KR20090044227A - 터널 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 송배전소에 공급되는 상용전원에 크게 의지하지 않고 터널 주변에 설치된 태양전지나 풍력발전기를 통해 자체적으로 터널 내부를 조명할 수 있도록 한 것이고, 나아가 태양전지에서 생산되는 전력의 크기에 따라 조명등의 밝기를 조절함으로써 터널 입/출구 쪽의 조도를 터널 외부의 조도와 유사한 조건으로 형성시켜 차량이 진/출입하게 될 때에 운전자의 시야 장애가 최소화될 수 있도록 한 터널 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 발명의 터널 조명 장치는 태양전지; 상기 태양전지에서 생산되는 전기의 단위 시간당 전력량을 검출하는 전력 검출부; 상기 태양전지에서 생산되는 전기를 축전하는 축전지; 상기 축전지에 모아진 전기로 구동되는 다수의 터널 조명등 및 상기 전력 검출부에서 검출된 전력레벨에 의거하여, 상기 터널 조명등의 밝기를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
Figure P1020070110226
터널, 조명, 조도, 태양전지, 일조량, 풍력발전

Description

터널 조명 장치{apparutus for lighting a tunnel}
본 발명은 터널 조명 장치에 관한 것으로, 특히 송배전소에 공급되는 상용전원에 크게 의지하지 않고 터널 주변에 설치된 태양전지나 풍력발전기를 통해 자체적으로 터널 내부를 조명할 수 있도록 한 것이고, 나아가 태양전지에서 생산되는 전력의 크기에 따라 조명등의 밝기를 조절함으로써 터널 입/출구 쪽의 조도를 터널 외부의 조도와 유사한 조건으로 형성시켜 차량이 진/출입하게 될 때에 운전자의 시야 장애가 최소화될 수 있도록 한 터널 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 터널은 도로나 철도 또는 수로 등을 통하게 하기 위해 땅속을 뚫은 통로의 하나로서 특히, 고속도로나 국도 등에서 다양한 형태와 길이로 존재한다.
이러한 터널에는 외부로부터 빛이 전달되지 않기 때문에 조명등이 설치되어 있다. 그럼에도 불구하고, 차량이 터널 내부로 진입할 때나 외부로 진출하게 될 때에 발생되는 급격한 조도의 변화가 운전자에게 극심한 눈부심이나 전방의 사물을 식별하지 못할 정도의 어두움을 유발하기 마련이다. 따라서, 터널 진/출입시 운전자의 시야장애를 최소화하기 위해서는 터널 외부의 변화에 따라 터널 입/출구쪽에 설치된 조명등의 밝기가 조절되어야 한다. 즉, 주간에는 터널 중심부보다 입/출구쪽의 조도를 높이고 야간에는 입/출구쪽을 다소 어둡게 하여 운전자의 시야를 적응시켜 주는 것이다.
이에 이러한 터널 조명등의 조절을 위한 기존의 방안을 살펴보면 첫째, 터널 중앙부보다는 터널 입/출구쪽에 조명등을 더 많이 설치하거나 조명등 간의 간격을 촘촘히하되, 주/야간 또는 미리 정해진 시간마다 주기적으로 조명등의 일부를 점등하거나 소등하여 터널 입/출구쪽과 외부 환경이 유사한 조도가 되도록 한 터널 조명 장치가 제안되어 있다.
둘째, 그러나 주간임에도 날씨가 흐린 날에는 터널 외부의 조도가 맑은 날보다는 약해질 수밖에 없는바, 이러한 점을 감안하여 무선통신을 통해 원격지에서 날씨 상황에 맞게 조명등의 밝기를 제어하거나, 터널 주변에 설치된 조도센서를 통해 조명등의 밝기를 자동으로 제어하는 방안이 제안되기도 하였다.
그러나, 이러한 종래 터널 조명 장치에 따르면 야간에는 심야전력을 사용하기에 합리적인 전력소비가 이루어질 수 있으나, 주간에는 야간보다 많은 전력을 사용할 뿐만 아니라 국가적으로 전력 수요가 극심하기 때문에 안정적으로 전력을 공급받지 못할 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 송배전소에 공급되는 상용전원에 크게 의지하지 않고 터널 주변에 설치된 태양전지나 풍력발전기를 통해 자체적으로 터널 내부를 조명하고, 일조량에 따라 태양전지에서 생산되는 전력의 변화를 감지하여 조명등의 밝기를 조절함으로써 터널 입/출구 쪽의 조도가 터널 외부에 유사한 조건이 될 수 있도록 한 터널 조명 장치를 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 터널 조명 장치는 태양전지; 상기 태양전지에서 생산되는 전기의 단위 시간당 전력량을 검출하는 전력 검출부; 상기 태양전지에서 생산되는 전기를 축전하는 축전지; 상기 축전지에 모아진 전기로 구동되는 다수의 터널 조명등 및 상기 전력 검출부에서 검출된 전력레벨에 의거하여, 상기 터널 조명등의 밝기를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 터널 조명 장치는 터널의 대부분이 바람이 잦은 산간지대에 위치한다는 점을 감안하여, 풍력발전기 및 상기 풍력발전기에서 생산된 전기를 정류하여 상기 축전지로 공급하는 정류부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 터널 조명 장치는 상기 축전지에 축전되어 있는 전기의 양을 검출하는 축전량 검출부; 상용교류전원 공급부 및 상기 상용교류전원 공급부를 통해 공급되는 상용교류전원이 상기 조명등으로 인가되는 것을 온/오프하는 전원스위치 를 더 포함하여 이루어질 수 있는바, 이때 상기 제어부는 상기 축전량 검출부나 상기 전력 검출부에서 검출되는 값에 의거하여 상기 전원스위치를 제어하는 기능을 더 수행하게 된다.
또한, 상기 터널 조명등은 형광램프보다 에너지 절감 효과가 뛰어나고 거의 반영구적으로 사용할 수 있으면서도 밝기가 형광램프에 뒤떨어지지 않는 발광다이오드 소자로 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 터널 조명등으로 인가되는 전압을 조절하거나 상기 터널 조명등의 스위치를 온/오프하여 상기 터널 조명등의 밝기를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 터널 조명 장치에 따르면, 자연에너지로 터널을 조명하기에 합리적인 전력 소비가 이루어지고, 별도의 조도센서나 원격제어 없이도 태양전지에서 생산되는 단위시간당 전력량의 변화를 토대로 터널외부의 상태를 인지할 수 있기에 운전자의 시야장애를 위한 조명등의 밝기 조절이 가능한 효과가 있다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 터널 조명 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조명 장치의 블록 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 조명 장치(100)는 터널 입/출구부 주변 이를 테면, 가로등에 설치되는 태양전지(105), 일조량에 따라 변화되 는, 태양전지(105)에서 생산되는 전기의 단위시간당 전력량을 검출하는 전력 검출부(110), 태양전지(105)에서 생산되는 전기에너지를 화학에너지로 바꾸어 모아 두었다가 필요한 때에 전기로 재생하는 축전지(115), 축전지(115)에 축전된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터(125), 인버터(125)로부터 입력되는 교류전원의 전압을 변환하는 것으로서, 대개는 입력전압을 승압하는 변압부(130), 변압부(130)에서 변압된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터(135), 컨버터(135)로부터 공급되는 전원으로 구동되는, 터널 입/출구부에 설치되는 다수의 조명등(140), 각각의 조명등(140)을 점멸하는 조명등스위치(145), 전력 검출부(110)에서 검출되는 값을 토대로 변압부(130)나 조명등스위치(145)를 제어하는 제어부(150), 터널 입/출구 쪽의 조도 설정을 위한 키입력부(155) 및 키입력부(155)에서 제어부(150)로 입력되는 각종 설정값과 그 결과값을 디스플레이하는 표시부(160)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이외에도, 터널 조명 장치(100)는 조명등(140)의 자체 발전시설로 태양전지(105)만을 사용하게 될 경우에 날씨가 흐리거나 눈, 비가 올 경우 전력생산량이 감소하여 조명등(140)에 안정적인 전력을 공급하지 못할 수 있다는 점, 그리고 터널이 주로 바람이 잦은 고산지대에 위치한다는 점을 감안하여, 풍력발전기(165)와 여기서 생산된 전기를 정류하여 축전지로 공급하는 정류부(170)를 더 포함할 수도 있다. 상기 풍력발전기(165)는 도로변의 가이드 레일에 설치될 수 있다.
또한, 터널 조명 장치(100)는 축전지(115)에 축전된 전기의 양이 조명등(140)을 가동하기에 역부족이거나 심야전력으로 조명등(140)을 구동하고자 할 때 에는 송배전소에 공급되는 상용교류전원을 조명등(140)의 동력원으로 사용할 수 있는 기능이 마련되어야 하는바, 이에 축전지(115)에 축전되어 있는 전기의 양을 검출하는 축전량 검출부(120), 상용교류전원 공급부(175) 및 상용교류전원이 변압부(130)로 인가되는 것을 온/오프하는 전원스위치(180)를 더 포함할 수도 있다. 이러한 요소들이 더 구비됨에 따라, 제어부(150)는 축전량 검출부(120)나 전력 검출부(110)에서 검출되는 값을 토대로 전원스위치(180)를 제어하는 기능을 더 수행하게 된다.
한편 전술한 구성들에 대해 좀 더 구체적으로 설명하자면, 먼저 조명등(140)으로는 기존의 형광램프에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 거의 반영구적으로 사용할 수 있는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)소자로 구현되는 것이 바람직하다. LED 소자는 저휘도의 범용제품으로 알려져 있으나, 반도체 기술의 비약적인 발전에 힘입어 고특성의 청색(Blue), 백색(White) 다이오드의 구현이 현실화됨에 따라, 최근에는 차세대 조명원으로 각광받고 있다. 물론, 조명등(140)으로 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)나 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL)가 사용될 수도 있는바, 이때는 이러한 형광램프에 일반적으로 교류전원이 인가되므로 상기한 컨버터(135)의 구성이 터널 조명 장치(100)로부터 제외될 수 있다.
다음으로, 터널 외부를 밝을 때와 어두울 때로 구분하여 조명등(140)의 밝기를 간단하게 두 단계로 설정하고자 하는 경우에는 전력 검출부(110), 이에 의해 조명등스위치(145)를 제어하는 제어부(150) 및 조명등스위치(145)가 릴레이소자로 구 현될 수 있다. 즉, 이러한 릴레이소자는 태양전지(105)에서 생산되는 전력이 미리 정해진 기준치 이상인 경우에는 조명등(140) 모두를 점등시키고 반면, 태양전지(105)에서 생산되는 전력이 미리 정해진 기준치 이하인 경우에는 조명등(140)에서 일부를 소등시키는 것이다.
반면, 조명등(140)의 밝기를 터널 외부의 조도에 따라 더욱 많은 단계로 설정하고자 하는 경우에는 전력 검출부(110)는 단위시간당 전력량을 검출하고 이에 상응하는 감지신호를 제어부(150)로 출력하는 센서로 구현되고, 제어부(150)는 마이컴(MICOM)으로 구현될 수 있다. 즉, 제어부(150)는 전력 검출부(110)로부터 입력되는 감지신호의 레벨에 따라 각 조명등스위치(145)를 개별적으로 온/오프시킴으로써, 터널 입/출구쪽의 조도를 외부에 맞게 조절하는 것이다. 또는, 전력 검출부(110)로부터 입력되는 감지신호의 레벨이 상승하는 경우 다시 말해, 터널 외부가 점점 환해지는 경우에는 조명등(140)에 인가되는 전압을 승압하도록 변압부(130)를 제어하고, 이와 반대로 터널 외부가 점점 어두워지는 경우에는 조명등(140)에 인가되는 전압을 강압함으로써, 조명등(140)의 밝기를 조절하는 것이다.
결과적으로, 본 발명의 터널 조명 장치(100)는 일조량의 변화에 따른 단위시간당 태양전지(105)에서 생산되는 전력량의 변화를 토대로, 별도의 조도센서 없이도 터널의 밝기 정도를 여러 단계로 설정할 수 있는 것이다.
다음으로, 축전량 검출부(120), 이에 의해 전원스위치(180)를 제어하는 제어부(150) 및 전원스위치(180)는 릴레이소자로 구현될 수 있는바, 즉 이러한 릴레이소자는 축전지(115)에 축전된 전기량이 미리 정해진 기준치 이하인 경우에는 상용 교류전원 공급부(175)와 변압부(130) 간의 연결을 온시키고 반면, 축전지(115)에 축전된 전기량이 미리 정해진 기준치 이상인 경우에는 상용교류전원 공급부(175)와 변압부(130) 간의 연결을 오프시킨다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조명등의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 단계 S11에서 터널관리자는 키입력부(155)를 조작하여 조명등(140)의 밝기 조절을 위한 파라미터 이를테면, 아래 표1에서 보인 바와 같이 점등단계, 각 점등단계로 이르게 하는 태양전지의 생산전력값 및 태양전지에서 생산되는 전력레벨에 따른 터널 입/출구부의 목표조도값 등을 설정하게 된다.
점등단계 터널외부상태 생산전력 목표조도
1 아주 맑음 1000 200
2 맑음 500 150
3 조금 맑음 100 100
4 조금 흐림 50 50
5 흐림 10 10
6 아주 흐림 1 5
7 야간 0 5
다음으로, 제어부(150)는 단계 S13을 수행하여 전력 검출부(110)에 검출되는 전력레벨을 확인하고, 다음으로 단계 S15에서는 터널관리자에 의해 설정된 값에 의거하여 확인된 전력레벨에 상응하는 목표조도가 되도록 조명등(140)으로의 인가전압을 조절하거나 조명등스위치(145)를 개별적으로 점멸하게 된다.
이와 동시에, 제어부(150)는 단계 S17를 수행하여 축전량 검출부(120)에서 검출되는 축전량을 확인하고, 다음으로 단계 S19에서는 확인된 축전량이 해당 점등단계의 밝기(목표조도)를 구현하기에 충분한 것인지를 판단하게 된다. 단계 S19에서의 판단 결과, 축전량이 충분치 않은 경우에는 단계 S21을 수행하여 전원스위치(180)를 온시켜 상용교류전원이 조명등(140)으로 공급될 수 있도록 하고 반면, 축전량이 충분한 경우에는 단계 S23을 수행하여 전원스위치(180)의 상태를 오프로 계속 유지시키게 된다.
이상으로, 제어부(150)는 상기한 단계 S13 내지 단계 S23을 주기적으로 수행하여, 터널외부상태에 맞게끔 조명등(140)의 밝기를 조절하고, 조명등(140)에 안정적으로 전원이 공급될 수 있게 한다.
본 발명의 터널 조명 장치는 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조명 장치의 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조명 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 터널 조명 장치
105: 태양전지 110: 전력 검출부
115: 축전지 120: 축전량 검출부
125: 인버터 130: 변압부
135: 컨버터 140: 조명등
145: 조명등스위치 150: 제어부
155: 키입력부 160: 표시부
165: 풍력발전기 170: 정류부
175: 상용교류전원 공급부 180: 전원스위치

Claims (6)

  1. 태양전지;
    상기 태양전지에서 생산되는 전기의 단위 시간당 전력량을 검출하는 전력 검출부;
    상기 태양전지에서 생산되는 전기를 축전하는 축전지;
    상기 축전지에 모아진 전기로 구동되는 다수의 터널 조명등 및
    상기 전력 검출부에서 검출된 전력레벨에 의거하여, 상기 터널 조명등의 밝기를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 터널 조명 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    풍력발전기 및
    상기 풍력발전기에서 생산된 전기를 정류하여 상기 축전지로 공급하는 정류부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 터널 조명 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 축전지에 축전되어 있는 전기의 양을 검출하는 축전량 검출부;
    상용교류전원 공급부 및
    상기 상용교류전원 공급부를 통해 공급되는 상용교류전원이 상기 조명등으로 인가되는 것을 온/오프하는 전원스위치를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 제어부는 상기 축전량 검출부나 상기 전력 검출부에서 검출되는 값에 의거하여 상기 전원스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 터널 조명 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 터널 조명등은 발광다이오드 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 터널 조명 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터널 조명등으로 인가되는 전압을 조절하여 상기 터널 조명등의 밝기를 제어하는 것을 특징으로 하는 터널 조명 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터널 조명등의 스위치를 온/오프하여 상기 터널 조명등의 밝기를 제어하는 것을 특징으로 하는 터널 조명 장치.
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