최근의 배전반 설비의 고성능, 안정성, 신뢰성은 전기에너지의 사회적 욕구로 요구되고 있다. 본 논문에서는 전력품질에 관한 정보를 수집하고 통합 모니터링과 설비의 보호, 그리고 다양한 장치들을 제어할 수 있는 전력 모니터링 시스템의 개발에 대하여 고려하고자 한다. 전력품질 모니터링을 통하여 수집된 정보는 시스템의 효과적인 운용과 사용상의 신뢰성을 개선시킨다. 본 시스템은 크게 하드웨어부와 소프트웨어부로 구성된다. 하드웨어부는 원칩 마이크로 프로세서(Intel 80C196KC)를 사용한 측정과 제어, 통신 그리고 입/출력을 담당하는 다기능 인디케이터와 컨트롤러로 구성된다. 다양한 기능의 모니터링, 데이터베이스와 제어를 PC상에서 구현하기 위한 소프트웨어부는 사용자 그래픽 인터페이스(GUI) 기반의 비주얼 프로그래밍을 사용하여 개발되었다.
본 논문은 산업용 생산 장비의 부하 전력을 모니터링하기 위한 스마트 디바이스와 애플리케이션을 개발하고 성능을 평가한 결과를 담고 있다. 스마트 디바이스는 산업용 생산 장비의 부하 전력 및 동작 환경 데이터를 수집해 이를 서버로 전송하는 기능을 가진 스마트 전력 디바이스와 이의 경량화 버전에 해당하는 에너지 미터링 디바이스로 구분해 하드웨어와 더불어 펌웨어를 개발하였다. 이들 디바이스에서 수집한 부하 전력 데이터는 AWS(Amazon Web Services) 서버내 MariaDB에 저장될 수 있도록 하였으며, RESTFul API를 이용해 웹사이트 및 모바일 애플리케이션 상에서 그래프 형태로 부하 전력을 모니터링할 수 있도록 구현하였다. 개발 시스템의 성능을 평가하기 위해 MariaDB에서 웹사이트 및 모바일 애플리케이션까지의 응답 시간을 측정하였으며, 4G(LTE) 네트워크 환경에서는 0.0256~0.0545초, 3G 네트워크 환경에서는 0.6126~1.2978초로 만족스러운 결과를 보여줌을 알 수 있었다.
본 연구에서는 범용적인 건강 모니터링에 활용할 수 있는 생체신호인 심전도를 일반 가정 내에서 뿐만 아니라 일상생활 중에서도 실시간으로 편리하게 측정할 수 있도록 초소형 저전력의 착용형 심전도 계측시스템을 구현하였다. 이를 위하여 표준 12-lead법이 아닌 모바일 또는 휴대용 장치에 적합한 2-lead법을 사용하여 심전도 계측부를 구현하였고, 심전도 계측부를 베이스 노드로 하여 심전도 신호를 가정 내 또는 실외에서도 무선으로 전송 할 수 있도록 구현하였다. 먼저 가정 내에서는 저 전력 무선센서노드를 이용하여 심전도 신호를 실시간으로 PC에 전송하여 모니터링이 가능하도록 구현 하였고, 실외에서는 저전력 통신 방식인 Bluetooth 2.0을 사용하여 스마트폰으로 심전도 신호를 실시간으로 전송해 모니터링 할 수 있도록 구현하였다.
본 논문에서는 솔라셀을 사용하여 외부에서 별도의 전원 공급이 필요없는 식물 생장 모니터 시스템을 제안한다. 식물 생장 모니터링을 위해 필요한 대기 온도, 습도와 토양의 온도, 수분 함유 상태를 측정할 수 있는 센서를 설치하고 원격지로 측정 데이터를 전송할 수 있는 통신 장치로 서버로 전송한다. 적합한 솔라셀의 용량과 충전배터리의 용량을 결정하기 위하여 식물 생장을 측정하기 위한 센서부의 소비 전력과 통신부의 소비 전력을 측정하여 산출된 용량값을 가지는 솔라셀과 충전배터리를 부착하여 실시간 모니터링 시스템을 구축하였다. 본 시스템으로 고부가가치 농업 분야에서 식물 생장 모니터링이 확대됨에 따라 외부 전원이 필요없는 간편한 원격 모니터링 서비스가 제공될 것이다.
전력연구원에서는 "그린카용 충전스탠드 기술개발" 과제를 통하여 차량/전력계통 연계 인터페이스 및 모니터링/제어 장치 시제품을 개발 하였다. 본 과제는 지경부의 지원을 받아 수행한 정부과제로써, 2009년 5월부터 2011년 5월까지 2개년에 걸쳐 수행되었다. 본 논문에서는 "그린카용 충전스탠드 기술개발" 과제를 통해 수행한 차량/전력계통 연계 인터페이스 및 모니터링/제어장치 시제품 개발 내용을 1,2 차 년도로 각각 구분하여 소개하였으며, 차량/전력계통 연계 인터페이스 및 모니터링/제어장치 시제품을 개발에서 중요하게 도출된 것이 무엇인가를 고찰하여 보았다.
전력계통에서 비선형부하와 시변부하 사용의 증가 및 분산전원의 보급 증가로 전력품질(power quality)에 대한 관심이 증대되고 있다. 전력계통에서 전력품질은 전력신호를 통해 모니터링이 가능하다. 하지만 전력신호 상시 관측을 통한 전력품 모니터링은 많은 신호 데이터양이 필요하여 전력 신호 압축이 요구된다. 이에 따라 본 연구에서는 신호 압축 성능이 우수한 DCT(discrete cosine transform)기법을 이용하여 전력신호를 압축, 복원하는 방법을 제안한다. 그리고 DSP (digital signal processor) 보드를 통해서 압축 저장 된 신호를 오차 범위 5% 이내로 복원한다. 따라서 정전과 같은 이벤트(event)가 발생하였을 때 특정시간, 장소에서의 전압과 전류 파형을 볼 수 있게 한다. IEC 61000-4-30, IEEE std 1159에 근거하여 Matlab 프로그램 상에서의 성능을 평가하고 DSP보드를 이용하여 DCT를 이용한 데이터압축 시스템을 구현하였다.
스마트폰을 비롯하여 스마트 TV, 클라우드 서비스 등과 같은 네트워크 기반 서비스의 증가로 인해 IDC의 서비스 부하 증가 속도가 더욱 증가하고 있다. 이로 인해 IDC의 운영 및 관리 비용이 급격히 증가하고 있다. 특히 IDC의 전력 소비량은 IDC 관리 비용 중 상당한 부분을 차지하고 있다. 이에 따라 본 설계서에서는 IDC의 에너지 효율적인 관리를 위한 기본 시스템으로 적용 가능한 서버 모니터링 시스템을 소개한다. 본 설계서를 통해 제안하는 서버 모니터링 시스템은 현재 산업 표준으로 받아들여 지고 있는 IPMI (Intelligent Platform Management Interface)와 PSMI (Power Supply Monitoring Interface)의 연동을 통해 서버의 하드웨어 상태 및 전력 소비량을 측정할 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 전기 자동차 충전소의 전력 소모량 추정 알고리즘을 웹 서버에 도입하여, 충전소에 의한 전력소비가 주변 전력 계통에 미치는 영향을 모니터링할 수 있는 시스템을 제안한다. 우선, 관련 기관으로부터 공급 받는 지역 내 실시간 충전소 별 이용 상태 정보로부터 충전 시간과 그 횟수를 도출하고, 이를 충전소 마다 누적하여 소비 전력을 추정한다. 이렇게 추정된 충전소 별 전력 소모량을 웹 페이지를 통해 사용자에게 시각화하여 제공한다. 또한 같은 지역의 구간별 실시간 교통량 또한 같은 방식으로 제공하여, 전기 자동차 충전소 전력소모량의 변화 추이와 교통량의 변화 추이 간 상관관계를 확인할 수 있도록 한다. 따라서 제안하는 시스템은 지역 내 전기 자동차 충전소의 전력 소모량 및 그 변화 추이 관측하고 이를 바탕으로 지역 내 충전소 추가 설치 필요성, 전력 계통 부하 예측, 충전소 재배치 등 전기 자동차 충전소 운영 전략을 수립하는데 사용할 수 있다.
산업화로 인버터, 컨버터, 스위칭 전원공급기, 모터와 같은 비선형 장치들이 늘어가고 있다. 그러나 컴퓨터와 전기장치 등과 같은 전력품질에 민감한 부하의 사용이 빠르게 확산되어 왔다. 게다가 전력품질 문제와 실시간 전력품질 모니터링은 산업과 빌딩에서 시스템의 지능제어로써 관심이 증대되고 있는 문제 중에 하나이다. 그중 하나인 전력선통신을 이용한 전력품질 모니터링 시스템은 새로운 선로가 없이도 전력품질 정보를 보내고 받을 수 있는 큰 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 IEEE Std. 1159의 분류에 따라 전력품질 문제를 측정하는 알고리즘의 개발과 보드를 제작하고 이를 전력선통신을 이용하여 모니터링하는 시스템을 구현하였다.
최근 공공건물, 중대형 건물 등에서 전력 피크 시간대에 또는 안정적인 전력공급을 위해 사용할 에너지를 저장하는 방법으로 ESS 를 채택하고 있다. 그러나 대부분의 ESS 의 상태를 모니터링하기 위해서는 별도의 PC 에 소프트웨어를 설치하거나, EMS(Energy Management System)와 같은 별도의 솔루션의 한 기능으로 확인할 수 있다. 이럴 경우, 소프트웨어가 설치되어 있지 않은 현장에서 확인이 어렵고, 자연방전이 일어난 경우 과방전의 가능성도 배제할 수 없다. 따라서 ESS 의 랙 내부에 LCD 화면을 탑재하여 ESS 독립적으로도 상태를 확인할 수 있도록 모니터링 시스템을 개발하였다. 본 연구의 ESS 모니터링 시스템은 ESS 의 안전성올 높이고, 보다 직관적으로 ESS 의 상태를 확인할 수 있도록 구현 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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