KR20170000484U - 이동형 신재생 에너지 교육체험대 - Google Patents

이동형 신재생 에너지 교육체험대 Download PDF

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Abstract

본 고안은 이동형 신재생 에너지 교육체험대에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동이 용이한 이동케이스(10)에 베어본PC(12a)와 전력측정기(40)가 내장되고, AC아웃렛(50)에 연결된 부하장치(R)의 소비전력을 계측하여 표시함으로써, 학생들이 자전거발전과 태양광발전의 원리를 현장에서 체험하여 이해할 수 있는 이동형 신재생 에너지 교육체험대에 관한 것이다.

Description

이동형 신재생 에너지 교육체험대{Portable renewable energy education experience equipment}
본 고안은 이동형 신재생 에너지 교육체험대에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 학생들이 자전거발전과 태양광발전의 원리를 현장에서 체험하여 이해할 수 있도록, 수동발전기, 태양전지판 등의 전원공급원에서 공급된 전원이 전등 및 모터에 어떻게 소비되며, 그 발전된 전력량은 얼마의 CO2 저감효과를 가져오는지를 체험할 수 있는 이동형 신재생 에너지 교육체험대에 관한 것이다.
일반적으로, 가정에서 소모되는 소비전력은 계량기의 검침을 통하여 사용된 전기량을 계측하여 전기 요금을 부과되고 있으며, 이때 가정에서 전기를 소모하는 전기기기가 콘센트에 꽂힌 상태에서 주기능을 수행하지 않는 상태에서 소비되는 전력을 대기전력(standby power)이라 한다.
오디오, TV, VTR, 에어컨, 전자 레인지, PC, 모니터, 전화기, 프린터, 또는 보일러 등과 같은 가전기기를 비롯한 전기, 전자제품에서 소비되는 평균 대기전력은 3.66W이고 가구당 대기 전력을 발생하는 가전기기들의 수는 15.6개라는 보고가 있으며, 이렇게 대기시간에 버려지는 전력은 한국의 경우 가정, 상업부문 전력 사용량의 10%이상이고, 연간 약 7,600억원에 이르며, 이 비용은 화력발전소 2기를 건설하는 비용과 맞먹는다고 한다.
이러한 대기전력으로 인한 에너지 소비를 방지하기 위하여 지금까지는 대부분 설문지나 책자 혹은 방송매체를 통한 공익광고 형태로 홍보성 혹은 주입식 교육이 이루어져 왔다.
이에 따라, 사회 저변의 인식에 많은 변화가 있어 온 것은 사실이지만, 실제적으로 체험이 되지 않기 때문에 피부로 느낄 수 없어 사실상 에너지 절감 효과가 크게 나타나지는 않고 있다.
이와 관련하여 본 출원인이 대표로 있는 에이디파워 주식회사에서 출원하여 등록 받은 한국 등록 특허 제10-1086795호(2011.11.18)에는 '소비 또는 대기전력 비교 체험대'가 개시되었다.
상기한 종래 기술은 도 1에 도시된 바와 같이 사각박스 형상의 테이블; 테이블의 후면 상단에 고정된 설치판; 테이블의 후면 하단에 결합된 지지프레임; 지지프레임에 수직하게 고정된 H형 지주; 지주의 상단에 고정되고, 테이블 전면을 향해 배치된 디스플레이; 테이블의 상면 및 설치판의 전면에 배치되고, 전원을 공급받을 수 있도록 배선된 다수의 전기기기들; 상기 전기기기들을 체험자가 선택할 수 있도록 테이블 상면에 설치되어 전기기기들로 전원 인가를 스위칭하는 제1,2캠스위치; 테이블의 상면에 설치되고, 전기기기들의 소비전력과 대기전력을 측정하는 제1,2전력측정기; 테이블의 내부에 구비되고, 제1,2전력측정기에서 측정된 값을 디스플레이로 비교 표시하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 소비 또는 대기전력 비교 체험대로서,
상기 전기기기들은 상기 테이블의 상면에서 좌우로 양분되게 설치되되, 일측에는 고효율 전기기기가 구비되고 타측에는 고효율 전기기기와 대비할 수 있도록 대조되는 저효율 전기기기가 대칭되게 배열되고; 상기 테이블에는 상기 고효율 전기기기 및 저효율 전기기기로 공급되는 전원의 과부하시 이를 차단할 수 있는 과부하 차단기가 더 구비되며; 상기 테이블의 배면에는 내부 배선작업을 쉽게 안내하는 양문형 도어가 더 설치되고; 상기 디스플레이는 상기 H형 지주를 따라 높이 조절 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.
다만, 상기한 종래 기술은 비교 체험대의 전체적인 부피가 커짐에 따라 이송하여 설치하는 것이 불편하여 도서벽지에 위치한 학교에 설치하여 현장체험을 실시하는 데에 문제점이 있었다.
그리고, 상기한 종래 기술은 설치장소에서 독립적으로 운영되어 대기전력과 소비전력 등을 표시하여 현장에서 체험할 수 있으나 스마트폰을 이용하여 학생들이 직접 원격으로 제어하여 체험하는 환경을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로 본 고안의 목적은 도서벽지의 학교에 이동설치가 용이토록 이동이 간편한 이동케이스에 내장되고, 네트워크로 연결되어 스마트폰에서 구동되는 스마트앱을 통해 전력공급을 제어하는 GUI소프트웨어가 구비됨으로써, 학생들이 스마트폰으로 직접 온오포하여 대기전력 등의 전력소비 상태와, 신재생에너지의 발전원리를 현장에서 체험하할 수 있는 이동형 신재생 에너지 교육체험대를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 이동형 신재생 에너지 교육체험대는 소비되는 전력상태를 표시하는 표시화면이 내장되고 이동시 상부를 덮는 상부덮개부와, 상기 상부덮개부와 힌지로 연결되어 베어본PC가 내장된 하부본체부로 이루어진 이동케이스와; 태양전지판에서 생성된 DC전원이 입출력되는 DC전원단자와, AC발전제품에서 입력되는 AC전원을 연결하는 AC발전단자와, 상용 AC전원이 입력되는 AC전원단자가 구비된 전원입출력부와;
상기 DC전원단자의 DC전원과 상기 AC전원단자의 AC전원을 실렉트하는 제1스위치와, 상기 AC발전단자와 AC전원단자를 실렉트하는 제2스위치가 구비된 스위치부와; 상기 전원입출력부와 연결되어 상기 DC전원과 AC전원의 입출력을 측정하는 한 쌍의 전력측정기와; 상기 전력측정기를 거친 상기 DC전원과 AC전원을 공급받아 부하장치에 공급하는 한 쌍의 AC아웃렛과; 상기 전력측정기와 상기 AC아웃렛 사이에서 과전류와 과전압을 차단하는 한 쌍의 차단기로 이루어지고,
상기 베어본PC에는 전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 역률, 피상전력, CO2 환산표시, 전기요금을 연산처리하는 GUI소프트웨어가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 하부본체부의 일측에는 이송시 사용되는 접이식손잡이와, 타측에는 상기 이동케이스의 이송을 용이토록 저면에 형성된 이송바퀴가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 하부본체부에는 상기 베어본PC와 외부를 연결하는 입출력단자가 구비되고, 상기 입출력단자는 외부 모니터와 연결되는 VGA출력단자와, 외부 통신망과 연결을위한 RJ45단자와, USB기기들이 연결되는 USB연결단자와, 외부 스피커와 연결되는 스피커단자가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 표시화면은 터치스크린으로 구비되고, 상기 터치스크린의 일측에는 웹캠이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 하부본체부의 일측에는 스마트폰과 연동되는 NFC태그가 구비되고, 상기 NFC태그는 상기 GUI소프트웨어와 연동되는 스마트앱을 다운로드 할 수 있는 웹화면을 스마트폰에 표시하거나 또는 상기 스마트앱이 상기 스마트폰에서 실행되도록 명령하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트앱은 상기 GUI소프트웨어와 연동되어 상기 차단기를 온오프하여 제어하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 고안에 따른 이동형 신재생 에너지 교육체험대는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 표시화면이 내장된 상부덮개부와 베어본PC가 내장된 하부본체부가 힌지로 연결되어 일체로 핸드캐리어에 바퀴와 접이식 손잡이가 구비됨으로써, 도서벽지 등의 거리가 떨어진 학교에 이동설치가 가능하여 학생들의 현장체험이 용이하며,
둘째, 상기 하부본체부에 내장된 베어본PC에 설치되어 사용상태를 계측하여 표시하는 GUI소프트웨어와 원격에서 연동되는 스마트앱이 구비됨으로써, 학생들이 원격에서 제어되는 사물인터넷 환경을 접할 수 있고,
셋째, 상기 하부본체부에 다양한 입출력단자가 구비됨으로써, 직접 수동으로 발전하는 전기자전거와 태양전지판등이 접속되어 신재생에너지의 체험을 할 수 있고, 다양한 부하를 연결되는 AC아웃렛 단자를 통하여 전력소모 등을 표시함으로써, 실생활에서 에너지 소비의 실제상황을 체험할 수 있으며,
넷째, 상기 하부본체부의 상단 일측에 NFC태그가 구비되어 상기 NFC태그와 접촉시 스마트폰에서 상기 스마트앱의 설치 및 구동됨으로써, 상기 스마트앱의 설치와 구동이 용이한 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 소비 또는 대기전력 비교 체험대의 정면도이며,
도 2는 본 고안에 따른 이동형 신재생 에너지 교육체험대의 사시도이고,
도 3은 본 고안에 따른 이동형 신재생 에너지 교육체험대의 계통도이며,
도 4는 본 고안에 따른 이동형 신재생 에너지 교육체험대의 구상도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 이동형 신재생 에너지 교육체험대의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 고안의 신재생 에너지 교육체험대는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 소비되는 전력상태를 표시하는 표시화면(11a)이 내장되고 이동시 상부를 덮는 상부덮개부(11)와, 상기 상부덮개부(11)와 힌지(H)로 연결되어 베어본PC(12a)가 내장된 하부본체부(12)로 이루어진 이동케이스(10)와; 태양전지판에서 생성된 DC전원이 입출력되는 DC전원단자(21)와, AC발전제품에서 입력되는 AC전원을 연결하는 AC발전단자(22)와, 상용 AC전원이 입력되는 AC전원단자(23)가 구비된 전원입출력부(20)와;
상기 DC전원단자(21)의 DC전원과 상기 AC전원단자(23)의 AC전원을 실렉트하는 제1스위치(31)와, 상기 AC발전단자(22)와 AC전원단자(23)를 실렉트하는 제2스위치(32)가 구비된 스위치부(30)와; 상기 전원입출력부(20)와 연결되어 상기 DC전원과 AC전원의 입출력을 측정하는 한 쌍의 전력측정기(40)와; 상기 전력측정기(40)를 거친 상기 DC전원과 AC전원을 공급받아 부하장치(R)에 공급하는 한 쌍의 AC아웃렛(50)과; 상기 전력측정기(40)와 상기 AC아웃렛(50) 사이에서 과전류와 과전압을 차단하는 한 쌍의 차단기(60)로 이루어지고,
상기 베어본PC(12a)에는 전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 역률, 피상전력, CO2 환산표시, 전기요금을 연산처리하는 GUI소프트웨어(15)가 구비된다.
여기서, 상기 DC전원단자(21)의 입력은 외부의 기기인 태양전지판(미도시)에서 공급되는 DC전원과 연결되며, 출력은 상기 태양전지판(미도시)과 유사한 제품에 DC전원을 공급하게 되는데, 상기 하부본체부(12)의 일측에 SMPS가 옵션으로 구비되어 공급하게 된다.
바람직하게는, 상기 하부본체부(12)의 일측에는 AC전원을 DC전원으로 변경하여 공급하는 SMPS나 DC전원을 AC전원으로 변환하여 공급하는 인버터가 옵션으로 내장되게 된다.
그리고, 상기 AC발전단자(22)에는 수동발전기의 원리를 이용하는 자전거(미도시)를 연결하여 AC전원을 발전하여 입력되게된다.
이러한, 상기 태양전지판과 자전거에서 발전된 전력량을 상기 표시화면(11a)에 표시함으로써, 광에너지와 운동에너지가 전기에너지로 변환되는 과정을 눈으로 직접 볼수 있어 학생들의 교육에 매우 효과적이게 된다.
한편, 상기 부하장치(R)에는 고효율 LED전구와 일반 조명구가 각각 연결되어 소비에너지의 효율을 비교하여 상기 표시화면(11a)에 표시함으로써, 에너지효율에 대해 체감할 수 있게 된다.
그리고, 상기 하부본체부(12)의 일측에는 이송시 사용되는 접이식손잡이(13)와, 타측에는 상기 이동케이스(10)의 이송을 용이토록 저면에 형성된 이송바퀴(14)가 구비된다.
또한, 상기 하부본체부(12)에는 상기 베어본PC(12a)와 외부를 연결하는 입출력단자(16)가 구비되고, 상기 입출력단자(16)는 외부 모니터와 연결되는 VGA출력단자(16a)와, 외부 통신망과 연결을위한 RJ45단자(16b)와, USB기기들이 연결되는 USB연결단자(16c)와, 외부스피커와 연결되는 스피커단자(16d)가 구비되고, 이러한 상기 입출력단자(16)는 추가적인 LCD모니터, 키보드 및 마우스 등이 확장 연결되게 된다.
그리고, 상기 표시화면(11a)은 터치스크린(18)으로 구비되고, 상기 터치스크린의 일측에는 웹캠(18a)이 구비된다. 여기서, 상기 웹캠(18a)은 부하장치(R)를 촬영하며 상기 GUI소프트웨어(15)를 통해 제어된다.
또한, 상기 하부본체부(12)의 일측에는 스마트폰과 연동되는 NFC태그(17)가 구비되고, 상기 NFC태그(17)는 상기 GUI소프트웨어(15)와 연동되는 스마트앱(15')을 다운로드 할 수 있는 웹화면을 스마트폰에 표시하거나 또는 상기 스마트앱(15')이 상기 스마트폰에서 실행되도록 명령한다.
상기 스마트앱(15')은 상기 GUI소프트웨어(15)와 연동되어 상기 차단기(60)를 온오프하여 제어한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 이동형 신재생 에너지 교육체험대의 작용은 다음과 같다.
본 고안의 이동형 신재생 에너지 교육체험대는 도 4에 도시된 바와 같이 원격에서 제어가 가능하도록 스마트폰에서 실행되는 스마트앱(15')과 베어본PC(12a)에서 실행되는 상기 GUI소프트웨어(15)가 연동되며, 도서산간 벽지에 이송하여 설치가 용이토록 이동케이스(10)에 내장되게 된다.
여기서, 상기 이동케이스(10)는 표시화면(11a)이 내장된 상부덮개부(11)와 상기 상부덮개부(11)와 힌지로 연결되어 베어본PC(12a)가 내장된 하부본체부(12)로이루어지며, 상기 상부덮개부(11)가 상기 하부본체부(12)의 상부를 덮게 된다.
그리고, 상기 스마트앱(15')은 과전류와 과전압을 차단하는 차단기(60)를 원격에서 온오프하며 제어하게 된다.
한편, 전력측정기(40)는 전원입출력부(20)의 DC전원단자(21), AC발전단자(22) 및 AC전원단자(23) 통해 입력되는 전원과 AC아웃렛(50)에 연결된 부하장치(R)의 소모 전력을 계측하게 하여 표시화면(11a)에 표시되도록 GUI소프트웨어(15)에 계측신호를 전송하게 된다.
그리고, 상기 GUI소프트웨어(15)는 상기 전력측정기(40)에서 계측된 계측신호를 연산처리하여 상기 표시화면(11a)에 표시하게 된다.
여기서, 상기 표시화면(11a)에는 소비전력을 기준으로 월간, 연간 전력량이 산출되어 함께 표시되며, 그에 따른 전기요금과 이산화탄소배출량이 함께 표시되며, 아울러 그 이산화탄소배출량에 의한 이산화탄소를 제거하기 위해 필요한 10년생 소나무수를 그림으로 표시하여 준다.
또한, 상기 표시화면(11a)에는 전기기기의 전원을 온시키지 않은 상태에서 전원만 공급한 상태로 대기전력에 따른 에너지 낭비가 어떻게 이루어지는지를 앞서 설명한 형태로 월간, 년간 비용으로 산출하여 표시되고, 그에 따른 이산화탄소배출량과, 이를 제거하기 위해 필요한 소나무수 등을 보여 줌으로써 에너지 절감을 필요성을 뼈저리게 느낄 수 있도록 함으로써 에너지 절감을 생활속에서 곧바로 실천할 수 있도록 유도할 수 있다.
그리고, 상기 하부본체부(12)의 접이식손잡이(13)는 전체적인 부피를 줄이게 되고, 타측에 구비된 이송바퀴(14)는 사용자가 상기 접이식손잡이(13)를 잡고 끌수 있어 이송이 용이해지게 된다.
한편, 본 고안의 이동형 신재생 에너지 교육체험대는 다양한 확장 인터페이스로 입출력단자(16)가 구비되며, 특히 외부에 통신 연결을 가능하게 하는 RJ45단자(16b)는 스마트폰에 설치되는 스마트앱(15')과 연결하는 역할을 하게 된다.
상기 스마트앱(15')은 상기 하부본체부(12)의 NFC태그(17)에 스마트폰을 근접시킴으로써 다운로드 할 수 있는 웹화면을 통해 설치될 수 있으며,
상기 스마트앱(15')이 기 설치된 상기 스마트폰에서는 NFC태그(17)에 근접시 상기 스마트앱(15')이 실행되어 상기 표시화면(11a)의 내용들을 원격에서 관찰할 수 있으며, 특히 상기 스마트앱(15')은 상기 차단기(60)를 온오프하여 제어함으로써, 부하장치(R)의 전력 소비 상태를 관찰할 수 있게 된다.
한편, 상기 표시화면(11a)에 구비된 웹캠(18a)은 사용자가 상기 스마트앱(15')을 통해 외부에서 상기 부하장치(R)의 동작상태를 관찰할 수 있게 된다.
즉, 상기 웹캠(18a)을 통해 동작상태를 촬영하여 유무선 통신을 통해 화상을 전송하여 도서 산간 벽지의 학생들에게 직접 눈으로 보고 체험할 수 있는 기회를 제공하게 된다.
본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면을 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 이동케이스 11 : 상부덮개부
11a : 표시화면 12 : 하부본체부
12a : 베어본PC 13 : 접이식손잡이
14 : 이송바퀴 15 : GUI소프트웨어
15' : 스마트앱 16 : 입출력단자
16a : VGA출력단자 16b : RJ45단자
16c : USB연결단자 16d : 스피커단자
17 : NFC태그 18 : 터치스크린
18a : 웹캠 20 : 전원입출력부
21 : DC전원단자 22 : AC발전단자
23 : AC전원단자 30 : 스위치부
31 : 제1스위치 32 : 제2스위치
40 : 전력측정기 50 : AC아웃렛
60 : 차단기
H : 힌지 R : 부하장치

Claims (6)

  1. 소비되는 전력상태를 표시하는 표시화면(11a)이 내장되고 이동시 상부를 덮는 상부덮개부(11)와, 상기 상부덮개부(11)와 힌지(H)로 연결되어 베어본PC(12a)가 내장된 하부본체부(12)로 이루어진 이동케이스(10)와;
    태양전지판에서 생성된 DC전원이 입출력되는 DC전원단자(21)와, AC발전제품에서 입력되는 AC전원을 연결하는 AC발전단자(22)와, 상용 AC전원이 입력되는 AC전원단자(23)가 구비된 전원입출력부(20)와;
    상기 DC전원단자(21)의 DC전원과 상기 AC전원단자(23)의 AC전원을 실렉트하는 제1스위치(31)와, 상기 AC발전단자(22)와 AC전원단자(23)를 실렉트하는 제2스위치(32)가 구비된 스위치부(30)와;
    상기 전원입출력부(20)와 연결되어 상기 DC전원과 AC전원의 입출력을 측정하는 한 쌍의 전력측정기(40)와;
    상기 전력측정기(40)를 거친 상기 DC전원과 AC전원을 공급받아 부하장치(R)에 공급하는 한 쌍의 AC아웃렛(50)과;
    상기 전력측정기(40)와 상기 AC아웃렛(50) 사이에서 과전류와 과전압을 차단하는 한 쌍의 차단기(60)로 이루어지고,
    상기 베어본PC(12a)에는 전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 역률, 피상전력, CO2 환산표시, 전기요금을 연산처리하는 GUI소프트웨어(15)가 구비된 것을 특징으로 하는 이동형 신재생 에너지 교육체험대.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부본체부(12)의 일측에는 이송시 사용되는 접이식손잡이(13)와, 타측에는 상기 이동케이스(10)의 이송을 용이토록 저면에 형성된 이송바퀴(14)가 구비된 것을 특징으로 하는 이동형 신재생 에너지 교육체험대.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하부본체부(12)에는 상기 베어본PC(12a)와 외부를 연결하는 입출력단자(16)가 구비되고,
    상기 입출력단자(16)는 외부 모니터와 연결되는 VGA출력단자(16a)와, 외부 통신망과 연결을 위한 RJ45단자(16b)와, USB기기들이 연결되는 USB연결단자(16c)와, 외부 스피커와 연결되는 스피커단자(16d)가 구비된 것을 특징으로 하는 이동형 신재생 에너지 교육체험대.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 표시화면(11a)은 터치스크린(18)으로 구비되고, 상기 터치스크린의 일측에는 웹캠(18a)이 구비된 것을 특징으로 하는 이동형 신재생 에너지 교육체험대.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하부본체부(12)의 일측에는 스마트폰과 연동되는 NFC태그(17)가 구비되고,
    상기 NFC태그(17)는 상기 GUI소프트웨어(15)와 연동되는 스마트앱(15')을 다운로드 할 수 있는 웹화면을 스마트폰에 표시하거나 또는 상기 스마트앱(15')이 상기 스마트폰에서 실행되도록 명령하는 것을 특징으로 하는 이동형 신재생 에너지 교육체험대.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 스마트앱(15')은 상기 GUI소프트웨어(15)와 연동되어 상기 차단기(60)를 온오프하여 제어하는 것을 특징으로 하는 이동형 신재생 에너지 교육체험대.
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