KR-20260060859-A - Insulation apparatus and energy storage system including the same

Abstract

본 발명의 일 실시예는 단열층을 포함하는 패널부, 상기 패널부의 양측부를 각각 감싸며 배치되는 한 쌍의 프레임부 및 상기 패널부와 상기 프레임부의 사이에 배치되는 단열부를 포함하며, 한 쌍의 상기 프레임부와 상기 패널부 사이에는 이격 공간이 각각 형성되는 단열 장치를 제공한다.

Inventors

• 김태영

Assignees

• 삼성에스디아이 주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241025

Claims (20)

1. 단열층을 포함하는 패널부; 상기 패널부의 양측부를 각각 감싸며 배치되는 한 쌍의 프레임부; 및 상기 패널부와 상기 프레임부의 사이에 배치되는 단열부;를 포함하며, 한 쌍의 상기 프레임부와 상기 패널부 사이에는 이격 공간이 각각 형성되는, 단열 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 패널부는, 상기 단열층의 일면에 배치되는 제1 커버층; 및 상기 단열층을 사이에 두고 상기 제1 커버층과 마주보며 배치되는 제2 커버층;을 포함하는, 단열 장치.
3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 커버층 또는 상기 제2 커버층의 면적은 상기 단열층의 면적보다 큰, 단열 장치.
4. 제1 항에 있어서, 에너지 저장 장치의 외부 공간을 바라보는 상기 패널부의 일면에 배치되는 패널커버;를 더 포함하는, 단열 장치.
5. 제4 항에 있어서, 상기 패널커버는 상기 패널부의 일면과 접하는 복수의 오목부와 상기 오목부들의 사이에 배치되는 볼록부를 포함하는, 단열 장치.
6. 제1 항에 있어서, 상기 단열부는 상기 프레임부의 내부면을 따라 배치되는, 단열 장치.
7. 제6 항에 있어서, 상기 단열부는 상기 패널부의 일면과 마주보는 상기 프레임부의 내부면에 배치되는 제1 단열부와 상기 패널부의 상기 일면과 대향하는 타면과 마주보는 상기 프레임부의 내부면에 배치되는 제2 단열부를 포함하는, 단열 장치.
8. 제6 항에 있어서, 상기 단열부와 상기 단열층 사이에는 이격 공간이 형성되는, 단열 장치.
9. 제1 항에 있어서, 상기 패널부와 상기 프레임부를 결합하는 결합부재;를 더 포함하는, 단열 장치.
10. 제9 항에 있어서, 상기 결합부재는 상기 단열부를 관통하여 상기 패널부와 상기 프레임부에 연결되는, 단열 장치.
11. 지면 상에 배치가능한 베이스부; 상기 베이스부의 외측 둘레를 따라 상측으로 연장 형성되는 측벽부; 및 상기 측벽부를 커버하는 커버부;를 포함하며, 상기 베이스부, 상기 측벽부 및 상기 커버부 중 적어도 하나는 단열 장치;를 포함하고, 상기 단열 장치는, 단열층을 포함하는 패널부와; 상기 패널부의 양측부를 각각 감싸며 배치되는 한 쌍의 프레임부; 및 상기 패널부와 상기 프레임부의 사이에 배치되는 단열부;를 포함하며, 한 쌍의 상기 프레임부와 상기 패널부 사이에는 이격 공간이 각각 형성되는, 에너지 저장 장치.
12. 제11 항에 있어서, 상기 패널부는, 상기 단열층의 일면에 배치되는 제1 커버층; 및 상기 단열층을 사이에 두고 상기 제1 커버층과 마주보며 배치되는 제2 커버층;을 포함하는, 에너지 저장 장치.
13. 제12 항에 있어서, 상기 제1 커버층 또는 상기 제2 커버층의 면적은 상기 단열층의 면적보다 큰, 에너지 저장 장치.
14. 제11 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치의 외부 공간을 바라보는 상기 패널부의 일면에 배치되는 패널커버;를 더 포함하는, 에너지 저장 장치.
15. 제14 항에 있어서, 상기 패널커버는 상기 패널부의 일면과 접하는 복수의 오목부와 상기 오목부들의 사이에 배치되는 볼록부를 포함하는, 에너지 저장 장치.
16. 제11 항에 있어서, 상기 단열부는 상기 프레임부의 내부면을 따라 배치되는, 에너지 저장 장치.
17. 제16 항에 있어서, 상기 단열부는 상기 패널부의 일면과 마주보는 상기 프레임부의 내부면에 배치되는 제1 단열부와 상기 패널부의 상기 일면과 대향하는 타면과 마주보는 상기 프레임부의 내부면에 배치되는 제2 단열부를 포함하는, 에너지 저장 장치.
18. 제16 항에 있어서, 상기 단열부와 상기 단열층 사이에는 이격 공간이 형성되는, 에너지 저장 장치.
19. 제11 항에 있어서, 상기 패널부와 상기 프레임부를 결합하는 결합부재;를 더 포함하는, 에너지 저장 장치.
20. 제19 항에 있어서, 상기 결합부재는 상기 단열부를 관통하여 상기 패널부와 상기 프레임부에 연결되는, 에너지 저장 장치.

Description

단열 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치{Insulation apparatus and energy storage system including the same} 본 발명의 실시예들은 단열 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치에 관한 것이다. 최근 고유가, 이상 기후 변화로 인한 냉난방기기 보급 확대 등으로 에너지 수요는 매년 증가 추세를 보이고 있다. 또한 소득 증대와 삶의 질 향상, 각종 서비스 고도화 요구에 따라 새로운 에너지 수요가 지속적으로 발생하고 있으며, 직접적인 전력 의존도가 심화되어 전력 수급에 차질이 발생하기도 한다. 이러한 전력 대란을 해결하기 위한 방안 중 하나로 에너지 저장 장치(ESS, Energy Storage System)가 주목받고 있다. 에너지 저장 장치는 잉여 생산된 전기를 저장하거나 신재생 에너지(태양광, 풍력 에너지 등)를 활용해서 생산된 전기를 저장하여 필요한 시간대에 사용하도록 할 수 있는 장치를 의미한다. 에너지 저장 장치는 전기 저장용 배터리 등과 같은 에너지 저장 수단을 포함하여 대용량으로 전기를 저장한다. 최근에는 이동형 에너지 저장 장치의 일환으로 수백kWh에서 메가와트급 배터리를 탑재한 에너지 저장 장치가 상용되고 있다. 에너지 저장 장치는 이동이 자유롭고 설치장소에 제약을 받지 않는 장점이 있으며, 전기 수요가 적은 시간에 유휴 전력을 저장해두었다가 수요가 많은 시간대에 전기를 공급하여 안정적으로 전력을 활용하도록 할 수 있다. 또한 에너지 저장 장치는 전기 자동차 보급을 위한 핵심 인프라로도 활용되며 신성장동력 산업의 하나로 중요성이 부각되고 있는 추세이다. 이러한 에너지 저장 장치는 내부에 리튬이온 배터리로 구성된 배터리 모듈을 적재하여 구성된다. 배터리 모듈은 다단으로 형성된 배터리 랙에 일정 개수가 서로 전기적으로 연결되어 적재되어 에너지 저장 장치 내부의 배터리 저장소에 설치된다. 에너지 저장 장치에 포함되는 리튬이온 배터리는 에너지를 고밀도로 저장해 내외부 환경에 따라 과열과 화재 및 폭발 위험에 쉽게 노출된다. 에너지 저장 장치 내부의 배터리 중 하나의 배터리에서 열폭주 현상이 발생하면 인접한 배터리 모듈로의 열폭주 전이가 발생하여 대규모 화재로 이어지게 되므로, 에너지 저장 장치에는 화재의 확산을 방지할 수 있는 구조가 필수적으로 요구된다. 그러나 종래의 에너지 저장 장치는 이동의 편의성 및 내구성을 중점으로 개발되어 에너지 저장 장치 내부의 화재로 인한 내측면의 열기가 금속재인 앵글부재와 프레임부재를 거쳐 외측면으로 그대로 전달됨으로써 열전도성이 높고 단열이 매우 취약한 문제점이 있었다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 I-I` 선에 따른 단면도이다. 도 4는 패널부와 프레임부가 결합부재에 의해 결합된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열 장치를 도시한 사시도이다. 도 6은 도 5의 II-II` 선에 따른 단면도이다. 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 각 구성요소의 설명에 있어서, 상(on)에 또는 하(under)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(on)과 하(under)는 직접 또는 다른 구성요소를 개재하여 형성되는 것을 모두 포함하며, 상(on) 및 하(under)에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치(10)를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 장치(100)를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 I-I` 선에 따른 단면도이고, 도 4는 패널부(110)와 프레임부(120)가 결합부재(150)에 의해 결합된 상태를 나타낸 단면도이다. 먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치(10)는 커버부(11), 베이스부(12) 및 측벽부(13)를 포함할 수 있다. 에저지 저장 장치(10)는 내부 수용공간이 마련되는 직육면 또는 정육면 형태로 마련될 수 있다. 에너지 저장 장치(10)는 화물을 운송하거나 저장하기 위한 용도 또는 주거용으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 에너지 저장 장치(10)는 내부에 배터리, 연료전지 등의 에너지 저장 수단이 적재되는 에너지 저장 시스템일 수 있다. 커버부(11)는 에너지 저장 장치(10)의 상부에 해당하며, 측벽부(13)의 상측에 배치될 수 있다. 커버부(11)는 측벽부(13)와 동일한 구조 또는 다른 구조로 형성될 수 있다. 커버부(11)는 장변 및 단변을 구비하는 직사각 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스부(12)는 에너지 저장 장치(10)의 하부에 해당하며, 커버부(11)와 마주보도록 배치될 수 있다. 베이스부(12)는 지면 상에 배치 가능하게 형성될 수 있다. 베이스부(12)는 측벽부(13)의 하단과 연결될 수 있다. 측벽부(13)는 에너지 저장 장치(10)의 측부에 해당하며, 베이스부(12)의 외측 둘레를 따라 상측으로 연장 형성될 수 있다. 측벽부(13)는 커버부(11)의 장변 또는 단변에 대응하여 상측으로 연장되는 복수의 패널을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다른 예로 측벽부(13)는 베이스부(12)의 외측 둘레를 따라 일체로 연장 형성될 수도 있다. 측벽부(13)의 상단은 커버부(11)와 연결될 수 있다. 커버부(11), 베이스부(12) 및 측벽부(13)는 결합하여 에너지 저장 장치(10)의 외관을 형성할 수 있다. 커버부(11), 베이스부(12) 및 측벽부(13)는 내부에 화물을 수용하기 위한 내부 공간을 형성할 수 있다. 커버부(11), 베이스부(12) 및 측벽부(13) 중 적어도 하나는 단열 장치(100)를 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 장치(100)는 패널부(110), 프레임부(120) 및 단열부(130)를 포함할 수 있으며, 패널커버(140)를 더 포함할 수 있다. 단열 장치(100)는 에너지 저장 장치(10)의 외관을 형성하는 상부 패널, 하부 패널 및 측부 패널 등으로 사용될 수 있다. 패널부(110)는 소정의 두께를 가지며 제1 방향(도면에서 x축 방향)으로 연장될 수 있다. 패널부(110)는 단열 장치(100)에서 에너지 저장 장치(10)의 내측을 향해 배치되는 내측면과 에너지 저장 장치(10)의 외측을 향해 배치되는 외측면 사이의 열 전달을 차단하는 단열재 역할을 수행할 수 있다. 패널부(110)는 단열성을 높이기 위하여 다층구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 패널부(110)는 단열층(111) 및 단열층(111)을 사이에 두고 대향하여 배치되는 제1 커버층(112)과 제2 커버층(113)을 포함할 수 있다. 단열층(111)은 소정의 면적과 두께를 가질 수 있으며, 단열성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 단열층(111)은 폴리우레탄 재질, 폴리에틸렌 재질, 폴리에스터 재질, 폴리카보네이트 재질, 폴리프로플렌 재질, 페놀 재질, 에폭시 재질, 유리섬유로 강화된 레진 재질 혹은 유리섬유로 강화된 발포폼 재질 등으로 이루어질 수 있다. 단열층(111)은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 동일 재질 또는 서로 다른 재질로 이루어지는 복수의 층을 포함할 수도 있다. 제1 커버층(112)은 단열층(111)의 일면 상에 배치될 수 있으며, 제2 커버층(113)은 단열층(111)의 타면 상에 배치될 수 있다. 제1 커버층(112)과 제2 커버층(113)은 단열층(111)을 사이에 두고 마주보며 나란하게 배치될 수 있다. 제1 커버층(112)과 제2 커버층(113)은 사이에 배치되는 단열층(111)을 보호하기 위하여 소정의 강도와 내구성을 가지는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 커버층(112)과 제2 커버층(113)은 알루미늄 재질, 니켈 합금강 재질, 스테인리스 강 재질 등으로 이루어질 수 있다. 제1 커버층(112)과 제2 커버층(113)은 단열층(111)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 또한, 제1 커버층(112)과 제2 커버층(113)은 단열층(111)의 면적에 대응하는 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커버층(112) 및/또는 제2 커버층(113)은 단열층(111)과 동일한 면적을 갖거나 단열층(111)보다 큰 면적을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 커버층(112)과 제2 커버층(113)은 단열층(111)과 동일하거나 큰 면적을 가지며 단열층(111)의 일면과 타면을 모두 커버하도록 배치될 수 있다. 제1 커버층(112)과 제2