KR101588321B1

KR101588321B1 - 교육용 누전시각화장치

Info

Publication number: KR101588321B1
Application number: KR1020150095364A
Authority: KR
Inventors: 박남규; 김진표; 남정우; 이동규; 이기태; 박우식; 이경화; 사승훈; 최창호
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-01-28

Abstract

본 발명의 일 실시예는 제1 전원을 제공하는 전원부; 상기 제1 전원을 제2 전원으로 변환하는 변압부; 상기 제2 전원에 의해 구동하는 부하회로부; 상기 부하회로부와 접지 사이에 연결되며, 입력을 수신하면 누설전류를 생성하는 누전회로부; 상기 누전회로부와 상기 접지 사이에 연결되며, 상기 누전회로부로부터 상기 누설전류가 공급되면, 소리를 발생하는 스피커 및 빛을 발생하는 광원을 포함하는 시청각 표시부; 상기 변압부와 상기 부하회로부 사이에 연결되며, 상기 누설전류를 감지하면 스위치가 내려가는 누전차단기; 상기 변압부와 상기 부하회로부 사이에 상기 누전차단기와 병렬로 연결되며, 미리 설정된 전압값보다 큰 전압을 감지하면 상기 제2 전원을 차단하는 배선차단기; 상기 누전회로부에 연결되며, 상기 누설전류의 크기를 조절하는 전류조절부; 및 상기 누설전류의 크기를 측정하는 전류측정부;를 포함하는 교육용 누전시각화장치를 개시한다.

Description

교육용 누전시각화장치{EDUCATIONAL ELECTRIC LEAKAGE VISUALIZATION APPARATUS}

본 발명의 실시예들은 교육용 누전시각화장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력 전달 수단은 전력이나 전기 신호를 제공하며 외부로 노출될수 있으므로 사용자 안전을 위해 절연 상태를 안정적으로 유지할 필요가 있다.

그런데, 케이블 등의 전력 전달 수단에서 절연체 내부 또는 도체의 표면에 이물질이나 돌기 등이 존재하게 되면 전계가 집중되는 현상이 발생되고, 이렇게 집중된 전계에 기인하여 절연체의 절연파괴가 발생하게 된다. 이러한 케이블의 절연체가 파괴되어 단락이 일어나게 되고, 누전으로 인한 감전사고가 발생하게 된다.

하지만, 일반인들은 누전이 어떠한 상황에서 발생되는지와 같은 지식이 없거나, 그 위험성을 간과하는 경우가 많다.

본 발명의 실시예들은 누전에 대한 이해 및 교육을 위한 교육용 누전시각화장치를 제공한다.

본 실시예에 있어서 상기 누전회로부와 상기 접지 사이에 연결되며, 상기 누설전류가 공급되면, 순간적으로 강한 전류를 외부로 제공하여 피교육자의 피부에 자극을 주어 따끔한 느낌을 갖도록 유도하는 전기충격부;를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 부하회로부 및 상기 누전회로부를 내부에 배치시키는 챔버를 더 포함하고, 상기 챔버는 상기 부하회로부 및 상기 누전회로부가 외부에 노출되도록 적어도 일부가 투명할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상 상기 누전회로부는 상기 입력이 수신되기 전에는 상기 부하회로부와 상기 접지 사이를 개방시키고, 상기 입력이 수신되면 상기 부하회로부와 상기 접지 사이를 단락시키는 스위치부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 시청각 표시부는 상기 누설전류의 크기에 따라 상기 소리의 크기 및 상기 빛의 밝기를 조절하여 외부로 표시할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 전류조절부는 가변저항일 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 교육용 누전시각화장치는 부하회로부 및 누전회로부를 투명한 챔버에 배치시켜, 피교육자의 안전을 보장함과 동시에 누전이 발생되는 상황에 대한 이해를 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 교육용 누전시각화장치는 시청각표시부를 통해, 누전에 의해 사람이 감전되는 경우를 실제로 확인할 수 있도록 함으로써, 누전에 대한 경각심을 고취시켜 교육효과를 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 교육용 누전시각화장치는 누전차단기와 배선차단기를 병렬로 연결함으로써, 누전 상황에서 누전차단기의 동작상태를 피교육자에게 교육시킴과 동시에 배선차단기를 이용하여 고전압이 흐를 경우를 대비한 피교육자의 안전을 지킬 수 있다는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 누전시각화장치를 나타낸 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 교육용 누전시각화장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 교육용 누전시각화장치의 부하회로부 및 누전회로부를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 교육용 누전시각화장치의 시청각표시부를 실시형태를 나타낸 예시도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 누전시각화장치를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 누전시각화장치(10)를 나타낸 블록도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 교육용 누전시각화장치(10)를 개략적으로 도시한 회로도이다. 도 3은 도 1에 도시된 교육용 누전시각화장치(10)의 부하회로부(301) 및 누전회로부(305)를 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 전원부(101), 변압부(105), 누전차단기(201), 배선차단기(205), 부하회로부(301), 누전회로부(305), 전류측정부(600), 시청각표시부(400), 전류조절부(500) 및 전기충격부(700)를 포함할 수 있다.

전원부(101)는 제1 전원을 제공할 수 있다. 전원부(101)는 상용전원을 사용할 수 있으며, 이때 제1 전원은 110V 또는 220V의 전압값을 갖을 수 있다.

변압부(105)는 제1 전원을 제2 전원으로 변환하여 부하회로부(301) 및 누전회로부(305)로 제공할 수 있다. 변압부(105)는 제1 전압값을 갖는 제1 전원을 제공 받아 0V 내지 240V 사이의 제2 전압값을 갖는 제2 전원으로 변환할 수 있다. 변압부(105)는 제1 전원보다 작은 값의 제2 전원으로 공급하여 피교육자의 안전을 확보할 수 있다.

부하회로부(301)는 변압부(105)로부터 공급된 제2 전원에 의해 구동될 수 있다. 부하회로부(301)는 누전에 관해 교육 효과를 높이기 위하여, 일반적인 가정에서 사용하는 소형 전기 제품을 이용할 수 있다. 부하회로부(301)는 선풍기, 조명제품, 히터 등 소형전기제품 중 어느 하나로 연결될 수 있으며, 가정에서 누전이 일어날 수 있는 실제 상황을 연출함으로써, 피교육자로 하여금 누전에 대한 경각심을 고취시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 부하회로부(301)는 선풍기의 회로일 수 있다.

누전회로부(305)는 부하회로부(301)와 접지 사이에 연결되며, 입력을 수신하면 누설전류를 생성할 수 있다. 본 발명에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 입력수단(미도시)을 더 포함하고, 피교육자에 의해 입력신호가 수신되면, 누전회로부(305)는 누설전류를 생성할 수 있다.

입력수단(미도시)은 버튼으로 이루어질 수 있다. 입력수단(미도시)은 누전회로부(305)와 직접 연결될 수 있고, 교육용 누전시각화장치(10)의 외부에 배치되어 무전으로 입력신호를 누전회로부(305)로 제공할 수 있다.

도 2a를 참고하면, 누전회로부(305)는 스위치부일 수 있다. 스위치부(305)는 입력이 수신되기 전에는 부하회로부(301)와 접지 사이를 개방시키고, 입력이 수신되면 부하회로부(301)와 접지 사이를 단락시킴으로써, 입력이 수신되는 경우에만 누설전류를 생성할 수 있다. 도 2에서는 입력수단(미도시)에 의해 누전회로부(305)의 동작을 조절하는 것을 일 실시예로 하였으나, 본 발명에서는 이를 제한하지 않는다. 다른 실시예로, 도 2b를 참고하면, 누전회로부(305)는 주기적으로 누설전류를 발생시키는 수단을 포함할 수 있다. 누전회로부(305)는 부하회로부(301)로부터 외부로 도출된 도선(3051)과, 주기적으로 돌아가는 원통(3052)의 외표면에 일부분에 배치되며, 접지와 연결된 금속전극(3053)을 포함하여, 도선(3051)과 금속전극(3053)이 접속되는 경우에만 누설전류를 발생시킬 수 있다.

도 3을 참고하면, 부하회로부(301) 및 누전회로부(305)는 챔버(300)의 내부에 배치될 수 있다. 챔버(300)는 전기적 위험을 방지하기 위하여 절연재질로 이루어지고, 부하회로부(301) 및 누전회로부(305)의 동작을 피교육자가 관찰할 수 있도록 적어도 일부가 투명한 아크릴 또는 강화유리와 같은 투명재질로 이루어질 수 있다. 챔버(300)는 선풍기와 같이 일반적인 가정에서 사용하는 전기제품의 일부를 형성할 수 있으나, 본 발명에서는 챔버(300)의 형태를 제한하지 않는다.

시청각표시부(400)는 누전회로부(305)와 접지 사이에 연결되며, 누전회로부(305)로부터 누설전류가 공급되면 누설전류가 발생되었음을 외부로 표시할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 시청각표시부(400)를 누전회로부(305)와 접지 사이에 연결되는 것을 예로 하였으나, 누설전류가 발생되는 회로 상의 어떤 위치에도 배치될 수 있으며, 본 발명에서는 이를 제한하지 않는다. 다른 실시예로, 시청각표시부(400)를 부하회로부(301)와 누전회로부(305) 사이에 연결할 수 있다.

시청각표시부(400)는 누설전류가 발생되었음을 소리 또는 빛으로 외부에 표시할 수 있다. 시청각표시부(400)는 소리를 발생하는 스피커(미도시) 및 빛을 발생하는 광원(미도시)을 포함할 수 있다. 시청각표시부(400)는 피교육자로 하여금 누전의 위험성을 알리기 위한 것으로서, 사람 모형으로 형성하여 교육효과를 높일 수 있다. 시청각표시부(400)는 사람모양의 인형으로 외표면을 형성할 수 있으며, 내부에 스피커 및 광원을 배치할 수 있다. 시청각표시부(400)는 누설전류가 발생되면, 사람의 비명소리와 같은 사람 음성을 발생하거나, 감전상태를 나타내기 위하여 빛을 발생시켜 인형의 내부에서 외부로 빛이 방출되도록 할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 교육용 누전시각화장치(10)의 시청각표시부(400)를 실시형태를 나타낸 예시도이다. 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 시청각표시부(400)의 외표면은 디스플레이장치(D)를 더 포함할 수 있다. 시청각표시부(400)는 사람모양의 인형의 얼굴부분에 디스플레이장치(D)를 배치하고, 사람 얼굴을 화면으로 표시할 수 있다. 디스플레이장치(D)는 누설전류가 공급되지 않을 때에는 평온한 표정을 갖는 사람얼굴을 표시하며, 누설전류가 공급될 때에는 놀란 표정을 갖는 사람얼굴을 표시할 수 있다.

다른 실시예로, 시청각표시부(400)는 누전상태를 나타낼 수 있도록 연막을 외부로 배출하는 연막수단을 더 포함할 수 있다.

전류조절부(500)는 누전회로부(305)에 연결되며, 누설전류의 크기를 조절할 수 있다. 전류조절부(500)는 가변저항으로 이루어질 수 있으며, 가변저항을 조절하는 것에 의해 누설전류의 전류값을 조절할 수 있다.

다시, 도 1 및 2를 참고하면, 시청각표시부(400)는 전류조절부(500)와 연결되어 있어, 전류조절부(500)에 의해 누설전류의 크기가 변화되면, 시청각표시부(400)에 공급되는 누설전류의 크기도 변하게 된다. 시청각표시부(400)는 누설전류의 크기에 따라 전술한 비명 소리 또는 빛의 밝기를 조절하여 외부로 표시할 수 있다. 구체적으로, 전류조절부(500)에 의해 작은 전류값을 갖는 누설전류가 공급되면, 시청각표시부(400)는 제1 음을 갖는 비명소리를 하고, 큰 전류값을 갖는 누설전류가 공급되면, 시청각표시부(400)는 제2 음을 갖는 비명소리를 발생할 수 있다. 이때, 제2 음은 제1 음보다 높은 데시벨(dB)일 수 있다.

전류의 크기는 실제로 확인할 수 없는 것이므로, 본 발명에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 시청각표시부(400)를 통해 실제 누전의 위험성을 시각 및 청각으로 확인할 수 있고, 전류의 크기에 따른 피해정도도 확인할 수 있다.

누전차단기(201)는 변압부(105)와 부하회로부(301) 사이에 연결되며, 누설전류를 감지하면 스위치가 내려갈 수 있다. 누전차단기(201)는 후술하는 배선차단기(205)와 병렬로 연결되므로, 실제로 부하회로부(301)로 공급되는 전류를 차단하는 역할을 하지 않는다. 누전차단기(201)는 피교육자로 하여금 누전이 발생되었을 때의 누전차단기(201)의 동작을 보여주어 교육 효과를 높일 수 있다.

배선차단기(205)는 변압부(105)와 부하회로부(301) 사잉에 누전차단기(201)와 병렬로 연결되며, 미리 설정된 전압값보다 큰 전압을 감지하면 제2 전원을 차단할 수 있다. 배선차단기(205)는 교육용 누전시각화장치(10)에 높은 전압값이 인가되는 경우 제2 전원을 차단함으로써, 피교육자의 안전을 보호할 수 있다.

전류측정부(600)는 누설전류의 크기를 측정할 수 있다. 전류측정부(600)는 디스플레이를 포함하고 있어, 누설전류의 크기를 피교육자가 확인할 수 있도록 디스플레이에 표시할 수 있다. 다른 실시예로서, 전류측정부(600)는 누설전류의 크기를 측정하여 전술한 시청각표시부(400)의 디스플레이장치로 제공할 수 있다. 시청각표시부(400)는 제공받은 누설전류의 크기를 디스플레이장치에 전술한 화면과 함께 표시하여, 누전의 위험성을 피교육자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 전기충격부(700)를 더 포함할 수 있다. 전기충격부(700)는 누전회로부(305)와 접지 사이에 연결되며, 누설전류가 공급되면, 순간적으로 강한 전류를 외부로 제공하여 피교육자의 피부에 자극을 주어 따끔한 느낌을 갖도록 유도할 수 있다. 전기충격부(700)는 인체에 무해한 정도의 자극을 주어 안전한 교육이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 부하회로부(301) 및 누전회로부(305)를 투명한 챔버에 배치시켜, 피교육자의 안전을 보장함과 동시에 누전이 발생되는 상황에 대한 이해를 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 시청각표시부(400)를 통해, 누전에 의해 사람이 감전되는 경우를 실제로 확인할 수 있도록 함으로써, 누전에 대한 경각심을 고취시켜 교육효과를 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 교육용 누전시각화장치(10)는 누전차단기(201)와 배선차단기(205)를 병렬로 연결함으로써, 누전 상황에서 누전차단기(201)의 동작상태를 피교육자에게 교육시킴과 동시에 배선차단기(205)를 이용하여 고전압이 흐를 경우를 대비한 피교육자의 안전을 지킬 수 있다는 장점을 갖는다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 교육용 누전시각화장치
101 : 전원부
105 : 변압부
201 : 누전차단기
205 : 배선차단기
300 : 챔버
301 : 부하회로부
305 : 누전회로부
3051 : 도선
3052 : 원통
3053 : 금속전극
400 : 시청각표시부
500 : 전류조절부
600 : 전류측정부
700 : 전기충격부

Claims

제1 전원을 제공하는 전원부;
상기 제1 전원을 제2 전원으로 변환하는 변압부;
상기 제2 전원에 의해 구동하는 부하회로부;
입력신호를 생성하여 제공하는 입력수단;
상기 부하회로부와 접지 사이에 연결되며, 상기 입력수단으로부터 제공된 상기 입력신호를 수신하면 누설전류를 생성하는 누전회로부;
상기 누전회로부와 상기 접지 사이에 연결되며, 상기 누전회로부로부터 상기 누설전류가 공급되면, 소리를 발생하는 스피커 및 빛을 발생하는 광원을 포함하는 시청각 표시부;
상기 변압부와 상기 부하회로부 사이에 연결되며, 상기 누설전류를 감지하면 스위치가 내려가는 누전차단기;
상기 변압부와 상기 부하회로부 사이에 상기 누전차단기와 병렬로 연결되며, 미리 설정된 전압값보다 큰 전압을 감지하면 상기 제2 전원을 차단하는 배선차단기;
상기 누전회로부에 연결되며, 상기 누설전류의 크기를 조절하는 전류조절부; 및
상기 누설전류의 크기를 측정하는 전류측정부;를 포함하는 교육용 누전시각화장치.
제 1항에 있어서,
상기 누전회로부와 상기 접지 사이에 연결되며, 상기 누설전류가 공급되면, 순간적으로 강한 전류를 외부로 제공하여 피교육자의 피부에 자극을 주어 따끔한 느낌을 갖도록 유도하는 전기충격부;를 더 포함하는 교육용 누전시작화장치.
제 1항에 있어서,
상기 부하회로부 및 상기 누전회로부를 내부에 배치시키는 챔버를 더 포함하고,
상기 챔버는 상기 부하회로부 및 상기 누전회로부가 외부에 노출되도록 적어도 일부가 투명한, 교육용 누전시각화장치.
제 1항에 있어서,
상기 누전회로부는 상기 입력신호가 수신되기 전에는 상기 부하회로부와 상기 접지 사이를 개방시키고, 상기 입력신호가 수신되면 상기 부하회로부와 상기 접지 사이를 단락시키는 스위치부를 포함하는, 교육용 누전시각화장치.
제 1항에 있어서,
상기 시청각 표시부는 상기 누설전류의 크기에 따라 상기 소리의 크기 및 상기 빛의 밝기를 조절하여 외부로 표시하는, 교육용 누전시각화장치.
제 1항에 있어서,
상기 전류조절부는 가변저항인, 교육용 누전시각화장치.