KR101230545B1 - 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템에 관한 것으로서, 가로등주에 설치되어 태양광 발전을 수행하며, 일면에 발열체가 설치되는 태양전지판; 상기 태양전지판의 일측에 결합되며, 미리 결정된 시간 간격으로 상기 태양전지판 표면의 영상을 획득하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈에서 획득한 영상을 미리 저장되어 있는 적설상태 기준영상 및 비적설상태 기준영상과 비교하여 적설상태인 경우, 상기 태양전지판에 설치된 발열체로 전원을 인가하도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템{Solar street lighting system for preventing accumulation of snow}
본 발명은, 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양광 가로등 시스템에 구비되는 태양전지판 표면의 적설 여부를 체크하여 적설시 이를 신속히 제거함으로써 동절기 적설이 많은 지역에서도 태양광 가로등의 점등이 중단되는 일 없이 원활히 가동될 수 있도록 한 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템에 관한 것이다.
태양광 보안등 또는 가로등(이하, '태양광 가로등'이라 통칭함)은 태양전지판을 이용해 태양광을 전기에너지로 변환하여 축적한 후 축적된 전기에너지를 이용하여 점등되는 가로등으로서, 현재 각종 환경규제정책과 친환경정책 등에 따라 기존 가로등을 대체하여 급속도로 보급되고 있다.
이러한 태양광 가로등은 상용전력계통과의 연계 여부에 따라 독립형 가로등 시스템과 계통연계형 가로등 시스템으로 분류할 수 있다.
독립형 태양광 가로등 시스템은 공원, 학교, 아파트 단지 등의 다양한 장소 또는 상용전원 계통선이 보급되지 않는 산간벽지 등에 주로 설치되어 전력을 공급하기 위한 시스템으로 태양광으로 전력을 발생시켜 배터리에 저장하였다가 사용하는 방식이며, 계통연계형 태양광 가로등 시스템은 상용전원 계통선이 공급되는 지역에서 태양광으로 발전된 전력을 배터리에 저장하여 사용하고 일부 부족분에 대하여는 상용전원으로부터 공급받는 방식과, 태양광으로 발전된 전기를 모두 전력회사로 송전한 후 이들 전력회사로부터 전력을 공급받아 사용하는 방식으로 구분되고 있다.
이러한 태양광 가로등 시스템은 필수적으로 태양전지판을 구비하고 있는데, 동절기 태양광 발전의 주체인 태양전지판의 표면에 적설이 발생되어 방치되는 경우 태양광 발전이 중단되어 태양광 가로등이 점등되지 못하는 현상이 자주 발생하게 된다. 이런 현상은 산간벽지에 설치되어 태양광 발전에만 의존하는 독립형 태양광 가로등 시스템인 경우 더욱 심각한 문제가 된다.
다시 말해, 적설과 반복되는 영하의 저온으로 인해 눈이 태양전지판의 표면에서 제거되지 못하는 경우에는, 태양광 발전이 중단되어 야간에 태양광 가로등의 점등 불량을 야기할 수 있으며, 이는 보행자나 운전자의 사고로 이어질 가능성을 현저히 높이게 된다.
따라서 태양전지판의 표면에 발생된 적설을 수시로 또한 신속히 제거하여 지속적이고 안정적인 태양광 가로등 시스템을 제공할 수 있는 효율적인 대안이 요구된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2009-0059423호
본 발명의 목적은, 태양광 가로등 시스템에 구비되는 태양전지판 표면의 적설 여부를 체크하여 적설시 이를 신속히 제거함으로써 동절기 적설이 많은 지역에서도 태양광 가로등의 점등이 중단되는 일 없이 원활히 가동될 수 있도록 한 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 가로등주에 설치되어 태양광 발전을 수행하며, 일면에 발열체가 설치되는 태양전지판; 상기 태양전지판의 일측에 결합되며, 미리 결정된 시간 간격으로 상기 태양전지판 표면의 영상을 획득하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈에서 획득한 영상을 미리 저장되어 있는 적설상태 기준영상 및 비적설상태 기준영상과 비교하여 적설상태인 경우, 상기 태양전지판에 설치된 발열체로 전원을 인가하도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템에 의해 달성된다.
상기 태양전지판에 마련되어 외기 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 온도센서에 의해 측정된 외기 온도값이 영하인 경우에만 상기 카메라 모듈이 상기 태양전지판 표면의 영상을 획득하도록 상기 카메라 모듈의 동작을 컨트롤할 수 있다.
상기 태양전지판과 연결되어 상기 태양전지판의 발전량이 저장되는 축전지를 더 포함할 수 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 축전지로부터 상기 발열체로의 전원 인가 여부를 컨트롤할 수 있다.
상기 발열체는 상기 태양전지판의 태양전지 셀(cell) 사이에 배치되는 리본 영역에 설치되는 열선 또는 발열필름일 수 있으며, 상기 태양전지판은 상기 가로등주에 비스듬하게 경사 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양광 가로등 시스템에 구비되는 태양전지판 표면의 적설 여부를 체크하여 적설시 이를 신속히 제거함으로써 동절기 적설이 많은 지역에서도 태양광 가로등의 점등이 중단되는 일 없이 원활히 가동될 수 있도록 한 적설방지 기능을 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템에 적용되는 태양전지판의 평면 구조도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템의 구조도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템의 블록도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템의 구조도이다
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템에 적용되는 태양전지판의 평면 구조도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템의 구조도, 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템의 블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템은 태양전지판(110)의 표면에 쌓일 수 있는 눈을 신속히 제거하기 위한 것으로서, 태양전지판(110)과, 태양전지판(110)의 표면 영상을 획득하는 카메라 모듈(120)과 카메라 모듈(120)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(150)를 포함한다.
우선, 도 1을 일부 참조하여 태양전지판(110)의 일반적인 구성에 대해 간략하게 알아본다. 태양광을 흡수하는 태양전지판(110)은 외곽 프레임(111) 내에 다수의 태양전지 셀(112, cell)이 측 방향 또는 폭 방향으로 배열된 구조를 갖는다.
다수의 태양전지 셀(112)과 셀은 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 다수의 리본(113)에 의해 연결된 구조를 갖는다. 즉 종 방향 및 횡 방향 리본(113)들에 다수의 태양전지 셀(112)이 연결됨에 따라 다수의 태양전지 셀(112)은 전체가 통전된 상태를 취하면서, 태양광을 집광 또는 집열할 수 있다.
태양전지판(110)의 일측에는 정션박스(junction box, 미도시)가 장착된다. 정션박스는 일종의 전기 커넥터로서 집광된 전기에너지를 한 곳으로 출력하는 역할을 한다. 정션박스는 태양전지판(110)의 발전량이 저장되는 축전지와 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지판(110)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가로등주(100)에 설치되어 태양광을 흡수하여 전기를 생성하는 태양광 발전의 주체로서, 표면에는 발열체(115)가 마련된다. 발열체(115)는 도 1에 점선으로 도시한 바와 같이, 태양전지판(110)의 태양전지 셀(112)들 사이의 종방향 및 횡방향 리본이 지나가는 영역에 격자형으로 배치될 수 있으며, 열선 또는 발열필름일 수 있다.
열선 또는 발열필름일 수 있는 발열체(115)는 그 일단이 태양전지판(110)의 발전량이 저장되는 축전지(130, 도 3 참조)에 연결되어 발열을 위한 전원을 공급받을 수 있다. 이때, 계통연계형 태양광 가로등 시스템 중 태양전지판(110)의 발전량을 모두 전력회사로 송전하는 시스템인 경우에는 별도의 소형 축전지를 추가 구비하여 발열체(115)의 전원 공급을 위한 전력을 축전지에 저장한 후 송전토록 구성함이 바람직할 것이다.
태양전지판(110)은 도 2와 같이 등기구(101)의 하부 영역이나, 도 4에 도시된 바와 같이 등기구(101)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 이때, 태양전지판(110)은 일반적으로 태양광 발전 효율을 증대시키기 위해 가로등주(100)에 비스듬하게 경사 배치될 수 있는데, 이는 추가적으로 태양전지판(110)의 표면에서 물이나 눈이 녹은 물이 자중에 의해 지면으로 낙하될 수 있도록 하는 효과도 갖게 된다.
태양전지판(110)의 표면 어느 영역에서나 적설이 가능하기 때문에 발열체(115)는 가급적 태양전지판(110)의 표면 전체에 골고루 배치되는 것이 바람직하다.
발열체(115)는 태양전지판(110)의 발전량이 축적되는 축전지(130)에 연결되어 발열을 위한 전원을 공급받을 수 있도록 구성될 수 있다.
태양전지판(110)의 일측에는 카메라 모듈(120)이 더 결합된다. 카메라 모듈(120)은 미리 결정된 시간 간격으로 태양전지판(110) 표면의 영상을 획득하는 역할을 한다. 미리 결정된 시간 간격은 1시간이나 30분 또는 다른 임의의 시간 간격일 수 있다.
카메라 모듈(120)은 모듈 브래킷(125)에 의해 태양전지판(110)의 일측에 결합될 수 있다. 야간에는 태양광 발전이 불가능하나 동절기에는 야간에도 지속적으로 눈이 내릴 수 있고, 이로 인해 적설층이 두터워질 수 있는 관계로 야간에도 쌓인 눈을 녹여 주는 것이 효율적이므로, 카메라 모듈(120)은 야간에도 촬영이 가능한 카메라 모듈(120)로 적용되는 것이 바람직하다.
이러한 카메라 모듈(120)의 동작은 카메라 모듈(120)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(150)에 의해 컨트롤된다.
또한 태양전지판(110)에는 외기 온도를 측정하는 온도센서(140)가 마련되는데, 일반적으로 알루미늄으로 형성되어 열 전도율이 높은 태양전지판(110)의 외곽 프레임(111)에 설치되는 것이 바람직하다.
온도센서(140)는 컨트롤러(150)와 전기적으로 연결되어 카메라 모듈(120)의 동작 여부 판단의 기준값을 제공한다. 즉 본 실시예의 경우, 온도센서(140)에 의해 측정된 외기 온도값이 영하인 경우에만 카메라 모듈(120)이 태양전지판(110) 표면의 영상을 획득하도록 카메라 모듈(120)의 동작을 컨트롤한다.
마지막으로 컨트롤러(150)는 적설상태 및 비적설상태에 대한 기준영상을 미리 저장하고, 카메라 모듈(120)에서 획득한 영상을 미리 저장되어 있는 적설상태 및 비적설상태에 대한 기준영상과 비교하여 적설상태인 경우, 태양전지판(110)의 발열체(115)로 전원을 인가하도록 컨트롤하는 역할을 한다.
이러한 컨트롤러(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(151, CPU), 메모리(152, MEMORY), 서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)를 포함한다. CPU(151)는 본 실시예의 태양광 가로등 시스템을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(152, MEMORY)는 CPU(151)와 연결된다. 메모리(152)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
적설상태 기준영상 및 비적설상태 기준영상은 메모리(152) 또는 MCU(Micro Process Unit, 마이크로프로세스)에 저장될 수 있다. 서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)는 CPU(151)와 연결되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(153)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다. 나아가 본 실시예에서는 카메라 모듈(120)에서 획득한 영상을 미리 저장되어 있는 적설상태 기준영상 및 비적설상태 기준영상과 비교하여 적설상태인 경우, 태양전지판(110)의 발열체(115)로 전원을 인가하도록 컨트롤하는 등의 일련의 프로세스도 메모리(152)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(152)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 CPU(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 태양광 가로등 시스템의 작용에 대해 설명한다.
우선 컨트롤러(150)가 카메라 모듈(120)의 동작을 컨트롤하여 태양전지판(110)의 표면 영상을 획득한다.
이때, 카메라 모듈(120)로 하여금 태양전지판(110)의 표면 영상을 일정 시간 간격으로 지속적으로 촬영하도록 설정할 수도 있지만 영상의 날씨에도 계속해서 카메라 모듈(120)이 동작되는 것은 전력 낭비를 가져올 수 있으므로, 카메라 모듈(120)의 촬영 시기는 외기 온도를 측정하여, 영하로 떨어진 경우에만 동작되도록 설정하는 것이 바람직하다.
카메라 모듈(120)이 동작되어 태양전지판(110)의 표면 영상을 획득한 경우, 컨트롤러(150)는 획득한 영상을 미리 저장되어 있는 적설상태 기준영상 및 비적설상태 기준영상과 비교하여 적설상태인 경우, 태양전지판(110)의 발열체(115)로 축전지(130)로부터의 전원을 인가하도록 컨트롤한다.
그러면, 태양전지판(110)의 표면에 쌓인 눈이 발열체(115)에 의해 녹아 흘러내릴 수 있다. 태양전지판(110)의 표면에서 녹은 물은 태양전지판(110)이 경사 배치된 관계로 지면으로 자연스럽게 낙하될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 태양전지판(110) 표면의 적설로 인해 야기되는 사고 위험성을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 적설로 인해 태양광 발전이 진행되지 못하는 현상을 방지시켜 태양광 발전 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 가로등주 101 : 가로등
110 : 태양전지판 115 : 발열체
120 : 카메라 모듈 125 : 모듈 브래킷
130 : 축전지 140 : 온도센서
150 : 컨트롤러

Claims (5)

  1. 가로등주에 설치되어 태양광 발전을 수행하며, 일면에 발열체가 설치되는 태양전지판;
    상기 태양전지판의 일측에 결합되며, 미리 결정된 시간 간격으로 상기 태양전지판 표면의 영상을 획득하는 카메라 모듈; 및
    상기 카메라 모듈에서 획득한 영상을 미리 저장되어 있는 적설상태 기준영상 및 비적설상태 기준영상과 비교하여 적설상태인 경우, 상기 태양전지판에 설치된 발열체로 전원을 인가하도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 발열체는 상기 태양전지판의 태양전지 셀(cell) 사이에 배치되는 리본 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지판에 마련되어 외기 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 온도센서에 의해 측정된 외기 온도값이 영하인 경우에만 상기 카메라 모듈이 상기 태양전지판 표면의 영상을 획득하도록 상기 카메라 모듈의 동작을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지판과 연결되어 상기 태양전지판의 발전량이 저장되는 축전지를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 축전지로부터 상기 발열체로의 전원 인가 여부를 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 열선 또는 발열필름이며,
    상기 태양전지판은 상기 가로등주에 비스듬하게 경사 배치되는 것을 특징으로 하는 적설방지 기능을 갖는 태양광 가로등 시스템.
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