KR101305208B1 - 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱 - Google Patents

진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운전자로 하여금 과속방지턱의 유무를 용이하게 인식하게 하여 주행속도를 미리 감속할 수 있고, 별도의 외부전원 공급 없이 자체적으로 발전하여 LED에 필요한 전원을 공급할 수 있는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱에 관하여 개시한다.
이를 위하여 본 발명은, 도로면에 고정되는 베이스플레이트와, 베이스플레이트에 고정되고, 도로면에서 돌출되는 외관을 형성하며 내부에 수용공간을 구비하는 돌출몸체와, 수용공간에서 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 진동형 압전모듈을 포함하며, 진동형 압전모듈은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 돌출몸체의 내면에 고정되는 전달바와, 전달바로부터 진동을 전달받는 금속판과, 금속판의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체를 구비하여, 돌출몸체를 통과하는 차량으로부터 발생하는 진동을 이용하여 발전하는 것을 특징으로 하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 제공한다.

Description

진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱{SPEED BUMP OF USING VIBRATION TYPE PIEZOELECTRIC MODULE}
본 발명은 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자로 하여금 과속방지턱의 유무를 용이하게 인식하게 하여 주행속도를 미리 감속할 수 있고, 별도의 외부전원 공급 없이 자체적으로 발전하여 LED에 필요한 전원을 공급할 수 있는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱에 관한 것이다.
일반적으로 과속방지턱은, 자동차가 과속할 우려가 있거나 사고의 위험이 있는 장소 즉, 급커브 도로, 학교 주변의 도로에 우레탄이나 아스팔트를 이용하여 도로변으로부터 소정의 높이로 돌출되도록 설치된다. 이때, 이러한 과속방지턱은, 돌출된 턱의 상면에 반사물질이 포함된 페인트를 칠하여 과속주행 차량을 감속하게 함으로써 차량으로 인한 인명사고를 예방하기 위해 설치되고 있다.
하지만, 과속방지턱의 표면에 칠해진 반사물질이 포함된 페인트는 환경변화 즉, 침수, 열, 자동차 바퀴와의 마찰로 인해 수명이 단축될 뿐만 아니라, 이를 보수하기 위한 별도의 과정이 요구되는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같은 문제로 인해 야간에는 운전자가 과속방지턱의 유무를 식별하기가 용이하지 않아, 운전자가 과속방지턱을 인식하지 못한 상태에서 급정거를 하게 되므로, 소음발생 및 차량의 손상이 증가하는 역기능이 발생되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 10-2009-0000306호(2009.01.07. 공개)에는 POF(Plastic Optical Fiber)를 이용한 과속방지턱이 개시되어 있다. POF를 이용한 과속방지턱은 과속방지턱 본체와, 본체 내부에 소정의 깊이에 삽입된 플라스틱 광섬유 케이블로 구성된다.
하지만 POF를 이용한 과속방지턱은 광섬유에 광을 전송하기 위하여 광원의 구동에 필요한 전력이 외부로부터 지속적으로 이루어져야 하므로, 공공기물의 구동전력사용이 가중되는 문제가 있다.
한편, 태양광 또는 태양열을 이용하여 전원을 공급하는 경우가 있다 하더라도 대량의 솔라셀을 설치해야 하는 것으로서, 공간 확보에 매우 어려움이 있고, 야간이나 흐린 날씨에는 발전이 어려워 생산성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 별도의 외부전원 공급 없이 자체적으로 발전이 가능한 압전모듈을 이용하여, 주변의 조도에 따라 LED 발광을 조절할 수 있는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 도로면에 고정되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트에 고정되고, 상기 도로면에서 돌출되는 외관을 형성하며 내부에 수용공간을 구비하는 돌출몸체; 및 상기 수용공간에서 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 진동형 압전모듈;을 포함하며,
상기 진동형 압전모듈은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 돌출몸체의 내면에 고정되는 전달바와, 상기 전달바로부터 진동을 전달받는 금속판과, 상기 금속판의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체를 구비하여, 상기 돌출몸체를 통과하는 차량으로부터 발생하는 진동을 이용하여 발전하는 것을 특징으로 하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 제공한다.
본 발명의 다른 사상에 따르면, 도로면에 고정되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트에 고정되고, 상기 도로면에서 돌출되는 외관을 형성하며 내부에 수용공간을 구비하는 돌출몸체; 일단이 상기 돌출몸체의 내면에 복수개로 고정되는 막대형상의 전달부재; 상기 전달부재의 타단과 이격 배치되며, 상기 수용공간에서 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 박스 형상의 모듈하우징; 및 상기 모듈하우징 내에 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 복수개의 진동형 압전모듈;을 포함하며,
상기 진동형 압전모듈은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 모듈하우징의 내면에 고정되는 전달바와, 상기 전달바로부터 진동을 전달받는 금속판과, 상기 금속판의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체를 구비하며, 상기 돌출몸체를 통과하는 차량으로부터 발생하는 진동을 이용하여 발전하는 것을 특징으로 하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 제공한다.
본 발명의 또 다른 사상에 따르면, 도로면에 고정되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트에 고정되고, 상기 도로면에서 돌출되는 외관을 형성하며 내부에 수용공간을 구비하고, 상기 수용공간과 외부를 연결하는 관통공을 구비하는 돌출몸체; 상기 수용공간에서 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되며 박스형상을 가지는 모듈하우징; 상기 모듈하우징 내에 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 복수개의 진동형 압전모듈; 상기 모듈하우징을 상기 돌출몸체에 연결하는 탄성체; 및 상기 모듈하우징에 일단이 고정되고, 상기 관통공의 외부로 타단이 노출되는 돌출막대;를 포함하며,
상기 진동형 압전모듈은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 모듈하우징의 내면에 고정되는 전달바와, 상기 전달바로부터 진동을 전달받는 금속판과, 상기 금속판의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체를 구비하여, 상기 돌출몸체를 통과하는 차량으로부터 발생하는 진동을 이용하여 발전하는 것을 특징으로 하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 제공한다.
본 발명에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱은, 별도의 외부전원 공급 없이 자체적으로 발전이 가능한 압전모듈을 이용하여, 주변의 조도에 따라 LED 발광을 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 개략적으로 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면임.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(100)은 크게, 도로면에 고정되는 베이스플레이트(110)와, 상기 베이스플레이트(110)에 고정되는 돌출몸체(120)와, 진동형 압전모듈(130)을 포함한다.
도시된 돌출몸체(120)는, 베이스플레이트(110)에 고정된다. 그리고 돌출몸체(120)는 도로면에서 돌출되는 외관을 형성하며, 내부에 수용공간(122)을 구비한다.
그리고 진동형 압전모듈(130)은, 돌출몸체(120) 내부에 구비된 수용공간(122)에서 전(全) 방향으로 유동 가능하도록 형성될 수 있다. 이러한 진동형 압전모듈(130)은, 복수개로 구비될 수 있다.
지금까지 설명된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(100)의 각 구성 및 그 구성 간 작동관계는 도 2를 통해 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2에서는 도 1에서 상술된 구성에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 추가되는 구성 혹은 내용을 위주로 살펴보기로 한다. 또한, 설명된 구성 간 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(100)은 크게, 도로면에 고정되는 베이스플레이트(110)와, 상기 베이스플레이트(110)에 고정되는 돌출몸체(120)와, 진동형 압전모듈(130)을 포함한다.
여기서 진동형 압전모듈(130)은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 돌출몸체(120)의 내면에 고정되는 전달바(132)와, 상기 전달바(132)로부터 진동을 전달받는 금속판(134)과, 상기 금속판(134)의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체(136)를 구비할 수 있다. 이러한 진동형 압전모듈(130)은, 상기 돌출몸체(120)를 통과하는 차량의 타이어(T)로부터 발생하는 진동을 이용하여 발전할 수 있다.
그리고 상기 압전체(136)는 압전 효율을 향상시킬 수 있는 소재로서, PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질이 사용될 수 있다. 그 구체적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질 등이 있으며, (Na, K)NbO3계 또는 (Na, K, Li) NbO3계 무연 세라믹스를 포함하는 물질 들이 사용될 수 있다. 그러나 항상 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(100)은, 상기 돌출몸체(120)의 표면에 매립되는 LED(160)와, 상기 진동형 압전모듈(130)에서 발전된 전원을 저장하고, 상기 LED(160)에 전원을 공급하는 전원부(170)와, 상기 돌출몸체(120)의 표면에 매립되어 도로의 조도를 측정하는 조도센서(180)와, 상기 전원부(170) 및 상기 조도센서(180)와 전기적으로 연결되어, 상기 조도센서(180)에서 측정된 조도에 따라 상기 LED(160)의 온/오프를 조절하는 제어부(190)를 더 포함할 수 있다.
이때, 전원부(170)는 정류부(172)와, 충전부(174) 및 공급부(176)를 포함할 수 있다.
상기 정류부(172)는, 상기 진동형 압전모듈(130)의 압전체(136)와 연결되어, 상기 압전체(136)에서 발생되는 교류 전류를 직류 전류로 전환시킨다.
상기 충전부(174)는, 상기 정류부(172)에서 출력되는 직류 전류를 저장하는 기능을 갖는다.
상기 공급부(176)는, 상기 제어부(190)에 연결되어, 상기 제어부(190)를 통해 상기 충전부(174)에 저장된 직류 전류를 상기 LED(160)에 공급한다.
지금부터는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(100)의 구성 간 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
차량이 돌출몸체(120)를 통과하면, 상기 돌출몸체(120)와 접촉하는 차량의 타이어(T)의 압력(P)으로 인해 진동이 발생한다. 이때, 발생되는 진동은 상기 돌출몸체(120) 내부에 연결된 진동형 압전모듈(130)로 전달된다. 여기서 진동형 압전모듈(130)은 전달바(132)와, 금속판(134) 및 압전체(136)를 포함하며, 상술된 바와 같이, 상기 차량으로부터의 진동은 전달바(132)를 통해, 전극 기능을 갖는 금속판(134)과 압전체(136)로 전달된다. 그 이후에 압전체(136)는 전원을 생성하게 된다.
이때, 전원부(170)의 정류부(172)는 상기 압전체(136)와 연결되어, 상기 압전체(136)에서 발생되는 교류 전류를 직류로 전환시킨다. 그리고 충전부(174)는 상기 정류부(172)에서 출력되는 직류 전류를 저장한다. 그리고 공급부(176)는, 상기 충전부(174)에 저장된 직류 전류를 LED(160)에 공급한다.
이때, 상기 전원부(170)와 조도센서(180)와 전기적으로 연결된 제어부(190)는, 상기 조도센서(180)에서 측정된 조도에 따라 상기 LED(160)의 온/오프를 조절할 수 있다. 즉, LED(160)는 주변의 조도에 따라 온/오프 설정될 수 있으며 일반적으로 불빛이 필요한 야간에 점등될 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서 조도가 상대적으로 어두우면, 조도센서(180)가 제어부(190)로 신호를 보낸다.
여기서 조도센서(180)의 조도 설정은 사용자가 기 설정할 수 있다. 결국, 조도센서(180)는 이렇게 설정된 조도의 범위를 연산하여 상기 제어부(190)로 신호를 보낼 수 있다.
이때, 신호를 수신받은 제어부(190)는 상기 전원부(170)의 상태를 온(ON) 시킴에 따라, LED(160)로 전원이 공급되도록 조절한다. 이에 따라, LED(160)는 점등하게 된다. 이와 반대로 조도가 상대적으로 밝으면, 조도센서(180)가 제어부(190)로 신호를 보내고, 상기 신호를 수신받은 제어부(190)는 상기 전원부(170)의 상태를 오프(OFF)로 설정하게 된다. 이에 따라, LED(160)는 소등하게 된다.
이렇게 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(100)은, 통과되는 차량의 하중으로 인한 진동을 통해 자가 발전함에 따라 별도의 전원장치가 필요치 않게 된다.
따라서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(100)은, 전력을 자가 생성함에 따라 에너지를 절감할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(200)은, 도로면에 고정되는 베이스플레이트(210)와, 상기 베이스플레이트(210)에 고정되는 돌출몸체(220)와, 상기 돌출몸체(220)에 연결되는 전달부재(250)와, 상기 전달부재(250)의 타단과 이격 배치되는 모듈하우징(240) 및 상기 모듈하우징(240) 내에 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 복수개의 진동형 압전모듈(230)을 포함한다.
도시된 돌출몸체(220)는, 베이스플레이트(210)에 고정된다. 그리고 돌출몸체(220)는 도로면에서 돌출되는 외관을 형성하며, 내부에 수용공간(222)을 구비한다.
다음으로 전달부재(250)는, 일단이 돌출몸체(220)의 내면에 복수개로 고정되도록 연결된다. 이때, 전달부재(250)는 막대형상으로 이루어질 수 있다.
그리고 전달부재(250)는, 돌출몸체(220)를 통과하는 차량의 하중에 의해 타단이 모듈하우징(240)의 일단과 접촉하여, 상기 차량으로부터 전달받은 진동을 모듈하우징(240)에 전달한다.
다음으로 모듈하우징(240)은, 상기 전달부재(250)의 타단과 이격 배치된다. 그리고 모듈하우징(240)은, 상기 돌출몸체(220)의 수용공간(222)에서 전방향으로 유동이 가능하도록 형성될 수 있다. 그리고 상술된 바와 같이, 차량의 하중에 의한 진동을 상기 전달부재(250)로부터 전달받을 수 있다.
그리고 모듈하우징(240)은, 타단에 상기 베이스플레이트(310)와 연결되는 완충부재(242)를 복수개로 구비할 수 있다. 이때, 완충부재(242)는 스프링으로 이루어질 수 있다.
다음으로 진동형 압전모듈(230)은, 상기 모듈하우징(240) 내에 전방향으로 유동 가능하도록 형성된다. 그리고 진동형 압전모듈(230)은 진동을 보다 넓은 범위에서 전달받을 수 있도록 복수개로 분포되어 형성되는 것이 좋다.
지금까지 설명된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(200)의 각 구성 및 그 구성 간 작동관계는 도 4를 통해 후술하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4에서는 도 3에서 상술된 구성에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 추가되는 구성 혹은 내용을 위주로 살펴보기로 한다. 또한, 설명된 구성 간 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(200)은, 도로면에 고정되는 베이스플레이트(210)와, 상기 베이스플레이트(210)에 고정되는 돌출몸체(220)와, 상기 돌출몸체(220)에 연결되는 전달부재(250)와, 상기 전달부재(250)의 타단과 이격 배치되는 모듈하우징(240) 및 상기 모듈하우징(240) 내에 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 복수개의 진동형 압전모듈(230)을 포함한다.
여기서 진동형 압전모듈(230)은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 돌출몸체(220)의 내면에 고정되는 전달바(232)와, 상기 전달바(232)로부터 진동을 전달받는 금속판(234)과, 상기 금속판(234)의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체(236)를 구비할 수 있다. 이러한 진동형 압전모듈(230)은, 상기 돌출몸체(220)를 통과하는 차량의 타이어(T)로부터 발생하는 진동을 이용하여 발전할 수 있다.
그리고 상기 압전체(236)는 압전 효율을 향상시킬 수 있는 소재로서, PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질이 사용될 수 있다. 그 구체적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질 등이 있으며, (Na, K)NbO3계 또는 (Na, K, Li) NbO3계 무연 세라믹스를 포함하는 물질 들이 사용될 수 있다. 그러나 항상 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(200)은, 상기 돌출몸체(220)의 표면에 매립되는 LED(260)와, 상기 진동형 압전모듈(230)에서 발전된 전원을 저장하고, 상기 LED(260)에 전원을 공급하는 전원부(270)와, 상기 돌출몸체(220)의 표면에 매립되어 도로의 조도를 측정하는 조도센서(280)와, 상기 전원부(270) 및 상기 조도센서(280)와 전기적으로 연결되어, 상기 조도센서(280)에서 측정된 조도에 따라 상기 LED(260)의 온/오프를 조절하는 제어부(290)를 더 포함할 수 있다.
이때, 전원부(270)는 정류부(272)와, 충전부(274) 및 공급부(276)를 포함할 수 있다.
상기 정류부(272)는, 상기 진동형 압전모듈(230)의 압전체(236)와 연결되어, 상기 압전체(236)에서 발생되는 교류 전류를 직류 전류로 전환시킨다.
상기 충전부(274)는, 상기 정류부(272)에서 출력되는 직류 전류를 저장하는 기능을 갖는다.
상기 공급부(276)는, 상기 제어부(290)에 연결되어, 상기 제어부(290)를 통해 상기 충전부(274)에 저장된 직류 전류를 상기 LED(260)에 공급한다.
지금부터는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(200)의 구성 간 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
차량이 돌출몸체(220)를 통과하면, 상기 돌출몸체(220)와 접촉하는 차량의 타이어(T)의 압력(P)으로 인해 진동이 발생한다. 이때, 발생되는 진동으로 인해 전달부재(250)가 하향 이동된다. 즉, 전달부재(250)는 상기 돌출몸체(220)를 통과하는 차량의 압력(P) 하중에 의해 타단이 모듈하우징(240)의 일단과 접촉하게 된다. 이때, 모듈하우징(240)은 전달부재(250)에 의해 차량의 하중에 의해 발생한 진동을 전달받게 된다. 그 후에 모듈하우징(240)의 내부에 형성된 복수 개의 진동형 압전모듈(230)은 상기 모듈하우징(240)으로부터 진동을 전달받는다.
여기서 진동형 압전모듈(230)은 전달바(232)와, 금속판(234) 및 압전체(236)를 포함하며, 상술된 바와 같이, 상기 차량으로부터의 진동은 전달바(232)를 통해, 전극 기능을 갖는 금속판(234)과 압전체(236)로 전달된다. 그 이후에 압전체(236)는 전원을 생성하게 된다.
이때, 전원부(270)의 정류부(272)는 상기 압전체(236)와 연결되어, 상기 압전체(236)에서 발생되는 교류 전류를 직류로 전환시킨다. 그리고 충전부(274)는 상기 정류부(272)에서 출력되는 직류 전류를 저장한다. 그리고 공급부(276)는, 상기 충전부(274)에 저장된 직류 전류를 LED(260)에 공급한다.
그리고 상기 전원부(270)와 조도센서(280)와 전기적으로 연결된 제어부(290)는, 상기 조도센서(280)에서 측정된 조도에 따라 상기 LED(260)의 온/오프를 조절할 수 있다. 즉, LED(260)는 주변의 조도에 따라 온/오프 설정될 수 있으며 일반적으로 불빛이 필요한 야간에 점등될 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서 조도가 상대적으로 어두우면, 조도센서(280)가 제어부(290)로 신호를 보낸다. 여기서 조도센서(280)의 조도 설정은 사용자가 기 설정할 수 있다. 결국, 조도센서(280)는 이렇게 설정된 조도의 범위를 연산하여 상기 제어부(290)로 신호를 보낼 수 있다.
이때, 신호를 수신받은 제어부(290)는 상기 전원부(270)의 상태를 온(ON) 시킴에 따라, LED(260)로 전원이 공급되도록 조절한다. 이에 따라, LED(260)는 점등하게 된다. 이와 반대로 조도가 상대적으로 밝으면, 조도센서(280)가 제어부(290)로 신호를 보내고, 상기 신호를 수신받은 제어부(290)는 상기 전원부(270)의 상태를 오프(OFF)로 설정하게 된다. 이에 따라, LED(260)는 소등하게 된다.
이렇게 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(200)은, 통과되는 차량의 하중으로 인한 진동을 통해 자가 발전함에 따라 별도의 전원장치가 필요치 않게 된다.
따라서 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(200)은, 전력을 자가 생성함에 따라 에너지를 절감할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(300)은 크게, 베이스플레이트(310)와, 돌출몸체(320)와, 모듈하우징(340)과, 진동형 압전모듈(330)과, 탄성체(342) 및 돌출막대(350)를 포함한다.
먼저, 베이스플레이트(310)는 도로면에 고정되는 형태로 이루어진다.
다음으로, 돌출몸체(320)는 베이스플레이트(310)에 고정되고, 도로면에서 돌출되는 외관을 형성한다. 그리고 돌출몸체(320)는, 내부에 수용공간(322)을 구비하고, 상기 수용공간(322)과 외부를 연결하는 관통공(324)을 구비한다. 즉, 돌출몸체(320)는 상부의 일부가 개방된 형태로 이루어지며, 이 개방된 일부를 관통공(324)이라 칭할 수 있다.
다음으로, 모듈하우징(340)은 돌출몸체(320)의 수용공간(322)에 전방향으로 유동 가능하도록 형성될 수 있다. 이때, 모듈하우징(340)는 박스형상으로 이루어진다.
다음으로, 진동형 압전모듈(330)은 상기 모듈하우징(340) 내에 전(全)방향으로 유동 가능하도록 형성된다. 그리고 진동형 압전모듈(330)은 진동을 보다 넓은 범위에서 전달받을 수 있도록 복수개로 분포되어 형성되는 것이 좋다.
다음으로, 탄성체(342)는 상기 모듈하우징(340)을 상기 돌출몸체(320)에 연결한다. 이때, 탄성체(342)는 복수개로 형성됨에 따라, 상기 모듈하우징(340)을 상기 돌출몸체(320)에 보다 견고하게 연결할 수 있다.
다음으로, 돌출막대(350)는 상기 모듈하우징(340)에 일단이 고정되고, 상기 관통공(324)의 외부로 타단이 노출된다.
지금까지 설명된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(300)의 각 구성 및 그 구성 간 작동관계는 도 6을 통해 후술하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6에서는 도 5에서 상술된 구성에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 추가되는 구성 혹은 내용을 위주로 살펴보기로 한다. 또한, 설명된 구성 간 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(300)은 크게, 베이스플레이트(310)와, 돌출몸체(320)와, 모듈하우징(340)과, 진동형 압전모듈(330)과, 탄성체(342) 및 돌출막대(350)를 포함한다.
여기서 진동형 압전모듈(330)은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 돌출몸체(320)의 내면에 고정되는 전달바(332)와, 상기 전달바(332)로부터 진동을 전달받는 금속판(334)과, 상기 금속판(334)의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체(336)를 구비할 수 있다. 이러한 진동형 압전모듈(330)은, 상기 돌출몸체(320)를 통과하는 차량의 타이어(T)로부터 발생하는 진동을 이용하여 발전할 수 있다.
그리고 상기 압전체(336)는 압전 효율을 향상시킬 수 있는 소재로서, PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질이 사용될 수 있다. 그 구체적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질 등이 있으며, (Na, K)NbO3계 또는 (Na, K, Li) NbO3계 무연 세라믹스를 포함하는 물질 들이 사용될 수 있다. 그러나 항상 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(300)은, 상기 돌출몸체(320)의 표면에 매립되는 LED(360)와, 상기 진동형 압전모듈(330)에서 발전된 전원을 저장하고, 상기 LED(360)에 전원을 공급하는 전원부(370)와, 상기 돌출몸체(320)의 표면에 매립되어 도로의 조도를 측정하는 조도센서(380)와, 상기 전원부(370) 및 상기 조도센서(380)와 전기적으로 연결되어, 상기 조도센서(380)에서 측정된 조도에 따라 상기 LED(360)의 온/오프를 조절하는 제어부(390)를 더 포함할 수 있다.
이때, 전원부(370)는 정류부(372)와, 충전부(374) 및 공급부(376)를 포함할 수 있다.
상기 정류부(372)는, 상기 진동형 압전모듈(330)의 압전체(336)와 연결되어, 상기 압전체(336)에서 발생되는 교류 전류를 직류 전류로 전환시킨다.
상기 충전부(374)는, 상기 정류부(372)에서 출력되는 직류 전류를 저장하는 기능을 갖는다.
상기 공급부(376)는, 상기 제어부(390)에 연결되어, 상기 제어부(390)를 통해 상기 충전부(374)에 저장된 직류 전류를 상기 LED(360)에 공급한다.
지금부터는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(300)의 구성 간 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
차량이 돌출몸체(320)를 통과하면, 상기 돌출몸체(320)와 접촉하는 차량의 타이어(T)의 압력(P)으로 인해 진동이 발생한다. 이때, 차량의 타이어(T)는 돌출몸체(320)의 외부로 일부분이 노출된 돌출막대(350)를 누르게 된다. 그 후에 눌려진 돌출막대(350)에 의해, 상기 돌출막대(350)와 연결된 모듈하우징(340)에 진동이 전달된다. 그 후에 모듈하우징(340)의 내부에 형성된 복수 개의 진동형 압전모듈(330)은 상기 모듈하우징(340)으로부터 진동을 전달받는다.
여기서, 도시된 탄성체(342)는 상기 모듈하우징(340)을 상기 돌출몸체(320)의 내면에 연결하는 기능을 갖는다. 그리고 탄성체(342)는 탄성 복원기능을 갖는 형태로 이루어져, 상기 돌출막대(350)에 의해 눌려진 모듈하우징(340)의 위치를 복원시킨다.
상기 진동을 전달받은 진동형 압전모듈(330)을 이어서 설명하기로 한다.
여기서 진동형 압전모듈(330)은 전달바(332)와, 금속판(334) 및 압전체(336)를 포함하며, 상술된 바와 같이, 상기 차량으로부터의 진동은 결국 돌출막대(350)와 상기 모듈하우징(340)을 거쳐, 전달바(332)로 전달된다. 그리고 상기 전달바(332)를 통해, 전극 기능을 갖는 금속판(334)과 압전체(336)로 전달된다. 그 이후에 압전체(336)는 전원을 생성하게 된다.
이때, 전원부(370)의 정류부(372)는 상기 압전체(336)와 연결되어, 상기 압전체(336)에서 발생되는 교류 전류를 직류로 전환시킨다. 그리고 충전부(374)는 상기 정류부(372)에서 출력되는 직류 전류를 저장한다. 그리고 공급부(376)는, 상기 충전부(374)에 저장된 직류 전류를 LED(360)에 공급한다.
그리고 상기 전원부(370)와 조도센서(380)와 전기적으로 연결된 제어부(390)는, 상기 조도센서(380)에서 측정된 조도에 따라 상기 LED(360)의 온/오프를 조절할 수 있다. 즉, LED(360)는 주변의 조도에 따라 온/오프 설정될 수 있으며 일반적으로 불빛이 필요한 야간에 점등될 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서 조도가 상대적으로 어두우면, 조도센서(380)가 제어부(390)로 신호를 보낸다. 여기서 조도센서(380)의 조도 설정은 사용자가 기 설정할 수 있다. 결국, 조도센서(380)는 이렇게 설정된 조도의 범위를 연산하여 상기 제어부(390)로 신호를 보낼 수 있다.
이때, 신호를 수신받은 제어부(390)는 상기 전원부(370)의 상태를 온(ON) 시킴에 따라, LED(360)로 전원이 공급되도록 조절한다. 이에 따라, LED(360)는 점등하게 된다. 이와 반대로 조도가 상대적으로 밝으면, 조도센서(380)가 제어부(390)로 신호를 보내고, 상기 신호를 수신받은 제어부(390)는 상기 전원부(370)의 상태를 오프(OFF)로 설정하게 된다. 이에 따라, LED(360)는 소등하게 된다.
이렇게 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(300)은, 통과되는 차량의 하중으로 인한 진동을 통해 자가 발전함에 따라 별도의 전원장치가 필요치 않게 된다.
따라서 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱(300)은, 전력을 자가 생성함에 따라 에너지를 절감할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱은, 별도의 외부전원 공급 없이 자체적으로 발전이 가능한 압전모듈을 이용하여, 주변의 조도에 따라 LED 발광을 조절할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
T : 타이어
P : 압력
100, 200, 300 : 과속방지턱
110, 210, 310 : 베이스플레이트
120, 220, 320 : 돌출몸체
122, 222, 322 : 수용공간
324 : 관통공
130, 230, 330 : 진동형 압전모듈
132, 232, 332 : 전달바
134, 234, 334 : 금속판
136, 236, 336 : 압전체
138, 238, 338 : 연결수단
240, 340 : 모듈하우징
242 : 완충부재
342 : 탄성체
250 : 전달부재
350 : 돌출막대
160, 260, 360 : LED
170, 270, 370 : 전원부
172, 272, 372 : 정류부
174, 274, 374 : 충전부
176, 276, 376 : 공급부
180, 280, 380 : 조도센서
190, 290, 390 : 제어부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 도로면에 고정되는 베이스플레이트;
    상기 베이스플레이트에 고정되고, 상기 도로면에서 돌출되는 외관을 형성하며 내부에 수용공간을 구비하고, 상기 수용공간과 외부를 연결하는 관통공을 구비하는 돌출몸체;
    상기 수용공간에서 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되며 박스형상을 가지는 모듈하우징;
    상기 모듈하우징 내에 전(全)방향으로 유동가능하게 형성되는 복수개의 진동형 압전모듈;
    상기 돌출몸체의 내면 상측에 상기 모듈하우징을 연결하는 탄성체; 및
    상기 모듈하우징에 일단이 고정되고, 상기 관통공의 외부로 타단이 노출되는 돌출막대;를 포함하고,
    상기 모듈하우징의 상단에는 탄성체가 연결되고, 상기 모듈하우징의 하단은 상기 베이스플레이트와 이격된 간격을 두어 서로 접촉되지 않는 구조로 이루어지며,
    상기 진동형 압전모듈은, 막대형상을 가지며 일단이 상기 모듈하우징의 내면에 고정되는 전달바와, 상기 전달바로부터 진동을 전달받는 금속판과, 상기 금속판의 일면 또는 양면에 형성되는 압전체를 구비하여,
    상기 돌출몸체를 통과하는 차량으로부터 발생하는 진동을 이용해 발전하는 것을 특징으로 하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출몸체의 표면에 매립되는 LED;
    상기 진동형 압전모듈에서 발전된 전원을 저장하고, 상기 LED에 전원을 공급하는 전원부;
    상기 돌출몸체의 표면에 매립되어 도로의 조도를 측정하는 조도센서; 및
    상기 전원부 및 상기 조도센서와 전기적으로 연결되며, 상기 조도센서에서 측정된 조도에 따라 상기 LED의 온/오프를 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전원부는,
    상기 진동형 압전모듈의 압전체와 연결되어, 상기 압전체에서 발생되는 교류 전류를 직류 전류로 전환시키는 정류부;
    상기 정류부에서 출력되는 직류 전류를 저장하는 충전부; 및
    상기 제어부에 연결되어, 상기 제어부를 통해 상기 충전부에 저장된 직류 전류를 상기 LED에 공급하는 공급부;를 포함하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압전체는,
    PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 진동형 압전모듈을 이용한 과속방지턱.
  7. 삭제
  8. 삭제
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