최근 에너지 절감과 환경 문제에 대한 관심이 커지면서 친환경적이고 에너지 효율이 높은 LED에 대한 관심이 대두되고 있으며, 국가 저탄소 녹색성장에 맞는 신성장동력산업의 하나로 LED가 선정되어 적극적으로 육성되고 있다. LED를 활용한 조명등은 현재까지 활발한 연구개발이 진행되었으며 백열전구를 능가하는 조명 효율을 확보하여 조명 광원으로서 이용되고 있다. 그런데 선박용 조명등의 경우에는 아직 관련 기술개발이 초기단계에 머물러있어 대부분의 선박들이 기존의 백열등 및 형광등과 같은 조명등을 사용하고 있다. 이러한 유리 조명등은 고소비전력과 제한된 수명에 따른 높은 유지비 및 제품 누수나 파손 등과 같은 안전성의 문제가 있다. 이에 따라 장기적인 관점에서 선박용 LED 조명 등에 대한 기술 개발이 필요할 것으로 보이며 기술 개발을 저해하는 요소인 방열, 가격 등에 대한 추가적인 기술개발이 뒷받침 되어야 할 것으로 보인다. 한국생산기술연구원에서는 부산광역시 지원사업의 일환으로 선박용 LED 조명등을 개발하고 있으며, 체계적인 연구를 위하여 선박용 LED 조명등의 요소기술에 대한 연구동향과 기술특성을 분석하고 있다. 본 논문에서는 선박용 LED 조명등 개발에서 요구되는 요소기술에 대한 기술개발동향을 살펴보고자 한다. 고효율의 선박용 LED 조명등 개발에 필요한 요소기술로는 방열, SMPS, 광학, 제품 내진동, 제품 방수 등의 설계 및 제작기술이 있다. 이러한 요소기술을 알아보고 선박용 LED 조명등 개발의 방향을 제시하고자 한다.
LED 조명은 IT융합 시대로의 진화에 따라 단순조명에서 인간중심화 및 다기능화 시스템 조명으로 발전하였다. 이로 인하여, 다양한 센서기능, 통신기능 등의 IT기술과 응용소프트웨어와의 융합을 통하여 사용 환경 변화에 따른 조명 제어로 에너지가 절감되고 빛의 세기와 색 조절 등 다양한 사용자 중심의 맞춤형 조명이 요구 되고 있다. 이러한 지능화된 시스템 조명을 위해서는 사용자 중심의 센서 적용 및 제어가 가능해야한다. 따라서 본 논문에서는 LED 조명관제를 위한 유무선 통신 플랫폼 및 관제시스템을 제안하고자 한다. LED 조명 관제 시스템은 Bluetooth 매쉬 네트워크를 통해 데이터를 송수신하며, LED 조명 제어, LED 조명 상태 모니터링, 에너지 사용량 모니터링, 에너지 피크점 관리 등의 기능을 제공한다. 제안한 유무선 통신 플렛폼과 관제시스템을 통해 LED 조명의 수명 연장 및 에너지 절약 등이 가능할 것으로 기대된다.
본 논문은 사용자의 장애 환경에 맞추어 장애 환경설정을 이용함으로서 조명 이용의 편의성을 향상시키고 에너지 절약을 위한 지능형 조명시스템에 관한 연구이다. 장애 환경은 조명의 점등이 원활하지 않은 상태를 의미하는 것으로서 이를 해결하기 위한 방법으로 원격제어 방식이 요구된다. 원격제어 방식은 스마트폰, 움직임 센서, 타이머를 이용하여 조명을 점등 한다. 스마트폰과 움직임 센서는 이벤트를 감지하였을 때 원격에서 조명 시스템으로 이벤트 발생을 전송하고 이벤트를 수신한 조명 시스템은 램프를 전등한다. 조명 사용자의 설정 환경에 맞추어 조명을 제어함으로서 사용시간을 조절하고 점등 조작을 감소하여 에너지 절약을 실현한다. 제안 기법을 적용하여 조명시스템을 설계 및 구현하여 실험 결과 편의성이 향상 되었고 최적화된 점등으로 약 13.5w/h 정도 에너지가 절감된다.
최근에는 LED 조명으로 인해 조명 제어의 유연성이 높아짐에 따라 가정이나 사무공간에서 해당 공간의 목표 조도를 설정하고 현재 내부조도의 상황에 따라 자동으로 조명을 디밍하는 형태로 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 제어방식이 현재 주택용 요금제도로 운영 중인 고정요금제에서는 에너지 비용을 감소시키나, 스마트그리드에서 운영될 RTP(Real Time Pricing)에서는 요금 단계에 따라 오히려 에너지 비용이 증가될 수 있다. 이에 본 논문은 실시간 요금 단계에 따라 LED 조명의 목표 조도를 가변적으로 변화시켜 조명 에너지 비용을 최소화하고 사용자의 작업에 적합한 상황별 조도를 자동으로 제어하여 작업자에게 편리함을 제공하고자 한다. 이때 요금 단계에 따른 상황별 최저 및 최고 조도기준은 KSA 3011 및 IES를 참조하며, 최소한의 조명 에너지 사용을 위해 외부 광량을 최대한 활용하여 현재의 시간에 따라 블라인드의 Open/Close를 자동으로 서비스한다. 사용자의 상황은 PIR, Electric Powermeter, Piezoelectric 센서로부터 사용자의 위치, 가전기기 사용 유무, 착석 여부 등을 파악하고, RTP 요금에 따라 하루동안의 조명에 사용된 전력요금을 시뮬레이션한다.
한국조명기술연구소는 5월 25일로 설립 1주년을 맞은 국내 유일의 조명전문 연구기관이다. 연세대 산업대학원에서 산업정보를 전공하고 국가정보원 경제처장으로 재직하다 99년 9월 1일 초대 한국조명기술연구소장으로 취임한 김일태(52) 소장을 만나 연구소의 기능과 역할에 대해 들어보았다.
'친환경과 에너지절약, 기후변화 대응'은 사회전반적인 변화와 함께 조명 산업에까지 영향을 미치고 있다. 최근 5년 사이 가파르게 변화하고 있는 인공광원은 바야흐로 백열등과 형광등의 시대가 가고, LED와 OLED 등 반도체 조명이 그 자리를 대신하고 있는 것. 전세계적으로 빠른 속도로 발전하고 있는 LED 조명 기술. 발전의 중심에는 '친환경 고효율'이 있다.
경제성장의 달성과 직선도로의 증가에 따라 터널은 전보다 더 많이 만들어졌다. 이러한 터널들의 입구 조명은 안전하고 편안한 운전을 위해 중요하다. 대부분의 터널 조명은 인공조명으로 많은 에너지를 사용한다. 본 연구에서는 터널의 조명 개선과 에너지 절약으로 반사거울 시스템을 적용하여 평가하였다. 반사거울 시스템을 적용하면 주광을 유입하여 터널 조명 환경을 개선할 수 있으며, 본 연구는 터널 인공조명 에너지의 절약을 위한 선행연구의 일환으로 진행되었다.
석유 등의 화석연료가 연소되면서 발생하는 이산화탄소를 주체로 하는 ''온실효과가스''의 배출량이 점점 더 증가해 감에 따라 지구온난화가 국제적으로도 커다란 환경문제가 되고 있다. 이산화탄소의 배출을 억제하기 위한 구체적인 시책은 바로 자에너지(에너지 절약/ 이용합리화)의 수행이다. 이번에 자에너지를 주목적으로, ISO14001의 환경매니지먼트 모델을 전체적으로 지원하는 공장에너지관리시스템과 조명$\cdot$빌딩분야에서 환경매니지먼트 모델을 지원하는 조명제어시스템 및 빌딩 설비 감시시스템을 구축하였다. 신규개발한 Controller의 소프트웨어는 24시간 가동가능한 OS(Operating System)에 제어미들웨어를 탑재하여 Object설계방법으로 제작된 기능별 어플리케이션 소프트웨어를 각 시스템별로 조합한다. 하드웨어는 퍼스컴과 동일한 DOS/V머신 구성으로 하여 시스템의 주체가 되는 부송부의 하드웨어를 개발하였다. 구축한 각 시스템의 내용은 다음과 같다. (1)공장에너지관리시스템 수집한 에너지사용량 데이터를 관리$\cdot$분석용으로 가공하는 생에너지 지원용 어플리케이션 소프트웨어를 탑재하고있어 환경매니지먼트 시스템(ISO14001)을 실행하는 데에도 유용하다. (2)조명제어시스템 지금까지 단독기기였던 조도일정제어의 조광컨트롤러에 B/NET 전송기능을 탑재하여 스케줄 및 디맨드 감시에 의한 조광제어를 시행하여 한층 더 생에너지를 실현한다. (3)빌딩설비 감시시스템 빌딩의 에너지관리, 조명$\cdot$공조제어에 의한 생에너지화, 보전업무의 효율화$\cdot$생력화를 실현한다.
본 논문에서는 고광도방전등의 전기적 특성을 해석하기 위한 아아크모델을 제시하였다. 방전관내에서 반경방향의 온도분포가 포물선형태로 변화하는 것으로 가정하고 방전관의 단위체적에서의 에너지평형식을 단면적에 대해 적분함으로서 단위길이당의 에너지평형식으로 변환하였다. 이 에너지평형식과 회로방정식, 그리도 오옴의 법칙을 이용하여 아아크의 전류와 전압의 1주기에서의 변화를 계산하여 좋은 결과를 얻었다. 또한 방전관의 축온도와 이에 따른 방사에너지의 값을 계산하는 간단한 방법을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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