본 고에서는 전력시스템의 효율화를 위한 스마트그리드(Smart-grid) 통신 기술을 소개하고, 스마트그리드 통신의 다양한 문제를 해결하는데 사용될 수 있는 게임이론(Game theory)의 응용에 대해서 살펴보도록 한다. 스마트그리드는 에너지 ICT융합기술로써 전력의 수요와 공급에 대한 정보가 실시간으로 양방향 통신이 가능하기에 기존의 단방향 전력 시스템과 비교해서 에너지 효율적이고 안정적이라는 장점이 있다. 전통적인 전력시스템과는 달리 스마트그리드 환경에서는 다수의 분산전원 공급자가 존재할 수 있으며, 전력의 소비자 또한 전력시장에 영향력을 행사할 수 있는 메커니즘을 가지고 있다. 그에 따라 복수의 공급자와 소비자로 이루어진 합리적인 경제주체들이 어떤 의사결정을 하는가에 대하여 게임이론을 통해 분석하는 연구가 활발하다. 본 논문에서는 특별히 스마트그리드에서 중요한 역할을 담당할 것으로 예상되는 수요관리(DSM: Demand Side Management)및 마이크로그리드(Micro-grid)를 소개하고 게임이론과 접목시킨 연구들을 살펴보기로 한다.
정부의 신성장 동력산업으로 스마트 그리드 분야가 대두되고 있다. 전기사용량 절약, 전력 예비율 확보와 전력망의 신뢰성 확보를 통해 에너지 자원의 효율적 이용이 필요한 시대이다. 산업현장의 차단기를 디지털화하고, 각각의 전력 정보를 자동으로 수집하여 모니터링 시스템으로 설계함으로써 효율적인 전력 관리 및 긴급상황에 대처할 수 있게 된다. 산업현장의 전력 에너지 모니터링 시스템 설계를 바탕으로 타 분야에서도 응용할 수 있도록 설계하였다.
최근 태양광, 에너지 저장 시스템 등의 발전으로 인해 가정에서 에너지 관리 시스템을 구축하고 에너지 생산을 스스로 하고자 하는 에너지 자립형 스마트 홈 시스템에 대한 연구가 활발해 지고 있다. 특히, 일본의 경우 후쿠시마 원전 사태 이후 전력망의 불안정성으로 인해 태양광을 통해 발전하고 이를 전력 에너지 저장 시스템에 저장하고 사용하는 가정용 시스템이 상용화되었다. 북미나 유럽에서도 태양광과 에너지 저장 시스템을 결합하여 신재생에너지 보급사업을 통해 보조금을 지급하면서 설치 가정을 확대하고 있다. 본 논문에서는 댁내 홈 네트워크를 통해 태양광과 에너지 저장 시스템을 연결하고 실시간 요금제에 기반을 둔 에너지 자립형 스마트 홈 시스템 개발에 대해 기술한다. 사용자의 개입을 최소화하면서 자동화된 운전으로 전력망으로부터의 에너지 사용을 최적화하여 에너지 자립형 홈을 구현하였다.
본 논문은 효율적 전력 활용을 위한 유무선 센서기술을 활용한 홈 스마트 그리드를 제안한다. 특히, 에너지의 효율적 활용과 절약을 유도하기 위한 스마트 그리드 기술은 현재 전력의 공급처와 사용자 간의 전력 수급과 관련된 효율적 정보의 수집에 초점이 맞춰져 있으나, 전력의 주요 사용자인 일반가정에서의 계획성 있는 전력 사용을 유도하기 위해서는 이와 관련된 파급기술의 개발이 요구된다. 따라서 논문은 공급처와 사용자 사이의 스마트 그리드가 아닌 가정에서 전력의 사용처를 쉽게 파악하여, 에너지 활용을 계획 및 통제하고, 나아가 에너지의 절약을 유도하기 위한 EMS(Energy Management System)에 대해 기술한다.
전 세계적인 에너지 절감 문제는 공공빌딩의 에너지 관리를 위한 주요 요소와 서비스 요구사항에 대한 연구를 요구하게 되었다. 본 논문에서는 이러한 M2M 기반의 스마트 그리드 서비스 적용 사례 및 서비스 요구사항에 대하여 연구를 수행하고자 하였다. 그 결과 에너지 관리를 위한 장치들의 운용, 네트워크, 그리고 에너지 효율화를 위한 다양한 응용 서비스에 대한 요구사항들을 프로파일 형태로 규정 하였다. 본 연구는 공공기관, 대학 및 학교, 대형 빌딩 등에서 활용 가능한 M2M 기반 스마트 그리드 시스템의 선행 연구로 제공될 수 있다.
본 논문에서는 공장에너지관리를 위한 IoT 기반 플랫폼 개발에 대한 연구를 다루고 있다. 특히, 스마트팩토리에 대한 고사양성 서비스를 제공하는 것이 아닌, 소규모 공장에서도 적용할 수 있는 시스템을 통해 스마트팩토리로 전향하기 위한 기반을 제공하고자 한다. 본 시스템은 IoT 표준을 기반으로 하고 있으며, 클라우드 서비스와 분석시스템 등을 제공한다.
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.
최근 환경 문제가 전 세계적으로 대두가 되면서 효율적인 에너지 관리 기술이 요구 되고 있다. 이러한 추세에 따라 앞으로의 홈 네트워크 서비스는 효율적인 에너지 관리 기술을 중심으로 한 스마트 홈 서비스 가 대두가 될 것으로 보이며 사용자 중심의 실시간 에너지 감시 및 제어 시스템의 통합 기술이 요구가 되고 있다. 본 논문에서는 주택 내 효율적인 에너지 사용 관리를 위하여 스마트폰을 이용하여 위치 기반 그린 홈 서비스를 제시한다. 단독 주택에 그린 홈 서비스를 적용하기 위한 그린 홈 네트워크 시스템을 설계하고 홈 네트워크를 구성하는 각 기기들과 연계하여 통합 게이트웨이를 구현한다. 스마트폰을 활용하여 가전 제어 서비스와 실내 위치 서비스를 구현하고 각 방의 신호세기 변화에 따른 위치 측위를 시행하여 사용자의 재실 여부를 확인한다. 에너지의 절감 여부를 확인하기 위해 에너지 사용 패턴에 대한 시나리오를 설정하고 스마트 미터를 활용하여 실내 위치 서비스 적용에 따른 에너지 변화를 비교하였다. 제안 시스템 적용 전과 적용 후의 에너지 사용량 비교 결과 최대 30%의 에너지 절감 효과를 보여 주택 내 에너지 비용의 절감 효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다.
최근 전력 수요의 증가와 지구 온난화 문제가 화두가 되면서 피크 전력관리와 스마트 그리드의 필요성이 강조되고 있다. 이들을 구현하기위해 반드시 필요한 것이 에너지 저장 시스템이다. 본 발표는 배터리 에너지 저장 시스템에 사용되는 능동형 셀 발란싱 기능을 갖는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다. 전력 에너지 저장용 배터리는 원하는 전압과 전력을 저장하기위해 단전지(Cell)들을 보통 수천 개가 직렬 병렬로 연결되어 구성된다. 배터리팩을 구성하는 단전지 한 개의 용량이 다른 단전지 보다 크거나 작던지 또는 한 개의 단전지에 문제가 생기면 배터리팩 전체의 성능이 저하되든가 또는 사용 할 수가 없게 된다. 따라서 배터리팩을 구성 할 때는 용량이 동일 한 단전지들을 사용한다. 에너지 저장용 배터리팩에는 수백 와트의 단전지 들이 사용되므로 에너지 저장용 배터리팩을 위한 단전지 생산에는 많은 어려움이 있다. 능동형 셀 발란싱 기술을 사용 하면 이러한 배터리팩의 문제를 해결 할 수 있어 셀 제조원가를 절감 할 수 있을 뿐만 아니라 배터리팩의 가용용량을 늘릴 수 있고 또한 배터리팩의 수명을 연장 할 수 있다.
최근 에너지 자원관리는 전 세계적인 주요 관심사이다. 에너지원 생산의 한계 조건 속에서, 효과적인 에너지 관리 활동은 에너지 수요 및 생산을 최소화하고 이는 환경이 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 본 논문은 주거형 건물에서 에너지 소비자에게 전기 사용에 대한 실시간 정보를 제공할 수 있는 가정용 전기에너지 모니터링 시스템의 프로토타입 설계를 제안하고자 한다. 제안된 시스템은 자체 개발된 센싱 시스템, 데이터처리시스템, 원격 모니터링 서버 시스템으로 구성된다. 주거형 건물내에 설치 적용된 센싱 시스템은 전원 공급을 제어하는 릴레이, 부하 전기기기의 전류를 감지하는 CT센서, Kmote로 구성된 무선 스마트 플러그로 구성된다. 공동/단독 주거형 건물에서 3개월 동안의 가전제품별 에너지 소비량 데이터를 분석하여 제시하였으며, 실험결과는 에너지 소비 패턴과 현황을 추정할 수 있는 가능성을 확인하여 제시하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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