KR101156049B1 - 태양전지를 채용한 분수장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 호수공원 등에서 사용될 수 있는 부유식 태양광 분수장치 및 시스템에 관한 것으로서, 태양광을 변환하여 전기에너지를 생성하는 태양전지판; 상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 축전지로 충전하고 제어장치로 전원을 공급하는 충전컨트롤러; 상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 상기 충전컨트롤러에 의해 충전하는 축전지; 상기 충전컨트롤러로부터 전원을 공급받고 펌프와 노즐, LED 조명 및 약품 투입장치 등을 제어하여 분수를 형성하도록 하는 제어부; 및 상기 태양전지판, 충전컨트롤러, 축전지 및 상기 제어부를 수중에 부유할 수 있도록 지지하는 부유장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090070694
태양광, 분수장치, 무선통신, 부유식

Description

태양전지를 채용한 분수장치 및 시스템{A fountain device and system employing solar cells}
본 발명은 태양전지를 채용한 부유식 태양광 분수장치와 관련된다. 더욱 상세하게는 개개의 분수를 생성하는 장치마다 태양광을 전원으로 사용하므로 별도의 전원연결이 필요하지 않고 펌프를 내재하여 바로 물을 유입하여 분수를 형성할 수 있는 장치에 관한 것이다.
분수장치는 고정되어야 하는 제약이 있다. 왜냐하면 물을 유입하기 위한 장치는 필연적으로 전원을 필요로 하기 때문이다. 따라서 분수장치는 건축 설계에 있어 미리 계획된 지점에 설치될 수 밖에 없는 제한적 사용이 주를 이루고 있다.
하지만, 태양광 발전의 기술이 발전함에 따라 태양에 노출될 수 있는 환경에 있을 수 있다면 소규모의 장치에서도 전원을 독립적으로 사용할 수 있게 되었다. 따라서, 독립적으로 전원을 생성하면서 부유장치를 구비한 분수장치가 있다면 너른 호수(예를 들면 일산의 호수공원)나 바닷가 같은 곳에서 분수를 만들어 낼 수 있을 것이다. 또한, 이러한 독립적 분수장치가 만일 무선 통신이 가능하다면 무선 통신을 통해 분수형성 스케쥴과 프로그램에 따라 다양한 분수 퍼포먼스도 가능할 것이 다. 예를 들어, 날씨가 맑은 때에 태양전지를 통해 전원을 충전하여 놓은 태양광 분수장치가 저녁 즈음에 수면 위를 떠 돌면서 다양한 컬러의 조명과 함께 분수를 생성하는 광경은 상상만으로도 멋진 일이 아닐 수 없다.
또한, 요즈음에는 다양한 바닷가 축제가 증가하고 있는 추세인데, 바닷가 축제를 겸하면서 근해에 다수의 부유식 분수장치를 띄워놓고 분수 퍼포먼스를 한다면 축제의 분위기도 한껏 고조시킬 수 있을 것이다.
또한 수면에 부유식으로 설계된 분수장치라면 다양한 센서를 구비하여 수질도 체크할 수 있는 복합기능도 수행할 수 있을 것이다. 이러한 필요를 위해 부유할 수 있으면서도 전원 연결이 필요없는 태양광 분수장치가 요구된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는, 전원장치가 태양광 및 이에 따른 태양전지에 의해 제공되어 별도의 전원선이나 전원연결이 필요하지 않은 독립적인 부유식 분수장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 과제는 전원장치가 태양광 및 이에 따른 태양전지에 의해 제공되고 별도의 전원선이나 전원연결이 필요하지 않은 복수의 독립적인 부유식 분수장치를 원격으로 제어하고 분수장치간에 통신이 가능한 분수시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 부유식 태양광 분수장치는 태양광을 변환하여 전기에너지를 생성하는 태양전지판, 상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 축전지로 충전하고 제어장치로 전원을 공급하는 충전컨트롤러, 상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 상기 충전컨트롤러에 의해 충전하는 축전지, 상기 충전컨트롤러로부터 전원을 공급받고 펌프와 노즐을 제어하여 분수를 형성하도록 하는 제어부 및 상기 태양전지판, 충전컨트롤러, 축전지 및 상기 제어부를 수중에 부유할 수 있도록 지지하는 부유장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 분수시스템이 제공되는데 이 시스템은 분수 형성 및 분수 형성 스케쥴을 프로그램하고 상기 프로그램에 의한 분수형성 제어신호를 무선으로 송신하는 분수제어서버와 상기 분수제어서버로부터 상 기 분수형성 제어신호를 수신하여 이를 부유식 분수장치에 전송하는 무선송수신기 및 상기 무선송수신기로부터 상기 분수형성 제어신호를 수신하여 분수를 형성하고, 상기 무선송수신기로부터 일정 범위 이상 떨어져 있어 무선통신이 불가능한 또 다른 부유식 태양광 분수장치에 상기 분수형성 제어신호를 중계하는 부유식 태양광 분수장치를 포함하되, 상기 부유식 태양광 분수장치는 태양광을 변환하여 전기에너지를 생성하는 태양전지판; 상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 축전지로 충전하고 제어장치로 전원을 공급하는 충전컨트롤러; 상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 상기 충전컨트롤러에 의해 충전하는 축전지; 상기 충전컨트롤러로부터 전원을 공급받고 펌프와 노즐을 제어하여 분수를 형성하도록 하는 제어부; 또 다른 부유식 태양광 분수장치에 제어신호를 중계하기 위한 통신중계기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부유식 분수장치와 분수시스템에 의해서 별도의 전원을 공급하지 않고 독립적으로 전원을 생성하고 넓은 지역에 서로 통신이 가능한 분수장치와 시스템을 형성하여 좀더 실용적이고 사용이 용이한 분수 시스템을 형성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 분수장치 및 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
각 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 태양광 분수장치(100)의 외관을 나타내는 일실시예이다.
도 1의 부유식 태양광 분수장치(100)는 본 발명을 설명하기 위한 예를 든 것일 뿐 분수장치의 형태는 원형, 사각형 및 다른 다각형 또는 사용자가 원하는 형태로 제작할 수 있으나, 태양광을 사용하여 전력을 생성해야 하므로 태양전지를 상부로 드러나도록 제작하는 것이 필요하다.
도 1에서는 태양전지판(110)이 원형으로 설계된 형태이다. 분수장치(100)는 하부에 제어장치를 포함하는 제어박스(120)를 포함하는데, 제어박스(120)에는 태양전지판(110)으로부터 생성된 전원을 충전하는 축전지와 충전컨트롤러 및 필요에 따라서는 부유장치를 포함할 수 있다. 제어박스(120)에 포함되는 유닛의 좀더 상세한 내용은 도 2에서 따로 설명하기로 한다. 부유식 분수장치(100)는 분수분출부(130)를 구비하여 분수생성을 할 수 있다.
또한 분수장치(100)는 부유되면서 수면을 자유롭게 이동할 수 있으나 일정한 범위 내로 부유 이동을 제한하기 위해서 수중 고정장치(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 수중 고정장치는 분수장치(100)와 수면의 바닥면을 연결하여 고정하고 연결하는 선은 탄성이 있게 할 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 부유식 분수장치의 제어박스(120)의 구성도이다.
제어박스(120)에는 제어장치(230)를 중심으로 다양한 장치들이 구비된다. 부유식 분수장치를 설치하는 목적에 맞게 제어박스의 장치를 적절하게 조합할 수 있다.
우선 독립적으로 전원을 갖추기 위해 태양전지판(110)과 충전 컨트롤러(210) 및 축전지(220)가 구비된다.
태양전지판(110)에서 태양광이 집광되고 이것은 충전 컨트롤러(210)를 통해 평상 시에 축전지(220)에 충전된다. 충전 컨트롤러(210)는 제어장치(230)를 비롯한 전원을 사용하는 다양한 기기에 전원을 공급한다.
충전 컨트롤러(210)는 예를 들면 복수의 포트를 구비할 수 있다. 하나의 포트는 태양전지판(110)에 연결되고 또 다른 하나의 포트는 축전지(220), 다른 하나의 포트는 제어장치(230)에 연결되어 주변장치와 연결될 수 있다.
제어장치(230)는 충전 컨트롤러(210)를 통해 전원을 공급받아 다양한 제어기능을 수행한다. 우선 분수 생성을 위해 펌프(250)를 구동한다. 펌프(250)는 물을 유입시키고 분수장치에 유입된 물은 펌프(250)와 필터(255)를 통해 노즐(240)에서 분수가 생성된다. 노즐(240)은 역시 제어장치를 통해 다양한 분수 형태를 만들기 위해 직접 제어될 수 있다. 노즐(240)의 움직임도 제어될 수 있으며 노즐(240)을 통해 생성되는 물의 세기도 조절하여 다양한 형태의 분수를 만들 수 있다.
최근 분수장치는 하부에서 다양한 형태의 빛을 발산하여 야간에는 분수의 미 적 효과를 높일 수 있다. 최근에는 도 2에 도시된 바와 같이 LED 조명(260) 장치를 사용하여 전원 효율도 높이고 빛의 선명도도 높일 수 있다. LED 조명(260) 장치는 복수의 광원생성원을 포함할 수 있고 다양한 컬러를 생성할 수 있다. 다양한 컬러의 밝기 및 세기도 제어될 수 있다.
그 외에 분수장치의 부속적 효과를 위해 분수장치가 부유하는 곳의 수질을 위해 약품을 투입할 수 있고 이러한 약품투입장치(270)를 부유식 분수장치에 같이 구비할 수 있다. 수질은 후술하는 수질 센서에 의해 판단될 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 분수장치는 전원으로부터 독립적인 스탠드-얼론(stand-alone) 장치이므로 부유장치를 통해 수면위에 떠 있을 수 있고 이러한 부유식 분수장치가 다수 존재하고 다수의 분수장치로부터 형성되는 분수가 프로그램을 통해 조화롭게 조절되기 위해서는 각자 분수장치의 프로그램이 적절히 제어되어야 한다. 이러한 측면에서 각각의 부유장치 간에는 통신이 필요하고 이를 위해 안테나(280)가 구비될 수 있다.
수질 및 기타센서(290)는 수질, 온도 등을 센싱하기 위한 센서이다. 센서의 종류로는 제한되는 것은 아니지만, 수질센서, 온도센서 또는 습도센서 등이 있을 수 있다. 수질 센서를 통해 수질을 체크하고 적절히 약품투입장치(270)를 통해 수질을 개선하기 위한 약품을 투입할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 제어장치(230)를 기능별로 나타낸 블록도이다.
중앙처리장치(310)에서는 모든 계산과 프로그램 실행을 하고 프로그램의 저장 및 데이터의 저장은 ROM(311)과 RAM(313) 메모리에 한다.
도 2에 따른 각종 장치를 제어하기 위한 제어부를 구비한다. 펌프전원을 제어하기 위한 전원제어부(320), 펌프제어부(330), 노즐제어부(340), 조명제어부(350), 약품투입을 위한 약품투입장치(360), 센서감지부(370) 및 무선 통신부(380)를 포함한다. 특히 무선통신부(380)는 무선 송수신기(도시되지 않음)나 다른 분수장치의 무선통신부를 통해 제어신호를 수신받고 중앙처리장치(310)는 이러한 제어신호를 통해 다양한 분수를 형성한다. 무선통신부(380)는 또한 다른 분수장치에 신호를 송신하는 역할도 수행한다.
도 4는 본 발명에 따라 복수의 분수장치간에 무선 통신을 통해 제어되는 시스템을 나타낸다.
도 4의 시스템에서는 분수제어서버(410)와 무선 송수신기(420) 및 복수의 분수장치(430, 440, 450, 460)로 구성되고 분수제어서버(410)와 무선 송수신기(420)는 인터넷 또는 인트라넷과 같은 네트워크(470)로 연결된다.
분수제어서버(410)는 분수 형성 및 분수 형성 스케쥴을 프로그램하고 이 프로그램에 의한 분수 형성 제어신호를 네트워크(470)를 통해 무선 송수신기(420)에 송신한다.
무선 송수신기(420)는 네트워크(470)를 통해 분수형성 제어신호를 상기 분수제어서버(410)로부터 수신하고 이를 분수장치(430, 440, 450)에 전송한다. 통신은 다양한 프로토콜의 무선송수신 방법이 사용될 수 있다. 분수장치 중에는 거리 때문에 무선 송수신기(420)로부터 직접 신호를 받기에 적절치 못한 분수장치들이 있을 것이다(예를 들면, 도 4의 460). 이러한 분수장치(460)는 무선 송수신기(420)로부 터 신호를 수신하는 것이 아니라 가장 가까운 다른 분수장치(예를 들면 450)로부터 신호를 중계받아 수신한다. 이를 위해 각각의 분수장치에는 안테나와 무선통신장치가 함께 구비된다.
도 4에서는 분수제어서버(410)와 무선 송수신기(420)를 통해 분수형성신호 내지는 분수제어신호를 전송하였지만, 이미 각각의 분수장치에 분수 프로그램이 내장되어 있으므로 간단한 리모콘 장치를 통해서도 분수생성 형태를 제어할 수도 있다. 이를 나타낸 도면이 도 5이다.
분수 생성 스케쥴과 형성 프로그램이 저장된 분수장치들은 수면 위에 부유하고 있거나 필요에 따라 수중 고정장치에 의해 수면 위에 고정되 있을 것이다. 사용자는 무선 리모콘(510)을 통해 복수의 분수장치(520, 530)를 제어할 수 있고, 이 때 역시 무선 리모콘(510)으로부터 신호를 수신하기에는 거리가 먼 분수장치(540)의 경우에는 근처의 분수장치(530)로부터 무선 리모콘(510)의 신호를 중계받을 수 있다.
근처의 분수장치(530)로부터 신호를 중계받은 분수장치(540)는 원래 저장된 프로그램의 스케쥴에 따라 다른 분수장치(520, 530)와 조화를 이루어 분수형성을 이룰 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예로서의 부유식 태양광 분수장치의 외관을 나타내는 일실시예이다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서 부유식 태양광 분수장치의 제어박스 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예로서의 제어장치를 기능별로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예로서 복수의 분수장치간에 무선 통신을 통해 제어되는 시스템을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따라 리모콘을 통해 분수장치를 제어하는 일실시예이다.

Claims (9)

  1. 부유식 태양광 분수장치로서,
    태양광을 변환하여 전기에너지를 생성하는 태양전지판;
    상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 축전지로 충전하고 제어장치로 전원을 공급하는 충전컨트롤러;
    상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 상기 충전컨트롤러에 의해 충전하는 축전지;
    수질 개선을 위한 약품을 투입하는 약품투입장치;
    상기 충전컨트롤러로부터 전원을 공급받고 펌프와 노즐을 제어하여 분수를 형성하도록 하고, 상기 약품투입장치를 제어하여 수질 개선을 위한 약품을 투입하도록 하는 제어부; 및
    상기 태양전지판, 충전컨트롤러, 축전지 및 상기 제어부를 수중에 부유할 수 있도록 지지하는 부유장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부유식 태양광 분수장치는
    일정 범위 내에서만 이동할 수 있도록 상기 부유식 태양광 분수장치를 수중 바닥과 연결하여 고정시키는 수중 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부유식 태양광 분수장치는 상기 제어부에 연결되며 수질을 체크하는 수질센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수질센서로부터 수집한 수질 데이터에 따라 상기 약품투입장치를 제어하여 수질 개선을 위한 약품을 투입하도록 하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 부유식 태양광 분수장치는
    상기 제어부의 제어에 의해 하나 이상의 광원생성원을 통해 하나 이상의 컬러를 생성하는 분수조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부유식 태양광 분수장치는
    또 다른 부유식 태양광 분수장치와 분수 형성 및 분수 형성 스케쥴에 대한 분수형성 제어신호를 송수신하거나 중계하기 위한 통신중계기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치.
  6. 분수 형성 및 분수 형성 스케쥴을 프로그램하고 상기 프로그램에 의한 분수형성 제어신호를 무선으로 송신하는 분수제어서버;
    상기 분수제어서버로부터 상기 분수형성 제어신호를 수신하여 이를 부유식 분수장치에 전송하는 무선송수신기; 및
    상기 무선송수신기로부터 상기 분수형성 제어신호를 수신하여 분수를 형성하는 부유식 태양광 분수장치를 포함하는 부유식 태양광 분수장치 제어 시스템으로서,
    상기 부유식 태양광 분수장치는,
    태양광을 변환하여 전기에너지를 생성하는 태양전지판;
    상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 축전지로 충전하고 제어장치로 전원을 공급하는 충전컨트롤러;
    상기 태양전지판에서 생성된 전기에너지를 상기 충전컨트롤러에 의해 충전하는 축전지;
    수질 개선을 위한 약품을 투입하는 약품투입장치;
    상기 충전컨트롤러로부터 전원을 공급받고 펌프와 노즐을 제어하여 분수를 형성하도록 하고, 상기 약품투입장치를 제어하여 수질 개선을 위한 약품을 투입하도록 하는 제어부;
    상기 태양전지판, 충전컨트롤러, 축전지 및 상기 제어부를 수중에 부유할 수 있도록 지지하는 부유장치; 및
    또 다른 부유식 태양광 분수장치로 상기 분수형성 제어신호를 중계하기 위한 통신중계기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부유식 태양광 분수장치 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부유식 태양광 분수장치의 분수형성 제어신호에 따른 분수 형성은 독립된 무선리모콘에 의해서도 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치 제어 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 부유식 태양광 분수장치는
    상기 부유식 태양광 분수장치를 일정 범위 내에서만 이동할 수 있도록 수중 바닥과 연결하여 고정시키는 수중 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치 제어 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 부유식 태양광 분수장치는 상기 제어부에 연결되고 수질을 체크하는 수질센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수질센서로부터 수집한 수질 데이터에 따라 상기 약품투입장치를 제어하여 수질 개선을 위한 약품을 투입하도록 하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 분수장치 제어 시스템.
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