KR20110040517A - 철도차량의 산소 공급 시스템 - Google Patents

철도차량의 산소 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 객실 내의 공기의 질을 향상시키기 위한 것으로서, 특히 객실 내에서 발생하는 이산화탄소의 농도를 측정하고, 얻어진 데이터에 기초하여 산소를 공급함으로써 객실 내의 이산화탄소의 농도를 제어하여 공기의 질을 향상시킬 수 있는 철도차량의 산소 공급 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 철도차량의 산소 공급 시스템은 객실 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소 센서와, 객실 내부에 공급하기 위한 산소를 발생시키는 산소 발생 장치와, 상기 산소 발생 장치로부터 공급되는 산소를 객실 길이 방향에 걸쳐 분배하는 분배관과, 상기 분배관을 통해 분배된 산소를 객실 폭 방향으로 배출하는 송풍 장치와, 상기 이산화탄소 센서에 의해 검출되는 이산화탄소 농도에 기초하여, 상기 산소 발생 장치 및 송풍 장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
철도차량, 객실 공기, 이산화탄소 농도, 산소 발생 장치

Description

철도차량의 산소 공급 시스템{OXYGEN SUPPLY SYSTEM OF RAILWAY VEHICLE }
본 발명은 객실 내의 공기의 질을 향상시키기 위한 것으로서, 특히 객실 내에서 발생하는 이산화탄소의 농도를 측정하고, 얻어진 데이터에 기초하여 산소를 공급함으로써 객실 내의 이산화탄소의 농도를 제어하여 공기의 질을 향상시킬 수 있는 철도차량의 산소 공급 시스템에 관한 것이다.
철도차량과 같은 대중교통수단에서는 객실 내부의 산소 농도나 이산화탄소의 농도 등과 같은 공기 상태가 승객의 쾌적함에 많은 영향을 미친다. 특히, 출퇴근시와 같이 승객이 혼잡한 시간에는 승객에 의해 배출되는 이산화탄소의 양이 급격히 증가하게 되고, 객실 내부 공기 중의 이산화탄소의 농도가 증가하는 경우 상대적으로 산소 농도가 감소하여 승객이 두통을 호소하거나 심한 경우에는 호흡곤란을 호소하는 사태까지도 이를 수도 있다.
상기와 같은 대중교통수단의 객실 공기질의 문제점과 관련된 대책으로서, 환경부는 "대중교통수단 실내공기질 가이드라인(07.7.1)" 및 "실내공기질 관리 기본 계획(2009~2013)"을 마련하고 실내 공기질에 영향을 주는 이산화탄소(CO2), 미세먼 지(PM10) 등의 기준을 제시하여 도시철도, 버스 등 대중교통수단의 실내공기질을 관리하고 있다.
통상적인 철도차량의 환기 시스템은 도 5에 도시한 바와 같이, 객실 지붕에 설치된 공조장치(210)의 송풍 기능을 이용하여 지하 구간이나 지상 구간의 외기(外氣)를 덕트(220, 230)를 통해 객실로 공급하고, 상기 덕트(220, 230) 사이의 중천정에 설치된 라인 플로우 팬(240)을 이용하여 유입되는 공기를 객실 폭 방향으로 균일하게 분배시키며, 객실 내의 공기는 차량의 지붕에 설치되어 있는 배출 장치를 통해 배출하는 방식으로 객실의 공기를 환기시킨다.
그런데, 최근 역사 내에는 승객의 안전을 도모하기 위한 스크린 도어가 설치되는 추세이다. 이와 같은 스크린 도어로 인하여 차량 주행 공간이 외부 공간과 분리됨으로써, 지하 공간 또는 지상 공간의 외기 도입시 외기에 포함되는 산소의 농도가 스크린 도어 설치 전보다 낮아지게 된다. 따라서, 상기한 바와 같은 외기 도입 및 내부 공기 배출과 같은 단순 환기만으로는 객실 내 공기에 함유되는 이산화탄소의 농도를 승객이 쾌적함을 느낄 정도의 값으로 유지하는데 어려움이 있다.
이에, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 객실 내부의 이산화탄소의 농도를 실시간 측정하고, 얻어진 데이터에 기초하여 객실 내로 산소를 공급하여 객실 내부의 이산화탄소의 농도를 제어함으로써, 객실 내부의 공기 질을 향상시킬 수 있는 철도차량의 산소 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도차량의 산소 공급 시스템은 객실 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소 센서와, 객실 내부에 공급하기 위한 산소를 발생시키는 산소 발생 장치와, 상기 산소 발생 장치로부터 공급되는 산소를 객실 길이 방향에 걸쳐 분배하는 분배관과, 상기 분배관을 통해 분배된 산소를 객실 폭 방향으로 배출하는 송풍 장치와, 상기 이산화탄소 센서에 의해 검출되는 이산화탄소 농도에 기초하여, 상기 산소 발생 장치 및 송풍 장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 송풍 장치는 공조장치의 에어를 객실 폭 방향으로 분배시키기 위하여 객실 중천정에 설치된 라인 플로우 팬이며, 상기 분배관의 배출구는 상기 라인 플로우 팬의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 이산화탄소 센서에 의해 측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 높고, 상기 라인 플로우 팬이 구동이 "온(ON)" 상태인 경우, 상기 산소 발생 장치의 구동 을 "온"으로 하여 객실 내에 산소를 공급하고, 재측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 낮아진 경우에는 상기 산소 발생 장치의 구동을 "오프(OFF)" 시키는 것을 특징으로 한다.
상기 이산화탄소 센서에 의해 측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 높고, 상기 라인 플로우 팬의 구동이 "오프" 상태인 경우, 상기 산소 발생 장치 및 라인 플로우 팬의 구동을 모두 "온"으로 하여 객실 내에 산소를 공급하고, 재측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 낮아진 경우에는 상기 산소 발생 장치 및 라인 플로우 팬의 구동을 "오프"시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 철도차량의 산소 공급 시스템은 이하와 같은 효과를 갖는다.
첫째, 객실 내에서 발생하는 이산화탄소의 농도를 실시간 측정하고, 얻어진 데이터에 기초하여 산소를 공급하여 객실 내의 이산화탄소의 농도를 제어함으로써, 객실 내부의 공기질을 상시 관리할 수 있다.
둘째, 공조장치의 에어를 객실 폭 방향으로 분배시키기 위하여 객실 중천정에 설치된 라인 플로우 팬을 송풍 장치로 이용함으로써, 산소 공급 시스템의 구성을 간소화할 수 있다.
셋째, 상기 공조장치가 구동중인 경우, 즉, 라인 플로우 팬이 구동중인 경우에는 산소 발생 장치만을 구동시키면 되므로, 객실 내에 산소를 공급하기 위해 소모되는 전력을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 의미이다. 그리고 "포함한다"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량의 산소 공급 시스템을 도면을 참조하여 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 공급 시스템의 개략적인 모식도이며, 도 2는 산소 공급 시스템의 설치 구조도이며, 도 3은 도 2의 I-I 방향에 따른 단면도이며, 도 4는 산소 공급 시스템의 제어 플로차트이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 산소 공급 시스템(10)은 크게 객실 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소 센서(110)와 객실 내부에 공급하기 위한 산소를 발생시키는 산소 발생 장치(120)와, 상기 산소 발생 장치(120)로부터 공급되는 산소를 객실 길이 방향에 걸쳐 분배하는 분배관(130)과, 상기 분배관(130)을 통해 분배된 산소를 객실 폭 방향으로 배출하는 송풍 장치(라인 플로우 팬)(140)와, 상기 이산화탄소 센서(110)에 의해 검출되는 이산화탄소 농도에 기초하여, 상기 산소 발생 장치(120) 및 송풍 장 치(라인 플로우 팬)(140)의 구동을 제어하는 제어부(150)를 포함하여 구성된다.
상기 이산화탄소 센서(110)는 객실 중천정에 복수 개 설치할 수 있으며, 객실 내의 이산화탄소의 농도를 실시간 측정하여 그 측정값을 상기 제어부(150)에 전송한다.
상기 산소 발생 장치(120)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 객실 지붕에 설치할 수 있으며, 공조 장치(20)의 커버(21) 내에 설치하여 외부 환경으로부터 보호될 수 있도록 하였다. 상기 산소 발생 장치(120)는 제어부(150)의 제어 신호에 의해 구동되며, 본 실시예에서는 객차 한량당 2개씩 설치하였다. 상기 산소 발생 장치(120)는 대기 성분 중 약 78%를 차지하는 질소 성분은 그대로 배출하고 대기 성분 중 약 21%를 차지하는 산소만을 객실 내부에 공급하여 객실 내의 이산화탄소 농도를 적정 수준으로 유지하여 공기 질을 쾌적하게 유지하기 위한 것으로서, 시판 중인 임의의 장치를 사용할 수 있으며, 당업자라면 산소 발생 원리에 대해서는 이해할 수 있는 것이므로, 여기에서는 상기 산소 발생 장치(120)의 구체적인 설명은 생략한다.
상기 분배관(130)은 상기 산소 발생 장치(120)에 의해 공급되는 산소를 객실 길이 방향에 걸쳐 분배하기 위한 것으로서, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 분배관(130)의 산소 유입구(도시 생략)는 상기 산소 발생 장치(120)에 연결되고, 산소 배출구(131)는 라인 플로우 팬(140)의 상부에 위치하도록 설치된다. 상기 분배관(130)으로는 내식성, 내후성 등이 우수하고, 무게가 가벼운 동관을 이용할 수 있다.
상기 라인 플로우 팬(140)은 객실 중천정에 설치되어 공조장치(20)의 에어를 객실 폭 방향으로 균일하게 분배시키기 위한 것이다. 본 실시예에서는 상기 분배관(130)의 산소 배출구(131)를 상기 라인 플로우 팬(140)의 상부에 위치시킴으로써, 별도의 장치를 설치하지 않고, 상기 라인 플로우 팬(140)을 이용하여 산소를 객실 내에 공급할 수 있도록 하였다.
상기 제어부(150)는 상기 이산화탄소 센서(110)에 의해 검출되는 이산화탄소 농도에 기초하여, 상기 산소 발생 장치(120) 및 라인 플로우 팬(140)의 구동을 제어한다.
이하에서는, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 철도차량의 산소 발생 장치(10)의 제어에 대해 설명한다.
도 4의 플로차트에 도시한 바와 같이, 먼저, 단계 S101에서 이산화탄소 센서(110)에 의해 객실 내의 이산화 탄소의 농도를 측정한다. 다음으로, 단계 S102에서 측정된 이산화 탄소의 농도를 기준치와 비교한다. 다음으로, 단계 S103에서 라인 플로우 팬(140)이 구동중인지를 판단하고, 상기 라인 플로우 팬(140)이 구동 중인 경우 단계 S104에서 산소 발생 장치(120)만을 온(ON) 구동시킨다. 다음으로, 단계 S105에서 이산화탄소의 농도를 다시 측정하고, 단계 S106에서 이산화탄소의 농도와 기준치를 비교한다. 측정한 이산화탄소의 농도가 기준치 이하라고 판정된 경우에는, 단계 S107에서 산소 발생 장치의 구동을 정지(오프(OFF) 구동)시키고, 단계 S101로 되돌아간다. 단계 S106에서 이산화탄소 농도가 기준치 이상이라고 판정된 경우에는 단계 S105로 되돌아간다.
한편, 단계 S103에서 라인 플로우 팬(140)이 구동중이 아니라고 판정되면, 단계 S108에서 산소 발생 장치(120) 및 라인 플로우 팬(140)을 온(ON) 구동시킨다. 다음으로, 단계 S109에서 이산화탄소의 농도를 다시 측정하고, 단계 S110에서 이산화탄소의 농도와 기준치를 비교한다. 측정한 이산화탄소의 농도가 기준치 이하라고 판정된 경우에는 단계 S111에서 산소 발생 장치(120) 및 라인 플로우 팬(140)의 구동을 정지(오프 구동)시킨 후 단계 S101로 되돌아간다. 단계 S110에서 이산화탄소 농도가 기준치 이상이라고 판정된 경우에는 단계 S109로 되돌아간다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 공급 시스템의 개략적인 모식도.
도 2는 산소 공급 시스템의 설치 구조도.
도 3은 도 2의 I-I 방향에 따른 단면도.
도 4는 산소 공급 시스템의 제어 플로차트.
도 5는 철도차량의 통상적인 환기 구조를 도시한 도면.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 철도차량 10: 산소 발생 장치
20: 공조 장치 21: 공조 장치 커버
110: 이산화탄소 센서 120: 산소 발생 장치
130: 분배관 131: 산소 배출단
140: 송풍 장치(라인 플로우 팬) 150: 제어부

Claims (4)

  1. 철도차량의 산소 공급 시스템으로서,
    객실 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소 센서와,
    객실 내부에 공급하기 위한 산소를 발생시키는 산소 발생 장치와,
    상기 산소 발생 장치로부터 공급되는 산소를 객실 길이 방향에 걸쳐 분배하는 분배관과,
    상기 분배관을 통해 분배된 산소를 객실 폭 방향으로 배출하는 송풍 장치와,
    상기 이산화탄소 센서에 의해 검출되는 이산화탄소 농도에 기초하여, 상기 산소 발생 장치 및 송풍 장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 산소 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송풍 장치는 공조장치의 에어를 객실 폭 방향으로 분배시키기 위하여 객실 중천정에 설치된 라인 플로우 팬이며,
    상기 분배관의 배출구는 상기 라인 플로우 팬의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 산소 공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 센서에 의해 측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 높고, 상기 라인 플로우 팬이 구동이 "온(ON)" 상태인 경우, 상기 산소 발생 장치의 구동을 "온"으로 하여 객실 내에 산소를 공급하고,
    재측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 낮아진 경우에는 상기 산소 발생 장치의 구동을 "오프(OFF)" 시키는 것을 특징으로 하는 철도차량의 산소 공급 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 센서에 의해 측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 높고, 상기 라인 플로우 팬의 구동이 "오프" 상태인 경우, 상기 산소 발생 장치 및 라인 플로우 팬의 구동을 모두 "온"으로 하여 객실 내에 산소를 공급하고,
    재측정한 이산화탄소 농도가 기준치보다 낮아진 경우에는 상기 산소 발생 장치 및 라인 플로우 팬의 구동을 "오프"시키는 것을 특징으로 하는 철도차량의 산소 공급 시스템.
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