KR101731927B1 - 압전소자를 이용한 도로 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전소자를 이용한 도로 표시장치에 관한 것으로, OLED 소자를 포함하며, 도로 상에서 차선, 도형, 글씨를 포함하는 도로 표시선의 형태로 발광하는 도로 표시선 발광부; 압전소자를 포함하며, 도로 상에 주행 중인 차량의 무게를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 전원생성부; 커패시터를 포함하며, 상기 전원생성부에서 생산된 전기 에너지를 저장하였다가, 상기 도로 표시선 발광부로 공급하는 하는 전원공급부; 및 조도, 습도 또는 안개를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함하며, 상기 센서를 통해 감지한 정보를 기반으로 상기 전원공급부에서 상기 도로 표시선 발광부로 전원을 공급하는 것을 제어하는 센서부;를 포함하는 도로 표시장치에 관한 것이다.

Description

압전소자를 이용한 도로 표시장치{APPARATUS FOR LOAD MARKING USING PIEZOELECTRIC ELEMENT}

본 발명은 압전소자를 이용한 도로 표시장치에 관한 것으로, 차량이 지나가는 압력에 의해 압전소자에서 발생되는 전압을 커패시터에 저장하고, 이를 직류전압으로 변환하여 차선, 글씨 등의 형태로 도로 상에 설치되어 있는 OLED 판에 공급함으로써, 도로 상의 차선, 글씨 등의 도로 표시선에 빛이 들어오게 하여 도로 표시효과를 극대화 시킬 수 있는 도로 표시장치에 관한 것이다.

도로 상에 표시되어 있는 차선 또는 글씨 등을 포함하는 도로 표시선은 운전자가 다른 차량과 접촉하지 않고 안전하게 운행할 수 있도록 하며, 도로교통을 원활히 해주는 도로 상의 최소한의 장치이다.

현재 일반적인 도로 표시선은 흰색 또는 노란색 페인트로 도로 상에 페인팅 되어 있는 형태를 취하고 있다. 그러나 가로등이나 주위 건물로부터 발생하는 조명이 없는 어두운 도로에서 차량을 야간 운행할 때에는 상기와 같은 페인팅에 의한 도로 표시선은 차량 운전자가 육안으로 확인할 수 있는 범위가 자동차 전조등의 거리 만큼으로 한정되어 도로 표시선 표시효과가 떨어지는 문제가 있었다.

이와 같이 도로 표시선의 시야확보가 어려운 어두운 도로에서는 운전자가 미처 도로 상태의 변화에 미처 대응하지 못해 사고가 발생하거나, ‘직진금지차선’등의 도로 표시글을 미리 읽지 못하여 차량 운행에 불편을 격는 일이 비일비재하였다.

더욱이 우천 시에는 도로 상의 얇게 코팅되어 있는 물기가 빛을 반사하여 도로 표시선과 도로를 육안으로 구별하기 힘들게 되어 차량 운전자는 자신이 운행 중인 차선을 유지하는 것 조차 고도의 집중을 요하게 하는 실정이며, 이에 따른 불편함과 발생하는 사고는 현재의 페인트형 도로 표시선이 극복해야 할 과제이다.

또한, 상기와 같은 페인트형 도로 표시선은 차량 타이어와의 마찰에 의해 시간이 지남에 따라 벗겨지게 되고, 이렇게 벗겨진 페인트형 도로 표시선은 새로 페인트칠을 해야하며, 차량이 통행하는 도로 상에서 페인트칠을 하는 작업은 작업자에게 고도의 위험이 따른다.

간혹 상기 페인트에 반사물질을 혼합하여 도로 표시선을 페인팅함으로써 야간 운행 시 차량 전조등 또는 도로 주위 환경에서 방출되는 빛을 반사하여 운전자가 도로 표시선을 육안으로 확인하는 것을 수월하게 해주기도 하였으나, 그리하여도 종래의 페인트형 도로 표시선이 가지는 문제점을 완전히 해소하지는 못하였다.

그리하여 본 발명은 야간 및 우천 시에도 차선, 글씨 등의 도로 표시선을 차량 운전자가 육안으로 수월하게 인식할 수 있도록 하여 도로 표시효과를 극대화 시킬 수 있는 장치에 대한 기술을 제시하고자 한다.

다음으로 본 발명의 기술이 속하는 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간략하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비하여 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해 설명하도록 한다.

먼저 한국등록특허 제1251071호(2013.03.29.)는 매립형 차선 표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주행 중인 차량의 운전자에게 차선 식별이 가능하도록 노면과 동일 평면 상에 매립되는 케이스부에 수납되어 발광되도록 구비된 차선발광부와, 차선발광부에 필요한 전원을 생성하는 태양전지부와, 차량에 의한 압력으로 인해 차선발광부에 필요한 전원을 생성하는 압전소자부와, 태양전지부 및 압전소자부에 생성된 전원을 충전하는 충전부와, 차선발광부와 전기적으로 연결되어 접촉 시 차선발광부로 전원을 인가하도록 외부압력을 감지하는 압전센서부를 포함하는 차선 표시장치에 관한 기술이 기재되어 있다.

상기 선행기술은 차량의 전조등에 의한 빛을 반사하거나 자체적으로 발광하는 도로 표시장치를 보완하기 위한 것으로, 종래 지면에서 적정한 높이로 돌출되어 잦은 외부충격 등에 의하여 쉽게 파손되거나 고장 또는 충격에 의해 도로에 함몰되어 빛을 조사하지 못하게 되는 도로 표시장치의 문제점을 해결하기 위해 상기 도로 표시장치를 도로에 매립하고 태양전지판과 압전소자를 이용하여 전력을 생산하는 도로 표시장치에 관한 기술에 관한 점인데 비해, 본 발명은 기존의 페인트형 차선, 도로 안내 글씨 등의 도로 표시선의 문제점을 해결하기 위한 것으로 압전소자에 의해 생성된 전력을 공급받아 도로에 매립되어 있는 차선 또는 글씨 형태의 OLED 판이 발광하도록 하는 도로 표시장치에 관한 기술이라는 점에서 상기 선행기술과는 그 기술분야가 상이하고 기술의 목적 및 구성에 있어 차이점이 있다.

또한, 한국공개특허 제2010-0120866호(2010.11.17.)는 터널조명 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 터널 외부에 설치된 태양전지, 풍력발전기 및 터널 내외부의 도로 상에 적어도 하나 이상 설치되며 차량 또는 사람의 통행시 상하로 진동가능 하도록 설치되어 내부의 압전소자에서 전력을 생산할 수 있도록 된 구조의 압전패널을 포함한 발전원과, 상기 발전원에서 생산된 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부와, 상기 에너지 저장부로부터 전원을 공급받아 터널 내부을 조명하는 LED 광원을 포함하는 조명 시스템에 관한 기술이 기재되어 있다.

상기 선행기술은 압전소자를 이용하여 전력을 생산하여 조명장치에 공급한다는 점에서 본 발명과 유사점이 있으나, 본 발명은 도로 상의 차선, 글씨 등의 도로 표시선을 OLED 판으로 구성하고, 압전소자를 이용하여 생산된 전력을 상기 OLED 판에 공급함으로써 도로 상의 도로 표시선이 밝게 빛나도록 하는 기술인데 비해 상기 선행기술은 터널 조명장치에 관한 것으로 본 발명과는 장치의 구성 및 목적에 있어서 차이점이 있다.

상기와 같이 아직까지 OLED를 이용하여 도로 상의 차선, 도형, 글씨 등이 발광하도록 하여 야간 및 우천 시 차량 운전자가 편의를 향상시키고, 상기 OLED를 밝히는 데 사용되는 전력은 자체적으로 생성 및 공급하는 도로 표시장치에 관한 기술은 제시되어 있지 않아 이에 관한 기술의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 도로 상의 차선, 도형, 글씨 등의 도로 표시선을 OLED 판을 이용하여 설치함으로써, 야간 또는 우천 시에 주행 중인 차량의 운전자가 상기 발광하는 OLED에 의해 도로 표시선을 명확하게 인식하도록 함으로써 운전자로 하여금 안전운행을 할 수 있도록 하는 도로 표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 도로 상에 압전소자을 이용한 전력 생성장치를 설치하여 주행 중인 차량이 상기 압전소자를 밟고 지나갈 때에 생성되는 전력을 커패시터에 저장하였다가 상기 OLED 판으로 구성된 도로 표시선에 전력을 제공하도록 하는 도로 표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 센서를 통해 낮과 밤, 안개, 비 등의 도로 환경을 파악하여 필요한 상황에만 OLED 도로 표시선으로 전원을 공급하도록 하는 도로 표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치는, OLED 소자를 포함하며, 도로 상에서 차선, 도형, 글씨를 포함하는 도로 표시선의 형태로 발광하는 도로 표시선 발광부; 압전소자를 포함하며, 도로 상에 주행 중인 차량의 무게를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 전원생성부; 및 커패시터를 포함하며, 상기 전원생성부에서 생산된 전기 에너지를 저장하였다가, 상기 도로 표시선 발광부로 공급하는 하는 전원공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시예로서, 상기 도로 표시장치는, 조도, 습도 또는 안개를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부;를 더 포함하며, 상기 센서부는 상기 센서를 통해 감지한 정보를 기반으로 상기 전원공급부에서 상기 도로 표시선 발광부로 전원을 공급하는 것을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시예로서, 상기 도로 표시선 발광부는, 도로 상에 설치되며 OLED 소자로 구성되는 도로 표시선 위를 우레판 필름을 코팅하고, 그 위를 폴리카보네이트로 코팅함으로써, 방수성, 내충격성 및 내마모성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시예로서, 상기 전원생성부는, 적어도 둘 이상의 압전소자를 직렬로 연결한 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시예로서, 상기 전원생성부는, 적어도 둘 이상의 압전소자를 직렬로 연결하되, 상기 적어도 둘 이상의 압전소자 차량에 의해 동시에 압력을 받을 수 있도록 포개어지는 구조로 직렬연결되며, 각 압전소자 사이에는 절연지를 부착하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시예로서, 상기 전원공급부는, 상기 커패시터에 저장된 교류전압을 직류전압으로 변환하는 브릿지 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시예로서, 상기 전원공급부는, 상기 커패시터에 저장된 전압을 상기 OLED 소자의 전압에 맞춰 변환하는 전압 레귤레이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 도로 상의 차선, 도형, 글씨 등의 도로 표시선을 OLED 판을 이용하여 설치함으로써, 야간 또는 우천 시에 주행 중인 차량의 운전자가 상기 발광하는 OLED에 의해 도로 표시선을 명확하게 인식하여 안전운전 및 방어운전을 할 수 있도록 하며, 또한, 압전소자을 이용한 전력 생성장치를 설치하여 주행 중인 차량이 상기 압전소자를 밟고 지나갈 때에 생성되는 전력을 커패시터에 저장하였다가 센서를 통해 낮과 밤, 안개, 비 등의 도로 환경을 파악하여 필요한 상황에만 OLED 도로 표시선으로 전원을 공급하도록 하여 소모되는 전력에 대한 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치에 대해 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치에서 압전소자의 연결에 대해 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치에 대해 설명하기 위한 개념도이다. 이에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 도로 표시장치는, 도로 상에 표시되는 차선, 도형, 글씨 등의 표시선을 OLED 발광판(100)을 이용하여 발광하도록 함으로써, 차량 운전자가 야간 및 우천 시에도 차선, 글씨 등의 도로 표시선을 차량 운전자가 육안으로 수월하게 인식할 수 있도록 하여 도로 표시효과를 극대화 시킬 수 있다. 또한 상기 OLED 발광판(100)을 점등하기 위해 필요한 전원은 압전소자를 이용한 전원생성부(200)를 통해 주행하는 차량의 무게를 이용하여 생성함으로써 외부의 전기공급 없이도 본 도로 표시장치가 작동되도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 도로 표시장치는 OLED 소자를 이용하여 도로 표시선으로 발광하는 도로 표시선 발광부(100), 압전소자를 이용하여 상기 도로 표시선 발광부에 필요한 전력을 생성하는 전원생성부(200), 상기 전원생성부에서 생성된 전력을 저장하고 이를 상기 도로 표시선 발광부로 공급하는 전원공급부(300) 및 도로 외부환경을 감지하여 상기 도로 표시선 발광부의 점등을 제어하는 센서부(400)를 포함하여 구성된다.

더욱 상세하게는, 상기 도로 표시선 발광부(100)는 도로 상에서 차선, 도형, 글씨를 포함하는 도로 표시선이 발광하도록 하여 차량 운전자가 도로 표시선을 명확하게 인식할 수 있도록 하기 위해 상기 도로 표시선을 OLED 소자를 이용하여 구성한다. 즉, OLED 소자를 차선이나 특정 도형 또는 글씨로 배열한 OLED 발광판(110)을 도로 상에 설치하는 것이다.

또한, 상기 도로 표시선 발광부(100)는 상기 OLED 소자가 비와 눈과 같은 도로 외부환경으로부터 방수가 되도록 하고, 도로 위를 주행하는 차량의 타이어에 의해 파손되지 않도록 하기 위하여 방수층(120)과 충격방지층(130)을 포함하여 구성된다. 보다 구체적으로는, OLED 소자가 배열된 OLED 발광판 상부에 방수층으로서 우레탄 필름을 코팅하고, 그 위를 폴리카보네이트로 코팅함으로써 내마모성과 내충격성을 향상시킨다.

상기 전원생성부(200)는 도로를 주행하는 차량의 타이어가 도로 상에 설치되어 있는 압전소자(210)를 밟고 지나갈 때의 압력으로 압전소자에서 전기 에너지를 생성하는 것으로, 적어도 둘 이상의 압전소자를 연결하여 각각의 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 취합한다.

상기 전원공급부(300)는 상기 전원생성부(200)에서 생성된 전기 에너지를 저장하였다가, 상기 도로 표시선 발광부(100)로 공급하는 것으로, 전기 에너지를 저장할 수 있도록 커패시터(310)를 포함하고 있다.

한편, 상기 전원생성부(200)의 압전소자(210)에서 생성하는 전압은 교류전압으로서, 상기 커패시터(310)에도 교류전압으로 저장되며, 이를 OLED 소자에 공급하여 OLED 소자를 발광시키기 위해서는 직류전압으로 정류하여야 한다. 이를 위해 상기 전원공급부는 브릿지 다이오드(320)를 포함한다.

또한, 상기 전원공급부(300)는 상기 커패시터(310)에 저장된 전기 에너지를 상기 도로 표시선 발광부(100)로 공급하기 전에 전압 레귤레이터(330)를 통해 상기 OLED 소자의 사용전압(6 V 내지 9 V)에 맞춰 전압을 변환한다.

또한, 본 발명의 도로 표시장치는 도로 외부환경을 감지하여 상기 도로 표시선 발광부의 점등을 제어하는 센서부(400)를 포함하는데, 만약 본 발명의 도로 표시장치가 전원공급부(300)의 커패시터(310)에 축전된 전기를 도로 표시선 발광부(100)로 항시 공급하는 형태일 경우에는, 쓸모없이 전기 에너지가 소모되게 될 것이다. 즉, 밝은 낮이나 주위 조명이 매우 밝을 때에는 도로 표시선이 발광하고 있지 않더라도 차량 운전자가 명확하게 도로 표시선을 인식할 수 있기 때문에, 본 발명의 도로 표시장치는 센서부(400)를 통해 필요한 상황에서만 도로 표시선이 빛나도록 제어한다.

상기 센서부(400)는 조도, 습도 또는 안개와 같은 도로 환경을 감지하기 위하여 적어도 하나 이상의 센서(410)를 포함하여 구성되며, 상기 센서(410)를 통해 감지한 정보를 기반으로 상기 전원공급부에서 상기 도로 표시선 발광부로 전원을 공급하는 것을 제어하기 위한 IC칩 또는 MCU(Micro Controller Unit)(420)를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 도로 표시장치에서 압전소자의 연결에 대해 설명하기 위한 도면이다.

압전소자(210)를 병렬연결하는 것에 비해 직렬로 연결하는 것이 발생 전압이 더 크기 때문에 본 발명의 전원생성부(200)에서는 압전소자(210)를 직렬로 연결하는 것이 바람직하며, 이때 상기 압전소자들이 동시에 압력을 받으면 직렬연결이 병렬연결보다 전기 에너지 생성 효율이 좋으나 그렇지 않을 경우 오히려 직렬연결이 병렬연결보다 전기 에너지 생성 효율이 떨어진다.

이와 같은 문제를 해소하기 위하여 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 본 발명의 전원생성부에서는 직렬연결한 압전소자(210)가 포개어지는 구조로 배열한다.

이 때 포개어져 배열된 각각의 압전소자가 인접한 타 압전소자로부터 발생된 전기 에너지에 의해 간섭되는 것을 방지하기 위해 각 압전소자 사이에는 절연지(220)를 부착하도록 한다.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 도로 표시선 발광부
110 : OLED 발광판
120 : 방수층
130 : 충격방지층
200 : 전원생성부
210 : 압전소자
220 : 절연지
300 : 전원공급부
310 : 커패시터
320 : 브릿지 다이오드
330 : 전압 레귤레이터
400 : 센서부
410 : 센서
420 : MCU

Claims (7)

1. OLED 소자를 포함하며, 도로 상에서 차선, 도형, 글씨를 포함하는 도로 표시선의 형태로 발광하는 도로 표시선 발광부;
   압전소자를 포함하며, 도로 상에 주행 중인 차량의 무게를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 전원생성부; 및
   커패시터를 포함하며, 상기 전원생성부에서 생산된 전기 에너지를 저장하였다가, 상기 도로 표시선 발광부로 공급하는 하는 전원공급부;를 포함하되,
   상기 도로 표시선 발광부는, 도로 상에 설치되며 OLED 소자로 구성되는 도로 표시선 위를 우레판 필름을 코팅하고, 그 위를 폴리카보네이트로 코팅함으로써, 방수성, 내충격성 및 내마모성을 향상시키고,
   상기 전원생성부는, 적어도 둘 이상의 압전소자가 차량에 의해 동시에 압력을 받을 수 있도록 포개어지는 구조로 직렬 연결되며, 각 압전소자 사이에는 절연지를 부착하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 도로 표시장치.
2. 제1항에 있어서,
   조도, 습도 또는 안개를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부;를 더 포함하며, 상기 센서부는 상기 센서를 통해 감지한 정보를 기반으로 상기 전원공급부에서 상기 도로 표시선 발광부로 전원을 공급하는 것을 제어하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 도로 표시장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 전원공급부는, 상기 커패시터에 저장된 교류전압을 직류전압으로 변환하는 브릿지 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 도로 표시장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전원공급부는, 상기 커패시터에 저장된 전압을 상기 OLED 소자의 전압에 맞춰 변환하는 전압 레귤레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 도로 표시 장치.

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