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KR101561541B1 - 전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템 Download PDF

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KR101561541B1
KR101561541B1 KR1020130166628A KR20130166628A KR101561541B1 KR 101561541 B1 KR101561541 B1 KR 101561541B1 KR 1020130166628 A KR1020130166628 A KR 1020130166628A KR 20130166628 A KR20130166628 A KR 20130166628A KR 101561541 B1 KR101561541 B1 KR 101561541B1
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전자부품연구원
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Abstract

전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 방법은, 기기의 전력을 측정하고, 기기의 상태를 파악하며, 기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하고, 전력 레벨에 상태를 매칭한 테이블을 생성하여 기기의 상태를 제어한다. 이에 의해, 전력 소비 패턴을 기반으로 하는 가전 에너지를 관리할 수 있게 되어, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론, 스마트 그리드에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 실행되는 경우에도, 개인의 가전 사용 패턴에 따라 유연하고 능동적으로 대처할 수 있게 된다.

Description

전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템{Consumer Electronics Energy Management Method and System based on Power Consumption Pattern}
본 발명은 에너지 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 소비 상황을 파악/분석하여 분석결과를 기반으로 하는 가전기기들의 에너지 소모를 관리하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
가전기기의 종류와 보유 대수가 증가함에 따라, 이들에 의한 에너지 소모량이 차지하는 비중은 점차 커지고 있다. 따라서, 이들이 소비하는 에너지를 관리하는 것이 국가 전력난 해소에 상당 부분의 역할을 하게 될 실정이다.
현재, 가전기기들에 대한 에너지 절감은 대기전력 차단이라던지, 시간 설정에 의한 자동 Off 등과 같이, 단순하고 천편일률적인 방식이 전부이며, 이에 따른 효율성의 문제가 곳곳에서 대두되고 있다.
이에, 가전기기들에서의 에너지 소모를 보다 최적의 방법으로 관리하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 스마트 그리드 환경에서 일방적으로 가전을 차단하는 등으로 인한 사용자의 불편함을 최소화하기 위한 방안으로, 전력 소비 패턴을 기반으로 하는 가전 에너지 관리 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 에너지 관리 방법은, 기기의 전력을 측정하는 단계; 상기 기기의 상태를 파악하는 단계; 기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하는 단계; 상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 단계; 및 상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 측정 단계는, 상기 기기에 전원이 공급된 시점부터 상기 기기가 정상 모드에 진입할 때까지 수행될 수 있다.
또한, 상기 기기의 상태는 안정 상태 및 불안정 상태를 포함하고, 상기 부여단계는, 상기 안정 상태에서의 평균 전력에 전력 레벨을 부여하고, 측정된 전력을 변곡점에서 구분하여 평균 전력에 전력 레벨을 부여할 수 있다.
그리고, 상기 제어 단계는, 상기 기기의 상태를 안정 상태로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어 단계는, 현재 시간의 전기 요금을 고려하여, 상기 기기에서의 전력 레벨을 결정하는 단계; 및 결정된 전력 레벨의 상태로 상기 기기를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 결정단계는, 상기 기기의 우선 순위 및 환경 상태 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 전력 레벨을 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 에너지 관리 시스템은, 기기의 전력을 측정하는 측정부; 상기 기기의 상태를 파악하는 모니터링부; 기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하고, 상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 관리부; 및 상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 제어부;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 전력 소비 패턴을 기반으로 하는 가전 에너지를 관리할 수 있게 되어, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론, 스마트 그리드에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 실행되는 경우에도, 개인의 가전 사용 패턴에 따라 유연하고 능동적으로 대처할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 블럭도,
도 2는 전력 소비 패턴 테이블을 예시한 도면,
도 3은, 도 2에 도시된 전력 소비 패턴 테이블의 기반이 되는 가전기기에서의 전력 측정 결과가 나타난 그래프,
도 4는 전력 소비 패턴 테이블 생성방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고,
도 5는 제어 제어 테이블을 예시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 시스템(100)은 가전기기(10)의 전력 소비 패턴을 모니터링하여 제어 기반을 마련하고, 이를 기초로 가전기기(10)의 에너지 소비를 관리한다.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 시스템(100)은, 가전기기(10)를 단순하게 On/Off 시키는 것이 아닌, 가전기기(10)의 상태 의존적으로 다양하면서 안정적인 전력 레벨로 제어한다.
특히, 스마트 그리드 환경에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 발생할 경우, 각 가전기기 별 중요도에 따라 가전기기의 상태 및 전력 레벨을 제어하는 것이 가능하다.
이와 같은 기능을 수행하는 에너지 관리 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 측정부(110), 상태 모니터링부(120), 상태 제어부(130), 환경 측정부(140), 관리부(150) 및 통신부(160)를 포함한다.
전력 측정부(110)는 가전기기(10)의 전력을 측정하고, 측정결과로부터 구간별로 평균 전력을 산출한다. 전력 측정부(110)에 의한 전력 측정은, 가전기기(10)에 전원 공급이 개시된 시점부터 가전기기(10)가 정상 동작하게 될 때까지 계속된다.
도 1에서는 가전기기(10)가 하나만 도시되어 있으나, 설명과 도시의 편의를 위한 것이다. 실제로 가전기기(10)는 여러 개가 존재하며, 이에 따라, 전력 측정부(110)는 가전기기(10) 별로 전력 측정을 수행한다. 이는, 후술할 상태 모니터링부(120)와 상태 제어부(130)에 대해서도 마찬가지이다.
상태 모니터링부(120)는 가전기기(10)의 상태를 수집한다. 가전기기(10)의 상태는 안정 상태, 불안정 상태 및 정상 모드를 포함한다. 정상 모드는 안정 상태일 것이 전제된다.
상태 모니터링부(120)에 의한 가전기기(10)의 상태 수집은, 전력 측정부(110)에 의한 전력 측정과 함께 이루어진다.
관리부(150)는 전력 측정부(110)에 의한 전력 측정 결과와 상태 모니터링부(120)에 의한 상태 수집 결과를 기초로, 전력 소비 패턴 테이블을 생성하여 보유한다.
도 2에 가전기기(10)에 대한 전력 소비 패턴 테이블을 예시하였다. 도시된 바와 같이, 전력 소비 패턴 테이블에는, ID, 전력 레벨, 레벨 평균 전력, 레벨 지속 시간 및 안정 상태가 수록된다.
ID는 가전기기(10)를 식별하기 위한 식별자로 기능하다. 전력 레벨은 평균 전력을 지시하는 일종의 라벨링이고, 레벨 평균 전력은 구간 내에서의 평균 전력이며, 레벨 지속 시간은 구간의 길이이다.
안정 상태가 "1"인 경우는 해당 전력 레벨에서 가전기기(10)가 안정 상태임을 의미하고, 안정 상태가 "0"인 경우는 해당 전력 레벨에서 가전기기(10)가 불안정 상태임을 의미한다.
도 2에 도시된 전력 소비 패턴 테이블의 기반이 되는 가전기기(10)에서의 전력 측정 결과가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 레벨을 나누는 기준(즉, 평균 전력을 산출하는 구간)은 가전기기(10)에서 소모되는 전력의 변곡점들이다.
이하에서, 도 1에 도시된 에너지 관리 시스템(100)에 의해 전력 소비 패턴 테이블을 생성하는 과정에 대해, 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 전력 소비 패턴 테이블 생성방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 가전기기(10)에 전원이 인가되면(S210), 에너지 관리 시스템(100)의 전력 측정부(110)가 가전기기(10)의 전력을 측정한다(S220).
또한, 상태 모니터링부(120)는 가전기기(10)의 상태를 수집한다(S230). S220단계에서 수집된 가전기기(10)의 상태가 안정 상태인 경우(S230-Y), 관리부(150)는 전력 측정부(110)에 의해 산출된 평균 전력에 전력 레벨을 부여한다(S240).
한편, S220단계애서 수집된 가전기기(10)의 상태가 불안정 상태인 경우(S230-N), 전력 측정부(110)는 측정된 전력이 급변하는 변곡점을 찾아(S270-Y), 구간을 구분하고 구간의 길이에 해당하는 레벨 지속시간을 저장한다(S280).
이후, 관리부(150)는 레벨 지속기간 동안의 평균 전력에 전력 레벨을 부여한다(S290).
한편, 상태 모니터링부(120)에 의해 가전기기(10)가 정삭 동작 모드로 진입한 것으로 판단되면(S250-Y), 부여된 전력 레벨들과 그에 대한 평균 전력들로 전력 소비 패턴 테이블을 생성한다(S260),
도 4에 도시된 방법으로 생성된 전력 소비 패턴 테이블은 주기적으로 업데이트 가능하다. 또한, 전력 소비 패턴 테이블은 가전기기(10) 별로 생성/업데이트된다.
다시, 도 1을 참조하여, 에너지 관리 시스템(100)의 나머지 부분들에 대해 상세히 설명한다.
상태 제어부(130)는 가전기기(10)의 상태를 제어한다. 환경 측정부(140)는 가전기기(10)가 설치된 장소의 환경 정보(온도, 습도, 조도 등)를 취득하여 관리부(150)에 전달한다.
관리부(130)는 도 4에 도시된 방법으로 생성한 전력 소비 패턴 테이블과 환경 측정부(140)로부터 전달받은 환경 정보를 상태 제어부(130)에 전달하여, 상태 제어부(130)가 가전기기(10)를 제어할 수 있도록 하여 준다.
또한, 관리부(130)는 전력 소비 패턴 테이블과 환경 정보를 통신부(160)를 통해 홈 게이트웨이(200)에 전달하여, 홈 게이트웨이(200)가 가전기기(10)를 제어할 수 있도록 하여 준다.
가전기기(10)를 제어하기 위해, 상태 제어부(130)와 홈 게이트웨이(200)는 도 5에 도시된 바와 같은 제어 테이블을 생성한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 테이블에는, ID, 디바이스명, 프로파일, 전력 제어 가능 레벨, 우선순위 및 환경상태 반영 지시자가 포함된다.
ID와 디바이스명은 가전기기(10)를 구분하기 위한 식별자이고, 프로파일은 가전기기(10)의 제어 방식에 대한 정보가 수록되어 있다. 프로파일이 "1"은, 양방향 리모컨과 유무선 통신 등을 통해 가전기기(10)의 상태를 전달받고 제어하는 타입의 가전기기(10)임을 나타낸다. 프로파일이 "2"는, 단방향 리모컨을 통해 가전기기(10)를 제어만 할 수 있는 가전기기(10)임을 나타낸다.
프로파일이 "2" 타입의 가전기기(10)에 대한 전술한 전력 소비패턴 테이블 생성시 안정상태 여부는, 전력 상태를 기초로 판단하게 된다.
전력 제어 가능 레벨은 전력 소비패턴 테이블에서 안정상태인 전력 레벨의 개수를 말한다. 상태 제어부(130)와 홈 게이트웨이(200)는 가전기기(10)를 안정상태로만 제어할 수 있음에 유념하여야 한다.
예를 들어, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 전력 소비패턴을 보이는 가전기기(10)에 대해서는, 전력 레벨-0 또는 전력 레벨-4로만 제어할 수 있다.
우선순위는 스마트 그리드 환경에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 발생하여 전력 소모를 줄여야 하는 경우, 어느 가전기기(10)를 먼저 줄일지에 대한 순서를 나타낸다.
환경정보 반영 지시자은 상태 제어시, 환경정보를 고려하여야 하는지 여부를 나타낸다. 환경정보 반영 지시자가 "1"로 표기된 에어컨은 상태 제어시 환경정보를 고려하여야 한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 에너지 관리 시스템 110 : 전력 측정부
120 : 상태 모니터링부 130 : 상태 제어부
140 : 환경 측정부 150 : 관리부
160 : 통신부

Claims (7)

  1. 기기의 전력을 측정하는 단계;
    상기 기기의 상태를 파악하는 단계;
    기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하는 단계;
    상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 단계; 및
    상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 측정 단계는,
    상기 기기에 전원이 공급된 시점부터 상기 기기가 정상 모드에 진입할 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기기의 상태는 안정 상태 및 불안정 상태를 포함하고,
    상기 부여 단계는,
    상기 안정 상태에서의 평균 전력에 전력 레벨을 부여하고, 측정된 전력을 변곡점에서 구분하여 평균 전력에 전력 레벨을 부여하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 기기의 상태를 안정 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    현재 시간의 전기 요금을 고려하여, 상기 기기에서의 전력 레벨을 결정하는 단계; 및
    결정된 전력 레벨의 상태로 상기 기기를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 결정단계는,
    상기 기기의 우선 순위 및 환경 상태 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 전력 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  7. 기기의 전력을 측정하는 측정부;
    상기 기기의 상태를 파악하는 모니터링부;
    기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하고, 상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 관리부; 및
    상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 기기의 상태는 안정 상태 및 불안정 상태를 포함하며,
    상기 관리부는,
    상기 안정 상태에서의 평균 전력에 전력 레벨을 부여하고, 측정된 전력을 변곡점에서 구분하여 평균 전력에 전력 레벨을 부여하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
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