SDN (Software Defined Networking)은 동적 재설정(Dynamic Reconfiguration)기능을 통해 지금껏 존재하지 않았던 유연성(Flexibility)을 IP(Internet Protocol)에 제공한다. 또한, 네트워크 관리, QoS (Quality of Service) 최적화, 시스템 복원력(Resilience) 강화를 위한 다양한 응용프로그램을 지원한다. 스마트그리드(Smart Grid)시스템에 SDN을 적용하기 위한 다양한 연구가 진행 중이며, 본 문서에서는 다양한 사고(Failures) 혹은 불법적인 공격으로부터 해당 시스템 복원력향상을 위한 이슈에 대해 언급한다. 이와 같은 문제점들에 대한 논의 없이 전력회사는 SDN의 장점을 충분히 활용하지 못할 가능성이 높다. 본 문서를 통해, SDN을 통한 스마트그리드 복원력향상, SDN으로 인한 추가적인 보안위협 등에 대해 논의 할 것이다.
최근 들어 전력 계통은 점차 복잡해지고 계통의 규모 역시 빠른 속도로 성장하고 있다. 한국전력거래소는 전력계통의 안정적, 경제적 운영을 담당하고 있는 기관으로 '01년 현재의 에너지관리시스템(EMS)를 도입하여 실시간 전력계통에 대한 정확한 판단을 기반으로 전력계통의 안정성과 경제성 확보에 주력하고 있다. EMS의 대표적인 기능은 계통데이터의 수집(SCADA), 자동발전제어(AGC), 계통해석(NA) 등으로 대별되며, 이중 계통해석 기능은 프로그램 규모면에서 가장 큰 부분을 차지하고 있다. 계통해석 기능은 또다시 상태추정(SE), 상정사고분석(CA), 안전도해석(SENH), 고장해석(SCT) 등의 프로그램으로 구성되어 다양한 실시간 계통해석을 수행하게 된다. 전력계통 해석은 먼저 대상계통을 수학적 모델로 정식화하기 전에 계통망의 기하학적 구조를 기술하는 단계가 필요한데 이를 토폴로지 처리라고 하며, 보통 그래프이론인 노트(Node)와 마디(Branch)를 사용하여 전력계통망을 구성하는 요소들의 연결관계를 정의하게 된다. 본고는 이론적 수준을 넘어 EMS의 계통해석 기능에서 실계통을 해석하기 위해 쓰이고 있는 토폴로지 처리의 기본 알고리즘을 분석하여 국내 전력산업 기술 선진화에 기여하고자 한다.
최근 기존의 단방향 전력 시스템을 개선하여 안정적인 전력공급, 효율적인 에너지 관리 등을 가능하게 하는 스마트그리드가 관심을 받고 있다. 전력선통신(PLC : Power Line Communication)기술을 활용한 스마트그리드 환경은 각 가정의 PLC 모듈에서 수집한 정보를 데이터전송장치(IRM : Integrated Regional Manager)에 전송하고, 다시 그 정보를 전력서버로 전송한다. 이러한 통신 과정에서는 기존의 IT환경에서 발생하는 보안위협을 포함한 소비자의 개인정보유출, 전력망 마비 등의 다양한 문제가 발생할 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 전력사용량 정보 전송과정에서 발생할 수 있는 보안위협에 대응하기 위해 ID 기반 키 분배 기법을 활용한 전력사용량 정보 전송 프로토콜을 제안한다.
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 정부에서 역점 적으로 추진하고 있는 '재생에너지 3020', '그린뉴딜', '2050 탄소중립', 'K-RE100' 정책에 의해 재생에너지 관련 발전설비들이 급증하고 있다. 재생에너지 설비들은 대부분 소규모이고, 분산되어 있어서 효율적인 관리가 어렵고, 1MW 미만의 소규모 분산자원은 판매량 제한, 거래회피 등으로 시장참여에 큰 어려움을 겪고 있다. 특히, 재생에너지의 간헐성 때문에 전력망의 안정성 저하에도 큰 영향을 끼치고 있다. 정부에서는 '소규모 분산자원 중개거래'를 통해서 변동성 및 간헐성 문제를 해결하고, 이종의 대량 소규모 분산자원들의 계통 자원화와 수용성 확대를 추구하고 있다. 본 연구에서는 AI에 기반한 발전량 예측 모델을 분산자원 중개거래 시스템에 적용하여 최적의 운영 솔루션을 제시하고, 에너지신사업 시장 개척의 기반 플랫폼으로 활용될 수 있도록 하고자 한다.
인터넷으로 표현되는 디지털 세상은 빠른 속도로 변하는 삶 전체에 영향을 미치는데, 특히 산업체에서의 업무와 일하는 방식을 바꾼다. 인터넷과 웹 접속 기술은 현재의 업무 과정을 개선하고, 전통적인 제조 기업의 생산성과 관리 효율을 극대화한다 본 논문에서는 이러한 발전 설비의 안정성과 원거리 모니터링의 신뢰성과 PV시스템의 제어에 관한 것이다 그리고 PV시스템의 센서 모니터링 데이터와 간접적인 제어를 설계하였다. 전통적인 모니터링 시스템은 특수한 하드웨어나 소프트웨어에 의존한다 모니터링 시스템의 기본적인 목표는 사용자가 휴대용 단말기를 통해 모니터링과 제어를 할 수 있게 하는 것이다. Labview GUI를 이용하여 설계한 모니터링 시스템은 윈도우 2000을 운영체제로 한 IBM PC를 사용하였고, TCP/IP 프로토콜에 기본을 두었다. 이러한 모니터링 시스템의 이점은 사원의 지출(급여)를 줄이고 지구 어느 곳에서든 발전 시스템을 인공위성을 통하여 모티터링과 제어를 할 수 있다.
수요관리와 정전에 대한 비상전원 기능을 갖춘 하이브리드 전력저장시스템으로 비상발전설비가 필요한 빌딩 및 공장건축 시에 투자비를 최소화하고, 상시 전력비를 절감함으로서 경제성을 확보할 수 있 기술을 개발함으로써 새로운 비즈니스 모델을 제시한다. 평상시에 STS(Static Transfer Switch)를 통해 부하에 계통 전력을 공급하고 PCS는 계통에 병렬로 연계되어 수요관리를 수행한다. EMS는 수요예측을 통한 전력의 효율적 운용을 위해 ESS에 충방전 지령을 PMS(Power Management System)로 하달하고 PMS는 다시 PCS 제어기로 지령을 전달하여 시스템을 운용한다. 정전시에는 STS가 계통으로부터 빠르게 이탈되면서 PCS는 독립 전원이 되어 부하 측에 정전압/정주파수의 전력을 공급할수 있는 구조이다. 따라서 하이브리드 ESS에 대한 실 계통 연계 및 독립 운전 성능 검증을 통한 신뢰성을 확보할수 있고, 저탄소 녹색성장 기술의 효율적 전력망과 연계 운영이 가능하게 함으로써 ESS 연계를 통한 신재생에너지 발전에 의한 불규칙한 전력 품질개선, 피크부하 기여도 제고가 가능하다. 또한 현재 석탄 화력이 담당하고 있는 주파수추종 예비력을 ESS로 대체함에 따라 연료비가 높은 LNG 발전기 가동비용을 절감할 수 있는 기대효과가 있다.
본 연구 논문에서는 기존의 무선통신을 이용한 정보전송의 단점인 통신비의 계속적 지출을 보완하고 MS카드의 정보를 무선으로 전송을 할 수 있는 시스템을 구현하였다. 테마파크나 주유소등 소규모의 네트워크로 충분히 소화가 가능한 지역의 경우 그 보안성이 우수하며 통신비용이 추가적으로 들지 않는 블루투스 프로토콜을 이용하여 효율적인 매장 관리를 가능케 하는 역할이 가능하다. 기존의 무선통신의 경우 지역적 통신망 내에서의 통신에도 추가적인 통신비용이 필요로 하는 무선 랜 프로토콜을 기반으로 네트워크를 구성하거나 보안이 취약한 RF 프로토콜을 이용한 네트워크를 구성하고 있다. 본 논문에서는 추가적인 비용이 전혀 들지 않는 지역적 통신망에 적합하면서도 주파수 호핑 방식으로 인한 보안성이 매우 좋은 블루투스 프로토콜을 통해 정보를 전송할 수 있도록 설계 하였다. 단말기는 저 전력, 고 성능의 RISC프로세서와 큰 화면의 LCD를 제공함으로써 점원용 휴대용 기기에 적합하도록 설계하였다. 본 논문에서 구현한 블루투스를 이용한 마그네틱 카드 정보 전송 시스템은 기존의 매장관리용 무선통신 시스템을 대체하여 추가적인 통신비용이 없이 지역적 통신망을 구축하고, 정보전송의 보안성을 높이며, 단말기의 저 전력 설계로 보다 오랜 시간 효율적으로 매장을 관리 할 수 있을 것이다.
가상발전소는 개별 분산자원의 통합 관리를 통해 계통운영에 참여를 가능하게 하는 일종의 소프트웨어 발전소이다. 본 논문에서는 단일 발전시스템으로 가상발전소를 운영하기 위하여 국내 전력시스템 통신에 사용되는 TASE.2(Telecontrol Application Service Element) 표준과 분산자원 관리 기술인 OpenADR(Open Automated Demand Response)2.0 표준을 결합하여 상위 전력시스템과 하위 분산자원을 공통정보모델로 구성한 통신 아키텍처를 제시한다. 분산자원의 기본 형태인 ESS를 TASE.2 SBO(Select Before Operate) 디바이스로 구성하고 관련 오브젝트를 OpenADR2.0 리포트 및 이벤트 서비스와 매핑하여 단일 시퀀스 타입으로 설계한다. 시뮬레이션 검증을 통해 두 표준에 준수한 데이터 교환 및 동작을 확인한다.
최근 경세성장과 함께 생활수준의 향상으로 인하여 에너지 수요는 매년 증가하고 있으며 그 중에서 하나인 전력수요도 역시 급격히 늘어나고 있는 추세이다. 이와 더불어 투자자원 및 입지확보의 어려움, 환경제약의 문제로 전력 공급의 어려움은 날로 증가되고 있다. 따라서 수요증가를 전력공급 능력의 증진뿐만 아니라 수요관리 측면에서도 필요성이 대두되고 있다. 전력선 통신은 전력선을 매체로 하기 때문에 신규선로의 포설 없이 가전기기 및 정보화 서비스 모뎀들의 네트워크화에 용이할 뿐만 아니라 커버리지 확장에도 뛰어나서 디지털 가전, 원격검침, 전력설비 감시제어, 국가 재난 감시 시스템 등의 기본 통신 방식으로 가장 유력한 기술로써 디지털 가전을 포함한 유비쿼터스 전기설비 네트워크 구성에서 필수적 기술로 채택되고 있기 때문에 지능형 홈 네트워크, 전력IT 부가서비스, 설비감시 네트워크, 유비쿼터스 네트워크 관련 기술에 대한 파급 효과가 매우 크며, 디지털 가전의 기본 통신 방식으로 가장 유력한 기술로써 디지털 가전 구성에서 필수적 기술로 채택되고 있기 때문에 지능형 홈 네트워크 관련 기술에 대한 파급 효과가 매우 크다. 본 연구에서는 전력선통신모뎀을 이용하여 가전기기의 전력 소비를 감지할 수 있는 센서를 내장한 전력선 통신기반의 전력 감시 모듈을 개발하여 실시간 원격 모니터링을 통해 소비전력 패턴을 작성한다. 그리고 전력감시 모듈에 연결된 가전기기의 소비전력 패턴 분석을 통해 전력소비 이상 유무를 감지할 수 있는 알고리즘을 개발, 탑재하여 이상유무를 판단하고 전력소비가 급증할 시 자동으로 전력을 차단하여 화재나 누전의 위험을 방지한다. 이에 본 연구는 전력선통신을 이용하여 전력소비감시 및 이상전력차단에 관한 연구에 관한 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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