KR102528785B1 - 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반에 관한 것으로, 수배전반의 접속함에 내장되는 수배전반 안전 관리 장치는 공기 중 습도와 염도 중 적어도 하나를 측정 및 통보하는 염습도 측정부;누설 전류를 검출 및 통보하는 누설 검출부; 아크 발생량을 검출 및 통보하는 아크 센서; 온도를 측정 및 통보하는 온도 센서; 및 누설 전류, 아크 발생량, 수분값, 염도값, 온도값 중 적어도 하나에 기반한 다면평가를 통해 위험 레벨을 파악 및 통보하는 위험 정도 다중 평가부를 포함한다.

Description

염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반{Switchboardequipped with salt humidity measurement and safety management device}

본 발명은 염분 및 습도를 동시 측정할 수 있는 새로운 구조의 염습도 측정 장치를 이용하여, 수배전반의 안전사고 위험 정도를 확인 및 관리할 수 있도록 하는 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반에 관한 것이다.

일반적으로 수배전반은 전기를 접속, 분배, 제어하는 장치로서, 감전사고의 발생을 방지하기 위해 함체의 내부에 설치된다.

수배전반의 함체는 사각의 프레임에 철판을 용접하는 형태로 형성되기 때문에 외부에서 프레임과 철판의 사이에 발생하는 틈으로 이물질이 유입되어 쌓임으로써, 배전설비의 고장이 발생하거나, 염해가 유입될 경우, 부식이 발생하는 문제점이 있었다.

이에 수배전반이 기밀 상태를 유지하는 밀폐 장치 형태로 구현함으로써, 상기의 문제점을 해결하도록 하였다.

다만, 종래의 기술은 수배전반을 밀폐 장치로써 제작 및 제공하는 수준에 머물려 있을 뿐, 수배전반의 기밀 상태 손상 여부를 실시간 확인 및 통보하는 기술은 존재하지 못하는 한계가 있다.

또한 수배전반의 기밀 상태를 유지하면서, 수배전반내 전력 설비에 의한 안전사고 발생 가능성을 확인 및 통보하는 수단도 없는 문제가 있다.

국내등록특허 제10-2223803호 (등록일자 : 2021.02.26)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 염분 및 습도를 동시 측정할 수 있는 새로운 구조의 염습도 측정 장치를 제공하고자 한다.

또한 누설 전류, 아크 발생량, 수분값, 염도값, 온도값 뿐 아니라 염분 및 습도까지 고려하여 수배전반의 위험 정도를 실시간 확인하고 통보할 수 있는 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반을 공하고자 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 공기 중 습도와 염도 중 적어도 하나를 측정 및 통보하는 염습도 측정부; 누설 전류를 검출 및 통보하는 누설 검출부; 아크 발생량을 검출 및 통보하는 아크 센서; 온도를 측정 및 통보하는 온도 센서; 및 누설 전류, 아크 발생량, 수분값, 염도값, 온도값 중 적어도 하나에 기반한 다면평가를 통해 위험 정도와 위험 원인을 파악 및 통보하는 기능과, 상기 위험 정도와 위험 원인에 기반하여 안전사고 발생 방지를 위한 설비 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함하는 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반를 제공한다.

상기 염습도 측정부는 탄소체가 내장된 제1 센서; 상기 탄소체로부터 기 설정 거리만큼 이격되며, 2차원 평면 형태의 금속 매쉬를 구비한 제2 센서; 상기 제1 센서와 상기 제2 센서에 연결된 출력 양단을 구비하고, 입력 전압을 승압하여 고전압을 생성한 후 출력 양단으로 출력하는 승압부; 및 상기 승압부를 통해 고전압을 인가하면서 상기 제1 센서와 상기 제2 센서를 거쳐 흐르는 전류를 측정한 후, 기 설정된 연산 기준표 또는 연산 함수에 기반하여 측정 전류에 상응하는 염도 및 습도 중 적어도 하나를 연산 및 출력하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 센서는 원통형의 탄소체; 상기 탄소체의 외주면에 수직 접촉되는 일단면을 가지는 제1 금속 와이어; 및 상기 탄소체의 일단면과 상기 제1 금속 와이어의 타단부 일부만이 노출되도록 상기 탄소체와 상기 제1 금속 와이어를 감싸는 제1 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 센서는 2차원 평면 형태의 금속 매쉬; 상기 금속 매쉬의 측면 테두리에 수직 접촉되는 일단면을 가지는 제2 금속 와이어; 및 상기 제2 금속 와이어의 타단부 일부만이 노출되도록 상기 제2 금속 와이어를 감싸는 제2 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 탄소체가 내장된 제1 센서; 상기 탄소체로부터 기 설정 거리만큼 이격되며, 2차원 평면 형태의 금속 매쉬를 구비한 제2 센서; 상기 제1 센서와 상기 제2 센서에 연결된 출력 양단을 구비하고, 입력 전압을 승압하여 고전압을 생성한 후 출력 양단으로 출력하는 승압부; 및 상기 승압부를 통해 고전압을 인가하면서 상기 제1 센서와 상기 제2 센서를 거쳐 흐르는 전류를 측정한 후, 기 설정된 연산 기준표 또는 연산 함수에 기반하여 측정 전류에 상응하는 염도 및 습도 중 적어도 하나를 연산 및 출력하는 연산부를 포함하는 염습도 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 염습도 측정 장치는 염분 및 습도를 새로운 구조를 통해 보다 정확하게 측정할 수 있도록 한다.

그리고 염습도 측정 장치를 이용하여 염분 및 습도를 측정한 후, 이를 기반으로 수배전반의 현재 상태를 실시간 확인 및 통보하고, 필요시에는 안전 사고 발생 가능성을 최소화하기 위한 후속 조치를 취할 수 있도록 함으로써, 수배전반을 보다 안전하고 효율적으로 유지 관리할 수 있도록 한다.

도 1은 일반적인 수배전반을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염습도 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다면평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염습도 측정 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 염습도 측정 장치(100)는 기 설정 거리 이격되어 배치되는 제1 및 제2 센서(110, 120), 승압부(130) 및 연산부(140) 등을 포함한다.

제1 센서(110)는 원통형의 탄소체(111), 탄소체(111)의 외주면에 수직 접촉되는 일단면을 가지는 제1 금속 와이어(112), 탄소체(111)의 일단면과 제1 금속 와이어(112)의 타단부 일부만이 노출되도록 탄소체(111)와 제1 금속 와이어(112)를 감싸는 제1 몸체(113)로 구현된다.

제2 센서(120)는 2차원 평면 형태의 금속 매쉬(121), 금속 매쉬(121)의 측면 테두리에 수직 접촉되는 일단면을 가지는 제2 금속 와이어(122), 제2 금속 와이어(122)의 타단부 일부만이 노출되도록 제2 금속 와이어(122)를 감싸는 제2 몸체(123)로 구현된다.

승압부(130)는 제1 센서(110)의 제1 금속 와이어(112)와 제2 센서(120)의 제2 금속 와이어(122)에 연결된 출력 양단을 구비하고, 외부로부터 입력되는 직류 전압을 승압하여 고전압을 생성한 후 출력 양단으로 출력한다.

연산부(140)는 염도 및 습도 중 적어도 하나와 전류간의 상관관계를 사전 정의한 연산 기준표 또는 연산 함수를 구비한다. 그리고 승압부(130)를 통해 고전압을 인가하면서 제1 센서(110)와 제2 센서(120)를 거쳐 흐르는 전류를 측정한 후, 상기의 연산 기준표 또는 연산 함수에 기반하여 측정 전류에 상응하는 염도 및 습도 중 적어도 하나를 연산 및 출력한다.

이하, 도 3을 참고하여 염도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

제1 센서(110)의 탄소체(111)와 제2 센서(120)의 금속 매쉬(121)가 기 설정 거리 d(예를 들어, 4mm) 만큼 이격되는 경우, 제1 센서(110)의 탄소체(111)와 제2 센서(120)의 금속 매쉬(121)간에는 공기 절연층이 형성되는 효과가 발생한다.

이에 공기 중 염도 및 습도가 기 설정된 기준치인 상태에서, 승압부(130)의 +/- 출력단을 제1 센서(110)의 제1 금속 와이어(112)와 제2 센서(120)의 제2 금속 와이어(122)에 연결한 후 소정의 고전압을 인가하더라도, 제1 센서(110)와 제2 센서(120)간에는 전류가 흐르지 못하게 된다.

그러나 공기 중 염도 및 습도 중 적어도 하나가 기준치 보다 증가하는 경우, 공기 중 수분 및 염분이 유전체로써 작용하여 제1 센서(110)와 제2 센서(120)간에 전류가 흐르기 시작하며, 이때의 도통 전류량은 염도 및 습도 중 적어도 하나에 비례하여 증가하는 현상이 발생한다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 중 습도가 증가함에 따라 제1 센서(110)와 제2 센서(120)간 도통 전류인 IHVDC가 a 기울기로 증가하게 된다. 그리고 공기 중 습도와 염도가 함께 증가하면, 공기 중 습도 증가 시 보다 더욱 급격히 증가하게 된다. 즉, a 보다 큰 b 기울기(b>a)로 증가하게 된다.

이에 본 발명에서는 공기 중 습도, 또는 습도와 염도를 다양하게 변화시키면서 상기의 그래프를 사전 작성한 후, 이를 반영한 연산 기준표 또는 연산 함수를 생성한다.

그리고 제1 센서(110)와 제2 센서(120)간에 흐르는 전류를 측정한 후, 상기의 연산 기준표 또는 연산 함수를 이용하여 측정 전류에 상응하는 염습도 측정 장치 주변의 습도 또는 습도와 염도를 산출 및 출력하도록 한다.

다만, 자연 법칙상 공기 중 염도만 존재하는 경우는 없으므로, 공기 중 염도는 습도 및 염도 측정치에서 습도 측정치를 빼는 방식으로 산출 및 출력하도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 염습도 측정 장치는 공기 중 염도 및 습도에 따라 달라지는 제1 센서(110)와 제2 센서(120)간 도통 전류량을 측정 및 분석함으로써, 공기 중 염도, 습도, 그리고 염도와 습도를 산출 및 출력하도록 한다.

더하여, 본 발명은 염습도 측정 장치를 이용하여 수배전반의 위험 상태를 보다 상세하고 다양하게 모니터링할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안전 관리 장치(200)는 앞서 설명된 염습도 측정 장치(100)로 구현되는 염습도 측정부(210) 이외에 누설 검출부(220), 아크 센서(230), 온도 센서(240), 제어부(250), 및 무정전 전원 공급부(260) 등을 포함하며, 기밀 상태의 수배전반(300)에 내장된다.

염습도 측정부(210)는 공기 중 습도와 염도 중 적어도 하나를 측정하여 통보한다.

누설 검출부(220)는 수배전반의 전력 라인에 결합 설치되는 누설전류 센서(210)를 구비하고, 이를 통해 누설 전류량을 검출 및 통보한다.

아크 센서(230)는 접속함 내부에서의 아크 발생량을 검출 및 통보한다.

예를 들어, 도 5와 같이 제1 아크 센서(231)는 마그네트 코어(231a), 마그네트 코어(231a)에 균일하게 권선되는 제1 권선(231b), 및 제1 권선(231b)이 권선된 마그네트 코어(231a)의 일부 영역에만 권선되는 제2 권선(231c)을 구비하여, 제2 권선(231c)를 통해 제1 권선(231b)에 유도된 전류의 교류 성분만을 센싱하여 출력한다. 제2 아크 센서(232)는 마그네트 코어(232a)와 마그네트 코어(232a)에 균일하게 권선되는 권선(232b)을 구비하고, 권선(232b)를 통해 마그네트 코어(232a)를 관통하는 전력선을 통해 흐르는 전류에 상응하는 유도 전류를 센싱하여 출력한다.

또 다르게는 전력 제어 설비의 아크 대부분은 30 kHz 내지 48 kHz 대역과 1MHz 내지 20MHz 대역의 두 군데에서 검출됨을 고려하여, 30 kHz 내지 48 kHz 대역과 1 MHz 내지 20 MHz 대역으로 구분되는 센싱 대역을 가지는 2개의 아크 센서를 이용할 수도 있도록 한다.

온도 센서(240)는 수배전반의 내부 온도를 측정 및 출력한다.

제어부(250)는 위험 정도 및 위험 원인 평가를 위한 다면평가 테이블을 구비한다. 그리고 염습도 측정부(210), 누설 검출부(220), 아크 센서(230), 및 온도 센서(240)의 검출 결과를 상기의 다면평가 테이블을 통해 분석함으로써, 위험 정도와 위험 원인을 파악한 후, 통신 모듈 등을 통해 외부 장치 또는 사용자에 이를 통보하도록 한다.

또한 위험 정도와 위험 원인에 기반하여 안전사고 발생 방지를 위한 설비 제어 동작을 추가 수행할 수 있도록 한다.

무정전 전원 공급부(260)는 배터리를 자체 구비하고, 외부의 상용 전력을 이용하여 배터리를 충전 및 방전함으로써, 수배전반 안전 관리 장치(200)의 구동 전원을 생성 및 제공한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다면평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 다면평가 테이블은 누설 전류, 아크 발생량, 습도, 염도, 및 온도를 평가 항목으로 가지거나, 누설 전류, 제1 아크 발생량 및 제2 아크 발생량, 습도, 염도를 평가 항목으로 가지며, 평가 항목 각각의 위험 레벨을 여러 단계로 구분할 수 있도록 한다.

이에 본 발명의 제어부(250)는 다면평가 테이블에 기반하여 평가 항목별 신호값을 다면 평가함으로써, 수배전반의 위험 정도를 파악 및 통보할 수 있다.

예를 들어, 위험 레벨 1과 2에 속하는 평가 항목을 파악하고, 위험 레벨 1에 속하는 평가 항목이 n개(예를 들어, 2개) 이상 검출되는 경우에는 위험 가능성이 있음을 경고하고, 위험 레벨 2에 속하는 평가 항목이 m개(예를 들어, 2개) 이상 검출되는 경우에는 위험 상태임을 통보하도록 한다.

그리고 평가 항목 각각의 위험 레벨에 기반하여 위험 원인을 파악 및 통보할 수도 있도록 한다.

예를 들어, 염도 또는 습도의 위험 레벨이 가장 높은 경우에는 기밀상태 손상을, 누설 전류의 위험 레벨이 가장 높을 경우에는 누설 전류 발생을, 아크의 위험 레벨이 가장 높은 경우에는 아크 발생을, 온도의 위험 레벨이 가장 높을 경우에는 온도 이상을 위험 원인으로 각각 판단한 후, 사용자 안내할 수 있도록 한다.

더하여, 위험 상태 해소를 위해, 수배전반의 설비를 제어하는 동작도 추가 수행할 수도 있도록 한다.

예를 들어, 기밀상태 손상시에는 수배전반에 구비된 환풍기 및 필터(310)를 강제 구동시켜 수배전반내 염분 또는 수분이 제거되도록 하고, 누설 전류 및 아크 발생시에는 수배전반에 구비된 전력 차단 스위치(320)를 강제 구동시켜 수배전반내 전력 흐름이 일시 중지되도록 하고, 화재 발생시에는 수배전반의 배터리에 충전된 전력을 강제 방전시킴으로써, 안전사고 발생 가능성을 최소화하거나 안전사고 발생에 따른 피해가 최소화될 수 있도록 한다.

이와 같이, 본 발명에서는 수배전반에 내장된 안전 관리 장치를 통해 기밀 상태의 수배전반의 내부 상태를 실시간 확인하고, 필요시에 위험 상황 해소를 위한 제어 동작도 추가적으로 수행될 수 있도록 한다.

또한 무정전 전원 공급부를 이용하여 수배전반의 구동 전력을 제공함으로써, 외부 전력 잡음에 의한 영향이 최소화될 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (5)

1. 공기 중 습도와 염도를 동시에 측정 및 통보하는 염습도 측정부;
   누설 전류를 검출 및 통보하는 누설 검출부;
   아크 발생량을 검출 및 통보하는 아크 센서;
   온도를 측정 및 통보하는 온도 센서; 및
   누설 전류, 아크 발생량, 습도값, 염도값, 및 온도값에 기반한 다면평가를 통해 위험 정도와 위험 원인을 파악 및 통보하는 기능과, 상기 위험 정도와 위험 원인에 기반하여 안전사고 발생 방지를 위한 설비 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함하며,
   상기 염습도 측정부는
   원통형의 탄소체가 내장된 제1 센서;
   상기 제1 센서로부터 기 설정 거리만큼 이격된 2차원 평면 형태의 금속 매쉬를 구비하는 제2 센서;
   상기 제1 센서와 상기 제2 센서에 연결된 출력 양단을 구비하고, 입력 전압을 승압하여 고전압을 생성한 후 출력 양단으로 출력하는 승압부; 및
   상기 승압부를 통해 고전압을 인가하면서 상기 제1 센서와 상기 제2 센서를 거쳐 흐르는 전류를 측정한 후, 기 설정된 연산 기준표 또는 연산 함수에 기반하여 측정 전류에 상응하는 염도 및 습도를 연산 및 출력하는 연산부를 포함하며,
   공기 중 염도 및 습도가 기준치 이하인 경우에는 상기 제1 센서의 탄소체와 상기 제2 센서의 금속 매쉬간에 공기 절연층이 형성되며, 공기 중 염도 및 습도가 기준치보다 증가하는 경우에는 상기 제1 센서의 탄소체와 상기 제2 센서의 금속 매쉬간에 공기 중 염도 및 습도에 비례하는 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서는
   원통형의 탄소체;
   상기 탄소체의 외주면에 수직 접촉되는 일단면을 가지는 제1 금속 와이어; 및
   상기 탄소체의 일단면과 상기 제1 금속 와이어의 타단부 일부만이 노출되도록 상기 탄소체와 상기 제1 금속 와이어를 감싸는 제1 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 센서는
   2차원 평면 형태의 금속 매쉬;
   상기 금속 매쉬의 측면 테두리에 수직 접촉되는 일단면을 가지는 제2 금속 와이어; 및
   상기 제2 금속 와이어의 타단부 일부만이 노출되도록 상기 제2 금속 와이어를 감싸는 제2 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 염습도 측정 및 안전 관리 장치가 구비된 수배전반.
5. 삭제

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