KR20210050185A - 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치 - Google Patents

자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치는 표시부, 프레임부, 발전부, 저장부 및 제어부를 포함한다. 표시부는 건물 외벽에 설치된 창호에 배치되고, 투명 LED 필름으로 이루어진다. 프레임부는 창호의 창틀에 배치되고, 표시부의 양 측단이 결합된다. 발전부는 프레임부에 배치되고, 건물의 에너지 하베스팅을 이용하여 발전시키는 열전모듈과 태양광 셀을 이용하여 자가 발전한다. 저장부는 프레임부에 배치되고, 발전부에서 생산된 전기를 저장한다. 제어부는 표시부, 발전부 및 저장부를 제어한다. 또한, 프레임부는 발전부가 배치되는 제1 수용부 및 저장부가 배치되는 제2 수용부를 포함한다.

Description

자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치{Window Frame-Install Type Display Apparatus of Building Outside Having Self-Generating and Charging}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물 외벽의 창틀에 설치되는 열전모듈 및 태양광 셀을 이용한 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 스스로 전력을 생산하고 생산된 전력으로 구동되는, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디지털 사이니지(Digital Signage) 산업의 발전에 따라 LED(Light Emitting Diode)의 수요가 증가하고 있고, 이로 인해 광고 산업, LED 산업도 성장하고 있다. 그 중 투명 LED 디스플레이(Display)의 경우, 광고용 및 전시용 등 다양한 곳에 사용되고 있다.
현재 옥외광고로 사용되고 있는 전광판들은 네온이나 냉음극 방전광을 사용하는데 이는 고압의 전원을 사용하므로 전력소모가 크고, 감전 및 화재의 위험이 있으며, 기계적 수명이 짧다. 또한, 두께가 두껍고, 한 모듈(module) 단위로 제작되기 때문에 주문 제작시 설치 및 유지 비용이 만만치 않다.
또한, 종래의 투명 LED 디스플레이 장치는 주로 외부전원을 이용하는 경우가 많은데, 외부전원을 디스플레이 장치의 동력으로 사용하는 경우 재난 및 기타 비상시에 외부전원이 끊겨 디스플레이 장치가 작동되지 않는 경우가 발생할 수 있고, 디스플레이 장치가 작동되지 않아 시민들이 화재나 재난상황을 인지하지 못하는 경우에는 2차 피해가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 외부전원을 사용하지 않고, 자가 발전 및 충전이 가능한 디스플레이 장치가 필요하다.
투명 LED 디스플레이 장치의 종래 연구로, 디스플레이 기능을 하면서도 투명도를 향상시키는 등의 연구가 있지만, 자가 발전 및 충전이 가능한 투명 LED 디스플레이 장치와 관련된 연구가 보다 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제1942393호 (공고일자 2019년01월29일)
본 발명의 목적은 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)을 적용하여 스스로 전력을 생산 및 충전하고 생산된 전력으로 구동되는, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치는 표시부, 프레임부, 발전부, 저장부 및 제어부를 포함한다. 표시부는 건물 외벽에 설치된 창호에 배치되고, 투명 LED 필름으로 이루어진다. 프레임부는 창호의 창틀에 배치되고, 표시부의 양 측단이 결합된다. 발전부는 프레임부에 배치되고, 건물의 에너지 하베스팅을 이용하여 발전시키는 열전모듈과 태양광 셀을 이용하여 자가 발전한다. 저장부는 프레임부에 배치되고, 발전부에서 생산된 전기를 저장한다. 제어부는 표시부, 발전부 및 저장부를 제어한다. 또한, 프레임부는 발전부가 배치되는 제1 수용부 및 저장부가 배치되는 제2 수용부를 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 발전부는 기판을 포함한다. 열전모듈 및 태양광 셀은 기판에 하나 이상 배치된다. 열전모듈 및 태양광 셀은 기판에 탈 부착이 가능하다.
일 실시 예에 의하면, 열전모듈은 건물 외벽 및 창호와 건물 내부의 온도차를 에너지 하베스팅으로 이용한다.
일 실시 예에 의하면, 발전부는 복합 모듈 장치에 탈 부착 가능한 구조로 결합된다. 복합 모듈 장치의 테두리는 금속재로 이루어지고, 일면은 PCB 기판으로 이루어진다. 열전모듈과 태양광 셀이 복합 모듈 장치에 탈 부착 가능하며, 부착시 +, - 단자가 연결되는 구조이다.
일 실시 예에 의하면, 복합 모듈 장치는 제1 수용부에 탈 부착되는 구조이다.
일 실시 예에 의하면, 제1 수용부는 프레임부에 세로 방향으로 다수개가 형성된다. 복합 모듈 장치가 복수개인 경우, 다수개의 제1 수용부에 각각 결합된다.
일 실시 예에 의하면, 제1 수용부 및 제2 수용부는 하나의 수용실에 배치된다. 제1 수용부는 수용실의 외측에 형성되고, 제2 수용부는 수용실의 내측에 형성된다. 수용실은 프레임부의 세로 방향으로 다수개가 형성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치는, 열전모듈 및 태양광 셀을 이용한 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 스스로 전력을 생산 및 충전할 수 있고, 생산된 전력으로 구동될 수 있다.
또한, 비상시 및 재난 발생시에도 외부 전력이 필요 없으며, 자가 발전으로 설치 및 유지비용을 절감할 수 있다.
또한, 열전모듈 및 태양광 셀의 발전용량을 확대할 수 있다.
또한, 기판, 열전모듈 및 태양광 셀의 교체, 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 표시부를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 프레임부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치의 구성요소인 발전부를 나타내는 도면이다.
도 5는 발전부와 저장부가 프레임부에 결합되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치의 대략적인 구성도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다. 도 1의 (a)는 디스플레이(Display) 장치를 앞쪽에서 바라본 사시도이고, (b)는 디스플레이 장치의 배면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치는 표시부(100) 및 프레임부(200)를 포함한다. 이하에서 각 구성요소들을 구체적으로 설명하도록 한다.
<표시부(100)>
도 2는 도 1의 표시부를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시부(100)는 영상 및/또는 문자 등을 표시하는 디스플레이 스크린(Display Screen)을 말한다.
표시부(100)는, 요즘 각광받고 있는 디지털 사이니지(Digital Signage)에서, 관제센터 등에서 통신망 등을 통해 광고 및 각종 정보 등과 관련된 영상 등이 표시되는 모니터(Monitor) 또는 스크린을 말하며, 지하철 역사, 버스정류장, 건물 외벽, 아파트 엘리베이터, 은행 등 유동 인구가 많은 곳에서 흔히 볼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치를 구성하는 표시부(100)는 건물 외벽에 설치된 창호에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 표시부(100)는 투명 LED(Light Emitting Diode) 필름(Film)일 수 있다. 투명 LED 필름은 투명 전극 필름(110)에 LED 소자(130)가 배치된 구조이다. LED 소자(130)의 발광에 의해 영상이나 문자 등이 표시된다.
표시부(100)는 하기에서 설명하는 프레임부(200)에 배치될 수 있고, 프레임부(200)에 의해 지지될 수 있다.
표시부(100)는 하기에서 설명하는 저장부(400)로부터 전력을 공급받아 작동되며, 프레임부(200)에 고정될 수 있다.
표시부(100)는 프레임부(200)에 탈 부착이 용이하게 제작될 수 있다.
표시부(100)는 하기에서 설명하는 제어부(500)와 유무선 방식으로 연결될 수 있고, 제어부로부터 데이터를 받아 영상이나 문자 등을 표시할 수 있다.
표시부(100)가 투명 LED 필름인 경우, 표시부(100)는 메탈메시(metal mesh) 패턴으로 구성될 수 있고, 모아레(Moire) 현상(두 개 이상의 주기적인 물결무늬가 겹쳐서 생기는 간섭무늬)을 방지하기 위해 선폭을 1마이크로미터 이하로 제작될 수 있다.
<프레임부(200)>
도 3은 도 1의 프레임부를 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)는 프레임부(200)를 앞쪽에서 바라본 사시도이고, (b)는 프레임부(200)를 뒤쪽에서 바라본 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 프레임부(200)는 표시부(100)의 양 측단이 결합될 수 있고, 표시부(100)를 지지할 수 있다.
프레임부(200)는 건물 외벽에 설치된 창호의 창틀에 배치될 수 있다. 구체적으로, 표시부(100)는 건물 외벽에 설치된 창호에 배치될 수 있고, 표시부(100)의 양 측단이 결합된 표레임부(200)는 창호의 창틀에 배치될 수 있다.
프레임부(200)는 표시부(100)의 양측에 각각 배치되거나 일측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 프레임부(200)는 표시부(100)의 양측 또는 일측 가장자리와 결합되어 표시부(100)를 지지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 프레임부(200)는 건물의 유리창을 지지(또는 가이드)하는 창틀(일반적으로 유리창을 감싸는 고정 틀)에 형성(제작)될 수 있다.
또는, 본 발명의 실시 예에 따라, 프레임부(200)는 별도로 제작되어 건물의 외벽이나 창호(건물에 달린 창과 문) 등에 부착될 수 있다. 즉 프레임부(200)는 창틀에 형성(제작)되는 것이 아니라, 물리적으로 분리되는 별도의 구성요소로 제작되어 건물의 외벽, 창틀 또는 문 등에 부착(결합되어 배치)될 수 있다. 프레임부(200)를 건물의 외벽이나 창호 등에 부착함으로써, 하기에서 설명하는 발전부(300)의 구성요소인 열전모듈 및/또는 태양광 셀의 발전용량을 확대할 수 있고, 열전모듈 또는 태양광 셀의 교체, 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있다.
프레임부(200)의 형상이나 재질은 특별히 한정되지 않으며 다양하게 정해질 수 있다.
프레임부(200)는 제1 수용부(210), 제2 수용부(230) 및/또는 제3 수용부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 수용부(210)는 발전부를 수용할 수 있고, 제2 수용부(230)는 저장부를 수용할 수 있고, 제3 수용부는 제어부를 수용할 수 있다.
제1 수용부(210) 및 제2 수용부(230)는 프레임부(200)의 일면에 형성된 홈(recess)이나 구멍(hole, 홀)일 수 있다. 여기서 홈이나 홀의 형상은 특별한 형상으로 정해지지 않으며, 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 홈이나 홀에 배치(수용)되는 발전부 및 저장부의 외형과 대응되는 형상일 수 있고, 대응되지 않는 형상일 수 있다.
제1 수용부(210) 및/또는 제2 수용부(230) 각각은 프레임부(200)의 일면에 복수로 형성될 수 있다. 구체적으로, 프레임부(200)에는 프레임부(200)의 길이 방향(또는 세로 방향)으로 다수 개의 제1 수용부(210) 및/또는 제2 수용부(230)가 형성될 수 있다. 도 3의 (a)에서는 하나의 프레임에 제1 수용부(210)가 3개, 제2 수용부(230)가 2개 도시되어 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 프레임부(200)의 일면에는 발전부가 배치되는 제1 수용부(210)만 복수로 형성될 수 있다. 이 경우에 발전부 아래에(또는 옆에) 저장부가 배치될 수 있다. 이때 복수의 제1 수용부(210), 복수의 발전부 및 복수의 저장부의 개수가 동일할 수 있고, 동일하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 제1 수용부(210)가 3개인 경우에, 3개의 제1 수용부(210) 각각에 발전부가 배치될 수 있고, 2개의 제1 수용부(210)에만 발전부가 배치될 수 있다. 저장부도 마찬가지이다. 3개의 제1 수용부(210) 각각에 발전부가 배치되어 3개의 발전부가 있는 경우, 3개의 저장부가 배치될 수 있고, 2개의 저장부만 배치될 수 있다. 이렇듯 제1 수용부(210), 발전부 및 저장부의 개수는 다를 수 있다.
또는, 본 발명의 실시 예에 따라, 프레임부(200)의 일면에는 발전부가 배치되는 제1 수용부(210)와, 저장부가 배치되는 제2 수용부(230)가 복수로 형성될 수 있다. 이 경우에 제2 수용부(230)는 제1 수용부(210) 내에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 수용부(210)가 홈인 경우에, 홈 내에 제2 수용부(230)가 형성될 수 있다. 즉 홈(제1 수용부(210)) 내에 또 다른 홈이나 홀(제2 수용부(230))이 형성될 수 있다. 이때 복수의 제1 수용부(210), 복수의 제2 수용부(230), 복수의 발전부 및 복수의 저장부의 개수가 동일할 수 있고, 동일하지 않을 수 있다. 예를 들면, 제1 수용부(210) 및/또는 제2 수용부(230)가 3개인 경우에, 3개의 제1 수용부(210) 각각에 발전부가 배치될 수 있고, 2개의 제1 수용부(210)에만 각각 발전부가 배치될 수 있다. 그리고 3개의 제1 수용부(210) 각각에 발전부가 배치된 경우, 3개의 제2 수용부(230) 각각에 저장부가 배치될 수 있고, 2개의 제2 수용부(230)에만 각각 저장부가 배치될 수 있다. 이렇듯 제1 수용부(210), 제2 수용부(230), 발전부 및 저장부의 개수는 다를 수 있다.
또는, 본 발명의 실시 예에 따라, 프레임부(200)에는 프레임부(200)의 세로 방향으로 다수 개의 수용실이 형성될 수 있고, 제1 수용부(210) 및 제2 수용부(230)는 하나의 수용실에 함께 배치될 수 있다. 여기서, 제1 수용부(210)는 수용실의 외측에 형성(배치)될 수 있고, 제2 수용부는 수용실의 내측에 형성(배치)될 수 있다.
제3 수용부는 프레임부(200)의 일면에 형성된 홈이나 홀 또는, 프레임의 내부에 형성된 소정의 공간일 수 있다. 여기서 홈이나 홀 및, 소정의 공간의 형상은 특별한 형상으로 정해지지 않으며, 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 홈이나 홀, 소정의 공간에 배치(수용)되는 제어부의 외형과 대응되는 형상일 수 있고, 대응되지 않는 형상일 수 있다.
제어부가 배치되는 제3 수용부는 하나 또는 필요에 따라 그 이상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 프레임부(200)가 유리창의 창틀에 형성될 경우, 상술한 제1 수용부(210), 제2 수용부(230) 및/또는 제3 수용부는 유리창의 창틀에 형성될 수 있다. 이때 표시부(100)는 창틀에 배치될 수 있고, 창틀에 의해 지지될 수 있다. 일반적으로 건물에 설치되는 유리창의 창틀은 알루미늄, 폴리염화비닐(PVC) 합성수지 또는 금속 재질 등으로 이루어져 있으며, 창틀의 재질에 상관없이 프레임부(200)를 제작할 수 있고, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 구성하는 각종 구성요소(제어부, 저장부, 승압회로, 감지센서 등)들을 프레임부(200)를 형성하는 창틀의 내 외부에 배치시킬 수 있다.
프레임부(200)의 뒷면 또는 측면에 개구(270)를 형성할 수 있고, 개구(270)를 통해 디스플레이 장치를 구성하는 구성요소 간의 전선 연결을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치는 발전부, 저장부 및 제어부를 더 포함한다. 이하에서 각 구성요소들을 구체적으로 설명하도록 한다.
<발전부>
종래의 디스플레이 장치는 주로 외부전원을 이용하는 경우가 많은데, 외부전원을 디스플레이 장치의 동력으로 사용하는 경우 재난 및 기타 비상시에 외부전원이 끊겨 디스플레이 장치가 작동되지 않는 경우가 발생할 수 있고, 디스플레이 장치가 작동되지 않아 시민들이 화재나 재난상황을 인지하지 못하는 경우에는 2차 피해가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 외부전원을 사용하지 않는, 자가 발전 및 충전이 가능한 디스플레이 장치가 필요하다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치의 구성요소인 발전부를 나타내는 도면이고, 도 5는 발전부와 저장부가 프레임부에 결합되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 발전부(300)는 자가 발전(發電)할 수 있고, 발전부(300)에서 생산된 전기는 발전부(300)와 전기적으로 연결된 저장부에 저장될 수 있다.
발전부(300)는 복합 모듈 장치에 탈 부착 가능한 구조로 결합될 수 있다. 복합 모듈 장치는 테두리(315)가 금속재로 이루어지고, 일면(310)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 이루어질 수 있다. 하기에서 설명하는 열전모듈(330)과 태양광 셀(350)이 복합 모듈 장치에 탈 부착 가능하며, 부착시 +, - 단자가 연결되는 구조일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 프레임부(200)에는 프레임부(200)의 세로 방향으로 다수 개의 제1 수용부(210)가 형성될 수 있고, 복합 모듈 장치가 복수개인 경우, 다수개의 제1 수용부에 각각 결합될 수 있다.
발전부(300)는 기판(310), 열전모듈(열전소자)(330) 및/또는 태양광 셀(cell)(350)을 포함한다. 여기서 기판(310)은 복합 모듈 장치를 대신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치의 발전부(300)는 하나의 기판(310) 및, 하나의 기판(310)에 배치된 하나 또는 복수의 열전모듈(330) 및/또는, 하나 또는 복수의 태양광 셀(350)을 포함할 수 있다. 또한 발전부(300)는 복수의 기판(310) 및, 복수의 기판(310) 각각에 배치된 하나 또는 복수의 열전모듈(330) 및/또는, 하나 또는 복수의 태양광 셀(350)을 포함할 수 있다.
기판(310)에 배치되는 열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)의 크기 및 개수 등은 특별히 한정되지 않으며, 필요로 하는 발전용량에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
발전부(300)는 프레임부(200)에 배치될 수 있다. 구체적으로 발전부(300)는 프레임부(200)의 제1 수용부(210)에 배치(수용)될 수 있다. 프레임부(200)에 형성된 제1 수용부(210)가 복수인 경우, 복수의 제1 수용부(210) 중 하나 이상에 발전부(300), 즉 열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)이 배치된 기판(310) 또는 복합 모듈 장치가 배치될 수 있다.
발전부(300) 및 복합 모듈 장치는 프레임부(200)의 제1 수용부(210)에 붙여질 수 있고, 떼어질 수 있다. 즉 발전부(300) 및 복합 모듈 장치는 프레임부(200)의 제1 수용부(210)에 탈 부착될 수 있다. 이는 발전부(300), 복합 모듈 장치, 발전부(300)를 구성하는 기판(310), 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)의 교체, 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있다.
기판(310)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)일 수 있다.
기판(310)은 인쇄된 회로(배선)의 손상을 최소화하기 위해 코팅(coating)될 수 있다.
기판(310)에는 하나 이상의 열전모듈(330) 및/또는 하나 이상의 태양광 셀(350)이 배치될 수 있다.
기판(310)은 프레임부(200)의 제1 수용부(210)에 배치될 수 있다.
기판(310)의 크기, 개수 및 형상 등은 특별히 한정되지 않으며, 필요로 하는 발전용량 및 제1 수용부(210)의 형상 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
열전모듈(330)은 기판(310)에 배치되고, 하나 또는 그 이상(복수)일 수 있다.
열전모듈(330)을 이용한 건물의 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 을 적용하여 전력을 생산하고, 이를 이용하여 디스플레이 장치를 구동할 수 있다. 구체적으로, 열전모듈(330)은 건물의 외벽 및 창호와 건물 내부의 온도차를 열에너지 하베스팅으로 이용할 수 있다.
일반적으로 건물에서는 외벽을 통한 열 손실이 약 25%, 창호를 통한 열 손실이 약 15%로, 총 40% 이상의 열 손실이 발생한다. 우리나라의 경우 사계절이 뚜렷하고 냉ㅇ난방 사용기간이 비교적 확실하여, 건물의 외벽 및 창호와, 건물 내부의 온도차가 통상 10 ~ 30도 정도 발생한다. 건물의 외벽 및 창호와, 건물 내부의 온도차는 열전모듈(330)을 이용한 에너지 하베스팅의 열원으로 사용될 수 있다.
종래의 연구결과에 따르면, 열에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅의 경우, 온도차가 대략 10 ~ 30도 정도일 때, 40mm × 60mm 크기 당 0.6W의 전력을 생산할 수 있다고 한다.
태양광 셀(350)은 기판(310)에 배치되고, 하나 또는 그 이상(복수)일 수 있다. 셀을 포함한다.
열전모듈(330)에 더하여 태양광 셀(350)을 이용한 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 전력을 생산하고, 이를 이용하여 디스플레이 장치를 구동할 수 있다.
종래의 연구결과에 따르면, 태양광 셀(350)의 경우 125mm × 125mm 크기 당 최대 2.8W, 74mm × 185mm 크기 당 최대 2.4W의 전력을 생산할 수 있다고 한다.
열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)은 기판(310)에 붙여질 수 있고, 떼어질 수 있다. 즉 열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)은 기판(310)에 탈 부착될 수 있다. 이는 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)의 교체, 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있다.
열전모듈(330) 또는 태양광 셀(350)을 기판(310)에 붙이면, 열전모듈(330) 또는 태양광 셀(350)에 형성된 단자는 기판(310)에 형성된 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)에서 생산된 전기는 기판(310)을 통해 저장부로 전달될 수 있다.
기판(310)에 붙여진 열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)이 복수인 경우, 복수의 열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)은 기판(310)에서 서로 병렬 연결될 수 있다. 이는 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)의 단자와 접촉하고 있는 기판(310)의 단자들을 서로 병렬로 연결하여 구현할 수 있고, 기타 다양한 방법으로 병렬 연결될 수 있다.
기판(310)이 복수인 경우, 복수의 기판(310)들은 하나 이상의 저장부와 전기적으로 연결될 수 있다. 열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)은 각각의 기판(310)에 배치될 수 있고, 열전모듈(330) 및/또는 태양광 셀(350)에서 생산된 전기는 기판(310)을 통해 기판(310)과 전기적으로 연결된 하나 이상의 저장부에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)을 기판(310)에 붙이는 방식은, 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)을 기판(310)에 끼우는 방식일 수 있다. 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)을 기판(310)에 끼운 경우, 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)에 소정의 힘 이상을 가하면 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)을 기판(310)에서 뗄 수 있다.
<저장부(400)>
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치의 대략적인 구성도이다.
도 1 내지 도 6를 참조하면, 저장부(400)는 발전부(300)에서 생산된 전기를 저장할 수 있다.
저장부(400)는 발전부(300)와 전기적으로 연결될 수 있고, 발전부(300)에서 생산된 전기를 저장할 수 있다.
저장부(400)에 저장된 전기는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 동력원으로 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 각종 구성요소들은 서로 전기적으로 연결될 수 있고, 저장부(400)는 디스플레이 장치의 각종 구성요소들에게 전기를 공급할 수 있다.
저장부(400)는 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)일 수 있고, 발전부(300)에서 생산된 전기를 안정적으로 공급할 수 있다.
저장부(400)는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 각종 구성요소들에게 발전부(300)에서 생산된 전기를 바로 공급하여 표시부(100)에 영상이나 문자 등이 표시되도록 할 수 있다. 발전부(300)의 자가 발전을 동력원으로 하여 평상시에는 표시부(100)를 광고판이나 전시용으로 사용할 수 있다.
또한, 발전부(300)에서 전기 생산이 중단되거나 기타 비상시에, 저장부(400)는 저장된 전기를 디스플레이 장치의 각종 구성요소들에게 공급하여 표시부(100)에 영상이나 문자 등이 표시되도록 할 수 있다. 일 예로, 저장부(400)에 저장된 전기를 동력원으로 하여 재난 발생시 상황(화재나 재난 정보, 안내 문구, 피난 유도 등)을 표시부(100)에 표시함으로써 시민들에게 재난 발생을 인지시키거나 시민들의 안전을 확보할 수 있다.
저장부(400)는 에너지 저장 장치(ESS) 이외에 배터리(Battery)와 같은 저장장치(이하 '보조 저장장치' 라 한다)를 더 포함할 수 있다. 보조 저장장치는 에너지 저장 장치(ESS)와 에너지 하베스팅으로 생산된 전류가 맞지 않을 경우 또는 그 밖에 비상시에, 저장된 전기를 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 각종 구성요소에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치의 저장부(400)는 하나일 수 있고, 물리적으로 구분된 복수 개일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 저장부(400)의 개수를 늘려 충전용량을 확대할 수 있다.
저장부(400)는 프레임부(200)에 배치될 수 있다. 구체적으로 발전부(300)는 프레임부(200)의 제2 수용부(230)에 배치(수용)될 수 있다. 프레임부(200)에 형성된 제2 수용부(230)가 복수인 경우, 복수의 제2 수용부(230) 중 하나 이상에 저장부(400)가 배치될 수 있다.
저장부(400)의 크기, 개수 및 형상 등은 특별히 한정되지 않으며, 필요로 하는 저장용량 및 제2 수용부(230)의 형상 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
<제어부(500)>
제어부(500)는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치의 각종 구성요소들과 전기적으로 연결될 수 있고, 이들을 제어할 수 있다.
제어부(500)는 발전부(300) 및/또는 저장부(400)의 전기를 이용할 수 있고, 표시부(100), 발전부(300) 및 저장부(400)를 제어할 수 있다. 구체적으로 제어부(500)는 발전부(300)가 전기를 생산하도록 제어할 수 있고, 발전부(300)에서 생산된 전기가 저장부(400)에 저장되도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 저장부(400)(에너지 저장 장치(ESS) 및 보조 저장장치)의 전기용량에 따라, 저장부(400)에 저장된 전기가 디스플레이 장치를 구성하는 각종 구성요소에 전달되도록 제어할 수 있다.
제어부(500)는 표시부(100)에 영상이나 문자 등이 표시되도록 표시부(100)로 영상이나 문자 등과 관련된 데이터를 전송할 수 있다.
제어부(500)는 표시부(100)에 표시되는 영상이나 문자 등과 관련된 데이터를 통신장비를 이용하여 수신할 수 있고, 수신된 데이터가 표시부(100)에 표시되도록 표시부(100)를 제어할 수 있다.
제어부(500)는 프레임에 배치될 수 있다. 구체적으로 제어부(500)는 프레임부(200)의 제3 수용부에 배치(수용)될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치는 승압회로, 감지센서, 방열판, PWM(Pulse Width Modulation), SMPS(Switched-Mode Power Supply) 및 드라이브 등 각종 구성요소들을 더 포함할 수 있다.
승압회로, 감지센서 및 방열판 등 각종 구성요소들은 프레임부(200)의 소정의 공간에 배치(수용)될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 따라 프레임부(200)와 연결된 별도의 부재에 배치(수용)될 수 있다.
승압회로는 저장부(400)에서 나온 전기를 디스플레이 장치가 작동할 수 있는 전력으로 승압할 수 있다.
감지센서는 온도 센서 및 광 센서로 구성될 수 있으며, 온도 센서는 열전모듈(330)의 열전효율을 최대로 올리기 위해 사용될 수 있고, 광 센서는 표시부(100)를 온/오프(ON/OFF)시키는 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치는, 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)을 이용한 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 스스로 전력을 생산 및 충전할 수 있고, 생산된 전력으로 구동될 수 있다. 또한, 비상시 및 재난 발생시에도 외부 전력이 필요 없으며, 자가 발전하므로 설치 및 유지비용을 절감할 수 있다. 또한, 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)의 발전용량을 사용자의 필요에 따라 언제든지 간편하게 확대할 수 있다. 또한, 기판(310), 열전모듈(330) 및 태양광 셀(350)의 교체, 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시부
200: 프레임부
300: 발전부
400: 저장부
500: 제어부

Claims (7)

  1. 건물 외벽에 설치된 창호에 배치되고, 투명 LED 필름으로 이루어지는 표시부;
    상기 창호의 창틀에 배치되고, 상기 표시부의 양 측단이 결합되는 프레임부;
    상기 프레임부에 배치되고, 상기 건물의 에너지 하베스팅을 이용하여 발전시키는 열전모듈과 태양광 셀을 이용하여 자가 발전하는 발전부;
    상기 프레임부에 배치되고, 상기 발전부에서 생산된 전기를 저장하는 저장부; 및
    상기 표시부, 상기 발전부 및 상기 저장부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 프레임부는,
    상기 발전부가 배치되는 제1 수용부; 및,
    상기 저장부가 배치되는 제2 수용부;를 포함하는, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전부는 기판을 포함하고,
    상기 열전모듈 및 상기 태양광 셀은 상기 기판에 하나 이상 배치되고,
    상기 열전모듈 및 상기 태양광 셀은 상기 기판에 탈 부착이 가능한, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전모듈은 상기 건물 외벽 및 창호와 건물 내부의 온도차를 에너지 하베스팅으로 이용하는, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전부는 복합 모듈 장치에 탈 부착 가능한 구조로 결합되며,
    상기 복합 모듈 장치의 테두리는 금속재로 이루어지고, 일면은 PCB 기판으로 이루어지며,
    상기 열전모듈과 태양광 셀이 상기 복합 모듈 장치에 탈 부착 가능하며, 부착시 +, - 단자가 연결되는 구조인, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복합 모듈 장치는 상기 제1 수용부에 탈 부착되는 구조인, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 수용부는 상기 프레임부에 세로 방향으로 다수개가 형성되며,
    상기 복합 모듈 장치가 복수개인 경우, 상기 다수개의 제1 수용부에 각각 결합되는, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 수용부 및 제2 수용부는 하나의 수용실에 배치되며,
    상기 제1 수용부는 상기 수용실의 외측에 형성되고,
    상기 제2 수용부는 상기 수용실의 내측에 형성되며,
    상기 수용실은 상기 프레임부의 세로 방향으로 다수개가 형성되는, 자가 발전 및 충전이 가능한 건물 외벽의 창틀 설치형 디스플레이 장치.
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