KR100893917B1 - 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템 - Google Patents

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본 발명은 전력선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3상전력을 사용하는 선박 내의 전력선통신이 가능하도록 하는 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템은, 선박 내에서 3상전력을 배전받는 배전반과; 상기 배전반으로부터 3상전력을 수신하는 누전차단기와, 상기 누전차단기로부터 각 상별로 전력선통신이 가능하도록 하며 슬래브 PLC모뎀과 통신이 가능하도록 전력신호를 통신신호로 변환하는 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈과, 상기 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈로부터 신호를 받아 각각 R, S 및 T상 전원을 사용하는 상기 슬래브 PLC모뎀의 다른 상간 통신이 가능하도록 스위칭하는 이더넷스위치,를 포함하는 3상 전력선통신장치와; 상기 배전반으로부터 전력을 분전하는 분전반으로부터 상용전원을 인가받도록 상기 선박의 선실에 위치되어 상기 마스터 PLC모듈과 통신이 가능하도록 하는 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀;를 포함하여 상기 선박 내의 통신이 가능하도록 하도록 구성된다.
Figure R1020070114413
3상전력, 전력선통신, 마스터 PLC모듈, 슬래브 PLC모뎀, 이더넷 스위치

Description

3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템{Ship's Communication System Using 3-Phase Power Line Communication}
본 발명은 전력선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3상전력을 사용하는 선박 내의 전력선통신이 가능하도록 하는 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템에 관한 것이다.
선박에서는 통신에 필요한 설비와 통신만에 한계가 있어서 정보화와 동떨어진 상태로 기술전파속도가 미진하다.
선박 내에 랜을 구축하는데 필요한 선로의 포설은 선박의 구조상 매우 복잡한 작업이 된다. 따라서 전력선을 이용하여 이를 실현한다면 공사비 절감, 공사의 편의성, 미관상 매우 유용한 방법이 된다.
현재 국내외적으로 전력선을 이용한 초고속 통신망의 구축에 대한 연구와 개발이 매우 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 전력선통신 방식은 전력선을 이용하기 때문에 별도의 통신선로를 포설하지 않아도 된다는 장점 때문에 그 개발이 날로 활성화되는 추세이다.
일반적으로 선박은 단일 구조체이기 때문에 기관실에서부터 출발한 전원선이 각 선실 등으로 변압기를 거치지 않고 연결되며 그 거리도 육상에 비하여 근거리이기 때문에 실용성이 매우 높다고 볼 수 있다.
특히, 이미 건조되어 운항중인 선박에 랜 케이블을 설치하는 것은 작업공정이나 경비, 미관상 매우 불편한 문제가 있다.
또한, 선박 내의 전력규정을 살펴보면, 선박에서 직류식은 2선식과 3선식을 채용하고 있으나, 교류로서는 3상3선식과 3상4선식 그리고 단상 2선식과 단상 3선식을 주로 사용한다. 3상3선식은 고압측 및 정압 동력선으로 주로 사용하며 단상은 주로 전등선에 사용한다. 보통 사용전압은 3상에서는 동력은 380V 또는 440V, 단상에서는 220V이다. 따라서 보통 컴퓨터를 연결하여 사용하는 전원은 220V인 경우가 대부분이다.
그러나, 이렇게 상용전원으로 사용되는 220V의 전원은 분전반까지는 3상의 R, S, T 신호이고, 분전반에서 각 선실로 상이 나누어져 공급되므로 각 선실로 공급되는 전력은 단상이기 때문에, 각 선실에서 단상으로 신호를 송신하여도 다른 상을 사용하고 있는 터미널로 신호를 전달하는데 왜곡이나 감쇄 등이 발생하게 된다.
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 단일구조체인 선박내에서 통신선로 구축없이 전력선을 이용하여 선박 자체 내의 통신이 가능하도록 하는 전력선을 이용한 선박 내의 통신시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은, 현재 선박내의 전력선 구조상 3상전력을 배전받아 각 선실에 단상전원을 공급함에 따라 단상전원은 각각 3개의 상을 사용하고 있어, 다른 상간에도 신호 감쇄 및 장애가 없는 통신이 이루어질 수 있도록 하는 전력선을 이용한 선박 내의 통신시스템을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템은, 선박 내에서 3상전력을 배전받는 배전반과; 상기 배전반으로부터 3상전력을 수신하는 누전차단기와, 상기 누전차단기로부터 각 상별로 전력선통신이 가능하도록 하며 슬래브 PLC모뎀과 통신이 가능하도록 전력신호를 통신신호로 변환하는 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈과, 상기 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈로부터 신호를 받아 각각 R, S 및 T상 전원을 사용하는 상기 슬래브 PLC모뎀의 다른 상간 통신이 가능하도록 스위칭하는 이더넷스위치,를 포함하는 3상 전력선통신장치와; 상기 배전반으로부터 전력을 분전하는 분전반으로부터 상용전원을 인가받도록 상기 선박의 선실에 위치되어 상기 마스터 PLC모듈과 통신이 가능하도록 하는 R, S 및 T 상 슬래브 PLC 모뎀;를 포함하여 상기 선박 내의 통신이 가능하도록 구성된다.
여기서, 상기 R상 마스터 PLC 모듈은 Group1, S상 마스터 PLC 모듈은 Group2, T상 마스터 PLC 모듈은 Group3으로 그룹화되며, 상기 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀은 각 상별로 수개가 추가될 수 있으며, 상기 수개의 R상 슬래브 PLC 모뎀은 Group1, 상기 수개의 S상 슬래브 PLC 모뎀은 Group2, 상기 수개의 T상 슬래브 PLC 모뎀은 Group3으로 그룹화되고, 상기 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈과 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀간의 통신은 동일 그룹에서는 상기 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈과 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀간에 직접통신이 이루어지고, 다른 그룹간에는 상기 이더넷 스위치를 통해 통신이 이루어지도록 구현하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 배전반으로부터 전력을 분전하는 분전반으로부터 상용전원을 인가받도록 구성된 상기 선박의 각층별로 설치되며, 상기 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀을 전력선과 연결되도록 하는 매개체인 R, S 및 T상 전원콘센트를 더 포함하며, 상기 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀은 상기 R, S 및 T상 전원콘센트에 꽂는 타입의 플러그인 타입의 PLC 모뎀인 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 단일구조체인 선박내에서 통신선로 구축없이 전력선을 이용하여 선박 자체 내의 통신이 가능하도록 하는 전력선을 이용한 선박 내의 통신시스템을 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한, 선박의 각 선실에서 사용되는 단상전원의 다른 상간에도 신호 감쇄 및 장애가 없는 통신이 이루어질 수 있도록 하는 전력선을 이용한 선박 내의 통신시스템을 제공하는 것이 가능하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 의 구성 , 공정 및 작용효과를 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템의 구조도를 개략적으로 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템은 크게 3상전력을 공급받는 배전반(110), 배전반(110)에 연결되어 3상 전력선통신이 가능하도록 하는 3상 전력선통신장치(120) 및 선박의 각 선실에 위치되어 3상 전력선통신장치(120)와 통신이 가능하게 되는 선박 각 선실 콘센트부(130)를 포함하여 이루어진다. 여기서 3상전력은 3상3선식 또는 3상4선식을 포함하는 개념이며 이하에서는 3상전력으로 통일하여 설명한다.
배전반(110)은 3상 누전차단기를 포함하는 선박에 이미 구축된 설비이다.
3상 전력선통신장치(120)는 3상누전차단기(121), R,S,T상 마스터 PLC모듈(122, 123, 124) 및 이더넷스위치(125)를 포함한다.
배전반(110)으로부터 3상전력을 받는 3상 누전차단기(121)가 기본 전력라인과 전력공급 및 차단을 독립적으로 시행하기 위해 별도로 설치되며, 3상 누전차단기(121)로부터 각상(R, S, T상)의 전력라인마다 R상 마스터 PLC(Power Line Communication)모듈(122), S상 마스터 PLC모듈(123) 및 T상 마스터 PLC모듈(124)이 연결되어 각상의 전력신호를 통신신호로 변환하여 각 선실 콘센트부(130)에 각각 연결된 슬래브 PLC모뎀(132, 133, 134)과 통신을 이루고, 이더넷 스위치(125)는 각상의 마스터 PLC모듈(122, 123, 124)로부터 통신신호를 수신하여 다른 상간(예를 들면, R-S, S-T, T-R상간 통신)의 통신을 감쇄나 왜곡없이 통신할 수 있도록 각상간의 통신 스위치 역할을 한다.
이하 도 2를 참조하여 도 1에 도시된 통신시스템의 구성 및 동작을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템의 구조도를 보다 구체적으로 설명하기 위해 도시한 세부시스템도이다.
도시된 바와 같이, 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템은 배전반(110), 3상 전력선통신장치(120), 분전반(210) 및 각 선실 콘센트부(130)를 포함하여 이루어진다.
배전반(110)은 통상적으로 3상전력을 공급받아 분전반(210)으로 배전하며, 분전반(210)은 3상전력을 선박의 각 선실 콘센트부(130)로 분전한다. 3상 전력선통신장치(120)는 배전반(110)의 3상 출력단자에 연결되며, 각 선실 콘센트부(130)는 분전반(210)의 3상 출력단자에 연결된다.
배전반(110)의 3상 출력단자는 3상 누전차단기(121)에 연결되고, 3상 누전차단기(122)로부터 각상의 전력선이 각상 마스터 PLC모듈(122, 123, 124)에 연결되며, 각상의 마스터 PLC모듈(122, 123, 124)의 출력단자는 이더넷 스위치(125)의 이 더넷 포트에 연결된다. 이더넷 스위치(125)는 3상 누전차단기(121)로부터 공급되는 전원에 내포된 여러가지 노이즈를 제거하기 위해 사용하는 라인필터(220, 기본적으로는 코일과 콘덴서로 구성된 패스필터)를 통해 상용전원으로부터 공급되는 교류전원을 이더넷 스위치(125)에 맞도록 변환시켜 주는 모듈형의 전원공급장치인 스위칭 모드 파워서플라이(230, SMPS, Switching mode power supply)로부터 전원을 공급받아 활성화된다.
각 선실 콘센트부(130)에는 배전반(210)으로부터 배전받은 단상의 전력라인인 콘센트(232, 233, 234)와 이에 장착되는 플러그인 타입의 슬래브 PLC모뎀(132, 133, 134)이 장착된다. 본 발명에서는 콘센트(232)와 슬래브 PLC모뎀(132)은 단상(R상)전원에 연결되며, 콘센트(233)와 슬래브 PLC모뎀(133)은 단상(S상)전원에 연결되고, 콘센트(234)와 슬래브 PLC모뎀(134)은 단상(T상)전원에 연결되는 것으로 설명된다.
각각의 단상 슬래브 PLC모뎀(132, 133, 134)은 도 1에 도시된 것처럼 2개 내지 3개로 구성될 수 있으며, 각각 R상 슬래브 PLC모뎀(132)은 Group1, S상 슬래브 PLC모뎀(133)은 Group2, T상 슬래브 PLC모뎀(134)은 Group3으로 그룹화되며, 마찬가지로 각각 R상 마스터 PLC모듈(122)은 Group1, S상 마스터 PLC모듈(123)은 Group2, T상 마스터 PLC 모듈(124)은 Group3으로 그룹화되어, 이더넷 스위치(125)를 통해 그룹과 그룹간의 통신이 이루어지도록 구성된다.
이어서, 본 발명의 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템의 동작을 설명한다.
먼저, 배전반(110)으로부터 3상전력을 3상 누전차단기(121)가 공급받아, 각 R, S, T의 단상별로 전력신호를 각각 R, S, T상 마스터 PLC모듈(122, 123, 124)로 송신한다.
R, S, T상 마스터 PLC모듈(122, 123, 124)은 신호의 잡음을 제거하고 필요한 크기로 증폭하는 송/수신부(211), 전력선과 슬레이브 PLC모뎀 사이에 통신이 가능하도록 신호를 변환하는 아날로그 디지털 변환부(212) 및 전체적인 동작을 제어하는 제어부(213)로 구성된다.
송신은 OSI 계층의 최상위 계층인 GPIO(General Purpose Input/Output Pin)를 거쳐 인가된 신호는 맥(MAC) 계층으로 전달되고, 맥(MAC) 계층을 거친 데이터는 물리계층(PHY, Physical layer)을 통해 아날로그 디지털 변환부(212)에서 디지털(Digital)신호가 아날로그(Analog)신호로 변환되어 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex;직교 주파수 분할 다중)전송방식으로 전력선 통신 신호를 전력선의 각상에 인가한다. 수신은 전력선의 각상에 인가되어 있는 신호는 아날로그 디지털 변환부(212)에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 바뀌게 된다. 변환된 디지털 신호는 다시 물리(PHY) 계층, MAC 계층을 거쳐 OSI 계층의 최상위 계층인 GPIO(Application)로 전달된다.
이러한 송수신과정을 거친 신호는 이더넷 스위치(125)의 이더넷 포트에 각각 연결되고, 이더넷 스위치(125)는 마스터 PLC모듈(122, 123, 124)과 슬래브 PLC모뎀(132, 133, 134)간에 그룹별로 통신이 가능하게 함과 동시에 다른 그룹간의 통신이 가능하도록한다. 이더넷 스위치(125)는 그룹(Group1, Group2, Group3)간 통신 이 가능하도록 인터페이스와, 이더넷스위치와 가입자인터페이스를 정합하기 위한 이더넷정합부와, 포트단위로 스위칭제어하는 크로스바 및 크로스바로 전송할 데이터패킷과 함께 스위칭제어정보를 알려주어 그룹의 경로에 해당하는 포트로 데이터패킷이 전송되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
이렇게 구성된 전력선통신시스템에 의해 선박내의 통신이 가능하며, 별도의 통신선로 구축이 필요하지 않게되고, 또한 각상간 또는 다른상간의 통신도 감쇄나 왜곡없이 통신이 가능하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 전력선통신분야에 이용가능하며, 특히 3상전력을 사용하는 공장, 사무실, 빌딩 특히 선박내의 3상 전력선통신이 필요한 분야에 산업적으로 널리 이용될 수 있는 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템의 구조도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템의 구조도를 보다 구체적으로 설명하기 위해 도시한 세부시스템도이다.

Claims (3)

  1. 선박 내에서 3상전력을 배전받는 배전반과;
    상기 배전반으로부터 3상전력을 수신하는 누전차단기와, 상기 누전차단기로부터 각 상별로 전력선통신이 가능하도록 하며 슬래브 PLC모뎀과 통신이 가능하도록 전력신호를 통신신호로 변환하는 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈과, 상기 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈로부터 신호를 받아 각각 R, S 및 T상 전원을 사용하는 상기 슬래브 PLC모뎀의 다른 상간 통신이 가능하도록 스위칭하는 이더넷스위치,를 포함하는 3상 전력선통신장치와;
    상기 배전반으로부터 전력을 분전하는 분전반으로부터 상용전원을 인가받도록 상기 선박의 선실에 위치되어 상기 마스터 PLC모듈과 통신이 가능하도록 하는 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀;를 포함하여 상기 선박 내의 통신이 가능하도록 하는, 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R상 마스터 PLC 모듈은 Group1, S상 마스터 PLC 모듈은 Group2, T상 마스터 PLC 모듈은 Group3으로 그룹화되며,
    상기 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀은 각 상별로 수개가 추가될 수 있으며, 상기 수개의 R상 슬래브 PLC 모뎀은 Group1, 상기 수개의 S상 슬래브 PLC 모뎀은 Group2, 상기 수개의 T상 슬래브 PLC 모뎀은 Group3으로 그룹화되고,
    상기 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈과 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀간의 통신은, 동일 그룹에서는 상기 R, S 및 T상 마스터 PLC 모듈과 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀간에 직접통신이 이루어지고, 다른 그룹간에는 상기 이더넷 스위치를 통해 통신이 이루어지는, 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배전반으로부터 전력을 분전하는 분전반으로부터 상용전원을 인가받도록 구성된 상기 선박의 각층별로 설치되며, 상기 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀을 전력선과 연결되도록 하는 매개체인 R, S 및 T상 전원콘센트를 더 포함하며,
    상기 R, S 및 T상 슬래브 PLC 모뎀은 상기 R, S 및 T상 전원콘센트에 꽂는 타입의 플러그인 타입의 PLC 모뎀인, 3상 전력선을 이용한 선박내의 통신시스템.
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