배터리를 전원으로 사용하는 이동 통신 기기에서 전력관리의 효율성은 전통적으로 중요한 요구조건 중의 하나이다. 특히 고성능과 고기능을 제공하면서도 더 긴 동작시간이 요구되는 최근의 이동 통신 기기들에서는 이러한 효율적인 전력 관리의 중요성이 더욱 크다. 본 논문은 전력 소모량과 시스템의 크기에서의 장점으로 인해 이동 통신기기에 폭 넓게 적용되고 있는 임베디드 system에서의 효율적인 전력 관리를 위한 CPU 소모 전력 관리 기법으로 적응적 동적 전력 관리 기법을 제안한다.
최근 홈 네트워킹 기술과 연동된 가전제어 및 서비스에 대한니즈가 증대�� 있어 다양한 디지털 가전기기가 개발되고 있다. 특히 국내외적으로 많은 홈 네트워크 관련 제품들이 생산되고 있으며 이는 궁극적으로 이기종 네트워크 환경에서 유무선 통신의 구된 없이 다양한 기기를 네트워크에 접속할 수 있는 서비스를 제공한다. 기존 중 저속 전력선 모뎀의 경우 홈 네트워크에서 전력선으로 들어오는 신호를 수신하기 위해 전력소모가 가장 많은 Main Processor에서는 항상 Wake-On 상태를 유지하고 있다. 하지만 중 저속 전력선 모뎀의 송수신을 관장하는 Main Processor를 보게 되면 크게 통신 프로토콜을 관장하는 Main CPU와 실제 전력선 신호 송수신을 관장하는 PLC Core로 나뉠 수 있다. 홈네트워크상에 전력선으로 들어오는 신호를 수신하기 위해서는 PLC Core는 항상 Wake-On 상태를 유지해야 하지만 Main CPU의 경우는 전력소모를 최소화하기 위해 Idle 상태를 유지하더라도 Host Controller와의 Stand-by & Wake On 신호와 인터럽트 발생기능을 이용하게 되면 전력선 통신에 문제가 없이 대기모드를 지원하는 저전력 전력선 통신 모뎀 개발이 가능하다. 이에 본 연구에서는 저전력 대기모드를 지원하는 전력선 통신 모뎀 개발에 관한 연구를 하고자 한다.
기존의 지하 공동구 감시 시스템은 광케이블, 누설 동축케이블(LCX), 각종 제어케이블을 사용하여 통신 선로를 구축하기 때문에 시설비가 대단히 고가이며, 여러 가지 통신선로의 이용에 따른 유지보수가 어렵고 시공기간이 길어 시설 확대에 어려움이 있었다. 따라서 통신케이블의 설치 없이 기존에 설치된 공동구의 전등용 저압 전력선을 통신선로로 그대로 이용할 수 있는 전력선 통신 기술을 적용하여 유지보수가 용이한 저비용의 지하 공동구 감시제어시스템을 개발하는 것이 바람직하다. 본 논문에서는 공동구에서의 전력선 통신의 특성을 조사, 시험시스템 설계${\cdot}$제작, 현장실증시험을 통한 성능시험 및 분석을 수행하여 전력선 통신을 적용한 안정적인 공동구 감시제어 시스템을 제안하고자 한다.
최근 IT 기술의 발달로 배전자동화 시스템에 많은 통신방식들이 적용되고 있다. 이 중에서 기존 인프라를 사용하는 방식인 전력선통신 기술은 가장 효율적인 통신방식으로 언급되고 있다. 이를 배전자동화 시스템에 적용하기 위해서는 별도의 신호처리 장치와 통신장치가 필요하나, 비용, 설치 및 운영의 불편함으로 확대 적용에 많은 애로점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 SoC 기술을 이용 전력선 통신을 위한 통신 모듈과 고해상도 아나로그 디지털 변환기, 제어용 신호를 처리하는 전용 디지털 신호처리 장치를 결합, 하나의 칩으로 설계하여 경량, 박막화를 실현하였다. 이로 인해 구성부품이 최소화되면서 개발과정이 단축되고, 성능, 전력 소비면에서 유리하며, 다양한 기능을 구비한 전력선통신기반 제어 시스템을 설계할 수 있다.
본 논문은 국내에 고속 전력선 통신을 도입하기 위한 국내외 관련 기술기준을 분석하였다. 전력선 통신은 상용 전력을 공급하는 전력선을 이용하여 데이터 통신을 수행한다. 전력선 통신은 전선 가설을 위한 비용이 필요 없고 최근에는 OFDM의 실용화 및 오류제어방식 고도화 등의 기술발전에 따라서 10Mbps 이상의 고속 데이터 전송이 상용화되었다. 따라서 고속의 인터넷 액세스와 가정내 LAN의 대체 수단으로 기대가 높아지고 있다. 그러나 이와 같은 고속 데이터 전송을 실현하기 위해서는 현행 제도에서 전력선 통신으로 사용되고 있는 주파수 대역보다도 높은 주파수대역이 필요하다. 수십 Mbps 정도의 전송속도를 실현하기 위해 필요한 사용주파수 대역은 구체적으로 2MHz에서 30MHz 대역을 추가하는 것이 반드시 필요하다.
전력선통신(Power Line Communication: PLC)은 기존의 전력선에 고주파 신호를 중첩하는 방법으로 데이터를 전송하는 통신기술이다. 전력선통신은 연결의 편리성과 확장성 때문에 통신선로 보급이 낮은 지역의 대체 통신수단 뿐 아니라 옥내 가전기기(Home appliances)간의 통신 등으로도 주목받고 있으며, 최근 한국 전력에서도 전력선 통신 기술을 이용하여 검침값을 전송하는 원격검침시스템을 구축하고 있다. 대부분의 전력선 통신 기술은 하위 계층의 보안 프로토콜을 이용하여 안전성을 확보하고 있는데, 이는 전력선 통신의 물리적인 특성과 여러 가지 난수요소로 인해 실질적인 검침값 획득 및 변조 등의 공격이 어려울 것이라는 예측에 기반을 두고 있다. 이 논문에서는 전력선 통신의 정확한 보안성을 평가하기 위해, 먼저 하위 계층 보안 프로토콜을 포함한 전력선 통신의 동작 방식을 분석한다. 이를 통하여 검침값 데이터가 현재 상태로 전송될 경우 전력선 통신의 여려 가지 임의성에도 불구하고 검침값 변조와 같은 실질적인 공격이 가능함을 보인다. 또한 이를 보완하기 위해 다른 통신 프로토콜과 마찬가지로 상위 계층에서 보안 프로토콜이 필요함을 지적한다. 이 논문에서 제시한 전력선 통신의 동작방식 분석은 본 논문의 결론과 더불어 향후 스마트 그리드 등 대규모 사업에 사용될 전력선 통신의 표준 보안 기술 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
전력선 통신은 새로운 통신전용 선로나 별도의 추가 시설 없이, 기존의 전력 공급용 전력선로를 통신선로로 병용할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 하지만 이러한 전력선 통신은 다양한 부하의 운전과 빈번한 부하의 기동 정지로 인하여 잡음이 발생하며 이에 본 연구에서는 전력선 채널의 협대역 잡음에 대처하는 변조방식을 제시함과 동시에 최근 들어 고용량 데이터 전송이 빈번한 홈 네트워크분야에 응용될 수 있는 고속 전력선 통신 기법을 제안하고자 한다. 본 논문에서 제안한 전력선 통신의 변조기법은 현재 무선 LAN에서 보편화된 변조방식으로 적용되고 있는 IEEE 802.11b의 CCK(Complementary Code Keying) 변조 방식이다. 채널 모델링은 댁내 전력선망을 기준으로 $10kHz{\sim}30MHz$ 대역에서의 전력선로 및 가정용 부하 특성에 기초한 모델링을 하였고 전력 계통 과도해석 소프트웨어인 PSCAD로 채널 모델을 구성하여 홈네트워크 환경에서의 전력선 통신의 신호 특성을 분석하였다.
전력분야에서의 정보통신의 기능은 전력 계통망과 복합되어 전력시스템 운전에 역할을 담당하고 있다. 정보화사회에서의 전력정보시스템의 중요성과 역할을 다각적으로 고찰하였다. 지금까지 전력 시스템을 지원하는 서브기능으로서 정보통신의 발전을 도모하여 왔으나 새로운 사회에서는 국내적, 국제적 여건으로 보아 공익사업의 경영다각화, 시장개방등에 적극 대처하기 위한 정보통신의 발전을 전력분야 특성에 맞도록 적극적인 추진이 있어야 한다. 이를 위한 공동적 관심 제고와 연구개발 및 설비투자가 과감히 이루어져야 될것으로 생각된다.
전력선통신 위해방지 기술기준은 전력선통신 장치가 인체나 다른 설비에 위해를 주지 않도록 준수해야 할 기술적 사항을 규정하고 있다. 전력선통신 위해방지 기술기준은 내용면에서 선로설비 설치에 대한 기술기준과 통합 운영하는 것이 효율적이다. 본 논문에서는 국내 전력선통신의 기술적 배경과 기술기준 개편방향에 대해 같이 논하기로 한다.
고도의 정보화 사회에서 유비쿼터스를 기반으로 하는 IT산업이 발전함에 따라 기존의 전국적으로 광범위하게 구축되어 있는 전력인프라를 활용하는 방안이 강구되었다. 또한 사회적으로 신성장 동력산업 추진에 한전의 주도적인 역할담당이 요구되어 이를 위한 사업개발이 필요하였고 그로인하여 한전 주도하에 전력선통신 사업을 추진하게 되었다. 전세계적으로 전력선통신(Power Line Communication) 기술은 디지털 통신 기술과 네트워크 기술의 발달로 차세대 유비쿼터스 네트워크를 구축하기 위한 효과적인 기술로 대두되고 있으며 일반 통신망보다도 더 광범위하게 분포하고 네트워크화가 되어 있어 최근 몇 년간 전력선 통신 기술은 전력선 통신 모뎀과 네트워크 기술에 대해 비약적인 발전이 이루어 졌다. 한전에서는 배전계통에 설치되어 있는 배전자동화시스템에 국가 연구개발과제로 개발되어진 전력선통신 기술을 시범 적용하여 전력과 IT의 융합을 통한 전력서비스의 혁신과 新 부가가치 창출을 통하여 새로운 차원의 고객만족 서비스를 실현하기 위해 노력하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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