KR101236404B1 - 도로 설치용 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 장착면을 가지는 몸체; 상기 장착면에 장착되며, 태양광을 수광하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지와, 상기 태양 전지를 덮도록 형성되고 전력이 공급되면 발열하는 광 투과성의 면상발열체층을 구비하는, 발전 모듈; 및 상기 발전 모듈과 연결되어, 상기 태양 전지에서 생산된 전기가 상기 면상발열체층 및 도로 시설물에 공급되도록 제어하는, 제어 유닛을 포함하고, 상기 몸체는, 평판 형태로 형성되는 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트에서 경사지게 돌출 형성되는 경사부를 포함하고, 상기 경사부의 상기 베이스 플레이트에 대해 경사진 면은 상기 장착면을 이루는, 도로 설치용 발전 장치를 제공한다.

Description

도로 설치용 발전 장치{APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICITY IN ROAD}
본 발명은 도로에 설치되어 전기 에너지를 생산하고 그 전기 에너지를 도로 시설물에 공급하도록 형성되는 도로 설치용 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 오늘날 시간이 갈수록 차량은 증가하고 있는 추세이다. 그에 따라 차량 사고 위험이 갈수록 높아지고 있으므로, 차량의 안전 운행을 도모하기 위해, 도로변에 가로등 및 지능형 첨단 교통체계 시스템을 포함하여, 신호등, 터널 조명들이 많이 설치되고 있다.
이러한 도로 교통관련 장치들은 모두 막대한 양의 전력을 필요로 한 장치들이지만, 전력을 자체 조달할 수 없으므로 상용전력을 이용하여 해당 장치들을 가동하고 있는 실정이다. 그러다 보니, 막대한 전력사용을 통해 화석원료의 고갈을 더욱 가속화시키고 있는 실정이다. 또한, 상용전력을 투입하기 위한 별도의 전력선 및 전력 공급수단을 원거리에서부터 설치하여야 하므로 설치 비용도 상승하게 된다.
이러한 점을 개선하기 위하여, 도로에 태양을 이용한 발전 설비가 도입되고 있다. 그에 의한 발전량은 계절별 집광량과 평균온도에 따라 변동성을 갖는다. 태양광 집광량이 최대인 하절기에 과다 일사량에 의한 태양광 모듈 과열로 인해 최대치 대비 5~15%의 발전효율 저하가 발생한다. 오히려 태양광 발전량은 광량이 최대인 하절기 보다는 봄, 가을에 최고치를 갖는 현상이 관찰된다.
동절기에는 태양의 일중 고도가 낮아 일반적으로 태양광발전 출력이 저하된다. 동절기 강설로 인한 적설과 그로 인한 적설 상태의 방치, 그리고 전반적인 일조량의 부족은 동절기 태양광발전 출력을 떨어뜨리는 요인이 된다.
본 발명의 일 목적은, 동절기의 환경적 요인에도 태양광 발전의 효율을 높일 수 있도록 하는, 도로 설치용 발전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 태양광 발전으로 인해 생산된 전기 에너지를 도로를 주행하는 차량의 안전을 확보하기 위하여 사용하도록 하는, 도로 설치용 발전 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 도로 설치용 발전 장치는, 적어도 하나의 장착면을 가지는 몸체; 상기 장착면에 장착되며, 태양광을 수광하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지와, 상기 태양 전지를 덮도록 형성되고 전력이 공급되면 발열하는 광 투과성의 면상발열체층을 구비하는, 발전 모듈; 및 상기 발전 모듈과 연결되어, 상기 태양 전지에서 생산된 전기가 상기 면상발열체층 및 도로 시설물에 공급되도록 제어하는, 제어 유닛을 포함하고, 상기 몸체는, 평판 형태로 형성되는 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트에서 경사지게 돌출 형성되는 경사부를 포함하고, 상기 경사부의 상기 베이스 플레이트에 대해 경사진 면은 상기 장착면을 이룰 수 있다.
삭제
여기서, 상기 발전 모듈은, 상기 태양 전지의 상측에 형성되며, 상기 태양 전지를 향한 빛의 진행율을 높이는 무반사 코팅층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발전 모듈은, 상기 태양 전지를 수용하는 프레임; 및 상기 태양 전지를 덮도록 상기 프레임에 결합되는 광 투과성의 커버를 더 포함하고, 상기 커버의 내면에는 상기 면상발열체층이 형성되고, 상기 커버의 외면에는 상기 무반사 코팅층이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 몸체의 하부에는 열풍구가 형성되고, 상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 상기 열풍구를 통해 열풍을 출력하도록 형성되는 열풍기가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 몸체에 장착되며, 상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 상기 몸체를 진동시켜 소리를 생성하는 트랜스듀서가 더 구비될 수 있다.
삭제
여기서, 상기 몸체는 상기 장착면과 만나는 가열면을 더 포함하고, 상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 상기 가열면에 대해 열을 가하도록 상기 몸체에 형성되는 가열부가 더 구비될 수 있다.
여기서, 도로에 깔려지도록 형성되며, 상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 발열하여 상기 도로의 표면을 가열하는 발열 유닛이 더 구비될 수 있다.
삭제
삭제
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치는, 적어도 하나의 장착면을 가지는 몸체; 상기 장착면에 장착되며, 태양광을 수광하여 전기 에너지를 생산하는 태양전지와, 상기 태양 전지를 향한 빛의 진행율을 높이도록 상기 태양 전지에 대응하여 형성되는 무반사 코팅층을 구비하는, 발전 모듈; 및 상기 발전 모듈과 연결되어, 상기 발전 모듈에서 생산된 전력을 도로에 설치된 시설물에 공급되도록 제어하는, 제어 유닛을 포함하고, 상기 몸체는, 평판 형태로 형성되는 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트에서 경사지게 돌출 형성되는 경사부를 포함하고, 상기 경사부의 상기 베이스 플레이트에 대해 경사진 면은 상기 장착면을 이룰 수 있다.
여기서, 상기 제어 유닛에 연결되는 통신부를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 통신부를 통해 수신되는 기상 정보와 교통 정보 중 적어도 하나에 근거하여 상기 도로 시설물에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다.
삭제
삭제
여기서, 상기 발전 모듈은, 상기 도로에 매립되도록 설치되어, 상기 도로를 지나는 차량의 하중에 의해 가압되어 전기 에너지를 생산하는 압전체를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 도로 설치용 발전 장치는, 동절기의 환경적 요인에 의한 태양광 발전의 효율 저하를 줄일 수 있도록 한다. 그에 의해 동절기에도 안정적인 전기 에너지가 생성되고, 이는 도로를 주행하는 차량의 안전을 확보하기 위한 시설물에 지속적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치(100)가 설치된 도로의 상황을 보인 개념적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 도로 설치용 발전 장치(100)를 보인 사시도이다.
도 3은 도 2의 발전 모듈(120)의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치(100)의 작동 방식을 설명하기 위한 블록 제어도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치(200)를 보인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 모듈(320)을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 도 6의 발전 모듈(320)의 단계별 작동상태를 보인 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치(100)가 설치된 도로의 상황을 보인 개념적인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 도로 설치용 발전 장치(100)는 도로(R)에 설치될 수 있다. 본 실시예에서, 도로 설치용 발전 장치(100)는 도로(R) 변과 도로(R)의 내부에 설치된다. 구체적으로, 도로 설치용 발전 장치(100)의 일부는 도로(R) 변에 도로(R)에 대해 대체로 수직하게 세워진다. 도로 설치용 발전 장치(100)의 다른 일부는 도로(R)를 이루는 지면의 내측에 도로(R)에 대해 대체로 평행하게 깔려진다.
도로(R) 변에 세워진 부분{발전 모듈(120)}은 주로 태양광에 의해 전기 에너지를 생산하게 된다. 도로(R) 내에 깔려진 다른 부분{발열 유닛(135)}은, 위 전기 에너지를 이용하여 도로(R)를 가열한다. 그에 의해, 도로(R)에 쌓인 눈이나 얼어붙은 얼음이 녹게 된다. 도로(R)를 가열하는 부분은 결빙이 잘되는 터널(T)의 진출입 전의 영역(I)에 설치될 수 있다. 도로(R)를 가열하는 부분은 결빙에 의한 사고가 많은 도로(R)의 고갯길 등에 설치되면 또한 효과적일 것이다.
도로(R) 변에 세워진 부분에 의해 생산된 전기 에너지는 또한 가로등(L)과 같은 도로(R) 변 조명 시설물에도 사용될 수 있을 것이다. 이러한 조명 시설물은 가로등(L) 외에도 표시등(곡선 구간을 표시하는 등과 같은)을 포함할 수 있다. 조명 시설물, 그리고 그외에 도로(R)에 설치되는 시설물 모두는 이하 '도로 시설물'로 통칭된다.
이상의 도로 설치용 발전 장치(100)에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 2는 도 1의 도로 설치용 발전 장치(100)를 보인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 도로 설치용 발전 장치(100)는, 몸체(110)와, 발전 모듈(120)과, 사인 보드(131)와, 발열 유닛(135)과, 제어 유닛(140, 도 4 참조)을 포함할 수 있다.
몸체(110)는 포스트(111)와, 베이스 플레이트(112)와, 경사부(113)와, 진동판(114)와, 열풍구(115)를 포함할 수 있다. 포스트(111)는 몸체(110)의 뼈대를 이루는 부분으로서, 도로(R)에 대해 대체로 수직하게 배열된다. 포스트(111)의 일 단부는 도로(R)를 이루는 땅 속에 박히도록 설치된다. 베이스 플레이트(112)는 포스트(111)에 설치되며, 도로(R)에 대해 대체로 수직한 면을 이루게 된다. 베이스 플레이트(112)는 도로(R)에서 차량에 의해 발생되는 소음을 차단하기 위한 방음 플레이트일 수 있다. 경사부(113)는 베이스 플레이트(112)가 전체적으로 이루는 면에 대하여 경사지게 돌출된다. 경사부(113)의 태양을 지향하는 면은 발전 모듈(120)이 장착되는 장착면(113a)이 된다. 진동판(114)은 몸체(110)의 하부에 위치하며, 트랜스듀서(145, 도 4 참조)에 의해 진동되면서 소리가 출력되도록 한다. 열풍구(115)는 몸체(110)의 하부에 개구되어, 열풍기(148, 도 4 참조)에서 발생한 열풍이 배출되는 통로를 제공한다. 열풍구(115)를 통해 배출되는 열풍은 제설 작업시 도로(R) 변으로 치워진 눈을 녹일 수 있다.
발전 모듈(120)은 태양광을 수광하여 전기 에너지를 생산하기 위한 것이다. 발전 모듈(120)은 장착면(113a)에 설치되어, 태양을 지향하도록 배치될 수 있다. 이는 발전 모듈(120)이 베이스 플레이트(112)가 이루는 면에 대해 평행하게 배치되는 것보다는 태양광에 대한 수광율을 높여 발전 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다. 발전 모듈(120)에 대해서는 다음에 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
다시 도 2를 참조하면, 사인 보드(131)는 도로(R) 교통에 영향을 미칠 수 있는 각종 교통 정보를 출력하도록 형성되는 디스플레이일 수 있다. 이러한 디스플레이로는, 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있다. 위 교통 정보는, 본 도면에 예시된 바와 같은 도로(R) 상의 작업에 관한 정보와, 도로(R) 상에서 발생한 사고에 관한 정보와, 도로(R)의 상태에 관한 정보(예를 들어, 결빙 구간의 위치를 알리는 정보)와, 도로(R) 상에서 특정한 목적을 위해 설정 구간, 예를 들어 전용 차선 구간에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 사인 보드(131)는 발전 모듈(120)에 의해 생산된 전기 에너지에 의해 작동하게 될 것이다.
발열유닛(135)은 도로(R)의 내부에 깔려져서 전기 에너지를 열로 변환시키는 것이다. 발열유닛(135)은 도로(R)의 표면에 대하여 대체로 수평하게 연장하도록 배치될 수 있다. 발열유닛(135)은 열선과 같이 라인 형태로 형성되거나, 면상으로 형성될 수도 있다. 발열유닛(135)은 역시 발전 모듈(120)에 의해 생산된 전기 에너지로 작동하게 될 것이다.
제어 유닛(140)은 발전 모듈(120)에서 생산된 전기 에너지를 위의 사인 보드(131)와, 발열유닛(135) 등에 공급하는 것을 제어하게 된다. 이러한 제어 유닛(140)에 대해서는 도 4를 참조하여 다음에 보다 상세히 설명한다.
이제, 위의 발전 모듈(120)에 대하여 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 3은 도 2의 발전 모듈(120)의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 발전 모듈(120)은, 프레임(121)과, 태양 전지(122)와, 면상발열체층(123)과, 커버(124)와, 무반사 코팅층(125)을 포함할 수 있다.
프레임(121)은 태양 전지(122) 등을 지지하기 위한 뼈대를 이루는 부재이다. 프레임(121)은 대체로 사각형의 형태를 가지는 판재일 수 있다. 프레임(121)의 일 면에는 오목한 수용부(121a)가 형성될 수 있다. 프레임(121)은 광 투과성을 가지는 소재로 형성될 수 있다.
태양 전지(122)는 수용부(121a)에 수용되는 사이즈를 가질 수 있다. 태양 전지(122)는 태양 빛의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치이다.
태양전지는 지금까지의 화학전지와는 다른 구조를 가진 것으로 ‘물리전지’라 할 수 있다. 태양전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 전하들은 P, N극으로 이동하며 이 현상에 의해 P극과 N극 사이에 전위차(광기전력)가 발생한다. 이때, 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.
태양 전지(122)의 빛을 수광하는 수광면(122a)은 외부, 다시 말해서 태양을 향하도록 형성되는 주면(main surface)일 수 있다.
면상발열체층(123)은 광 투과성을 가지는 발열체로 형성될 수 있다. 이러한 발열체는, 탄소나노튜브(CNT:Carbon Nano Tube)가 이용될 수 있다. 탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형 모양이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있다. 관의 지름이 수∼수십 나노미터에 불과하여 탄소나노튜브라고 일컬어진다. 나노미터는 10억 분의 1m로 보통 머리카락의 10만 분의 1 굵기이다.
탄소나노튜브의 전기 전도도는 구리 보다 100배에서 1000배 우수하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어나다. 탄소 섬유는 1%만 변형시켜도 끊어지는 반면, 탄소나노튜브는 15%가 변형되어도 견딜 수 있다.
탄소나노튜브는 우수한 발열성을 가진다. 나아가, 자외선을 80~90% 가량 차단해주기도 한다. 또한, 80% 이상의 광 투과도를 가져서, 탄소나노튜브에 의해 시인성이 실질적으로 제약되지 않는다. 따라서, 발전 모듈(120)이 면상발열체층(123)에 의해 덮여지더라도, 태양 전지(122)의 수광면(122a)에 대한 광의 입사는 실질적으로 제한되지 않는다.
면상발열체층(123)은 발전 모듈(120)의 수광면(122a)의 전 영역을 덮을 수 있는 사이즈를 가질 수 있다. 그에 의해, 면상발열체층(123)의 발열 시에 면상발열체층(123) 위에 쌓이는 눈을 녹이는 속도를 최대화할 수 있게 된다.
커버(124)는 태양 전지(122)를 덮도록 프레임(121)에 결합되는 것으로서, 예를 들어 강화 유리일 수 있다. 면상발열체층(123)은 이러한 커버(124)에 형성될 수 있다. 면상발열체층(123)은 구체적으로, 커버(124)의 배면, 다시 말해서 태양 전지(122)의 수광면(122a)과 마주하는 면에 형성될 수 있다. 이와 달리, 면상발열체층(123)은 커버(124)의 전면(또는 외면)에 형성될 수도 있을 것이다. 커버(124)는 광 투과성을 가져서 태양 전지(122)로 입사되는 광의 진행을 제약하지 않는다.
다른 방식으로, 면상발열체층(123)은 유리로 형성되는 커버(124)를 개입시키지 않고 필름에 발열체가 도포된 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 발열체가 도포된 필름이 커버(124) 대신에 태양 전지(122)를 덮도록 프레임(121)에 결합될 수 있다.
무반사 코팅층(125)은 프레임(121)의 주면을 기준으로 태양 전지(122)의 상측에 설치된다. 무반사 코팅층(125)은 태양 전지(122)를 향한 빛의 진행율을 높여서 태양 전지(122)의 발전 효율을 높일 수 있게 한다. 또한, 태양 전지(122)에서 반사되는 빛이 줄게 되므로, 운전자가 반사되는 빛의 영향을 받는 가능성 또는 정도가 낮아지게 된다. 구체적으로, 무반사 코팅은굴절율과 두께가 다른 여러 개의 층으로 코팅되어, 코팅된 반사면(경계면)에서 반사된 광선이 서로 상쇄 간섭을 일으키도록 하여 투과율이 개선되도록 하는 것이다. 높은 투과율을 가지며 무반사 파장 영역이 넓은 무반사 코팅을 위해서는, 일반적으로 고굴절률 물질과 저굴절률 물질로 2가지 또는 3가지 이상의 물질을 사용하여 다층 구조의 무반사 코팅이 달성된다. 넓은 영역의 무반사 코팅방법에는 다음과 같이 대표적인 3가지 방법이 있다. 첫째는 W-coating [air / LHH /glass], 둘째는 λ/4-λ/2-λ/4 coating [air / LHHM / glass], 셋째는 Multilayer AR coating [air / LHH 0.32L 0.26H / glass]이다(L=저굴절률 물질, M=중굴절률 물질, H=고굴절률 물질).
이제, 이상의 도로 설치용 발전 장치(100)의 작동에 대해 도 4를 참조하여 살펴본다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치(100)의 작동 방식을 설명하기 위한 블록 제어도이다.
본 도면을 참조하면, 도로 설치용 발전 장치(100)는, 제어 유닛(140)과, 사용자 입력부(141)와, 습도 센서(142)와, 통신부(143)와, 메모리(144)와, 트랜스듀서(145)와, 열풍기(148)와, 태양 전지(122)와, 전력조절장치(125)와, 축전지(126)와, 사인보드(131)와, 발열유닛(135)과, 면상발열체층(123)을 포함할 수 있다.
태양 전지(122)의 광전 효과에 의해 생산된 전기 에너지는 제어 유닛(140)의 제어 하에 전력조절장치(Power Conditioning System, 125)로 보내지게 된다. 전력조절장치(125)는 생산된 전기를 일정 전압 또는 전류로 변환하여 축전지(126)에 저장할 수 있다.
제어 유닛(140)이 위의 전기 에너지를 면상발열체층(123)에 제공하는 것은, 사용자 입력부(141)를 통한 관리자의 신호 입력에 의해 이루어질 수 있다. 사용자 입력부(141)는 발전 모듈(120)을 관리하는 관리 사무실에 배치되는 단말기일 수 있다. 관리자는 눈이 오는 등의 기상 상황에 따라, 면상발열체층(123)에 전원을 공급하기 위한 명령을 사용자 입력부(141)를 통해 제어 유닛(140)에 입력할 수 있다.
이와 달리, 습도 센서(142)에서 감지되는 습도에 근거하여, 제어 유닛(140)이 면상발열체층(123)에 대한 전원 공급이 이루어지도록 할 수도 있다. 이는 주로 눈이나 비가 온 경우일 수 있다. 구체적으로, 습도 센서(142)를 통해 발전 모듈(120)에 습기가 설정 값 이상인 상태, 다시 말해서 비나 눈이 오거나 이슬이 내린 상태인 것으로 파악되면, 제어 유닛(140)은 면상발열체층(123)에 전원이 공급되게 할 수 있다.
눈이 온 뒤라면, 면상발열체층(123)의 발열에 의해 커버(124, 도 3)에 쌓인 눈이 녹게 된다. 그에 의해, 커버(124)에 덮인 태양 전지(122)가 다시 빛을 수광하여 전기를 생산하는 시점이 자연적으로 눈이 녹는 경에 비해 빨라질 수 있다.
제어 유닛(140)은 기상 서버(W)와 통신부(143)를 통해 통신하여, 기상 서버(W)의 날씨 정보에 근거하여 위의 전원 공급을 조절할 수 있다. 예를 들어, 비가 계속 오고 있거나 눈이 많이 와서 당장 발전 모듈(120)이 정상 작동할 수 없는 상황이라면, 제어 유닛(140)은 면상발열체층(123)에 대해 굳이 전원 공급을 하지 않도록 구성될 것이다.
여기서, 통신부(143)로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수도 있고, 근거리 통신 기술인, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다. 또는 유선 데이터 망을 통해 데이터를 송수신하는 모듈이 이용될 수도 있다.
제어 유닛(140)은 사인보드(131)와 발열유닛(135)과, 도로 시설물인 가로등(L)에 대한 전원공급을 또한 제어한다. 전원 공급과 아울러, 사인보드(131)에는 교통 정보가 제공되어야 한다. 이러한 교통 정보는 통신부(143)가 교통 서버(T)로부터 수신하여, 메모리(144)에 저장된 것일 수 있다.
여기서, 메모리(144)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
제어 유닛(140)이 트랜스듀서(145)에 전원을 공급하여 출력을 발생시키는 것은 위의 교통 정보에 근거할 수 있다. 예를 들어, 위 교통 정보로부터, 도로 설치용 발전 장치(100)가 설치된 구간이 정체라고 파악되면, 제어 유닛(140)은 트랜스듀서(145)를 가동할 수 있다. 이와 달리, 위 구간에 정체가 없다면, 제어 유닛(140)은 트랜스듀서(145)를 굳이 가동하지 않을 수 있다. 이는 차들이 도로(R)를 고속으로 통과하는 경우에, 위 소리가 제대로 차량 내의 사람에게 전달되지 않을 수 있음을 고려한 것이다.
제어 유닛(140)은 또한, 열감지 센서(146 및 147)를 통해 사람이 몸체(110)에 접근하는 것을 감지하여, 트랜스 듀서(145)를 제어할 수 있다. 그에 의해, 트랜스 듀서(145)는 인사말이나 안내 멘트 또는 자연의 소리가 진동판(114)을 통해 출력되도록 할 수 있다. 예를 들어, 아침의 출근 시간대라면, 제어 유닛(140)은 메모리(144)에 저장된 아침 인사말, 예를 들어 "반갑습니다. 좋은 아침입니다."와 같은 인사말을 트랜스 듀서(145)가 출력하도록 할 수 있다. 또한, 장마철이라면, 제어 유닛(140)는 "풍수해 방지를 위해서 주변 환경을 점검합시다."라는 멘트가 트랜스 듀서(145)를 통해 출력되도록 할 수 있다. 제어 유닛(140)는 트랜스 듀서(145)를 통해 새 소리, 물소리, 바람소리 등 자연의 소리가 출력되도록 할 수도 있다.
제어 유닛(140)은 또한 열풍기(148)를 제어하여 열풍구(115, 도 2)를 통해 열풍이 배출되도록 한다.
다음으로, 앞서의 도로 설치용 발전 장치(100)와 다른 형태의 도로 설치용 발전 장치(200)에 대해 도 5를 참조하여 살펴본다. 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도로 설치용 발전 장치(200)를 보인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 도로 설치용 발전 장치(200)는 앞선 방음벽의 형태와 달리 도로(R, 도 1 참조)의 중앙에 설치되는 분리대의 형태를 가질 수 있다.
도로 설치용 발전 장치(200)는 몸체(210)와, 발전 모듈(220)과, 가열부(235)와, 제어 유닛을 포함할 수 있다. 여기서, 발전 모듈(220)과 제어 유닛은, 각각 앞선 실시예의 발전 모듈(120) 또는 제어 유닛(140)과 대체로 동일하다. 또한, 앞선 실시예에서의 사인보드(131)와, 발열유닛(135)과, 통신부(143)와, 열풍기(148) 등 역시 본 실시예에 포함될 수 있으며, 그들에 대한 설명은 앞선 실시예로 갈음한다.
몸체(210)는 대체로 도로(R)에 대해 수직하게 배치된다. 몸체(210)는 상면(211)과 측면(212)을 가질 수 있다. 몸체(210)의 하면은 도로(R)와 접촉하게 될 것이다.
발전 모듈(220)은 몸체(210)의 상면(211)에 설치되어 태양광을 수광하여 전기 에너지를 생산한다. 이 경우, 위 상면(211)은 앞선 실시예의 장착면에 대응하게 될 것이다.
가열부(235)는 몸체(210)의 측면(212)에 대해 열을 가하도록 몸체(210) 내부에 형성된다. 가열부(235)에 의해 가열되는 측면(212)은 가열면이라 칭해질 수도 있다. 가열부(235)는 라인 형태로 연장하거나 면상으로 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 겨울철 도로(R, 도 1)에 내린 눈이 제설 장비에 의해 도로 설치용 발전 장치(200) 측으로 치워져서 눈덩이(S)를 이루는 경우에, 그 눈덩이(S)를 빠른 시간 내에 녹일 수 있게 된다. 구체적으로, 제어 유닛은 발전 모듈(220)에 의해 생산된 전기 에너지를 가열부(235)에 공급하여, 가열부(235)에서 발생한열이 눈덩이(S)를 녹이게 된다. 그에 의해, 눈덩이(S)가 천천히 녹으면서, 밤이나 아침에 도로(R)의 눈덩이(S)에 인접한 부분이 결빙되는 것을 완화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 모듈(320)을 설명하기 위한 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 발전 모듈(320)은 도로(R)에 매립되도록 설치되며, 도로(R)를 지나가는 차량(C)의 하중을 바퀴(W)를 통해 전달받아 전기 에너지를 생산하도록 형성된다. 이의 원리는, 압전체가 물리적 변형을 전력으로 변환하는 것에 근거한다. 구체적으로, 외력에 의한 변형이 발생되면 분극(分極)이 유도되고 이 분극에 의하여 전기장이 형성되는 압전효과(piezoelectric effect)가 발현되는 것이다. 압전체의 대표적인 예로서 납-지르코늄-티타늄 복합산화물(PZT, lead zirconate titanate)을 들 수 있다.
이러한 발전 모듈(320)은 하우징(321)과, 상판(322)과, 접촉추(325)를 포함할 수 있다. 하우징(321)은 내부 공간을 구비한다. 이러한 내부 공간에는 위의 압전체 등이 수용된다. 하우징(321)의 상측은 상판(322)에 의해 덮혀진다. 상판(322)에는 개구공이 형성되고, 그를 통해서는 접촉추(325)가 노출된다. 접촉추(325)는 위의 압전체와 연동되도록 형성된다.
도 7은 도 6의 발전 모듈(320)의 단계별 작동상태를 보인 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 발전 모듈(320)은 하우징(321) 내에 설치되는 구성으로서, 압전체인 압전판(323)과, 질량추(324)와, 복원판(326)과, 반발판(327)을 포함할 수 있다.
압전판(323)은 일 단부가 하우징(321)에 결합되며, 타 단부는 공중에 떠 있도록 구성된다. 그에 의해, 압전판(323)은 상기 일 단부를 중심으로 캔틸레버(Cantilever) 운동을 하게 된다.
질량추(324)는 압전판(323)의 상기 일 단부에 결합된다. 질량추(324)가 상하 방향으로 흔들리게 되면, 질량추(324)에 연결된 압전판(323)은 위의 캔틸레버 운동을 하게 된다.
복원판(326)은 접촉추(325)를 상판(322)에 대하여 일정한 관계로 위치시킨다. 구체적으로, 복원판(326)의 일 단부는 상판(322)에 결합되고 타 단부는 접촉추(325)에 결합 된다. 또한, 복원판(326)은 탄성체로서 접촉추(325)가 하방으로 가압됨에 따라 축적되는 탄성력으로써, 접촉추(325)를 원래 위치로 복원시키게 된다.
반발판(327)은 접촉추(325)의 저면과 하우징(321)의 바닥면에 각각 설치될 수 있다. 이러한 반발판(327)은 질량추(324)와 충돌되어, 질량추(324)가 상하 왕복 운동 후에 점차로 원래의 자리로 돌아가도록 한다.
이러한 구성에 의하면, 상판(322)을 통과하는 바퀴(W)가 접촉추(325)에 도달하면 바퀴(W)의 하중에 의하여, 접촉추(325)가 하강함과 동시에 복원판(326)이 원추형으로 변형된다. 접촉추(325)의 저면에 부착된 반발판(327)이 질량추(324)를 타격하게 된다.
질량추(324)를 타격한 접촉추(325)는 복원판(326)의 변형이 복원됨에 따라 원위치로 상승 복귀하게 되고, 타격된 질량추(324)는 하우징(321) 저면의 반발판(327)과 충돌한 후 반발 상승한다. 접촉추(325)의 저면에 부착된 반발판(327)과 재차 충돌한 후 반발 하강하는 과정을 반복하면서, 압전판(10)은 진동하게 된다. 압전판(323)의 진동에 의해 전기 에너지가 생산된다.
이러한 발전 모듈(320)은 앞선 실시예들에서 발전 모듈(120, 220)과 함께 사용될 수 있을 것이다.
상기와 같은 도로 설치용 발전 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 도 5를 참조하여 설명한 가열부(235)가 도 2를 참조하여 설명한 도로 설치용 발전 장치(100)의 몸체(110)의 하부에 설치될 수도 있을 것이다.
100,200: 도로 설치용 발전 장치 110,210: 몸체
111: 포스트 112: 베이스 플레이트
113: 경사부 114: 진동판
115: 열풍구 120,220,320: 발전 모듈
122: 태양전지 123: 면상발열체층
125: 무반사 코팅층 131: 사인보드
135: 발열 유닛 140: 제어 유닛
141: 사용자 입력부 235: 가열부
321: 하우징 323: 압전판
324: 질량추 325: 접촉추

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 장착면을 가지는 몸체;
    상기 장착면에 장착되며, 태양광을 수광하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지와, 상기 태양 전지를 덮도록 형성되고 전력이 공급되면 발열하는 광 투과성의 면상발열체층을 구비하는, 발전 모듈; 및
    상기 발전 모듈과 연결되어, 상기 태양 전지에서 생산된 전기가 상기 면상발열체층 및 도로 시설물에 공급되도록 제어하는, 제어 유닛을 포함하고,
    상기 몸체는,
    평판 형태로 형성되는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트에서 경사지게 돌출 형성되는 경사부를 포함하고,
    상기 경사부의 상기 베이스 플레이트에 대해 경사진 면은 상기 장착면을 이루는, 도로 설치용 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발전 모듈은,
    상기 태양 전지의 상측에 형성되며, 상기 태양 전지를 향한 빛의 진행율을 높이는 무반사 코팅층을 더 포함하는, 도로 설치용 발전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발전 모듈은,
    상기 태양 전지를 수용하는 프레임; 및
    상기 태양 전지를 덮도록 상기 프레임에 결합되는 광 투과성의 커버를 더 포함하고,
    상기 커버의 내면에는 상기 면상발열체층이 형성되고, 상기 커버의 외면에는 상기 무반사 코팅층이 형성되는, 도로 설치용 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 하부에는 열풍구가 형성되고,
    상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 상기 열풍구를 통해 열풍을 출력하도록 형성되는 열풍기를 더 포함하는, 도로 설치용 발전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몸체에 장착되며, 상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 상기 몸체를 진동시켜 소리를 생성하는 트랜스듀서를 더 포함하는, 도로 설치용 발전 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 장착면과 만나는 가열면을 더 포함하고,
    상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 상기 가열면에 대해 열을 가하도록 상기 몸체에 형성되는 가열부를 더 포함하는, 도로 설치용 발전 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    도로에 깔려지도록 형성되며, 상기 제어 유닛의 제어에 의해 상기 발전 모듈로부터 전력을 공급받아 발열하여 상기 도로의 표면을 가열하는 발열 유닛을 더 포함하는, 도로 설치용 발전 장치.
  11. 삭제
  12. 적어도 하나의 장착면을 가지는 몸체;
    상기 장착면에 장착되며, 태양광을 수광하여 전기 에너지를 생산하는 태양전지와, 상기 태양 전지를 향한 빛의 진행율을 높이도록 상기 태양 전지에 대응하여 형성되는 무반사 코팅층을 구비하는, 발전 모듈; 및
    상기 발전 모듈과 연결되어, 상기 발전 모듈에서 생산된 전력을 도로에 설치된 시설물에 공급되도록 제어하는, 제어 유닛을 포함하고,
    상기 몸체는,
    평판 형태로 형성되는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트에서 경사지게 돌출 형성되는 경사부를 포함하고,
    상기 경사부의 상기 베이스 플레이트에 대해 경사진 면은 상기 장착면을 이루는, 도로 설치용 발전 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제어 유닛에 연결되는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 통신부를 통해 수신되는 기상 정보와 교통 정보 중 적어도 하나에 근거하여 상기 도로 시설물에 대한 전력 공급을 제어하는, 도로 설치용 발전 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 발전 모듈은,
    상기 도로에 매립되도록 설치되어, 상기 도로를 지나는 차량의 하중에 의해 가압되어 전기 에너지를 생산하는 압전체를 더 포함하는, 도로 설치용 발전 장치.
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