KR102096741B1 - 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 구성에 의하면 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템에 있어서: 개폐대(12)와 조명대(14)를 구비한 중공 구조의 지주(10); 상기 지주(10)의 하단에 연결된 급수탱크(21)의 물을 급수대(26) 상의 미스트노즐(28)로 분무하는 분무수단(20); 상기 지주(10)에서 분무수단(20)의 하측에 고압방전대(32)와 방전유도판(36)을 구비하는 집진수단(30); 상기 지주(10)에서 집진수단(30)의 하측에서 대전된 분진을 흡착하는 여과수단(40); 상기 지주(10)에 탑재되어 가로등의 작동 상태와 기상 상태를 검출하는 감지수단(50); 및 상기 분무수단(20), 집진수단(30), 여과수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(60);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 태양광 가동 방식의 가로등을 기반으로 물분사를 비롯한 다기능을 접목하여 미세먼지의 감소와 더불어 주변 공기질 개선을 유발하여 공중보건 증진에 조력하는 효과가 있다.

Description

공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템{Street light system with air cleaning function}
본 발명은 공기정화 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 각종 도로나 골목에 배치된 가로등을 기반으로 주변 공기질의 개선을 유발하기 위한 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템에 관한 것이다.
국내외적인 제반 환경의 변동과 더불어 곰팡이, 미세먼지, 꽃가루, 황사 등 공기질을 악화시키는 오염 물질이 증가하고 있다. 특히 미세먼지는 특정 계절이 아닌 연중 불시로 농도가 높아지는 현상이 지속되면서 시급하게 해결해야 되는 사회적 문제로 대두되고 있다. 이에, 일부 발전소의 폐쇄나 업그레이드, 공해유발 연료를 사용하는 차량의 운행 제한, 대중교통의 무료이용 등의 대책이 지속적으로 제시되고 있는 상황이다.
광범위하게 배치된 가로등을 이용하여 대기를 정화하는 방안으로서 하기의 한국 등록특허공보 제1430647호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1780587호(선행문헌 2) 등과 같은 선행기술문헌을 참조할 수 있다.
선행문헌 1은 가로등주; 태양광을 집광하여 전기적 에너지로 변환하는 태양전지; 인버터로부터 인가받은 전원으로 동작하는 조명부; 가로등주의 흡입구에 설치되는 풍력터빈; 가로등주의 내부공간에 구비되고, 인버터의 전원으로 동작하는 고압대전체; 등을 포함한다. 이에, 매연을 집진하고 정화된 공기를 외부로 순환시켜 공기를 정화하는 효과를 기대한다.
그러나, 이와 같이 가로등주에 집진용 고압대전체를 탑재하는 정도로 미세먼지 감소에 의한 공기질 향상을 기대하기 곤란하다.
선행문헌 2는 가로등; 도로에 영향을 주는 환경 요인을 검출하는 감지수단; 도로에 인접하여 설치된 살수액조와 제설액조를 가로등에 탑재된 분사기와 연결한 분사수단; 및 감지수단의 입력에 대응하여 설정된 출력을 분사수단에 인가하는 제어수단;을 포함한다. 이에, 도로의 환경 요인에 대응하여 도로의 조건을 최적으로 유지하는 효과를 기대한다.
다만, 이는 도로의 조건을 최적으로 유지하기 위한 기술을 요지로 하므로 공기질 향상에 조력하는 측면에서 다소 미흡하다.
한국 등록특허공보 제1430647호 "공기정화 가로등" (공개일자 : 2014.05.09.) 한국 등록특허공보 제1780587호 "친환경 스마트 가로등 시스템" (공개일자 : 2017.09.26.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 태양광 가동 방식의 가로등을 기반으로 물분사를 비롯한 다기능을 접목하여 미세먼지의 감소와 더불어 주변 공기질의 개선을 유발하는 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템에 있어서: 개폐대와 조명대를 구비한 중공 구조의 지주; 상기 지주의 하단에 연결된 급수탱크의 물을 급수대 상의 미스트노즐로 분무하는 분무수단; 상기 지주에서 분무수단의 하측에 고압방전대와 방전유도판을 구비하는 집진수단; 상기 지주에서 집진수단의 하측에서 대전된 분진을 흡착하는 여과수단; 상기 지주에 탑재되어 가로등의 작동 상태와 기상 상태를 검출하는 감지수단; 및 상기 분무수단, 집진수단, 여과수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분무수단는 급수탱크에 가온기와 우수처리기를 구비하고, 조명대에 급수대를 은폐ㆍ노출 가능하도록 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 집진수단은 고압방전대에 대전극부와 소전극부를 교호로 구비하고, 이에 대응하는 타공부를 지닌 방전유도판을 복수로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 여과수단은 모듈로 형성되어 방사상으로 배치된 다수의 세라믹필터, 대향하는 세라믹필터 모듈의 중간에 설치되는 송풍기, 송풍기의 하류에서 지주 상에 설치되는 루버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 세라믹필터는 위치변동 가능하게 지지하는 회전대, 음/양으로 대전시키는 기능을 선택적으로 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 감지수단은 급수탱크의 수위를 검출하는 수위검출기, 급수탱크의 온도를 검출하는 온도검출기, 미세먼지를 농도를 검출하는 분진검출기, 풍향과 풍량을 검출하는 바람검출기을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 태양광 가동 방식의 가로등을 기반으로 물분사를 비롯한 다기능을 접목하여 미세먼지의 감소와 더불어 주변 공기질 개선을 유발하여 공중보건 증진에 조력하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 전체적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 집진수단을 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 여과수단을 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 회로구성을 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 분진을 제거하여 공기를 정화하는 기능을 갖춘 가로등 시스템에 관하여 제안한다. 분진은 도로상의 미세먼지를 대상으로 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 지주(10)는 개폐대(12)와 조명대(14)를 구비한 중공 구조로 형성된다. 지주(10)는 대부분 원형의 단면으로 형성되지만 부분적으로 각형의 단면을 포함할 수 있다. 개폐대(12)는 유지ㆍ보수를 위해 작업자나 공구가 출입되는 구조로 형성된다. 도 1에서 지주(10)의 상단에만 개폐대(12)를 도시하지만 측면에도 설치된다. 조명대(14)는 지주(10)의 상측 부분에 LED램프(16)를 지지하면서 전기적으로 연결하도록 결합된다.
또한, 본 발명에 따르면 분무수단(20)이 상기 지주(10)의 하단에 연결된 급수탱크(21)의 물을 급수대(26) 상의 미스트노즐(28)로 분무하는 구조이다. 급수탱크(21)는 동절기를 감안하여 지중에 매립하되, 지상에서 물보충과 청소가 가능하도록 개폐구를 설치한다. 급수대(26)에는 다수의 미스트노즐(28)이 설치되고, 미스트노즐(28)은 급수탱크(21)와 배관으로 연결된다. 급수탱크(21)와 미스트노즐(28) 사이의 배관에는 물을 압송하기 위한 펌프(24)가 연결된다. 펌프(24)는 급수탱크(21)의 저면에 설치되는 수중펌프 방식도 가능하다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분무수단(20)는 급수탱크(21)에 가온기(22)와 우수처리기(23)를 구비하고, 조명대(14)에 급수대(26)를 은폐ㆍ노출 가능하도록 지지하는 것을 특징으로 한다. 가온기(22)는 동절기에 물의 동결을 방지하도록 급수탱크(21)를 전기로 가열한다. 우수처리기(23)는 노면의 빗물에서 협잡물을 여과한 다음 급수탱크(21)로 공급한다. 도로의 환경에 따라 물보충이 용이하지 않은 경우에 유용하다. 급수대(26)는 별도로 설치할 수도 있으나 조명대(14)에 병합하는 것이 미관상이나 지지강도 측면에서 유리하다. 급수대(26)는 부호 26′처럼 설정에 따라 조명대(14)에서 노출되는 구성도 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 집진수단(30)이 상기 지주(10)에서 분무수단(20)의 하측에 고압방전대(32)와 방전유도판(36)을 구비하는 구조이다. 집진수단(30)은 대향하는 고압방전대(32)와 방전유도판(36)에 인가되는 수 kV의 직류 전원으로 코로나 방전을 유발한다. 이에, 집진수단(30)은 미세먼지 입자를 음/양 전하로 대전시키는 전기집진 기능을 수행한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 집진수단(30)은 고압방전대(32)에 대전극부(33)와 소전극부(34)를 교호로 구비하고, 이에 대응하는 타공부(37)를 지닌 방전유도판(36)을 복수로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 도 2를 참조하면, 고압방전대(32)의 하측으로 2개의 방전유도판(36)이 설치된 상태를 예시한다. 고압방전대(32)는 절연판에 다수의 전극을 수직으로 결합하여 구성되고, 방전유도판(36)은 절연브라켓을 개재하여 지주(10)의 내벽에 긴밀하게 지지된다. 각각의 전극에는 직경이 다른 대전극부(33)와 소전극부(34)가 교호로 결합된다. 방전유도판(36)은 고압방전대(32)의 전극부(33)(34)에 일정한 틈새를 유지하도록 대향하는 타공부(37)를 갖춘다.
이에 따라, 고압방전대(32)의 절연판을 통과한 공기가 복수의 방전유도판(36)을 도시의 화살표처럼 지그재그 유로로 유동하면서 코로나 방전에 의한 대전 상태를 고르게 유지하여 집진효율을 높인다.
한편, 집진수단(30)은 고압방전대(32)의 상측으로 여과망(31)을 구비하는 것이 바람직하다. 여과망(31)은 공기에 포함된 비교적 큰 이물질을 걸러내어 집진수단(30)의 손상이나 오동작 위험성을 낮춘다.
또한, 본 발명에 따르면 여과수단(40)이 상기 지주(10)에서 집진수단(30)의 하측에서 대전된 분진을 흡착하는 구조를 이룬다. 여과수단(40)은 집진수단(30)에서 양전하 또는 음전하로 대전된 미세먼지 입자를 흡착하여 여과하고 청정한 공기를 배출하는 기능을 수행한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 여과수단(40)은 모듈로 형성되어 방사상으로 배치된 다수의 세라믹필터(42), 대향하는 세라믹필터(42) 모듈의 중간에 설치되는 송풍기(45), 송풍기(45)의 하류에서 지주(10) 상에 설치되는 루버(47)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 여과수단(40)의 세라믹필터(42), 송풍기(45), 루버(47)가 예시된다.
도 3에서, 세라믹필터(42)는 교체 용이성을 고려하여 케이스 내에서 육각형 여과셀을 적층한 모듈 구조로 형성한다. 세라믹필터(42)의 모듈은 중앙의 통공을 중심으로 방사상으로 배치한다. 중앙의 통공에는 송풍기(45)를 설치하여 세라믹필터(42)를 통과한 공기를 하측으로 보낸다. 루버(47)는 송풍기(45)의 하측으로 배출되는 청정한 공기를 외부로 보내도록 지주(10)에 설치된다. 루버(47)는 설정에 따라 수동은 물론 전동으로 개폐되는 방식을 적용한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 세라믹필터(42)는 위치변동 가능하게 지지하는 회전대(41), 음/양으로 대전시키는 기능을 선택적으로 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 회전대(41)는 세라믹필터(42) 모듈과 송풍기(45)를 동시에 탑재한 상태로 지주(10)의 내벽에 회전 가능하게 지지된다. 이는 지주(10)의 외부에서 세라믹필터(42) 모듈을 하나씩 교체하기 용이하도록 하기 위함이다. 세라믹필터(42) 모듈의 상면에는 지지판(43)이 결합되어 공기의 흐름을 도시의 화살표처럼 유도한다. 세라믹필터(42)에 전극선이나 전극판을 부가하고 미세한 전원을 인가하면 음/양으로 대전된 미세먼지 입자의 흡착율이 높아진다.
또한, 본 발명에 따르면 감지수단(50)이 상기 지주(10)에 탑재되어 가로등의 작동 상태와 기상 상태를 검출하는 구조를 이룬다. 감지수단(50)은 지주(10) 및 그에 인접한 영역에 분산적으로 배치된다. 감지수단(50)의 신호는 분무수단(20), 집진수단(30), 여과수단(40) 등을 제어하는 정보로 활용된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 감지수단(50)은 급수탱크(21)의 수위를 검출하는 수위검출기(52), 급수탱크(21)의 온도를 검출하는 온도검출기(54), 미세먼지를 농도를 검출하는 분진검출기(56), 풍향과 풍량을 검출하는 바람검출기(58)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 수위검출기(52)는 급수탱크(21)의 물이 부족한 상태를 검출한다. 온도검출기(54)는 급수탱크(21)의 물이 결빙되는 조건을 검출한다. 분진검출기(56)는 지주(10)의 상측으로 설치되어 미세먼지의 농도를 검출한다. 바람검출기(58)는 물 분무 방식의 결정에 필요한 풍향/풍속을 검출한다.
또한, 본 발명에 따르면 제어수단(60)이 상기 분무수단(20), 집진수단(30), 여과수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조이다. 제어수단(60)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스 등이 탑재된 제어기(62)를 기반으로 한다. 제어기(62)의 입력인터페이스에는 감지수단(50)이 연결된다. 제어기(62)의 출력인터페이스에는 구동부를 개재하여 가온기(22), 펌프(24), 집진수단(30), 송풍기(45) 등이 연결된다. 이외에 제어수단(60)은 전원공급부(64)와 솔라셀모듈(66)을 구비한다. 전원공급부(64)는 충전식 배터리와 충전 회로로 구성된다. 솔라셀모듈(66)은 지주(10)의 상단에 설치되고 전원공급부(64)를 통하여 배터리를 충전한다.
작동의 일예로서, 제어기(62)가 분진검출기(56)를 통하여 미세먼지의 농도가 설정치 이상 높아진 것으로 판단하면, 펌프(24)를 가동하여 미스트노즐(28)로 물을 분사하여 미세먼지의 응집ㆍ낙하를 유발하고, 집진수단(30)과 여과수단(40)을 가동하여 미세먼지가 흡착/제거된 청정한 공기를 루버(47)로 송출한다. 이때 풍향과 풍량에 따라 급수대(26)의 자세(각도)를 변동하면서 물을 분무하면 한정된 물로 미세먼지 감소의 기능성을 높일 수 있다. 설사 가로등이 광범위한 미세먼지 감소에 미흡하더라도 적어도 가로등 주변을 청정하게 유지하여 보행자의 일시적인 대피공간을 제공할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 지주 12: 개폐대
14: 조명대 16: LED램프
20: 분무수단 21: 급수탱크
22: 가온기 23: 우수처리기
24: 펌프 26: 급수대
28: 미스트노즐 30: 집진수단
31: 여과망 32: 고압방전대
33: 대전극부 34: 소전극부
36: 방전유도판 37: 타공부
40: 여과수단 41: 회전대
42: 세라믹필터 43: 지지판
45: 송풍기 47: 루버
50: 감지수단 52: 수위검출기
54: 온도검출기 56: 분진검출기
58: 바람검출기 60: 제어수단
62: 제어기 64: 전원공급부
66: 솔라셀모듈

Claims (6)

  1. 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템에 있어서:
    개폐대(12)와 조명대(14)를 구비한 중공 구조의 지주(10);
    상기 지주(10)의 하단에 연결된 급수탱크(21)의 물을 급수대(26) 상의 미스트노즐(28)로 분무하는 분무수단(20);
    상기 지주(10)에서 분무수단(20)의 하측에 고압방전대(32)와 방전유도판(36)을 구비하는 집진수단(30);
    상기 지주(10)에서 집진수단(30)의 하측에서 대전된 분진을 흡착하는 여과수단(40);
    상기 지주(10)에 탑재되어 가로등의 작동 상태와 기상 상태를 검출하는 감지수단(50); 및
    상기 분무수단(20), 집진수단(30), 여과수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(60);을 포함하여 이루어지되,
    상기 집진수단(30)은 고압방전대(32)에 대전극부(33)와 소전극부(34)를 교호로 구비하고, 이에 대응하는 타공부(37)를 지닌 방전유도판(36)을 복수로 배치하여 구성되며,
    상기 여과수단(40)은 모듈로 형성되어 방사상으로 배치된 다수의 세라믹필터(42), 대향하는 세라믹필터(42) 모듈의 중간에 설치되는 송풍기(45), 송풍기(45)의 하류에서 지주(10) 상에 설치되는 루버(47)를 구비하고,
    상기 세라믹필터(42)는 위치변동 가능하게 지지하는 회전대(41), 음/양으로 대전시키는 기능을 선택적으로 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분무수단(20)는 급수탱크(21)에 가온기(22)와 우수처리기(23)를 구비하고, 조명대(14)에 급수대(26)를 은폐ㆍ노출 가능하도록 지지하는 것을 특징으로 하는 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지수단(50)은 급수탱크(21)의 수위를 검출하는 수위검출기(52), 급수탱크(21)의 온도를 검출하는 온도검출기(54), 미세먼지를 농도를 검출하는 분진검출기(56), 풍향과 풍량을 검출하는 바람검출기(58)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화 기능을 갖춘 가로등 시스템.
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