본 논문에서는 광대역 지중 전력선 통신 모뎀 및 네트워크 기술개발을 위하여 실제측정을 통해 지중 전력선 통신채널의 특성을 해석하였다. 지중 배전선로의 길이 및 구조물에 따른 지중 배전선로의 광대역 전력선 통신채널의 감쇠 량을 측정하기 위해 신호발생기, 스펙트럼 분석기, 비접촉식 커플러 등을 이용하여 채널 측정 시스템을 구성하였다. 실증시험을 위해 시험선로 내 단일 선로로서 가장 긴 고압 선로 두 곳을 선택하고, 그 채널상의 노이즈 특성 및 신호감쇠 레벨을 측정하였다. 측정결과 통신성능을 매우 떨어뜨릴 수 있는 임펄스 노이즈가 존재하는 것을 확인하였으며, 장거리 선로의 경우 선로 길이에 의한 고주파 감쇠가 나타나는 것으로 확인하였다.
본 논문에서는 450kHz 이하의 저주파수 대역에서 480kbps급으로 동작하는 고속 전력선 통신 모뎀을 설계 및 구현하였다. 저주파수 대역에서의 전력선 채널모델을 검토하였으며, 협대역 채널환경 아래에서 고속의 데이터 전송을 위하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 사용하였다. 또한 전력선 채널상태에 따라 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조방식으로 가변 전송함으로써 열악한 채널환경에서도 QoS를 만족할 수 있도록 설계되었다. 실험 결과, 설계된 모뎀은 신호대역폭 $50kHz{\sim}450kHz$에서 변조방식에 따라 각각 480kbps 또는 240kbps의 가변 전송률을 제공함을 확인하였다.
본 논문에서는 홈 제어 네트워크에서 중요한 기술로서 인식되고 있는 전력선 통신 기술 중 하나인 EIA-709.2-A PL 규격을 만족하는 모뎀을 VHDL로 구현하였다. 송신기는 전력선 채널에 존재하는 잡음으로부터 강인한 특성을 지니기 위해서 8개의 심볼을 사용하여 데이터를 전송하였고, 수신기는 수신된 신호로부터 올바른 데이터를 검출하기 위해서 정합필터, 평균기, 판별과 검출 영역 등으로 구성되어 있다. PLC 트랜시버는 Altera사의 EP1S25C672 FPGA에 인식하여 동작을 검증하였다.
본 논문에서는 스마트 LED 가로등을 위한 고속 전력선 통신 기반 자동제어 시스템을 제안한다. 제안된 자동제어 시스템은 고속 전력선 통신망을 이용하여 고속 통신 주파수 대역과 가로등 안정기 특성 분석 및 실시간 원격 제어가 가능하도록 전력선 모뎀부와 모니터링부, 가로등 제어부로 구성하였고, KS 도로조명기준의 조명등급 조건에 만족하도록 설계하였다. 제안된 자동제어 시스템은 기존 가로등 시스템의 비교 결과를 통해 PC를 사용하여 소비 전력을 쉽게 모니터링 하였다. 그 결과, LED 가로등 상태 검사 및 원격 제어를 통해 합리적 소비 전력의 유도에 의해 실시간 모니터링 및 관리를 위한 효율적인 운영의 가능성을 확인 하였다. 또한, 전력요금 절감 및 에너지 효율화, 가로등의 차별화/고급화에 대한 기대효과 향상을 증명하였다.
국내 에너지의 30%이상이 조명부문에서 소비되고 있어서 그 소비량과 $CO_2$ 배출량은 점차적으로 늘어날 수밖에 없다. 이와 같은 상황에서 스마트그리드 기반의 전등 제어시스템 구축에는 중요한 의미가 있다. 결과적으로 오늘날 산업현장에서 사용되는 전력선망 통신모뎀과 응용 단말기들을 활용, 본 논문은 PC기반의 전력선망 통신 제어시스템을 구현해봄과 동시에 다양한 통신 테스트 장치 및 도구로 활용하는데 유용할 것이다. 실험을 위해서 사용되는 모뎀은 ZIC 프로토콜 기반의 플래넷 제품을 활용하고 응용프로그램은 랩뷰(LabView)를 사용한다. 그 결과는 주로 저속 전력선 통신에 의한 장치 제어에 초점이 맞추어져 있으며, 전력선 통신 실험을 위한 전력선 통신 테스트 장치로 각종 실험을 수행할 수 있다.
전력선 통신(Power Line Communication)은 최근 전력선을 이용한 통신기술의 발달과 더불어 세계적으로 관심도가 높아지고 연구 개발 및 자본 투자가 활발히 진행되고 있으며, 안정적인 네트워크를 구성하기 위해서는 고주파 전력선 통신 신호를 차단하는 블로킹 필터가 반드시 적용되어야 한다. 전력선 통신용 블로킹 필터는 광대역의 주파수 특성과 높은 신호감쇄 특성 및 대전류 특성이 요구되며, 이러한 특성을 구현하기 위해서는 블로킹 필터의 핵심부품인 자심재료의 고투자율 및 대전류화가 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 우수한 전 자기적 특성이 균일하게 유지되고, 전력선에 흐르는 대전류에 의한 자심재료의 포화가 발생하지 않도륵 새로운 자심 재료를 설계하여, 전력선 통신을 적용한 홈 네트워크 구축의 핵심 부품인 광대역 블로킹 필터를 개발하고자 하였다. 2350과 0.3 T의 투자율과 포화자속 밀도를 갖는 EI 형상의 자심재료를 해석모델로 설정하고 다중 에어 갭의 위치에 따른 전류와 자속밀도 변화를 유한요소 해석법으로 분석한 결과 자심재료의 대전류 특성에 지배적인 영향을 미치는 에어 캡의 삽입 위치를 알 수 있었고, 새로운 해석 모델인 I 형상의 로드(ROD) 코어에 대해 수치해석을 수행하여, 100A의 통전 전류에서도 자기적으로 포화되지 않고 인덕턴스의 정밀 제어가 가능하고, 특성의 신뢰성과 대전류에 대한 안정성을 증가시킬 수 있는 인덕터를 설계하였다. 또한 수동소자를 이용한 LC 공진회로를 기본 구성으로 하고, 주파수 대역, 신호 감쇄율과 대전류 특성, 상용화를 고려하여 블로킹 필터 회로를 설계하였으며, 유한요소해석법을 적용한 전자장 모의해석을 통하여 최소의 크기를 갖는 I 형상의 자심재료에 $6{\Phi}$의 에나멜 동선을 6.5턴, 6턴 권선하여 2.5, $2.15\;{\mu}H$의 인덕턴스를 갖는 직렬 인덕터를 구현하였고 블로킹 필터를 구성하였다. 주파수에 따른 신호감쇄 특성을 5 Hz~1 MHz의 주파수 범위에서 측정한 결과 약 490 kHz~450 kHz의 주파수 대역에서 -70dB의 신호감쇄 특성을 나타냈다. 본 연구를 통해 개발된 100A급 광대역 블로킹 필터가 적용되어 상용화 될 수 있을 것으로 판단되며, 또한 모뎀 통신 주파수 대역에서 -70dB 이상의 높은 감쇄 특성을 갖기 때문에 신호차단 특성이 보다 우수할 것으로 사료된다.
We have realized the two kinds of power line communication systems by the FSK MODEM. The first approach is the DS-SS (Direct suquence-spread spectrum) technique using 8 bits pseudo noise, the other is Convolutional coding method by the new algorithm. Their characteristics are comparied with each other by experimenting their Bit Error Rates (BER) in high level of Noise. The results have showed that two systems are useful to the application of HA (Home Automation) systems.
옥내$\cdot$외의 전력선 환경에 대한 정확한 채널 모델링에 관한 노력이 최근에 이루어지고 있다 알려진 일반 제한과 발표된 모델들은 특별한 형태의 접근들이었다. 본 논문은 더 신속하고 효율적인 전력선 통신 실험을 위한 전력선 채널 특성 측정에 관한 연구이다. 용량성 부하 시뮬레이터는 전력선 옥내 망 모뎀 개발에 필수적인 장비이다. 총 2:H가지 경우의 용량성 부하 변화에 대한 주파수 응답 특성 측정으로 채널 데이터 베이스화를 수행하였다. 본 측정 실험에서 전력선통신 채널은 보다 더 확정적인 매체라는 것을 확인하였다.
우리 나라에서는 공중통신망에 접속되는 단말장치에 대하여 통신망 안전을 위한 기술기준을 정하여, 유통되는 장치들은 이 기술기준을 만족하게 하는 형식승인제도를 운용하고 있다. 최근의 초고속 정보통신망의 활발한 이용과 더불어 기존의 기술기준을 보완하는 작업이 이루어지고 있으며, 이 논문에서는 대표적인 안건으로써 ADSL 모뎀과 전력선통신용 전송장치에 관한 기술기준의 제정 방안에 관하여 논의하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권3호
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pp.292-297
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2015
본 논문에서는 통신 장애 영역 또는 통신 불량 지점을 우회하기 위하여 선박 네트워크를 위한 바이패스 장치를 개발하였다. 바이패스 장치는 전원 차단, 보호회로 및 결합 변압기 회로의 세 부분으로 구성되어있다. 결합 변압기는 바이 패스 장치의 성능에 지배적인 영향을 미치기 때문에 본 연구에서는 최적의 자심 재료와 크기를 결정하는데 많은 노력을 기울였다. 개발된 장치는 삽입 손실, 온도 특성 및 진동 성능 시험을 통과하였으며, 삽입 손실은 90kHz ~ 30 MHz 범위에서 -2 dB 부근이고 평균 데이터 속도는 실험실 환경에서 59.2 Mbps 이었다. 또한 한국해양대학교의 실습선을 이용한 현장 적용시험을 수행하였다. 실험결과 전력선 모뎀기반 이기종 링크간 선박 네트워크 구성은 바이패스 장치를 사용함으로서 가능하다는 것을 보여주었고, 이를 이용한 ~ Mbps 급 고속 통신이 서비스될 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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