KR101048517B1 - 결로방지 자동제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결로방지 자동제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 배전반을 포함하는 다양한 밀폐 구조물의 내부온도와 내부습도를 외부 환경에 대한 기상정보를 고려한 이슬점 온도와 비교하여 결로방지 수단을 동작시키는 것으로 밀폐 구조물 내부의 결로현상을 방지하도록 하는 결로방지 자동제어 장치 및 방법에 대한 것이다. 본 발명은 겨울철과 같이 열전도가 심한 환경이나 여름철과 같이 배전반 내부의 습도 변화가 큰 환경에서도 각 환경에 대응하여 이슬점 온도에 보상온도를 가산하여 기준 이슬점 온도를 생성하고, 표면온도가 기준 이슬점 온도 이상을 유지하도록 보상함으로써, 상기와 같은 외부 환경을 미연에 대처하여 효과적으로 결로 방지를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

결로방지 자동제어 장치 및 그 방법{Automatic control apparatus for preventing dew condensation and method thereof}

본 발명은 결로방지 자동제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 배전반을 포함하는 다양한 밀폐 구조물의 내부온도와 내부습도를 외부 환경에 대한 기상정보를 고려한 이슬점 온도와 비교하여 결로방지 수단을 동작시키는 것으로 밀폐 구조물 내부의 결로현상을 방지하도록 하는 결로방지 자동제어 장치 및 방법에 대한 것이다.

다양한 전기구조물이 밀폐 형태의 컨테이너에 구성 및 배치되고 있으며, 이들 중 일부는 실외에 배치되어 습도에 민감한 전기 구조물들이 열악한 환경에 노출되고 있다. 이러한 전기구조물을 위한 밀폐 구조물에서 발생되는 치명적인 문제가 결로발생이다.

이러한 결로발생에 특히 민감한 밀폐 구조물 중 하나가 고전압 장비가 구비된 배전반이다.

상기 배전반은 전력을 필요로 하는 가정, 공장, 빌딩, 병원, APT 단지 및 각종 산업시설 등에 전력회사로부터 송전선을 통해 공급되는 고압의 전력을 받아 저압으로 변환하여 각종 전기설비 계통으로 배전하는 설비이다.

이와 같은 배전반은 외부로부터 배전반 내부에 설치되는 각종 기자재들을 보호하기 위하여 밀폐된 상태를 유지하며, 이에 따라 전력을 공급받고 분배하는 과정에서 상기 기자재에서 발생하는 열과 외부 온도 변화에 따라 배전반 내부와 외부의 온도 차이가 발생하며, 이로 인해 배전반 표면에 결로 현상을 발생시키게 된다.

결로 현상이란 물체 표면 온도가 실내 공기의 이슬점 온도보다 같거나 낮은 경우 물체의 표면에 물방울이 맺히는 현상으로, 이러한 결로 현상으로 인해 배전반 내면에 생긴 물방울이 응축되어 상기 기자재에 떨어지면, 기자재의 절연 파괴, 기기열화 또는 부식등을 유발하며 이로 인해 오작동 및 전기 합선 등의 기기 고장을 발생시킬 수 있다.

이를 해결하기 위하여 동출원인이 특허출원하여 등록된 등록특허 제10-0927959호에 개시된 발명에 따르면, 배전반 내부와 외부의 온도를 센서를 통해 감지하여 내부온도와 외부온도의 차이를 감지하고 현재 온도차가 임계 온도차 이상일 경우, 내부 습도를 이용하여 이슬점 온도를 산출한 후 외부온도가 이슬점 온도보다 낮은 경우 발열기구를 통해 내부의 온도를 상승시켜 결로를 방지하도록 하고 있다.

한편, 관련 선행기술인 등록특허 제10-0979680호에서는 실질적인 결로 현상의 발생 원인은 외부 온도가 아닌 배전반의 내부 표면온도이므로 상술한 시간차와 실질적인 온도 산출이 정밀하지 않아 불필요한 발열기구의 동작이나 정밀 제어에 한계가 있으므로, 이를 해결하기 위하여 배전반 내부의 상부 공기층에 대한 이슬점 온도와 현재 온도에 유념하여 배기팬과 냉각팬을 이용하여 상부 공기층의 온도를 낮추어 주어 결로를 방지하는 방식을 개시하고 있다.

그러나, 상기 등록특허 10-0927959는 환경조건에 대한 고려 없이 온도를 상승시키므로 전력소비가 심하고 환경에 따라 효율이 낮아지는 한계가 있다. 또한, 상기 등록특허 10-0979680은 비나 눈과 같이 외부 습도가 높은 경우에 있어서 이슬점 온도보다 높은 온도가 유지되는 경우라도 외부의 수증기가 팬을 통해 유입되어 내부 습도를 높이고 이는 이슬점 온도에 영향을 미치게 되므로, 상술한 바와 같이 팬만 이용하는 경우 외부 습도에 따라 수증기가 유입되어 내부 습도가 증가하는 속도가 상술한 온도 전이보다 빨라, 이슬점 온도 변화에 정밀하게 대처하지 못하여 결로 현상이 발생하는 한계가 있다.

더하여, 팬은 공기의 흡기 및 배출에 따른 이슬점 온도의 하강을 유도하기 때문에 가열에 의한 대처보다 빠르지 못하다. 즉, 열 전도는 온도 차이가 클수록 하강하는 속도가 빠르며, 고체의 열 전도 속도는 공기의 열 전도 속도보다 빠르기 때문에 겨울철의 경우 배전반 외부의 표면 온도는 내부의 표면 온도를 빠르게 냉각시킬 수 있으며, 팬의 운용에 따른 내부 공기층 온도의 냉각 속도가 표면 온도의 냉각 속도보다 느리므로 결로 현상을 방지하는데 부족하다.

또한, 이러한 상황에서 팬이 운용되는 동작시간을 배분하지 못하고 특히 여름철 외부습도가 높은 환경에서는 흡기팬에 의해 수증기가 유입되어 오랜시간 동안 팬을 운용하여야 하므로 부하를 증가시키고, 운용시간 이내에 결로가 발생하여 이를 효과적으로 해결하지 못하는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 다양한 외부 환경적 요인에 따라 밀폐 구조물 내부의 온도 및 습도 변화가 달라지는 환경에서도 이에 대한 정보를 근거로 대체하여 효과적으로 결로 방지를 수행할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 일교차가 큰 환경에서 이를 고려하여 예상되는 이슬점 온도 변화를 미리 측정하여 보상할 수 있으며, 이를 통해 외부 환경변화에 따른 밀폐 구조물 내부의 온도 변화를 미리 조절함으로써 결로 현상을 미연에 방지할 수 있어 외부 환경 변화에 강한 특성을 나타내는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

더하여, 외부 환경 변화에 따른 밀폐 구조물의 내부 온도에 대한 변화를 미리 감지하여 미연에 대처함으로써 온도를 조절하기 위한 수단의 동작시간, 동작 시점을 효율적으로 배분하여 부하를 감소시키며, 이를 통해 효율적인 결로 방지 운용을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀폐 구조물 내부의 결로 현상을 방지하는 결로방지 자동제어 장치는, 밀폐 구조물 내부의 내부온도 및 내부습도와 밀폐 구조물의 몸체 프레임에 대한 표면온도를 측정하는 센서부와, 밀폐 구조물의 내부 온도나 몸체 프레임의 온도를 높이는 히터부와 밀폐 구조물의 공기를 순환시키는 팬부를 포함하여 밀폐 구조물 내부의 이슬점 온도와 표면온도를 조절하는 결로방지부와, 외부장치와 통신하여 기상정보를 수신하며, 상기 센서부가 측정한 내부온도와 내부습도를 근거로 이슬점 온도를 산출하고, 상기 기상정보에 따라 가변적으로 설정한 보상온도를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하며, 상기 센서부가 측정한 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부를 선택적으로 구동하는 컨트롤 패널부를 포함한다.

이때, 상기 기상정보는 외부온도, 외부습도, 날씨정보, 강우정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 패널부는 RS-232, RS-422, RS-485, LAN 중 하나 이상의 직렬통신이나 블루투스, 지그비, 와이파이, RF 중 하나 이상의 무선 근거리 통신을 지원하여, 상기 기상정보를 수신하는 통신부와, 상기 통신부를 통해 기상정보를 수신하며, 상기 기상정보에 포함된 외부온도와 상기 표면온도의 온도차이 또는 상기 기상정보에 포함된 외부습도 중 적어도 하나가 기설정된 임계치 이상인 경우 상기 온도차이 또는 외부습도 중 적어도 하나를 기설정된 보상온도 산출 기준에 적용하여 상기 보상온도를 생성하고, 이를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하며, 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제어부는 기구성된 온습도 매칭 테이블 상의 보상온도를 기준으로 보상온도를 획득하거나, 기설정된 수학식을 통해 보상온도를 산출하거나, 이들을 결합하여 산출할 수 있다.

더하여, 상기 컨트롤 패널부는 사용자 입력을 수신하는 인터페이스부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 인터페이스부의 입력을 근거로 상기 온습도 매칭 테이블의 데이터, 상기 기설정된 임계치, 수학식의 파라미터 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.

한편, 상기 제어부는 상기 기상정보에 따라 상이한 동작 조합으로 상기 결로방지부에 기 구성된 동작부를 구동할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 결로방지부의 구동 이후 상기 센서부로부터 내부 온도와 내부 습도를 수신하여 이슬점 온도를 산출하며, 상기 센서부가 측정한 표면온도와 결로방지부의 구동 이후 산출된 상기 이슬점 온도의 차이와 상기 보상온도를 비교하여 현재 운용되는 상기 결로방지부의 구동유지 여부를 결정하고, 현재 운용되는 결로방지부의 구동시간이 기설정된 시간을 초과하는 경우 경고신호를 상기 통신부를 통해 전송할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀폐 구조물에 구성된 컨트롤 패널이 상기 밀폐 구조물에 구성되며 팬부와 히터부를 포함하는 결로방지부를 제어하여 밀폐 구조물 내부의 결로 현상을 방지하는 결로방지 자동제어 방법은, 센서부로부터 밀폐 구조물의 내부온도 및 내부습도와 밀폐 구조물의 몸체 프레임에 대한 표면온도를 수신하는 제 1단계와, 외부장치와 통신하여 기상정보를 수신하는 제 2단계와, 상기 센서부가 측정한 내부온도와 내부습도를 근거로 이슬점 온도를 산출하는 제 3단계와, 상기 기상정보에 따라 가변적으로 설정한 보상온도를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하는 제 4단계와, 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부를 선택적으로 구동하는 제 5단계를 포함한다.

이때, 상기 제 4단계는 상기 기상정보에 포함된 외부온도와 상기 표면온도의 온도차이 또는 상기 기상정보에 포함된 외부습도 중 적어도 하나가 기설정된 임계치 이상인 경우 상기 온도차이 또는 외부습도 중 적어도 하나를 기설정된 보상온도 산출 기준에 적용하여 상기 보상온도를 생성하고, 이를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하며, 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제 4단계는 기구성된 온습도 매칭 테이블 상의 보상온도를 기준으로 상기 보상온도를 획득하거나, 기설정된 수학식을 통해 상기 보상온도를 산출하거나, 이들을 결합하여 상기 보상온도를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

더하여, 상기 제 5단계는 보상온도 생성 기준에 따라 상이한 동작 조합으로 상기 결로방지부의 팬부와 히터부를 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이외에도, 상기 제 5단계 이후 산출된 상기 이슬점 온도와 상기 표면온도의 차이를 상기 보상온도와 비교하여 현재 운용되는 상기 결로방지부의 구동유지 여부를 결정하고, 현재 운용되는 결로방지부의 구동시간이 기설정된 시간을 초과하는 경우 경고신호를 상기 통신부를 통해 전송하는 제 6단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 겨울철과 같이 열전도가 심한 환경이나 여름철과 같이 밀폐 구조물 내부의 습도 변화가 큰 환경에서도 각 환경에 대응하여 이슬점 온도에 보상온도를 가산하여 기준 이슬점 온도를 생성하고, 표면온도가 기준 이슬점 온도 이상을 유지하도록 보상함으로써, 상기와 같은 외부 환경을 미연에 대처하여 효과적으로 결로 방지를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 일교차가 큰 환경에서 이를 고려하여 예상되는 이슬점 온도 변화를 미리 측정하여 보상할 수 있으며, 이를 통해 외부 환경변화에 따른 밀폐 구조물 내부의 온도 변화를 미리 조절함으로써 결로 현상을 미연에 방지할 수 있어 외부 환경 변화에 강한 특성을 나타내는 효과가 있다.

더하여, 외부 환경 변화에 따른 밀폐 구조물의 내부 온도에 대한 변화를 미리 감지하여 미연에 대처함으로써 온도를 조절하기 위한 수단의 선택적인 동작과, 동작시간, 동작 시점을 외부 환경변화에 따른 결로발생 이전에 효율적으로 보상하여 부하를 감소시키며, 이를 통해 효율적인 결로 방지 운용을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 컨트롤 패널이 밀폐 구조물에 부착된 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치가 밀폐 구조물 내부에 구성된 형태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 팬부와 개폐 도어를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 외부 장치와 연결된 형태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 보상온도 및 기준 이슬점 온도 생성에 대한 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 방법의 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 방법의 상세 순서도.

본 발명은 습기에 민감한 내부 구조물을 보호하는 밀폐 구조물(컨테이너) 내부에 설치되어 내부 구조물(예를 들어, 통신장치, 전력분배 장치, 전원장치 등)에 결로 현상에 따라 응축된 물방울이 떨어져 기자재의 절연 파괴, 기기열화 또는 부식등을 유발하며 이로 인해 오작동 및 전기 합선이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 구조물 내부의 환경 이외에도 외부의 환경 변화에 따라 추후 구조물 내부에서 발생할 이슬점 온도의 변화를 사전에 보상하여 결로 현상을 미연에 방지할 수 있도록 하는 결로방지 자동제어 장치 및 그 방법을 제공한다.

기존 결로방지를 위한 장치는 구조물 내부의 온도 및 습도를 측정하고 이슬점 온도를 산출하여 구조물 표면의 온도와 비교한 후 내부의 온도를 조절하여 이슬점 온도를 낮추는 방식을 제안하고 있으나, 이는 여름철 습도가 높은 조건에서 표면온도가 이슬점 온도보다 높은 상태를 유지하는 경우에서도 강우에 의해 쉽게 습도가 증가하여 이슬점 온도가 상승하는 경우 배기팬과 흡기팬을 모두 동작시키게 된다.

따라서, 흡기팬에 의하여 외부 수증기가 구조물 내부로 유입될 수 있으며, 이는 습도 상승을 가속하여 오히려 이슬점 온도의 상승을 유발할 수 있다. 더하여, 습도 상승을 지속적으로 유발하는 배기팬과 흡기팬의 동작은 구동시간을 증가시키고 이에 따라 부하가 증가하여 오작동이 빈번하게 발생할 수 있다.

이외에도, 겨울철의 경우 구조물의 표면 온도가 구조물 외부온도로의 전이에 의해 쉽게 하강할 수 있는데 내부 온도는 상기 기자재에 의해 고온의 상태를 유지하고 있어 배기팬 및 흡기팬을 동작하는 경우 찬 공기의 유입을 통해 내부의 공기층 온도에 대한 내부 온도를 하강하여 이슬점 온도를 하강시킬 수는 있으나, 전이에 의한 온도 하강이 이루어지는 상태인 표면 온도의 하강을 상기 찬 공기에 의해 더욱 가중시켜 결로 현상을 오히려 배가시키는 문제점이 있다.

즉, 외부의 기상조건을 고려하여 온도 뿐만 아니라 습도에 대해서도 미리 이슬점 온도를 보상하는 조치가 필요한데, 기존 결로방지를 위한 장치는 이에 대한 적절한 기준이 없어, 결로 발생 주의가 요구되는 수준을 해소하기 위하여 이슬점 온도에 배가하는 보상온도의 값을 고정하는 것 이외에는 달리 방법이 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치는 외부장치와 통신하여 기상정보를 수신하고, 외부의 기상 조건을 판단하여 이슬점 온도에 대한 보상을 미리 수행하며, 상술한 바와 같은 다양한 기상조건에 대응하여 히터, 흡기팬, 배기팬, 개폐도어를 포함하는 결로방지부를 각 기상조건에 따라 적절히 선택하여, 기존보다 짧은 운용시간을 보장하며 더욱 정밀한 결로방지 자동제어가 이루어지도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 구성을 도 1 내지 도 6을 통해 상세히 설명하기로 한다. 일반적으로 상기 결로방지 자동제어 장치는 다양한 밀폐 구조물에 구성될 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 결로에 민감한 배전반을 예로들어 설명한다. 하지만 적용 가능한 밀폐 구조물은 통신 장비용 컨테이너, 기지국 장비, 전원 분배함, 분전반 등 다양한 밀폐 구조물을 포괄한다.

우선, 도 1은 배전반의 정면도를 도시한 도면으로서, 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치에 포함된 컨트롤 패널(10)이 배전반(100)의 몸체 프레임 일부에 구성되어 현재 배전반(100) 내부의 온도와 습도, 이슬점 온도, 표면온도 등을 표시할 수 있으며, 상기 컨트롤 패널(10)은 결로방지를 위해 구동하는 결로방지부의 제어 입력을 사용자로부터 입력받을 수 있는 인터페이스를 구비할 수 있다.

도 2는 배전반의 단면도를 도시한 도면으로서, 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치에 포함된 결로방지부가 상기 배전반에 구성된 실시예에 대한 도면이다.

상기 도 2를 참고하면, 도시된 바와 같이 상기 결로방지부는 센서부(21, 22, 23, 24, 25)와, 히터부(31), 팬부(32)를 포함하며, 상기 배전반(100) 내부의 환기를 조절하는 개폐도어(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 센서부(21, 22, 23, 24, 25)는 내부 공기층의 온도 및 습도를 측정하는 내부 온도센서(21)와 내부 습도센서(22)를 포함하며, 배전반(100) 상부의 표면 온도를 측정하는 표면 온도센서(23)를 포함할 수 있으며, 강우 여부를 측정하는 강우 센서(24) 또는 이외의 센서(25)를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 히터부(31)는 상기 배전반(100)의 몸체 프레임 표면을 가열하기 위한 열선 매트 또는 열풍기를 포함할 수 있으며, 이때 상기 열선 매트는 배전반(100)의 상부에 맺힌 물방울이 배전반 내부의 기자재(110)로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 배전반(100)의 상부 몸체 프레임에 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 팬부(32)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 흡기팬 및 배기팬을 포함할 수 있으며, 배기팬은 상부의 뜨거운 공기를 배기하고, 흡기팬은 외부의 찬 공기를 흡기하여 이슬점 온도를 하강시킬 수 있어 결로 현상을 방지할 수 있다. 혹은 이들 중 하나 혹은 복수의 기능을 수행하는 단일 팬을 구비할 수도 있다.

한편, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 상기 결로방지부는 개폐 도어를 포함할 수 있으며, 상기 개폐 도어는 제어 입력에 의하여 개방되거나 폐쇄되도록 구동할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 팬부(32)의 동작에 연동하여 동작될 수도 있다.

도 4는 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 상세 구성을 나타낸 도면으로서, 상술한 바와 같이 상기 결로방지 자동제어 장치는 센서부(20)와, 결로방지부(30)와, 컨트롤 패널부(10)를 포함할 수 있으며, 상기 컨트롤 패널부(10)는 상술한 바와 같이 사용자 입력을 수신하고 내부 온도, 표면온도 및 이슬점 온도 중 적어도 하나를 표시하는 인터페이스부(12)와, 통신부(13) 및 제어부(11)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제어부(11)는 상기 센서부(20)의 내부 온도센서(21)와, 내부 습도센서(22)가 측정한 내부 온도와 습도로부터 이슬점 온도를 산출할 수 있으며, 상기 센서부(20)의 표면 온도센서(23)가 측정한 배전반을 구성하는 몸체 프레임의 표면온도를 상기 이슬점 온도와 비교하여 상기 결로방지부(30)에 포함된 히터부(31)와 팬부(32)를 제어하여 결로 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제어부(11)는 상기 인터페이스부(12)에 상기 내부온도와 내부습도 및 이슬점 온도 중 적어도 하나에 대한 데이터를 상기 인터페이스부(12)에 제공하여 표시할 수 있으며, 상기 센서부(20)는 상기 강우 센서와 같이 외부 센서(24)를 더 포함하여 상기 제어부(11)가 상기 강우센서로부터 강우 여부를 판단할 수도 있다.

한편, 상기 통신부(13)는 기상정보를 제공하는 외부 장치와 연결되어, 외부 장치로부터 수신한 기상정보를 상기 제어부(11)에 제공할 수 있는데, 이를 상기 도 4를 참고로 도 5를 통해 상세히 설명하기로 한다.

상기 통신부(13)는 RS-232, RS-422, RS-485, LAN 중 하나 이상의 직렬통신이나 블루투스, 지그비, 와이파이, RF 중 하나 이상의 무선 근거리 통신을 지원하여, 다수의 컨트롤 패널을 관리하는 관리 단말기(60) 또는 AP(Access Point)(80)에 연결될 수 있으며, 상기 관리 단말기(60) 또는 AP(80)는 네트워크를 통해 기상정보를 제공하는 외부 서버(70)와 연결되어, 상기 외부 서버(70)로부터 수신한 기상정보를 상기 통신부(13)를 통해 상기 컨트롤 패널부(10)의 제어부(11)에 제공할 수 있다. 이때, 상기 기상정보는 외부온도, 외부습도, 날씨정보, 강우정보 중 적어도 하나에 대한 데이터를 포함할 수 있다.

이와 같이, 상기 통신부(13)를 통해 상기 기상정보를 수신한 제어부(11)는 상기 기상정보를 근거로 외부의 기상조건을 판단하여 외부 기상조건에 의한 영향을 고려하여 상기 이슬점 온도에 보상 온도를 가산하여 현재의 이슬점 온도보다 높은 기준 이슬점 온도를 생성하여 표면 온도가 기준 이슬점 온도 이상으로 유지되도록 함으로써, 배전반의 표면 온도가 급격히 증가하거나 내부 습도가 급격히 증가하여 기존 팬이나 히터와 같은 결로방지부(30)의 운용을 통해서도 즉시 대처할 수 없던 문제점을 보상할 수 있다.

이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제어부(11)는 상기 기상정보에 포함된 외부 온도 및 외부 습도를 근거로 보상온도를 생성할 수 있다.

우선 외부 온도를 고려한 보상온도를 생성하여 기준 이슬점 온도를 생성하는 실시예를 설명한다.

상기 제어부(11)에는 상기 표면 온도와 외부 온도의 온도차이별로 보상온도가 매칭된 온도 매칭 테이블이 기저장될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 온도 매칭 테이블을 근거로 현재 상기 온도차이와 매칭되는 보상온도를 추출하여, 상기 내부온도와 내부습도를 근거로 생성한 이슬점 온도에 가산하여 상기 제 1 기준 이슬점 온도를 상기 기준 이슬점 온도로 생성할 수 있다. 이를 통해, 상기 제어부(11)는 상기 표면 온도가 상기 제 1 기준 이슬점 온도 이하로 떨어지는지 감시하여, 표면온도가 상기 제 1 기준 이슬점 온도 이상을 유지하도록 할 수 있다.

이와 같이 온도 매칭 테이블을 설정하여, 온도차이는 수치가 클 수록 열전도 속도가 빠르므로, 표면 온도와 외부 온도의 차이가 클 수록 표면 온도의 하강 속도가 빠르며 하강하는 수치가 높기 때문에 보상 온도를 높게 설정하여 하강 정도를 보상할 수 있다. 또한, 온도차이가 작은 경우 열전도가 느리고 온도 하강 정도가 낮으므로 보상온도를 낮게 설정하여 하강 정도를 보상할 수 있다.

이때, 상기 온도 매칭 테이블의 온도차이별 보상온도 설정시 상기 배전반의 몸체프레임을 구성하는 매질의 열전도도를 더 고려하여 온도차이별 보상온도가 설정될 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예를 통해, 상기 제어부(11)는 일교차가 외부 환경 조건 또는 특히 겨울철 표면 온도의 하강 속도에 대비하여 미리 보상 온도를 실시간 또는 기상정보의 수신여부에 따라 가변적으로 설정하여 표면 온도가 이슬점 온도 이하로 하강하는 경우, 상기 결로방지부(30)를 제어하여 결로 현상이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 상기 기상정보는 외부 습도에 대한 정보를 더 포함할 수 있기 때문에, 상기 제어부(11)는 상기 외부 습도의 수치 또는 범위별로 보상 온도가 매칭된 습도 매칭 테이블이 기저장될 수도 있다.

이에 따라, 상기 제어부(11)는 상기 기상정보를 근거로 외부 습도가 기설정된 임계치 이상인 경우 외부 습도에 의해 내부 습도가 증가하는 것을 고려하여, 상기 습도 매칭 테이블을 근거로 현재 산출된 이슬점 온도에 현재 외부 습도에 대응하는 보상온도를 가산하여 제 2 기준 이슬점 온도를 산출하여 상기 기준 이슬점 온도로 적용할 수 있다.

이와 같은, 외부습도의 변화에 따른 이슬점 온도의 보상 역시 실시간 또는 기상정보의 수신여부에 따라 수행될 수 있다.

이후, 상기 제어부(11)는 상기 제 2 기준 이슬점 온도를 근거로 상기 표면온도가 상기 제 2 기준 이슬점 온도 이하로 떨어지지 않도록 상기 결로방지부의 구동을 제어하여 수증기 유입에 따른 결로현상을 미연에 방지할 수 있다. 이는, 특히 습도가 높은 여름철 외부의 수증기가 내부로 유입되어 결로 현상을 유발하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

더하여, 상기 제어부(11)는 상기 센서부에 포함된 강우 센서의 감지신호를 근거로 강우여부를 판단하여, 강우가 시작된 경우 외부 습도를 최상위 수치로 설정하고 이에 매칭되는 보상온도를 상기 이슬점 온도에 가산하여 제 2 기준 이슬점 온도를 산출할 수도 있다.

이때, 상기 온도 매칭 테이블 및 습도 매칭 테이블에 설정되는 보상온도의 값은 상기 인터페이스부를 통한 사용자 입력에 의해 임의로 변경될 수 있으며, 상기 사용자 입력은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 컨트롤 패널부(10)의 통신부(13)가 직접 연결된 관리 단말기(60)의 제어신호 또는 기지국(90)을 통해 네트워크에 연결된 원격지의 사용자 휴대 단말기(200)가 상기 AP(80)에 전송하는 제어신호를 수신하여 상기 제어부(11)에 제공함으로써, 상기 제어부가 상기 제어신호를 근거로 상기 보상온도를 변경할 수 있다.

상술한 실시예에서, 상기 온습도 매칭 테이블은 수학식으로 대체될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 온도차이 또는 외부 습도에 각각 대응되는 상기 수학식에 적용하여 상기 보상온도를 산출할 수 있다. 따라서, 상기 보상온도를 상기 이슬점 온도에 가산하여 상기 기준 이슬점 온도를 생성할 수 있다.

이때, 상기 온습도 매칭 테이블과 수학식은 보상온도 산출 기준으로 통칭할 수 있으며, 상기 온습도 매칭 테이블과 수학식을 결합하여 상기 보상온도를 산출할 수도 있다.

더하여, 이하에서 설명하는 상기 외부 온도 및 습도에 따라 상기 보상온도의 적용여부를 결정하는 기준인 기설정된 임계치 역시 상기 사용자 입력 또는 제어신호를 근거로 변경될 수 있다.

한편, 도 7 내지 8은 상기 기준 이슬점 온도에 따라 상기 제어부가 상기 결로방지부의 동작을 제어하여 결로방지 자동제어를 수행하는 방법에 대한 순서도이다.

이하, 상술한 결로방지 자동제어 장치의 구성을 참고하여 도 7 내지 8을 통해 결로방지부의 구동에 대한 자동제어를 설명하기로 한다.

우선, 도 7은 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 개략적인 프로세스를 나타낸 순서도로서, 도시된 바와 같이 상기 컨트롤 패널(10)의 제어부(11)는 상기 센서부(20)에 의해 측정된 배전반의 몸체 프레임에 대한 표면온도를 수신하고, 상기 센서부(20)에 의해 측정된 내부온도와 내부습도를 수신하여 이슬점 온도를 산출한다.

이후, 상기 제어부(11)는 상기 통신부(13)를 통해 상기 기상정보를 수신하고, 상기 기상정보를 근거로 보상온도를 생성하고, 이슬점 온도에 상기 보상온도를 가산하여 기준 이슬점 온도를 생성한다.

다음에, 상기 제어부(11)는 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 표면온도가 기준 이슬점 온도 이하일 경우, 상기 결로방지부를 선택적으로 동작시킨다.

이때, 상기 결로방지부(30)의 동작시점 또는 동작기간 중 적어도 하나가 상기 보상온도에 대응하여 기설정될 수 있으며, 상기 보상온도의 변화에 따라 상기 제어부(11)는 상기 결로방지부(30)의 동작시간을 가변하여 결로방지부(30)의 구동을 제어할 수 있다.

상기 결로방지부(30)의 구동 이후, 상기 제어부(11)는 표면 온도와 이슬점 온도를 센서부로부터 재수신하여 기준 이슬점 온도의 생성시 적용된 보상온도를 상기 이슬점 온도에 가산하여 상기 표면온도가 이슬점 온도에 보상온도가 가산된 수치 이상인 경우 결로방지부(30)의 구동을 중지시킬 수 있으며, 상기 동작시간에 따라 구동을 지속할 수도 있다. 더하여, 상기 제어부(11)는 표면온도가 이슬점 온도에 보상온도가 가산된 수치 이하인 경우 주기적으로 센서부(20)와 통신하여 표면온도가 보상온도가 가산된 이슬점 온도 이상으로 유지될 때까지 구동하고, 기설정된 동작시간을 초과하는 경우 상기 통신부(13)를 통해 경고신호를 출력할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치의 자동제어 방법에 대한 상세한 프로세스를 도시한 순서도이다.

상기 도 8을 참고하면, 도시된 바와 같이 상기 컨트롤 패널(10)의 제어부(11)는 상기 센서부(20)에 의해 측정된 배전반의 몸체 프레임에 대한 표면온도를 수신하고, 상기 센서부(20)에 의해 측정된 배전반 내부의 내부온도와 내부습도를 수신하여 이슬점 온도를 산출한다.

이후, 상기 제어부(11)는 상기 통신부(13)를 통해 기상청 서버 또는 외부 장치로부터 기상정보를 수신하여, 상기 표면온도와 상기 기상정보의 외부온도와 비교하여 온도차이가 기설정된 임계치 이상인지 여부를 판단한다.

온도차이가 기설정된 임계치 이상인 경우, 겨울에 해당한다고 볼 수 있으며 겨울은 상술한 바와 같이 온도차이에 의한 영향이 크며, 외부 습도에 의한 영향은 미미하다. 따라서, 상기 제어부(11)는 상기 온도차이에 대응하는 보상온도를 상기 온도 매칭 테이블로부터 추출하고, 상기 이슬점 온도에 보상온도를 가산하여 제 1 기준 이슬점 온도를 상기 기준 이슬점 온도로 산출한다.

이때, 상기 제어부(11)는 온도 매칭 테이블 대신 상술한 바와 같이 온도 차이를 이용하여 보상온도를 추출하는 수학적 수식으로 대체되어, 상기 온도 차이를 수학적 수식에 대입하여 보상온도를 산출하고, 산출된 보상온도를 상기 이슬점 온도에 가산함으로써 상기 제 1 기준 이슬점 온도를 생성할 수도 있다.

이후, 상기 제어부(11)는 상기 표면온도를 상기 제 1 기준 이슬점 온도와 비교하여, 상기 표면온도가 상기 제 1 기준 이슬점 온도 이하인 경우 히터부(31)와 팬부(32)를 동시에 구동할 수 있다.

이를 통해, 팬부(32)는 찬공기를 배전반 내부로 흡기하고 더운 공기를 외부로 배기하여 이슬점 온도를 낮추며, 히터부(31)는 표면온도를 보상온도가 반영된 상기 제 1 기준 이슬점 온도 이상으로 상승시킴으로써, 겨울철과 같이 낮은 외부 온도에 영향을 받아 표면온도가 열전도에 의해 급감하여 결로현상이 발생하는 것을 상기 보상온도로 보상할 수 있다.

한편, 상기 온도차이가 기설정된 임계치 이하인 경우, 상기 제어부(11)는 상기 기상정보의 외부습도를 판단하여 기설정된 임계치 이상인지 여부를 판단한다.

외부습도가 기설정된 임계치 이하인 경우, 이는 겨울을 제외한 계절에 해당한다고 볼 수 있으며, 상기 제어부(11)는 상기 표면온도가 상기 이슬점 온도 이하인지 여부를 판단하여 팬부(32)만을 구동시켜 히터부(31) 구동에 따른 에너지 소비를 절감할 수 있다. 또한, 적정한 외부 온도와 외부 습도를 유지하는 외부 환경에서는 보상온도를 이슬점 온도에 가산하는 것을 방지하여 표면온도를 필요이상으로 높이는 것을 방지한다. 즉, 이때는 보상온도를 0으로 설정하여 상기 이슬점 온도에 가산하고 이를 기준 이슬점 온도로 생성할 수 있으며, 이때 기준 이슬점 온도와 이슬점 온도의 값은 같다.

또한, 상기 외부습도가 기설정된 임계치 이상인 경우, 이는 습도가 높은 여름에 해당한다고 볼 수 있으며 여름은 온도차이에 의한 영향보다 습도에 의한 영향이 결로현상에 크게 작용한다. 따라서, 상기 제어부(11)는 기설정된 임계치 이상인 외부습도에 대응하는 보상온도를 상기 습도 매칭 테이블로부터 추출하여, 상기 이슬점 온도에 가산하여 상기 제 2 기준 이슬점 온도를 산출하여 상기 기준 이슬점 온도로 생성할 수 있다.

이때, 이때, 상기 제어부(11)는 습도 매칭 테이블 대신 상술한 바와 같이 외부 습도를 이용하여 보상온도를 추출하는 수학적 수식으로 대체되어, 상기 온도 차이를 수학적 수식에 대입하여 보상온도를 산출하고, 산출된 보상온도를 상기 이슬점 온도에 가산함으로써 상기 제 2 기준 이슬점 온도를 생성할 수도 있다.

이후, 상기 제어부(11)는 상기 제 2 기준 이슬점 온도를 표면온도와 비교하여, 표면온도가 상기 제 2 기준 이슬점 온도 이하인 경우 상기 팬부(32) 중 배기팬만 구동하여 흡기팬을 통해 수증기가 다량으로 유입되어 결로현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제어부(11)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 배전반의 몸체 프레임에 설치된 개폐 도어를 폐쇄하여 수증기가 유입되는 것을 방지할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 결로방지 자동제어 장치가 기상정보에 포함된 외부온도와 외부습도를 근거로 계절별로 동작하는 구성에 대하여 설명하였지만, 이는 설명 편의를 위한 것으로서 상기 제어부(11)의 기상정보를 고려한 온도차이 측정과 외부 습도 측정에 대한 결로방지부의 구동은 실시간으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해 일교차가 큰 기후에서도 용이하게 적용할 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 외부온도와 외부습도를 포함하는 기상정보를 고려한 선택적인 결로방지부(30)의 구동이 시작된 이후, 상기 제어부(11)는 센서부(20)로부터 현재 표면온도를 수신하고, 현재 내부온도와 내부습도를 수신하여 현재 이슬점 온도를 산출할 수 있다.

이후, 상기 제어부(11)는 상기 현재 표면온도에 기상정보에 따라 기준 이슬점 온도 생성시 적용된 상기 보상온도를 상기 현재 표면온도로부터 감산한 수치를 현재 이슬점 온도와 비교하여, 상기 수치가 현재 이슬점 온도 이상인 경우 현재 운용중인 결로방지부(30)의 구동을 유지하고, 이상인 경우 결로방지부(30)의 구동을 종료할 수 있다. 이때, 상기 현재 이슬점 온도에 상기 보상온도를 가산하여 상기 현재 표면온도와 비교할 수도 있으며, 상기 현재 표면온도와 상기 현재 이슬점 온도의 차이를 상기 보상온도와 비교할 수도 있음은 물론이다.

이를 통해, 상기 제어부(11)는 결로방지부(30)의 구동에 의하여 현재 표면온도와 현재 이슬점 온도의 차이가 보상온도 이상이 되도록 하여, 외부환경의 변화에 대응하기 위한 보상온도를 유지하도록 할 수 있다.

이때, 상기 제어부(11)는 타이머부를 더 포함하여, 상기 결로방지부(30)의 구동 시작 이후부터 기설정된 동작시간 이상인지를 지속적으로 측정하여 기설정된 동작시간 이하인 경우 상기 제어부(11)는 상기 센서부(20)로부터 표면온도와 내부온도 및 내부습도를 수신하여 현재 이슬점 온도를 산출하여, 상술한 바와 같이 현재 표면온도가 현재 이슬점 온도에 보상온도를 가산한 수치 이상인지를 반복하여 판단한다.

기설정된 동작시간 이상인 경우 상기 제어부는 과부하 및 온도조절 이상에 대한 경고신호를 상기 통신부를 통해 상기 관리 단말기와 같은 외부 장치에 전송하여 이상여부를 알릴 수 있다.

10: 컨트롤패널부 11: 제어부
12: 인터페이스부 13: 통신부
20: 센서부 21: 내부 온도센서
22: 내부 습도센서 23: 표면 온도센서
24: 강우센서 25: 그 이외 센서
30: 결로방지부 31: 히터부
32: 팬부 60: 관리 단말기
70: 외부 서버 80: AP
90: 기지국 100: 배전반
110: 기자재 200: 휴대 단말기

Claims (12)

1. 밀폐 구조물 내부의 결로 현상을 방지하는 결로방지 자동제어 장치에 있어서,
   밀폐 구조물 내부의 내부온도 및 내부습도와 밀폐 구조물의 몸체 프레임에 대한 표면온도를 측정하는 센서부;
   밀폐 구조물의 내부 온도나 몸체 프레임의 온도를 높이는 히터부와 밀폐 구조물의 공기를 순환시키는 팬부를 포함하여 밀폐 구조물 내부의 이슬점 온도와 표면온도를 조절하는 결로방지부; 및
   외부장치와 통신하여 기상정보를 수신하며, 상기 센서부가 측정한 내부온도와 내부습도를 근거로 이슬점 온도를 산출하고, 상기 기상정보에 따라 가변적으로 설정한 보상온도를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하며, 상기 센서부가 측정한 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부를 선택적으로 구동하는 컨트롤 패널부
   를 포함하는 결로방지 자동제어 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기상정보는 외부온도, 외부습도, 날씨정보, 강우정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤 패널부는
   RS-232, RS-422, RS-485, LAN 중 하나 이상의 직렬통신이나 블루투스, 지그비, 와이파이, RF 중 하나 이상의 무선 근거리 통신을 지원하여, 상기 기상정보를 수신하는 통신부; 및
   상기 통신부를 통해 기상정보를 수신하며, 상기 기상정보에 포함된 외부온도와 상기 표면온도의 온도차이 또는 상기 기상정보에 포함된 외부습도 중 적어도 하나가 기설정된 임계치 이상인 경우 상기 온도차이 또는 외부습도 중 적어도 하나를 기설정된 보상온도 산출 기준에 적용하여 상기 보상온도를 생성하고, 이를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하며, 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부의 구동을 제어하는 제어부
   를 포함하는 결로방지 자동제어 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는 기구성된 온습도 매칭 테이블 상의 보상온도를 기준으로 보상온도를 획득하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 컨트롤 패널부는
   사용자 입력을 수신하는 인터페이스부를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 인터페이스부의 입력을 근거로 상기 온습도 매칭 테이블의 데이터, 상기 기설정된 임계치 중 적어도 하나를 변경하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 상기 기상정보에 따라 상이한 동작 조합으로 상기 결로방지부의 히터부와 팬부를 구동하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 장치.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는 결로방지부의 구동 이후 상기 센서부로부터 내부 온도와 내부 습도를 수신하여 이슬점 온도를 산출하며, 상기 센서부가 측정한 표면온도와 결로방지부의 구동 이후 산출된 상기 이슬점 온도의 차이와 상기 보상온도를 비교하여 현재 운용되는 상기 결로방지부의 구동유지 여부를 결정하고, 현재 운용되는 결로방지부의 구동시간이 기설정된 시간을 초과하는 경우 경고신호를 상기 통신부를 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 장치.
   
8. 밀폐 구조물에 구성된 컨트롤 패널이 상기 밀폐 구조물에 구성되며 팬부와 히터부를 포함하는 결로방지부를 제어하여 밀폐 구조물 내부의 결로 현상을 방지하는 결로방지 자동제어 방법에 있어서,
   센서부로부터 밀폐 구조물의 내부온도 및 내부습도와 밀폐 구조물의 몸체 프레임에 대한 표면온도를 수신하는 제 1단계;
   외부장치와 통신하여 기상정보를 수신하는 제 2단계;
   상기 센서부가 측정한 내부온도와 내부습도를 근거로 이슬점 온도를 산출하는 제 3단계;
   상기 기상정보에 따라 가변적으로 설정한 보상온도를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하는 제 4단계; 및
   상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부를 선택적으로 구동하는 제 5단계
   를 포함하는 결로방지 자동제어 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제 4단계는
   상기 기상정보에 포함된 외부온도와 상기 표면온도의 온도차이 또는 상기 기상정보에 포함된 외부습도 중 적어도 하나가 기설정된 임계치 이상인 경우 상기 온도차이 또는 외부습도 중 적어도 하나를 기설정된 보상온도 산출 기준에 적용하여 상기 보상온도를 생성하고, 이를 상기 이슬점 온도에 적용하여 기준 이슬점 온도를 생성하며, 상기 표면온도와 기준 이슬점 온도를 비교하여 상기 결로방지부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 4단계는
    기구성된 온습도 매칭 테이블 상의 보상온도를 기준으로 상기 보상온도를 획득하거나, 기설정된 수학식을 통해 상기 보상온도를 산출하거나, 이들을 결합하여 상기 보상온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 방법.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 5단계는
    보상온도 생성 기준에 따라 상이한 동작 조합으로 상기 결로방지부의 팬부와 히터부를 구동하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 방법.
    
12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 5단계 이후 산출된 상기 이슬점 온도와 상기 표면온도의 차이를 상기 보상온도와 비교하여 현재 운용되는 상기 결로방지부의 구동유지 여부를 결정하고, 현재 운용되는 결로방지부의 구동시간이 기설정된 시간을 초과하는 경우 경고신호를 통신부를 통해 전송하는 제 6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결로방지 자동제어 방법.
    

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