KR101956781B1 - 조명식 도로표지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조명기구가 빛을 제공하여 도로표지판을 밝히는 조명식 도로표지시스템에 있어서, 조명기구를 구비한 도로표지판; 및 상기 조명기구에 전력을 공급하는 전력원을 포함하고, 상기 전력원은, 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지모듈과 상기 태양전지모듈과 연결되어 상기 태양전지모듈로부터 생산된 전력을 저장하는 충전배터리, 그리고 상기 충전배터리의 충전량을 감지할 수 있는 배터리감지모듈을 포함하는 제1 전력원; 외부전력을 공급할 수 있는 외부전원을 포함하는 제2 전력원; 및 상기 배터리감지모듈이 감지한 충전량이 기설정량 이상인 경우에는 상기 제1 전력원의 전력을 상기 조명기구로 공급하도록 제어하고, 상기 배터리감지모듈이 감지한 충전량이 기설정량 미만인 경우에는 상기 제2 전력원의 전력을 상기 조명기구로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명식 도로표지시스템을 제공하는 것이다.

Description

조명식 도로표지시스템{ILLUMINATIN TYPE ROADSIGN SYSTEM WITH BRIGHTNESS ADJUSTED BY CIRCUMSTANCE ILLUMINATION}
본 발명은 조명식 도로표지판에 관한 것으로서, 흐리거나 비오는 날씨 또는 야간에도 도로표지가 잘 보일 수 있도록 조명을 공급하는 조명식 도로표지판에 관한 것이다.
보행자나 차량 운전자들에게 도로의 정보나 교통 안내를 제공하기 위해 도로에는 도로표지판이 설치된다. 도로표지판은보행자 또는 운전자에게 방향표시, 제한속도, 위험표시등의 정보를 제공한다.
도로표지판은 크게 비조명식과 조명식으로 구분될 수 있다. 비조명식은 차량의 전조등에서 나오는 광을 반사하는 방식으로 빛을 발하지만, 자체적으로 발광하는 광원을 갖지 않은 도로표지판이다. 이에 반해 조명식 도로표지판은 빛을 제공하는 광원을 별도로 구비한다. 이러한 조명식 도로표지판은 표지판의 바깥 상단부나 지상부에 설치된 조명기구가 도로표지판을 비추어 밝게 보이도록 구성한 외부 조명식과, 도로표지판 내부에 설치된 조명기구의 출력광에 의해 도로표지판이 밝게 표시되도록 구성한 내부 조명식으로 구분할 수 있다.
도로표지판의 시인성은 조명식이 비조명식에 비해 훨씬 우수하다. 비조명식 도로표지판에 비해 조명식 도로표지판은 야간 시인성에 있어서 약 1.6배 우수한 것으로 알려져 있다. 이런 우수한 시인성에 의해 주행 안전성이 크게 향상되어 교통사고 발생 가능성을 낮출 수 있기 때문에 최근에는 조명식 도로표지판의 보급이 점차 확대되고 있다.
한편, 지구온난화 및 기후변화로 인하여 전세계적으로 석유, 석탄 등의 의한 에너지가 아닌 이산화탄소 배출을 억제할 수 있는 새로운 청정에너지, 대체에너지의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 발명자는 대체에너지를 이용하여 조명식 도로표지판에 전력을 공급하되, 대체에너지의 공급이 부족한 경우 외부전력을 이용하여 도로표지판에 조명을 제공할 수 있는 조명식 도로표지판을 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 발명자는 도로표지판의 전력공급원으로서 태양열에 의한 대체에너지가 주로 이용되고, 이러한 대체에너지의 보완으로서 외부전원이 동작할 수 있는 조명식 도로표지시스템을 제공하고자 한다.
또한, 태양열에 의한 배터리 충전을 일정시간동안에만 진행하도록 제어하거나 또는 과충전되는 것을 방지하도록 제어하여 배터리의 용량을 최대한 사용하면서 배터리의 수명을 연장시켜줄 수 있는 조명식 도로표지시스템을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 1 국면은, 조명기구가 빛을 제공하여 도로표지판을 밝히는 조명식 도로표지시스템에 있어서,
조명기구를 구비한 도로표지판; 및
상기 조명기구에 전력을 공급하는 전력원을 포함하고,
상기 전력원은,
태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지모듈과 상기 태양전지모듈과 연결되어 상기 태양전지모듈로부터 생산된 전력을 저장하는 충전배터리, 그리고 상기 충전배터리의 충전량을 감지할 수 있는 배터리감지모듈을 포함하는 제1 전력원;
외부전력을 공급할 수 있는 외부전원을 포함하는 제2 전력원; 및
상기 배터리감지모듈이 감지한 충전량이 기설정량 이상인 경우에는 상기 제1 전력원의 전력을 상기 조명기구로 공급하도록 제어하고, 상기 배터리감지모듈이 감지한 충전량이 기설정량 미만인 경우에는 상기 제2 전력원의 전력을 상기 조명기구로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
조명식 도로표지시스템을 제공한다.
상기 제1 전력원은,
상기 태양전지모듈과 상기 충전배터리 사이에 배치되어 기설정시간 동안에만 상기 태양전지모듈의 발전된 전력이 상기 충전배터리의 충전으로 진행되도록 컨트롤하고, 나아가 상기 충전배터리의 과충전을 방지하도록 기설정된 충전량 이상이 감지시 상기 태양전지모듈로부터의 전력 공급을 차단하는 전원컨트롤모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 전원컨트롤모듈과 상기 배터리감지모듈은 RS-485 기반 원격통신으로 신호를 송수신할 수 있다.
상기 제2 전력원은,
외부 AC-220V 전원을 DC-12V로 변환하는 DC 변환 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 효과는 명확하다. 태양열의 대체에너지를 이용하여 조명식 도로표지판에 전력을 공급하되, 외부전원을 병용하여 전력공급의 중단을 방지할 수 있다.
태양에너지에 의한 충전배터리의 충전은 기설정된 시간에만 충전되도록 하고, 나아가 기설정된 충전량만 충전되도록 하여 과충전을 방지함으로써 배터리의 용량을 최대한 활용하면서 충전배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명식 도로표지시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명식 도로표지시스템의 전원컨트롤모듈의 배터리감지모듈과의 통신 및 충전배터리의 제어를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전력원의 DC 변환모듈을 나타낸 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 조명식 도로표지시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 석유, 석탄 등의 의한 에너지가 아닌 이산화탄소 배출을 억제할 수 있는 새로운 청정에너지, 대체에너지 중 하나의 태양광을 이용하여 조명식 도로표지판(100)에 전력을 공급하는 조명식 도로표지시스템에 관한 것이다. 즉, 조명기구(110) 빛을 제공하여 도로표지판(100)을 밝히는 조명식 도로표지시스템의 조명기구(110)에 공급되는 전력으로서 태양광에 의한 대체에너지를 이용하고자 한다.
이를 위하여 본 발명은 도로표지판(100), 전력원을 포함하고, 이때의 전력원은 태양광을 이용한 제1 전력원(210)과 외부전원(221)을 이용한 제2 전력원(220)을 포함한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명식 도로표지시스템을 나타낸 도면이다.
이하 도 1을 참조하여 자세히 설명한다.
도로표지판(100)은 조명기구(110)를 포함하여 야간이나, 구름 등으로어두어진 경우에도 운전자 등에게 밝은 도로표지판(100)을 제공할 수 있다. 도로표지판(100)은 운전자 또는 보행자에게 방향표시, 제한속도, 위험표시 등의 정보를 제공함으로써 운전자의 운전, 보행자의 보행을 돕는다. 이때, 도로표지판(100)이 어두워 운전자 등에게 잘 보이지 않게되면 그에 해당하는 만큼 운전자 등은 위험한 상황에 노출될 수 있는 것이다.
이에 따라서 주변이 어두컴컴한 상황에서도 도로표지판(100)은 그 본래의 기능을 다해야 한다. 이러한 어두운 상황을 대비하여 도로표지판(100)이 조명기구(110)를 구비하게 된다.
이때 조명기구(110)는 다양한 광원을 갖을 수 있다. 조명기구(110)에 따라서 본 발명에 따른 도로표지판(100)은 LED 도로표지판(100)일 수도 있고, EL (Electro Luminescene) 도로표지판(100)일 수도 있지만, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 조명기구(110)에 전력을 공급하는 전력원(200)으로서 본 발명은 제1 전력원(210)과 제2 전력원(220), 그리고 제어부(230)를 포함한다.
제1 전력원(210)은 태양광을 이용하여 전력을 생산하고 이를 이용하는 것이다. 구체적으로는 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지모듈(211)과 태양전지모듈(211)에 전기적으로 연결되어 태양전지모듈(211)로부터 생산된 태양광 전력을 저장하는 충전배터리(212), 그리고 이러한 충전배터리(212)의 충전량을 실시간으로 감지하는 배터리감지모듈(213)을 포함한다.
태양전지모듈(211)은 일반적인 태양전지모듈(211)을 지칭하는 것으로서, 태양광을 이용하여 에너지를 생산하는 모든 형태의 태양전지모듈(211)을 포함할 수 있다.
충전배터리(212)는 태양전지모듈(211)과 전기적으로 연결되어 태양전지모듈(211)에서 생산된 전력을 저장하게 된다. 충전배터리(212)에 저장된 전력은 이후 조명기구(110)로 전송되어 조명기구(110)를 동작시키는 전력원으로 이용된다.
배터리감지모듈(213)은 충전배터리(212)에 연결되어 충전배터리(212)의 충전량을 실시간으로 관측하게 된다. 실시간으로 관측된 충전배터리(212)의 양에 따라서 조명기구(110)의 전력원으로 이용여부가 결정된다. 이는 후술하기로 한다.
제2 전력원(220)은 상용전원인 외부전원(221)이다. 즉, 도로표지판(100) 인근의 외부전력을 공급할 수 있는 상용전원인 외부전원(221)이 도로표지판(100)에 연결되어 조명기구(110)에 전력을 공급할 수 있다. 이때, 본 발명은 DC 변환 모듈(222)을 포함할 수 있다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전력원(220)의 DC 변환모듈을 나타낸 도면이다.
일반적으로 외부전원(221)은 AC-220V 전원이므로 이것을 LED 또는 EL 조명기구(110)에 공급하기 위해서는 직류전원으로 변환하는 컨버터부가 요구된다. 도 3에도시된 바와 같이 본 발명에서는 AC-220V를 DC-12V로 변환하여 조명기구(110)에 공급하는 DC 변환 모듈(222)을 구비한다.
DC 변환 모듈(222)을 통하여 외부전원(221)의 교류를 직류로 변환할 뿐만 아니라, 그 크기도 조명기구(110)에 맞추어 조정하게 된다.
제어부(230)는 제1 전력원(210)과 제2 전력원(220) 중 조명기구(110)에 전력을 공급할 전력원을 선택하고 제어하는 것이다. 이때, 제1 전력원(210)과 제2 전력원(220) 중 제1 전력원(210)이 우선적으로 선택된다. 즉, 제1 전력원(210)의 배터리감지모듈(213)이 실시간으로 충전배터리(212)의 충전량을 감지하고, 이때의 감지된 충전량이 기설정량 이상이라면 제1 전력원(210)이 조명기구(110)의 전력원으로 공급되도록 제어한다. 즉, 제1 전력원(210)과 조명기구(110)의 전력라인은 개방하고, 제2 전력원(220)과 조명기구(110)의 전력라인은 차단한다.
이때, 충전배터리(212)의 기설정된 충전량은 조명기구(110)에 공급되는 직류 12V의 전압을 공급할 정도의 충분한 충전량이어야 한다. 이렇게 충전배터리(212)의 충전량이 조명기구(110)에 공급하여 도로표지판(100)을 밝힐 정도로 충분하다면 우선적으로 제1 전력원(210)을 이용하는 것이다.
반대로, 배터리감지모듈(213)이 감지한 충전량이 기설정량 미만인 경우에는 조명기구(110)에 공급하는 것이 부족하다고 판단하여, 이때는 제1 전력원(210)이 아닌 제2 전력원(220)을 조명기구(110)의 전력원으로 이용한다. 이때 제어부(230)는 제2 전력원(220)과 조명기구(110)의 전력라인은 개방하고, 제1 전력원(210)과 조명기구(110)의 전력라인은 차단한다.
이러한 제어부(230) 및 제1 전력원(210)과 제2 전력원(220)의 구성을 통하여, 우선적으로 태양광에 의한 대체에너지를 사용하여 조명기구(110)를 밝히되, 대체에너지가 부족한 경우 상용전원인 외부전원(221)을 이용함으로써, 전력 제공이 중단되는 것을 방지함으로써 사용자가 원하는 시간 또는 원하는 장소에서 언제든 조명기구(110)를 통하여 도로표지판(100)을 밝게 만들 수 있다.
본 발명은 전원컨트롤모듈(214)을 더 포함할 수 있다. 그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명식 도로표지시스템의 전원컨트롤모듈(214)의 배터리감지모듈(213)과의 통신 및 충전배터리(212)의 제어를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전원컨트롤모듈(214)은 태양전지모듈(211)과 충전배터리(212) 사이에 배치되어 기설정시간동안에만 태양전지모듈(211)의 발전된 전력이 충전배터리(212)로 충전되도록 설정할 수 있다. 예를 들어 오전 9시부터 오후 5시까지 충전시간을 설정할 수 있다. 이러한 시간설정을 통하여 충전배터리(212)의 과충전을 1차적으로 차단한다. 또한 충전시간의 제한을 통하여 과방전 또한 방지한다. 충전배터리(212)는 충전과 함께 방전이 이루어지므로, 이러한 시간제한으로 충전효율을 극대화할 수 있다.
나아가 전원컨트롤모듈(214)을 충전배터리(212)의 과충전을 방지하위햐여 배터리감지모듈(213)에서 감지한 충전량이 기설정된 충전량 이상인 경우 태양전지모듈(211)로부터 충전배터리(212)로의 전력 공급을 차단한다. 충전배터리(212)가 만충전된 상태에서 태양전지모듈(211)로부터 계속적으로 전력이 공급되면, 충전배터리(212)전압이 과도하게 높아지면서 과충전될 수 있다. 과충전이 되면 내부의 전해질 속의 물은 수소와 산소로 분해되고, 이과정에서 증류수의 손실이 발생할 수 있고, 동시에 가스가 폭발할 위험도 존재한다. 결과적으로 과충전으로 인하여 충전배터리(212)는 열화되고 수명이 단축될 수 있다.
따라서, 배터리감지모듈(213)의 충전배터리(212)의 실시간 충전량 감시 및 태양전지모듈(211)로부터의 충전배터리(212)의 충전 제어를 안전사고를 방지하고 충전배터리(212)의 수명을 연장할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 배터리감지모듈(213)이 감지한 충전배터리(212) 충전량에 대한 정보는 전원컨트롤모듈(214)로 전송이 되어야 한다. 즉, 배터리감지모듈(213)과 전원컨트롤모듈(214)은 정보를 주고받아야 한다. 배터리감지모듈(213)과 전원컨트롤모듈(214)의 정보 교환을 위하여 본 발명에서는 RS-485 통신을 기반으로한 원격통신으로 신호를 송수신하는 방법을 이용한다.
RS-485 통신은 통신속도가 빠르고, 통신가능한 거리가 길다. 또한, A / B(또는 U+ / U-) 등의 포트 두가닥의 전선만으로 통신이 가능하다. 본 발명은 이러한 장점을 활용하여 전원컨트롤모듈(214)과 배터리감지모듈(213)의 정보교환 효율을 향상시킨다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
100: 도로표지판
110: 조명기구
200: 전력원
210: 제1 전력원
211: 태양전지모듈
212: 충전배터리
213: 배터리감지모듈
214: 전원컨트롤모듈
220: 제2 전력원
221: 외부전원
222: DC 변환 모듈
230: 제어부

Claims (4)

  1. 조명기구가 빛을 제공하여 도로표지판을 밝히는 조명식 도로표지시스템에 있어서,
    조명기구를 구비한 도로표지판; 및
    상기 조명기구에 전력을 공급하는 전력원을 포함하고,
    상기 전력원은,
    태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지모듈과 상기 태양전지모듈과 연결되어 상기 태양전지모듈로부터 생산된 전력을 저장하는 충전배터리, 그리고 상기 충전배터리의 충전량을 감지할 수 있는 배터리감지모듈을 포함하는 제1 전력원;
    외부전력을 공급할 수 있는 외부전원을 포함하는 제2 전력원; 및
    상기 배터리감지모듈이 감지한 충전량이 기설정량 이상인 경우에는 상기 제1 전력원의 전력을 상기 조명기구로 공급하도록 제어하고, 상기 배터리감지모듈이 감지한 충전량이 기설정량 미만인 경우에는 상기 제2 전력원의 전력을 상기 조명기구로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 전력원은,
    상기 태양전지모듈과 상기 충전배터리 사이에 배치되어 기설정시간 동안에만 상기 태양전지모듈의 발전된 전력이 상기 충전배터리의 충전으로 진행되도록 컨트롤하고, 나아가 상기 충전배터리의 과충전을 방지하도록 기설정된 충전량 이상이 감지시 상기 태양전지모듈로부터의 전력 공급을 차단하는 전원컨트롤모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조명식 도로표지시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원컨트롤모듈과 상기 배터리감지모듈은 RS-485 기반 원격통신으로 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는,
    조명식 도로표지시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전력원은,
    외부 AC-220V 전원을 DC-12V로 변환하는 DC 변환 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조명식 도로표지시스템.
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