KR101977620B1 - Cdma를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 등부표의 축전지를 충전하는 과정에서 발생하는 수소가스에 의하여 등부표 및/또는 축전지함이 폭발하는 것을 방지할 수 있는 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리시스템에 관한 것이다. 본 발명은 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원의 "2016년도 경제협력권산업육성사업 창의융합 R&D"으로 수행된 연구결과이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 태양광패널 또는 풍력발전기 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 발전부와, 상기 발전부에서 생산되는 전기에너지를 충전하여 저장하는 축전지와, 육상의 기지국과 CDMA통신으로 통신하는 통신부와, 자이로센서 또는 레인센서를 포함하도록 구성되어 부력체가 흔들리거나 비가 오는지를 측정하는 상태감지센서와, 가스펌프가 구비되어 상기 축전지에서 발생하는 수소가스를 배출하는 가스배출부와, 축전지수납부의 내부에 설치되어 수소가스의 농도를 측정하는 수소센서 및 상기 발전부와 축전지와 통신부와 상태감지센서와 가스배출부와 수소센서와 통신하면서 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 장치에 있어서, 상기 수소센서는 연속적으로 또는 주기적으로 축전지수납부 내부의 수소가스농도를 측정하고, 상기 통신부는 상기 수소센서에서 측정된 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 육상의 서버로 전송하거나 상기 서버로부터 상기 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 분석하여 산출된 밸브점검배기시간을 수신하며, 상기 가스배출부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 수소센서에서 측정된 상기 축전지수납부 내부의 수소가스 농도가 1차 위험농도에 도달하거나 2차 위험농도에 도달하거나 밸브점검배기시간에 해당하는 경우 중 어느 하나에 해당하면 펌프를 가동하여 상기 축전지수납부 내부의 수소가스를 배출하며, 상기 제어부는 상기 가스배출부가 정상적으로 작동하는지를 점검하기 위하여 상기 가스배출부를 주기적으로 작동시켜서 점검하되, 상기 가스배출부를 점검하기 위한 작동은 상기 밸브점검배기시간 중에 상기 상태감지센서에서 측정된 값인 안정상태인 경우에 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 태양광패널 또는 풍력발전기 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 발전부와, 상기 발전부에서 생산되는 전기에너지를 충전하여 저장하는 축전지와, 육상의 기지국과 CDMA통신으로 통신하는 통신부와, 자이로센서 또는 레인센서를 포함하도록 구성되어 부력체가 흔들리거나 비가 오는지를 측정하는 상태감지센서와, 가스펌프가 구비되어 상기 축전지에서 발생하는 수소가스를 배출하는 가스배출부와, 축전지수납부의 내부에 설치되어 수소가스의 농도를 측정하는 수소센서 및 상기 발전부와 축전지와 통신부와 상태감지센서와 가스배출부와 수소센서와 통신하면서 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 장치에 있어서, 상기 수소센서는 연속적으로 또는 주기적으로 축전지수납부 내부의 수소가스농도를 측정하고, 상기 통신부는 상기 수소센서에서 측정된 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 육상의 서버로 전송하거나 상기 서버로부터 상기 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 분석하여 산출된 밸브점검배기시간을 수신하며, 상기 가스배출부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 수소센서에서 측정된 상기 축전지수납부 내부의 수소가스 농도가 1차 위험농도에 도달하거나 2차 위험농도에 도달하거나 밸브점검배기시간에 해당하는 경우 중 어느 하나에 해당하면 펌프를 가동하여 상기 축전지수납부 내부의 수소가스를 배출하며, 상기 제어부는 상기 가스배출부가 정상적으로 작동하는지를 점검하기 위하여 상기 가스배출부를 주기적으로 작동시켜서 점검하되, 상기 가스배출부를 점검하기 위한 작동은 상기 밸브점검배기시간 중에 상기 상태감지센서에서 측정된 값인 안정상태인 경우에 실시하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 등부표의 축전지를 충전하는 과정에서 발생하는 수소가스에 의하여 등부표 및/또는 축전지함이 폭발하는 것을 방지할 수 있는 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템에 관한 것이다.
해상에는 바다의 경계선이나 지형지물이 없기 때문에 육안으로 위치를 파악하는 것이 쉽지가 않다. 그렇기 때문에 해상에는 어망의 위치나 해상의 경계선 또는 항로를 안내할 수 있는 간이 등대를 부표를 이용하여 설치하게 된다.
한편, 부표에는 야간에 전등을 밝히거나 갈매기를 쫓기 위하여 스피커를 설치하는 등 다양한 전기장치가 구비되어야 하며, 이러한 전기장치를 구동하기 위하여 축전지가 구비될 필요가 있다. 일반적으로, 등부표에 구비되는 축전지는 태양광패널에 의하여 자체발전하면서 여기서 생성되는 전기를 저장하는 방식으로 운용되는데, 태양광발전을 통하여 축전지를 충전하는 과정에서 수소가스가 발생하게 된다. 등부표에 설치되는 축전지는 바닷물로부터 안전하게 보호하기 위하여 밀폐된 구조로 만들어지는데, 이러한 구조에서 내부에서 수소가스가 발생하여 축적되는 경우에 상기 수소가스가 폭발하는 사고가 발생하는 경우가 많다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에 다양한 축전지 가스 배출 방법이 제시되었다. 종래기술에 따른 축전지 내부의 가스 배출 장치에 관한 종래기술로 대한민국 공개특허 제2012-0007380호, 대한민국 등록특허 제10-1268296호, 대한민국 등록특허 제10-1268294호 등이 있다. 이들 종래기술은 전술하여 설명한 바와 같이 축전지가 충전되는 과정에서 발생하는 수소가스를 배출하기 위하여 축전지케이스에 가스를 배출할 수 있는 캡을 구비하고 있다.
그러나 종래기술들은 축전지함에 수소가스를 배출할 수 있는 구조를 적용할 뿐 구체적으로 축전지가 얼마나 충전되고, 언제 가스가 주로 발생하여 문제가 되는지 등을 알 수가 없는 한계가 있다. 이처럼 단순히 가스 배출 구조만 구비하는 경우에는 상기 가스배출구조에 문제가 생기더라도 관리자가 알 수가 없으며, 관리자가 인식하지 못하는 상태에서 계속해서 가스가 충전되다 보면 축전지가 폭발할 수 있는 문제가 있다. 따라서 축전지에서 발생하는 수소가스의 양을 실시간으로 측정하여 대응할 수 있도록 하는 기술이 있다면 능동적인 대응이 가능 할 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 등부표에 설치되는 축전지에 수소수소센서를 구비하여 상기 축전지 내부의 수소가스 양을 실시간으로 측정하고, 축전지의 내부에서 수소가스의 양이 일정수준 이상이 되면 가스펌프를 이용하여 수소가스를 배출하여 축전기 내부에 수소가스가 채워지는 것을 방지할 수 있는 CDMA를 이용한 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 태양광패널 또는 풍력발전기 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 발전부와, 상기 발전부에서 생산되는 전기에너지를 충전하여 저장하는 축전지와, 육상의 기지국과 CDMA통신으로 통신하는 통신부와, 자이로센서 또는 레인센서를 포함하도록 구성되어 부력체가 흔들리거나 비가 오는지를 측정하는 상태감지센서와, 가스펌프가 구비되어 상기 축전지에서 발생하는 수소가스를 배출하는 가스배출부와, 축전지수납부의 내부에 설치되어 수소가스의 농도를 측정하는 수소센서 및 상기 발전부와 축전지와 통신부와 상태감지센서와 가스배출부와 수소센서와 통신하면서 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 장치에 있어서, 상기 수소센서는 연속적으로 또는 주기적으로 축전지수납부 내부의 수소가스농도를 측정하고, 상기 통신부는 상기 수소센서에서 측정된 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 육상의 서버로 전송하거나 상기 서버로부터 상기 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 분석하여 산출된 밸브점검배기시간을 수신하며, 상기 가스배출부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 수소센서에서 측정된 상기 축전지수납부 내부의 수소가스 농도가 1차 위험농도에 도달하거나 2차 위험농도에 도달하거나 밸브점검배기시간에 해당하는 경우 중 어느 하나에 해당하면 펌프를 가동하여 상기 축전지수납부 내부의 수소가스를 배출하며, 상기 제어부는 상기 가스배출부가 정상적으로 작동하는지를 점검하기 위하여 상기 가스배출부를 주기적으로 작동시켜서 점검하되, 상기 가스배출부를 점검하기 위한 작동은 상기 밸브점검배기시간 중에 상기 상태감지센서에서 측정된 값인 안정상태인 경우에 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 발전부는 태양광패널로 구성되고, 상기 태양광패널에는 일조량측정센서사 구비되며, 상기 축전지에는 충전량을 측정하는 배터리충전량센서가 더 구비되어 상기 일조량측정센서와 상기 충방전조절기 및 상기 배터리충전량센서에서 측정된 값을 상기 통신부를 통하여 육상의 서버로 전송하며, 상기 서버는 상기 일조량측정센서에 의하여 측정된 일조량과 상기 충방전조절기의 전기적 신호와 상기 배터리충전량센서에서 측정된 배터리의 단위 시간당 충전비율을 비교하여 상기 태양광패널 또는 상기 배터리의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 서버는 상기 일조량측정센서에 의하여 측정된 일조량과 상기 충방전조절기에 의하여 감지되는 전기적 신호를 비교하여 일조량에 비하여 발생되는 전기량이 기준 값보다 적으면 태양광패널에 이상이 있는 것으로 판단하고, 태양광패널에서 전기량이 정상적인 비율로 발생하는데 상기 배터리충전량센서에서 측정되는 배터리의 충전용량이 기준 값보다 적으면 상기 배터리에 이상이 있는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 부이의 수소가스 폭발방지 시스템에 의하면 등명기에 구비된 축전지에 수소가스가 일정수준 이상 채워지는 것을 방지하여 상기 축전기 또는 등명기가 구비된 부이가 폭발하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 등부표의 수소가스 폭발 방지시스템은 실시간으로 축전지 내부의 수소양을 측정하여 배기펌프에 이상이 있는지 여부를 확인할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 부이의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템이 적용되는 등부표의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 부이의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발방지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 부이의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발방지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템이 적용되는 등부표의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 등부표의 관리방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템은 전등부(30), 상기 전등부(30)에 전원을 공급하는 축전지(77), 상기 축전지(77)를 충전하는 발전부(50), 상기 축전지(77) 내부에서 발생하는 수소가스를 외부로 배출하는 가스배출부(100) 및 상기 축전지(77) 내부의 수소가스농도를 측정하는 수소센서(73)를 포함하여 구성된다.
등부표(10)는 해상에 설치되어 지나가는 선박에게 해상의 경계나 운행 경로를 안내하는 것으로, 일반적으로 부력체의 상부에 전등부(30)가 구비된 타워형태로 구성된다. 부력체의 하부에는 무게추(미도시)를 구비하여 등부표(10)가 바람이나 파도에 의하여 쓰러지거나 기울어지지 않도록 한다. 등부표(10)는 공지의 기술로 구체적인 형상은 필요에 따라 다양하게 설계될 수 있다. 등부표(10)의 형상이나 구조는 본 발명의 권리범위를 해석하는데 영향을 미치지 않는다.
전등부(30)는 등부표(10)의 타워 상부에 구비되어 특히 야간에 불빛을 발산하면서 주변을 지나는 선박이 쉽게 인지할 수 있도록 한다. 축전지(77)는 일반적으로 부력체의 내부에 구비되며, 구체적으로는 부력체의 상부 내측에 축전지수납부(70)를 구비하여 상기 축전지수납부(70)에 충전용 축전지(77)를 장착하고 상기 축전지수납부(70)의 내부로 바닷물이나 빗물 등이 유입되는 것을 방지하기 위하여 커버(75)로 밀봉하는 구조로 이루어진다. 등부표(10)는 별도로 구비되는 태양광패널이나 풍력발전기와 같은 발전부(50)에서 만들어지는 전기를 충전하여 저장하게 되는데, 이 과정에서 수소가스가 발생하여 축전지수납부(70)의 내부를 채우게 된다. 축전지수납부(70)의 내부에서 발생하는 수소가스는 외부로 적절히 방출해 주지 않으면 태양열 등에 의하여 가열되어 폭발하는 경우가 있기 때문에 가스배출부(100)를 구비하여 적절히 배출해 주어야 한다. 이러한 이유로 축전지수납부(70)에는 대부분 가스배출부(100)가 구비하고 있다.
발전부(50)는 축전지에 저장할 전기를 생산하는 역할을 한다. 등부표(10)는 육지에서 멀리 떨어진 해상에 설치되는 경우가 많고, 해상에는 선박 등이 수시로 지나다니기 때문에 육상에서 전선을 연결하여 직접 전력을 공급하기가 어렵다. 그리고 등부표(10)에 장착할 수 있는 축전지(75)의 용량도 부력체의 부력 등을 고려하여야 하기 때문에 한계가 있으며 축전지(75)를 수시로 교체하는 방법으로 사용하기도 곤란하다. 따라서 오늘날의 대부분의 등부표(10)는 태양광패널 등과 같은 발전부(50)를 구비하여 직접 전기를 생산하여 사용하는 방식으로 운용된다. 발전부(50)는 태양광패널이나 풍력발전기 등 공지의 자가발전방식이 주변환경 등을 고려하여 선택적으로 적용된다. 발전부(50)는 공지의 기술을 적용하는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
가스배출부(100)는 축전지수납부(70)의 내부에서 발생하는 수소가스를 배출하는 것으로, 본 발명에 따른 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 시스템은 가스배출부(100)로 펌프(71)가 구비된 전자식 가스배출부가 적용된다. 종래의 등부표는 대부분 기구식 가스배출구가 적용되어 축전지 내부의 압력이 일정한 압력이 되면 그 압력에 의하여 노즐이나 밸브가 열리면서 수소가스가 배출되는 구조이거나 축전지 내부와 외부가 항시 소통하도록 구성되어 내부에서 발생하는 가스가 수시로 배출될 수 있도록 하였다. 그러나 해상에 설치되는 등부표는 비바람이나 거센 파도 등과 같은 자연환경에 항시 노출되어 있기 때문에 기구식 가스배출장치의 경우 오히려 오작동을 하거나 바닷물이 내부로 유입되는 경우가 많다. 즉, 내부압력을 이용하여 밸브나 노즐이 열리는 방식은 상기 밸브나 노즐부위 중 외부와 접촉하는 부위의 전부나 일부가 필연적으로 바닷물에 노출될 수 있는 구조가 된다. 따라서 바닷물에 노출된 일부 구성이 부식하거나 이물질이 유입되면서 필요한 시기에 정상적으로 작동하지 못하는 경우가 있다. 그리고 내외부가 항시 연통되는 구조는 외부의 바닷물이 유입되지 않도록 하기 위하여 연통되는 경로를 꼬거나 유입구에 차폐구조를 구비하는 등의 특별한 구조가 적용되는데, 이러한 구조는 바닷물을 완벽하게 차단하는 것이 불가능하다. 특히, 기구식 가스배출장치는 수소가스의 농도가 장기간 정상적으로 유지되어 가스배출부가 장시간동안 사용되지 않는 경우에 오작동의 위험성이 더욱 커지게 된다. 그리고 이처럼 기구식 배출장치에 이상이 생기더라도 실제로 폭발사고가 일으나기 전까지는 축전지 내부에 수소가스가 채워지고 있는지를 알 수 없다는 문제점도 있다.
또한, 상기와 같은 종래기술은 축전지에서 발생하는 수소가스의 양이나 발전용량 또는 발전시간대별 발생량 등에 관한 고려 없이 단순히 일정압력이 되면 가스가 배출되도록 하는 구조의 가스배출부를 구비하기 때문에 주변온도와 날씨 및 수소가스의 농도에 따른 능동적인 대응이 부족하여 가스배출부가 설치되었음에도 등부표가 폭발하는 경우가 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 시스템의 내부 구성은 발전부(50), 전등부(30), 축전지(75), 통신부(60), 상태감지센서(40) 및 제어부(90)를 포함하여 구성될 수 있다.
발전부(50)는 전술하여 설명한 바와 같이 태양광패널 및/또는 풍력발전기가 적용되며, 필요에 따라 MPPT (maximum power point tracker), 전력제어기, 컨버터 등이 구비될 수도 있다. 상기와 같은 구성은 발전기나 충전기 및 전등부 등을 구동시키는 장치에서 일반적으로 사용될 수 있는 공지의 구성이다. 축전지(75)는 발전부(50)에서 생산된 전기에너지를 충전하며, 전등부(30)는 상기 발전부(50)에서 생산된 전기에너지 또는 축전지(75)에 저장되어 있는 전기에너지를 이용하여 야간이나 우천시에 불빛을 발산한다. 발전부(50)의 구성이나 전등부 및 축전지는 공지의 구성으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 축전지(75)에는 전자식 가스펌프(71)가 구비되어 수소가스를 배출하는 가스배출부(100)와 축전지수납부(70)의 내의 수소가스농도를 측정하는 수소센서(73)가 구비될 수 있다. 그리하여 축전지수납부(70) 내의 수소가스농도가 일정수준 이상이 되면 가스배출부(100)가 작동하여 축전지수납부 내의 수소가스를 외부로 배출하도록 한다. 본 발명에 따른 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 시스템은 전술하여 설명한 바와 같이 전자식 가스배출기가 적용된다. 그러나 전자식 가스배출기도 부식이나 전자장치의 오류 등에 의하여 필요한 시기에 정상적으로 작동이 되지 않을 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 가스배출부(100)는 주변환경을 감지하여 적절한 조건에서 주기적으로 가스배출부(100)를 구동시켜 축전지수납부(70) 내의 수소가스를 주기적으로 배출하면서 상기 가스배출부(100)가 정상적으로 작동하는지를 점검하도록 구성된다. 가스배출부(100)를 점검하기 위한 밸브의 구체적인 동작방법에 관해서는 후술하여 설명한다. 전기에너지에 의하여 구동되는 펌프식 가스배출부와 수소가스의 농도를 측정하는 수소센서는 공지의 구성으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제어부(90)는 본 발명에 따른 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 시스템의 각 구성을 제어하는 것으로, 발전부(50)의 발전, 축전지(75)의 충전, 수소센서(73)로부터 수신되는 수소 농도를 이용하여 가스배출부(100)의 동작, 전등부(30)이 가동 등을 제어한다. 그 외에도 본 발명에 따른 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 부이 관리시스템의 구동에 필요한 다양한 구성을 직·간접적으로 제어하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 CDMA를 이용한 등부표의 수소가스 폭발방지 시스템은 주변의 환경을 감지하는 상태감지센서(40)와 육상의 기지국과 통신하는 통신부(60)가 더 구비될 수 있다. 상태감지센서(40)는 부력체가 파도에 의하여 흔들리거나 비가 오는지를 측정하는 하나 이상의 센서로 구성되며, 필요에 따라서는 주변환경의 변화를 감지하는 풍속센서나 온도센서 등이 추가로 구비될 수도 있다. 상기와 같은 구성의 센서에는 자이로센서와 가속도센서 또는 레인센서 등과 같은 공지의 다양한 구성이 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상태감지센서는 해상에 설치된 등명기(10)의 주변환경이 안정적인지를 점검하여 밸브점검배기를 하기에 적합한지를 판단하기 위한 것이다. 밸브점검배기에 관해서는 후술하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 등부표의 수소가스 폭발방지기 관리 시스템은 먼저 축전지수납부(70)의 내측에 설치된 수소센서(73)가 주기적으로 또는 항시 축전지수납부(70) 내의 수소가스 농도를 측정하는 것을 기준으로 구동된다. 수소센서(73)는 시간대별, 날짜별 또는 계절별로 축전지를 충전하는 과정에서 발생하는 수소가스의 농도를 측정하여 그 데이터 값을 통신부(60)를 이용하여 육상기지국에 전송한다. 이때, 필요에 따라서는 상태감지센서(40)에서 측정된 주변의 온도 등의 값도 함께 전송될 수도 있다. 통신부(60)는 다양한 통신수단이 적용될 수 있으나 바람직하게는 CDMA통신이 적용된다. DCMA통신을 이용하는 경우에 전용 통신설비를 별도로 구축할 필요가 없기 때문에 비용을 절감할 수 있고, 우리나라와 같이 산간오지나 인근 바다까지 통신시설이 완비된 환경에서 매우 유리하다.
육상기지의 서버(미도시)는 수소센서(73)에서 측정된 수소 농도의 발생에 관한 데이터 값이 수신되면 서버에서는 상기 데이터 값을 분석하여 수소가스의 발생이 가장 활발한 시점을 산출하여 다시 등부표(10)의 제어부(90)로 전송하고, 상기 제어부(90)에서는 후술하여 설명할 밸브점검배기를 할 때 수소가스의 발생이 가장 활발한 시간대를 이용함으로써 배기기능과 점검기능의 효율을 극대화할 수 있다. 수소가스의 발생이 가장 활발한 시간대는 밸브점검배기시간이 되어 후술하여 설명할 밸브배기점검을 하는데 활용된다. 밸브점검배기에 관해서는 후술하여 설명한다. 그 외에 서버로 수신된 각종 데이터 값은 축전지를 충전하는 과정에서 수소가스가 발생하는 비율과 가장 활발한 조건 등의 연구에 활용되어 기구식 가스배출기를 설계하는데도 활용될 수도 있고, 축전지를 충전하는 조건을 설계하는데도 활용할 수 있을 것이다.
한편, 전술하여 설명한 바와 같이 수소센서(73)를 이용하여 축전지수납부(70) 내의 수소가스 농도를 측정하는 것은 연속적으로 또는 주기적으로 계속해서 진행되는데, 이 과정에서 축전지수납부(70) 내의 수소가스농도가 위험농도에 도달되면 가스배출부(100)를 구동시켜 수소가스를 배출한다. 위험농도는 수소가스가 폭발하는 임계점을 기준으로 정해진다. 예를 들어, 수소가스가 폭발하기 위한 임계점에 한참 못 미치는 농도이지만 수소가스의 농도가 일정수준 이상이 되는 점을 1차 위험농도로 정하여 상기 1차 위험농도가 되면 가스배출부(100)를 가동시켜 수소가스를 배출한다. 그리고 수소가스가 폭발할 수도 있는 임계농도보다 10~20% 낮은 수준의 농도를 2차 위험농도로 정하여 상기 2차 위험농도에 도달하면 충전을 즉시 중지하고 가스배출부(100)를 통하여 축전지수납부(70) 내의 수소가스를 배출하면서 동시에 통신부(60)를 이용하여 관리자의 단말기를 해당 사실을 통보한다. 2차 위험농도에 도달하였다는 것은 수소가스의 발생이 지나치게 많거나 가스배출부(100)의 작동이 원활하지 않을 가능성이 높다는 것이기 때문에 관리자는 즉시 작업자를 파견하여 상태를 점검할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 CEMA를 이용한 등부표의 수소가스 폭발방지 관리 시스템은 전술하여 설명한 위험농도를 측정하여 수소가스를 배출하는 과정과는 별도로 가스배출부(100)의 동작을 주기적으로 점검하기 위한 밸브점검배기과정을 더 구비할 수 있다. 밸브점검배기과정은 상태감지센서(40)를 이용하여 등부표(10)의 상태가 안정적인 상태일 때 주기적으로 가스배출부(100)를 동작시켜 축전지수납부(70) 내의 가스를 배출시키면서 가스배출부(100)가 정상적으로 동작하는지를 점검하는 과정을 말한다.
밸브점검배기과정은 가스배출부(100)의 작동이 정상적으로 진행되는지를 평상시게 주기적으로 점검하기 위하여 상기 가스배출부(100)를 주기적으로 작동시켜보는 것으로, 상태감지센서(40)를 이용하여 등부표(10)의 상태를 먼저 점검하는 것으로 시작된다. 즉, 등부표(10)에 설치된 자이로센서(gyro sensor)나 가속도센서(acceleration sensor) 및 레인센서(rain sensor) 등을 이용하여 파도가 심한지 여부를 점검한다. 그런 후에 자이로센서 등에 의하여 등부표가 심하게 흔들리는 경우에는 파도가 심하게 치는 것으로 판단하여 밸브점검배기를 보류한다. 그리고 레인센서에서 비가 오는 것으로 감지되는 경우에도 밸브점검배기를 보류한다. 가스배출부(100)를 구동하여 수소가스를 배출시키는 것은 가스배출부(100)를 개방하여 축전지수납부(70)의 일부를 외부와 연통하여 개방하는 것이기 때문에 악천후에서 진행할 경우에 외부의 바닷물이나 빗물이 유입될 우려가 있다. 따라서 밸브점검배기는 등부표(10)가 안정상태일 때 실시되도록 하며, 여기서 등부표가 안정상태라는 것은 상태감지센서를 통하여 등부표의 흔들림이 미리 정해진 일정수준 이하이고 비가 내리지 않는 경우를 말한다. 이때 안정상태를 결정하는 기준이 되는 수치는 필요에 따라 다양하게 결정된다.
밸브점검배기와는 무관하게 축전지수납부(70) 내부에 수소가스가 일정농도 이상이 되는 경우에 전술하여 설명한 위험농도를 측정한 수소가스 배출과정은 정상적으로 진행한다. 일반적으로 파도가 심하거나 비가 오는 경우에는 발전부(50)에서 전력을 생산하기 어렵기 때문에 충전도 중지되거나 약하게 진행된다. 따라서 이러한 환경조건에서는 축전지수납부(70) 내에서 수소가스의 발생이 적어서 수소가스의 농도가 올라가는 경우도 드물다. 그러나 주변환경이 열악하더라도 축전지수납부(70) 내의 수소가스농도가 위험농도에 도달하면 수소가스를 배출할 필요가 있기 때문에 위험농도를 감지하여 수소가스의 농도가 미리 정해진 기준에 도달하면 가스배출부(100)를 가동하여 상기 수소가스를 배출하여야 한다. 이는 악천후에서 가스배출부(100)를 개방하여 발생하는 손실(축전지수납부로 빗물이나 바닷물이 유입되거나 가스배출부의 수면이 단축되는 것)보다 수소가스가 폭발하여 발생하는 손실이 훨씬 크기 때문이다.
한편, 밸브점검배기과정에서는 미리 정해진 일정한 주기로 가스배출부(100)의 밸브를 여닫으면서 상기 가스배출부(100)가 정상적으로 작동하는지를 점검하기 때문에 자연스럽게 내부의 수소가스도 배출되게 된다. 그런데 밸브점검을 위한 배기는 특정한 시점에 하여야 하는 것은 아니며 매우 자주 할 필요도 없기 때문에 가능하면 수소가스의 발생이 많은 시간대에 진행하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 하루에 1~2회 또는 일주일에 1~2회의 주기로 밸브점검배기를 하도록 설정하였고, 수소가스의 발생이 오후 1~2시 사이에 왕성하게 진행되는 경우에는 상기 밸브점검배기는 주기적으로 오후 1~2시 사이에 진행하는 것이 바람직하다.
전술하여 설명한 바와 같이 수소센서(73)에서 주기적으로 측정되는 수소 농도는 시간정보 등과 함께 육상기지로 전송되는데, 육상기지의 서버는 수소센서(73)에 의하여 측정되는 농도 값의 변화를 산출하여 언제 수소가스의 발생빈도나 양이 많은지를 산출하여 밸브점검배기를 할 적절한 시간을 해당 등부표(10)에 전송하며, 해당 등부표(10)는 서버로부터 수신되는 시간에 집중적으로 밸브점검배기를 실시한다. 대부분의 등부표(10)는 거의 동일한 환경과 조건으로 설치되기 때문에 날씨와 같은 외부변수를 제외하면 거의 동일한 시간대에 수소가스의 발생량이 가장 많을 것이다. 그러나 등부표(10)는 시간이 지나면서 수시로 교체되고, 새롭게 추가되는 등부표(10)의 사양은 기존의 등부표와 다를 수 있으며, 경우에 따라서는 설치위치에 따라 가스발생의 양이 달라질 수도 있을 것이다. 따라서 육상서버는 데이터 값을 산출하여 모든 등부표(10)의 밸브점검배기 시간대를 동시에 설정할 수도 있고, 개별 등부표 별로 가스가 발생하는 양이 많은 시간대를 개별적으로 설정하여 전송해 줄 수도 있다.
밸브점검배기는 밸브를 일정한 주기로 수회 여닫으면서 밸브의 작동이 원활한지 여부와 밸브를 개방하였을 경우에 축전지수납부 내의 수소가스가 원활히 배출되는지 여부를 점검한다. 이때, 밸브점검배기에서 가스배출부(100)의 작동이 원환하지 않은 것으로 판단되면 통신부(60)를 통하여 육상의 관리자에게 통보하며, 육상의 관리자는 즉시 해당 등부표(10)에 작업자를 파견하여 점검을 할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발방지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 CDMA를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템은 발전부(50)로 태양광패널을 사용하고, 상기 태양광패널에 일조량측정센서(150)가 더 구비되며, 축전지(77) 내부에 수납되는 배터리에는 배터리충전량센서(160)가 더 구비될 수 있다. 일조량측정센서(150)는 날씨의 변화에 따른 일조량을 일정한 시간단위로 측정하여 통신부(60)를 통하여 육상의 서버로 전송하며, 배터리충전량센서(160)는 태양광패널에서 생산된 전기에너지가 배터리에 충전되는 비율을 일정한 시간 단위로 측정하여 서버에 전송한다.
서버는 일조량측정센서(150)에 의하여 측정된 일조량과 충방전조절기(130)의 전기적 신호를 비교하여 일조량 대비 생산되는 전력의 양이 기준 값(정상범위) 내인지 여부를 판단하며, 일조량 대비 생산되는 전력의 양이 기준 값보다 적으면 태양광패널에 이상이 있는 것으로 판단하여 상기 서버와 연결된 디스플레이장치를 통하여 표시하거나 단말기로 통하여 관리자에게 통지한다. 충방전조절기(130)는 태양광패널에서 전기적 신호를 검출하여 축전지의 과충전 및 과방전을 보호하기 위한 기능을 하는 공지의 구성이다.
한편, 서버는 배터리충전량센서(160)에서 측정된 배터리의 단위시간당 충전비율을 비교하여 충방전조절기(130)에 의하여 확인된 전력량 대비 배터리의 충전량(충전효율)이 기준 값보다 작은 경우에는 배터리에 이상이 있는 것으로 판단하여 관리자에게 통지한다.
관리자는 서버에 의하여 표시된 배터리 또는 태양광패널의 이상 유무를 확인하고, 필요한 경우에 현장에 작업자를 파견하여 이상 유무의 확인과 유지보수를 할 수 있도록 한다. 이때, 서버는 등부표를 관리하거나 수리하기 위하여 현장에 파견된 작업자의 휴대용단말기로부터 요청이 있는 경우에 고장이 의심되는 사항이나 고장부위 등에 관한 정보를 송신한다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 등부표
30: 전등부
40: 상태감지센서
50: 발전부
60: 통신부
70: 축전지수납부
71: 펌프
73: 수소센서
75: 축전지
90: 제어부
130: 충방전조절기
150: 일조량측정센서
160: 배터리충전량센서
30: 전등부
40: 상태감지센서
50: 발전부
60: 통신부
70: 축전지수납부
71: 펌프
73: 수소센서
75: 축전지
90: 제어부
130: 충방전조절기
150: 일조량측정센서
160: 배터리충전량센서
Claims (3)
- 태양광패널 또는 풍력발전기 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 발전부와, 상기 발전부에서 생산되는 전기에너지를 충전하여 저장하는 축전지와, 육상의 기지국과 CDMA통신으로 통신하는 통신부와, 자이로센서 또는 레인센서를 포함하도록 구성되어 부력체가 흔들리거나 비가 오는지를 측정하는 상태감지센서와, 가스펌프가 구비되어 상기 축전지에서 발생하는 수소가스를 배출하는 가스배출부와, 축전지수납부의 내부에 설치되어 수소가스의 농도를 측정하는 수소센서 및 상기 발전부와 축전지와 통신부와 상태감지센서와 가스배출부와 수소센서와 통신하면서 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부이 관리 장치에 있어서,
상기 수소센서는 연속적으로 또는 주기적으로 축전지수납부 내부의 수소가스농도를 측정하고, 상기 통신부는 상기 수소센서에서 측정된 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 육상의 서버로 전송하거나 상기 서버로부터 상기 수소가스 농도에 대한 데이터 값을 분석하여 산출된 밸브점검배기시간을 수신하며,
상기 가스배출부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 수소센서에서 측정된 상기 축전지수납부 내부의 수소가스 농도가 1차 위험농도에 도달하거나 2차 위험농도에 도달하거나 밸브점검배기시간에 해당하는 경우 중 어느 하나에 해당하면 펌프를 가동하여 상기 축전지수납부 내부의 수소가스를 배출하며,
상기 제어부는 상기 가스배출부가 정상적으로 작동하는지를 점검하기 위하여 상기 가스배출부를 주기적으로 작동시켜서 점검하되, 상기 가스배출부를 점검하기 위한 작동은 상기 밸브점검배기시간 중에 상기 상태감지센서에서 측정된 값인 안정상태인 경우에 실시하는 것을 특징으로 하는 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 등부표 관리장치에 있어서,
상기 발전부는 태양광패널로 구성되고, 상기 태양광패널에는 일조량측정센서와 충방전조절기가 구비되며, 상기 축전지에는 충전량을 측정하는 배터리충전량센서가 더 구비되어 상기 일조량측정센서와 상기 충방전조절기 및 상기 배터리충전량센서에서 측정된 값을 상기 통신부를 통하여 육상의 서버로 전송하며,
상기 서버는 상기 일조량측정센서에 의하여 측정된 일조량과 상기 충방전조절기의 전기적 신호와 상기 배터리충전량센서에서 측정된 배터리의 단위 시간당 충전비율을 비교하여 상기 태양광패널 또는 상기 배터리의 이상 유무를 판단하는 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 등부표 관리장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 서버는 상기 일조량측정센서에 의하여 측정된 일조량과 상기 충방전조절기에 의하여 감지되는 전기적 신호를 비교하여 일조량에 비하여 발생되는 전기량이 기준 값보다 적으면 태양광패널에 이상이 있는 것으로 판단하고, 태양광패널에서 전기량이 정상적인 비율로 발생하는데 상기 배터리충전량센서에서 측정되는 배터리의 충전용량이 기준 값보다 적으면 상기 배터리에 이상이 있는 것으로 판단하는 수소가스 폭발방지기능이 구비된 해상용 등부표 관리장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170171020A KR101977620B1 (ko) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Cdma를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170171020A KR101977620B1 (ko) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Cdma를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101977620B1 true KR101977620B1 (ko) | 2019-05-13 |
Family
ID=66581810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170171020A KR101977620B1 (ko) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Cdma를 이용한 해상용 등부표의 수소가스 폭발 방지 관리 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101977620B1 (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101220484B1 (ko) | 2010-07-14 | 2013-01-10 | 세방전지(주) | 축전기용 벤트 플러그 |
| KR101268294B1 (ko) | 2012-11-23 | 2013-05-28 | 주식회사 유니크 | 축전지용 벤트 캡 |
| KR101268296B1 (ko) | 2012-11-16 | 2013-05-28 | 주식회사 유니크 | 축전지용 벤트 캡 |
| KR20160119488A (ko) | 2015-04-06 | 2016-10-14 | (주)대한엔지니어링 | 축전지 보관함의 가스 배기구 |
| KR101704359B1 (ko) * | 2016-10-10 | 2017-02-22 | 송성훈 | 배터리 충전관리장치 |
| KR20180060978A (ko) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | (주)대한엔지니어링 | 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부의 관리 시스템 |
-
2017
- 2017-12-13 KR KR1020170171020A patent/KR101977620B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101220484B1 (ko) | 2010-07-14 | 2013-01-10 | 세방전지(주) | 축전기용 벤트 플러그 |
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