KR100863235B1 - 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주 - Google Patents

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KR100863235B1
KR100863235B1 KR1020060013984A KR20060013984A KR100863235B1 KR 100863235 B1 KR100863235 B1 KR 100863235B1 KR 1020060013984 A KR1020060013984 A KR 1020060013984A KR 20060013984 A KR20060013984 A KR 20060013984A KR 100863235 B1 KR100863235 B1 KR 100863235B1
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    • A47G21/10Sugar tongs; Asparagus tongs; Other food tongs
    • A47G21/103Chop-sticks

Abstract

본 발명은 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자가발전 방식에 의해 구동전원을 자체 생산하는 가로등주에 있어서, 발전 방식은 태양광 발전과 풍력 발전을 복합적으로 사용하되 태양의 위치에 영향을 받지 않는 구조의 태양광 발전수단과, 풍향 및 풍속에 영향을 받지 않는 구조의 풍력 발전수단을 적용한 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주를 제공하는 것이다.
하이브리드, 신재생, 야광경관, 가로등, 폴리카보네이트, 실사컬러, AFPM, 다리우스, 네온관 방식, EEFL, LED, 베이스커버, 풍압조절, RPM 속도조절 모터, 접이식 크립, 유리알구슬, 안정기 투입구, UV방지. 태양전지판, 니켈카드뮴

Description

하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주 {The multipurpose lighting landscape street lamp with hybrid generator}
도 1은 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주의 전체 예시도이고,
도 1_a는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주의 주요부 구성도이고,
도 1_b는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주 전체 블록 구성도이고,
도 2는 하이브리드 신재생 발전부의 전체 구성도이고,
도 2_a는 치마형 태양 전지판의 구성도이고,
도 2_b_1은 수직축 원통형 풍력날개 발전기의 전체 구성도이고,
도 2_b_2는 AFPM(Axial-Flux Permanent Magnet, 축방향 자속 영구자석) 발전부이고,
도 2_b_3는 수직축 원통형 풍력날개 발전기에서 풍력날개의 상세 및 동작 원리의 평면도이고,
도 2_b_4은 수직축 원통형 풍력날개 발전기에서 풍력날개의 회전 방향 및 풍력 조절 스트로크 장치이고,
도 2_b_5는 수직축 원통형 풍력날개 발전기에서 리니어 부싱(Linear Bushing)의 상세도이고,
도 2_c_1는 원추형 풍력날개 발전기의 전체 구성도이고,
도 2_c_2는 원추형 풍력날개 발전기의 외부 형상이고,
도 2_c_3은 원추형 풍력날개 발전기에서 리니어 부싱의 구성도이고,
도 2_d는 다리우스형 풍력날개 발전기의 구성도이고,
도 2_e는 치마형 태양 전지판, 수직축 원통형 풍력날개 및 원추형 풍력날개의 복합 동작도이고,
도 3은 광(光)파이프를 이용한 네온관식 경관 암(Arm) 전체 예시도이며,
도 3_a는 암(Arm)의 상세 구조 단면도이고,
도 3_b는 경관 램프와 광파이프의 구조도이고,
도 4은 등주 외부의 PC(PolyCarbonate, 폴리카보네이트)경관부 구성도이고,
도 4_a는 실사컬러 고정필름방식을 이용한 디스플레이 장치부이고,
도 4_b는 실사컬러 다층회전필름방식을 이용한 디스플레이 장치부이고,
도 4_c는 컴퓨터디스플레이 회전방식을 이용한 디스플레이 장치부이고,
도 4_d는 EEFL((External Electrode Flourscent Lamp,외부전극형광램프)방식을 이용한 광원(光源)부 상세도이고,
도 4_e는 LED(Luminescent diode, 발광다이오드)램프 방식을 이용한 광원(光源)부 상세도이고,
도 4_f는 표면부 상세도이고,
도 4_g는 PC경관부의 슬라이딩 구조도 및 안정기 투입구 위치도이고,
도 4_h는 PC경관부 고정대 확대도이고,
도 5는 등주내 충방전장치 및 제어부이고,
도 6_a는 베이스 커버의 사시도이고,
도 6_b는 베이스 커버의 단면도이고,
도 6_c는 베이스 커버의 회로도이고,
도 6_d는 베이스 커버의 다양한 예시도이고,
도 7은 가로등주 금속 몸체의 구성도이다.
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[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
101 : 하이브리드 신재생 발전장치가 된 다목적 (야광)경관가로등주
102 : 하이브리드 신재생 발전부
103 : 광파이프를 이용한 네온관식 경관 암(Arm)부
104 : PC 경관부
105 : 등주 내부 충방전장치 및 제어부
106 : 베이스커버부
107 : 디스플레이부
108 : 광원부
109 : 표면부
110 : 실사컬러 고정필름방식
111 : 실사컬러 다층회전필름방식
112 : 컴퓨터디스플레이 회전방식
113 : EEFL방식 광원부
114 : LED방식 광원부
201 : 치마형 태양 전지판 발전기
202 : 수직축 원통형 풍력날개 발전기
203 : 원추형 풍력날개 발전기
204 : 다리우스형 풍력날개 발전기
205 : 피뢰침
206 : 중력
207 : 강풍 상승 기류
208 : 리니어 부싱 베어링(Linear Bushing Bearing)
209 : 수직축 원통형 풍력날개 발전기의 프레임(Frame)
210 : 풍압조절용 포지션 댐퍼(Position Damper)
211 : 수직축 원통형 풍력 날개
212 : 격벽
213 : 원심력 무게추
214 : 수직축 원통형 풍력 날개의 회전축
215 : 풍력날개 링
216 : 리니어 부싱(Linear Bushing)
217 : 스트로크(Stroke) 행정 방지 장치
218 : 원상복귀용 스프링
219 : 역회전 방지 평철
220 : Rotor(회전자, 回轉子)
221 : Stator(고정자, 固定子)
222 : Wire 전선
223 : 원추형 풍력날개
224 : 격벽
225 : 풍압날개
226 : 나팔 모양 공기 배출 노즐구
227 : 리니어 부싱(Linear Bushing)
228 : 링(Ring) 축
229 : 지지대
230 : 다리우스형 풍력 날개
231 : 상부 회전판
232 : 발전축
233 : 일방향 클러치
301 : 금속 파이프
302 : PC광파이프 고정밴드
303 : PC투명 광파이프
304 : LED(Luminescent diode, 발광다이오드) 램프
305 : 전선
306 : 광파이프 고정 볼트 및 너트
307 : 암 보강 스텐레스 판
401 : 내층용 투명PC
402 : 실사컬러 필름
403 : 스텐레스 방수캡
404 : 광원부용 공간
405 : 경관부 지지판
406 : RPM 속도조절 모터
407 : 원형 롤러 영구자석
408 : 동력 전달용 원형 롤러 영구자석
409 : PC회전필름(내부 및 외부)
410 : 원형 링 영구자석
411 : 롤러 베어링
412 : 바다 배경과 물고기 움직임 그림 예시
413 : 하늘과 새 움직임 그림 예시
414 : 방수링 평와샤
415 : 방수 고무바킹
416 : 등주연결 고정 볼트 및 너트
417 : 전자디스플레이화면
418 : 디스플레이회로 회전 카본 접촉자
419 : 컴퓨터 장치
420 : 수평 지지판
421 : 구름 베어링
422 : EEFL 램프
423 : 금속 등주 표면
424 : 램프 고정 볼트
425 : 스텐레스 스프링
426 : 소켓
427 : 인버터
428 : EEFL용 실리콘 전선
429 : 고무바킹
430 : LED 램프
431 : LED고정대
432 : 알루미늄 또는 구리 테이프
433 : 전원선
434 : 유리알
435 : 톱니 모양
436 : 안정기 투입구
437 : 접이식 크립
438 : 중간 보조 지지판
439 : 연질(軟質) 스펀지(Sponge) 방수 바킹
501 : 니켈카드늄 수소 전지
502 : 차단기
503 : 안정기
504 : 양방향 무선 송수신기
601 : 베이스커버
602 : 내부 투명PC(폴리카보네이트)
603 : UV방지 코팅
604 : 생화(生花) 또는 조화(造花) 실물
605 : 실체수목조경층
606 : FRP(유리섬유강화플라스틱, Fiber glass Reinforced Plastic)
607 : 태양전지판
608 : 니켈카드늄 축전지
609 : 전압변환장치
610 : LED램프
611 : 조도 센서
612 : 전원스위치
613 : 백색 반사 도료층
614 : 원형 베이스커버 예시
615 : 팔각 베이스커버 예시
616 : 사각 베이스커버 예시
617 : 일체형 베이스커버 예시
618 : 분리형 베이스커버 예시
619 : 볼트
620 : 너트
701 : 스텐레스 원형 강관
702 : 강관의 접속부위
703 : 공간
704 : 보조 링
705 : 황동 금장 레듀셔
일반적으로 도로, 시가지, 부두, 공항 및 터미널 등 같이 사람과 차량의 통행이 붐비는 곳에 설치된 가로등은 한전 전원을 사용하여 구동한다. 그러나, 한전 전원을 사용하는 가로등은 전원이 공급되지 않는 환경적으로 열악한 장소에서는 설치할 수 없다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점으로 인해, 최근에는 자가발전 방식에 의한 가로등이 다수 제안된 바 있으며, 그 발전방식으로는 태양광 발전방식, 풍력 발전방식, 또는 태양광 발전 및 풍력 발전의 복합적 사용 방식 등이 적용되고 있다.
그러나, 종래기술에 의한 태양광 발전방식을 이용한 가로등은 태양광을 수집하는 집광판이 어느 일 방향으로만 향해 있기 때문에 태양의 위치변화에 따라 구동전원을 충전함에 있어서 효율적이지 못하다는 문제점이 있었다.
또한, 풍력 발전방식을 이용한 가로등은 대형 수평축에 결합되어 회전하는 프로펠러 형태의 회전날개를 이용한 것으로 풍향에 따라 축과 발전기 전체가 회전 및 요잉(yawing, 상하방향을 향한 축회전의 진동)하는 구조로 되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 풍력발전 방식은 거대한 회전날개가 도심의 고압전선 등 도심의 주변 많은 시설물과의 충돌할 수 있는 문제점이 있었으며, 소음이 많이 발생할 뿐만 아니라 도시 미관상 좋지 않고 조류와 같은 생물과의 충돌로 파손될 수 있는 문제점도 있었다. 뿐만 아니라, 태풍과 같이 과다 풍속이 발생할 때에는 구조적으로 파손될 뿐만 아니라, 과전류가 흘러 전기적으로 장치가 파손될 수 있다는 문제점도 있었다.
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따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양광 및 풍력을 복합적으로 이용한 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주를 제공하되 태양의 방향 및 풍속과 풍향에 영향을 받지 않는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주를 제공하는데 그 목적이 있다.
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본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주의 전체 예시도이고, 도 1_a는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주의 주요부 구성도이고, 도 1_b는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주 전체 블록 구성도이다.
본 발명은 자가발전 수단을 구비한 가로등주에 있어서, 가로등주의 상부에 마련되는 것으로 태양광발전 및 풍력발전을 복합적으로 이용하여 구동전원을 생산하는 하이브리드 신재생 발전부(102)와; 상기 하이브리드 신재생 발전부(102)의 하부측에 위치하는 것으로 LED램프(304)가 수용된 광파이프(303)가 가로등주로부터 횡방향으로 연장 형성되되, 그 단부는 통상적인 가로등의 등기구에 해당하는 조명수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 광파이프를 이용한 네온관식 가로등 암(103)과; 가로등주의 하부측에 마련되는 것으로 다양한 이미지 영상을 전달하는 디스플레이부(107) 및 발광수단을 제공하는 광원부(108)를 포함하는 PC경관부(104)와; 가로등주 내부에 구비되는 것으로 자체 발전된 전압을 보관 및 제공하는 충방전장치 및 제어부(105);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
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먼저, 도 2에 상기한 바와 같이 하이브리드 신재생 발전부(102)에 대해 설명하면, 발전부(102)는 치마형 태양 전지판 발전기(201), 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202), 원추형 풍력날개 발전기(203) 및 다리우스형 풍력날개 발전기(204)로 구성되어 상호 유기적인 동작을 하도록 하였으며, 발전부(102)의 최상단에는 피뢰침(205)을 설치하여 낙뢰시 내부의 전기적인 회로가 손상되지 않고 인명피해가 없도록 장치하였다.
도 2_a에 상기한 바와 같이, 치마형 태양 전지판(201)은 잘린 원뿔 형태로써 태양의 위치에 관계없이 일정한 발전량을 유지할 수 있도록 장치하였다. 또한 바람이 없거나 저속의 풍속일 때에는 전지판(201) 자체 무게의 중력(206)에 의해 하강 상 태로 유지되지만 고속의 풍속이 발생할 시에는 중력을 능가하는 강풍 상승 기류(207)에 의해 부력현상이 발생하여 태양 전지판(201)이 상승하여 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202)를 바람과 직접적인 접촉이 없도록 단절시켜 과다 풍속으로 인한 부작용을 입지 않도록 장치하였다. 또한 치마형 태양 전지판(201)의 상승 및 하강시에는 기계적인 저항을 없애기 위해 도 2_b_1의 리니어 부싱 베어링(Linear Bushing Bearing)(208)을 수직축 원통형 풍압조절 슬라이딩 풍력날개 발전기의 프레임(209)에 장착하였다. 그리고 일정량 이상의 과다 풍속이 발생할 시에는 풍압조절용 포지션 댐퍼(210)에 의해 치마형 태양 전지판(201) 내부에 발생한 풍압을 배출하여 태양 전지판(201) 및 전지판 내부의 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202)가 파손되지 않도록 장치하였다.
그리고, 도 2_b_1에 도시한 바와 같이, 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202)는 풍압조절 슬라이딩 풍력날개(211)와 프레임(209)으로 구성되어 있다. 도 2_b_2에도 도시한 바와 같이, 풍력날개(211)는 풍압 조절이 가능한 구조로서 저속의 풍속일 경우에는 가장 효율적으로 바람의 저항을 받아 회전할 수 있도록 풍력날개(211) 내에 격벽(212)을 장치하였고, 일정량 이상의 과다 풍속이 발생할 경우에는 풍력날개(211)의 고속 회전에 의해 원심력 무게추(213)에 의한 원심력이 발생하여 풍력 날개의 중심축(214)에서 멀어지려고 하는 힘이 발생한다. 도 2_b_5에도 상세히 도시한 바와 같이, 풍력날개 링(215)에 장착되어 자유롭게 움직일 수 있는 리니어 부싱(Linear Bushing)(216)이 날개에 부착되어 있어, 도 2_b_4에 도시한 바와 같은 원 리로, 날개 전체가 원심력 무게추(213)의 원심력에 의하여 바람의 저항을 적게 받을 수 있는 위치로 이동하여 풍력 날개(211)의 고속 회전으로 인한 부작용을 사전 방지할 수 있도록 하였다. 그리고 스트로크 행정 방지 장치(217)가 있어 고풍속에 의해 위치 이동한 풍력날개(211)가 더 이상 위치 이동하지 못하도록 장치하였다. 또한 고속의 풍속 발생 후 저속 상태로 복귀하기 위해 원상복귀용 스프링(218)을 장치하여 풍력날개(211)가 자동으로 저속의 고효율 상태로 전환되도록 하였다. 또한 풍력 날개(211)가 역회전을 할 수 없도록 역회전 방지 평철(219)을 장치하여 스프링의 이완에 의해 날개가 저속 상태에서 더 이상 돌아가지 않도록 하였다. 풍력날개(211)의 회전으로 인해 발생한 회전력은 회전축(214)을 통해 Rotor(회전자, 回轉子)(220)에 전달되어 함께 부착된, 도 2_d에서 설명할 다리우스형 풍력날개 발전기(204)의 회전과 함께 더욱 강한 회전력이 발생하도록 하였다. 이러한 두 풍력 날개의 회전력으로 Stator(고정자, 固定子)(221)와 AFPM(Axial-Flux Permanent Magnet, 축방향 자속 영구자석) 발전을 하여 Wire전선(222)을 통해 전력을 등주 내부 충방전장치 및 제어부(105)로 전송하여 충전되도록 하였다.
도 2_c_1(내부도)과 도 2_c_2(외부도)는 원추형 풍력날개 발전기(203)의 구성도로서, 앞서 상기한 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202)의 회전력을 더욱 높이기 위한 장치이다. 원추형 풍력날개(223)는 격벽(224)을 설치하여 바람의 저항을 더욱 잘 받도록 하였고, 풍력날개(223)에 부딪히며 저항을 일으켜 날개를 회전 시킨 바람은 상부로 이동한다. 원추형 풍력날개(223)의 상부에 부착된 풍압 날개(225)는 치마형 태양 전지판(201)에 의해 외부와 차단이 되어 원추형 풍력날개(223)의 회전력에 의해 회전한다. 이 회전으로 인하여 전지판(201) 내부 공간에서, 아래의 풍력날개(223)로부터 이동한 공기가 압축된 후 상부의 나팔모양 공기배출 노즐구(226)로 이동하게 된다. 이 노즐구(226)에서 압축된 공기가 분사되며 앞서 상기한 수직축 원통형 풍압조절 슬라이딩 풍력 날개(211)의 회전력을 더욱 높이게 되도록 장치하였다. 또한 풍압 날개(223)의 상부 및 하부에 리니어 부싱(Linear Bushing)(227)을 연결하고 리니어 부싱(227)은 도 2_c_3에 상기한 바와 같이, 링 축(228)과 몸체를 연결한 지지대(229)에 지장 받지 않고 자유롭게 회전 이동할 수 있도록 장치하였다.
다리우스형 풍력날개 발전기(204)는 도 2_d에 도시한 바와 같이, 3개의 다리우스형 풍력날개(230)를 포함하여 형성되는 것으로, 상기의 다리우스형 풍력날개(230)는 수직으로 형성된 발전 축(232)의 축 방향을 향해 아크형태를 이루며 형성된다.
보다 상세하게는, 다리우스형 풍력날개(230)는 바람에 의해 회전하되 상부측에 연결된 상부 회전판(231)과 함께 회전한다. 이러한 회전력은 발전 축(232)의 전체 회전력에 큰 도움을 줄 뿐만 아니라 일방향 클러치(233)를 장착하여 다리우스형 풍력날개(230)가 역회전이 되지 않도록 하였다. 또한 하부에는 스텐레스 링 축(228)에 장착된 리니어 부싱(Linear Bushing)(227)이 앞서 도 2_c_3에서 상기한대로, 기계적인 마찰 없이 공회전이 가능하도록 장치하였다.
도 2_e는 풍속에 따른 하이브리드 신재생 발전부(102)의 전체 동작 상태를 나타낸 것으로서 그림 2_e_a는 풍속이 허용 적정량 미만시 상태이고, 그림 2_e_b는 풍속이 허용 적정량 이내시의 상태이고, 그림 2_e_c는 풍속이 허용 적정량 이상시 상태이고, 그림 2_e_d는 풍속이 파손풍압을 초과할 때의 경우를 나타냈다. 풍속은 파손 풍압을 초과할지라도 앞서 상기한대로 장치의 기계적인 파손이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 발전 축(232)의 회전 속도도 일정하게 유지되어 전기적인 파손도 발생하지 않도록 하였다.
도 3은 광파이프를 이용한 네온관식 가로등 암(Arm)에 대한 정면도이며, 도 3_a는 암(Arm)의 측단면도이다.
상기와 같이, 가로등의 통상적인 등기구에 해당하는 조명수단과 가로등주 사이를 연결하는 암(Arm)에 있어서, 암을 구성하는 금속 파이프(301)에 PC광파이프 고정밴드(302)를 이용하여 PC투명 광파이프(303)를 고정하고, 광파이프(303) 내부에는 다양한 색상의 LED램프(304)를 설치하여 다양한 경관 연출을 할 수 있도록 하였다. 특히, 통상적으로 가로등주의 암은 도로의 방향과 수직으로 설치되어 암의 측면을 운전자가 직접 보는 점을 감안하여 도 3_b에 도시한 바와 같이, PC투명 광파이프(303) 내부의 LED램프(304)는 광파이프(303)의 단면적 방향으로 램프의 빛을 조사(照射)시켜 측면에서는 은은한 빛이 발광되어, 운전자가 LED램프(304)의 빛으로 인해 눈이 부시지 않도록 구성하였다. 또한 광파이프 고정밴드(302)는 광파이프 고정 볼트 및 너트(306)로 단단히 상호 고정하여 태풍 또는 가로등주 충돌 교통사고 등의 외부 요인에 의해 광파이프(303)가 탈착하여 지상으로 낙하하지 않도록 장치하였다. 또한, 암 보강 스텐판(307) 하부에도 역시 광파이프(303)를 장착하여 다채로운 경관 효과를 연출할 수 있도록 하였다. 특히, 도 3_b에 예시한 바와 같이, PC투명 광파이프(303)와 고정밴드(302)를 구부리거나 구부린 형상으로 몰딩하여 네온관식으로 글씨체, 캐릭터 및 마크 등 사용자가 원하는 다양한 경관 효과를 연출할 수 있도록 하였다.
도 4에 도시한 바와 같이, PC경관부(104)는 디스플레이부(107), 광원부(108) 및 표면부(109)로 구성된 3중 구조로 장치하였다. 또한 디스플레이부(107)는 실사컬러 고정필름방식(110)와 실사컬러 다층회전필름방식(111) 및 컴퓨터디스플레이 회전방식(112)의 세가지 방식중 선택을 할 수 있도록 하였다.
디스플레이부(107)에서 실사컬러 고정필름방식(110)을 우선 설명하자면, 4_a에 도시한 바와 같이, 내층용 투명PC(401)의 외측면에 실사컬러 필름(402)을 고정시키고 다시 그 외측면에는 차후 설명할 표면부(109)를 장치한 것이다. 상세하게는, 내층용 투명PC(401)는 선광원(線光源) 또는 점광원(點光源)을 면광원(面光源)으로 변환시켜주는 백라이트(Back Light) 기능과 함께 실사컬러 필름(402)을 주름없이 고정시켜주는 역할을 하며, 실사컬러 필름(402)은 수요자가 원하는 사진, 그림, 캐릭터 및 마크 등을 고해상도로 실사 인쇄한 후 UV(Ultraviolet, 자외선)차단 코팅을 하여 오랜 시간이 지나도 변색 및 변질이 없도록 하였다. 또한 내층용 투명PC(401)와 실사컬러 필름(402) 및 표면부(109)는 상호 밀착시켜 습기나 먼지등의 이물질이 들어가지 못하도록 하였고, 더욱 강력한 보호를 위하여 투명PC(401)와 실사컬러 필름(402) 및 표면부(109)의 상부와 하부에 스텐레스 재질의 방수캡(403)을 씌우고 황동 레듀셔(705) 내부의 강관의 접속부위(702)에는 연질(軟質) 스펀지(Sponge) 방수 바킹(439)을 장치하였다. 또한 차후 설명할 광원부(108)가 설치되기 위한 공간(404)의 확보와 아울러 디스플레이부(107) 및 PC표면부(109)가 좌우로 움직이지 않고 고정이 될 수 있도록 경관부 지지판(405)을 장착하였다.
다음으로 디스플레이부(107)의 다른 하나의 방식으로서의 실사컬러 다층회전필름방식(111)에 대해 설명하자면, 도 4_b에 도시한 바와 같이, RPM 속도조절 모터(406)에 의해 회전하는 원형 롤러 영구자석(407)에 의해 동력 전달용 원형 롤러 영구자석(408)이 회전하고, 그 회전력은 내부 PC회전필름(409) 및 외부 PC회전필름(409)에 부착된 원형 링 영구자석(410)에 전달되어 영구자석(410)이 회전하여 최종적으로 PC회전필름(409)이 회전하도록 구성하였다. 또한 등주 내부의 모터(406)가 장착된 곳의 사분점에도 각각 롤러 베어링(411)을 장치하여 PC회전필름(409)이 좌우로 이동하지 않고 마찰 없이 회전할 수 있도록 구성하였다. 그리고 PC회전필름(409)은 다층(多層)(본 설명에서는 2층)구조로 구성하여 흘러가는 바다 배경과 물고기(412) 또는 하늘과 새(413) 등 입체적인 영상 구현이 가능하도록 하였다. 따라서 등주의 외부에서 등주를 바라볼 때 회전하는 아름다운 입체 영상을 구현할 수 있도록 구성하였다. 아울러 PC회전필름(409)을 회전시키는 동력의 전달은 PC회전필름(409) 상부(上部)에서만 이루어지므로 하부(下部)에는 PC회전필름(409)의 자체 무게에 의해 수평지지판(420)과의 마찰력이 발생하는데, 이를 방지하기 위해 구름 베어링(421)을 장착하여 마찰력을 거의 발생시키지 않아 회전이 매우 용이하도록 구성하였다. 또한 앞서 설명한 실사컬러 고정필름방식(110)에서의 스텐레스 재질의 방수캡(403) 의 방수 역할을 위해 방수링 평와샤(414)와 방수 고무바킹(415)을 장치하여 회전을 위해 장치한 공간에 습기가 절대 침투하지 못하도록 하였다. 또한 본 실사컬러 다층회전필름방식(111)으로 등주 내부를 제작시에는 작업공간을 확보하기 위해 용접이 아닌 볼트 조립식이 되어야 하므로 등주연결 고정볼트 및 너트(416)를 장치하였다.
다음으로 디스플레이부(107)의 마지막 방식으로서의 컴퓨터디스플레이 회전방식(112)에 대해 설명하자면, 도 4_c에 도시한 바와 같이, RPM 속도조절 모터(406)에 의해 회전하여 상기한 실사컬러 다층회전필름방식(111)과 동일한 방법으로 전자디스플레이화면(417)이 회전하도록 구성하였다. 또한 등주 내부의 모터(406)가 장착된 반대편에는 디스플레이회로 회전 카본 접촉자(418)를 장치하여 전자디스플레이화면(417)이 좌우로 이동하지 않고 마찰 없이 회전할 수 있을 뿐만 아니라 등주 내부에 설치된 컴퓨터 장치(419)에서 전송하는 전기적인 디스플레이 정보를 전자디스플레이화면(417)에 노이즈(Noise)나 끊김이 없이 전달해줄 수 있도록 구성하였다. 따라서 등주의 외부에서 등주를 바라볼 때 회전하는 아름다운 영상을 구현할 수 있도록 구성하였다. 아울러 전자디스플레이화면(417)를 회전시키는 동력의 전달은 전자디스플레이화면(417)의 상부(上部)에서만 이루어지므로 하부(下部)에는 전자디스플레이화면(417)의 자체 무게에 의해 수평지지판(420)과의 마찰력이 발생하는데, 이를 방지하기 위해 구름 베어링(421)을 장착하여 마찰력을 거의 발생시키지 않아 회전이 매우 용이하도록 구성하였다. 또한 앞서 설명한 실사컬러 고정필름방식 (110)에서의 스텐레스 재질의 방수캡(403)의 방수 역할을 위해 방수링 평와샤(414)와 방수 고무바킹(415)을 장치하여 회전을 위해 장치한 공간에 습기가 절대 침투하지 못하도록 하였다. 또한 본 컴퓨터디스플레이 회전방식(112)으로 등주 내부를 제작시에는 작업공간을 확보하기 위해 용접이 아닌 볼트 조립식이 되어야 하므로 등주연결 고정볼트 및 너트(416)를 장치하였다.
도 4_d는 PC경관부(104)의 광원부(108)를 도시한 것으로서, 이해를 돕기 위하여 앞서 설명한 디스플레이부(107)와 표면부(109)를 상부로 올려 고정한 것이며, EEFL(외부전극형광램프(External Electrode Flourscent Lamp)방식(113)을 사용한 것이다. EEFL램프(422)는 선광원(線光源)이므로, 광택처리를 한 스텐레스 등주 표면(423)에 다수개(본 설명에서는 10개)를 설치하여 금속 등주(423)에 고루 반사가 되어 면광원(面光源)의 효과를 구현할 수 있도록 하였다. 또한 EEFL램프(422)는 금속 등주(423)에 부착시킨 램프 고정 볼트(424)에 스텐레스 스프링(425)을 장착하여 금속 등주(423)에 간단히 고정시킬 수 있도록 하였고, 전원은 각 EEFL램프(422)의 끝부분에 소켓(426)을 끼우고 EEFL용 실리콘 전선(428)을 금속 등주(423)의 내부에 위치한 인버터(427)로 연결하도록 구성하였다. 그리고 금속 등주(423) 외부 및 내부를 연결한 전선구에는 전선 피복이 금속의 날카로운 부위에 상처를 받아 누전이 발생하지 않도록 고무 바킹(429)을 설치하였다.
도 4_e는 PC경관부(104)의 광원부(108)를 도시한 것으로서, 도 4_d와 마찬가지로 이해를 돕기 위하여 디스플레이부(107)와 표면부(109)를 상부로 올려 고정한 것이며, LED방식(114)을 사용한 것이다. LED램프(430)는 점광원(點光源)이므로, 광택처리를 한 스텐레스 등주 표면(423)에 다수개를 설치하여 금속 등주(423)에 고루 반사가 되어 면광원(面光源)의 효과를 구현할 수 있도록 하였다. 또한 LED램프(430)는 한쪽을 절단한 PC재질의 LED고정대(431)에 전기가 통하는 알루미늄 또는 구리 테이프(432)로 각 LED램프(430)를 병렬 연결한후, 각 LED고정대(431)에 전원선(433)으로 전력을 투입하도록 구성하였고, 또한 LED고정대(431)의 PC(폴리카보네이트) 재질은 본래의 모양으로 되돌아갈려는 복원성이 있으므로 등주 표면에서 중력에 의해 아래로 흘러내리지 않고 고정이 되도록 구성하였다. 그리고 금속 등주(423) 외부 및 내부를 연결한 전선구에는 전선 피복이 금속의 날카로운 부위에 상처를 받아 누전이 발생하지 않도록 고무 바킹(429)을 설치하였다. 또한 LED램프(430)는 다양한 색상을 발광할 수 있는 멀티컬러(Multi Color) LED를 사용하고, 현재 이러한 LED는 전원 투입 단자가 3개 이므로, LED고정대(431)는 두겹으로 겹쳐 3종류의 전원이 투입될 수 있도록 장치하였다.
도 4_f는 PC경관부(104)의 표면부(109)를 나타낸 것으로, 표면부(109)는 앞서 상기한 회전하는 디스플레이부(107)와 광원부(108)를 보호하고 스티커등의 불법광고물 부착을 방지할 수 있도록 구성한 것이다. 먼저, PC(폴리카보네이트) 표면에 투명 하드코팅액를 도포한 후 굵기가 600~800[㎛]인 유리알구슬 분말(434)을 고루 흩뿌린 다음, 다시 투명 하드코팅액을 스프레이로 도포하고 마지막으로 섭씨 150°의 온도로 열처리를 하도록 발명하였다. 이는 원통의 PC(폴리카보네이트) 표면에 유리알구슬 분말(434)을 도포하거나 톱니모양(435)을 형성하여 스티커등의 광고물의 부착시 PC표면의 접착면이 고르지 않아 광고물이 부착되지 않고, 부착되더라도 도포된 유리알구슬 분말(434)과 톱니(435) 사이에 먼지나 물 등이 스며들어 단시간 내에 광고물이 떨어지도록 구성한 것이다. 또한 유리알의 투명한 특성을 이용하여 가로등주 외부에서 디스플레이부(107)의 경관이 보일 수 있도록 발명한 것이다. 그리고 PC 표면이 유리알구슬(434)의 하드코팅 도포로 인해 경도가 강하여 내마모성, 내부식성 및 내충격성이 매우 탁월하도록 구성한 것이다.
도 4_g는 상기한 디스플레이부(107)와 표면부(109)를 상부로 올린 것으로, 디스플레이부(107)와 표면부(109)는 상호 고정이 되어 있어, 쉽게 위로 올릴 수 있음을 도시한 것이다. 이는 본 발명품의 제작시 광원부(108)를 설치할 경우와 차후 EEFL램프(422) 또는 LED램프(430)(본 도면에서는 EEFL의 경우를 예시함)의 교체 및 유지보수시에 편리하게 작업이 가능하도록 한 것이다. 또한 안정기 투입구(436)를 금속 등주 표면(423)에 위치시켜, 전체 가로등주 외부에서는 안정기 투입구(436)가 보이지 않도록 구성하였다. 또한 안정기 투입구(436)를 열어야 할 경우에는 광원부(108)의 EEFL램프(422) 또는 LED램프(430)의 일부만 분리시킨 후 안정기 투입구(436)를 열어 필요한 작업을 완료한 후에, 다시 램프를 부착시켜 아무런 손상없이 광원부(108) 본래의 기능을 수행토록 구성하였다. 또한 이 때 상부로 이동시킨, 상기한 디스플레이부(107)와 표면부(109)를 고정하기 위하여 4_h에 도시한 바와 같 이, 접이식 크립(437)을 중간 보조 지지판(438) 직상부에 위치시켜 필요시 크립(437)을 내려 디스플레이부(107)와 표면부(109)를 고정하고, 다시 접어 올려 디스플레이부(107)와 표면부(109)를 본래의 위치로 내릴 수 있도록 구성하였다. 또한 광원부용 공간(404)이 상하(上下)로 지나치게 길어 디스플레이부(107)와 표면부(109)가 외부 충격시 휘는 현상을 방지하기 위해, 등주 표면(423)의 광원부(108) 상?하 중간 위치에 중간 보조 지지판(438)을 장치하였다.
도 5는 등주내 충방전장치 및 제어부(105)를 도시한 것으로, 금속 등주(423) 내부의 여러 장치를 나타낸 것이다. 앞서 상기한 하이브리드 신재생 발전부(102)에서 발생된 전력을 충전하는 니켈카드늄 수소 전지(501)를 장치하고, 광원부(108)와 모터(406)에 알맞은 전력으로 변환시키기 위해 인버터(427)를 장치하였다. 또한 안정기 투입구(436) 내부에는 가로등주 본래의 기능을 수행하기 위한 차단기(502)와 안정기(503) 등을 위치시켰다, 또한 본 발명의 가로등주(101)의 운영에 있어서 자가 발전 상황, 풍속, 고장 유무 및 램프의 상태 등의 정보를 실시간으로 중앙 통제소에 전송할 수 있도록 양방향 무선 송수신기(504)를 장치하였다.
본 발명의 베이스커버(601)는 도 6_a에 도시한 바와 같이, 기존의 베이스커버의 기능과 아울러 경관 연출의 기능을 함께 구현할 수 있도록 구성하였다. 그 구성은 도 6_b에 도시한 바와 같이, 내부 투명PC(폴리카보네이트)(602) 상부에, 탈색되지 않도록 UV(Ultraviolet, 자외선) 방지 코팅(603) 처리를 한 꽃, 식물 등의 생화나 조 화 실물(604)을 내입한 실체수목 조경층(605)을 구성하고 투명 FRP(유리섬유강화플라스틱, Fiber glass Reinforced Plastic)(606)를 몰드 경화시켰다. 또한 주간에는 태양빛에 의해 상기한 생화나 조화 실물(604)이 아름답게 잘 보임은 물론, 야간에는 밝은 빛을 발광하도록 구성하였다. 이는 도 6_a에 도시한 바와 같이, 베이스커버(601) 외면에 장착한 태양전지판(607)으로 태양에서 발생된 태양열을 흡수하여 전기 에너지로 변화시켜, 도 6_c 회로도에 도시한 바와 같이, 니켈카드뮴 축전지(608)에 저장하도록 구성하고, 그 축전지(608)에 저장되어 있는 전기 에너지는 인버터, 안정기 등의 전압변환장치(609)를 거쳐 LED램프(610)에 전달되어 빛을 발광할 수 있도록 구성한 것이다. 아울러 전압변환장치(609)에 조도센서(照度 Sensor)(611)와 전원스위치(612)를 장착하여 태양빛에 의해 주?야간을 구분하여 주간에는 LED램프(610)가 꺼지고 야간에만 LED램프(610)가 켜지도록 장치하였다. 또한 발광된 빛은 내부 투명PC(602) 상부에 도색된 백색 반사 도료층(613)에 반사되어 점광원(點光源)인 LED램프(610)의 빛을 면광원(面光源)으로 변환시켜 베이스커버(601) 전체에 고른 빛이 발광할 수 있도록 하는 백라이트(Back Light) 기능을 수행하도록 구성하였다. 그리고 도 6_d에 도시한 바와 같이, 본 발명의 베이스커버(601)는 원형(614) 뿐만 아니라 팔각(615) 및 사각형(616)등 다양한 모양의 가로등주에도 적용이 가능하도록 구성하였다. 그리고 베이스커버(601)의 설치 및 해체의 편리성 또는 견고성 등의 여러 가지 요인에 의해 사용자가 일체형 방식(617) 또는 분리형 방식(618) 중에서 선택하여 사용할 수 있도록 구성하였다. 분리형 방식(618)은 볼트(619) 및 너트(620)를 체결하여, 기존에 설치되어 있는 가로등주에도 등주의 파손이나 해체 없이 곧바로 장착할 수 있도록 하였다.
또한 베이스커버(601)를 설치한 본 발명의 가로등주(101) 하부에는 베이스플레이트(621) 측면에 통풍구(622)를 설치하여 가로등주 내부의 습기를 제거할 수 있도록 하였다. (도 4, 도 4_a, 도 4_b 및 4_c 참조)
도 7은 본 발명의 가로등주 금속 몸체의 구성도를 도시한 것으로서, 본 설명에서는 원형 스텐레스 강관을 이용한 3단 구조를 예시한 것이다. 가로등주의 하부에서 상부로 갈수록 강관의 지름이 작아져서 전체적으로는 테퍼(Taper, 끝이 점점 가늘어짐) 구조가 되어 미관상 안정된 느낌을 제공하고 구조역학상으로 안정성이 있도록 구성하였다. 각 강관(701)의 접속부분(702)은 상?하의 지름이 달라 접속을 하면 공간(703)이 발생하게 되는데, 그 공간은 보조 링(704) 2개를 사용하여 그 공간(703)을 메울 수 있도록 하였다. 또한 접속부위는 미관상 좋지 않고 습기가 침투할 수 있어 황동 금장 레듀셔(705)를 각 접속부위에 장치하도록 구성하였다.
상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 가로등주 자체에서 안전하고 효율적으로 발전한 신재생 에너지 전력을 사용하여 조명부에 유입되는 외부전원이 차단되어 자가발전을 구현할 수 있는 것이다. 또한 등주의 최상부에 수직축 원통형 풍력날개와 원추형 풍력날개 및 다리우스형 풍력날개를 장착하여 풍향에 영향을 받지 않고 소음이 없으며 프로펠러의 회전 그림자가 생기지 않고 고압선과 같은 주변 시설물과의 충돌과 조류 등의 자연 생태계 생물과의 충돌을 방지할 수 있다.
그리고 치마형 태양 전지판의 풍압 부력 장치를 형성하여 태풍과 같은 과다 풍속 발생시 풍력 날개를 보호하고 태양 전지판 자체의 역학적 및 구조적인 파손도 방지할 수 있다. 또한 PC(PolyCarbonate) 투명 재질 속에 장착된 태양전지 모듈이 눈, 먼지 및 오염물질 등의 비바람에 의한 자연 세척력을 가지고 태양 위치 추적에 관계없이 발전이 가능하여 일정한 전력을 지속적으로 생산할 수 있다.
또한 본 고안은 무선 데이터 양방향 수신기의 사용으로, 하이브리드 신재생 발전기에서 발전하는 전력, 풍속, 고장 유무를 무선 송수신하여 신속하고 정확하게 콘트롤할 수 있도록 하므로, 가로등주의 사용과 관리를 용이하고 가로등의 수명과 효율을 극대화시키는 효과를 가지는 것이다.
또한 본 발명의 가로등주는 가로등의 본래 기능과 아울러, 등주 표면은 물론 상부의 암까지 경관 개선 기능을 하도록 하여 가로등주 전체가 완전한 경관의 아름다움을 발휘할 수 있다.
그리고 상기에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명은 외부전극형광램프(External Electrode Flourscent Lamp, EEFL) 또는 LED(Luminescent diode, 발광다이오드) 램프 장착으로 주간에는 물론 야간에도 고정식 또는 회전하는 다층의 실사컬러 필름에 의한 선명하고 친환경적인 입체 조경경관을 구현하거나 컴퓨터를 이용한 디스플레이화면 구현도 가능하며, 실제 나무나 꽃을 심어 만든 것과 같은 가로등주 기둥을 구현함으로써 친환경적인 경관 기능은 물론 야간 충돌방지 안전표지 기능을 하여 아름다움과 안전의 효과를 함께 나타낼 수 있는 가로등주이다. 종래 금속 가로등주(각종 등주)의 단점인 설치 후의 대기오염 및 충돌, 충격, 풍압, 긁힘, 변색, 부식에 의한 수시 페인트 재도장이 본 발명의 제품에서는 불필요하여 인력과 비용을 절감할 수 있다. 또한 표면의 유리알 도포 또는 톱니 모양의 구조로 인해 스티커등의 불법광고물 부착을 방지할 수 있다.
또한 베이스커버에 있어서는 상기에서 상세하게 설명한 바와 같이, 깨어지지 않는 신소재 절연체인 투명 폴리카보네이트를 금형으로부터 사출하여 내면에 표면하고자 하는 꽃, 식물 등의 생화나 조화 실물을 태양 자외선에 탈색되지 않게 코팅하여 내면에 고정한 후 투명 FRP(유리섬유강화플라스틱, Fiber glass Reinforced Plastic) 재질로 몰드 경화시켜 실물 조경층을 형성된 투명 폴리카보네이트 베이스 커버를 생성하므로, 베이스 커버 외부로 표현되는 야광경관이 실제 꽃을 심어 조경한 것과 같은 아름다움을 표현하는 효과가 있는 것이다.
본 발명의 베이스 커버는 절연체인 투명 폴리카보네이트로 구성되므로, 누전에 의한 인명 감전사고를 방지하는 효과가 있으며, 태양전지판과 니켈카드늄 축전지를 통해, 자체적으로 전원을 공급하므로 야간에 외부 전원 공급 없이 투명 베이스커버 속에 내장된 LED 램프를 통해서 실물 조경층의 사물이 실제 사물과 같이 선명하게 보이도록 하므로, 투명 폴리카보네이트 베이스 커버의 외관을 미려하게 나타내는 효과가 있는 것이다.
본 발명의 투명 폴리카보네이트 베이스 커버는 조립되는 모든 구성물을 투명 몰드화 시킴으로써 완전한 방수가 되도록 하여 수중에서 사용이 가능하게 하며, 특히 야간 운행시 도로를 주행하는 차량의 안내표지병 기능을 가지는 효과가 있는 것이다.

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  14. 자가발전 수단을 구비한 가로등주에 있어서,
    가로등주의 상부에 마련되는 것으로 태양광발전 및 풍력발전을 복합적으로 이용하여 구동전원을 생산하는 하이브리드 신재생 발전부(102)와;
    상기 하이브리드 신재생 발전부(102)의 하부측에 위치하는 것으로 LED램프(304)가 수용된 광파이프(303)가 가로등주로부터 횡방향으로 연장 형성되되 단부는 조명수단이 설치되는 광파이프를 이용한 네온관식 가로등 암(103)과;
    가로등주의 하부측에 마련되는 것으로 다양한 이미지 영상을 전달하는 디스플레이부(107) 및 발광수단을 제공하는 광원부(108)를 포함하는 PC경관부(104)와;
    가로등주 내부에 구비되는 것으로 자체 발전된 전압을 보관 및 제공하는 충방전장치 및 제어부(105);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주.
  15. 제 14항에 있어서,상기의 하이브리드 신재생 발전부(102)는,
    태양광을 이용해 발전하는 것으로, 가로등주를 중심으로 주위를 둘러싸는 형태를 갖되 하단부에서 상단부로 진행될수록 그 형성된 지름이 좁아지는 테이퍼형태로 이루어지는 치마형 태양 전지판(201)과;
    풍력을 이용해 발전하는 것으로, 길이방향으로 절단된 원통형태의 풍력날개(211) 복수개가 가로등주 상단에 형성된 회전축(214) 주위에 설치되어 회전하는 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202)와;
    풍력을 이용해 발전하는 것으로, 길이방향으로 절단된 테이퍼 형태의 풍력날개(223) 복수개가 가로등주의 외주연 방향에 형성된 풍력날개링(215)을 따라 회전하는 원추형 풍력날개 발전기(203)와;
    풍력을 이용해 발전하는 것으로, 상기 가로등주의 상부에서 축 방향으로 아크형태를 이루며 형성된 복수개의 다리우스형 풍력날개(230)가 발전축(232)을 중심으로 회전운동 하는 다리우스형 풍력날개 발전기(204);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기의 치마형 태양 전지판(201)은 수직축 원통형 풍력날개 발전기의 프레임(209)을 따라 수직으로 이동 가능하도록 연결된 것으로, 바람이 없거나 저속의 풍속일 때는 치마형 태양 전지판(201)이 하강상태로 있다가 고속의 풍속 발생시 수직축 원통형 풍력날개 발전기의 프레임(209)을 따라 상향으로 이동하여 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202)의 바람 유입을 차단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기의 수직축 원통형 풍력날개 발전기(202)의 풍력날개(211)는 풍력날개링(215)에 장착되며, 상기의 풍력날개(211) 중심에는 원심력 무게추(213)가 형성된 것으로, 바람의 저항이 강하여 풍력날개(211)가 고속으로 회전할 경우 원심력 무게추(213)에 작용하는 원심력이 풍력날개(211)를 풍력날개링(215)을 따라 이동시켜 고속회전을 방지한 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기의 원추형 풍력날개 발전기(203)의 상부는 치마형 태양 전지판(201)에 의해 둘러싸인 구조를 갖으며 하부는 개방된 구조를 갖는 것으로, 개방된 하부측에는 길이방향으로 절단된 테이퍼 형태의 풍력날개(223) 다수개가 노출되어 가로등주를 중심으로 회전하며, 상부에는 나팔모양의 공기배출 노즐구(226)가 더 형성되어 회전력을 향상시킨 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치가 구비된 가로등주.
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