KR20190015675A - 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치 - Google Patents

건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치 Download PDF

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Abstract

건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치에 관한 발명이다. 본 발명의 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치는 건물벽체를 형성하는 외벽 몸체에 내장되되 상기 외벽 몸체에 결합되는 적어도 하나의 태양광 패널의 전력으로 구동되는 마이콤; 건물에 적용되는 환기 시스템 또는 건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System)이 상기 마이콤에 의해 컨트롤되도록 상기 마이콤으로 소정의 정보를 제공하는 다수의 센서; 및 상기 마이콤과 연결되되 무선 통신이 가능하도록 하는 무선 통신 모듈을 포함한다.

Description

건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치{Wireless power controller for a wall}
본 발명은, 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 건물벽체에 내장되기 때문에 시공에 상당히 유리할 뿐만 아니라 에너지 자립형이라서 별도의 전기가 필요치 않으며, 특히 무선 통신이 가능해서 최근의 스마트 환경에 용이하고 광범위하게 적용할 수 있는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치에 관한 것이다.
최근 태양에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 태양광 발전설비의 사용이 점차 보편화되고 있다.
이러한 태양에너지를 이용하는 태양전지는 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 사용하지 않고, 무공해이며 무한의 에너지원인 태양광을 이용하기 때문에 미래의 새로운 대체 에너지원으로서 각광을 받고 있으며, 태양광 발전소나 건축물, 자동차 등의 발전 전력을 얻는데 이용되고 있다.
참고로, 태양광 발전은 태양전지(PV : Photovoltaic)를 이용하여 직접 전기를 생산하는 기술이다.
태양전지는 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 각각이 플러스(+)와 마이너스(-) 극성을 띠는 2장의 반도체 박막으로 구성되며, 다수의 태양전지 셀(cell)들이 직/병렬로 연결되어 사용자가 필요로 하는 전압 및 전류를 발생시키게 되고, 사용자는 이러한 태양전지에서 발생된 전력을 사용할 수 있게 되는 것이다.
태양광 발전 시스템은 다른 대체에너지 활용 기술과 달리 시스템 구성이 간단하여 최근 건축분야에 응용하려는 노력이 활발히 시도되고 있으며, 이를 건물일체형 태양광 발전 시스템(BIPV; Building Integrated PV)이라 한다.
가장 대표적인 것이 기존의 건축자재와 태양전지를 결합시켜 건축재료와 발전 기능을 동시에 발휘하는 것이다.
건물일체형 태양광 발전 즉, BIPV는 PV 모듈을 건축자재화하여 건물 외피에 적용하고 있다.
이러한 건물 일체화 기술은 기존의 건축물 외피를 단순히 외적 자극의 보호의 개념의 관점에서 탈피하여 에너지 창출의 도구로 활용하기 위한 보다 적극적인 기술로서, 태양전지 수급의 일익을 담당할 수 있어 기존의 태양전지 시스템 설치에 소요되는 비용을 절감하는 이중효과를 기대할 수 있을 것으로 예상된다.
하지만, 아직까지는 이에 대한 기술이 실질적으로 구현되고 있지 않다는 점에서 기존에 알려지지 않은 신개념의 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2016-0177792호
본 발명의 목적은, 건물벽체에 내장되기 때문에 시공에 상당히 유리할 뿐만 아니라 에너지 자립형이라서 별도의 전기가 필요치 않으며, 특히 무선 통신이 가능해서 최근의 스마트 환경에 용이하고 광범위하게 적용할 수 있는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 위해 본 발명에서는 아래와 같은 구성으로 이루어지는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치를 제공한다.
건물벽체를 형성하는 외벽 몸체에 내장되되 상기 외벽 몸체에 결합되는 적어도 하나의 태양광 패널의 전력으로 구동되는 마이콤;
건물에 적용되는 환기 시스템 또는 건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System)이 상기 마이콤에 의해 컨트롤되도록 상기 마이콤으로 소정의 정보를 제공하는 다수의 센서; 및
상기 마이콤과 연결되되 무선 통신이 가능하도록 하는 무선 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
상기 무선 통신 모듈을 통해 소정의 정보가 모니터링 어플 또는 스마트 홈 서비스로 통신될 수 있다.
상기 태양광 패널에서 발생되는 전력이 저장되며, 상기 마이콤으로 저전력을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 센서는,
상기 건물 내의 미세먼지의 양을 감지하는 미세먼지 감지 센서를 포함할 수 있다.
상기 다수의 센서는,
상기 건물 내의 이산화탄소의 양을 감지하는 이산화탄소 감지 센서를 포함할 수 있다.
상기 다수의 센서는,
상기 건물 내의 온도를 감지하는 온도 감지 센서를 포함할 수 있다.
상기 다수의 센서는,
상기 건물 내의 습도를 감지하는 습도 감지 센서를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 건물벽체에 내장되기 때문에 시공에 상당히 유리한 효과가 있다. 뿐만 아니라 에너지 자립형이라서 별도의 전기가 필요치 않기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다. 또한 무선 통신이 가능해서 최근의 스마트 환경에 용이하고 광범위하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치의 개략적인 배치 구조도이다.
도 2는 도 1의 사용상태 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치의 제어블록도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치의 개략적인 배치 구조도, 도 2는 도 1의 사용상태 모식도, 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치(160)는 건물벽체(100)에 내장되기 때문에 시공에 상당히 유리할 뿐만 아니라 에너지 자립형이라서 별도의 전기가 필요치 않으며, 특히 무선 통신이 가능해서 최근의 스마트 환경에 용이하고 광범위하게 적용할 수 있도록 한 것으로서, 마이콤(180), 다수의 센서(191~194), 그리고 무선 통신 모듈(195)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치(160)는 도 1처럼 건물벽체(100)에 내장될 수 있다. 즉 건물벽체(100)를 이루는 외벽 몸체(110)의 내부에 내장될 수 있다. 외벽 몸체(110)의 배면에는 단열기능을 제공하는 인슐레이터(150)가 마련된다.
이때, 인슐레이터(150)가 본 실시예에 따른 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치(160)를 완전히 차폐하면 센싱 기능이 떨어지기 때문에 다수의 센서(191~194), 그리고 무선 통신 모듈(195)이 동작 가능한 범위 내에서 인슐레이터(150)로 마감될 수 있다.
마이콤(180)은 실질적인 컨트롤 모듈이다. 본 실시예의 경우, 건물벽체(100)의 외벽 몸체(110)의 전면에 태양광 패널(120)이 마련되는데, 이러한 태양광 패널(120)에서 발생되는 전력을 이용해서 마이콤(180)이 구동될 수 있다. 따라서 별도의 전기선이 필요치 않는다.
이때, 태양광 패널(120)은 태양이 존재하는 낮에 구동되고 밤에는 구동되지 않기 때문에 태양광 패널(120)에서 발생되는 전력이 저장되기 위해 배터리(185)가 마련된다.
배터리(185)는 태양광 패널(120)에서 발생되는 전력이 저장되는 장소를 이루며, 또한 마이콤(180)으로 저전력을 공급하는 역할을 한다. 물론, 배터리(185)와 마이콤(180) 사이에는 전력을 변환하기 위한 컨버터가 갖춰질 수 있다.
마이콤(180)은 다수의 센서(191~194) 및 무선 통신 모듈(195)과 연결된다.
다수의 센서(191~194)는 건물에 적용되는 환기 시스템(173) 또는 건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System, 174)이 마이콤(180)에 의해 컨트롤되도록 마이콤(180)으로 소정의 정보를 제공한다.
이때의 정보는 다양할 수 있다. 본 실시예에서는 건물 내에 잔존 가능한 미세먼지의 양 및 이산화탄소의 양에 대한 정보, 그리고 건물 내의 온도 및 습도에 대한 정보를 마이콤(180)으로 전송하는 것으로 본다. 하지만, 이 이외의 정보가 더 추가될 수도 있다.
이러한 정보를 감지하여 마이콤(180)으로 전송하기 위해 다수의 센서(191~194)는 건물 내의 미세먼지의 양을 감지하는 미세먼지 감지 센서(191), 건물 내의 이산화탄소의 양을 감지하는 이산화탄소 감지 센서(192), 건물 내의 온도를 감지하는 온도 감지 센서(193), 그리고 건물 내의 습도를 감지하는 습도 감지 센서(194)를 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈(195)은 마이콤(180)과 연결되되 무선 통신이 가능하도록 하는 역할을 한다. 즉 무선 통신 모듈(195)을 통해 소정의 정보가 모니터링 어플(171) 또는 스마트 홈 서비스(172)로 통신되게 한다.
한편, 본 실시예에서 마이콤(180)은 다수의 센서(191~194)로부터의 건물 내에 잔존 가능한 미세먼지의 양 및 이산화탄소의 양에 대한 정보, 그리고 건물 내의 온도 및 습도에 대한 정보를 받아 건물에 적용되는 환기 시스템(173) 또는 건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System, 174)이 동작되게 컨트롤한다.
뿐만 아니라 본 실시예에서 마이콤(180)은 무선 통신 모듈(195)을 통해서 소정의 정보, 즉 다수의 센서(191~194)로부터의 정보 혹은 관리되고 있는 상태의 정도 등이 모니터링 어플(171) 또는 스마트 홈 서비스(172)로 통신되게 한다.
이러한 역할을 수행하는 마이콤(180)은 중앙처리장치(181, CPU), 메모리(182, MEMORY), 그리고 서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(181)는 본 실시예에서 다수의 센서(191~194)로부터의 정보를 받아 건물에 적용되는 환기 시스템(173) 또는 건물 에너지 관리 시스템(174)이 동작되게 컨트롤하는 한편 무선 통신 모듈(195)을 통해서 소정의 정보가 모니터링 어플(171) 또는 스마트 홈 서비스(172)로 통신되게 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(182, MEMORY)는 중앙처리장치(181)와 연결된다. 메모리(182)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(181)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(183)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 마이콤(180)은 다수의 센서(191~194)로부터의 건물 내에 잔존 가능한 미세먼지의 양 및 이산화탄소의 양에 대한 정보, 그리고 건물 내의 온도 및 습도에 대한 정보를 받아 건물에 적용되는 환기 시스템(173) 또는 건물 에너지 관리 시스템(174)이 동작되게 컨트롤하는 한편 무선 통신 모듈(195)을 통해서 소정의 정보가 모니터링 어플(171) 또는 스마트 홈 서비스(172)로 통신되게 컨트롤한다.
이때, 마이콤(180)이 감지부(170)의 감지신호에 기초하여 보호 윈도우가 단계적으로 동작되도록 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(182)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(182)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 건물벽체(100)에 내장되기 때문에 시공에 상당히 유리할 뿐만 아니라 에너지 자립형이라서 별도의 전기가 필요치 않으며, 특히 무선 통신이 가능해서 최근의 스마트 환경에 용이하고 광범위하게 적용할 수 있게 된다.
본 발명의 효과에 대해 좀 더 부연한다.
국내외 건축물 단열규정 강화로 인한 문제점인 실내 공기질 개선방안의 일환으로 접목되어 신규시장 진출을 개척할 수 있다.
제로에너지 빌딩을 위한 복합 단열 외장재와의 결합하여 시너지 효과를 구축할 수 있다.
건축용 벽체뿐만 아니라 무선 충방전 시스템이 필요로 하는 도로 교통시설물에 무전원 시스템 구축에 활용이 가능하다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 건물벽체 110: 외벽 몸체
120: 태양광 패널 150: 인슐레이터
160: 무선 통신 파워 컨트롤 장치 171: 모니터링 어플
172: 스마트 홈 서비스 173: 환기 시스템
174: 건물 에너지 관리 시스템 180: 마이콤
185: 배터리 191: 미세먼지 감지 센서
192: 이산화탄소 감지 센서 193: 온도 감지 센서
194: 습도 감지 센서 195: 무선 통신 모듈

Claims (7)

  1. 건물벽체를 형성하는 외벽 몸체에 내장되되 상기 외벽 몸체에 결합되는 적어도 하나의 태양광 패널의 전력으로 구동되는 마이콤;
    건물에 적용되는 환기 시스템 또는 건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System)이 상기 마이콤에 의해 컨트롤되도록 상기 마이콤으로 소정의 정보를 제공하는 다수의 센서; 및
    상기 마이콤과 연결되되 무선 통신이 가능하도록 하는 무선 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈을 통해 소정의 정보가 모니터링 어플 또는 스마트 홈 서비스로 통신되는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 패널에서 발생되는 전력이 저장되며, 상기 마이콤으로 저전력을 공급하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 센서는,
    상기 건물 내의 미세먼지의 양을 감지하는 미세먼지 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 센서는,
    상기 건물 내의 이산화탄소의 양을 감지하는 이산화탄소 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 센서는,
    상기 건물 내의 온도를 감지하는 온도 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 센서는,
    상기 건물 내의 습도를 감지하는 습도 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물벽체 내장용 에너지 자립형 무선 통신 파워 컨트롤 장치.
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