KR20150080824A - 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템 - Google Patents

태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

친환경적이고 유지 비용이 저렴한 실내 환경 제어 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템은 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 태양광 발전 장치; 실내 환경 기기를 구동하는 구동부; 실내의 환경을 감지하여, 신호를 발하는 센서부; 센서부로부터 신호를 입력 받아, 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며, 구동부는 태양광 발전 장치에서 생성된 전기로 작동된다.

Description

태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템{Indoor environment control system using solar energy}
본 발명은 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실내의 환경을 감지하고 기기를 구동시키는 것이 태양광 전원에 의해 자동으로 이루어지는 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 실내가 어두워 실내의 조도를 높인다거나 공기가 탁하여 환기를 시키는 것과 같은 실내 환경 제어는 사람이 스스로 조도 및 공기 오염도 등을 판단하고 조명등이나 창문과 같은 기기를 동작시킴으로써 이루어진다.
그러나, 사람이 실내 환경을 제어하기 위해 일일이 기기를 동작시키는 것은 번거로운 점이 있기 때문에 사람의 수동 제어 없이도 실내 환경 기기를 자동으로 제어하기 위한 시스템에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 연구는 센서를 통하여 실내 환경을 결정하는 요소를 감지하고, 그 감지 결과를 이용하여 자동으로 실내 환경을 개선하는 것에 관한 것이다. 일 예로 온도센서를 이용하여 실내의 온도 등을 측정하고, 환기가 필요한 경우에 창문을 열었다가 일정한 시간이 지나면, 다시 창문을 닫는 시스템이 개발되어 있다.
그러나, 이러한 시스템들은 실내 환경을 감지하고, 기기를 구동시키기 위하여 많은 전력을 소모하므로, 비용이 많이 들게 된다는 문제가 있다. 따라서, 유지 비용이 많이 들지 않는 실내 환경 제어 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서 친환경적이고 유지 비용이 저렴한 실내 환경 제어 시스템을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템은 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 태양광 발전 장치; 실내 환경 기기를 구동하는 구동부; 실내의 환경을 감지하여, 신호를 발하는 센서부; 상기 센서부로부터 신호를 입력 받아, 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 구동부는 상기 태양광 발전 장치에서 생성된 전기로 작동된다.
또한, 본 발명에 따른 센서부는 온도센서, 오염감지센서, 조도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구동부는 창문구동부, 조명구동부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 조명등의 점멸, 창문의 개폐 등과 같은 실내 환경 기기의 구동을 위한 동력원으로 태양광이 사용되기 때문에 친환경적이고 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지판이 빌딩 창문에 설치된 것을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템의 동작 예를 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 장치의 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지판이 빌딩 창문에 설치된 것을 나타낸 도면이고 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템의 동작 예를 나타낸 도면이다.
도 1의 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템은 태양광 발전 장치(40), 센서부(10), 제어부(20), 구동부(30)로 이루어진다.
태양광 발전 장치(40)은 태양광을 집광하여 전력을 생산한다. 도 2와 도 4에 도시된 태양광 발전 장치(40)은 태양전지판(41), 축전지(45), 전력제어부(43)를 포함하여 형성되어 있다. 태양전지판(41)는 태양광을 전기로 변환하는 역할을 한다. 태양전지판(41)은 다수의 태양전지 셀(미도시)이 연결되어 형성된다. 태양전지 셀은 실리콘 반도체를 사용하거나 화합물 반도체를 사용하여 제작될 수 있는데, 실리콘 반도체를 사용한 것이 변환 효율이 좋고 신뢰성이 높으므로 바람직하다.
전력제어부(43)는 축전지(45)로부터 송출되는 전기를 전기장치에 공급한다. 따라서 전력제어부(43)는 태양전지판(41)에서 생산된 직류전기를 교류전기로 변환하는 인버터(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 전력제어부(43)는 충방전을 제어하는 역할을 한다.
축전지(45)는 태양전지판(41)에서 발생한 전기를 저장한다. 태양전지판(41)에서 발생된 전기는 축전지(45)에 저장되었다가, 날씨가 흐린 날이나 밤과 같이 태양전지판(41)에서 일정량 이상의 전기가 생성되지 않는 경우에 전기장치에 전기를 공급하는 역할을 한다.
도 2 및 도 3의 태양전지판(41)은 창문(1)의 바깥쪽에 설치되어 있다. 태양전지판(41)이 창문(1)의 바깥쪽에 설치되므로, 태양광 발전 장치(40)의 설치로 인해 실내 공간을 활용하는 데에 제약을 받는 문제는 없다. 그리고, 일반적으로 건물에서는 창문에 블라인드 등을 설치하여 강한 직사광선 등이 실내로 직접 내리쬐는 것을 막는다. 따라서 창문의 상부는 블라인드 등에 의해 시야가 확보되지 않을 뿐만 아니라 개방도 되지 않기 때문에 효용가치가 높지 않다. 따라서 가급적이면, 이러한 창문의 상부에 태양전지판(41)을 설치하는 것이 바람직하다.
센서부(10)는 실내의 환경을 감지하여, 그에 따른 전기신호를 발생시킨다. 센서부(10)는 온도센서(12), 오염감지센서(13), 조도센서(11) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조도센서(11)는 실내의 조도를 감지하여 그에 따른 전기신호를 발생시킨다. 조도센서(11)로는 여러 가지 광전지가 이용될 수 있지만, 광전관 등이 사용될 수도 있다.
온도센서(12)는 실내의 온도를 감지하여 그에 따른 전기신호를 발생시킨다. 온도센서(12)는 열전쌍, 온도측정 저항체, 서미스터, 금속식 온도계 등이 사용될 수 있다.
오염감지센서(13)는 실내 공기의 오염도를 감지한다. 오염감지센서(13)는 이산화탄소(CO2), 미세먼지 또는 휘발성 유기 화학물(Volatile Organic Compounds; VOC) 등과 같은 실내 공기 중의 각종 성분의 농도 등을 감지할 수 있다.
상기의 센서들은 실내의 한 곳 또는 여러 곳에 설치될 수 있다. 그리고 상기한 센서들이 아래에서 설명할 제어부(20)에 전기 신호를 전송하는 것은 유선으로 이루어질 수도 있고, 블루투스 통신이나 RF 통신, 지그베(ZigBee)통신을 이용하여 무선으로 이루어질 수도 있다.
제어부(20)는 조도센서(11), 온도센서(12), 오염감지센서(13) 등으로 이루어진 센서부(10)로부터 전기신호를 입력 받아 실내의 조도, 실내의 온도, 실내 공기의 오염도 등을 파악하고, 구동부(30)에 실내 환경 기기를 제어하기 위한 제어신호를 전송한다. 제어부(20)가 구동부(30)에 제어신호를 전송하는 것을 예를 들어 설명하면, 실내의 온도가 미리 설정한 기준치보다 높으면 창문을 개방하도록 하는 제어신호를 창문구동부(32)에 전송하고, 실내의 온도가 기준치보다 낮으면 창문을 닫도록 하는 제어신호를 창문구동부(32)에 보내게 할 수 있다.
제어부(20)는 상기의 과정을 수행하기 위해 마이크로 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 그리고 제어부(20)는 온도센서(12), 오염감지센서(13), 조도센서(11)로부터 전송되는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하기 위한 ADC(미도시)를 포함할 수도 있다.
구동부(30)는 제어부(20)로부터 제어신호를 수신하여 창문, 조명등과 같은 실내 환경기기를 구동한다. 구동부(30)는 조명구동부(31), 창문구동부(32) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조명구동부(31)는 제어부(20)로부터 제어신호를 받아 조명등(2)을 점멸시킨다. 따라서 조명구동부(31)는 제어신호에 따라 회로를 단속시키는 기계적 릴레이나 반도체 릴레이 중 하나를 포함할 수 있다.
창문구동부(32)는 제어부(20)로부터 제어신호를 받아 창문(1)을 개폐한다. 도 3에는 창문구동부(32)가 여닫이 형식의 창문(1)에 설치되어 있는 것이 도시되어 있다. 그러나 창문구동부(32)는 미닫이와 같은 다른 형식의 창문에도 적용될 수 있다. 창문구동부(32)의 구체적인 구성은 당 업계에 공지된 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기한 조명구동부(31)나 창문구동부(32) 같은 구동부(30)에 의해 조명등(2)이 점멸되거나 창문(1)이 개폐되는 것은 태양광 발전 장치(40)에서 발생한 전기로 이루어진다. 이와 같이 구동부의 작동이 태양광 발전 장치(40)에서 발생하는 전기로 이루어짐으로써, 본 발명에 따른 실내 환경 제어시스템은 친환경적이며, 유지 비용이 거의 들지 않는다는 장점이 있다.
그리고, 제어부(20)는 축전지(45)에 저장된 전하량를 감지하고, 감지된 전하량이 소정치 이하이면, 구동부(30)가 외부로부터 전원을 공급받도록 할 수도 있다. 이와 같이 제어부(20)가 전하량을 감지하고, 전하량이 기준치 이하인 경우 구동부(30)에 외부 전원이 공급되도록 하기 위한 구성은 일반적인 것이므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구동부(30)는 필요한 경우, 외부 전원에 의해서도 작동될 수 있으므로, 햇빛이 나지 않는 날이나 밤과 같이 태양의 일사량이 적어 태양광 발전 장치(40)에서 발생하는 전기의 양이 많지 않은 경우에도, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템이 창문의 개폐 및 조명등의 점멸을 자동으로 제어하여 쾌적한 실내 환경을 조성, 유지하게 할 수 있다.
그리고, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템의 동작을 설명하기로 한다.
창문(1)의 바깥쪽에 설치된 태양전지판(41)에 태양이 내리쬐면, 태양전지(41)가 태양광을 전기로 변환시킨다. 태양전지판(41)에서 발생된 전기는 전력제어부(43)로 전달된 후 각 기기에 적합하게 교류전원으로 변환되거나 승압된다. 그리고 나서 구동부(30)로 전달되어 창문(1) 개폐에 쓰이거나 조명등 점멸에 이용된다. 또한, 일부는 축전지(45)로 전달되어 저장되었다가, 일사량이 적어 태양전지판(41)에서 충분한 전기가 생성되지 않을 때 기기를 구동하는 데에 사용될 수도 있다.
상기와 같이 조명구동부(31)에 의한 조명등(2)의 점멸이나 창문구동부(32)에 의한 창문(1)의 개폐가 태양광 발전 장치(40)에서 발생된 전기로 이루어지므로, 본 발명에 따른 실내 환경 제어시스템은 친환경적이며, 유지 비용이 거의 들지 않는다는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1 : 창문 2 : 조명등
10 : 센서부 11 : 조도센서
12 : 온도센서 13 : 오염감지센서
20 : 제어부 30 : 구동부
31 : 조명구동부 32 : 창문구동부
40 : 태양광발전시스템 41 : 태양전지판
43 : 축전지 45 : 전력제어부

Claims (5)

  1. 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 태양광 발전 장치;
    실내 환경 기기를 구동하는 구동부;
    실내의 환경을 감지하여, 신호를 발하는 센서부;
    상기 센서부로부터 신호를 입력 받아, 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 구동부는 상기 태양광 발전 장치에서 생성된 전기로 작동되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는 온도센서, 오염감지센서, 조도센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는 창문구동부, 조명구동부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 태양광 발전 장치는,
    태양광을 전기로 변환하는 태양전지판;
    상기 태양전지판에서 발생한 전기를 전기장치에 공급하는 전력제어부; 및
    상기 태양전지판에서 발생한 전기를 저장하는 축전지;
    를 포함하며, 상기 태양전지판이 상기 창문에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 축전지에 저장된 전하량를 감지하고, 감지된 전하량이 소정치 이하이면, 상기 구동부가 외부로부터 전원을 공급받도록 하는 기능을 더 구비한 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 실내 환경 제어 시스템.
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