KR101780587B1 - 친환경 스마트 가로등 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부의 도관(23)과 외부의 목형재(27)를 지닌 가로등(20); 도로에 영향을 주는 환경 요인을 검출하는 감지수단(30); 도로에 인접하여 설치된 살수액조(41)와 제설액조(42)를 가로등(20)에 탑재된 분사기(45)와 연결한 분사수단(40); 및 상기 감지수단(30)의 입력에 대응하여 설정된 출력을 분사수단(40)에 인가하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 도로와 친환경적으로 융화되어 미관을 향상하고, 환경 요인에 대응하여 도로의 조건을 최적으로 유지하며, 긴급한 상황에도 적은 인원으로 능동적 관리가 가능한 효과가 있다.

Description

친환경 스마트 가로등 시스템{Eco-friendly street light system with smart function}
본 발명은 도로의 가로등 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도로의 미관을 향상하면서 설정된 다기능을 능동적으로 수행하는 친환경 스마트 가로등 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 가로등은 도로에서 보행자와 차량의 안전한 통행을 위한 적정 조도를 유지하는 것이지만 여기에 한정되지 않고 다양한 기능을 부가하려는 노력이 이어지고 있다. 어느 경우에나 부여된 기능을 유지함에 따른 생력화는 필수적으로 고려해야 하는 설계 요건의 하나로 인식되고 있다.
이와 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1450809호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1403594호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 LED 중앙등과 이격되어 배치된 CCTV, 경광등을 포함하는 가로등 하판; 복수개의 태양광 패널과 태양열 집열판 및 GPS 수신기를 구비하는 가로등 상판; 해충을 유인하기 위한 UV 램프, 상기 UV 램프의 하부에 구비되는 포충기 등을 포함한다. 이에, 정갈한 경관, CCTV의 보안감시, 해충에 대응한 보건대책 외에 저렴한 설치비와 유지관리비의 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 조명기둥에서 지면을 향해 물 또는 제설액을 분사하는 분사유닛과, 메인 기둥에 설치되어 물을 공급하는 물 공급부와, 메인 기둥에 설치되어 제설액을 공급하는 제설액 공급부와, 분사유닛에서 물 또는 제설액이 분사되도록 하는 제어유닛을 포함한다. 이에, 여름철에 물을 분사하거나 겨울철에 제설액을 분사하여 도로 관리를 효율적으로 수행하는 효과를 기대한다.
그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 보행자와 차량의 원활한 흐름을 유지하기 위한 관리에 여전히 많은 인력이 요구되고, 특히 대규모 행사가 진행되는 기간동안 갑작스런 악천후가 닥치는 경우 교통체증을 해소하기 미흡하다.
1. 한국 등록특허공보 제1450809호 "능동형 스마트 가로등" (공개일자 : 2014.08.19.) 2. 한국 등록특허공보 제1403594호 "멀티기능을 가지는 가로등장치" (공개일자 : 2014.06.03.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 도로와 친환경적으로 융화되어 미관을 향상하고, 환경 요인에 대응하여 도로의 조건을 최적으로 유지하며, 긴급한 상황에도 적은 인원으로 능동적 관리가 가능한 친환경 스마트 가로등 시스템를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부의 도관과 외부의 목형재를 지닌 가로등; 도로에 영향을 주는 환경 요인을 검출하는 감지수단; 도로에 인접하여 설치된 살수액조와 제설액조를 가로등에 탑재된 분사기와 연결한 분사수단; 및 상기 감지수단의 입력에 대응하여 설정된 출력을 분사수단에 인가하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가로등은 목형재를 착탈 가능한 구조로 구비하고, 목형재 상에 도관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가로등은 가변식 또는 추적식 태양전지모듈을 탑재하여 보조 전력을 축전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 감지수단은 도로 주변의 온도를 검출하는 온도센서, 비나 눈을 검출하는 강수감지센서, 보행자와 차량을 검출하는 이동감지센서, 영상정보를 획득하는 카메라를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분사수단은 살수액조와 제설액조에 공급하는 물을 지하수 관로에서 보충하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 분사수단은 분사영역의 변동이 가능하도록 분사기 중 적어도 일부를 회전대 상에 탑재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 마이컴 회로로 구성되는 제어부, 전원선 상으로 PLC 통신을 수행하는 통신부, 가로등 상에 탑재되는 디스플레이를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 도로와 친환경적으로 융화되어 미관을 향상하고, 환경 요인에 대응하여 도로의 조건을 최적으로 유지하며, 긴급한 상황에도 적은 인원으로 능동적 관리가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 전체적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 가로등을 확대하여 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 가로등의 주요부를 확대하여 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 주요 회로 연결을 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에서, 본 발명은 도로(10)와 건축물(15)을 포함하는 지역을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 비교적 건축물(15)이 많은 도시는 물론 인구가 적은 농어촌 지역에도 적용이 가능하다. 특히 비와 눈이 많은 지역이거나 대규모 행사 등으로 집중 관리를 요하는 상황에서 효용성을 높인다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가로등(20)은 내부의 도관(23)과 외부의 목형재(27)를 지니는 구조이다. 가로등(20)은 LED를 탑재할 수 있으며 도로 상에서 전원선(21)으로 연결된다. 도관(23)은 후술하는 살수액(물 등)이나 제설액(염수 등)을 유동시키는 관로로서 가로등(20)의 내부에 누수가 없는 긴밀한 상태로 설치된다. 목형재(27)는 다양한 식생의 줄기, 가지, 잎 등을 친환경적 소재로 형성하여 통상 금속 재질인 가로등(20)을 적어도 부분적으로 감싼다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가로등(20)은 목형재(27)를 착탈 가능한 구조로 구비하고, 목형재(27) 상에 도관(23)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 목형재(27)의 착탈 가능한 구조는 유지와 보수의 편의성을 높이고 경비를 절감한다. 이외에 설계된 영역을 벗어나 기존의 가로등을 활용해야 하는 경우에도 목형재(27)의 설치가 용이하다. 이 경우 기존 가로등의 내부에 도관(23)을 설치하기 곤란하므로 목형재(27) 상에 구비된 도관(23)을 활용하는 것이 좋다.
한편, 목형재(27)는 식제 식물의 생장이 가능하도록 다수의 포켓을 형성하고 외부의 양액 저장탱크(도시 생략)와 별도의 도관(23)으로 연결할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가로등(20)은 가변식 또는 추적식 태양전지모듈(25)을 탑재하여 보조 전력을 축전하는 것을 특징으로 한다. 태양전지모듈(25)은 솔라셀과 그 지지수단으로 이루어진다. 고정식 태양전지모듈(25)은 가로등, 가로수 등의 음영으로 인해 발전장애를 초래하며, 특히 결정질 솔라셀의 경우 음영이 생기면 발전효율이 급격히 저하된다. 가변식 태양전지모듈(25)은 계절, 설치환경의 변화 등을 고려하여 수동적으로 솔라셀의 위치를 가변하여 발전효율을 높이는 수단이다. 추적식 태양전지모듈(25)의 경우에는 해가 뜨는 시간에서부터 해가 지는 시간까지 솔라셀이 태양을 수직으로 바라보게 함으로서 약 3시간 이상의 추가발전을 기대할 수 있다. 어느 경우에나 솔라셀에서 생성된 전력은 축전지(도시 생략)에 저장되고 상용 전원에 부가한 보조 전원으로 활용된다.
또, 본 발명에 따르면 감지수단(30)이 도로에 영향을 주는 환경 요인을 검출하는 구조이다. 환경 요인은 도로를 주행하는 차량은 물론 도로에 인접한 인도를 통행하는 보행자에 영향을 끼치는 최소한의 설계변수이다. 감지수단(30)은 대체로 가로등(20) 상에 구비하지만 이외에 기존에 설치된 것을 활용할 수도 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 세부 구성으로서, 상기 감지수단(30)은 도로 주변의 온도를 검출하는 온도센서(31), 비나 눈을 검출하는 강수감지센서(33), 보행자와 차량을 검출하는 이동감지센서(35), 영상정보를 획득하는 카메라(37)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 온도센서(31)는 주로 하절기 도로의 열섬현상을 감지하도록 가로등(20)의 등주나 갓에 설치한다. 강수감지센서(33)는 강수의 유무는 물론 강도(강수량)를 감지하도록 가로등(20)의 갓에 설치한다. 이동감지센서(35)는 자기장 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등으로 보행자와 차량을 감지하도록 가로등(20)의 등주나 갓에 설치한다. 카메라(37)는 도로의 제반 상황을 육안으로 확인하도록 가로등(20)의 갓에 설치한다.
또, 본 발명에 따르면 분사수단(40)이 도로에 인접하여 설치된 살수액조(41)와 제설액조(42)를 가로등(20)에 탑재된 분사기(45)와 연결한 구조이다. 살수액조(41)는 도로에 인접한 건축물(15) 등에 설치된 수조를 활용할 수 있다. 제설액조(42)는 염수 또는 염수와 염화칼슘을 적량으로 혼합하여 사용한다. 다만 염화칼슘의 혼합비가 높으면 분사가 용이하지 않고 환경피해가 발생할 수 있다. 분사기(45)는 가로등(20)의 갓이나 등주에 설치된 노즐, 노즐을 개폐하도록 도관(23) 상에 설치된 밸브를 포함한다. 이외에 분사수단(40)은 살수액조(41), 제설액조(42), 분사기(45) 사이에 설치된 배관(43), 펌프 등을 포함한다. 도 1에 예시하듯이 배관(43)은 전원선(21)과 더불어 동일한 관로에 설치할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분사수단(40)은 살수액조(41)와 제설액조(42)에 공급하는 물을 지하수 관로에서 보충하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 기존에 확보된 지하수 관로와 연계하면 살수액조(41) 및 제설액조(42)에 대한 관리인력과 비용을 절감할 수 있다. 어느 경우에나 분사수단(40)의 제반 관로는 동파를 방지하도록 단열재로 피복하는 것이 좋다. 살수액조(41)와 제설액조(42)에 수위를 감지하는 센서를 설치하고 전원선(21)을 통하여 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 변형예로서, 상기 분사수단(40)은 분사영역의 변동이 가능하도록 분사기(45) 중 적어도 일부를 회전대(47) 상에 탑재하는 것을 특징으로 한다. 가로등(20)의 갓에 설치되는 분사기(45)는 분산된 분사 형태를 이루지만, 등주에 설치되는 분사기(45)는 집중된 분사 형태를 이룰 수 있다. 후자의 경우 회전대(47) 상에 설치하여 좌우로 분사 방향을 변동하기 용이하다. 회전대(47)는 모터를 이용하여 원격에서 좌우 회동을 유발한다. 분사 시간을 줄이려면 분산된 분사가 유리하고 바람이 강한 상태에서는 집중된 분사가 유리하다. 어느 경우에나 보행자와 차량에 직간접으로 분사되지 않도록 원격으로 제어되어야 한다.
또, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 감지수단(30)의 입력에 대응하여 설정된 출력을 분사수단(40)에 인가하는 구조이다. 제어수단(50) 중에서 후술하는 제어부(52)는 특정의 건축물(15)을 활용하여 수용한다. 제어수단(50)은 다수의 제어부(52)에 대한 분산제어를 활용하여 보다 넓은 영역을 제어할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(50)은 마이컴 회로로 구성되는 제어부(52), 전원선(21) 상으로 PLC 통신을 수행하는 통신부(54), 가로등(20) 상에 탑재되는 디스플레이(58)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 제어부(52)는 마이크로프로세서, 메모리, I/O인터페이스를 탑재한 마이컴 회로로 구성된다. 일예로, MCU, E2PROM, SD_Card 등을 사용하고, 전원부(51)의 전원 레귤레이터(Regulator)회로와 연결된다. 메모리에 탑재되는 제어 알고리즘은 C language로 작성되며, 마스터 프로그램과 슬레이브 프로그램 구성된다. 통신부(54)는 해당 영역에 기 설치된 유무선 통신(RS232C, RS485) 외에 전원선(21) 상으로 PLC 통신을 수행하도록 구성되는 것이 좋다. 디스플레이(58)는 가로등(20)에 LCD, LED 등을 탑재하고 살수액/제설액 분사정보, 교통정보, 기상정보, 행사정보, 광고 등을 표시한다.
이외에, 제어수단(50)은 전원부(51), 태양추적부(55), 구동부(56) 등을 구비한다. 전원부(51)는 전원선(21)을 통한 상용 전원과 태양전지모듈(25)을 통한 보조 전원을 포함한다. 태양추적부(55)는 마스터 프로그램과 슬레이브 프로그램으로 구동 가능하다. 마스터 프로그램은 설치위치 지적좌표와 표준시간을 적용하여 태양의 방향을 연산하고, 슬레이브 프로그램은 태양위치좌표 데이터를 수신하여 구동부(56)를 조절하고 그 상태를 송출한다. 구동부(56)는 태양전지모듈(25), 카메라(37), 분사수단(40)의 펌프와 밸브, 회전대(47), 디스플레이(58) 등에 대한 출력을 변환하여 인가한다.
작동의 일예로서, 제어수단(50)은 하절기에 도로가 설정 온도 이상으로 상승하면 분사기(45)를 통한 살수로 열섬현상이 소멸되는 15℃ 이하로 유지하고, 동절기에 도로의 결빙이 우려되면 분사기(45)를 통한 제설액 분사로 교통대란을 사전에 방지하고, 카메라(37)를 통하여 도로의 관리 상태는 물론 방범 상태를 정확하게 기록한다. 다만, 물이나 제설액을 분사하는 과정에서 보행자와 차량의 불편을 최소화하도록 다수의 분사기(45)를 선택적으로 가동한다.
한편, 본 발명은 도로(10)를 통하여 수거된 살수액, 제설액 등을 별도의 처리장치(도시 생략)로 여과하고 재활용하여 친환경성을 높일 수 있다.
본 발명의 도 1과 같은 구성에 의하면, 도로(10)의 가로등(20)에 목형재(27), 태양전지모듈(25), 디스플레이(58)를 부가한 미감을 표출하므로 대규모 국제 행사의 랜드마크로 활용 가능하다. 이에 더하여 태양광발전을 병행하여 15% 이상의 전기소모 절감 및 50~60%의 탄소배출 저감을 도모할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 도로 20: 가로등
21: 전원선 25: 태양전지모듈
27: 목형재 30: 감지수단
31: 온도센서 33: 강수센서
35: 이동감지센서 37: 카메라
40: 분사수단 41: 살수액조
42: 제설액조 43: 배관
45: 분사기 50: 제어수단
51: 전원부 52: 제어부
54: 통신부 55: 태양추적부
56: 구동부 58: 디스플레이

Claims (7)

  1. 내부의 도관(23)과 외부의 목형재(27)를 지닌 가로등(20);
    도로에 영향을 주는 환경 요인을 검출하는 감지수단(30);
    도로에 인접하여 설치된 살수액조(41)와 제설액조(42)를 가로등(20)에 탑재된 분사기(45)와 연결한 분사수단(40); 및
    상기 감지수단(30)의 입력에 대응하여 설정된 출력을 분사수단(40)에 인가하는 제어수단(50);을 포함하고,
    상기 가로등(20)은 목형재(27)를 착탈 가능한 구조로 구비하고, 목형재(27) 상에 도관(23)을 구비하는 것을 특징으로 하며,
    분사영역의 변동이 가능하도록 상기 분사기(45) 중 적어도 일부를 등주의 회전대(47) 상에 탑재하고, 상기 분사기(45) 중 적어도 일부는 상기 가로등(20)의 갓에 설치되며,
    상기 제어수단(50)은 보행자와 차량의 불편을 최소화하도록 다수의 분사기(45)를 선택적으로 가동시키고, 바람이 강한 상태에서는 상기 회전대 상에 탑재된 분사기(45)에서 집중된 분사형태로 분사되도록 제어하며,
    상기 분사수단(40)은 살수액조(41)와 제설액조(42)에 공급하는 물을 지하수 관로에서 보충하도록 구성되는 것임을 특징으로 하는 친환경 스마트 가로등.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가로등(20)은 가변식 또는 추적식 태양전지모듈(25)을 탑재하여 보조 전력을 축전하는 것을 특징으로 하는 친환경 스마트 가로등.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지수단(30)은 도로 주변의 온도를 검출하는 온도센서(31), 비나 눈을 검출하는 강수감지센서(33), 보행자와 차량을 검출하는 이동감지센서(35), 영상정보를 획득하는 카메라(37)를 구비하는 것을 특징으로 하는 친환경 스마트 가로등.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어수단(50)은 마이컴 회로로 구성되는 제어부(52), 전원선(21) 상으로 PLC 통신을 수행하는 통신부(54), 가로등(20) 상에 탑재되는 디스플레이(58)를 구비하는 것을 특징으로 하는 친환경 스마트 가로등.
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