KR20110007008A - 태양광 에너지 최적제어를 이용한 그린 ｉｔ 기반의 자외선 ｌｅｄ 살균 장치 - Google Patents

태양광 에너지 최적제어를 이용한 그린 ｉｔ 기반의 자외선 ｌｅｄ 살균 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 최적의 태양광 에너지를 충방전하기 위해 Green IT 기반의 최적 제어를 실시하고, 충전된 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치에 관한 것으로, 저전력으로 살균 효율성을 향상시킬 수 있는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치를 제공한다. 이를 위한 본 발명은 태양광을 수집하여 변환하고 변환된 전력을 저장하여 공급하는 전원부와; 외부로부터 공급되는 물을 공급하는 물공급부와; 상기 전원부로부터 인가되는 전원에 의해 자외선 LED를 구동하여 상기 공급된 물을 살균하는 살균부와; 상기 공급되는 물의 양 및 상기 자외선 LED의 세기를 감지하는 감지부와; 상기 감지결과에 따라 상기 공급되는 물의 양 및 상기 자외선 LED의 세기를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 자외선 LED를 저전력에 의해 효과적으로 구동하여 물의 살균 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 외부환경의 변화에도 능동적으로 대체할 수 있는 효과가 있다.
LED, 자외선, 살균, 정수, 태양광

Description

태양광 에너지 최적제어를 이용한 그린 ＩＴ 기반의 자외선 ＬＥＤ 살균 장치{Green IT Based UV LED sterilizer using solar energy}
본 발명은 최적의 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치에 관한 것으로, 특히, 저전력으로 구동되는 자외선 LED의 전원을 태양광 에너지로 제공하고 외부환경의 변화에 따라 물의 공급량 및 자외선 LED의 세기를 조절하여 효율적으로 살균할 수 있는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치에 관한 것이다.
현재 식수를 소독을 위해 주로 염소가 사용되고 있으며, 특히 염소는 살균 지속력을 가지고 있어 살균 후에도 지속적으로 세균번식을 억제해야 하는 곳에서 많이 사용하고 있다.
이러한 염소의 사용은 트리할로메탄(THM: Tri-Halo Methan) 등의 발암물질과 클로로아민 등 불쾌한 냄새를 가지는 부산물들을 생성한다.
이와 같이 소독된 수돗물 등의 식수는 사용자가 바로 마시기에는 적합하지 않아 정수기 등의 사용이 보편화되고 있다. 이 정수기는 정수시 부산물을 생성하지 않으며, 밀폐된 하우징 안에서 살균, 산화 반응을 일으킨다는 장점이 있다.
이러한 정수 및 살균은 자외선을 이용하며 램프형이 일반적이다.
그러나 자외선 램프는 수은과 같은 유해물질이 포함되어 있고, 고전력이 필요하기 때문에 최근에는 무수은 저전력의 이점을 가지고 있는 자외선 LED를 채용하고 있다.
자외선 LED를 이용하여 식수로 사용되는 물을 살균함으로써, 보다 간편하고 효과적으로 물을 살균하여 사용자의 편의성이 증대하였다.
그러나, 이와 같은 종래의 자외선 LED를 이용한 방식은 전력구동의 효율성과 살균에 대한 효율성이 고려되지 않아 불필요한 에너지가 낭비되고, 살균 시간이 장시간 이루어질 수 있으며, 더욱이 외부환경의 변화에 능동적이지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부환경의 변화에 영향을 받지 않으면서도 저전력 구동의 효율성과 공급되는 물의 살균 효율성을 향상시킬 수 있는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양광을 수집하여 변환하고 변환된 전력을 저장하여 공급하는 전원부와; 외부로부터 공급되는 물을 공급하는 물공급부와; 상기 전원부로부터 인가되는 전원에 의해 자외선 LED를 구동하여 상기 공급된 물을 살균하는 살균부와; 상기 공급되는 물의 양 및 상기 자외선 LED의 세 기를 감지하는 감지부와; 상기 감지결과에 따라 상기 공급되는 물의 양 및 상기 자외선 LED의 세기를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 제어부는 상기 물공급부로부터 공급되는 물의 양에 따라 상기 자외선 LED의 세기를 조절할 수 있다.
바람직하게는 상기 제어부는 상기 물공급부로부터 공급되는 물의 변화량에 따라 상기 자외선 LED의 세기를 조절할 수 있다.
바람직하게는 상기 제어부는 상기 자외선 LED의 세기에 따라 상기 물공급부의 공급량을 조절할 수 있다.
바람직하게는 상기 전원부는, 태양광을 수집하는 태양광 수집부와, 상기 수집된 태양광을 전기에너지로 변환하는 에너지 변환부와, 상기 변환된 에너지를 저장하는 전력저장부를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 감지부는, 상기 자외선 LED의 세기를 감지하는 감지부와, 상기 공급되는 물의 양을 감지하는 공급량 감지부를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 살균부는, 상기 공급된 물에 자외선을 방출하는 자외선 LED와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 자외선 LED의 세기를 제어하는 세기조절부를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 제어부는 상기 자외선 LED의 세기를 다단계로 구분하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 상기 세기조절부로 출력하고, 상기 세기조절부는 상기 단계에 대응하는 세기로 상기 자외선 LED를 구동할 수 있다.
바람직하게는 상기 물공급부는, 외부로부터 물이 공급되도록 개폐되는 개폐 기와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 개폐기를 통해 공급되는 물의 양을 제어하는 공급량 조절부를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 제어부는 상기 공급되는 물의 양을 다단계로 구분하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 상기 공급량 조절부로 출력하고, 상기 공급량 조절부는 상기 단계에 대응하는 양의 물이 공급되도록 상기 개폐기를 구동할 수 있다.
바람직하게는 상기 제어부는 상기 공급되는 물의 변화량을 다단계로 구분하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 상기 공급량 조절부로 출력하고, 상기 공급량 조절부는 상기 단계에 대응하는 변화량으로 물이 공급되도록 상기 개폐기를 구동할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치는 태양광 에너지를 변환하여 전원을 제공하고 외부환경의 변화에 따라 물의 공급량 또는 자외선 LED의 세기를 조절함으로써, 자외선 LED를 저전력에 의해 효과적으로 구동하여 물의 살균 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 외부환경의 변화에도 능동적으로 대체할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치(10)는 태양광으로부터 변환된 전원을 제공하는 전원부(110)와, 물의 공급량 및 살균 강도를 감지하는 감지부(120)와, 감지부(120)의 감지결과에 따라 물의 공급량 및 살균 강도를 제어하는 제어부(130)와, 공급된 물을 살균하는 살균부(140)와, 물의 공급량을 조절하는 물공급부(150)를 포함한다.
태양광 에너지를 이용한 전원
도 2는 도 1의 전원부(110)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
전원부(110)는 태양광을 수집하는 태양광 수집부(112)와, 수집된 태양광을 전기에너지로 변환하는 에너지 변환부(114)와, 변환된 에너지를 저장하는 전력저장부(116)를 포함한다.
태양광 수집부(112)는 집광수단으로서 균일하게 조사되는 태양광을 에너지 변환이 용이하도록 한곳으로 집중한다.
에너지 변환부(114)는 태양광 수집부(112)로부터 집중된 태양광을 광전효과에 의한 광기전력을 발생하여 전기에너지로 변환하며, 예를 들면, 반도체 PN 접합을 이용한 실리콘 광전지이다.
전력저장부(116)는 변환된 전기에너지를 저장하여 전원으로서 제어부(130), 및 살균부(140) 등으로 공급한다.
물의 양과 자외선 LED 의 세기에 따른 효율적 제어
도 3은 도 1의 감지부(120)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
감지부(120)는 살균부(140)의 살균 강도를 감지하는 세기감지부(122)와, 공급되는 물의 양을 감지하는 공급량 감지부(124)를 포함한다.
세기감지부(122)는 살균부(140)의 자외선 LED(144)로부터 방출되는 광의 세기를 감지하여 제어부(130)로 출력한다.
공급량 감지부(124)는 물공급부(150)를 통하여 공급되는 물의 양, 예를 들면, 외부와 연결된 유관으로부터 유입되는 양, 유입된 물이 저장되는 저장탱크의 수위, 및 유입양과 수위의 변화량을 감지하여 제어부(130)로 출력한다.
제어부(130)는 감지부(120)의 감지결과에 따라 공급되는 물의 양 및 자외선 LED(144)의 세기를 조절한다.
보다 구체적으로는 제어부(130)는 물공급부(150)로부터 공급되는 물의 양, 즉, 공급량 감지부(124)의 감지결과에 따라 자외선 LED(144)의 세기를 제어한다. 여기서, 제어부(130)는 자외선 LED(144)의 세기를 다단계로 구분하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 살균부(140)로 출력한다.
또한, 제어부(130)는 물공급부(150)로부터 공급되는 물의 변화량에 따라 자외선 LED(144)의 세기를 조절한다. 즉, 제어부(130)는 공급된 물의 양이 급격하게 변화되는 것이 공급량 감지부(124)로부터 감지되면 효율적인 살균을 위하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 살균부(140)로 출력한다.
또한, 제어부(130)는 살균부(140)의 살균 강도, 즉, 세기감지부(122)로부터 감지되는 자외선 LED(144)의 세기에 따라 물공급부(150)로부터 공급되는 물의 양을 조절한다. 여기서, 제어부(130)는 공급되는 물의 양 또는 변화량을 다단계로 구분 하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어 신호를 물공급부(150)로 출력한다.
물의 양에 따른 효율적 살균
도 4는 도 1의 살균부(140)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
살균부(140)는 자외선 LED(144)를 구동하는 세기조절부(142)와, 공급된 물에 자외선을 방출하는 자외선 LED(144)를 포함한다.
세기조절부(142)는 제어부(130)의 제어에 따라, 즉, 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 제어부(130)로부터 수신하여 자외선 LED(144)이 상기 단계에 대응하는 세기로 광을 방출하도록 구동한다.
자외선 LED(144)는 전원부(110)로부터 인가되는 전원에 의해 구동되어 자외선을 방출함으로써 공급된 물을 살균한다.
살균 강도에 따른 물의 공급량 조절
도 5는 도 1의 물공급부(150)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
물공급부(150)는 개폐기(154)를 구동하는 공급량 조절부(152)와, 외부로부터 물이 공급되도록 개폐되는 개폐기(154)를 포함한다.
공급량 조절부(152)는 제어부(130)의 제어에 따라, 즉, 물의 양에 대한 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 제어부(130)로부터 수신하여 개폐기(154)가 상기 단계에 대응하는 양의 물을 공급하도록 개폐기(154)를 구동한다.
또한, 공급량 조절부(152)는 물의 변화량에 대한 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 제어부(130)로부터 수신하여 개폐기(154)가 상기 단계에 대응하는 변화량으로 물을 공급하도록 구동한다.
개폐기(154)는 공급량 조절부(152)에 의해 구동되어 외부로부터 공급되는 물의 양을 조절하며, 예를 들면, 밸브일 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치(10)의 동작을 설명한다.
먼저, 전원부(110)가 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 저장하여 감지부(120), 제어부(130), 살균부(140), 물공급부(150)에 인가하면, 감지부(120)가 공급되는 물의 양 또는 그 변화량과, 현재의 살균 강도를 감지하면서, 살균부(140)는 설정된 강도로 공급된 물을 살균한다.
여기서, 효율적인 살균을 위한 동작은 자외선 LED(144)의 세기에 따라 물의 양을 조절하는 경우와, 물의 공급량 및 그 변환량에 따라 자외선 LED(144)의 세기를 조절하는 경우로 구분될 수 있다.
자외선 LED (144)의 세기에 따른 물의 공급량 조절
세기감지부(122)에서 감지된 자외선 LED(144)의 세기가 공급량 감지부(124)에서 감지된 물의 양에 적합하지 않은 경우, 제어부(130)는 자외선 LED(144)의 세기에 의한 효율적인 살균이 이루어질 수 있는 물의 양을 산출하고, 산출된 물의 양에 해당하는 단계에 대응하는 제어신호를 물공급부(150)로 출력한다.
공급량 조절부(152)가 제어부(130)의 제어신호를 수신하고 상기 산출된 양의 물이 공급될 수 있도록 개폐기(154)를 구동함으로써 물공급부(150)는 외부로부터 유입되는 물의 양을 조절한다.
이 경우는 태양광의 변화에 의해 전원부(110)로부터 공급되는 전원이 충분하 거나 부족함에 따라 살균 기능이 과도하게 되거나 부족함으로 인한 살균 효율이 감소하는 것을 방지한다.
즉, 현재의 자외선 LED(144)의 세기에 대응하여 외부로부터 공급되는 물의 양을 조정함으로써, 살균 효율성을 향상시킬 수 있다.
물의 공급량 또는 변화량에 따른 자외선 LED (144)의 세기 조절
공급량 감지부(124)에서 감지된 물의 양 또는 변화량에 비하여 세기감지부(122)에서 감지된 자외선 LED(144)의 세기에 적합하지 않은 경우, 제어부(130)는 현재의 물의 양 또는 변화량에 효율적인 살균이 이루어질 수 있는 자외선 LED(144)의 세기를 산출하고, 산출된 세기에 해당하는 단계에 대응하는 제어신호를 살균부(140)로 출력한다.
세기조절부(142)가 제어부(130)의 제어신호를 수신하고 상기 산출된 세기로 자외선을 방출하도록 자외선 LED(144)를 구동함으로써, 살균부(140)는 공급된 물을 살균한다.
이 경우는 외부여건의 변화에 의해 외부로부터 물이 원활하게 공급되지 않거나, 급격하게 증가 또는 감소함에 따라 불필요한 전력 소모나 살균 시간의 증가로 인하여 살균 효율이 감소하는 것을 방지한다.
즉, 현재의 물의 양 또는 변화량에 신속하게 대응하여 자외선 LED(144)의 세기를 조절함으로써, 살균 효율성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 동작에 의해 자외선 LED(144)의 세기 및 물의 공급량 및 그 변화량을 상황에 맞추어 조절함으로써 태양광을 이용한 저전력으로도 외부환경의 변화 와 무관하게 공급되는 물을 효율적으로 살균할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치의 구성을 나타낸 블록도이고,
도 2는 도 1의 전원부의 상세 구성을 나타낸 블록도이며,
도 3은 도 1의 감지부의 상세 구성을 나타낸 블록도이고,
도 4는 도 1의 살균부의 상세 구성을 나타낸 블록도이며,
도 5는 도 1의 물공급부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치
110 : 전원부 112 : 태양광 수집부
114 : 에너지 변환부 116 : 전력저장부
120 : 감지부 122 : 세기감지부
124 : 공급량 감지부 130 : 제어부
140 : 살균부 142 : 세기조절부
144 : 자외선 LED 150 : 물공급부
152 : 공급량 조절부 154 : 개폐기

Claims (11)

  1. 태양광을 수집하여 변환하고 변환된 전력을 저장하여 공급하는 전원부와;
    외부로부터 공급되는 물을 공급하는 물공급부와;
    상기 전원부로부터 인가되는 전원에 의해 자외선 LED를 구동하여 상기 공급된 물을 살균하는 살균부와;
    상기 공급되는 물의 양 및 상기 자외선 LED의 세기를 감지하는 감지부와;
    상기 감지결과에 따라 상기 공급되는 물의 양 및 상기 자외선 LED의 세기를 조절하는 제어부;를 포함하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 물공급부로부터 공급되는 물의 양에 따라 상기 자외선 LED의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 물공급부로부터 공급되는 물의 변화량에 따라 상기 자외선 LED의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자외선 LED의 세기에 따라 상기 물공급부의 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부는,
    태양광을 수집하는 태양광 수집부와,
    상기 수집된 태양광을 전기에너지로 변환하는 에너지 변환부와,
    상기 변환된 에너지를 저장하는 전력저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 자외선 LED의 세기를 감지하는 감지부와,
    상기 공급되는 물의 양을 감지하는 공급량 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 살균부는,
    상기 공급된 물에 자외선을 방출하는 자외선 LED와,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 자외선 LED의 세기를 제어하는 세기조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자외선 LED의 세기를 다단계로 구분하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 상기 세기조절부로 출력하고,
    상기 세기조절부는 상기 단계에 대응하는 세기로 상기 자외선 LED를 구동하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 물공급부는,
    외부로부터 물이 공급되도록 개폐되는 개폐기와,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 개폐기를 통해 공급되는 물의 양을 제어하는 공급량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공급되는 물의 양을 다단계로 구분하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 상기 공급량 조절부로 출력하고,
    상기 공급량 조절부는 상기 단계에 대응하는 양의 물이 공급되도록 상기 개 폐기를 구동하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공급되는 물의 변화량을 다단계로 구분하여 조절하고자 하는 단계에 대응하는 제어신호를 상기 공급량 조절부로 출력하고,
    상기 공급량 조절부는 상기 단계에 대응하는 변화량으로 물이 공급되도록 상기 개폐기를 구동하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 자외선 LED 살균 장치.
KR1020090064686A 2009-07-15 2009-07-15 태양광 에너지 최적제어를 이용한 그린 ｉｔ 기반의 자외선 ｌｅｄ 살균 장치 KR20110007008A (ko)

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KR1020090064686A KR20110007008A (ko) 2009-07-15 2009-07-15 태양광 에너지 최적제어를 이용한 그린 ｉｔ 기반의 자외선 ｌｅｄ 살균 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101324983B1 (ko) * 2011-12-26 2013-11-05 한국건설기술연구원 가정용 물저장부의 자외선 발광다이오드 살균장치 및 그 방법
KR101583562B1 (ko) * 2014-08-04 2016-01-08 주식회사 하이엔텍 수처리 장치

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