KR101035647B1 - 지진 감지기능을 구비한 수배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진 감지기능을 구비한 수배전반에 관한 것으로서, 수배전반의 베이스 내부 바닥면에 설치된 지진 감지센서가 지면의 진동상태를 상시 감지함으로써, 지진 발생 시 초기에 감지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고장구간 자동개폐기용 컨트롤러, 기중부하 차단기용 컨트롤러 및 경보용 부저를 수용하고 있는 외함; 상기 외함을 안착시켜 지면에 고정시키는 베이스; 상기 베이스 내부의 바닥면에 형성된 고정용 홀을 통해 취부되어 지면의 진동상태를 감지하고, 감지된 진동상태에 따른 '진동상태신호'를 생성하는 지진 감지센서; 및 상기 지진 감지센서를 통해 입력되는 '진동상태신호' 를 분석하여 진도 계급에 따라 경보신호 또는 전력제어신호를 생성하는 지진 컨트롤장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지진 감지기능을 구비한 수배전반{ELECTRICITY PANEL EQUIPPING AN EARTHQUAKE SENSING FUNCTION}

본 발명은 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반을 포함한 수배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수배전반에 지진 감지센서와 지진 컨트롤장치를 설치함으로써, 지진 발생을 초기에 감지하여 진도의 계급에 따라 지진발생 및 외부대피 등의 경보를 발생시키며, 전력개폐장치를 개방시켜 공급 전력을 차단할 수 있는 지진 감지기능을 구비한 수배전반에 관한 것이다.

최근 전세계 여러 지역에서 크고 작은 지진으로 인하여 수많은 인명 및 국가적인 피해가 발생하고 있으며, 비교적 안전지대로 분류되었던 우리나라에도 이러한 조짐이 발생하고 있다. 따라서, 이에 대한 대비를 철저히 하고, 만일의 사태 발생 시 피해를 최소화하기 위한 국가 재난시스템 점검 및 건축물의 내진설계 강화와 같은 움직임이 일어나고 있는 추세이다.

하지만, 기존의 건물이나 노후화된 건축물에는 내진설계가 반영되어 있지 않아, 대지진이 아닌 중소지진이 발생하더라도 건물의 붕괴, 가스 및 누전에 의한 화재로 큰 피해가 발생할 수 있고, 내진설계를 반영하여 건축된 건물이라도 지진의 피해를 완벽히 피해갈 수 없는 것이 현실이다.

더구나, 지진발생 시 건물 내 사람들에게 신속한 대피를 위하여 발령되는 기상청 지진통보시스템의 지진경보는 지진발생 후 약 4분후에 발령되기 때문에 건물 내부의 사람들이 지진발생을 인지하여 건물 밖으로 대피할 수 있는 시간적인 여유가 없다.

또한, 공장이나 빌딩과 같은 대용량 전력 수용가에는 한전에서 공급되는 특고압의 전력을 수전받아 저압으로 변환하여 사용하기 위한 수배전반이 기본적으로 설치되어 있고, 수배전반이 설치되는 변전실은 전기설비의 특성상 대부분 인적 왕래가 드문 건물의 지하 또는 옥상과 같은 외진 장소에 설치되어 있고, 관리자들도 변전실 근방에 위치하고 있기 때문에 지진발생 후 일정시간이 지난 뒤에 발령되는 지진경보를 청취하여 외부로 신속히 대피하기가 어려운 실정이다.

또한, 수배전반은 건축설비 내진 설계 및 시공지침과 같은 내진 대책 가이드에 의하여 기초설계, 전력설비 배치, 고강도 전력기자재의 사용, 내진용 구조물의 사용과 같은 내진대책을 반영하여 제작, 설치되어야 하나, 전력수용가에 따른 수배전반의 구조변경, 내진성능 검증의 애로점, 특히 내진설계 적용 시 필요한 비용의 증가에 따른 전력수용가의 기피로 인하여 효과적인 내진설계 방식을 적용하기에도 힘든 측면이 있어 원자력, 화력 및 수력발전소와 같은 일부를 제외하고 대부분의 건축물 내의 배전반에는 내진설계가 적용되지 않고 사용되고 있어 지진 발생 시 전력설비 이동 및 낙하 등으로 전력공급 기능의 정지 및 화재와 같은 2차 피해 발생으로 인명피해와 재산 손실이 크게 발생할 수 있다.

한편, 우리나라에서는 수정된 메르칼리 진도 계급(Modified Mercalli Intensity Scale)을 사용하여 진도의 계급을 표현하고 있으며, 각 계급별 상세내용은 다음의 [표 1] 과 같고, 진도 계급 Ⅴ이상부터 실질적인 지진발생의 피해가 우려될 수 있다.

진도 계급	내 용
Ⅰ	특수한 조건의 극소수의 사람만 느낌, 보통 지진계에만 감지
Ⅱ	실내에서 극히 일부만 느낌
Ⅲ	실내에서 소수가 느낌. 매달린 물체가 약하게 움직임
Ⅳ	실내에서 대다수가 느낌. 실외에서 감지 불가
Ⅴ	건물 전체가 흔들림, 물체가 깨어지거나 전도 또는 추락
Ⅵ	모든 사람이 감지하여 밖으로 대피, 똑바로 걷기 어려움
Ⅶ	가구가 넘어지고, 운전자도 지진동을 감지, 서 있기가 곤란
Ⅷ	차량의 운전이 곤란, 부실한 건축물의 붕괴, 굴뚝,기둥 등이 붕괴됨
Ⅸ	지면의 균열 발생, 지하 송수관이 파손되고, 모든 건물이 피해입음
Ⅹ	대부분의 건축물이 기초와 함께 부서짐, 지면 균열
ⅩⅠ	극히 일부의 구조물만 남고 크게 파괴됨, 철로 심하게 휘어짐
ⅩⅡ	지면이 파도형태로 움직임, 물체가 공중으로 던져짐

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 수배전반의 베이스 내부 바닥면에 설치된 지진 감지센서가 지면의 진동상태를 상시 감지함으로써, 지진 발생 시 초기에 감지할 수 있도록 함에 있다.

또한 본 발명의 제 2 목적은, 수배전반 전면에 설치된 지진 컨트롤장치가 지진 발생 시 진도의 계급을 판단하여 관리자에게 지진발생, 외부대피 등의 경보를 발생시킴으로써, 전력 수용가의 인명피해를 최소화 하도록 함에 있다.

그리고 본 발명의 제 3 목적은, 수배전반 전면에 설치된 지진 컨트롤장치가 지진 발생 시 진도의 계급을 판단하여 부하측으로부터 순차적으로 전력개폐장치를 개방시켜 한전에서 공급되는 전원을 차단함으로써, 건물붕괴, 누전으로 야기될 수 있는 전기화재와 같은 2차 피해를 초기에 방지하여 전력수용가의 피해를 최소화 하도록 함에 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 지진 감지기능을 구비한 수배전반에 관한 것으로서, 고장구간 자동개폐기용 컨트롤러, 기중부하 차단기용 컨트롤러 및 경보용 부저를 수용하고 있는 외함; 상기 외함을 안착시켜 지면에 고정시키는 베이스; 상기 베이스 내부의 바닥면에 형성된 고정용 홀을 통해 취부되어 지면의 진동상태를 감지하고, 감지된 진동상태에 따른 '진동상태신호'를 생성하는 지진 감지센서; 및 상기 지진 감지센서를 통해 입력되는 '진동상태신호' 를 분석하여 진도 계급에 따라 경보신호 또는 전력제어신호를 생성하는 지진 컨트롤장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 수배전반 베이스 내부 바닥면에 설치된 지진 감지센서가 지면의 진동상태를 상시 감지하여 지진 컨트롤장치로 신호를 출력함으로써, 실제 지진이 발생하였을 때 초기에 감지할 수 있으며, 진도의 계급에 따라 관리자에게 지진발생, 외부대피와 같은 경보를 발령하여 인명피해를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 지진 계급별로 부하측으로부터 순차적으로 전력개폐장치를 개방시켜 한전에서 공급되는 전원을 차단함으로써, 건물붕괴, 누전으로 야기될 수 있는 전기화재와 같은 2차 피해를 초기에 방지하여 전력수용가의 피해를 최소화 할 수 있는 효과도 있다.

도 1 은 종래 전력 수용가에 설치된 수배전반에 관한 외관도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 지진 감지기능을 구비한 수배전반에 관한 구성도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 지진 감지기능을 구비한 수배전반의 베이스에 관한 외관도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 커플러와 결선된 지진 감지센서에 관한 외관도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 지진 컨트롤장치에 관한 세부 구성도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 지진 컨트롤장치의 전면 및 후면을 보이는 일예시도.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 서버 또는 관리자 단말기와의 연결양상을 보이는 일예시도.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 지진 감지기능을 구비한 수배전반의 지진 감지 방법에 관한 전체 흐름도.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1 은 종래 전력 수용가에 설치된 수배전반에 관한 외관도로서, 도시된 바와 같이 외함(10), 외함(10)의 전면에 전력사고 발생 시 한전과 전력 수용가의 전력공급 구간을 개방하여 주는 고장구간 자동개폐기용 컨트롤러(20), 고장전류를 차단시키는 기중부하 차단기용 컨트롤러(30) 및 경보용 부저(40)가 설치되어 있다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 지진 감지기능을 구비한 수배전반(100)에 관한 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 지진 감지기능을 구비한 수배전반의 베이스에 관한 외관도이며, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 커플러와 결선된 지진 감지센서에 관한 외관도이며, 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 지진 컨트롤장치에 관한 세부 구성도이며, 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 지진 컨트롤장치의 전면 및 후면을 보이는 일예시도이며, 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 서버 또는 관리자 단말기와의 연결양상을 보이는 일예시도이다.

도시된 바와 같이, 지진 감지기능을 구비한 수배전반(100)은 외함(110), 고장구간 자동개폐기용 컨트롤러(120), 기중부하 차단기용 컨트롤러(130), 경보용 부저(140), 베이스(150), 지진 감지센서(160) 및 지진 컨트롤장치(170)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 고장구간 자동개폐기용 컨트롤러(120), 기중부하 차단기용 컨트롤러(130), 경보용 부저(140) 및 지진 컨트롤장치(170)는 외함(110)의 전면부에 설치된다.

또한, 베이스(150)는 상부가 개방된 사각박스 형상의 강구조로 설계되어 있으며, 상기 외함(110)을 안착시켜 볼트 체결한 후 지면에 고정시킨다.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이 테두리 상면에 볼트 홀(a)이 형성되어 있어, 상기 외함(110)과 볼트 체결이 가능하다.

지진 감지센서(160)는 상기 베이스(150) 내부의 바닥면에 형성된 고정용 홀(b)을 통해 취부되어 지면의 진동상태를 감지하고, 감지된 진동상태에 따른 '진동상태신호'를 생성하여 지진 컨트롤장치(170)로 전송한다.

여기서, 지진 감지센서(160)는 도 4 에 도시된 바와 같이 지면에 취부되는 감지부(161), 감지센서캡(162) 및 커플러(163)로 이루어지며, 상기 커플러(163)를 통해 4-200mA 출력신호 즉, '진동상태신호' 를 전송한다.

지진 컨트롤장치(170)는 상기 지진 감지센서(160)를 통해 입력되는 '진동상태신호' 를 분석하여 진도 계급에 따라 경보신호 또는 전력제어신호를 생성하는 기능을 수행하는 바, 도 5 에 도시된 바와 같이 신호 수신부(171), 진도 계급 판단부(172), 신호 출력부(173), 외부 통신포트(174), 사용자 정보 입출력부(175) 및 전원 단자부(176)를 포함한다.

구체적으로, 신호 수신부(171)는 단자대로서, 상기 지진 감지센서(160)로부터 '진동상태신호' 를 수신한다.

진도 계급 판단부(172)는 상기 '진동상태신호' 를 바탕으로 진도 계급을 판단하여, 진도 계급별로 경보신호 또는 전력제어신호를 생성한다.

더욱 구체적으로, 진도 계급 판단부(172)는 판단결과, 진도 계급이 0 또는 1일 경우, 정상상태 신호를 생성하여 신호 출력부(173) 및 외부 통신포트(174)를 통해 출력하며, 진도 계급이 2 내지 4일 경우, 지진발생 경보신호를 생성하여 신호 출력부(173) 및 외부 통신포트(174)를 통해 출력하며, 진도 계급이 5일 경우, 화재가 우려되는 전열, 냉방과 같은 부하측의 전력개폐장치 개방신호를 생성하여 외부 통신포트(174)를 통해 출력하고, 신호 출력부(173)를 통해 출력함으로써 부하측의 전력개폐장치를 개방시키며, 진도 계급이 6일 경우 내부의 사람들을 건물 밖으로 대피시키는 대피 경보신호를 생성하여 신호 출력부(173) 및 외부 통신포트(174)를 통해 출력하며, 진도 계급이 7 내지 12일 경우 전력 수용가의 모든 전원을 차단하기 위한, 상용전원 인입구의 전력개폐장치 개방신호를 생성하여 외부 통신포트(174)를 통해 출력하고, 신호 출력부(173)를 통해 출력함으로써 상용전원 인입구의 전력개폐장치를 개방시켜 모든 전원을 차단시킨다.

여기서, 도 6 에 도시된 바와 같이 신호 출력부(173)는 단자대이며, 외부 통신포트(174)는 외부 서버 또는 관리자 단말기(200)와 Ethernet(TCP/IP) 통신을 위한 포트 및 RS485 통신을 위한 포트일 수 있다.

이에 따라, 도 7 에 도시된 바와 같이 외부 통신포트(174)는 외부 서버 또는 관리자 단말기(200)와 연결되어, 경보신호 또는 전력제어신호를 전송할 수 있다.

사용자 정보 입출력부(175)는 현장 근무자가 현장에서 현재의 진도, 및 진도 계급에 따라 생성된 경보신호 또는 전력제어신호를 표시하는 디스플레이부(175a), 사용자 메뉴를 선택할 수 있도록 단축기능을 가진 기능키(175b) 및 사용자 메뉴에서 상, 하, 좌, 우로 이동하여 선택할 수 있는 기능을 가진 방향키(175c)가 구성된다.

전원 단자부(176)는 제어전원(AC 220V) 공급을 위해 설치된다.

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 지진 감지기능을 구비한 수배전반의 지진 감지 방법에 관하여 도 8 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 지진 감지기능을 구비한 수배전반의 지진 감지 방법에 관한 전체 흐름도로서, 도시된 바와 같이 베이스(150) 내부의 바닥면에 설치된 지진 감지센서(160)는 지면의 진동상태를 감지하고(S10), 감지된 진동상태에 따른 '진동상태신호'를 생성하며(S20), 지진 컨트롤장치(170)의 신호 수신부(171)는 지진 감지센서(160)로부터 '진동상태신호'를 수신한다(S30).

이후, 진도 계급 판단부(172)는 상기 '진동상태신호' 를 바탕으로 진도 계급을 판단하여 진도 계급이 0 또는 1일 경우(S40a), 정상상태 신호를 생성하여 신호 출력부(173) 및 외부 통신포트(174)를 통해 출력하며(S50a), 진도 계급이 2 내지 4일 경우(S40b), 지진발생 경보신호를 생성하여 신호 출력부(173) 및 외부 통신포트(174)를 통해 출력하며(S50b), 진도 계급이 5일 경우(S40c), 화재가 우려되는 전열, 냉방과 같은 부하측의 전력개폐장치 개방신호를 생성하여 외부 통신포트(174)를 통해 출력하고, 신호 출력부(173)를 통해 출력함으로써 부하측의 전력개폐장치를 개방시키며(S50c), 진도 계급이 6일 경우(S40d), 내부의 사람들을 건물 밖으로 대피시키는 대피 경보신호를 생성하여 신호 출력부(173) 및 외부 통신포트(174)를 통해 출력하며(S50d), 진도 계급이 7 내지 12일 경우(S40e), 전력 수용가의 모든 전원을 차단하기 위한 상용전원 인입구의 전력개폐장치 개방신호를 생성하여 외부 통신포트(174)를 통해 출력하고, 신호 출력부(173)를 통해 출력함으로써 상용전원 인입구의 전력개폐장치를 개방시켜 모든 전원을 차단시킨다(S50e).

이후, 지진 상황이 끝나고, 정상상태로 복귀 되었을 때 관리자의 안전점검 후 수동조작으로 전력공급이 재개되어 상황이 종료된다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 지진 감지기능을 구비한 수배전반
110: 외함 120: 고장구간 개폐기용 컨트롤러
130: 기중부하 차단기용 컨트롤러 140: 경보용 부저
150: 베이스 160: 지진 감지센서
161: 감지부 162: 감지센서캡
163: 커플러 170: 지진 컨트롤장치
171: 신호 수신부 172: 진도 계급 판단부
173: 신호 출력부 174: 외부 통신포트
175: 사용자 정보 입출력부 176: 전원 단자부

Claims (14)

1. 지진 감지기능을 구비한 수배전반에 있어서,
   고장구간 자동개폐기용 컨트롤러, 기중부하 차단기용 컨트롤러 및 경보용 부저를 수용하고 있는 외함;
   상기 외함을 안착시켜 지면에 고정시키는 베이스;
   상기 베이스 내부의 바닥면에 형성된 고정용 홀을 통해 취부되어 지면의 진동상태를 감지하고, 감지된 진동상태에 따른 '진동상태신호'를 생성하는 지진 감지센서; 및
   상기 지진 감지센서를 통해 입력되는 '진동상태신호' 를 분석하여 진도 계급에 따라 경보신호 또는 전력제어신호를 생성하는 지진 컨트롤장치; 를 포함하되,
   상기 베이스는,
   상부가 개방된 사각박스 형상의 강구조로 설계되어 있으며, 테두리 상면에 볼트 홀이 형성되어 있어, 상기 외함과 볼트 체결되는 것을 특징으로 하며,
   상기 지진 감지센서는,
   지면에 취부되는 감지부, 감지센서캡 및 커플러로 이루어지며, 상기 커플러를 통해 '진동상태신호'를 상기 지진 컨트롤장치로 전송하는 것을 특징으로 하며,
   상기 지진 컨트롤장치는,
   상기 지진 감지센서로부터 '진동상태신호' 를 수신하는 신호 수신부;
   상기 '진동상태신호' 를 바탕으로 진도 계급을 판단하여, 진도 계급별로 경보신호 또는 전력제어신호를 생성하는 진도 계급 판단부;
   상기 진도 계급 판단부를 통해 생성된 경보신호 또는 전력제어신호를 출력하는 신호 출력부 및 외부 통신포트; 및
   현재의 진도, 및 진도 계급에 따라 생성된 경보신호 또는 전력제어신호를 표시하는 디스플레이부, 사용자 메뉴를 선택할 수 있도록 단축기능을 가진 기능키 및 사용자 메뉴에서 상, 하, 좌, 우로 이동하여 선택할 수 있는 기능을 가진 방향키를 포함하는 사용자 정보 입출력부; 를 포함하는 것을 특징으로 하며,
   상기 진도 계급 판단부는,
   진도의 계급에 따라 정상상태 신호, 지진발생 경보신호, 부하측의 전력개폐장치 개방신호, 대피 경보신호 및 전력 수용가의 모든 전원을 차단하기 위한 상용전원 인입구의 전력개폐장치 개방신호 중 적어도 어느 하나를 생성하여, 상기 신호 출력부 및 외부 통신포트를 통해 출력하는 것을 특징으로 하되,
   진도 계급이 0 또는 1일 경우, 정상상태 신호를 생성하여 신호 출력부 및 외부 통신포트를 통해 출력하며, 진도 계급이 2 내지 4일 경우, 지진발생 경보신호를 생성하여 신호 출력부 및 외부 통신포트를 통해 출력하며, 진도 계급이 5일 경우, 부하측의 전력개폐장치 개방신호를 생성하여 외부 통신포트를 통해 출력하고, 신호 출력부를 통해 출력함으로써 부하측의 전력개폐장치를 개방시키며, 진도 계급이 6일 경우, 대피 경보신호를 생성하여 신호 출력부 및 외부 통신포트를 통해 출력하며, 진도 계급이 7 내지 12일 경우, 상용전원 인입구의 전력개폐장치 개방신호를 생성하여 외부 통신포트를 통해 출력하고, 신호 출력부를 통해 출력함으로써 상용전원 인입구의 전력개폐장치를 개방시켜 모든 전원을 차단시키는 것을 특징으로 하며,
   상기 외부 통신포트는,
   외부 서버 또는 관리자 단말기와 Ethernet(TCP/IP) 통신을 위한 포트 및 RS485 통신을 위한 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 감지기능을 구비한 수배전반.
   
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4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 지진 컨트롤장치는,
   제어전원 공급을 위한 전원 단자부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 감지기능을 구비한 수배전반.
   
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