KR101039463B1 - 하이브리드형 자연채광 조명시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경적인 하이브리드형 자연채광 조명시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히는 건축물의 지하실 등과 같이 어두운 지하공간을 비추는 자연채광과 더불어 광량변화에 대응하여 인공조명의 광량을 조절할 수 있도록 하고자 본 발명은, 건축물의 실외 수광부로 유입된 빛이 기둥의 내측 광이송부를 통해 유도되어 실내로 노출된 산광부를 통해 실내로 비치도록 된 하이브리드형 자연채광 조명시스템에 있어서, 상기 건축물의 실외로 노출되어 있는 기둥의 외측면에 부착하여 태양광패널과; 상기 기둥의 상단부 일측에 지지대를 상향 설치하고 상기 지지대의 상단에 결합되며, 윗면에 태양광패널이 부착되고 저면에 부착된 LED램프가 수광부를 향해 있는 투광부와; 상기 산광부의 내측면에 부착된 LED램프와; 상기 태양광패널을 통해 얻어지는 전기에너지를 축전하고 상기 LED램프에 전원을 공급하기 위한 전원공급부로 구성됨을 특징으로 하는 하이브리드형 자연채광 조명시스템을 제안하는 것이다.

하이브리드, 자연채광, 태양광패널, 투광부, LED램프.

Description

하이브리드형 자연채광 조명시스템{Hybrid type natural lighting system}

본 발명은 친환경적인 하이브리드형 자연채광 조명시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히는 건축물의 지하실 등과 같이 어두운 지하공간을 비추는 자연채광과 더불어 광량변화에 대응하여 인공조명의 광량을 조절할 수 있는 하이브리드형 자연채광 조명시스템에 관한 것이다.

통상적으로 태양광기술은 태양전지를 이용하여 전기에너지로 변환하거나 또는, 집열기를 이용하여 태양의 복사에너지를 열에너지로 변환하여 실생활에 이용하게 되며 또는, 태양광을 실내로 유입시키는 실내 채광(採光)으로 활용하는 등 다양한 분야에 적용되고 있다.

여기서 태양광 조명시스템은 에너지 측면에서 연구가 시작되었으나, 최근에는 생활환경 개선 측면에서의 효용성을 중요시되고 있다. 예건대 건축물의 지하실, 주차장, 창고 등과 같은 지하시설물은 인공조명에만 의존하고 있어 장기 재실자나 근무자들의 건강이 좋지 않게 되고 근무기피현상까지 발생하고 있는 실정이다.

자연의 태양광은 물체식별기능을 갖는 시각적 요소로서의 조명기능과 생명의 성장발육에 필요한 생육광의 공급기능 및 자외선을 근간으로 하는 살균, 소독, 정화의 환경기능을 갖춘 친환경 광원으로 신체생활에 꼭 필요한 것이다.

특히 국내·외적으로 고유가 시대를 맞이하여 경제적이면 친환경적인 자연 에너지인 태양광의 효율적인 이용에 대한 연구,개발이 활발히 진행되고 있다. 그리고 태양광은 자연환경의 보전과 인간의 생리적, 정신적인 쾌적성 향상과 더불어 작업에 대한 생산성과 매출에 큰 영향을 미친다는 연구결과가 보고되어 있다.

예컨대 태양광이 실생활환경에 작용하는 효용성의 사례를 살펴보면, '햇빛을 많이 받는 창가 쪽 학생들은 적게 받는 쪽 학생보다 수학성적이 20% 우수하고 독해는 20% 우수한 성적을 나타내고 있으며, 또는 충분한 자연조명이 들어오는 병실, 수술환자의 약품비용이 21%감소함을 보였고, 태양광에 의한 환경변화 성적이 11%향상되며, 아토피성 피부염 치료 및 전립선암 등에 탁월한 효능을 보이며, 진드기 내지 곰팡이, 바퀴, 진균 등의 해충박멸에 월등한 효용을 보이고 있다'라고 각종 언론, 의료, 교육분야 등에서 시사된 바에 있다.

이러한 건축물의 채광시스템은 자연광을 실내에 작용시키기 위해 창문, 천창, 유리블럭, 아트리움 등 투과성 물질을 이용한 방법을 사용해 왔으나, 건물의 내부나 지하공간 등의 깊은 곳까지는 자연채광을 할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한 종래의 기술에 따른 자연채광 조명시스템은, 옥상, 지상 등과 같은 건축물(100)의 실외에 노출하여 태양광이 유입되는 수광부와, 상기 수광부를 통해 집광된 빛을 실내로 유도하는 광이송부와, 상기와 같이 유도된 태양광을 실내로 분산 시켜 조명하기 위한 산광부로 구성되어 있다.

하지만 주간에는 태양광을 이용하여 실내 채광이 가능하지만 야간에는 조명으로 사용할 수 없게 되며, 또는 날씨가 흐리거나 비가 오는 등 기후의 변화로 인해 실내채광의 변화가 심함은 물론 실용성이 저하되는 문제점들이 있었다.

본 발명의 목적은 주간에는 건축물 외부의 광덕터형 기둥을 통해 실외의 태양광을 어두운 실내로 직접 유입시켜 자연 채광함과 더불어 주간에 태양에너지를 축전하여 인공 조명장치의 전원으로 사용할 수 있도록 된 친환경적인 하이브리드형 자연채광 조명시스템을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 실내는 물론 야간에 가로등과 같이 실외의 야외조명으로도 활용할 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명은, 건축물의 실외 수광부로 유입된 빛이 기둥의 내측 광이송부를 통해 유도되어 실내로 노출된 산광부를 통해 실내로 비치도록 된 하이브리드형 자연채광 조명시스템에 있어서, 상기 건축물의 실외로 노출되어 있는 기둥의 외측면에 부착하여 태양광패널과; 상기 기둥의 상단부 일측에 지지대를 상향 설치하고 상기 지지대의 상단에 결합되며, 윗면에 태양광패널이 부착되고 저면에 부착된 LED램프 가 수광부를 향해 있는 투광부와; 상기 산광부의 내측면에 부착된 LED램프와; 상기 태양광패널을 통해 얻어지는 전기에너지를 축전하고 상기 LED램프에 전원을 공급하기 위한 전원공급부로 구성됨을 특징으로 하는 하이브리드형 자연채광 조명시스템을 제안한다.

또한 본 발명은, 상기 기둥의 상단부에는 하부에서 비추어지는 LED램프의 조명을 반사하여 상기 기둥의 주변으로 분산시키는 반사판이 부착된 구성임을 특징으로 한다.

본 발명은 태양광을 이용한 친환경적인 하이브리드형 자연채광 조명시스템으로서, 태양광을 채광하여 주간 및 야간에 건축물의 내부 어두운 실내공간을 밝게 비추게 됨에 따라 신체의 활동에 적합하도록 실내환경을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 재실자의 질병예방 및 건강증진에 탁월하며, 실내 근무분위기 및 정서적인 안적을 부가적으로 제공하여 생산성을 향상시키는 등의 탁월한 효과를 제공한다.

특히 본 발명은 주간에 태양광을 실내의 조명으로 이용함과 더불어 태양광패널을 전기에너지로 충전하여 조명용 전원으로 사용함에 따라 전기에너지를 월등히 절약할 수 있는 등의 경제적인 효과가 있다. 이와 함께 조명기구의 수명을 연장할 수 있음은 물론, 조명기구의 수리, 교체, 유지보수 비용을 현저히 절감할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 본 발명의 실시 예는 당업자가 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 제공되는 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드형 자연채광 조명시스템을 단면으로 나타낸 도면이고, 도 1a는 상기 도 1의 "A"-"A"선에 투시한 저면도이다.

도면에 따른 본 발명은, 건축물(100)의 실외 수광부(12)로 유입된 빛이 기둥(10)의 내측 광이송부를 통해 유도되어 실내로 노출된 산광부(14)를 통해 실내로 비치도록 된 하이브리드형 자연채광 조명시스템에 있어서, 상기 건축물(100)의 실외로 노출되어 있는 기둥(10)의 외측면에 부착하여 태양광패널(20)과; 상기 기둥(10)의 상단부 일측에 지지대(32)를 상향 설치하고 상기 지지대(32)의 상단에 결합되며, 윗면에 태양광패널(20a)이 부착되고 저면에 부착된 LED램프(40)가 수광부(12)를 향해 있는 투광부(30)와; 상기 산광부(14)의 내측면에 부착된 LED램프(40a)와; 상기 태양광패널(20,32)을 통해 얻어지는 전기에너지를 저장하고 상기 LED램프(40,40a)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부로 구성됨을 특징으로 한다.

위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 기둥(10)과, 투광부(30)가 구비된 수광부(12)와, LED램프(40a)가 구비된 산광부(14)로 구성된다.

상기 기둥(10)은 중공의 관체로 된 광덕트로 이루어짐에 따라 외부로부터 유입된 빛을 반사하여 실내로 유도하기 위한 것으로, 건축물(100)을 상향 관통하여 실외로 직립하고 하단부는 상기 건축물 실내의 상부 천장(102)을 통해 실내로 노출되어 있다.

상기 기둥(10)은 건축물의 외부로 노출되어 있는 상부 외측면에 태양광패널(20)이 부착되어 있어서 태양광에너지에 의해 전기에너지를 발생시켜 LED램프의 전원으로 공급된다.

상기 수광부(12)는 기둥의 상단에 부착되어 태양광이 투과하여 집광시키는 것으로, 투명소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 빗물이나 먼지, 이물질 등의 유입을 차단하게 된다.

여기서 상기 수광부(12)의 상부에 투광부(30)를 설치함에 따라 야간이나 태양광이 비추지 않는 흐린 날씨에 수광부(12)로 빛을 비추어 실내를 밝게 비추게 된다. 이를 위해 상기 투광부(30)는 저면에 적어도 하나 또는 복수 개의 LED램프(40)가 부착되고 윗면에는 태양광패널(20a)이 부착된 구성으로, 상기 수광부(12)의 상부 일측에 지지대(32)를 수직으로 설치하고 상기 지지대(32)의 상단에 투광부가 각도 조절이 가능하도록 설치된다.

상기 산광부(14)는 기둥의 내부를 통해 유도된 빛을 분산시켜 실내를 밝게 비추는 것으로, 상기 기둥의 하단부에 끼움 조립되며, 천장(102)에 부착되는 지지 대(18)에 결합한다.

여기서 상기 산광부(14)의 내측 즉, 상기 기둥(10)의 하단부에 LED램프(40a)들이 부착되어 있어서, 상기 수광부(12)를 통해 빛이 유입되지 않을 때 산광부(14)를 통해 직접적으로 실내에 조명을 비추게 된다.

한편 상기의 태양광패널(20,20a)은 태양열에너지를 전기에너지로 변환하여 축전지에 축전하도록 된 전원공급부를 구비하여 상기 LED램프(40,40a)에 전원을 공급하게 되며, 일명 태양전지(太陽電池 : solar cell, solar battery)로 알려져 있다. 이는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다.

상기 태양광패널(20,20a)을 통해 축전지에 축전된 전기에너지는 상기 LED램프(40,40a)의 전원으로 사용할 수 있도록 일반적인 공지기술로 전기적인 회로를 구성하게 된다. 이와 함께 상기 전원공급부는 외부의 전원과 함께 사용할 수 있도록 구성함은 물론 외부 전력의 소비를 현저히 줄일 수 있게 된다.

상기 기둥(10)의 내측 하부에는 댐퍼(16)를 설치하여 상기 수광부(12)를 통해 유입되는 빛을 차단 또는 개방할 수 있게 된다. 상기 댐퍼(16)를 개폐하기 위한 작동수단이 구비되며, 상기 작동수단은 수동으로 동작하도록 작동레버를 구비하거나 또는, 도면에 나타내지는 않았지만 상기 댐퍼(16)의 중심축과 연결되는 구동모터 및 동력전달수단 등에 의해 자동으로 개폐되도록 구성할 수도 있다.

본 발명은 상기의 LED램프(40,40a)를 자동으로 점등 또는 소등하기 위한 점 멸수단을 구비하여 전기에너지의 소모를 절감할 수가 있게 된다. 상기 점멸수단으로는 산광부(14)의 가장자리부에 부착되는 인체감지센서(22)와 조도감지센서(24)가 구비된다.

상기 인체감지센서(22)는 산광부(14)의 가장자리 일측에 부착되고, 실내에서 활동중인 인체의 감지신호를 제어부로 전달함에 따라 상기 LED램프(40,40a)를 점등하게 된다. 즉 상기의 LED램프(40,40a)가 평상시 꺼져 있다가 실내에 인체가 감지되면 상기 LED램프가 온(ON)되도록 함으로써, 전기의 소모를 최소화할 수 있음은 물론 효율적으로 운용할 수 있도록 하는 것이다.

그리고 상기 조도감지센서(24)는 인체감지센서(22)의 타측에 구비되고, 실내의 조도(밝기)를 감지하여 제어부로 신호함에 따라, 실내의 밝기에 따라 상기 LED램프(40,40a)를 점멸함으로써 실내의 조명을 적절하게 유지할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드형 자연채광 조명시스템의 구성을 단면으로 나타낸 도면이다.

상기의 도면을 참조하면 본 발명의 하이브리드형 자연채광 조명시스템은, 상기 기둥(10)의 상단부에는 하부에서 비추어지는 LED램프(40b)의 조명을 반사하여 상기 기둥(10)의 주변으로 분산시키는 반사판(42)이 부착된 구성임을 특징으로 한다.

즉 본 발명은 위에서 언급한 구성과 함께, 상기 기둥(10)의 외측 하부 즉, 건축물(100)의 옥상에 LED램프(40b)를 상향 설치하고 상기 기둥의 상부에 반사 판(42)을 부착되어 있어서, 상기 LED램프(40b)의 빛을 반사시켜 상기 기둥의 주변으로 분산시킴에 따라 가로등 역할을 하게 되는 것이다. 상기 반사판(42)은 수광부(14)의 아래에 지지대(44)를 설치하고 상기 지지대의 하부에 각도 조절이 가능하도록 설치된다.

이처럼 본 발명에 따른 하이브리드형 자연채광 조명시스템은 건축물(100) 외부의 태양광을 이용하여 실내에 자연 채광할 수 있음은 물론 태양광에너지를 이용한 전기에너지에 의해 실내·외 조명장치의 전원으로 활용함으로 자연채광의 변화에 따른 실내 조명의 밝기를 적절히 유지할 수 있으며, 전기에너지의 소비를 월등히 절감할 수 있는 것이다. 이와 함께 본 발명은 건축물의 실내조명은 물론 실외의 가로등으로도 겸할 수 있어 매우 실용적인 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드형 자연채광 조명시스템을 단면으로 나타낸 도면.

도 1a는 상기 도 1의 "A"-"A"선에 투시한 저면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드형 자연채광 조명시스템의 구성을 단면으로 나타낸 도면.

Claims (2)

1. 건축물(100)의 실외 수광부(12)로 유입된 빛이 기둥(10)의 내측 광이송부를 통해 유도되어 실내로 노출된 산광부(14)를 통해 실내로 비치도록 된 하이브리드형 자연채광 조명시스템에 있어서,

   상기 건축물(100)의 실외로 노출되어 있는 기둥(10)의 외측면에 부착하여 태양광패널(20)과;

   상기 기둥(10)의 상단부 일측에 지지대(32)를 상향 설치하고 상기 지지대(32)의 상단에 결합되며, 윗면에 태양광패널(20a)이 부착되고 저면에 부착된 LED램프(40)가 수광부(12)를 향해 있는 투광부(30)와;

   상기 산광부(14)의 내측면에 부착된 LED램프(40a)와;

   상기 태양광패널(20,32)을 통해 얻어지는 전기에너지를 축전하고 상기 LED램프(40,40a)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부로 구성됨을 특징으로 하는 하이브리드형 자연채광 조명시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기둥(10)의 상단부에는 하부에서 비추어지는 LED램프(40b)의 조명을 반사하여 상기 기둥(10)의 주변으로 분산시키는 반사판(42)이 부착된 구성임을 특징으로 하는 하이브리드형 자연채광 조명시스템.

Images