KR102134106B1 - 엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신 재생에너지인 수소연료전지를 통해 발전되는 전력을 주전원으로 하여 승강기의 구동 전원을 공급할 수 있도록 하는 기술에 대한 것으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 신재생에너지인 수소연료전지를 통해 발전되는 전력을 주전원으로 승강기의 구동 전원을 공급하여 친환경 에너지 공급방식으로 구동하는 승강기시스템을 구축할 수 있으며, 평상시에는 연료전지에서 생산된 전력으로 승강기를 구동하되, 비상시에는 전원을 전환하여 3 상의 교류 전원을 공급할 수 있도록 하여 안정성을 확보하는 전원공급체계의 안정성을 확보할 수 있도록 한다.

Description

엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템{Power supply system for elevator using the Hydrogen Fuel Cell}
본 발명은 신 재생에너지인 수소연료전지를 통해 발전되는 전력을 주전원으로 하여 승강기의 구동전원을 공급할 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.
아파트 및 빌딩 등에 설치되는 엘리베이터는 상승 및 하강하여 사람 및 사물을 원하는 위치로 상하방향으로 이동시키는 장치이다. 엘리베이터를 통해, 계단을 걷지 않아도 편하게 목적지로 이동할 수 있어 대부분의 아파트 및 빌딩에 사용되고 있다. 하지만, 화재 및 지진과 같은 재해가 발생하거나, 엘리베이터가 고장나게 되면, 엘리베이터의 내부에 있는 사람은 엘리베이터 내부의 조명이 꺼진 상태에서 구조를 기다려야 한다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 선행문헌 1(대한민국 등록실용신안 제10-1996-0010249호)에서는 승강기운행이 정지되면, 승강기 내의 승객과 관리실에 승강기의 운행 정지 상태를 알려주는 이상발생알림장치를 개시하였다.
하지만, 선행문헌 1의 경우, 비상등을 점등하는 것만으로는 승강기 내의 승객의 불안감을 해소하기 힘들다는 문제점이 있다. 또한, 선행문헌 1의 경우, 비상등에 전력이 공급되지 못한다면, 비상등을 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 선행문헌 2(대한민국 등록특허 제10-1443875호)[0004] 에서는 에너지 저장 장치(ESS :Energy Storage System)을 이용하여 비상 시 엘리베이터에 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 엘리베이터 전원공급 시스템을 개시하였다. 하지만, 선행문헌 1의 경우, 비상 상황이 발생한 원인을 알 수 없어 엘리베이터 내부에 있는 사람이 불안감을 느낄 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 선행문헌 1의 경우, 에너지 저장 장치를 이용하여 엘리베이터를 구동하는데, 엘리베이터가 구동할 수 없는 상황에 도달하면, 에너지 저장 장치의 필요성이 줄어든다는 문제점이 있다.
이에, 엘리베이터의 전원공급 체계를 정비하여 효율적이고 친환경적인 전력의 수급이 가능하게 하면서, 비상시에도 전원공급을 보장할 수 있는 시스템의 필요성이 커지고 있다.
대한민국 등록실용신안 제10-1996-0010249호 (1996.12.04. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1443875호 (2014.09.17. 등록)
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 신 재생에너지인 수소연료전지를 통해 발전되는 전력을 주전원으로 승강기의 구동 전원을 공급하여 친환경 에너지 공급방식으로 구동하는 승강기시스템을 구축할 수 있으며, 평상시에는 연료전지에서 생산된 전력으로 승강기를 구동하되, 비상시에는 전원을 전환하여 3 상의 교류 전원을 공급할 수 있도록 하여 안정성을 확보하는 전원공급체계의 안정성을 확보할 수 있는 엘리베이터의 전원공급 시스템을 제공할 수 있도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1에 도시된 시스템 구성도와 같이, 엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템에 있어서,
외부 전력을 인가받아 승 하강 동작을 수행하는 승강기장치(10);
수소가 포함된 수소화물을 분해 시켜 발생하는 수소를 공급하는 연료공급모듈(20);
상기 연료공급모듈(20)에서 공급되는 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소연료전지(110)와, 상기 수소연료전지에서 생산된 전력을 저장하는 에너지저장부(ESS:120)를 포함하며, 상기 에너지저장부(120)에서 상기 승강기장치(10)에 주전원을 공급하는 연료전지 전원공급모듈(100);
상기 승강기장치(10)에 제공되는 전력 상태를 모니터링하고, 공급되는 전력의 이상 상황이 발생하는 경우, 비상전원공급모듈(50)을 통해 보조전원으로 3 상의 380V 전원을 공급하도록 제어하는 제어모듈(200);
을 포함하는,
엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템을 제공할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 신 재생에너지인 수소연료전지를 통해 발전되는 전력을 주전원으로 승강기의 구동 전원을 공급하여 친환경 에너지 공급방식으로 구동하는 승강기시스템을 구축할 수 있으며, 평상시에는 연료전지에서 생산된 전력으로 승강기를 구동하되, 비상시에는 전원을 전환하여 3 상의 교류 전원을 공급할 수 있도록 하여 안정성을 확보하는 전원공급체계의 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
특히, 주전원인 연료전지 공급 전원과 보조전원인 교류 전원을 전환하는 과정이나 비상상황에서 승강기 내부의 상황을 파악하고, 승강기의 안전지대로의 귀환 및 알림 서비스를 통해 승객의 불안감을 해소함과 동시에 실효적인 전력수급불안 문제를 해소할 수 있게 된다.
또한, 승강기 내 온도검출장치로 연료전지에서 발생하는 열이나 온수를 이용하여 동절기 및 간절기의 승강기 내부 온도를 제어할 수 있도록 함과 동시에, 온수는 급탕 및 온수 공급라인과 연동하여 화장실 등에 온수를 공급하여 승강기 설치 건물의 에너지 효율을 높일 수 있도록 한다.
아울러, 연료전지에서 발생하는 수소와 수전해에서 발생하는 수소를 수소 탱크에 저장한 후, 공급연료(LNG, LPG, 바이오가스) 등의 공급이상 발생시에 전환하여 사용할 수 있어 전원공급의 안정성을 자체적으로 해결할 수 있도록 하는 장점도 구현된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템의 구성 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 주요 구성 블록도에서 승강기 장치 제어신호 송출부의 구성도이다.
도 3은 도 1의 주요 구성 블록도에서 전력관리 상태 설정관리부의 구성도이다.
도 4는 도 1 내지 도 4에 따른 시스템의 작동 과정을 도시한 작용상태 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템(이하, '본 발명'이라 한다.)의 구성 블록도를 도시한 것이다. 도 2는 도 1의 본 발명의 주요 구성인 제어모듈의 승강기 장치 제어신호송출부의 구성블록도이며, 도 3은 도 1의 본 발명의 주요 구성인 전력관리상태 설정관리부의 구성블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 외부 전력을 인가받아 승하강 동작을 수행하는 승강기장치(10)와, 수소가 포함된 수소화물을 분해 시켜 발생하는 수소를 공급하는 연료공급모듈(20), 상기 연료공급모듈(20)에서 공급되는 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소연료전지(110)와, 상기 수소연료전지에서 생산된 전력을 저장하는 에너지저장부(ESS: 120)를 포함하며, 상기 에너지저장부(120)에서 상기 승강기장치(10)에 주전원을 공급하는 연료전지 전원공급모듈(100), 그리고 상기 승강기장치(10)에 제공되는 전력 상태를 모니터링하고, 공급되는 전력의 이상 상황이 발생하는 경우, 비상전원공급모듈(50)을 통해 보조전원으로 3 상의 380V 전원을 공급하도록 제어하는 제어모듈(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 승강기장치(10)는 아파트나 건물 등에 구비되어 승하강 운동을 하여 사람이나 물품을 이송할 수 있는 엘리베이터를 포함하며, 내부에 층수를 선택하여 정지 및 승하강을 제어할 수 있는 버튼 등의 수단과, 내부에 외부와 비상통화를 수행할 수 있는 비상통화장치, 비상조명장치, LCD 등의 패널을 포함하여 외부 서버나 내부 저장소와 연동하는 광고 디스플레이를 구비하는 장치를 포함한다.
본 발명에서는 상기 승강기장치(10)에 전력소모가 있는 승강기 구동부나 상술한 다양한 비상통화장치, 비상조명장치, LCD 등의 패널 등의 디바이스, 후술하는 센서모듈 등에 공급되는 전력을 공급하는 주공급원으로 연료전지 공급모듈(100)을 구비하며, 상기 연료전지 공급모듈(100)의 발전 수단인 연료전지는 수소연료전지(110)를 적용하는 것을 바람직한 실시예로 한다.
또한, 상기 수소연료전지(110)에서 공급되는 전력을 생성하는 발전은 태양광 발전을 이용한 수전해로 발생한 수소를 저장하여 공급하거나, LNG, LPG, 바이오가스 등의 연료를 통해 발전을 수행할 수 있도록 하며, 이러한 수소원은 수소저장탱크(30)에 저장되며, LNG, LPG, 바이오가스 등의 연료를 공급하는 바이오연료저장탱크(40)를 통해 수급이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 주요 수소공급원인 수소저장탱크(30)에 저장되는 수소는, 상술한 태양광발전을 통한 수전해로 수소를 공급받거나, 바이오연료를 분해하여 발생하는 수소를 통해 저장하거나, 고체상태의 수소화물을 이용하여 발생한 수소를 저장하여 사용할 수 있다. 고체상태의 수소화물을 이용하는 경우, 수소가 포함된 고체 상태의 수소화물을 분해해 수소를 발생시키는 구조를 가지므로 상기 수소화물을 액체 상태로 변화시킬 필요가 없고 별도의 염기성 안정제와 촉매를 사용하지 않아도 되는 장점이 있으며, 안정된 압력 및 온도로 수소를 공급하여 연료전지의 출력 저하, 멤브레인 건조화 현상 및 열 손상의 발생을 방지할 수 있는 장점이 구현된다. 이러한 고체상태의 수소화물은 수소화 붕소 나트륨(NaBH4), 수소화 붕소 아연(ZnBH4), 수소화 붕소 칼륨(CaBH4), 수소화 알루미늄 리튬(LiAlH4) 및 NaBH(OCH3)3를 포함하며, 상대적으로 취급이 용이하고 획득하기 쉬운 수소화 붕소나트륨을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수소화물은 고체 상태로서, 분말(powder), 알갱이(granular), 구슬(bead), 마이크로캡슐(microcapsule) 또는 알약(pellets) 형태로 구비할 수 있으며, 취급이 용이한 측면에서 알갱이 형태로 수소화물을 구비하여 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 이러한 수소화물을 반해하여 반응을 일으키는 반응탱크나 반응을 위한 분해제공급부, 수분흡착수단 등의 일반적인 구성은 소개하지 않으며, 어떠한 방식으로든 연료전지에 공급되는 수소를 공급할 수 있는 수단을 적용할 수 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 상기 연료공급모듈(20)에서 공급되는 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소연료전지(110)와, 상기 수소연료전지에서 생산된 전력을 저장하는 에너지저장부(ESS:120)를 포함하며, 상기 에너지저장부(120)에서 상기 승강기장치(10)에 주전원을 공급하는 연료전지 전원공급모듈(100)을 구비할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 특징은 친환경 신재생에너지인 수소연료전지에서 발전되는 전력을 주전원으로 사용하여 구동하는 점에서 특징을 가진다. 특히, 이러한 주전원이 비상상황으로 수급이 어려워지는 경우(이를테면, 연료공급의 차질, 충전전력의 과다 소모로 인한 전원수급불량 등)에는 외부의 3 상의 교류 전원을 공급하도록 하며, 이 경우에는 3 상의 380V 전원을 인입하여 승강기 장치에 공급할 수 있도록 한다.
승강기는, 안전이 최우선 되어야 하는바, 일반적으로 평상시에는 수소연료전지를 통해서 충전된 전력으로 충분히 구동이 가능하나, 화재나 지진 등의 불가항력적인 재해상황에서도 외부전원을 사용하지 않고도 자체적인 승하강 구동 및 외부 단말과의 통신, 나아가 연료전지에서 생성되는 열과 온수를 이용한 냉난방 등의 기능을 수행할 수 있게 된다.
이를 위해, 본 발명의 상기 승강기장치(10)에 제공되는 전력 상태를 모니터링하고, 공급되는 전력의 이상 상황이 발생하는 경우, 비상전원공급모듈(50)을 통해 보조전원으로 3 상의 380V 전원을 공급하도록 제어하는 제어모듈(200)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제어모듈(200)은, 상기 수소연료전지를 통해 발전되는 전력을 주전원으로 하여 상기 승강기장치(10)의 구동전력을 공급할 수 있도록 하되, 상기 수소연료전지(110)에서 발전되는 전력을 검출하고, 검출된 전력이 상기 에너지저장부(120)에 저장되는 저장전력검출 및 상기 승강기장치에 공급되는 전력을 검출하는 전력공급모니터링부(210)와, 상기 연료전지 전원공급모듈(100)에서 공급되는 전력의 이상이 생기는 비상상황 시, 상기 보조전원으로의 전환 여부를 판단하여 공급하는 전력공급전환부(220), 상기 승강기장치(10)에 구비되는 통화장비, 조명장비, 센서장비를 포함하는 디바이스에 전원공급을 분배하고 모니터링하는 승강기설비 모니터링부(230), 상기 전력공급전환부(220)의 제어동작에 따라 전력전환과정이 수행중, 승강기의 위치를 감지하고, 기 설정된 위치의 층으로 자동복귀시키는 제어동작을 구현하는 승강기 장치 제어신호송출부(240), 주전원인 연료전지공급 공급모듈(100)과 보조전원인 비상전원공급모듈(50)의 적용시점을 에너지 수요량에 따른 빅데이터 정보를 바탕으로 자동 설계하여 관리계획정보를 산출하여 적용하는 전력관리상태설정부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 전력공급모니터링부(210)는, 연료전지에서 발생하는 전력의 양과, 충전되는 양, 그리고 공급되는 양을 전체적으로 감지하여 모니터링하고, 보조전원으로의 전환 여부를 결정할 수 있는 상태 정보를 확보하여 결정하게 되는바, 매우 중요한 기능을 수행하는 구성이다.
이에, 상기 전력공급모니터링부(210)는 상기 수소연료전지에 공급되는 연료량을 모니터링하여 감지하고, 공급연료의 이상이 발생하는 경우, 상기 전력공급전환부(220)으로 전력전환신호 요청을 수행하는 발생전력검출부(211)와, 상기 에너지저장부(120)에 저장된 잔류 전력량을 모니터링하여 감지하고, 기 설정된 설정 값 이하일 경우, 상기 전력공급전환부(220)으로 전력전환신호 요청을 수행하는 저장전력검출부(212), 상기 전력공급전환부(220)에서 전원공급이 보조전원인 3 상의 380V 전원으로 전환되는 경우, 공급되는 보조전원의 공급상태를 모니터링하고 감지하는 공급전력검출부(213)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
또한, 본 발명에서의 제어모듈(200)은 상기 전력공급모니터링부(210)에서 모니터링하여, 연료전지에서 공급되는 전력의 인입이 어려워진 경우나, 충분하지 않는 경우를 분석하여, 비상전원 공급모듈(50)을 통해 보조전원인 3 상의 380V 전원으로 전환시키는 전력공급전환부(220)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이를 위해서는, 승강기 설비 모니터링부(230)를 구비하여, 승강기 내에 장착된 다양한 센서를 통해 승강기의 상태나 전력의 수급상황 등을 실시간으로 감지하여 모니터링할 수 있도록 한다. 일례로, 승강기 내에는 다수의 센서가 구비될 수 있으며, 이러한 센서에는 온도센서, 습도센서, 동작센서(승객의 유무 확인), 조도센서, 전력소모센서 등을 구비하고, 각각의 센서에서 승강기에 공급되는 전력의 소모량이나 내부의 환경상태 등을 실시간으로 감지하고 이에 대한 정보를 수신하여 확인할 수 있도록 한다.
이상의 승강기의 설비 상태에 대한 모니터링은 연료전지에서 발생한 전력의 측정이나 에너지저장부(120)에 저장된 저장전력의 상태측정, 공급되는 전력의 상태에 대한 측정을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에서는, 승강기 장치 제어신호송출부(240)를 구비하여, 승강기 상태에 대한 모니터링결과에 따른 제어동작을 각 장비에 송출할 수 있다.
이를 위해, 상기 승강기 장치 제어신호송출부(240)는, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 전력공급전환부(220)에서 전원 전환 전에, 승강기 내부의 승객 유무, 승강기의 운행 유무를 검출하여 승강기 내부로 알람 신호를 송출하는 전력전환상태정보알람기(241)를 구비할 수 있다.
상기 전력전환상태정보알람기(241)는, 평상시에는 연료전지에서 발생한 전력으로 승강기를 구동하지만, 비상시에 전원을 전환하여 3 상의 380V의 전원을 공급하여 승강기를 구동하게 되는 전원전환 과정이 이루어지게 된다. 이러한 전원전환 과정이 이루어지기 전에, 승강기 내부의 승객 유무, 승강기 동작 유무를 검출하여, 알림방송이나 부저신호 송출을 구현할 수 있도록 한다. 이는 전력 변환시 발생될 수 있는 순간정전(임시정전) 및 동작중 급속한 정지로 인한 승객의 불안감이나 위기감을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명에서의 상기 승강기 장치 제어신호송출부(240)는, 전력전환과정이 수행중, 승강기의 위치를 감지하고, 기 설정된 위치의 층으로 자동복귀시키는 제어동작을 구현하는 전력전환 승강기 운행제어기(242)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 전력전환 승강기 운행제어기(242)는, 전력전환(주전원-->보조전원으로의 전환) 과정 중, 승강기가 층과 층 사이에 정지할 경우에 미리 설정된 위치로 승강기를 자동으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있도록 한다. 이를테면, 지하의 경우는 1층으로 자동 이동, 고층은 이전의 층으로 자동 복귀하도록 설정하여 혹시 발생할 수 있는 비상탈출 등의 위험 상황에도 승객의 안전을 먼저 확보한 상태로 유지할 수 있도록 한다.
나아가, 본 발명에서의 상기 승강기 장치 제어신호송출부(240)는, 상기 전력공급모니터링부(210)에서 송출되는 전력전환신호의 요청을 수신하여, 주전원에서 보조전원으로 전원공급을 전환하도록 제어하는 전력전환 제어신호송출기(243)를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 승강기 장치 제어신호송출 부(240)는, 승강기의 온도 상태를 감지하고, 감지된 온도 정보와 설정온도를 비교하여, 상기 연료전지에서 발생하는 온수와 열로 승강기 내부의 온도를 제어하도록 하는 승강기온도제어기(244)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 승강기온도제어기(244)는 승강기 내부의 온도센서를 통해 입수된 승강기 내부의 온도를 통해, 사전에 설정된 온도로 승강기 내부의 온도를 냉방 또는 난방으로 통해 온도를 조절할 수 있도록 연결된 온도조절수단을 구동할 수 있도록 한다. 본 발명의 일실시예에서는, 이러한 온도조절수단(미도시)은 연료전지에서 발생하는 온수와 열을 이용하여 승강기 내부의 내벽과 바닥 등의 보온 상태를 유지하거나 가온할 수 있도록 하여 난방을 수행하는 방식으로 구동할 수 있다. 물론, 이러한 온도조절수단에 사용되는 온수는 승강기가 장착된 건물에 구비된 화장실의 급탕 및 온수공급라인과 연동하여 온수를 공급할 수 있도록 해, 에너지 절감 효율을 극대화할 수 있도록 적용하는 것도 가능하다.
아울러, 본 발명에서의 상기 승강기 장치 제어신호송출부(240)는, 연료전지에서 공급되는 전력을 승강기 내부의 비상통화장치, 비상조명장치, 다수의 감지센서모듈, 디스플레이장치를 포함하는 디바이스에 분배 공급하도록 하는 외부장치 전력공급기(245)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서의 제어모듈(200)은 도 1 및 도 3에 도시된 것과 같이, 수소연료전지를 통해 수급되는 주전원의 공급과 보조전원의 전환 과정을 수행하는 외에, 계절별 또는 주간이나 야간, 또는 분기별 전력 소모량에 따른 통계분석을 통해 전원의 공급이나 주전원 및 보조전원의 공급 시간을 조절하도록 제어할 수도 있다.
이를 위해, 본 발명에서의 제어모듈(200)은 주전원인 연료전지공급 공급모듈(100)과 보조전원인 비상전원공급모듈(50)의 적용시점을 에너지 수요량에 따른 빅데이터 정보를 바탕으로 자동 설계하여 관리계획정보를 산출하여 적용하는 전력관리상태설정부(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전력관리상태설정부(250)는, 상기 승강기장치(10)가 설치되는 건물 및 다른 건물들에 배치되는 타 승강기장치들의 부하정보를 빅데이터 분석을 통해 통계화하는 에너지수요량정보 분석기(251)를 구비한다. 상기 에너지 수요량 정보 분석기는, 일정기간, 승강기가 배치된 개소에 수소연료전지를 통해 공급되는 전력소모량이나 비상전원 공급모듈을 통해 소모되는 전력소모량, 이러한 전력전환이 발생하는 시기와 빈도, 난방이나 냉방 부하에 소모되는 전력량의 통계 분석을 통해 가장 효율적인 에너지 공급이 이루어질 수 있는 전환패턴을 분석하여 제공할 수 있다.
이러한 전환패턴 분석은 아파트나 건물단지 등 승강기가 배치되는 장소에서 해당 소모 전력량이나 전력소모패턴에 대한 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 외부데이터베이스(60)를 구비하고, 이렇게 수집된 데이터베이스와 현재 사용되는 승강기의 구동정보, 운행정보, 장비정보(연식)의 정보를 통합하여 빅데이터 분석을 수행하여 이루어질 수 있도록 한다.
이와 같은 에너지수요량정보 분석기(251)의 분석정보를 바탕으로, 시간별 또는 계절별 에너지 수요량에 따른 전원공급 방식을 결정할 수 있도록 한다.
이러한 분석정보를 활용하여, 승강기의 계절별 운행정보, 시간대별 운행정보에 따라 주전원공급과 보조전원 공급 시간대를 설정하는 승강기 전원공급관리기(252), 계절별 또는 시간대별로 냉방부하의 전원공급을 주전원공급과 보조전원 공급 시간대를 설정하는 냉방부하 전원공급관리기(253), 계절별 또는 시간대별로 난방부하의 전원공급을 주전원공급과 보조전원 공급 시간대를 설정하는 난방부하 전원공급관리기(254)와 같은 제어모듈을 통해 가장 효율적인 전원분배 및 공급이 이루어질 수 있도록 한다.
일례로, 여름에는 냉방 부하 증가로 전력사용량이 증가하게 되므로, 수소연료전지에서 전력을 공급하도록 하며, 겨울에는 난방부하의 증가로 가스사용량이 증가하게 되므로, 주간에는 수소연료전지 공급을 수행하고, 야간에는 3 상의 380V 교류전력을 공급하게 하는 방식으로 구간을 나누어 전원공급을 수행하도록 설정할 수 있게 된다.
도 4는 도 1 내지 도 3에서 상술한 본 발명에서의 엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템의 전체 작동상태를 도식화한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 태양광 발전(S)을 이용한 수전해로 공급되는 수소, LPG, LNG, 바이오가스 등의 수소공급원에서 공급되는 수소는 수소연료전지(100)로 공급되어, 발전을 구현하게 되며, 이렇게 생산된 전력은 승강기장치(10)의 주전원으로 사용되게 된다.
수소연료전지(100)에서 생성된 전력은 에너지저장부(120)에 저장되며, 이후 인버터(125)를 경유하여 전원전환장치(220)에 의한 동작에 의해 승강기장치(10)에 주전원으로 공급되게 된다.
승강기장치는 승하강을 위한 구동전력을 공급받는 외에도, 비상통화장치, 비상조명장치, 광고디스플레이장치 등의 다양한 디바이스 장치의 구동 전원과, 온도검출장치(온도센서 포함), 승객유무검출장치(동작센서 포함), 운행 유무 검출장치 등의 상태 검출 센서모듈에 전원을 공급하게 되며, 승강기 내부의 상태 정보는 제어모듈(200)에 전송되어 연계되는 동작에 대한 제어를 받게 된다.
상기 제어모듈(200)은 수소연료전지(100)에서 발전을 통해 생성되는 전력인 발생전력을 검출하여 모니터링하고, 동시에 에너지저장부(120)에 저장되는 저장전력을 검출하여 모니터링 할 수 있다. 나아가 전원전환장치(220)에 의해 주전원의 공급 또는 보조전원의 공급이 진행되도록 제어함과 동시에, 소모되는 공급전력을 모니터링할 수 있게 된다. 전력전환의 과정에서는, 제어모듈(200)에서는, 승강기 내부에 알림방송이나 부저를 송출하여 상황을 인지할 수 있도록 할 수 있다.
나아가, 수소연료전지(100)의 발전 과정에서 발생하는 열과 온수의 경우, 승강기 내부의 온도를 조절하는 용도와, 급탕이나 온수로 사용하도록 하여 에너지 이용효율을 극대화할 수 있도록 사용될 수 있다.
또한, 제어모듈(200)의 경우, 계절이나 밤, 낮의 이용상황에 따라 선택적으로 전력을 공급할 수 있도록, 기수집된 데이터를 저장하는 외부 데이터베이스로부터 입력되는 정보를 바탕으로, 빅데이터 분석을 통한 분석정보와 연동하여 전력공급시스템을 제어할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 데이터베이스에는 데이터베이스 관리 프로그램을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조를 의미하는 것으로, 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 의미한다. 이러한 데이터베이스는 오라클(oracle), 인포믹스(infomix), 사이베이스(sybase), DB2와 같은 관계형 데이터베이스 관리 시스템이나, 겜스톤(gemston), 오리온(orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템 및 엑셀론(excelon), 타미노(tamino), 세카이주(sekaiju) 등의 XML 전용 데이터베이스를 이용하여 본 발명의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드(field) 또는 엘리먼트(element)들을 가지고 있을 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 승강기장치
20: 연료공급모듈
30: 수소저장탱크
40: 바이오연료 저장탱크
50: 비상전원공급모듈
100: 수소 연료전지 전원공급모듈
110: 수소연료전지
120: 에너지저장부
200: 제어모듈
210: 전력공급 모니터링부
220: 전력공급 전환부
230: 승강기 장치 제어신호 송출부
240: 전력관리 상태 설정부

Claims (5)

  1. 엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템에 있어서, 외부 전력을 인가받아 승하강 동작을 수행하는 승강기장치(10); 수소저장탱크(30)에 저장된 수소를 공급하는 연료공급모듈(20); 상기 연료공급모듈(20)에서 공급되는 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소연료전지(110)와, 상기 수소연료전지에서 생산된 전력을 저장하는 에너지저장부(ESS:120)를 포함하며, 상기 에너지저장부(120)에서 상기 승강기장치(10)에 주전원을 공급하는 연료전지 전원공급모듈(100); 상기 승강기장치(10)에 제공되는 전력 상태를 모니터링하고, 공급되는 전력의 이상 상황이 발생하는 경우, 비상전원공급모듈(50)을 통해 보조전원으로 3 상의 380V 전원을 공급하도록 제어하는 제어모듈(200);을 포함하며,
    상기 제어모듈(200)은, 상기 수소연료전지를 통해 발전되는 전력을 주전원으로 하여 상기 승강기장치(10)의 구동전력을 공급할 수 있도록 하되, 상기 수소연료전지(110)에서 발전되는 전력을 검출하고, 검출된 전력이 상기 에너지저장부(120)에 저장되는 저장전력검출 및 상기 승강기장치에 공급되는 전력을 검출하는 전력공급모니터링부(210);와 상기 연료전지 전원공급모듈(100)에서 공급되는 전력의 이상이 생기는 비상상황 시, 상기 보조전원으로의 전환 여부를 판단하여 공급하는 전력공급전환부(220); 상기 승강기장치(10)에 구비되는 통화장비, 조명장비, 센서장비를 포함하는 디바이스에 전원공급을 분배하고 모니터링하는 승강기설비 모니터링부(230); 상기 전력공급전환부(220)의 제어동작에 따라 전력전환과정이 수행중, 승강기의 위치를 감지하고, 기 설정된 위치의 층으로 자동복귀시키는 제어동작을 구현하는 승강기 장치 제어신호송출부(240); 주전원인 연료전지공급 공급모듈(100)과 보조전원인 비상전원공급모듈(50)의 적용시점을 에너지 수요량에 따른 빅데이터 정보를 바탕으로 자동 설계하여 관리계획정보를 산출하여 적용하는 전력관리상태설정부(250);를 포함하며,
    상기 전력공급모니터링부(210)는, 상기 수소연료전지에 공급되는 연료량을 모니터링하여 감지하고, 공급연료의 이상이 발생하는 경우, 상기 전력공급전환부(220)으로 전력전환신호 요청을 수행하는 발생전력검출부(211);와 상기 에너지저장부(120)에 저장된 잔류 전력량을 모니터링하여 감지하고, 기 설정된 설정 값 이하일 경우, 상기 전력공급전환부(220)으로 전력전환신호 요청을 수행하는 저장전력검출부(212); 상기 전력공급전환부(220)에서 전원공급이 보조전원인 3 상의 380V 전원으로 전환되는 경우, 공급되는 보조전원의 공급상태를 모니터링하고 감지하는 공급전력검출부(213);를 포함하는,
    엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강기 장치 제어신호송출부(240)는,
    상기 전력공급전환부(220)에서 전원 전환 전에, 승강기 내부의 승객 유무, 승강기의 운행 유무를 검출하여 승강기 내부로 알람 신호를 송출하는 전력전환상태정보알람기(241);
    전력전환과정이 수행중, 승강기의 위치를 감지하고, 기 설정된 위치의 층으로 자동복귀시키는 제어동작을 구현하는 전력전환 승강기 운행제어기(242);
    상기 전력공급모니터링부(210)에서 송출되는 전력전환신호의 요청을 수신하여, 주전원에서 보조전원으로 전원공급을 전환하도록 제어하는 전력전환 제어신호송출기(243);
    승강기의 온도 상태를 감지하고, 감지된 온도 정보와 설정온도를 비교하여, 상기 연료전지에서 발생하는 온수와 열로 승강기 내부의 온도를 제어하도록 하는 승강기온도제어기(244);
    상기 연료전지에서 공급되는 전력을 승강기 내부의 비상통화장치, 비상조명장치, 다수의 감지센서모듈, 디스플레이장치를 포함하는 디바이스에 분배 공급하도록 하는 외부장치 전력공급기(245); 를 포함하는,
    엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전력관리상태설정부(250)는,
    상기 승강기장치(10)가 설치되는 건물 및 다른 건물들에 배치되는 타 승강기장치들의 부하정보를 빅데이터 분석을 통해 통계화하는 에너지수요량정보 분석기(251);
    상기 에너지수요량정보 분석기(251)의 분석정보를 바탕으로, 시간별 또는 계절별 에너지 수요량에 따른 전원공급 방식을 결정할 수 있도록 하며,
    승강기의 계절별 운행정보, 시간대별 운행정보에 따라 주전원공급과 보조전원 공급 시간대를 설정하는 승강기 전원공급관리기(252);
    계절별 또는 시간대별로 냉방부하의 전원공급을 주전원공급과 보조전원 공급 시간대를 설정하는 냉방부하 전원공급관리기(253);
    계절별 또는 시간대별로 난방부하의 전원공급을 주전원공급과 보조전원 공급 시간대를 설정하는 난방부하 전원공급관리기(254);
    를 포함하여 구성되는,
    엘리베이터의 수소연료전지 전원공급시스템.
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