KR102103509B1 - 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지진이 발생할 때 아파트나 건물 등 시설물에 설치된 전력변환장치에서 면진 센서를 통해 면진 장치의 상태를 감지하고, 화재 센서를 통해 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부를 감지해, 감지된 데이터들을 수집하고 비교 및 분석하여 알람을 출력하거나, 통신망을 통해 외부로 전송해 줄 수 있도록 하는 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템은, 시설물에 설치된 면진(免震) 장치의 상태를 감지하는 면진 센서와, 시설물 내에 발생된 화재를 감지하는 화재 센서를 갖는 복수의 슬레이브 모듈; 및 복수의 슬레이브 모듈과 유선 또는 무선으로 연동하고, 복수의 슬레이브 모듈로부터 감지 데이터를 수집하여 비교 및 분석 또는 가공하며, 분석 또는 가공된 데이터를 출력하거나, 분석 또는 가공된 데이터에 근거한 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어하는 마스터 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템은, 시설물에 설치된 면진(免震) 장치의 상태를 감지하는 면진 센서와, 시설물 내에 발생된 화재를 감지하는 화재 센서를 갖는 복수의 슬레이브 모듈; 및 복수의 슬레이브 모듈과 유선 또는 무선으로 연동하고, 복수의 슬레이브 모듈로부터 감지 데이터를 수집하여 비교 및 분석 또는 가공하며, 분석 또는 가공된 데이터를 출력하거나, 분석 또는 가공된 데이터에 근거한 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어하는 마스터 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 지진이 발생할 때 아파트나 건물 등 시설물에 설치된 전력변환장치에서 면진 센서를 통해 면진 장치의 상태를 감지하고, 화재 센서를 통해 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부를 감지해, 감지된 데이터들을 수집하고 비교 및 분석하여 알람을 출력하거나, 통신망(유무선, 만물 인터넷 등)을 통해 외부로 전송해 줄 수 있도록 하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력변환장치는 건물 등에 설치되어, 배전 계통을 지배하고 전기의 배분과 개폐, 안전, 계량 등을 수행하기 위해 개폐기, 차단기, 계기 등을 포함하는 설비를 의미한다.
이러한 전력변환장치는 설치 장소(건물 등)의 규모나 부하의 양 등에 따라 복수의 배전반 패널들을 포함할 수 있고, 복수의 배전반 패널들 각각에는 개폐기, 차단기, 계기등이 포함될 수 있다. 복수의 배전반 패널들은, 건물의 여러 위치에 분산되어 설치되고, 설치된 위치 주변에 존재하는 부하로 전력을 공급할 수 있다.
한편, 이러한 전력변환장치가 설치된 건물 등은 지진에 취약하다.
지진이 발생하면 진앙지로부터 전파되는 지진파는, 압축 팽창을 반복하면서 고상이나 액상 모두를 초속 6km 정도로 통과하는 압축파(P파)와, 오직 고상만을 초속 3.6km 정도로 상하로 진동하면서 통과하는 전단파(S파), 그리고 수평진동하는 수평진동파, 강한 지표진동을 유발하는 회전 진동파가 있다.
그런데, 이러한 전력변환장치가 설치된 빌딩이나 아파트 등의 건물은 지진이 발생하는 경우에 전력시설이나 통신제어 시설 등이 파괴되고, 전력변환장치가 파손되거나 배선의 합선으로 큰 화재가 발생하는 등 2차적인 피해를 입게 된다.
따라서, 지진이 발생하더라도 건물이 피해를 입지 않도록 하는 내진 및 면진설계의 중요성이 증가하고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 지진이 발생할 때 아파트나 건물 등 시설물에 설치된 전력변환장치에서 면진 센서를 통해 면진 장치의 상태를 감지하고, 화재 센서를 통해 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부를 감지해, 감지된 데이터들을 수집하고 비교 및 분석하여 알람을 출력하거나, 통신망을 통해 외부로 전송해 줄 수 있도록 하는 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템은, 시설물에 설치된 면진(免震) 장치의 상태를 감지하는 면진 센서와, 시설물 내에 발생된 화재를 감지하는 화재 센서를 갖는 복수의 슬레이브 모듈; 및 복수의 슬레이브 모듈과 유선 또는 무선으로 연동하고, 복수의 슬레이브 모듈로부터 감지 데이터를 수집하여 비교 및 분석 또는 가공하며, 분석 또는 가공된 데이터를 출력하거나, 분석 또는 가공된 데이터에 근거한 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어하는 마스터 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 마스터 모듈과 무선 네트워크를 통해 연동하는 어플리케이션이 설치되고, 어플리케이션을 통해 마스터 모듈로부터 분석 또는 가공 데이터를 수신하여 화면상에 출력하거나 또는 음향으로 출력하는 모바일 단말기를 더 포함할 수 있다.
복수의 슬레이브 모듈은, 면진형 슬레이브 모듈 및 화재형 슬레이브 모듈을 포함할 수 있다.
면진형 슬레이브 모듈은, 면진 센서를 통해 시설물의 지진에 의한 진동을 검출하는 제1 슬레이브 모듈; 및 면진 센서를 통해 시설물의 기울기를 검출하는 제2 슬레이브 모듈을 포함할 수 있다.
화재형 슬레이브 모듈은, 화재 센서를 통해 시설물 내의 연기를 검출하는 제3 슬레이브 모듈; 화재 센서를 통해 시설물 내의 온도를 검출하는 제4 슬레이브 모듈; 화재 센서를 통해 시설물 내의 습도를 검출하는 제5 슬레이브 모듈; 및 화재 센서를 통해 시설물 내로 유입되는 자외선을 검출하는 제6 슬레이브 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 발전소나 변전소로부터 인가받은 전력을 변환하여 계통에 공급하는 전력변환장치; 전력변환장치로부터 인가받은 전원을 시설물에 공급하는 전원부; 및 시설물에 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단기를 더 포함할 수 있다.
또한, 마스터 모듈은, 화재 센서 및 면진 센서로부터 출력된 감지 데이터를 각각 수집하는 데이터 수집부; 수집된 감지 데이터를 비교, 분석 또는 가공하는 데이터 분석부; 분석 또는 가공된 데이터에 근거해 알람 신호를 출력하는 알람출력부; 분석 또는 가공된 데이터에 근거해 시설물에 공급되는 전원이 차단되도록 하는 트립 신호를 출력하는 트립출력부; 수집된 감지 데이터를 저장하거나, 분석 또는 가공된 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 분석 또는 가공된 데이터를 화면상에 표시하거나 음향으로 출력하는 데이터 출력부; 감지 데이터의 수집과 분석 또는 가공을 제어하거나, 알람 신호와 트립 신호의 출력을 제어하거나, 분석 또는 가공된 데이터를 표시하거나 외부로 전송하는 것을 제어하는 제어부; 및 복수의 슬레이브 모듈과 유선 또는 무선으로 연동하고, 모바일 단말기와 무선 네트워크를 통해 연동하며, 분석 또는 가공된 데이터를 외부로 전송하기 위한 통신부를 포함할 수 있다.
또한, 마스터 모듈은, 수집된 감지 데이터를 기 설정된 위험 기준값과 비교하여 위험 기준값을 초과하는지의 여부에 따라 알람출력부 및 트립 출력부의 동작을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어할 수 있다.
또한, 면진 센서의 영점을 맞추기 위한 영점부를 더 포함할 수 있다.
또한, 시설물에 공급되는 전원의 차단을 해제하거나, 알람 출력부의 경고 알람 작동을 중단시키는 해제부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 화재 센서는, 시설물 내에서 아크 플래시의 발생 시에 자외선 광을 검출하는 자외선 센서를 더 포함할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 면진형 전력변환장치의 지진 대응 방법은, 면진(免震) 센서를 갖는 면진형 슬레이브 모듈 및 화재 센서를 갖는 화재형 슬레이브 모듈과 유선 네트워크로 연동하는 마스터 모듈이 원격지의 모바일 단말기와 무선 네트워크로 연동하며, 발전소나 변전소로부터 인가받은 전력을 변환하여 시설물에 전원을 공급하는 면진형 전력변환장치의 지진 대응 방법으로써,(a) 면진 센서가 지진에 의한 시설물의 진동 및 기울기를 감지하는 단계;(b) 화재 센서가 시설물 내의 온도와 습도, 자외선 및 연기를 감지하는 단계;(c) 마스터 모듈이 면진 센서 및 화재 센서로부터 감지 데이터를 수집하는 단계;(d) 마스터 모듈이 수집된 감지 데이터를 비교 및 분석하는 단계; (e) 마스터 모듈이 화재 발생으로 판단되면 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부에 따라 알람 신호나 경보 신호를 출력하는 단계; 및(f) 마스터 모듈이 면진 상태 이상으로 판단되면 데이터로 출력하거나 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 슬레이브 모듈은, 면진형 슬레이브 모듈 및 화재형 슬레이브 모듈을 포함할 수 있다.
(a) 단계는, 면진형 슬레이브 모듈의 제1 슬레이브 모듈이 면진 센서를 통해 지진에 의한 시설물의 진동을 감지하거나, 면진형 슬레이브 모듈의 제2 슬레이브 모듈이 면진 센서를 통해 시설물의 기울기를 감지할 수 있다.
(b) 단계는, 화재형 슬레이브 모듈의 제3 슬레이브 모듈이 화재 센서를 통해 시설물 내의 연기를 감지하거나, 화재형 슬레이브 모듈의 제4 슬레이브 모듈이 화재 센서를 통해 시설물 내의 온도를 감지하거나, 화재형 슬레이브 모듈의 제5 슬레이브 모듈이 화재 센서를 통해 시설물 내의 습도를 감지하거나, 화재형 슬레이브 모듈의 제6 슬레이브 모듈이 화재 센서를 통해 시설물 내로 유입되는 자외선을 감지할 수 있다.
또한, (d) 단계 내지 (f) 단계에서 마스터 모듈은, 수집된 감지 데이터를 기 설정된 위험 기준값과 비교하여 위험 기준값을 초과하는지의 여부에 따라 알람 출력부 및 트립 출력부의 동작을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어할 수 있다.
그리고, (a) 단계에서 면진 센서는 영점을 맞추고 시설물의 지진에 의한 진동 및 기울기를 감지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 지진이 발생했을 때 아파트나 건물 등 시설물에 설치된 전력변환장치에서 면진 센서를 통해 면진 장치의 상태를 감지하고, 화재 센서를 통해 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부를 감지할 수 있다.
또한, 감지된 데이터들을 수집하고 비교 및 분석하여 알람을 출력하거나, 사물 인터넷을 통해 외부로 전송해 줄 수 있다.
그리고, 관리자 또는 사용자는 모바일 단말기를 휴대하여 지진이 발생했을 때 원격지에서 사용자 어플리케이션을 통해 시설물의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 슬레이브 모듈과 화재형 슬레이브 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 모바일 단말기에 설치된 사용자 어플리케이션을 통해 모바일 단말기와 통신하는 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 슬레이브 모듈로부터 진동 및 기울기에 관한 감지 데이터를 수신하여 분석하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 알람 및 트립 신호의 출력을 판단하기 위한 위험 기준값을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 간의 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈의 외부 케이스에 대한 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 면진 센서가 감지하는 면진 장치의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 10은 도 9의 B-B선에 따른 단면도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 단말기가 마스터 모듈로부터 수신한 감지 데이터의 분석 결과를 어플리케이션을 통해 제공하는 예들을 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 슬레이브 모듈과 화재형 슬레이브 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 모바일 단말기에 설치된 사용자 어플리케이션을 통해 모바일 단말기와 통신하는 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 슬레이브 모듈로부터 진동 및 기울기에 관한 감지 데이터를 수신하여 분석하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 알람 및 트립 신호의 출력을 판단하기 위한 위험 기준값을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 간의 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈의 외부 케이스에 대한 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 면진 센서가 감지하는 면진 장치의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 10은 도 9의 B-B선에 따른 단면도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 단말기가 마스터 모듈로부터 수신한 감지 데이터의 분석 결과를 어플리케이션을 통해 제공하는 예들을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 “위에” 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 “바로 위에” 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
“아래”, “위” 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 “아래”에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 “위”에 있는 것으로 설명된다. 따라서 “아래”라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템(100)은, 마스터 모듈(Master Module)(110), 복수의 슬레이브 모듈(Slave Module)(121 ~ 126), 통신 네트워크(Network/Cloud)(130), 메인 서버(Main Server)(140) 및 모바일 단말기(150)를 포함한다.
마스터 모듈(110)은 복수의 슬레이브 모듈(121~126)과 유선 또는 무선으로 연동하고, 복수의 슬레이브 모듈(121~126)로부터 감지 데이터를 수집하여 비교 및 분석 또는 가공한다. 또한, 마스터 모듈(110)은, 분석 또는 가공된 데이터를 출력하거나, 분석 또는 가공된 데이터에 근거한 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어할 수 있다.
복수의 슬레이브 모듈(121~126)은, 시설물에 설치된 면진(免震) 장치(vibration isolation device)의 상태를 감지하는 면진 센서와, 시설물 내에 발생된 화재를 감지하는 화재 센서를 포함한다. 복수의 슬레이브 모듈(121~126)은 설비 및 시설물에 설치되고, 진동이나 기울기 값을 측정하는 IoE(Internet of Everythings) 센서를 포함하는 것이다.
통신 네트워크(130)는 마스터 모듈(110)과 복수의 슬레이브 모듈(121~126)을 유선으로 연결하거나, 마스터 모듈(110)과 메인 서버(140)를 와이파이(WiFi)나 무선으로 연결한다. 통신 네트워크(130)는 클라우드(Cloud)나 AP 공유기를 포함할 수 있다. 클라우드는 지진에 의한 진동 및 기울기 값을 IoE 클라우드 플랫폼(Platform) 기반으로 Text-LCD와 모바일(Web, App)을 통해 원격 감시 제어 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
따라서, 마스터 모듈(110)은 통신 네트워크(130)를 통해 복수의 슬레이브 모듈(121~126)로부터 진동이나 기울기에 관한 감지 데이터를 수신하거나, 온도와 습도, 연기, 자외선 등에 관한 감지 데이터를 수신할 수 있다.
마스터 모듈(110)은 복수의 슬레이브 모듈을 통해 확장이 가능하고, 연결된 슬레이브 상태를 Text LCD를 통해 표시할 수 있다.
마스터 모듈(110)은 기울기/가속도 이벤트 설정 값에 따라 트립 출력 기능을 실행하고, 면진센서에 대한 영점 초기화 기능을 실행할 수 있다.
마스터 모듈(110)은 연결된 복수의 슬레이브 모듈(121~126)과 RS-485 통신방식으로 연결하고, 연결된 모든 센서로부터 수신한 감지 데이터를 저장할 수 있다.
메인 서버(140)는 원격지에서 마스터 모듈(110)을 제어하거나, 마스터 모듈(110)로부터 감지 데이터와 분석 데이터 또는 가공 데이터를 수신하여 모바일 단말기(150)로 전송하는 것을 제어한다.
모바일 단말기(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 메인 서버(140) 또는 마스터 모듈(110)과 무선 네트워크를 통해 연동하는 사용자 어플리케이션(152)이 설치되고, 사용자 어플리케이션(152)을 통해 메인 서버(140) 또는 마스터 모듈(110)부터 분석 또는 가공 데이터를 수신하여 화면상에 출력하거나 또는 음향으로 출력할 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 모바일 단말기에 설치된 사용자 어플리케이션을 통해 모바일 단말기와 통신하는 예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 모바일 단말기(150)는 사용자 어플리케이션(152)을 통해 시설물에 부착된 면진 센서 및 화재 센서에서 검출된 진동 및 기울기 측정값을 현장이나 근거리에서 마스터 모듈(110)과 직접 통신하여 모니터링 할 수 있다.
복수의 슬레이브 모듈(121~126)은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 면진형 슬레이브 모듈 및 화재형 슬레이브 모듈을 포함할 수 있다. 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 슬레이브 모듈과 화재형 슬레이브 모듈을 나타낸 도면이다.
면진형 슬레이브 모듈은, 면진 센서를 통해 시설물의 지진에 의한 진동을 검출하는 제1 슬레이브 모듈(121); 및 면진 센서를 통해 시설물의 기울기를 검출하는 제2 슬레이브 모듈(122)을 포함할 수 있다.
화재형 슬레이브 모듈은, 화재 센서를 통해 시설물 내의 연기를 검출하는 제3 슬레이브 모듈(123); 화재 센서를 통해 시설물 내의 온도를 검출하는 제4 슬레이브 모듈(124); 화재 센서를 통해 시설물 내의 습도를 검출하는 제5 슬레이브 모듈(125); 및 화재 센서를 통해 시설물 내로 유입되는 자외선을 검출하는 제6 슬레이브 모듈(126)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 슬레이브 모듈에 대하여, 제1 슬레이브 모듈(121) 내지 제6 슬레이브 모듈(126)을 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 복수의 슬레이브 모듈을 제7 슬레이브 모듈 내지 제10 슬레이브 모듈 등과 같이 더 추가하여 확장 연결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템(100)은, 도 1 및 도 2에 도시하지는 않았지만, 발전소나 변전소로부터 인가받은 전력을 변환하여 계통에 공급하는 전력변환장치; 전력변환장치로부터 인가받은 전원을 시설물에 공급하는 전원부; 및 시설물에 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단기를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈(110)은, 데이터 수집부(302), 데이터 분석부(304), 알람출력부(306), 트립출력부(308), 제어부(310), 데이터 저장부(312), 데이터 출력부(314), 영점부(316), 해제부(318) 및 통신부(320)를 포함한다.
데이터 수집부(302)는 화재 센서 및 면진 센서로부터 출력된 감지 데이터를 각각 수집한다.
데이터 분석부(304)는 수집된 감지 데이터를 비교하여 분석하거나 또는 가공할 수 있다.
알람출력부(306)는 분석 또는 가공된 데이터에 근거해 알람 신호를 출력할 수 있다.
트립출력부(308)는 분석 또는 가공된 데이터에 근거해 시설물에 공급되는 전원이 차단되도록 하는 트립 신호를 출력할 수 있다.
제어부(310)는 감지 데이터의 수집과 분석 또는 가공을 제어하거나, 알람 신호와 트립 신호의 출력을 제어하거나, 분석 또는 가공된 데이터를 표시하거나 외부로 전송하는 것을 제어한다.
데이터 저장부(312)는 수집된 감지 데이터를 저장하거나, 분석 또는 가공된 데이터를 저장한다.
데이터 출력부(314)는 분석 또는 가공된 데이터를 화면상에 표시하거나 음향으로 출력한다. 즉, 데이터 출력부(314)는 데이터를 화면상에 표시하는 표시부와, 데이터를 음향으로 출력하는 스피커를 포함할 수 있다.
영점부(316)는 초기화 버튼을 포함하고, 초기화 버튼을 통해 면진 센서의 영점을 맞출 수 있다.
해제부(318)는 해제 버튼을 포함하고, 해제 버튼을 통해 시설물에 공급되는 전원의 차단을 해제하거나, 알람 출력부의 경고 알람 작동을 해제한다.
통신부(320)는 복수의 슬레이브 모듈과 유선 또는 무선으로 연동하고, 모바일 단말기와 무선 네트워크를 통해 연동하며, 분석 또는 가공된 데이터를 외부로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 슬레이브 모듈로부터 진동 및 기울기에 관한 감지 데이터를 수신하여 분석하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 시설물에 설치된 슬레이브 모듈(121~126)은 지진에 의한 진동과 기울기를 측정하는 면진 센서를 포함하고, 마스터 모듈(110)은 슬레이브 모듈(121~126)로부터 진동 및 기울기에 관한 감지 데이터를 수신한다.
여기서, 면진 센서는 시설물의 진동을 감지하는 진동 센서와, 시설물의 기울기를 감지하는 기울기 센서를 포함한다.
또한, 슬레이브 모듈(121~126)은 시설물 내의 온도와 습도, 연기, 자외선을 검출하는 화재 센서를 포함하고, 마스터 모듈(110)은 슬레이브 모듈(121~126)로부터 온도와 습도, 연기, 자외선 등에 관한 감지 데이터를 수신한다.
여기서, 화재 센서는 시설물 내의 온도를 감지하는 온도 센서, 습도를 감지하는 습도 센서 및 시설물 내의 연기를 감지하는 연기 센서 등을 포함한다.
또한, 화재 센서는, 시설물 내에서 아크 플래시의 발생 시에 자외선 광을 검출하는 자외선 센서를 더 포함할 수 있다.
마스터 모듈(110)은 슬레이브 모듈(121~126)로부터 수신한 감지 데이터를 분석할 때 차동 분석 알고리즘을 이용할 수 있다. 차동 분석 알고리즘은 지진에 대한 정확한 감시를 위해, 지면과 시설물에서 계측되는 가속도를 복합적으로 분석하고, 진동 오류를 제거하여 실제 지진에 의한 진동 여부를 판단할 수 있다.
이때, 진동 센서는 시설물의 진동을 소수점 셋째자리까지 측정하고, 기울기 센서는 시설물의 기울기를 소수점 첫째 자리까지 측정하며, 작은 충격에도 반응하여 감지한다.
따라서, 마스터 모듈(110)은 설비를 운영하는 중에 설비 보수, 점검, 컨테이너 입출입 등으로 생기는 진동을 자칫 위험 진동으로 간주하는 경우가 발생할 가능성이 있으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 설비와 지면에 각각 면진 센서를 설치하고, 각 면진 센서로부터 감지 데이터를 수신하여 지진으로 인한 이상 변위 발생인지, 이외의 다양한 충격에 의한 이상 변위 발생인지를 정확히 구별할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스터 모듈(110)은, 최대값을 트렌드로 구성하고, 정상 및 비정상 시 내진 컨디션을 분석 및 진단을 통해 기울기 경향, 알람, 차단 등의 운영 정보를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 마스터 모듈(110)에서 제어부(310)는, 수집된 감지 데이터를 도 5에 도시된 기 설정된 위험 기준값과 비교하여 위험 기준값을 초과하는지의 여부에 따라 알람출력부(306) 및 트립출력부(308)의 동작을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어할 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈이 알람 및 트립 신호의 출력을 판단하기 위한 위험 기준 값을 나타낸 도면이다. 도 5에서, 지진의 규모가 1.0 내지 2.9인 경우는, 특별히 좋은 상태에서 극소수의 사람을 제외하고는 전혀 느낄 수 없는 상태이다. 지진의 규모가 3.0 내지 3.9인 경우는, 소수의 사람들, 특히 건물의 윗층에 있는 소수의 사람들에 의해서만 느끼는 상태이고, 매달린 물체가 섬세하게 흔들리는 상태이다. 실내에서 현저하게 느끼게 되는데, 특히 건물의 윗층에 있는 사람에게 더욱 그렇지만 많은 사람들은 그것이 지진이라고 인식하지 못하며, 정지하고 있는 차는 약간 흔들리며, 트럭이 지나가는 것과 같은 진동이 있고 지속 시간을 산출할 수 있다.
지진의 규모가 4.0 내지 4.9인 경우에, 평균 최대 지반 가속도가 0.015g 내지 0.02g이면, 낮에는 실내에 서있는 많은 사람들이 느낄 수 있으나, 옥외에서는 거의 느낄 수 없는 상태이고, 밤에는 일부 사람들이 잠을 깨며, 그릇이나 창문, 문 등이 소란하며, 벽이 갈라지는 소리를 내고, 대형 트럭이 벽을 받는 느낌을 주며, 정지하고 있는 자동차가 뚜렷하게 움직이는 상태이다.
지진의 규모가 4.0 내지 4.9이고, 평균 최대 지반 가속도가 0.03g 내지 0.04g인 경우에, 거의 모든 사람들이 지진동을 느끼며, 많은 사람들이 잠을 깨며, 약간의 그릇과 창문 등이 깨지고 어떤 곳에서는 회반죽에 금이 가며, 불안정한 물체는 넘어지며, 나무나 전신주 등 높은 물체가 심하게 흔들리며, 추시계가 멈추기도 한다.
지진의 규모가 5.0 내지 5.9인 경우는 평균 최대 지반 가속도가 0.06g 내지 0.07g이면 모든 사람들이 느끼고, 많은 사람들이 놀라서 밖으로 뛰어 나가며, 어떤 무거운 가구가 움직이기도 하며, 벽의 석회가 떨어지기도 하며, 피해를 입은 굴뚝도 일부 발생하는 상태이다.
지진의 규모가 5.0 내지 5.9이고, 평균 최대 지반 가속도가 0.10g 내지 0.15g인 경우에, 모든 사람들이 밖으로 뛰어 나오고, 설계 및 건축이 잘 된 건물에서는 피해가 무시할 수 있는 정도이지만, 보통 건축물에서는 약간의 피해가 발생하며, 설계 및 건축이 잘못된 부실 건축물에서는 상당한 피해가 발생하며, 굴뚝이 무너지며, 운전 중인 사람들도 지진동을 느끼는 상태이다.
지진의 규모가 6.0 내지 6.9이고, 평균 최대 지반 가속도가 0.25g 내지 0.30g인 경우는, 특별히 잘 설계된 구조물에는 약간의 피해가 있고, 일반 건축물에서는 부분적인 붕괴와 더불어 상당한 피해를 일으키며, 부실 건축물에 아주 심하게 피해를 주며, 창틀로부터 창문이 떨어져 나가며, 굴뚝이나 공장 물품더미, 기둥, 기념비, 벽들이 무너지며, 무거운 가구가 넘어지며, 모래와 진흙이 약간 분출되며, 우물물의 변화가 발생하며, 차량을 운행하기 어려운 상태이다.
지진의 규모가 6.0 내지 6.9이고, 평균 최대 지반 가속도가 0.50g 내지 0.55g인 경우는, 특별히 잘 설계된 구조물에도 상당한 피해를 주고, 잘 설계된 구조물의 골조가 기울어지며, 구조물에 부분적 붕괴와 함께 큰 피해를 주며, 지표면에 선명한 금 자국이 생기며, 지하 송수관도 파괴되는 상태이다.
지진의 규모가 7.0 이상이고, 평균 최대 지반 가속도가 0.60g 이상인 경우는 잘 지어진 목조 구조물이 부서지기도 하며, 대부분의 석조 건물과 그 구조물이 기초와 함께 무너지며, 지표면이 심하게 갈라지며, 기차선로가 휘어지며, 강둑이나 경사면에서 산사태가 발생하며, 모래와 진흙이 이동하며, 물이 튀며 둑을 넘어 흘러내린다. 남아 있는 석조 구조물은 거의 없게 되고, 교량이 부서지며, 지표면에 심한 균열이 생기며, 지하 송수관이 완전히 파괴되며, 연약한 지반에서는 땅이 꺼지고, 지층이 어긋나며, 기차 선로가 심하게 휘어진다. 전면적인 피해가 발생하며, 지표면에 파동이 보이고, 시야와 수평면이 뒤틀리며, 물체가 공중으로 튀어나가는 상태이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 간의 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템(100)에서, 마스터 모듈(110)과 슬레이브 모듈(121~126)은 서로 간에 RS-485 통신방식을 이용하여 유선 케이블로 연결될 수 있다.
유선 케이블의 양단에는 터미널 블록(Terminal Block)이 구비되어 있으며, 마스터 모듈(110)과 슬레이브 모듈(121)은 유선 케이블의 터미널 블록을 마스터 모듈(110)과 슬레이브 모듈(121)에 각각 삽입하여 서로 연결하는 것이다.
이때, 마스터 모듈(110)은 DC 잭(Jack)을 통해 외부로부터 5V 또는 12V DC 전원을 인가받으며, 인가받은 전원을 유선 케이블을 통해 슬레이브 모듈(121)에도 공급한다.
또한, 마스터 모듈(110)은 도 7에 도시된 바와 같이 외부 케이스에 표시부(111; Text-LCD)를 비롯해 다수의 버튼과 표시 LED 등을 구비할 수 있다.도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 모듈의 외부 케이스에 대한 구성 예를 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 마스터 모듈(110)의 외부 케이스에는 키패드(112; Menu Key Pad), DC 잭 입력(113; Jack Input), VCC 입력(114; 12V DC IN), 접지(115; GND), 트립 출력 접점(116; Trip Output), 상태(Status) LED(117), WiFi 통신 모듈(118), 파워(Power) LED(119) 등이 구비될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 면진 센서가 감지하는 면진 장치의 구성 예를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 10은 도 9의 B-B선에 따른 단면도를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 면진 센서가 감지하는 면진 장치는, 랙 프레임(10) 및 지지철물(20)을 포함한다.
즉, 본 발명이 적용되는 면진 장치는, 수평부재(11)와 수직부재(12)로 이루어진 랙 프레임(10); 및 랙 프레임의 수직부재 하단부에, 측면에서 외측으로 돌출되도록 탄성 스프링(21)이 배치된 구형의 지지철물(20)을 포함한다.
이에, 면진 장치는 지지철물(20)에 대응하는 랙프레임(10)의 위치에 원형 또는 타원형 단면의 삽입구(31)가 형성되고, 지지철물(20)이 삽입구(310)에 삽입된 구조를 가질 수 있다. 랙 프레임(10)은 시설물의 건축 시에 철골 구조를 이룰 수 있다.
따라서, 면진 장치는 랙 프레임(10)의 하부에 별도의 지지철물(20)이 배치되어, 지지철물(20)이 랙프레임(10)이 설치되는 지면에서 삽입되도록 하여 지진 등 외부 진동으로부터 시설물이 입는 피해를 최소화하게 된다.
지지철물(20)은 모든 수직부재(12)의 하단부에 구성되도록 할 수도 있으며, 일부의 수직부재(12)에만 구성되도록 할 수 있다. 지지철물(20)은 도 9에 도시된 바와 같이, 구형의 철물로 이루어지며 용접, 별도의 연결 부재 등에 의하여 수직부재(12)의 하단부에 결합될 수 있다.
지지철물(20)에는 높이방향 중앙부에서 외측으로 탄성 스프링(21)이 돌출되도록 하여, 지지철물(20)이 삽입구(31)에 삽입 설치시에 탄성 스프링(21)의 외측단부가 삽입구(31)의 내벽면을 지지함으로써, 탄성 스프링(21)의 탄성에 의하여 진동에 대한 저항성 및 내충격성을 확보할 수 있다.
탄성 스프링(21)은 복수개가 구성될 수 있으며 바람직하게는 도 10에서와 같이, 지지철물(20)을 중심으로 대칭이 되도록 복수개가 형성됨으로써 진동시 일측으로 쏠리는 현상을 방지할 수 있다.
이러한 구조는 시공될 위치의 콘크리트 바닥면에 일정 크기의 원형 또는 타원형 단면을 갖는 삽입구(31)를 형성하도록 하고, 이 삽입구(31)에 지지철물(20)을 삽입하여 안착되도록 한다.
이때, 지지철물(20)의 측면에 형성되는 복수의 탄성 스프링(21)은 외측 단부가 각각 삽입구(31)의 내측벽을 지지하도록 삽입된다.
또한, 삽입구(31)의 내측면에는 고무, 합성수지 등 공지의 다양한 부재로 이루어지는 패킹부재(32)가 위치하여 충격을 흡수하며, 삽입구(31)의 내부에는 일정 점도를 갖는 액체(33)가 주입되도록 함으로써, 지진 등 외부 진동에 대한 저항성 및 내충격성을 추가 확보할 수 있다.
삽입구(31)의 내부에 충전되는 액체(33)는 일정 점도를 갖는 다양한 액체를 사용하도록 할 수 있지만, 8,000~10,000 cp 사이의 점도 값을 가지는 액체를 주입하는 것이 바람직할 수 있다.
수직부재(12)는 콘크리트 바닥면에 고정할 수 있도록 별도의 결합 플레이트(40)를 구성할 수 있다. 결합 플레이트(40)는 수직부재(12)의 하부 중앙부에 일정 크기의 관통구(41)가 통공된 판 형상으로 이루어지며, 관통구(41)로 수직부재(12)의 하단부가 관통하도록 끼워지고, 지지철물(20)이 수직부재(12)의 단부에 결합되도록 하여, 결합 플레이트(40)가 콘크리트 바닥면에 앵커(42)에 의하여 고정되도록 할 수 있다. 또한, 이때의 관통구(41)는 지지철물(20)의 단면의 크기보다 소정 크기 작게 형성되도록 하여 지지철물(30)이 결합 플레이트(40)에서 빠져나가지 못하도록 할 수 있다.
본 발명이 적용되는 면진 장치는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 실시하였으나, 이에 한정하지 않고, 외부와 내부의 하중을 분산시키기 위해 외부와 내부의 하중이 집중되는 볼을 구비하고, 상판과 하판에 수직 보강 부재를 구비하는 구조를 가지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 전력변환장치는, 함체하부면에 결합되어 설치면으로부터 유입되는 지진파를 흡수하여 함체로 지진파의 진동이나 충격이 전달되는 것을 감쇄시켜주는 면진장치가 구비될 수 있다. 이때, 면진장치는 자석과 접촉시 자성체로 자화되는 금속재로 형성되며, 하부면은 설치면에 고정결합되는 하부 고정플레이트; 측면이 하부 고정플레이트의 일측면에 밀착되게 구비되고, 기계식 자성체 변환스위치가 마련되어 기계식 자성체 변환스위치가 온(ON) 또는 OFF 위치로 이동될 때마다 자성체 또는 비자성체로 변환되며, 기계식 자성체 변환스위치가 온(On) 위치로 이동되어 자성체로 변환되는 경우, 측면에 밀착 위치하는 하부 고정플레이트를 자성체로 자화시키는 기계식 자성체 변환부; 자력의 영향을 받는 금속재로 형성되며, 하부 고정플레이트의 상측에 위치하고, 상부면 중앙에는 하부 구면홈이 형성되는 중간 가동플레이트; 상부단은 중간 가동플레이트의 하부면에 고정결합되고, 하부단은 하부 고정플레이트의 상부면에 고정결합되어 중간 가동플레이트를 탄성적으로 지지하는 다수의 제1탄성지지부; 중간 가동플레이트의 상측으로 소정거리 이격되게 구비되며, 상부는 배전반함체의 하부면에 고정결합되고, 하부면의 중앙에는 하부 구면홈에 대향되게 상부 구면홈이 형성되는 상부 가동플레이트; 하부 구면홈 및 상부 구면홈 사이에 개재되어 하부구면홈 및 상부 구면홈의 각 구면을 따라 이동가능하게 구비되는 강구; 및 상부단은 상부 가동플레이트의 측면에 고정결합되고, 하부단은 중간 가동플레이트의 상부면에 고정결합되는 다수의 제2탄성지지부를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 면진형 전력변환장치의 지진 대응 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템(100)은, 면진 센서가 지진에 의한 시설물의 진동 및 기울기를 감지한다(S111).
즉, 면진형 슬레이브 모듈에서, 제1 슬레이브 모듈(121)의 면진 센서가 지진에 의한 시설물의 진동을 감지하거나, 제2 슬레이브 모듈(122)의 면진 센서가 시설물의 기울기를 감지할 수 있다. 이때, 면진 센서는 영점을 맞추고 시설물의 지진에 의한 진동 및 기울기를 감지한다.
이어, 화재 센서가 시설물 내의 온도와 습도, 자외선 및 연기를 감지한다(S112).
즉, 시설물에 설치된 화재형 슬레이브 모듈에서, 제3 슬레이브 모듈(123)의 화재 센서가 시설물 내의 연기를 감지하거나, 제4 슬레이브 모듈(124)의 화재 센서가 시설물 내의 온도를 감지하거나, 제5 슬레이브 모듈(125)의 화재 센서가 시설물 내의 습도를 감지하거나, 제6 슬레이브 모듈(126)의 화재 센서가 시설물 내로 유입되는 자외선을 감지할 수 있다.
제6 슬레이브 모듈(126)은 화재 센서로서 자외선 센서나 전류 센서를 포함할 수 있다. 자외선 센서는 시설물에서 아크 플래시 발생 시, 발생된 광으로부터 자외선 특정 파장을 검출한다.
전류 센서는 아크 방전 부저항 특성을 이용하여 아크 발생을 검출한다. 일반적인 전기 회로는 옴의 법칙에 따라 동일 저항에 흐르는 전류가 전압에 비례하지만 아크의 경우는 그 반대로 전류가 커지면 저항이 작아져서 전압도 낮아지는 아크부저항 특성 또는 부특성을 나타낸다. 전류 센서는 이러한 아크부저항 특성을 이용하여 아크 발생을 검출한다.
이어, 마스터 모듈(110)이 면진 센서 및 화재 센서로부터 감지 데이터를 수집한다(S113).
이어, 마스터 모듈(110)은 수집된 감지 데이터를 비교 및 분석한다(S114).
이때, 마스터 모듈(110)은 슬레이브 모듈(121~126)로부터 수신한 감지 데이터를 분석할 때 차동 분석 알고리즘을 이용할 수 있다. 차동 분석 알고리즘은 지진에 대한 정확한 감시를 위해, 지면과 시설물에서 계측되는 가속도를 복합적으로 분석하고, 진동 오류를 제거하여 실제 지진에 의한 진동 여부를 판단할 수 있다. 진동 센서 및 기울기 센서는 시설물의 진동이나 기울기를 소수점 둘째 자리까지 측정하며, 작은 충격에도 반응하여 감지한다.
이어, 마스터 모듈(110)은 화재에 따른 알람 신호나 경보 신호를 출력하거나, 면진 이상 시 알람 신호의 출력 및 트립 신호의 출력을 제어한다(S115).
즉, 마스터 모듈(110)은 감지 데이터의 분석 결과, 화재 발생으로 판단되면 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부에 따라 알람 신호나 경보 신호를 출력할 수 있다.
또한, 마스터 모듈(110)은 감지 데이터의 분석 결과, 면진 상태 이상으로 판단되면, 면진 이상 상태를 데이터로 출력하거나, 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어할 수 있다.
이때, 마스터 모듈(110)은, 수집된 감지 데이터를 기 설정된 위험 기준값과 비교하여 위험 기준값을 초과하는지의 여부에 따라 알람출력부 및 트립 출력부의 동작을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 단말기가 마스터 모듈로부터 수신한 감지 데이터의 분석 결과를 어플리케이션을 통해 제공하는 예들을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 모바일 단말기(150)는 도 12에 도시된 바와 같이 사용자 어플리케이션(152)을 통해 마스터 모듈(110)부터 감지 데이터 및 분석 결과를 수신하여 화면상에 출력하거나 또는 음향으로 출력할 수 있다.
모바일 단말기(150)는 마스터 모듈(110)부터 수신한 감지 데이터 및 분석 결과에 근거해 사용자 어플리케이션(152)을 통해 기기 검색 기능을 제공하거나, 기울기 정보를 제공할 수 있다.
모바일 단말기(150)는 감지 데이터 및 분석 결과에 근거해 사용자 어플리케이션(152)을 통해 가속도 및 규모를 표시하거나, 알람 조회 화면 및 최신 알람 리스트 화면을 제공할 수 있다.
모바일 단말기(150)는 사용자 어플리케이션(152)을 통해 가속도 분석 결과를 제공하거나, 금일 최대값 화면을 제공하거나, 기울기 분석 차트 화면을 제공할 수 있다.
모바일 단말기(150)는 사용자 어플리케이션(152)을 통해 알람 발생 및 트립 정보를 제공하거나, 조회 가능 화면을 제공할 수 있다.
따라서, 사용자는 모바일 단말기(150)를 휴대하여 지진이 발생했을 때 원격지에서 사용자 어플리케이션(152)을 통해 시설물의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템(100)은, 전술한 실시 예에 한정되지 않고 다양하게 실시할 수 있는데, 예를 들면, 인공 지능부를 더 포함할 수 있다. 인공 지능부는 전국에서 지진이 발생한 지역들과 발생 횟수, 발생 날짜와 시간, 규모 등을 데이터로 저장하고, 저장한 데이터들을 지진이 발생한 당시의 환경 조건, 예를 들면, 풍향과 풍속, 날씨, 기후적 이변 등과 매칭하며, 매칭 데이터들을 학습하여 지진이 발생할 시기 등을 예측할 수 있다.
또한, 인공 지능부는 지진이 발생했을 때, 각 지역에서 규모에 따른 시설물의 피해 정도를 시설물의 조건, 예를 들면, 5층이나 15층 건물 등 건물 크기와, 건물 면적(연건평, 평수 등), 건물 구조(철골, H빔 등)에 따라 데이터로 저장하고, 이를 학습하여 지진이 발생할 시기에 어느 지역과 어떤 건물에 피해가 발생할지를 예측할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 지진이 발생할 때 아파트나 건물 등 시설물에 설치된 전력변환장치에서 면진 센서를 통해 면진 장치의 상태를 감지하고, 화재 센서를 통해 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부를 감지해, 감지된 데이터들을 수집하고 비교 및 분석하여 알람을 출력하거나, 통신망을 통해 외부로 전송해 줄 수 있도록 하는 면진형 전력변환장치(수배전반, 에너지저장장치, 무정전 전원장치, 태양광 인버터 및 접속반 등)의 지진 대응 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템 110: 마스터 모듈
121 ~ 126: 슬레이브 모듈 130: 통신 네트워크
140: 메인 서버 150: 모바일 단말기
302: 데이터 수집부 304: 데이터 분석부
306: 알람 출력부 308: 트립출력부
310: 제어부 312: 데이터 저장부
314: 데이터 출력부 316: 영점부
318: 해제부 320: 통신부
121 ~ 126: 슬레이브 모듈 130: 통신 네트워크
140: 메인 서버 150: 모바일 단말기
302: 데이터 수집부 304: 데이터 분석부
306: 알람 출력부 308: 트립출력부
310: 제어부 312: 데이터 저장부
314: 데이터 출력부 316: 영점부
318: 해제부 320: 통신부
Claims (10)
- 시설물에 설치된 면진(免震) 장치의 상태를 감지하는 면진 센서와, 상기 시설물 내에 발생된 화재를 감지하는 화재 센서를 갖는 복수의 슬레이브 모듈;
상기 복수의 슬레이브 모듈과 유선 또는 무선으로 연동하고, 상기 복수의 슬레이브 모듈로부터 감지 데이터를 수집하여 비교 및 분석 또는 가공하며, 분석 또는 가공된 데이터를 출력하거나, 분석 또는 가공된 데이터에 근거한 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어하는 마스터 모듈;
발전소나 변전소로부터 인가받은 전력을 변환하여 계통에 공급하는 전력변환장치;
상기 전력변환장치로부터 인가받은 전원을 상기 시설물에 공급하는 전원부; 및
상기 시설물에 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단기를 포함하고,
상기 마스터 모듈은, 전국에서 지진이 발생한 지역들과 발생 횟수, 발생 날짜와 시간, 지진 규모를 데이터로 저장하고, 저장한 데이터들을 지진이 발생한 당시의 풍향과 풍속, 날씨, 기후적 이변을 포함하는 환경 조건과 매칭하며, 매칭 데이터들을 학습하여 지진이 발생할 시기와 규모를 예측하는 인공 지능부를 포함하고,
상기 전력변환장치는, 함체 하부면에 결합되어 설치면으로부터 유입되는 지진파를 흡수하여 함체로 지진파의 진동이나 충격이 전달되는 것을 감쇄시켜주는 상기 면진 장치를 포함하며,
상기 면진 장치는, 자석과 접촉시 자성체로 자화되는 금속재로 형성되며, 하부면은 설치면에 고정결합되는 하부 고정플레이트; 측면이 상기 하부 고정플레이트의 일측면에 밀착되게 구비되고, 기계식 자성체 변환스위치가 마련되어 상기 기계식 자성체 변환스위치가 온(ON) 또는 오프(OFF) 위치로 이동될 때마다 자성체 또는 비자성체로 변환되며, 상기 기계식 자성체 변환스위치가 온(On) 위치로 이동되어 자성체로 변환되는 경우, 측면에 밀착 위치하는 상기 하부 고정플레이트를 자성체로 자화시키는 기계식 자성체 변환부; 자력의 영향을 받는 금속재로 형성되며,상기 하부 고정플레이트의 상측에 위치하고, 상부면 중앙에 하부 구면홈이 형성되는 중간 가동플레이트; 상부단은 상기 중간 가동플레이트의 하부면에 고정결합되고, 하부단은 상기 하부 고정플레이트의 상부면에 고정결합되어 중간 가동플레이트를 탄성적으로 지지하는 다수의 제1탄성지지부; 상기 중간 가동플레이트의 상측으로 소정 거리 이격되게 구비되며, 상부는 상기 함체의 하부면에 고정결합되고, 하부면의 중앙에는 상기 하부 구면홈에 대향되게 상부 구면홈이 형성되는 상부 가동플레이트; 상기 하부 구면홈 및 상기 상부 구면홈 사이에 개재되어 상기 하부 구면홈 및 상기 상부 구면홈의 각 구면을 따라 이동가능하게 구비되는 강구; 및 상부단은 상기 상부 가동플레이트의 측면에 고정결합되고, 하부단은 상기 중간 가동플레이트의 상부면에 고정결합되는 다수의 제2탄성지지부를 포함하며,
상기 마스터 모듈은, 상기 시설물 내에 설비를 운영하는 중에 설비 보수, 점검, 컨테이너 입출입으로 생기는 진동을 위험 진동으로 간주하지 않도록 상기 면진 센서로부터 감지 데이터를 수신하여 지진으로 인한 이상 변위 발생인지, 충격에 의한 이상 변위 발생인지를 구별하며,
상기 인공 지능부는, 지진이 발생할 경우, 각 지역에서 지진 규모에 따른 시설물의 피해 정도를 시설물의 건물 크기, 건물 면적, 건물 구조에 따라 데이터로 저장하고, 이를 학습하여 지진이 발생할 시기에 발생 가능 지역과 피해 가능 건물을 예측하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 마스터 모듈과 무선 네트워크를 통해 연동하는 어플리케이션이 설치되고, 상기 어플리케이션을 통해 상기 마스터 모듈로부터 상기 분석 또는 가공 데이터를 수신하여 화면상에 출력하거나 또는 음향으로 출력하는 모바일 단말기;
를 더 포함하는 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 슬레이브 모듈은, 면진형 슬레이브 모듈 및 화재형 슬레이브 모듈을 포함하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 면진형 슬레이브 모듈은, 상기 면진 센서를 통해 상기 시설물의 지진에 의한 진동을 감지하는 제1 슬레이브 모듈; 및 상기 면진 센서를 통해 상기 시설물의 기울기를 감지하는 제2 슬레이브 모듈을 포함하고,
상기 화재형 슬레이브 모듈은, 상기 화재 센서를 통해 상기 시설물 내의 연기를 감지하는 제3 슬레이브 모듈; 상기 화재 센서를 통해 상기 시설물 내의 온도를 감지하는 제4 슬레이브 모듈; 상기 화재 센서를 통해 상기 시설물 내의 습도를 감지하는 제5 슬레이브 모듈; 및 상기 화재 센서를 통해 상기 시설물 내로 유입되는 자외선을 감지하는 제6 슬레이브 모듈을 포함하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 마스터 모듈은,
상기 화재 센서 및 상기 면진 센서로부터 출력된 감지 데이터를 각각 수집하는 데이터 수집부;
상기 수집된 감지 데이터를 비교, 분석 또는 가공하는 데이터 분석부;
상기 분석 또는 가공된 데이터에 근거해 알람 신호를 출력하는 알람출력부;
상기 분석 또는 가공된 데이터에 근거해 상기 시설물에 공급되는 전원이 차단되도록 하는 트립 신호를 출력하는 트립출력부;
상기 수집된 감지 데이터를 저장하거나, 상기 분석 또는 가공된 데이터를 저장하는 데이터 저장부;
상기 분석 또는 가공된 데이터를 화면상에 표시하거나 음향으로 출력하는 데이터 출력부;
상기 감지 데이터의 수집과 분석 또는 가공을 제어하거나, 상기 알람 신호와 상기 트립 신호의 출력을 제어하거나, 상기 분석 또는 가공된 데이터를 표시하거나 외부로 전송하는 것을 제어하는 제어부; 및
상기 복수의 슬레이브 모듈과 유선 또는 무선으로 연동하고, 상기 모바일 단말기와 무선 네트워크를 통해 연동하며, 상기 분석 또는 가공된 데이터를 외부로 전송하기 위한 통신부;
를 포함하는 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 마스터 모듈은, 상기 수집된 감지 데이터를 기 설정된 위험 기준값과 비교하여 위험 기준값을 초과하는지의 여부에 따라 상기 알람출력부 및 상기 트립 출력부의 동작을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 면진 센서의 영점을 맞추기 위한 영점부; 및
상기 시설물에 공급되는 전원의 차단을 해제하거나, 상기 알람 출력부의 경고 알람 작동을 해제하기 위한 해제부;
를 더 포함하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 화재 센서는,
상기 시설물 내에서 아크 플래시의 발생 시에 자외선 광을 검출하는 자외선 센서;
를 더 포함하는 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템.
- 면진(免震) 센서를 갖는 면진형 슬레이브 모듈 및 화재 센서를 갖는 화재형슬레이브 모듈과 유선 네트워크로 연동하는 마스터 모듈이 원격지의 모바일 단말기와 무선 네트워크로 연동하며, 발전소나 변전소로부터 인가받은 전력을 변환하여 시설물에 전원을 공급하는 면진형 전력변환장치의 지진대응 방법으로서,
(a) 상기 면진 센서가 상기 시설물의 지진에 의한 진동 및 기울기를 감지하는 단계;
(b) 상기 화재 센서가 상기 시설물 내의 온도와 습도, 자외선 및 연기를 감지하는 단계;
(c) 상기 마스터 모듈이 상기 면진 센서 및 상기 화재 센서로부터 감지 데이터를 수집하는 단계;
(d) 상기 마스터 모듈이 상기 수집된 감지 데이터를 비교 및 분석하는 단계;
(e) 상기 마스터 모듈이 화재 발생으로 판단되면 초기 화재 여부, 자동 소화 여부, 자동 소화 실패 여부에 따라 알람 신호나 경보 신호를 출력하는 단계; 및
(f) 상기 마스터 모듈이 면진 상태 이상으로 판단되면 데이터로 출력하거나 알람 신호의 출력과 트립(Trip) 신호의 출력을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 면진형 전력변환장치는, 함체 하부면에 결합되어 설치면으로부터 유입되는 지진파를 흡수하여 함체로 지진파의 진동이나 충격이 전달되는 것을 감쇄시켜주는 면진 장치를 포함하며,
상기 면진 장치는, 자석과 접촉시 자성체로 자화되는 금속재로 형성되며, 하부면은 설치면에 고정결합되는 하부 고정플레이트; 측면이 상기 하부 고정플레이트의 일측면에 밀착되게 구비되고, 기계식 자성체 변환스위치가 마련되어 상기 기계식 자성체 변환스위치가 온(ON) 또는 오프(OFF) 위치로 이동될 때마다 자성체 또는 비자성체로 변환되며, 상기 기계식 자성체 변환스위치가 온(On) 위치로 이동되어 자성체로 변환되는 경우, 측면에 밀착 위치하는 상기 하부 고정플레이트를 자성체로 자화시키는 기계식 자성체 변환부; 자력의 영향을 받는 금속재로 형성되며,상기 하부 고정플레이트의 상측에 위치하고, 상부면 중앙에 하부 구면홈이 형성되는 중간 가동플레이트; 상부단은 상기 중간 가동플레이트의 하부면에 고정결합되고, 하부단은 상기 하부 고정플레이트의 상부면에 고정결합되어 중간 가동플레이트를 탄성적으로 지지하는 다수의 제1탄성지지부; 상기 중간 가동플레이트의 상측으로 소정 거리 이격되게 구비되며, 상부는 상기 함체의 하부면에 고정결합되고, 하부면의 중앙에는 상기 하부 구면홈에 대향되게 상부 구면홈이 형성되는 상부 가동플레이트; 상기 하부 구면홈 및 상기 상부 구면홈 사이에 개재되어 상기 하부 구면홈 및 상기 상부 구면홈의 각 구면을 따라 이동가능하게 구비되는 강구; 및 상부단은 상기 상부 가동플레이트의 측면에 고정결합되고, 하부단은 상기 중간 가동플레이트의 상부면에 고정결합되는 다수의 제2탄성지지부를 포함하며,
상기 마스터 모듈은, 상기 시설물 내에 설비를 운영하는 중에 설비 보수, 점검, 컨테이너 입출입으로 생기는 진동을 위험 진동으로 간주하지 않도록 상기 면진 센서로부터 감지 데이터를 수신하여 지진으로 인한 이상 변위 발생인지, 충격에 의한 이상 변위 발생인지를 구별하며,
상기 마스터 모듈은, 전국에서 지진이 발생한 지역들과 발생 횟수, 발생 날짜와 시간, 지진 규모를 데이터로 저장하고, 저장한 데이터들을 지진이 발생한 당시의 풍향과 풍속, 날씨, 기후적 이변을 포함하는 환경 조건과 매칭하며, 매칭 데이터들을 학습하여 지진이 발생할 시기와 규모를 예측하는 인공 지능부를 포함하고,
상기 인공 지능부는, 지진이 발생할 경우, 각 지역에서 지진 규모에 따른 시설물의 피해 정도를 시설물의 건물 크기, 건물 면적, 건물 구조에 따라 데이터로 저장하고, 이를 학습하여 지진이 발생할 시기에 발생 가능 지역과 피해 가능 건물을 예측하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 (d) 단계 내지 상기 (f) 단계에서 상기 마스터 모듈은, 상기 수집된 감지 데이터를 기 설정된 위험 기준값과 비교하여 위험 기준값을 초과하는지의 여부에 따라 알람출력부 및 트립 출력부의 동작을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어하는, 면진형 전력변환장치의 지진 대응 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020190139955A KR102103509B1 (ko) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템 및 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190139955A KR102103509B1 (ko) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템 및 방법 |
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|---|---|
| KR102103509B1 true KR102103509B1 (ko) | 2020-04-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190139955A KR102103509B1 (ko) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | 면진형 전력변환장치의 지진 대응 시스템 및 방법 |
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| KR (1) | KR102103509B1 (ko) |
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2019
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