KR102455053B1 - 스마트 누전 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한전측 전원과 연결되는 누전 차단기의 단자와 결합시 볼트와 너트의 체결이 아닌 탄성을 지닌 단자간의 접촉에 의해 누전 차단기의 배선상 문제점을 제거하고, 초보자라도 누전 차단기 교체 작업을 간단히 수행할 수 있으며, 다양한 기기에 설치된 앱 또는 프로그램을 이용하여 통신기능이 부여된 누전차단기 상태의 지속적인 감시가 가능하고, 특정한 이벤트가 발생한 경우 모바일 기기 사용자에게 알람을 전송할 수 도 있는 스마트 누전 차단기에 관한 것이다.

Description

스마트 누전 차단기{Smart Breaker}

본 발명은 스마트 누전 차단기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 단자를 모듈형으로 구성하여 탈착이 간편한 스마트 누전 차단기에 관한 것이다.

누전 차단기는 일반적으로 누전으로 인한 화재 또는 과전류로 인해 발생하는 사고를 미연에 방지하기 위해 가정의 분전반 내에 설치되는 기구이다.

일반적인 누전 차단기는 정상적이지 않은 누설 전류를 센싱하여, 센싱된 누설 전류가 기준치 이상일 경우 트립신호를 이용하여 차단기를 기계적으로 트립시켜 한전측과 댁내선을 분리하여 과전류로 인한 사고를 미연에 방지한다.

종래의 누전 차단기는 한전측으로부터 인입된 전원선과 댁내로 배치되는 전선이 서로 교차하는 지점에 설치된 분전반 내에 설치된다.

누전 차단기를 설치할 경우, 볼트와 너트를 이용하여 전선과 누전차단기를 연결하는 것이 일반적인 누전 차단기의 설치방법이다.

그러나 일반인이 누전 차단기를 설치 또는 교체하고자 하는 경우 상당한 교체 시간 소요, 복잡한 배선 및 미숙한 작업으로 인한 사고가 생기는 경우도 발생하는 문제점이 있다.

최근, 정보 통신 기술의 발달에 따라 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 등의 기술이 일반 주택에도 적용되고 있으므로, 무선 통신 또는 전력선 통신 기능 등을 이용하여 누전 차단기에 적용함으로서 사용자가 손쉽게 누전 차단기를 제어 및 관리할 수 있는 기술이 발달되었다.

도 1을 참조하면, 상기한 바와 같은 종래의 누전 차단기가 도시된다.

도시된 종래 기술에 따른 누전 차단기(10)는 한전측 전선과 댁내측 전선이 연결하기 위해서는 누전차단기의 일측 단자(11)가 한전측 전선과 연결되기 위해 볼트로 단자에 결합된 너트와 체결하여야 하며, 누전차단기의 타측 단자(12)는 댁내측 전선과 연결되기 위해 볼트로 단자에 결합된 너트와 체결하여야 한다.

그런데, 종래 기술에 따른 누전 차단기(10)는 교체하는데 상당한 시간, 노력 및 주의가 요구된다.

구체적으로, 단자와 전선을 볼트를 이용하여 조이는데 있어 전선이 완전히 접촉되지 않거나, 배선 계획상 일관된 색상이 서로 바뀌는 경우가 발생할 수 있고, 한전측 단자를 체결함에 있어서는 감전의 위험이 발생되는 등의 다양한 문제점이 야기된다.

한국공개특허 제10-2006-0087344호(2006.08.02.)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 스마트 누전 차단기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

먼저, 한전측 전원과 연결되는 누전 차단기의 단자와 결합시 볼트와 너트의 체결이 아닌 탄성을 지닌 단자간의 접촉에 의해 누전 차단기의 배선상 문제점을 제거하고, 초보자라도 간단히 누전 차단기 교체 작업을 수행할 수 있는 스마트 누전 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 스마트폰, 태블릿, 또는 노트북과 같은 모바일 기기에 설치된 앱 또는 프로그램을 이용하여 통신기능이 부여된 누전차단기 상태의 지속적인 감시가 가능하고, 특정한 이벤트가 발생한 경우 모바일 기기 사용자에게 알람을 전송할 수도 있는 스마트 누전 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 상술한 스마트 누전 차단기를 효과적으로 제어하는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 누전차단기(20)의 일측 단자(21); 누전차단기(20)의 타측 단자(22); 탄성을 갖는 도전성 재질로 구성되는 한전측 접촉단자(34); 탄성을 갖는 도전성 재질로 구성되는 댁내측 접촉단자(35); 및 상기 누전차단기(20)가 삽입되면 상기 누전차단기(20)의 일측 단자(21)와 상기 한전측 접촉단자(34)를 접속시켜 물리적으로 연결하고, 상기 누전차단기(20)의 타측 단자(22)와 상기 댁내측 접촉단자(35)를 접속시켜 물리적으로 연결하는 소켓(31);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소켓(31)은 내벽에 돌기 또는 홈이 배치되어 상기 스마트 누전 차단기(40)의 외벽에 배치된 홈 또는 돌기와 서로 맞물리도록 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소켓(31)의 상단과 상기 스마트 누전 차단기(40)의 상단부에 걸치도록 배치되는 고정수단을 더 구비한다.

또한, 제어부(42)의 제어를 받아 한전측 전선(32)과 댁내측 전선(33)을 물리적으로 분리하는 트립부(41); 중앙처리 장치(45)의 연산결과에 따른 제어 명령을 저장부(43), 상기 트립부(41)에 제어명령을 전송하는 제어부(42); 이벤트 정보, 사용자 정보, 댁내 전원 정보, 및 댁내 전원설비의 정보를 저장하는 저장부(43); 모바일 장치, 제어부(42), 또는 댁내 전원설비와 통신하여 정보를 전달하는 통신모듈(44); 및 중앙처리장치(45);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스마트 누전 차단기(40)는, 상기 댁내측 전선(48)에서 전원 정보를 검출하여 상기 제어부(42)로 신호를 전송하는 트립센서부(46);를 더 포함하고, 상기 제어부(42)는 상기 트립센서부(46)로부터 전원 정보를 수신하여 전자부품에 의해 설정된 값에 따라 트립여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 각각에 ID가 부여된 댁내측 전원 설비로부터 상기 통신 모듈(44)을 거쳐 수신된 전원 설비 정보를 수신한 상기 제어부(42)는 상기 중앙처리장치(45)에 정보를 송신하고, 상기 중앙처리장치(45)는 상기 저장부(43)에 저장된 처리 방식에 따라 정보를 가공하거나 상기 저장부(43)에 저장하도록 명령을 송신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(42)는 사용자가 지정한 특정 이벤트가 발생될 경우, 상기 저장부(43)에 기록된 사용자의 정보를 추출하여 상기 통신모듈(44)을 거쳐 이벤트를 통지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.

먼저, 한전측 전원과 연결되는 누전 차단기의 단자와 결합시 볼트와 너트의 체결이 아닌 탄성을 지닌 단자간의 접촉에 의해 누전 차단기의 배선상 문제점을 제거하고, 초보자라도 누전 차단기 교체 작업을 간단히 수행할 수 있다.

또한, 다양한 기기에 설치된 앱 또는 프로그램을 이용하여 통신기능이 부여된 누전차단기 상태의 지속적인 감시가 가능하고, 특정한 이벤트가 발생한 경우 모바일 기기 사용자에게 알람을 전송할 수도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 누전 차단기를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 누전 차단기를 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 2의 스마트 누전 차단기를 한전측(댁내측) 전선과 연결하여 결합되는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 4는 도 2의 스마트 누전 차단기가 외부와 통신하여 정보를 제공하거나, 정보를 수신하여 제어하기 위한 구성을 도시하는 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 누전 차단기와 그 제어 방법을 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 스마트 누전 차단기(40)는 누전차단기(20)의 일측 단자(21) 및 누전차단기(20)의 타측 단자(22)를 포함하고 있으며, 도 2에 도시되지는 않았지만 트립 센서부, 전원 센서부, 및 전자식 트립부 등과 같은 통상의 누전 차단기로 동작할 수 있는 회로 또는 구성을 포함하고 있으며, 이에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만 도 4와 같은 트립부(41), 제어부(42), 저장부(43), 통신모듈(44) 및 중앙처리장치(45)를 포함하여 구성되어 있고, 이와 같은 구성의 동작에 대해서는 이하의 도 4의 설명에서 상세히 기술하기로 한다.

스마트 누전 차단기(40)는 누전차단기(20)의 일측 단자(21) 및 누전차단기(20)의 타측 단자(22)를 포함하고 있다.

각각의 단자는 종래의 단자와는 달리 볼트 또는 스크류에 의한 전선과의 체결방식이 아닌 스마트 누전 차단기(20) 일측면과 수평인 방향으로 2단자 또는 3단자가 배치되어 있고, 단자는 구리 또는 철 등의 도전성 물질로 이루어져 있다.

또한, 도면에는 도시되어 있지는 않으나 통신상태, 스마트 누전 차단기(40)의 현재 상태 등을 나타내는 LED 지시등이 포함될 수 있다.

트립부(41) 또는 테스트 버튼 등의 통상의 누전 차단기와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

도 3을 참조하면, 스마트 누전 차단기(40)를 한전측(댁내측) 전선(32)과 연결하여 결합되는 방법에 대해 도시되어 있다.

종래의 누전 차단기는 스크류 또는 볼트 등을 이용하여 전선과 누전차단기를 결합한다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스마트 누전 차단기(40)를 한전측 전선(32) 또는 댁내측 전선(33)과 연결하여 결합하기 위해서는 스마트 누전 차단기(40)를 삽입하여 수용할 수 있는 소켓(31)이 필요하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스마트 누전 차단기(40)를 전선과 연결하기 위해서는 볼트 및 스크류의 해체 및 조임과 같은 별다른 작업없이 소켓(31)에 삽입하기만 하면 스마트 누전 차단기(40)와 전선이 연결되어 도통되는 구조를 갖는다.

스마트 누전 차단기(40)를 소켓(31)에 삽입하면, 소켓(31) 내부에 위치한 한전측 접촉단자(34)와 댁내측 접촉단자(35)가 스마트 누전 차단기(40)의 일측단자(21) 및 타측단자(22)와 접촉하게 되고, 이를 통해 한전측 전선(32)과 댁내측 전선(33)이 상호 연결되어 전기가 도통되며 이를 통해 작업을 안전하게 마무리 할 수 있게 된다.

한전측 접촉단자(34)와 댁내측 접촉단자(35)는 서로 대칭이며, 탄성을 갖는 도전체로 이루어져 판 스프링과 같은 역할을 하여 스마트 누전 차단기(40)가 소켓(31)에 삽입될 경우, 한전측 접촉단자(34)와 댁내측 접촉단자(35)와 각각 접촉되어 전기를 도통시키는 역할을 하며, 구리 또는 철과 같은 도전성 재질로 구성된다.

도 3에는 도시되어 있지는 않으나, 소켓(31)에 삽입된 스마트 누전 차단기(40)가 탈착되는 경우를 대비하여 적어도 하나 이상의 후크형태의 고정 수단을 포함할 수도 있다. 후크형태의 고정 수단은 소켓(31)의 상단과 스마트 누전 차단기(40)의 상단부에 걸치도록 배치되어 진동 또는 기타 요인에 의해 탈착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 스마트 누전 차단기(40)의 외벽 또는 소켓(31)의 내벽에 돌기와 홈이 서로 맞물리도록 대칭적으로 배치되어 후크형태의 고정 수단을 선택적으로 사용할 수 있다.

도 4를 참조하면, 스마트 누전 차단기(40)는 트립부(41), 제어부(42), 저장부(43), 통신모듈(44), 및 중앙처리장치(45)를 포함하여 구성된다.

트립부(41)는 제어부(42)로부터 수신되는 트립신호에 의해 트립스위치를 구동하여 한전측 전선(47)과 댁내측 전선(48)을 물리적으로 분리하여 전원이 차단되도록 한다.

트립센서부(46)는 댁내측 전선(48)에서 전원 정보를 검출하여 제어부(42)로 신호를 전송한다. 전원정보에는 전류 값 및 전압 값을 포함한다.

제어부(42)는 트립센서부(46)로부터 전원 정보를 수신하여 중앙처리장치(45)로 송신하고 중앙처리장치(45)는 저장부(43)에 저장된 임계값과 비교하여 누전차단기의 트립여부를 결정한다.

본 발명의 다른 실시예로, 제어부(42)는 트립센서부(46)로부터 전원 정보를 수신하여 전자부품에 의해 설정된 값에 따라 트립여부를 결정한다. 전자부품에는 통상의 누전 차단기에서 사용되는 OP-AMP, 가변저항, 및 콘덴서를 이용하며, 입력값이 설정된 값을 넘어설 경우 제어신호를 발생시키는 회로의 구성은 통상의 기술자에게 널리 알려진 사항이므로 기재를 생략한다.

본 발명의 또 다른 실시예로, 도면에 도시되지는 않았지만 각각에 ID가 부여된 댁내측 전원 설비로부터 통신 모듈(44)을 거쳐 수신된 전원 설비 정보를 수신한 제어부(42)는 중앙처리장치(45)에 정보를 송신하고, 중앙처리장치(45)는 저장부(43)에 저장된 처리 방식에 따라 정보를 가공하거나 저장부(43)에 저장하도록 명령을 송신한다.

또한, 제어부(42)는 사용자가 지정한 특정 이벤트가 발생될 경우, 저장부(43)에 기록된 사용자의 정보를 추출하여 통신모듈(44)을 거쳐 이벤트를 통지한다. 여기서 댁내의 전원설비와 통신모듈(44)간의 통신은 Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee 또는 PLC 중 적어도 어느 하나를 포함하는 사용가능한 유무선 통신을 이용한다.

저장부(43)에는 댁내측 전원설비로부터 수신된 정보, 트립 기준 설정값, 사용자 정의 이벤트, 댁내측 전선(48)으로부터 추출한 전원정보 및 사용자 정보를 저장할 수 있다. 또한, 스마트 누전 차단기(20)의 내부에 존재할 수도 있지만, 원격지에 설치된 서버를 이용할 수도 있다.

댁내측 전원설비로부터 수신된 정보는 전원설비의 현재 상태, 입/출력 전압/전류, 각각의 전원 설비에 부여된 ID를 포함한다.

트립 기준 설정값은 트립부에 제어신호를 전송하여 한전측 전선(32, 47)과 댁내측 전선(33, 48)을 물리적으로 해제하기 위한 기준값을 의미한다.

사용자 정의 이벤트는 사용자가 제공받기 위해 설정한 값들 중, 특정 값을 넘어서는 전압 값, 전류 값, 댁내측 전원 설비의 이상 유무 등을 포함한다.

통신모듈(43)은 댁내측 전원 설비, 사용자의 모바일 장치 또는 PC, 및 제어부(42)와 통신하여 댁내측 전원 설비로부터 정보를 제공받고, 모바일 장치 또는 PC에 제어부(42)로 부터의 제어명령을 전송하거나, 사용자로부터의 제어명령을 수신하여 제어부(42)로 전송한다.

통신모듈(43)은 Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, 또는 PLC 중 적어도 어느 하나의 기능을 수행하여 통신 기능을 수행한다.

사용자의 모바일 장치 또는 PC는 도시 되어 있지는 않으나, 통신모듈(44)을 통해 스마트 누전 차단기(20)의 내부에 존재하는 저장부(43) 또는 서버와 접속하여 스마트 누전 차단기(20)의 이벤트 통지에 따른 상태를 확인할 수 있고, 자발적으로 접속하여 제어 및 관리를 수행할 수도 있다. 여기서 사용자의 모바일 장치 또는 PC에는 서버 또는 통신모듈(44)과 접속하기 위한 프로그램 또는 어플리케이션이 설치되어 있음은 당연하다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 20…전자식 누전 차단기 21…누전차단기의 일측 단자
22…누전차단기의 타측 단자 31…소켓
32…한전측 전선 33…댁내측 전선
34…한전측 접촉단자 35…댁내측 접촉단자
40…스마트 누전 차단기 41…트립부
42…제어부 43…저장부
44…통신모듈 45…중앙처리장치
46…트립센서부 47…한전측 전선
48…댁내측 전선

Claims (7)

1. 누전차단기(20)의 일측 단자;
   상기 누전차단기(20)의 타측 단자;
   탄성을 갖는 도전성 재질로 구성되는 한전측 접촉단자(34);
   탄성을 갖는 도전성 재질로 구성되는 댁내측 접촉단자(35); 및
   상기 누전차단기(20)가 삽입되면 상기 누전차단기(20)의 일측 단자와 상기 한전측 접촉단자(34)를 접속시켜 물리적으로 연결하고, 상기 누전차단기(20)의 타측 단자와 상기 댁내측 접촉단자(35)를 접속시켜 물리적으로 연결하는 소켓(31);
   댁내측 전선에서 전원 정보를 검출하여 제어부(42)로 신호를 전송하는 트립센서부(46);
   제어부(42)의 제어를 받아 한전측 전선과 댁내측 전선을 물리적으로 분리하는 트립부(41);
   중앙처리장치(45)의 연산결과에 따른 제어 명령을 상기 트립부(41)에 전송하거나, 사용자 모바일 장치로부터 전송된 제어 명령을 실행하는 상기 누전 차단기(20) 내부에 포함되어 배치되는 제어부(42);
   댁내측 전원설비(48)로부터 수신된 정보, 트립 기준 설정값, 사용자 정의 이벤트, 댁내측 전원설비로부터 추출한 전원정보, 사용자 정보, 이벤트 정보, 댁내 전원 정보, 및 댁내 전원설비의 정보를 저장하는 상기 누전 차단기(20) 내부에 포함되어 배치되는 저장부(43);
   모바일 장치, 제어부(42), 또는 댁내 전원설비와 통신하여 정보를 전달하는 통신모듈(44); 및
   상기 트립센서부(46)로부터 전원 정보를 수신하여 상기 저장부(43)에 저장된 임계값과 비교하여 누전차단기(20)의 트립여부를 결정하는 중앙처리장치(45);를 포함하여 구성되고,
   각각에 ID가 부여된 댁내측 전원 설비로부터 상기 통신 모듈(44)을 거쳐 수신된 전원 설비 정보를 수신한 상기 제어부(42)는 상기 중앙처리장치(45)에 정보를 송신하고, 상기 중앙처리장치(45)는 상기 저장부(43)에 저장된 처리 방식에 따라 정보를 가공하거나 상기 저장부(43)에 저장하도록 명령을 송신하며,
   상기 제어부(42)는 사용자가 지정한 특정 이벤트가 발생될 경우, 상기 저장부(43)에 저장된 사용자 정보를 추출하여 상기 통신모듈(44)을 거쳐 사용자의 모바일 장치로 이벤트를 통지하고,
   상기 사용자가 지정한 특정 이벤트는 사용자가 제공받기 위해 설정한 값들 중, 특정 값을 넘어서는 전압 값, 전류 값, 및 댁내측 전원 설비의 이상 유무를 포함하고,
   통신모듈(44)을 통해 상기 제어부(42)와 접속된 사용자의 모바일 장치가 이벤트 통지에 따른 상태확인, 누전차단기(20)에 대한 제어 및 관리를 수행하는 것을 특징으로 하는,
   스마트 누전 차단기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소켓(31)은,
   내벽에 돌기 또는 홈이 배치되어 상기 누전 차단기(20)의 외벽에 배치된 홈 또는 돌기와 서로 맞물리도록 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 스마트 누전 차단기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 소켓(31)의 상단과 상기 누전 차단기(20)의 상단부에 걸치도록 배치되는 고정수단을 더 구비하는, 스마트 누전 차단기.
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