KR102216635B1 - 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물 - Google Patents

무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물은, 가로등 시설물 분전반으로부터 공급되는 제1 전력에 대응하여 발광하는 가로등과, 목표 공기 청정영역과 오염공기 발생영역 사이에 배치된 가로등 시설물 기둥에 부착되며, 코로나 방전을 수행하는 방전극과 상기 코로나 방전에 의해 대전된 먼지 입자를 포집하는 대전판을 포함하고, 상기 방전극에 상기 코로나 방전을 위한 제1 전압을 인가하고 상기 대전판에 제어신호에 대응하는 제2 전압을 인가하는 미세먼지 저감기와, 풍향 및 풍속을 감지하여 풍향풍속 감지결과를 생성하는 풍향풍속 감지모듈과, 상기 풍향풍속 감지결과에 기초하여 상기 제어신호를 생성하는 제어모듈과, 스위치 릴레이를 이용하여 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 및 상기 제어모듈에 전력을 공급하는 전력공급모듈과, 전력을 저장하는 전력저장모듈을 포함하고, 전력공급모듈은, 상기 스위치 릴레이를 통해 상기 가로등에 공급되는 상기 제1 전력을 분기하여 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 상기 제어모듈, 및 상기 전력저장모듈에 공급하거나, 상기 전력저장모듈에 저장된 제2 전력을 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 및 상기 제어모듈에 공급한다.

Description

무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물{STREET LAMP STRUCTURE INCLUDING UNINTERRUPTIBLE AND SUPER-SAVING POWER TYPE FINE DUST REDUCTION DEVICE}
본 발명은 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물에 관한 것이다.
일반적으로 전기집진기는 방전극에 고전압을 인가하면 방전극의 엣지(edge)에서 코로나 방전이 일어나고, 방전영역 내에서 발생하는 전자사태에 의하여 다량의 전자가 코로나 영역 밖으로 이동하여 코로나 영역 밖의 집진공간(가스 흐름)의 가스 분자와 결합하여 가스를 이온화 시키고, 이온화된 가스는 가스 흐름 속에 포함된 미세한 크기의 먼지와 결합하여 먼지를 전기적으로 대전시킨다. 그리고, 대전된 먼지는 전기력에 의하여 집진판으로 이동하여 집진판에 포집되는 메커니즘에 의하여 작동한다.
이때, 코로나 방전을 발생시키기 위하여 방전극에 인가되는 고전압의 크기는 방전극과 집진판 사이의 거리에 의존하며, 방전상태의 활성도는 인가되는 고전압의 크기와 전류에 직접적인 영향을 받으므로, 고전압의 크기가 클수록 방전은 더욱 활성화 되어 전기집진기의 집진효율은 증가하지만, 방전 활성화를 위하여 인가되는 고전압의 크기가 높일 경우 스파크 발생으로 인하여 집진성능은 급격하게 감소할 수도 있다.
따라서, 전기집진기의 운전에서 높은 집진효율을 안정적으로 유지하기 위하여는 높은 인가전압에서 스파크 발생 빈도가 낮은 안정적인 방전상태의 유지가 중요하지만, 먼지의 입경, 농도, 전기비저항 등이 가변되는 실제 현장에서 일어나는 다양한 요소들의 영향으로 인하여 고성능과 안정적인 운전을 동시만족 시키는 데에는 어려움이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 가로등 시설물 분전반 또는 전력저장모듈로부터 전력을 공급받아 가로등 시설물 주변의 공기정화를 효율적으로 운영하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물은, 가로등 시설물 분전반으로부터 공급되는 제1 전력에 대응하여 발광하는 가로등과, 목표 공기 청정영역과 오염공기 발생영역 사이에 배치된 가로등 시설물 기둥에 부착되며, 코로나 방전을 수행하는 방전극과 상기 코로나 방전에 의해 대전된 먼지 입자를 포집하는 대전판을 포함하고, 상기 방전극에 상기 코로나 방전을 위한 제1 전압을 인가하고 상기 대전판에 제어신호에 대응하는 제2 전압을 인가하는 미세먼지 저감기와, 풍향 및 풍속을 감지하여 풍향풍속 감지결과를 생성하는 풍향풍속 감지모듈과, 상기 풍향풍속 감지결과에 기초하여 상기 제어신호를 생성하는 제어모듈과, 스위치 릴레이를 이용하여 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 및 상기 제어모듈에 전력을 공급하는 전력공급모듈과, 전력을 저장하는 전력저장모듈을 포함하고, 전력공급모듈은, 상기 스위치 릴레이를 통해 상기 가로등에 공급되는 상기 제1 전력을 분기하여 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 상기 제어모듈, 및 상기 전력저장모듈에 공급하거나, 상기 전력저장모듈에 저장된 제2 전력을 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 및 상기 제어모듈에 공급한다.
실시 예에 따라, 상기 전력공급모듈은, 상기 스위치 릴레이를 통해 제1 기간 동안 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 상기 제어모듈, 및 상기 전력저장모듈에 상기 제1 전력을 공급하고, 상기 제1 기간 이후의 제2 기간 동안 상기 전력저장모듈에 저장된 제2 전력을 상기 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈 및 상기 제어모듈에 공급할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간은 서로 교번하여 반복될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물은, 상기 가로등 시설물 기둥에 부착되어 미세 먼지를 감지하는 미세먼지 감지모듈을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어모듈은, 상기 풍향풍속 감지결과에 기초하여 상기 미세먼지 저감기에 의해 정화되는 공기정화 가능영역의 범위를 판단하고, 상기 오염공기 발생영역의 공기가 상기 공기정화 가능영역을 통해서만 상기 목표 공기 청정영역에 도달되도록 상기 제어신호를 생성하여 각 공기정화 가능영역의 범위를 개별적으로 조절할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어모듈은, 상기 풍향풍속 감지결과를 기초로 풍향을 판단하고, 상기 목표 공기 청정영역으로부터 상기 오염공기 발생영역으로 바람이 부는 경우, 상기 공기정화 가능영역의 범위가 기준 범위보다 작게 설정되도록 상기 제어신호를 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물은, 상기 가로등 시설물 기둥에 부착되어 상기 미세먼지 저감기를 통해 상기 목표 공기 청정영역이 위치한 방향으로 바람을 분사시키는 에어 펌프를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어모듈은, 상기 공기정화 가능영역이 상기 목표 공기 청정영역을 둘러싼 형태로 서로 겹쳐지도록 상기 에어 펌프의 바람 분사에 의해 상기 공기정화 가능영역의 범위를 조절하되, 상기 공기정화 가능영역의 범위는 상기 미세먼지 저감기에 부는 바람의 세기에 대응하여 넓어지거나 좁아질 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어모듈은, 상기 풍향풍속 감지결과를 기초로 풍속을 판단하고, 제1 기준 풍속보다 크거나 같은 풍속이 감지된 경우 상기 제2 전압의 세기를 풍속 세기에 대응하여 증가시켜 상기 대전판의 포집력을 강화시키고, 제2 기준 풍속보다 작은 풍속이 감지된 경우 상기 에어 펌프를 제어하여 상기 목표 공기 청정영역이 위치한 방향으로 바람을 분사시키고, 상기 제2 기준 풍속보다 크거나 같은 풍속이 감지된 경우, 상기 에어 펌프를 제어하여 바람의 분사를 중단시키되, 상기 공기정화 가능영역이 상기 목표 공기 청정영역을 둘러싼 형태로 서로 겹쳐지도록 상기 에어 펌프의 바람 분사에 의해 상기 공기정화 가능영역의 범위를 조절할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 미세먼지 저감기는, 기설정된 주기마다 상기 대전판의 표면을 일방향을 따라 쓸어내리는 먼지 제거부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물에 의하면, 가로등 시설물 분전반 또는 전력저장모듈로부터 전력을 공급받아 가로등 시설물 주변의 공기정화를 효율적으로 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 개략적인 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 저감기의 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 코로나 방전을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5b는 도 5a의 타이밍도에 따른 제1 기간 동안 전력공급모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 도 5a의 타이밍도에 따른 제2 기간 동안 전력공급모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 개념도들이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시 예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물(100)은 오염공기 발생영역에 존재하는 오염물질이 목표 공기 청정영역으로 유입되지 않도록 공기정화를 수행할 수 있다. 여기서 가로등 시설물(100)은 도로와 인접한 위치에 배치되어 전력을 공급받는 도로 시설물을 의미하며, 목표 공기 청정영역과 오염공기 발생영역 사이에 배치된다.
목표 공기 청정영역이란 오염공기 발생영역의 오염된 공기가 유입되지 않도록 공기정화 가능영역으로 둘러싸인 영역을 의미하며, 공기정화 가능영역은 미세먼지 저감기(130)에 의해 정화된 공기로 유지될 수 있는 미세먼지 저감기(130)를 둘러싼 영역을 의미한다. 공기정화 가능영역은 미세먼지 저감기(130)의 코로나 방전의 세기 또는 미세먼지 저감기(130)에 유입되는 풍속이 세기가 커질수록 넓어질 수 있다.
일반적으로 가로등 시설물(100)은 도로와 인접한 위치에 설치되며, 도로 위를 통과하는 오토바이, 자동차 등은 질소산화물, 황산화물, 미세먼지 등과 같은 오염물질을 배출하기 때문에, 가로등 시설물(100)은 도로와 같은 영역을 오염공기 발생영역으로 설정하며, 사람이 보행하는 도보와 같은 영역을 목표 공기 청정영역으로 설정할 수 있다.
가로등 시설물(100)은 전력저장모듈(170)로부터 전력을 공급받아 동작될 수 있으나, 가로등을 발광시키기 위해 가로등 시설물 분전반(200)으로부터 제1 전력이 공급되는경우, 상기 제1 전력을 분기하여 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급할 수도 있다. 즉, 가로등 시설물(100)은 가로등 시설물 분전반(200)으로부터 제1 전력을 공급받는 경우에 전력저장모듈(170)에 저장된 전력을 사용하지 않고, 공급된 제1 전력을 분기하여 각 구성의 동작에 사용할 수 있다.
예컨대, 가로등 시설물(100)이 공기정화를 수행하고 있는 경우, 가로등에 전력이 공급되지 않는 주간에는 전력저장모듈(170)로부터 전력을 공급받아 공기정화 동작을 수행하고, 가로등에 전력이 공급되는 야간에는 상기 전력을 분기하여 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급할 수 있다. 이와 같이 전력저장모듈(170)는 가로등 시설물 분전반(200)으로부터 전력이 공급되지 않는 기간 동안에만 가로등 시설물(100)의 각 구성에 전력을 공급하게 되어, 전력소비 효율을 높이고 배터리 수명을 늘릴 수 있다.
가로등 시설물 분전반(200)은 가로등 시설물(100)에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 상시적으로 가로등 시설물(100)에 전력을 공급하거나 일정한 조건이 만족하는 경우에만 전력을 공급할 수 있다.
예컨대, 가로등 시설물 분전반(200)은 사용자의 조작에 의해 전력의 공급을 수동을 차단하거나 허용할 수도 있지만, 자동점멸제어모듈에 의해 일정한 조도 이하에서 자동으로 가로등에 전력이 공급되도록 운영될 수 있다.
가로등 시설물 분전반(200)은 복수의 가로등 시설물(100)들로의 전력공급을 동시에 제어할 수 있으며, 가로등 시설물 분전반(200)의 제어에 대응하여 가로등 시설물(100)들은 전력을 공급받거나 공급받지 못할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물(100)은 제어모듈(110), 미세먼지 감지모듈(120), 미세먼지 저감기(130), 풍향풍속 감지모듈(140), 에어 펌프(150), 전력공급모듈(160), 전력저장모듈(170), 및 가로등(180)를 포함하며, 각 구성은 가로등 시설물 기둥에 부착된 형태로 제공되거나 또는 가로등 시설물(100)과 인접한 지역에 위치한 별도의 보관함에 제공될 수 있다.
미세먼지 감지모듈(120)은 공기 중에 포함된 미세먼지를 감지할 수 있으며, 지름이 10㎛ 이하(PM 10)의 미세먼지와 지름이 2.5㎛ 이하(PM 2.5)의 초미세먼지에 대한 각각의 측정결과를 제어모듈(110)에 제공할 수 있다.
미세먼지 저감기(130)는 외부로부터 유입된 공기에 포함된 미세 먼지 등의 오염물질을 제거한 후 외부로 유출시킬 수 있으며, 상하 좌우로부터의 공기 유입을 허용하기 위한 유출구를 포함한다. 미세먼지 저감기(130)는 코로나 방전을 수행하여 먼지 입자를 대전시키고, 대전된 먼지 입자를 집진함으로써 공기정화를 수행할 수 있는데, 먼지 입자를 대전시키는 전기력의 세기는 제어모듈(110)로부터 수신된 제어신호에 대응하여 달라질 수 있다.또한, 미세먼지 저감기(130)는 기설정된 주기마다 대전판의 표면을 일방향을 따라 쓸어내리는 먼지 제거부재를 더 포함할 수 있다.
풍향풍속 감지모듈(140)은 풍속의 세기와 풍향을 감지하여 집진 효율을 제어하기 위한 풍향풍속 감지결과를 제어모듈(110)에 제공할 수 있다.
에어 펌프(150)는 가로등 시설물 기둥에 부착되어 제어모듈(110)의 제어에 대응하여 미세먼지 저감기(130)를 통해 목표 공기 청정영역이 위치한 방향으로 바람을 분사할 수 있다. 기준 속도 이상의 바람이 불면 공기 정화모듈은 자연풍에 의해 내부로 진입한 먼지 입자를 포집할 수 있지만, 기준 속도 미만의 바람이 불면 공기 정화모듈에 유입되는 먼지 입자가 적어 집진효율이 낮아질 수 있다. 따라서, 본 발명의 가로등 시설물(100)은 제2 기준 속도 미만의 바람이 부는 경우 에어 펌프(150)를 이용하여 인위적인 바람을 미세먼지 저감기(130)에 제공할 수 있다.
전력공급모듈(160)은 릴레이 스위치를 포함하며, 상기 릴레이 스위치를 통해 가로등 시설물 분전반(200)으로부터 공급되는 제1 전력을 릴레이 분기하여 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급하거나, 전력저장모듈(170)에 저장된 제2 전력을 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급할 수 있다.
구체적으로, 가로등 시설물 분전반(200)으로부터 가로등 시설물(100)에 제1 전력이 공급되면, 전력공급모듈(160)은 스위치 릴레이를 통해 전력저장모듈(170)로부터 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급되는 제2 전력을 차단하고, 제1 전력을 분기하여 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급함과 동시에 충전을 위해 전력저장모듈(170)에 공급할 수 있다.
그리고, 가로등 시설물 분전반(200)으로부터 가로등 시설물(100)에 제1 전력이 공급되지 않으면, 전력공급모듈(160)는 스위치 릴레이를 통해 전력저장모듈(170)에 저장된 제2 전력을 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급할 수 있다.
전력저장모듈(170)은 전력을 저장할 수 있는 일련의 장치를 의미한다. 예컨대, 전력저장모듈(170)은 납 축전지, 니켈 수소(Ni-MH) 배터리, 리튱 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 전력저장모듈(170)은 상술한 예시들로 한정되지 않으며, 에너지를 저장할 수 있는 모든 모듈들을 의미할 수 있다.
제어모듈(110)은 제어신호를 생성하여 가로등 시설물(100)의 각 구성의 동작을 제어하는 모듈로서, 가로등, 신호등과 같은 가로등 시설물(100)에 부착된 형태로 제공될 수 있지만, 지상에 별도의 가로등 시설물 형태로 제공될 수도 있다.
제어모듈(110)은 미세먼지 감지결과를 기초로 방전극에 인가되는 제1 전압의 세기와 대전판에 인가되는 제2 전압의 세기를 조절할 수 있다. 예컨대, 제어모듈(110)은 미세먼지 감지모듈(120)에 의해 측정된 미세먼지 감지결과가 기준 농도를 초과하는 경우 미세먼지 저감기(130)의 대전판에 인가되는 제1 전압의 세기를 초과된 미세먼지 농도의 양에 대응하여 증가시킬 수 있다.
또한, 제어모듈(110)은 풍향풍속 감지결과를 기초로 미세먼지 저감기(130)에 의해 정화되는 공기정화 가능영역의 범위를 판단하여 코로나 방전의 세기를 조절할 수 있다. 공기정화 가능영역은 풍속에 의해 달라질 수 있는데, 풍속의 세기가 커질수록 공기 정화 가능 영역의 범위가 넓어지며, 풍속의 세기가 작아질수록 공기 정화 가능 영역의 범위가 좁아질 수 있다.
실시 예에 따라, 제어모듈(110)은 풍향풍속 감지결과에 기초하여 미세먼지 저감기(130)에 의해 정화되는 공기정화 가능영역의 범위를 판단하고, 오염공기 발생영역의 공기가 공기정화 가능영역을 통해서만 목표 공기 청정영역에 도달되도록 제어신호를 생성하여 공기정화 가능영역의 범위를 조절할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 제어모듈(110)은 풍향풍속 감지결과를 기초로 풍향을 판단하고, 목표 공기 청정영역으로부터 오염공기 발생영역으로 바람이 부는 경우, 상기 공기정화 가능영역의 범위가 기준 범위보다 작게 설정되도록 제어신호를 생성할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 제어모듈(110)은 공기정화 가능영역이 목표 공기 청정영역을 둘러싼 형태로 서로 겹쳐지도록 에어 펌프(150)에 제어신호를 제공하여 에어 펌프(150)의 바람 분사에 의해 공기정화 가능영역의 범위를 조절할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 제어모듈(110)은 풍향풍속 감지결과를 기초로 풍속을 판단하고, 제1 기준 풍속보다 크거나 같은 풍속이 감지된 경우 제2 전압의 세기를 풍속 세기에 대응하여 증가시켜 대전판의 포집력을 강화시키고, 제2 기준 풍속보다 작은 풍속이 감지된 경우 에어 펌프(150)를 제어하여 목표 공기 청정영역이 위치한 방향으로 바람을 분사시키고, 제2 기준 풍속보다 크거나 같은 풍속이 감지된 경우, 에어 펌프(150)를 제어하여 바람의 분사를 중단시키되, 상기 공기정화 가능영역이 상기 목표 공기 청정영역을 둘러싼 형태로 서로 겹쳐지도록 에어 펌프(150)의 바람 분사에 의해 공기정화 가능영역의 범위를 조절할 수 있다.
가로등(180)은 가로등 시설물 분전반(200)으로부터 제공된 제1 전력에 대응하여 발광 동작을 수행할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 저감기의 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 코로나 방전을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 미세먼지 저감기(130)는 코로나 방전을 수행하는 방전극(134)과 대전된 먼지 입자를 집진하는 대전판(132)을 포함한다. 미세먼지 저감기(130)는 전력공급모듈(160)로부터 전력을 공급받아 방전극(134)에 코로나 방전을 위한 제1 전압을 인가하고, 제어모듈(110)으로부터 수신된 제어 신호에 대응하는 제2 전압을 대전판(132)에 인가할 수 있다.
방전극(134)에 제1 전압을 인가되면 방전극의 엣지(edge)에서 코로나 방전이 일어나고, 방전영역 내에서 발생하는 전자사태에 의하여 다량의 전자가 코로나 영역 밖으로 이동하여 코로나 영역 밖의 집진공간(가스 흐름)의 가스 분자와 결합하여 가스를 이온화시키고, 이온화된 가스는 가스 흐름 속에 포함된 미세한 크기의 먼지와 결합하여 먼지를 전기적으로 대전시킨다. 그리고, 대전된 먼지는 전기력에 의하여 대전판(132)으로 이동하여 대전판에 포집되는 메커니즘에 의하여 작동한다.
이때, 코로나 방전을 발생시키기 위하여 방전극(134)에 인가되는 고전압의 크기는 방전극(134)과 대전판(132) 사이의 거리에 의존하며, 방전상태의 활성도는 인가되는 고전압의 크기와 전류에 직접적인 영향을 받으므로, 제1 전압의 크기가 클수록 방전은 더욱 활성화 되어 대전판(132)의 집진효율은 증가하지만, 방전 활성화를 위하여 인가되는 고전압의 크기가 높일 경우 스파크 발생으로 인하여 집진성능은 급격하게 감소할 수도 있다.
한편, 미세먼지 저감기(130)는 내부로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 제거하는 모듈로서, 바람의 세기가 강해질수록 내부로 유입된 공기가 미세먼지 저감기(130)에서 머무르는 시간이 짧아지게 된다. 대전판(132)은 정전기력에 의해 대전된 먼지 입자를 포집하는데, 만약 대전판(132)에 의한 정전기력보다 유속에 의한 관성력이 더 큰 경우 대전된 먼지 입자가 대전판(132)에 포집되지 못할 수 있다.
미세먼지 저감기(130)는 기설정된 주기마다 상기 대전판(132)의 표면을 일방향을 따라 쓸어내리는 먼지 제거부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 3a에서는 미세먼지 저감기(130)가 일방향으로 연장되어 형성된 유출구만을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 유출구는 곡선, 원형 등 다양한 형태로 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물(100)은 가로등 시설물 기둥(COL) 또는 인접한 위치에 배치되어, 코로나 방전을 수행하는 미세먼지 저감기(130)를 통해 공기정화를 수행할 수 있다.
도 4에서는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물(100)은 주변의 일정 영역의 공기를 정화시킬 수 있으며, 미세먼지 저감기(130), 풍향풍속 감지모듈(140), 및 제어모듈(110)는 가로등 시설물 기둥(COL)에 부착될 수 있다. 가로등(180)은 가로등 시설물 분전반(200)과 전기적으로 연결되어 제1 전력을 공급받아 점멸할 수 있다. 가로등 시설물 분전반(200)은 야간에만 가로등에 제1 전력을 공급하기 때문에, 가로등(180)도 야간에만 점멸될 수 있다.
전력공급모듈(160)는 가로등(180)이 점멸되는 기간 동안 제1 전력을 분기하여 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급할 수 있고, 가로등(180)이 점멸되지 않는 기간 동안에는 전력저장모듈(170)에 저장된 제2 전력을 가로등 시설물(100)의 각 구성에 공급할 수 있다.
풍향풍속 감지모듈(140)는 풍향 및 풍속의 세기를 감지하여 미세먼지 저감기(130)의 집진 효율을 제어하기 위한 풍향풍속 감지결과를 제어모듈(110)에 제공할 수 있다.
제어모듈(110)는 풍속 감지 결과를 기초로 미세먼지 저감기(130)에 의해 미세먼지(DT)가 포집되는 공기정화 가능영역(SE)의 범위를 판단할 수 있다. 공기정화 가능영역(SE)은 풍속에 의해 달라질 수 있는데, 풍속의 세기가 커질수록 공기정화 가능영역(SE)의 범위가 넓어지며, 풍속의 세기가 작아질수록 공기정화 가능영역(SE)의 범위가 좁아질 수 있다.
도 4에서는 미세먼지 감지모듈(120), 전력공급모듈(160), 및 전력저장모듈(170)이 별도로 도시되지 않았지만, 상기 구성들은 제어모듈(110)와 통합되어 제공되거나 가로등 시설물 기둥(COL)에 부착되어 제공될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이고, 도 5b는 도 5a의 타이밍도에 따른 제1 기간 동안 전력공급모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 5c는 도 5a의 타이밍도에 따른 제2 기간 동안 전력공급모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 가로등(180)의 동작 상태를 설명하기 위한 제1 그래프(GR1)와 미세먼지 저감기(130)의 동작 상태를 설명하기 위한 제2 그래프(GR2)가 도시되어 있다. 제1 및 제2 그래프들(GR1 및 GR2)은 시간의 흐름에 따른 가로등(180)과 미세먼지 저감기(130)의 턴-온 동작과 턴-오프 동작 상태를 나타낸다.
도 5b를 참조하면, 제1 시점(t1)에 가로등 시설물 분전반(200a)으로부터 점멸을 위한 제1 전력(POW1)이 공급되면, 전력공급모듈(160)은 가로등(180)에 공급되는 제1 전력(POW1)을 분기하여 전력저장모듈(170)와 미세먼지 저감기(130)에 공급할 수 있다. 이때, 가로등(180)에 공급되는 제1 전력(POW1)과 미세먼지 저감기(130) 및 전력저장모듈(170)에 공급되는 제1 전력(POW1)의 크기는 서로 상이할 수 있다. 제1 시점(t1)부터 제2 시점(t2)까지의 제1 기간(PD1) 동안 가로등(180)과 미세먼지 저감기(130)는 턴-온 상태를 유지하게 된다.
도 5b에서는 도시되지 않았지만, 제1 기간(PD1) 동안 미세먼지 감지모듈(120), 제어모듈(110), 풍향풍속 감지모듈(140), 및 에어 펌프(150)도 전력공급모듈(160)로부터 제1 전력(POW1)을 공급받을 수 있다.
도 5c를 참조하면, 제2 시점(t2)부터 가로등 시설물 분전반(200a)으로부터 제1 전력(POW1)의 공급이 중단되면, 전력공급모듈(160)은 전력저장모듈(170)에 저장된 제2 전력(POW2)을 미세먼지 저감기(130)에 공급할 수 있고, 미세먼지 저감기(130)는 제2 전력(POW2)을 공급받아 턴-온 상태를 유지할 수 있다.
제2 시점(t2)부터 제3 시점(t3)까지의 제2 기간(PD2) 동안 가로등 시설물(100)의 각 구성은 전력저장모듈(170)로부터 공급된 제2 전력(POW2)을 이용하여 턴-온 상태를 유지할 수 있으나, 가로등(180)은 전력공급이 중단되어 턴-오프 상태를 유지한다.
가로등 시설물 분전반(200a)이 제1 전력(POW1)을 공급하는 시간을 조절함에 따라 제1 기간(PD1) 및 제2 기간(PD2)의 길이는 달라질 수 있지만, 이러한 경우에도 제1 기간(PD1) 및 제2 기간(PD2)의 합은 동일할 수 있고, 제1 기간(PD1)과 제2 기간(PD2)은 교번하여 반복될 수 있다. 예컨대, 제1 기간(PD1)과 제2 기간(PD2)의 합은 24시간일 수 있다.
실시 예에 따라, 도시 정전 등에 의한 사고로 가로등 시설물 분전반(200a)으로부터 기설정된 기간 동안 전력이 공급되지 않으면, 전력공급모듈(160)은 제어모듈(110)의 제어에 대응하여 가로등(180)에 전력을 공급할 수 있다.
예컨대, 가로등 시설물 분전반(200a)으로부터 24시간 동안 전력이 공급되지 않으면, 제어모듈(110)은 도시 정전 사고가 발생한 것으로 판단하여 가로등(180)에 전력저장모듈(170)에 저장된 제2 전력(POW2)을 공급할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물의 개념도들이다.
도 6a 내지 도 6c에서는 가로등 시설물(100)이 도로와 인접한 위치에 배치되어 공기정화하는 방법을 설명한다. 가로등 시설물(100)은 도보 영역인 목표 공기 청정영역(ISE)과 도로 영역인 오염공기 발생영역(OSE) 사이에 배치되어 공기정화를 수행한다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물(100)은 주변의 공기를 정화시킬 수 있다. 가로등 시설물(100)은 서로 다른 위치에 배치되어 공기정화 가능영역(SE)을 형성하게 되는데, 공기정화 가능영역(SE)은 목표 공기 청정영역(ISE)을 둘러싼 형태로 형성되어 오염공기 발생영역(OSE)의 오염된 공기가 목표 공기 청정영역(ISE)에 유입되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 가로등 시설물(100)들은 오염공기 발생영역(OSE)의 공기가 공기정화 가능영역(SE)을 통해서만 목표 공기 청정영역(ISE)에 도달할 수 있도록 공기정화 가능영역(SE)을 서로 맞닿거나 중첩하게 형성할 수 있다.
실시 예에 따라, 가로등 시설물(100)들 각각은 오염공기 발생영역(OSE)의 공기가 공기정화 가능영역(SE)을 통해 목표공기 청정영역(ISE)에 도달하도록 에어 펌프(150)를 이용하여 공기정화 가능영역(SE)의 범위를 조절할 수 있다.
예컨대, 특정 영역의 가로등 시설물(100)에 부는 바람의 세기가 약한 경우 공기정화 가능영역(SE)의 범위가 좁아질 수 있고, 이 때문에 오염공기 발생영역(OSE)의 오염된 공기가 직접 목표 공기 청정영역(ISE)으로 유입될 수 있다. 이때, 가로등 시설물(100)은 특정 영역에 위치한 에어 펌프(150)를 이용하여 바람을 세기를 증가시켜 공기 정화 가능 영역(SE)의 범위를 증가시킬 수 있고, 이로써 오염공기 발생영역(OSE)의 공기가 공기 정화 가능 영역(SE)을 통해서만 목표 공기 청정영역(ISE)에 도달하도록 제어할 수 있다.
도 6c를 참조하면, 제1 및 제2 가로등 시설물들(100a 및 100b) 각각은 각 영역에서 풍향풍속 감지결과를 기초로 공기정화 가능영역(SE)의 범위를 조절할 수 있는데, 오염공기 발생영역(OSE)으로부터 공기가 유입될 가능성이 낮은 경우에는 공기정화 가능영역(SE)의 범위를 기준 범위보다 작게 설정하여 전력 사용을 줄일 수 있다.
실시 예에 따라, 제1 및 제2 가로등 시설물들(100a 및 100b)은 풍향풍속 감지결과를 기초로 풍향을 판단하고, 목표 공기 청정영역(ISE)으로부터 오염공기 발생영역(OSE)으로 바람이 부는 경우, 공기정화 가능영역(SE)의 범위가 기준 범위보다 작게 설정되도록 제어신호를 생성할 수 있다.
예컨대, 도보가 위치한 영역에서 도로가 위치한 영역으로 바람이 부는 경우도로에서 발생된 오염공기가 도보로 유입될 가능성이 낮기 때문에, 제1 가로등 시설물(100a)은 제1 공기정화 가능영역의 범위(SE1)가 기준 범위보다 작게 설정되도록 제어신호를 생성할 수 있다.
반면, 도로가 위치한 영역에서 도보가 위치한 영역으로 바람이 부는 경우, 제2 가로등 시설물(100b)은 오염공기 발생영역(OSE)의 공기가 공기정화 가능영역(SE)을 통해서만 목표 공기 청정영역(ISE)에 도달할 수 있도록 제2 공기정화 가능영역(SE2)을 서로 맞닿거나 중첩하게 형성할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 가로등 시설물
110: 제어모듈
120: 미세먼지 감지모듈
130: 미세먼지 저감기
140: 풍향풍속 감지모듈
150: 에어 펌프
160: 전력공급모듈
170: 전력저장모듈
180: 가로등
200: 가로등 시설물 분전반

Claims (10)

  1. 가로등 시설물 분전반으로부터 공급되는 제1 전력에 대응하여 발광하는 가로등;
    목표 공기 청정영역과 오염공기 발생영역 사이에 배치된 가로등 시설물 기둥에 부착되며, 코로나 방전을 수행하는 방전극과 상기 코로나 방전에 의해 대전된 먼지 입자를 포집하는 대전판을 포함하고, 상기 방전극에 상기 코로나 방전을 위한 제1 전압을 인가하고 상기 대전판에 제어신호에 대응하는 제2 전압을 인가하는 미세먼지 저감기;
    풍향 및 풍속을 감지하여 풍향풍속 감지결과를 생성하는 풍향풍속 감지모듈;
    상기 풍향풍속 감지결과에 기초하여 상기 제어신호를 생성하는 제어모듈;
    스위치 릴레이를 이용하여 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 및 상기 제어모듈에 전력을 공급하는 전력공급모듈; 및
    전력을 저장하는 전력저장모듈을 포함하고,
    상기 전력공급모듈은,
    상기 스위치 릴레이를 통해 상기 가로등에 공급되는 상기 제1 전력을 분기하여 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 상기 제어모듈, 및 상기 전력저장모듈에 공급하거나, 상기 전력저장모듈에 저장된 제2 전력을 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 및 상기 제어모듈에 공급하고,
    상기 제어모듈은,
    상기 풍향풍속 감지결과에 기초하여 상기 미세먼지 저감기에 의해 정화되는 공기정화 가능영역의 범위를 판단하고, 상기 오염공기 발생영역의 공기가 상기 공기정화 가능영역을 통해서만 상기 목표 공기 청정영역에 도달되도록 상기 제어신호를 생성하여 각 공기정화 가능영역의 범위를 개별적으로 조절하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력공급모듈은,
    상기 스위치 릴레이를 통해 제1 기간 동안 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈, 상기 제어모듈, 및 상기 전력저장모듈에 상기 제1 전력을 공급하고, 상기 제1 기간 이후의 제2 기간 동안 상기 전력저장모듈에 저장된 제2 전력을 상기 미세먼지 저감기, 상기 풍향풍속 감지모듈 및 상기 제어모듈에 공급하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기간과 상기 제2 기간은 서로 교번하여 반복되는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가로등 시설물 기둥에 부착되어 미세 먼지를 감지하는 미세먼지 감지모듈을 더 포함하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    상기 풍향풍속 감지결과를 기초로 풍향을 판단하고, 상기 목표 공기 청정영역으로부터 상기 오염공기 발생영역으로 바람이 부는 경우, 상기 공기정화 가능영역의 범위가 기준 범위보다 작게 설정되도록 상기 제어신호를 생성하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가로등 시설물 기둥에 부착되어 상기 미세먼지 저감기를 통해 상기 목표 공기 청정영역이 위치한 방향으로 바람을 분사시키는 에어 펌프를 더 포함하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    상기 공기정화 가능영역이 상기 목표 공기 청정영역을 둘러싼 형태로 서로 겹쳐지도록 상기 에어 펌프의 바람 분사에 의해 상기 공기정화 가능영역의 범위를 조절하되,
    상기 공기정화 가능영역의 범위는 상기 미세먼지 저감기에 부는 바람의 세기에 대응하여 넓어지거나 좁아지는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    상기 풍향풍속 감지결과를 기초로 풍속을 판단하고, 제1 기준 풍속보다 크거나 같은 풍속이 감지된 경우 상기 제2 전압의 세기를 풍속 세기에 대응하여 증가시켜 상기 대전판의 포집력을 강화시키고,
    제2 기준 풍속보다 작은 풍속이 감지된 경우 상기 에어 펌프를 제어하여 상기 목표 공기 청정영역이 위치한 방향으로 바람을 분사시키고, 상기 제2 기준 풍속보다 크거나 같은 풍속이 감지된 경우, 상기 에어 펌프를 제어하여 바람의 분사를 중단시키되,
    상기 공기정화 가능영역이 상기 목표 공기 청정영역을 둘러싼 형태로 서로 겹쳐지도록 상기 에어 펌프의 바람 분사에 의해 상기 공기정화 가능영역의 범위를 조절하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 미세먼지 저감기는,
    기설정된 주기마다 상기 대전판의 표면을 일방향을 따라 쓸어내리는 먼지 제거부재를 더 포함하는 무정전 초절전형 미세먼지 저감기를 구비한 가로등 시설물.
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KR101945259B1 (ko) * 2018-07-12 2019-04-17 김미선 옥외용 정전식 먼지 집진 장치 및 그 제어 방법
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