스마트폰은 일반 휴대폰의 기능에 컴퓨터 기능을 추가한 지능형 단말기로 사용자의 요구를 수행하기 위해 처리능력이 뛰어난 프로세서와 다양한 통신모듈(DMB, Wi-Fi, 블루투스, NFC 등)을 내장하고 있다. 하지만, 제한되어 있는 배터리 전력을 프로세서와 내장된 통신모듈이 지속적으로 사용하게 된다면 배터리의 수명은 비례하여 줄어들게 된다. 따라서 시스템 실행 및 통신모듈 디바이스별 전력소모량 관리는 연구분야에서 중요한 이슈 중 하나이다. 본 논문에서는 스마트폰 환경에서 배터리 절감을 위하여 에너지소모량, 전송시간을 고려하여 통신모듈을 자동 제어하는 기법을 제안한다. 본 시스템은 통신모듈을 자동선택하는 기능 뿐만 아니라 휴면모드 시 에너지 소모가 큰 블루투스를 제어함으로 효과적인 에너지관리와 사용자 편의성을 높이는 결과를 얻을 수 있었다. 실험 결과 20%의 에너지 절감효과를 얻을 수 있었다.
효율적인 에너지의 사용을 위해 수요반응이라는 개념이 등장하였고 지능화 된 수요반응 서비스를 제공하기 위한 Open Automated Demand Response(OpenADR) 표준 프로토콜이 개발되었다. 최근 스마트 홈 중심의 에너지 Internet of Things (IoT) 분야에서도 사물인터넷 기술을 이용하여 다수의 스마트 홈 기기들에 수요반응 및 에너지 관리 서비스를 제공하려는 시도가 늘어나고 있다. 그러나 스마트 홈 에너지 IoT 환경에서는 많은 수의 초경량 디바이스들이 연결되기 때문에 기존의 HTTP/XML 기반의 OpenADR 수요반응 프로토콜보다 경량의 메시지를 이용한 수요반응 프로토콜이 필요하다. 본 논문에서는 Smart Energy IoT 환경에서 수요반응 서비스를 제공하기 위한 경량의 CoAP/JSON 프로토콜에 기반 한 경량화된 OpenADR 프로토콜을 제안하고 기존의 HTTP/XML 형식의 프로토콜과 성능을 비교 및 검증하였다.
최근 지구 온난화와 에너지 고갈 및 환경파괴로 인한 환경 문제에 대하여 세계 각국에서 심각하게 고민하고 있으며, 전기자동차의 상용화를 앞두고 이산화탄소 배출의 저감 및 효율적인 에너지 사용이 중요시 되고 있다. 또한, IT 기술의 발달과 함께 독점적인 전력공급에서 수요자가 참여하는 양방향 커뮤니케이션의 스마트 그리드의 개념이 도입되었다. 주요 국가들에서는 스마트 미터의 보급과 함께 에너지 사용의 효율성 개선을 위하여, 전력 경쟁시장에서 소비자의 수요반응의 활성화를 위한 인센티브의 지급 등의 정책도입이 요구되고 있다. 이에, 본 연구에서는 머지않아 등장할 소매전력시장에서 소비자의 수요반응을 증진하여 소비자의 전기 사용 비용을 절감하며 소매사업자의 이익을 최대화하는 전력 가격결정 모델을 제시하였다. 소비자 수요반응 참여율과 가격 탄성률에 따른 시뮬레이션을 시행하여 수요 반응을 나타내는 소비자 별 탄성률을 모든 소비자가 시간대별 고정 값을 사용하는 것과 소비자 별 탄성률을 예측하는 것을 비교하였다. 이를 통하여 전력 소매 시장에서 소비자의 에너지 사용을 줄이고 소매업자의 이익을 최대화할 수 있음을 밝혔다.
연구목적: 중소기업 제조공장에서 에너지 관리, 온도, 습도, 분진 및 가스, 공기 질, 기계작동 상태 등을 통합적으로 모니터링하여 에너지 절감 및 제조 공장 인프라의 안전성 향상을 위한 기반 연구를 수행하는 것이 목적이다. 연구방법: 이를 위해 디지털 전력량계 및 IoT 센서를 통해 에너지 관련 데이터 및 환경적인 정보들을 실시간으로 수집하였으며, 수집된 정보를 기반으로 모니터링 및 분석을 통해 에너지 절감을 위한 상황 전파 및 대응을 위한 연구를 진행하였다. 연구결과: ESG 경영 활동의 핵심 지표에 속하는 에너지관리, 비용 절감과 안전성 향상을 고려한 적용 방안을 제시하였다. 결론: 본 연구는 기업에서 실제적인 사례 연구로 스마트공장에서 다양한 센서 장치와 관련된 장치들을 활용하였으며, 이를 통해 수집된 정보를 기반으로 에너지 절감 및 안전성 향상에 대한 기반의 체계를 제시하였다.
신재생 에너지를 활용이 높아지면서 에너지저장시스템의 활용과 효율성에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 태양광 에너지저장시스템을 구성하는 서브시스템에서 이상 징후 발생에 능동적으로 대처할 수 있는 운영이 요구된다. 본 논문은 태양광 발전량 데이터를 표본으로 하여 예측 발전량을 추정하여 에너지 관리하는 방안을 제안한다. 실시간으로 예측된 배터리 충전 전력과 배터리 랙 총 충전 전력을 비교하여 충전 전력을 조절하는 모형을 적용한다. 그 결과로 배터리의 발열 억제 및 충방전율을 유지시켜 에너지저장시스템의 에너지 저장을 안정적으로 높일 수 있다.
본 논문에서는 주택내 가전기기의 에너지 절약을 위해 재실 기반 스마트 플러그 시스템을 제안하였다. 스마트 플러그를 이용하여 가전기기별 실시간으로 소모되는 전류를 측정하고, 방문에 재실감지 센서를 부착하여 거주자의 공간 사용을 확인한다. 제안한 시스템은 사람이 없는 공간에서 불필요하게 동작되는 가전기기의 전원 공급을 차단하여 에너지를 절약한다. 실험을 통해 가전기기의 전류 사용량을 측정하고, 다수개의 재실 감지 센서를 통해 재실 유무를 확인하였다.
현대의 가전기기는 무선을 이용한 편의성과 에너지 소비효율에 대한 요구가 일반화 되고 있다. 편의성을 위해서는 여러 가지의 기능을 갖으면서 기능제어에는 단순화가 필수적이다. 에너지 소비를 줄이기 위해서는 지능적인 센서 및 활용 기술이 요구된다. 본 논문은 블루투스 통신기능과 에너지 저감기능을 갖는 스마트 건조시스템을 제안한다. 스마트 폰에서 건조기 제어와 내부의 습도 상태를 감시하는 블루투스 통신을 이용한 제어시스템을 설계한다. 건조기 내부의 습도를 감지하여 모터의 속도를 제어 함으로서 에너지 절약 기능을 갖도록 하였다.
현재 우리나라 제주도에서 스마트 그리드 실증단지를 만들어 한국형 스마트 그리드의 효용성과 실효성을 검증하려고 하고 있다. 이는 우리나라에 적합한 스마트 그리드 시스템을 실행하기 위한 범 정부 차원의 프로젝트다. 또한 다른 국가들도 자국의 정치, 경제, 기술, 기타 환경에 맞는 최적의 스마트 그리드 시스템을 찾기 위해서 구상하고 실행에 옮기고 있다. 따라서 다른 국가의 스마트 그리드 동향을 알아봄으로써 우리나라가 스마트 그리드의 국제 표준화 선점 및 핵심기술 확보 등을 통한 신 비즈니스 모델을 창출할 수 있고, 최적의 스마트 그리드 시스템을 찾아 궁극적으로는 전기 에너지의 고효율화 사용으로 온실가스를 감축 할 수 있다. 이러한 이유로 본 논문에서는 국내 스마트 그리드의 동향 및 미국, 일본, 중국, 유럽등의 스마트 그리드 동향에 대해서 분석하였다.
스마트그리드는 저탄소 녹색성장의 선도 프로젝트로 추진하는 핵심과제로 전력산업의 환경변화에 적응하고 에너지이용 효율을 제고하기 위한 새로운 전력시스템이다. 현 전력계통은 폐쇄적인 EMS(Energy Management System)를 기반으로 운영되어 최소한의 보안강도가 보장되었지만, 스마트그리드 하에서는 개방형 통신망과 연계되면서 기존의 사이버 보안 위협들이 전력시스템으로 유입된다. 또한 EMS와 같은 제어시스템은 실시간 특성이 강하게 요구되며, 높은 수준의 가용성(낮은 고장 빈도와 신속한 복구)이 필요하다. 즉, EMS의 사이버 위협은 IT시스템에 비해 보다 복잡하고 치명적인 요인이 된다. 본 논문에서 갈수록 증대하고 있는 스마트그리드 보안 측면의 문제들을 정의하고, 피상적으로 머물던 스마트그리드의 사이버 위험 문제를 물리적 전력계통과 연계하고 모델링하여 수치로 산출할 수 있는 정량화 방법론을 제시하였다.
전력계통에서의 신재생에너지 발전원 수용한계를 극복하기 위하여 계통 운영자들은 신재생에너지원이 전력계통에 연계될 때 필수적으로 지켜야할 규정을 강화하는 방향으로 법규를 개정하고 있다. 미국 캘리포니아주는 전력계통연계 규정인 Rule21을 개정하여 UL1742 SA에 적용 예정이다. 국내 한국전력공사는 2016년 4월 8일부로 '분산형전원 능동전압제어 기능적용 인버터 시험절차 개선'을 마련하고, 국내 공인인증기관에서 시험성적서 발급 중에 있다. 본 논문에서는 국내외 분산형 전원용 스마트 인버터의 기능과 규정을 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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