KR101187419B1 - 조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓 및 그 제작방법 - Google Patents

조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓 및 그 제작방법 Download PDF

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Abstract

조명기기에 설치되는 조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓 및 그 제작방법이 개시된다. 이를 위하여 광원으로부터 인접한 위치의 광손실 영역에 설치되고, 상기 광원으로부터 발광되는 빛에너지를 수광하며, 상기 빛에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 에너지 변환 모듈과, 상기 에너지 변환 모듈로부터 수광되어 변환된 전기에너지를 저장하는 축전지, 및 상기 에너지 변환 모듈을 통해 생성된 전기에너지가 상기 축전지로 흐르도록 선로역할을 하는 전기선로를 포함하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓을 제공한다. 본 발명에 의하면, 불필요하게 소실되는 빛에너지를 사용하여 전기에너지를 생산함으로써, 에너지를 절약하여 석유, 석탄 등 화석연료의 사용을 최소화할 수 있다.

Description

조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓 및 그 제작방법{FUNCTIONAL LAMPSHADE HAVING ENERGY CONVERSION MODULE CAPABLE OF CONVERTING FROM LIGHT ENERGY TO ELECTRIC ENERGY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 조명기기에 설치되는 조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓 및 그 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조명 대상을 밝히지 못하는 빛에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하여 에너지 사용효율을 현저히 개선할 수 있는 조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓 및 그 제작방법에 관한 것이다.
현대 들어 환경오염에 대한 심각성을 인지하기 시작하였고, 이에 따라 국가적인 차원에서 공해 없이 에너지를 생산할 수 있는 방법에 대한 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 이러한 연구 결과 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 등 자연현상을 이용해 에너지를 생산할 수 있는 재생에너지에 관련된 기술들이 개발되고 있다.
상기 다양한 재생에너지 중 빛에너지, 특히 태양에너지를 이용하는 전지는 무한정, 무공해의 태양광을 직접 전기에너지로 활용할 수 있게 하는 재생에너지로 각광받고 있다.
현재 가장 널리 사용되고 있는 에너지원인 석유, 석탄 등 화석연료의 경우 매장량의 한계와 지역적인 편중성, 사용 시 발생하는 이산화탄소 가스에 의한 환경오염 등의 문제가 있고, 국내에서 전기에너지원으로 확대되고 있는 원자력 발전의 경우 안정성과 핵폐기물 처리 등의 문제로 선진국에서는 보급 규모를 현재의 수준으로 동결하고 있는 실정이다. 이러한 기존 에너지의 문제점을 해결하기 위하여, 선진국에서는 2000년대의 실용화를 목표로 비소모성, 무공해의 대체에너지 개발에 박차를 가하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양전지(112)는 PN 접합으로 이루어진 반도체(10)에 태양광을 비추면 반도체(10) 내부에서 전자와 정공이 발생하며 전자와 정공은 각각 N층과 P층으로 이동하여 PN 접합 간에 전위차가 발생하게 된다. 이때, 반도체(10)의 전면부와 후면부에 마련된 전극(12, 14)를 통해 부하를 접속시키면 전류가 흐르게 된다. 또한, 태양광이 입사되는 반도체(10)의 전면부에는 태양광이 반사되는 것을 방지하기 위한 반사방지막(16)이 형성되어 있다.
이러한 태양전지(112)는 도 2에 도시된 바와 같이 태양광 발전 시스템에 직접 설치될 수 있는 셀(22)을 여러 개 조합한 집열판(20)을 주 구성요소로 제작되고 있다.
그런데, 태양전지(112)는 태양광과 수직을 이루는 경우 가장 큰 태양에너지를 흡수 할 수 있게 된다. 다시 말해, 지구가 공전함에 따라 날짜마다 태양의 위치가 변하므로 태양광과 수직이 되기 위해서는 전지판의 위치를 태양의 이동경로에 따라 바꾸어 주어야만 한다. 이를 위해 종래에는 태양의 이동경로를 날짜별로 입력하여 그에 따라 전지판이 움직이도록 하고 있다. 그러나 이러한 태양전지(112)판 이동제어 방법은 최대의 효과를 얻기 위해서는 많은 양의 데이터가 필요할 뿐만 아니라 소프트웨어를 필요로 하는 단점을 안고 있다. 또한, 태양광을 이용한 태양전지(112)는 시간에 제약을 많이 받을 뿐만 아니라, 나아가 날씨 변화에 매우 민감한 문제가 있다.
따라서, 불필요하게 에너지가 손실되는 것을 방지하며, 시간 또는 날씨에 구애받지 않고 에너지를 자체 생산할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 조명기기에서 불필요하게 손실되는 빛에너지를 사용하여 전기에너지를 생성함으로써, 에너지의 손실을 최소화하는 조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 전술한 조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓의 제작방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 광원의 빛을 반사하도록 형성된 반사갓; 상기 반사갓의 광손실 영역에 설치되고, 상기 광원으로부터 발광되는 빛에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 에너지 변환 모듈; 상기 에너지 변환 모듈에서 얻어진 전기에너지를 저장하는 축전지; 및 상기 에너지 변환 모듈을 통해 생성된 전기에너지가 상기 축전지로 흐르도록 선로역할을 하는 전기선로를 포함하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 (ⅰ) 반사갓이 구비된 광원이 조명 대상에 제공하는 조도를 측정하는 단계; (ⅱ) 상기 반사갓의 내부에 빛 흡수체를 설치하고 상기 광원이 조명 대상에 제공하는 조도를 측정하는 단계; (ⅲ) 단계 (ⅰ)를 통해 측정된 조도를 기준으로 단계 (ⅱ)를 통해 측정된 조도를 비교하여 조도 감소가 10% 미만인 것으로 측정되면 상기 반사갓으로부터 빛 흡수체를 분리하는 단계; 및 (ⅳ) 상기 빛 흡수체가 탈착된 반사갓 영역에 축전지와 전기선로로 연결된 에너지 변환 모듈을 설치하는 단계를 포함하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓의 제작방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 가정이나 사무실의 실내등, 공장등, 가로등, 투광등, 경기장 등의 대형 조명등 등에서 본래 역할을 하지 못하고 불필요하게 소실되는 빛에너지를 사용하여 전기에너지를 생산함으로써, 에너지를 절약하여 석유, 석탄 등 화석연료의 사용을 최소화할 수 있고, 실생활에 필요한 에너지를 생산할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 조명기기에서 본래 목적으로 사용되지 못하고 손실되는 빛에너지를 이용해 실생활에 유용하게 사용되는 전기를 생성함으로서, 빛에너지의 불필요한 손실을 최소화시킬 수 있다는 이점이 있다.
그리고 본 발명은 날씨의 영향을 받는 실외뿐만 아니라, 실내의 조명들을 통해서도 에너지 변환이 가능하기 때문에 주야간 또는 날씨의 변화에 구애받지 않고 실생활에서 필요한 에너지를 자체 생산할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 자체 생산된 에너지를 휴대폰 충전, 침실 야간 조명, 전기 자동차와 전기 자전거 충전 등 실생활에 널리 사용할 수 있다는 이점이 있다.
아울러, 최근 부상하는 스마트 그리드(Smart Grid : 지능형 전력망 시스템) 기술과 연계하면, 가정이나 사무실 등에서 자체 생산한 에너지를 소비하고 남는 경우 이를 효율적으로 에너지가 부족한 부분에 배분할 수 있으며 이 과정에서 경제적인 이익을 누릴 수도 있게 된다. 나아가 기존의 에너지 생산에 따른 공해 발생을 획기적으로 감소시켜 환경오염 예방에도 크게 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 태양전지의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 통상의 모듈형태로 제작된 태양전지를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓의 일 사용예를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓의 다른 사용예를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 조명기기의 손실광을 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(이하, '에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓'이라 한다.)을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 조명기기의 광원(미도시)으로부터 인접한 위치의 광손실 영역에 설치되어 전기에너지를 생성하는 에너지 변환 모듈(110)과, 상기 에너지 변환 모듈(110)로부터 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지(120), 및 상기 에너지 변환 모듈(110)로부터 생성된 전기에너지를 축전지(120)에 전달하는 전기선로(130)를 포함한다.
이러한 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 주야간 구분 없이, 또한 날씨 변화에 구애받지 않고 전기에너지를 자체 생산할 수 있는 장치이다.
다시 말해, 상기 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 야간 또는 날씨가 흐리거나 비가 내리는 날에는 전기에너지의 생산이 불가능한 태양에너지를 이용하는 태양전지(112)와 달리 주야간 또는 날씨에 구애받지 않고 주위에 널리 사용되고 있는 조명기기의 빛에너지를 이용해 실생활에 필요한 전기에너지를 생산할 수 있다.
한편, 에너지 변환 모듈(110)이 설치되는 조명기기로는 가정용 조명등, 사무실용 조명등, 공장용 조명등, 탁상용 스탠드, 투광등, 가로등을 예시할 수 있다. 그리고 조명기기는 광원 및 상기 광원으로부터 발광되는 빛을 조명 대상으로 반사하는 반사갓(210)을 포함하도록 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 기능성 반사갓(100)은 광원에서 발생되는 빛을 조명 대상에 효과적으로 전달하기 위한 반사갓(미도시)을 포함한다. 일반적으로 광원에서 발생된 빛은 모든 방향으로 조사된다. 그러나 조명 대상, 즉 광원을 통하여 밝히고자 하는 부분이 특정방향이나 특정부분에 한정되는 경우 해당 조명 대상을 향하지 않고 다른 방향으로 조사되는 빛은 손실되는 빛이라 할 수 있다. 따라서 이러한 손실되는 빛을 조명대상 쪽으로 반사시켜 사용하기 위하여 광원에는 다양한 형태의 반사갓을 사용하고 있다.
하지만, 반사갓의 형태나 재질 등에 의하여 필연적으로 조명대상을 밝히는 데 기여하지 못하고 손실되는 빛이 발생될 수밖에 없다. 따라서 이와 같이 현대 사회의 거의 모든 분야에 사용되는 다양한 조명기기에서 손실되는 빛을 재사용하기 위하여 후술하는 조명기기에 최적화된 에너지 변환 모듈을 설치한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 기능성 반사갓(100)은 에너지 변환 모듈(110)을 포함한다.
상기 에너지 변환 모듈(110)은 조명기기의 광원으로부터 인접한 위치의 광손실 영역에 설치되는 것으로서, 상기 광원으로부터 발광되는 빛에너지를 수광(受光)하며, 상기 빛에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 역할을 수행한다. 여기서, 광손실 영역이란 조명기기의 광원으로부터 발광된 빛이 닿는 반사갓 영역 중, 빛이 조명 대상을 밝히는 데 직접 또는 간접적으로라도 기여하지 못하거나 기여도가 낮은 영역을 의미한다.
이러한 광손실 영역에 다다르는 빛을 사용하지 않아도(제거되어도) 조명 대상을 밝히는 밝기에는 영향이 없거나 영향이 미미하게 된다. 따라서 이러한 광손실 영역에 조사되는 빛은 다른 형태의 에너지로 변환시켜 사용하여도 조명기기의 조명효율이 저하되는 것은 아니다.
이러한 광손실 영역은 예를 들면, 전구가 끼워지는 소켓 주변, 안정기 등의 조명기기내 구조물 주변 등 복잡한 형상의 구조물 주변으로 이들 주위에 조사된 빛은 복잡한 구조물들 때문에, 조명기기 내에서 여러 차례 반사과정을 거치면서 조명대상으로 향하지 못하고 소멸되게 된다.
일 실시 양태로서, 상기 에너지 변환 모듈(110)은 조명기기의 광원을 기준으로 조명 대상의 반대편에 설치되어 광원으로부터 발광되는 빛에너지를 수광하는 수광판, 및 상기 광원을 마주보는 수광판의 내측에 설치되는 태양전지(빛 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 전지)를 포함할 수 있다.
다른 실시 양태로서, 상기 에너지 변환 모듈(110)은 반사갓(210)이 구비된 조명기기에 사용되며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 반사갓(210)의 내부에 설치된다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 에너지 변환 모듈(110)은 반사갓(210) 내부에 위치한 광손실 영역에 설치된 하나 이상의 태양전지(112)를 포함하거나, 수광판(114) 및 하나 이상의 태양전지(112)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 태양전지(112)는 빛에너지를 이용하여 전기를 생성할 수 있도록 이루어진 판형 구조나 환형 구조를 갖는다.
보다 구체적으로, 에너지 변환 모듈(110)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 광손실 영역에 대응되는 형태로 다수개의 태양전지(112)가 접촉된 상태로 설치되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 하나 이상의 태양전지(112)가 서로 이격되도록 광손실 영역에 설치될 수도 있다.
이러한 광손실 영역은 임의의 형태, 바람직하게는 환형으로 형태로 형성된 빛 흡수체(미도시)를 이용하여 결정될 수 있다. 여기서, 빛 흡수체는 광원으로부터 발광된 빛을 반사시키지 않고 흡수하는 역할을 하는 것으로 빛 흡수체에 도달한 빛은 조명 대상을 밝히는 데 사용되지 못한다. 따라서 일정영역에 빛 흡수체를 설치한 경우 조명대상 및 그 주위에 대한 조도 저하가 없다고 하면 빛 흡수체가 설치된 영역으로 도달하는 빛은 조명 대상을 밝히는데 기여하지 못하는 것으로 판정할 수 있다. 상기 빛 흡수체로는 검은색의 천연수지, 합성수지, 종이 또는 질화니오븀(NbN) 소재의 흡수판 등을 예시할 수 있다. 특히 질화니오븀의 경우 빛을 100%에 가깝게 흡수하는 것으로 알려져 있다.
이러한 빛 흡수체의 영역의 위치와 크기를 변경시켜 가며 조명 대상이나 그 주위의 조도를 측정하면 반사갓의 어느 부분이 광손실 영역인지를 확인할 수 있다.
다시 말해, 반사갓(210)의 내부에서 빛 흡수체의 영역 크기를 변경시켜 가며 측정한 조도를 상기 빛 흡수체를 설치하기 전의 조도와 비교한 결과, 조도 감소가 10% 미만인 것으로 분석되면, 이 경우에 해당되는 빛 흡수체의 영역을 광손실 영역으로 판단한다.
상기 에너지 변환 모듈(110)은 광손실 영역에 설치될 수 있다면 어떠한 형태로 형성되어도 무방하지만, 바람직하게는 최대한 많은 빛에너지를 흡수할 수 있는 위치 및 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 에너지 변환 모듈(110)은 조명 대상의 밝기에 영향을 미치는 빛을 사용하지 않고, 조명 대상의 밝기에 영향을 미치지 않는 빛을 사용하기 때문에 조명 대상의 조도에는 직접적인 영향을 미치지 않는다.
필요에 따라, 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 에너지 변환 모듈(110)을 통해 전기에너지를 +/-로 분리시키는 회로기판(140)을 더 포함할 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 축전지(120)를 포함한다.
상기 축전지(120)는 에너지 변환 모듈(110)로부터 수광되어 변환된 전기에너지를 저장하는 것으로서, 설계 목적에 따라 각각의 조명기기에 설치된 에너지 변환 모듈(110)로부터 생산된 전기에너지를 하나의 축전지(120)에 저장할 수 있으며, 각 조명기기마다 축전지(120)를 별도로 형성할 수도 있다. 또한, 상기 축전지(120)는 자체 생산된 전기에너지를 저장하는 역할을 수행함에 따라 설치되는 위치는 최초 설계 목적에 따라 옥내 또는 옥외 중 택일하여 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 빛에너지 손실보상 시스템은 빛에너지로부터 전기에너지를 생산하고 이를 저장할 수 있으므로, 축전지(120)에 저장된 전기에너지를 바탕으로 전력거래 사업이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 컨트롤박스(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤박스(150)는 전기에너지의 흐름이 역류되는 것을 방지하는 역할을 수행하는 것이다. 이를 위해, 컨트롤박스(150)는 전기역류 방지회로로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 위치는 전기선로(130) 상에 위치하되, 보다 상세하게는 회로기판(140)과 축전지(120) 사이에 위치토록 하는 것이 바람직하다.
상기 전기역류 방지회로는 현재 널리 사용되고 있는 기술인 바, 방지회로에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 발광부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 발광부재는 축전지(120)에 연결되어 축전지(120)에 저장된 전기에너지를 빛에너지로 변환시키는 것으로서, 전기를 공급받아 빛을 발광할 수 있는 조명기기라면 어떠한 조명기기를 사용하여도 무방하다.
상기 발광부재는 주 조명기기가 아닌 부가적인 조명기기로 사용될 수 있으며, 주 조명기기보다 낮은 조도를 필요로 하는 공간에 빛을 발광할 수 있도록 구비된다.
그리고 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 조명기기의 전력 사용량을 줄이기 위해 축전지(120)에 저장된 전기에너지를 사용자의 설정에 따라 공급하는 것으로서, 이를 위해 축전지(120)와 조명기기에 전기적으로 연결된다.
또한, 제어부는 축전지(120)에 저장된 전기에너지를 바탕으로 조명기기를 자동제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부는 프로그래밍된 시간에 맞춰 조명기기에 축전지(120)에 저장된 전기에너지를 인가하여 조명기기의 온/오프를 제어하도록 동작할 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 전기선로(130)를 포함한다.
상기 전기선로(130)는 에너지 변환 모듈(110)을 통해 생산된 전기에너지가 상기 축전지(120)로 흐르도록 선로역할을 하는 것으로서, 상기 전기선로(130) 상에는 에너지 변환 모듈(110), 회로기판(140), 컨트롤박스(150), 축전지(120)가 순차적으로 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 전기선로(130)는 단일의 에너지 변환 모듈(110)이 단일의 축전지(120)에 연결되도록 형성될 수 있으며, 다수의 에너지 변환 모듈(110)이 단일의 축전지(120)에 연결되도록 형성될 수도 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 커넥터(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 커넥터(170)는 상기 축전지(120)에 저장된 전기에너지를 외부로 제공토록 하는 역할을 수행하는 것으로서, 상기 커넥터(170)는 전자기기 또는 전기에너지를 필요로 하는 기기와 연결되는 것이 바람직하다.
상기 커넥터(170)는 옥외에 설치되어 사용자의 선택에 따라 휴대폰이나 전기 자전거 또는 전기 자동차 등에 연결시켜 충전 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 커넥터(170)는 충전기능 이외에 많은 전기를 필요로 하지 않는 침실 또는 야간에 사용되는 은은한 빛을 발산토록 하는 전등 등과 연결되어 전기를 공급할 수도 있다.
필요에 따라, 커넥터(170)는 축전지(120)에 저장된 전기에너지의 양을 외부로 표시하는 계량기(미도시)가 구비될 수 있다. 이로써 사용자는 상기 계량기를 통해 옥외에 있는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓을 통해 얼마만큼의 전기에너지가 충전되었는지를 인지할 수 있어 커넥터(170)가 단독으로 존재하는 경우보다 효율적인 전기에너지의 사용이 가능하다. 이때, 계량기를 통해 출력되는 전기에너지의 양은 숫자 또는 그래프 등으로 표시될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)의 흐름을 도 6으로 도시된 블록도를 통해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 6을 참조하면, 옥내가 아닌 옥외에 설치된(아파트나 빌라의 경우 베란다에 설치될 수도 있다) 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓은 조명기기(200)의 광원으로부터 발광된 빛에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하고, 생산된 전기에너지는 회로기판(140)에 의해 +/-로 분리된다. 이 후, 상기 회로기판(140)을 통해 전극별로 분리된 전기에너지는 역류를 방지하는 컨트롤박스(150)를 거쳐 축전지(120)로 저장된다. 이와 같이, 축전지(120)로 저장된 전기에너지는 별도의 커넥터(170)를 통해 전기를 필요로 곳에 제공된다.
나아가, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)은 도 7에 도시한 바와 같이 도로변에 설치되어 있는 가로등(202)에 설치하여, 야간에 가로등(202) 램프로부터 발산되는 빛에너지를 전기에너지로 변환시킬 수도 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓은 가로등(202)의 조명램프(광원)와 인접해 있는 반사갓(210)의 내주면에 에너지 변환 모듈(110)을 설치함으로써, 도로의 조도에 직접적인 영향을 미치지 않는 빛에너지를 기반으로 전기에너지를 생산할 수 있다.
상기 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓은 다수 개의 가로등(202)에 설치되는 것이 바람직할 것이며, 다수 개의 가로등(202)끼리는 전기선로(130)를 통해 연결되고 자체 생산된 전기에너지는 상기 전기선로(130)를 통해 축전지(120)로 저장된다. 이렇게 저장된 전기에너지는 커넥터(170)를 통해 전기를 필요로 하는 곳으로 제공되며, 일예로 일반도로, 고속도로 또는 터널 등에 설치된 비상용 주차구간에 비상용 전기충전 박스를 설치하여 전기 자동차 또는 전기 자전거의 충전용으로 사용될 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 구성요소를 갖는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)의 제작방법을 제공한다.
상기 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)의 제작방법은 조명 대상의 조도를 측정하는 제 1 단계와, 반사갓(210)의 내부에 빛 흡수체를 설치하고 조명 대상의 조도를 측정하는 제 2 단계와, 제 1 단계와 제 2 단계를 비교하여 소정 범위 이하로 조도가 감소되면 빛 흡수체를 분리하는 제 3 단계, 및 상기 제 3 단계를 통과한 반사갓(210)을 선택하여 상기 빛 흡수체가 탈착된 영역에 에너지 변환 모듈(110)을 설치하는 제 4 단계를 포함한다.
이는 다양한 형태의 반사갓에서 광손실 영역을 찾아내어 해당 부분에 수광구조물을 설치하기 위함이다. 본 발명은 광원에서 조사되는 전체 광 중에서 조명 등의 본래의 역할을 하지 못하는 광을 수광하여 이를 에너지로 활용하는 것이 주목적이다. 만약 광손실 영역을 잘못 설정되면 실제 조명 등의 본래 역할을 할 수 있는 광을 다른 형태의 에너지로 변환시키는 것이므로 이는 효율성 발명의 취지 면에서 타당하지 않다.
한편, 광손실 영역은 통상 전구 등의 광원이 결합되는 소켓 부분이나 안정기 등의 구조물 주변에 집중될 것이나, 일률적이지 않고 반사갓의 형태나 광원의 형태 등에 따라 모두 다르다. 따라서 정확한 광 손실영역을 선정하기 위해서는 실제 조명 등의 본래 역할에 영향을 주지 않는 영역을 실험적으로 찾아내는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 제 1 단계는 반사갓(210)이 구비된 광원이 조명 대상에 제공하는 조도를 측정하는 단계로서, 빛 흡수체가 반사갓(210)에 설치되기 이전에 상기 조명 대상의 조도를 측정한다.
본 발명에 따른 제 2 단계는 반사갓(210)의 내부 일측에 다양한 형태로 빛 흡수체를 설치하고 각각의 경우에 조명 대상에 제공되는 광원의 조도를 측정하는 단계로서, 빛 흡수체의 형태 및 위치에 따라 광원이 조명 대상에 제공하는 조도의 변화를 관찰한다.
상기 제 1 단계 및 제 2 단계를 통해 조명 대상의 조도를 측정하는 이유는 상기 빛 흡수체가 어느 정도 조도에 영향을 미치는지 분석하기 위함이다.
본 발명에 따른 제 3 단계는 상기 제 1 단계를 통해 측정된 제 1 조도와 제 2 단계를 통해 측정된 제 2 조도를 비교하는 단계로서, 상기 제 2 조도의 수치가 제 1 조도의 수치에 비해 10% 미만으로 감소된 것으로 분석되면 상기 반사갓(210)으로부터 빛 흡수체를 분리한다.
본 단계에서는 빛 흡수체를 이용하여 조도 감소에 실질적으로 영향을 미치지 않는 반사갓(210) 내부의 광손실 영역을 분석하는 과정을 수행한다.
본 발명에 따른 제 4 단계는 상기 제 3 단계를 통과한 반사갓(210)을 선택하여 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓(100)를 설치하는 단계로서, 상기 반사갓(210)을 대상으로 상기 빛 흡수체가 탈착된 영역에 에너지 변환 모듈(110)을 설치한다. 이때, 에너지 변환 모듈(110)로부터 생산된 전기에너지가 축전지(120)에 전달될 수 있도록 에너지 변환 모듈(110)과 축전지(120)를 전기선로(130)로 연결시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 기능성 반사갓 110 : 에너지 변환 모듈
112 : 태양전지 114 : 수광판
120 : 축전지 130 : 전기선로
140 : 회로기판 150 : 컨트롤박스
170 : 커넥터 200 : 조명기기
202 : 가로등 210 : 반사갓

Claims (11)

  1. 광원의 빛을 반사하도록 형성된 반사갓;
    상기 반사갓의 광손실 영역에 설치되고, 상기 광원으로부터 발광되는 빛에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 에너지 변환 모듈;
    상기 에너지 변환 모듈에서 얻어진 전기에너지를 저장하는 축전지;
    상기 에너지 변환 모듈을 통해 생성된 전기에너지가 상기 축전지로 흐르도록 선로역할을 하는 전기선로;
    상기 전기선로 상에 설치되어 전기에너지의 흐름이 역류되는 것을 방지하는 컨트롤박스;
    상기 축전지에 연결되고 옥외에 설치되어 축전지에 저장된 전기에너지를 외부로 공급하는 커넥터; 및
    상기 커넥터에 설치되어 축전지에 저장된 전기에너지의 양을 외부로 표시하는 계량기를 포함하며,
    상기 광손실 영역은 반사갓 내부에 설치된 빛 흡수체의 영역의 크기 또는 위치를 변경시켜 가며 조명 대상의 조도를 측정한 결과 조도 감소가 10% 미만인 빛 흡수체의 영역인 것을 특징으로 하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축전지에 연결되어 축전지에 저장된 전기에너지를 이용해 빛을 발산하는 발광부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 축전지에 연결되며, 프로그래밍된 시간에 맞춰 상기 광원으로 축전지에 저장된 전기에너지를 공급하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 변환 모듈은 하나 이상의 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 변환 모듈은
    상기 광원을 기준으로 조명 대상의 반대편 반사갓 부분에 설치되어 광원으로부터 발광되는 빛을 수광하는 수광판, 및 상기 수광판의 내측에 설치되는 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은
    가정용 조명등, 사무실용 조명등, 공장용 조명등, 탁상용 스탠드, 투광등, 또는 가로등인 것을 특징으로 하는 에너지 변환 모듈이 형성된 기능성 반사갓.
  10. 삭제
  11. 삭제
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