KR101022288B1 - 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치 - Google Patents

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KR101022288B1 KR1020100033324A KR20100033324A KR101022288B1 KR 101022288 B1 KR101022288 B1 KR 101022288B1 KR 1020100033324 A KR1020100033324 A KR 1020100033324A KR 20100033324 A KR20100033324 A KR 20100033324A KR 101022288 B1 KR101022288 B1 KR 101022288B1
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최승선
이동훈
유종익
이훈
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Abstract

본 발명은 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치에 관한 것으로, 그 목적은 기 가동중인 전력소비장치에 설치시 전력공급 중단없이 전력 소비량을 측정하도록 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비한후, 측정된 전류량을 직접 산업별 온실가스 에너지원의 종류와 설치위치에 따른 배출계수를 이용하여 온실가스 배출량을 자동 계산하여 송출하는 온실가스 측정장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 기 작동중인 소비전력 계측대상 기기에 전류를 공급하는 전력공급선 둘레에 설치되어 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류 값을 검출하는 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)와; 회로연결된 상기 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)로부터 입력된 신호를 변환시키는 A/D변환부(3)와; 회로연결된 상기 A/D변환부(3)를 통해 측정된 전기에너지 사용량으로부터 온실가스 배출량을 계산하여 메모리에 누적하고, 외부로 송출제어하는 제어부(6)와; 회로연결된 제어부로부터 입력된 데이터를 저장하고 있는 메모리(7)와; 회로연결된 제어부를 통해 전송된 전기 에너지 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 외부로 전송하는 데이터전송부(8)와; 회로연결된 제어부와 유선 통신을 이용 전기 에너지의 기준 사용량 도달시마다 전기적인 신호 출력하는 펄스출력부(9);를 포함하여 구성된 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치를 발명의 요지로 한다.

Description

무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치{Apparatus for automatic greenhouse gas calculation using separated electric field sensor installation without power interruption}
본 발명은 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치에 관한 것으로, 자세하게는 기존에 설치된 임의의 전력소비 설비에서의 온실가스 배출량을 측정하기 위해 가동중인 설비의 전력공급선 절단없이 무정전으로 전력공급선에 측정장치를 설치함으로써 가동중인 설비의 작동중단에 따른 피해를 방지하면서도 측정대상 설비의 소비전력 발생량을 측정후 온실가스 배출량으로 자동 산출하도록 구성한 측정장치에 관한 것이다.
최근 각국 정부, 지자체, 회사 및 가정 등은 날로 증가하고 있는 지구온난화 및 이상기온 현상을 발생시키는 온실가스의 배출량을 줄이기 위한 다양한 노력을 기울이고 있다. 이러한 에너지 절감 및 온실가스 발생량 감소 활동은 전 세계적인 환경운동으로 자리 잡히고 있으며 각국은 온실가스 발생의 저감을 위하여 다양한 환경기술을 도입하고 있다.
지구온난화를 방지하기 위해 관리되고 있는 온실가스로는 CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6의 총 6개 물질이 관리된다.
온실가스의 배출량 계산법에는 에너지 사용량에 온실가스별 배출계수를 곱하여 산출하는 방식이 존재한다.
온실가스 배출량 기본 산출식은 다음과 같다.
온실가스 배출량 = 에너지원 사용량 x 배출계수 x 보정계수 (산출식)
상기 배출계수는 온실가스의 종류와 에너지원에 따라 달리 책정된다
한편, 에너지원의 종류는 전력, 수도, 가스, 온수, 스팀, 유류 등 다양하며, 동일한 에너지원이라 하더라도 소비하는 대상이 다른 경우에는 각각의 온실가스 배출량에 차이가 따른다. 여기서 에너지 소비 대상이 다르다 함은, 소비주체의 산업구분(아래 표 참조)이 다르거나 연료소비 설비의 상이함으로 인하여 배출계수가 달라짐을 의미한다(차량별 연비가 다른 것과 같은 개념). 또한 보정계수에는 동일한 연료소비 장치라 할지라도 장치의 노후에 따른 효율 등 따라 발생되는 온실가스 배출량 정도를 수치로 정의한다.
다음은 CH4 온실가스의 에너지원 및 소비대상별 배출계수이다. 산업별, 에너지원별 배출계수가 다름을 확인할 수 있다.
(단위: kg/TJ)
구분 석탄 천연
가스		 석유 목재 /
목재폐기물		 목탄 기타
에너지산업 1 1 3 30 200 30
제조업 및 건설 10 5 2 30 200 30
기타
부문		 상업/공공 10 5 10 300 200 300
가정 300 5 10 300 200 300
농림어업 300 5 10 300 200 300
따라서 온실가스별 배출계수는 계측포인트 1개소 별로 [온실가스종류, 에너지원종류, 에너지사용량, 산업구분, 설비종류, 설비별특성치] 의 배출계수 산출용 자료가 준비되어야 산출이 가능하다.
상기한 바와 같은 온실가스를 저감하기 위한 노력의 일환으로 최근에는 새로 지어지는 건물이나 공장 또는 아파트 등과 같은 공동주택 등에서는 소비전력량이 적은 설비를 구비하여 온실가스발생을 저감하고 이를 모니터링하는 추세이다.
하지만 이와 같은 노력에도 불구하고 대부분의 측정 대상 전력소비 기기들이 기존에 설치된 관계로 실제 어느 설비가 어느 정도의 소비전력을 소모하는지를 알수가 없어서 현실적으로 전체 공장 단위면 공장단위 전체로만 소비전력을 측정하거나 기존 개별 전력계에 연결된 여러 기기들의 소비전력 전체 총합만을 알 수 있어서 개별 기기들에 대한 측정이 불가하기 때문이며, 이로 인해 실제 온실가스 저감을 위한 모니터링이 제대로 실시되지 못하고 있는 실정이다.
온실가스 발생량을 저감하기 위해서는 지속적인 모니터링이 필요한데 온실가스가 발생되는 측정 대상 설비들이 대부분 가동중인 공장이나 건물에 설치된 관계로 이러한 설비들에 소비전력 측정 장치를 설치하기 위해서는 전력공급선을 절단한 후 측정장치를 연결 설치해야 함으로 인해, 정전에 따른 공장 가동이 중단이 발생하여 이를 복구하는데 따른 시간과 금전적 손실이 커 함부로 소비전력 측정장치를 설치할 수 없기 때문이다.
특히, 가정 및 사무공간과 같은 환경에서는 측정 대상에 전력공급이 잠시 중단된다 하더라도 별다른 문제가 발생하지 않지만 산업현장 혹은 공장건물에서는 상황이 달라진다. 24시간 전력공급이 중단되지 않아야 하는 설비가 존재한다. 제품을 생산하는 라인에 전력을 공급하는 설비나 실시간 데이터를 수집하는 콘트롤머신 등은 1초의 순간도 전력공급이 중단되면 막대한 손실을 가져오게 된다.
더욱이, 계측 대상이 항시 전력을 공급받아야 하는 대상은 아니더라도 설치 대상의 개수가 많게 되면 설치에 소요되는 시간이 증가하게 되므로 업무에 방해활동으로 작용된다. 산업공장에서는 라인의 중단에 소요되는 시간의 발생은 손실로 이어지게 되는 것이다.
상기와 같은 전력소비 설비들에 대한 온실가스 발생량 측정을 위한 필수 장치인 종래 전력계 장치들을 이하 살펴본다.
전력을 사용하는 대상의 소비전력 측정을 위한 전력량계의 종류로 기계식 전력량계, 전자식 전력량계, 무접점식 전자식 전력량계, 관통형 전자식 전력량계 등이 있다.
이중 전자식 전력량계로는 대한민국 특허출원 제 10-2002-0068234호와 대한민국 특허출원 제 10-2008-0022178가 있고, 무접점식 전자식 전력량계로는 대한민국 실용신안출원 제 20-2008-0000326호가 있고, 관통형 전자식 전력량계로는 대한민국 실용신안 출원 제 20-2003-0030581호가 있다.
하지만 상기한 특허출원 제 10-2002-0068234호 및 제 10-2008-0022178호에 개시된 전자식 전력량계는 전력을 사용하는 대상의 소비전력 측정을 위해서는 상위의 전력공급선에 전력계를 설치해야 하고, 설치시 상단 전력공급선을 절단 후 양단을 전력계에 연결해야 함으로 인해 전력공급이 일시 중단되는 상태가 발생된다는 구조적인 문제점이 있다.
또한 상기 무접점식 전자식 전력량계는 전력 배선공사와 전력계 설치가 동시에 수행되는 경우에는 전력공급선을 절단하지 않고 전력계의 내부로 통과시켜 정전이 발생하지 않지만 소비전력 측정의 필요성이 새로이 발생된 대상에 전력계 설치를 위해서는 전력공급이 일시 중단되는 상태가 발생된다는 구조적인 문제점이 있다.
또한 관통형 전자식 전력량계는 전력공급선을 전력계의 내부로 통과시켜 도선에 흐르는 전기 에너지의 양을 감지하도록 구성함으로 인해 전력공급선의 양 끝단이 모두 체결되어 있는 환경에서 전력계를 추가로 설치할 경우에는 전력공급선의 체결을 해제하여야 전력계의 설치가 가능하므로 전력공급이 중단된다는 구조적인 문제점이 있다.
다만 상기 대한민국 특허출원 제 10-2008-0022178호는 과금을 목적으로 정확도를 높이기 위한 전자식 전력량계로, 전력량 산출의 요소인 전압과 전류량을 직접 계측하기 위하여 전력공급선의 직접적인 체결을 기반으로 한 구성으로, 비록 디스플레이를 갖추어 육안으로 계측량의 확인이 가능하도록 제공하고 있으나 계측량의 외부 송출 기능은 제공하지 않는다.
상기한 종래 각 전력계들을 소비전력 계측대상과 연결하여 소비전력을 측정하는 원리를 첨부한 도 1, 2를 따라 설명한다. 도 1은 종래 일반적인 전자식 전력량계를 이용한 전력량 측정 원리를 보인 개략도이고, 도 2는 무접점식 또는 관통형 전자식 전력량계를 이용한 전력량 측정 원리를 보인 개략도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 종래 일반적인 전자식 전력량계를 이용한 전력량 측정 원리는 소비전력 계측기가 주 전원공급부와 계측대상 사이에 설치시 도선의 직접적인 체결이 필요함을 알 수 있어서 전력 공급 일시 중단되는 구조임을 알 수 있어 소비전력 측정의 필요성이 새로이 발생된 대상에는 적용하기 불가능함을 알 수 있다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이 무접점식 또는 관통형 전자식 전력량계를 이용한 전력량 측정 원리는 비록 소비전력 계측기에는 전력공급선의 직접적인 체결이 필요하지 않지만, 전력공급선을 통과시켜야 하는 구조이므로 전원공급부 혹은 계측대상에서 전력공급선의 일시적인 분리가 필요함을 알 수 있어 이 역시 전력 공급 일시 중단 발생함을 알 수 있어 소비전력 측정의 필요성이 새로이 발생된 대상에는 적용하기 불가능함을 알 수 있다. 또한 측정기 구조에 따라 장치 내부에서 배선의 굴곡이 존재할 수 있다.
상기한 바와 같은 종래의 각 전력량계들은 새로운 소비전력 측정의 필요성이 새로이 발생된 대상에는 적용하기 불가능하고, 또한 소비된 전력량으로부터 온실가스발생량을 계산하는 기능 역시 전무한 단순 소비전력량만을 측정하는 것임을 알 수 있고, 설사 전력량계를 전력공급선을 절단 또는 통과시켜 개별 소비기기들에 설치한다 하더라도 상기한 전력량계로부터 발생된 정보를 온실가스 발생량으로 변환하기 위한 복잡한 계산 및 관리가 필요하므로 원활한 온실가스 저감 모니터링 활동이 이루어지지 않게 된다.
실제 감소된 온실가스 발생량을 입증하기 위해서는 기존의 계측 포인트보다 세부적인 단계가 요구되고 있다. 즉, 온실가스 발생량 계측활동은 환경기술 도입 전/후의 저감량에 대한 계측이 이루어져야 하는 것이다.
이러한 온실가스 분야의 계측에는 중요한 조건이 있다. 그것은 개선대상에 국한되어 계측된 데이터에 대해서만 인정된다는 것이다.
하지만 과금을 목적으로 한 종래 계측기들은 대부분 하위에 다양한 항목, 설비들의 전력 사용량을 총합으로 계측한다. 1기의 전력 계측기에 A, B, C 타입의 설비들이 말단으로 사용되고 있는 경우에 있어 새로운 환경기술의 도입으로 인하여 A, B 타입의 설비 효율이 좋아진 경우 계측은 개선되지 않은 C 타입의 설비까지 측정되므로 아무리 정확도가 우수한 계측기라 하더라도 온실가스 분야의 계측 데이터로는 인정받지 못한다.
온실가스 분야의 계측 데이터로 인정받기 위해서는 A, B 타입만 계측할 수 있도록 신규 계측기는 설치하여야 하지만 종래의 장치들은 구조상 잠시의 정전상태도 발생되면 안 되는 현장인 경우 계측기 설치는 불가능하다.
따라서 기 가동 중인 산업 현장에도 정전 없이 소비전력 측정장치를 설치하고, 이로부터 온실가스 발생량을 계산할 수 있는 장치의 필요성이 대두되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기 가동중인 전력소비장치에 설치시 전력공급 중단없이 전력 소비량을 측정하도록 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비한후, 측정된 전류량을 직접 산업별 온실가스 에너지원의 종류와 설치위치에 따른 배출계수를 이용하여 온실가스 배출량을 자동 계산하여 송출하는 온실가스 측정장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 소비전력의 사용 추이 및 통계데이터 산출의 근거자료로 활용되기 위한 온실가스 측정장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 기 가동중인 전력소비장치에 설치시 별도의 전원공급원 없이 측정장치 구동용 전원을 분리형 자기장 감지센서를 통해 전력공급선으로부터 얻어 작동하도록 구성한 온실가스 측정장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 기 작동중인 소비전력 계측대상 기기에 전류를 공급하는 전력공급선 둘레에 설치되어 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류 값을 검출하는 제 1 분리형 자기장 감지센서와; 회로연결된 상기 제 1 분리형 자기장 감지센서로부터 입력된 신호를 변환시키는 A/D변환부와; 회로연결된 상기 A/D변환부를 통해 측정된 전기에너지 사용량으로부터 온실가스 배출량을 계산하여 메모리에 누적하고, 외부로 송출제어하는 제어부와; 회로연결된 제어부로부터 입력된 데이터를 저장하고 있는 메모리와; 회로연결된 제어부를 통해 전송된 전기 에너지 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 외부로 전송하는 데이터전송부와; 회로연결된 제어부와 유선 통신을 이용 전기 에너지의 기준 사용량 도달시마다 전기적인 신호 출력하는 펄스출력부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치를 제공함으로써 달성된다.
또한 본 발명은 상기 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 이용 회로구동용 전류를 공급하는 제 2 분리형 자기장 감지센서와;
회로연결된 상기 제 2 분리형 자기장 감지센서에서 발생된 유도전류를 공급받아 회로구동용 전력으로 전환하여 사용하고, 제 2 분리형 자기장 감지센서로부터 전류 공급이 중단시 외부전원으로부터 전원을 공급받는 전원관리부와;
회로연결된 전원관리부의 일부 전력 일부를 축적하는 예비전원부;를 더 포함하여 구성하고,
상기 제 2 분리형 자기장 감지센서는 피복된 전력공급선이 삽입되는 일지점이 절개된 원형구조의 센서본체와, 원형구조의 센서본체 일지점 구간과 분리 결합되는 분리부로 구성되고, 센서본체 내부에는 철심이 원형으로 설치되어 코일이 감겨져 있고, 코일의 양 끝단은 피복된 후 외부에 연결되어 전원관리부에 연결되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 회로연결된 상기 제어부를 통해 입력된 전기에너지 사용량 및 온실가스 배출량 데이터를 표출하는 상태표시부;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
삭제
또한 본 발명에서 상기 메모리는 전력 사용량의 누적 데이터와; 온실가스 배출량 누적 데이터와; 온실가스 배출량 산출을 위한 소비전력 계측대상 기기에 해당하는 배출계수 데이터와; 상태표시부, 펄스출력부, 데이터 전송부에 데이터를 출력하는데 사용되는 출력 주기값과; 펄스 출력부를 통하여 일정 사용량마다 전기적인 신호를 산출하는 기준 사용량과; 데이터 전송부를 통하여 송출한 데이터가 통신오류 발생시 전송하려던 미 전송 데이터;를 저장하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 메모리에 저장된 배출계수 데이터를 참조하여 온실가스 발생량을 해당 측정 개소에 맞는 에너지원의 종류와 설치 위치에 따른 온실가스배출량을 자동 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 제 1 분리형 자기장 감지센서는 피복된 전력공급선이 삽입되는 일지점이 절개된 원형구조의 센서본체와, 원형구조의 센서본체 일지점 구간과 분리 결합되는 분리부로 구성되고, 센서본체 내부에는 철심이 원형으로 설치되어 코일이 감겨져 있고, 코일의 양 끝단은 외부에 연결되어 AD변환부에 연결되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 센서본체의 절개부 양측에는 돌출된 체결부가 각각 형성되어 이에 대응하게 분리부에 각각 형성된 체결홈과 체결되도록 구성되어 억지끼움되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명은 온실가스 발생량을 측정하기 의해 소비전력 측정이 필요한 가정 및 사무공간은 물론 24시간 전력공급이 중단되지 않아야 하는 설비를 가진 산업현장 혹은 공장건물등의 기존 설비에 대하여 전력공급 중단없이 전력공급선에 직접 온실가스 발생량 측정장치를 설치할 수 있다는 장점을 가진다.
또한 전력공급선에 설치된 측정개소에서 직접 온실가스 발생량을 계산하여 송신할 수 있어서 종래처럼 개별 측정개소로부터 단순 소비전력량 정보만을 전달받은 후 취합하여 전체 측정개소의 온실가스발생량을 계산하는 과정이 필요없게 되어 중앙 서버의 부하를 획기적으로 줄일수 있어서 보다 간편하고 효율적으로 온실가스 발생량을 모니터링하는 서비스를 구축할 수 있다는 장점을 가진다.
즉, 일반적으로 전력량 측정장치는 소비전력의 누적치만을 산출하지만 본 발명에 따른 본 발명에 따른 온실가스 측정장치는 온실가스 발생량을 해당 측정 개소에 맞는 에너지원의 종류와 설치위치에 따른 배출계수를 이용 온실가스 배출량을 계산후 전송하게 구성됨으로써 관리포인트가 증가시에도 모니터링 시스템의 서버측에서 업무의 병목현상이 발생되지 않아 전체적인 시스템 자원의 낭비를 막을 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 온실가스 측정장치 구성도이고,
도 2는 본 발명에 사용되는 분리형 자기장 감지센서의 사시도이고,
도 3은 분리형 자기장 감지센서가 전력공급선에 체결되는 구조를 보인 예시도이고,
도 4는 본 발명에 사용되는 분리형 자기장 감지센서가 전류검출용과 전원공급용 한쌍으로 구성된 것을 보인 사시도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 온실가스 측정장치의 측정원리를 보인 실시예도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온실가스 측정장치의 측정원리를 보인 실시예도이고,
도 7은 종래 일반적인 전자식 전력량계를 이용한 전력량 측정 원리를 보인 개략도이고,
도 8은 무접점식 또는 관통형 전자식 전력량계를 이용한 전력량 측정 원리를 보인 개략도이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 온실가스 측정장치 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 기 작동중인 소비전력 계측대상 기기에 전류를 공급하는 전력공급선 둘레에 설치되어 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류 값을 검출하는 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)와;
상기 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 이용 회로구동용 전류를 공급하는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)와;
회로연결된 상기 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)로부터 입력된 신호를 변환시키는 A/D변환부(3)와;
회로연결된 상기 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)에서 발생된 유도전류를 공급받아 회로구동용 전력으로 전환하여 사용하고, 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)로부터 전류 공급이 중단시 외부전원(10)으로부터 전원을 공급받는 전원관리부(4)와;
상기 전원관리부(4)의 일부 전력 일부를 축적하는 예비전원부(5)와;
상기 A/D변환부(3)를 통해 측정된 전기에너지 사용량으로부터 온실가스배출량을 계산하여 메모리에 누적함과 동시에 상태표시부, 펄스 출력부, 데이터 전송부를 통해 송출하도록 제어하는 제어부(6)와;
제어부를 통해 입력된 전력 사용량의 누적 데이터, 온실가스 배출량 누적 데이터, 온실가스 배출량 산출을 위한 배출계수 데이터, 데이터 출력 주기값을 저장하고 있는 메모리(7)와,
제어부를 통해 전송된 전기 에너지 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 외부로 전송하는 데이터전송부(8)와;
제어부와 연결되어 유선 통신을 이용하여 전기 에너지의 기준 사용량 도달시마다 전기적인 신호 출력하는 펄스출력부(9)와;
제어부를 통해 입력된 전기에너지 사용량 및 온실가스 배출량 데이터를 표출하는 상태표시부(10);로 구성된다.
삭제
보다 구체적으로 상기 각 구성을 설명한다.
상기 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)는 온실가스 측정장치의 외부에 위치하는 구성으로, 소비전력 측정 대상에 공급되는 전력공급선의 피복 외부에 체결된다. 이와 같이 분리형으로 구성된 센서를 도입하으로써 전력공급선의 절단 없이 체결되어 이미 설비가 완비되어 작동중인 소비전력 계측대상 기기에 대해서도 무정전하에서 전력량을 측정하고 이로부터 온실가스 발생량을 측정하게 된다.
측정 원리는 전력이 공급되는 경우 전력공급선에 흐르는 전류에 의해 피복 주위에 발생되는 자기장에 의해 그 둘레에 설치된 본 발명 분리형 자기장 감지센서에 유도전류가 흐르게 되면 이로부터 전류세기를 측정하여 아날로그 값으로 송출한다.
구체적으로 전기 에너지의 사용량 감지를 살펴본다.
전력(P)의 계산은 전류(I)와 전압(V)의 곱으로 이루어진다 (P=IV).
따라서 전력공급선이 계측장치에 직접 체결되는 종래와 같은 경우 전류와 전압의 직접 측정이 가능하므로 정확한 전력량의 계산이 가능하다.
하지만 종래의 전력계의 구조는 전술한 바와 같이 전력공급선에 정상수치 이상의 전압, 전류가 발생될 경우 계측장 수치에 이상이 발생되거나 이에 대비회로를 구비해야 하는 불편함이 따른다.
또한 본 발명에서는 종래처럼 전력공급선을 직접 체결하지 않고 전력공급선에 전력이 전달될 경우 발생되는 자기장의 세기가 유도전류로 변환된 상태에서 유도전류를 측정하여 전력량 계산을 수행토록 구성하였다.
이때 전력공급선에 발생되는 자기장을 감지할 수 있도록 적당한 권선수의 코일이 감긴 자기장 감지 센서를 구비하여 전력공급선에 흐르는 전류값을 측정하도록 구성한다. 이때 분리형 자기장 감지센서에서 검출된 전류값은 분리형 자기장 감지센서에 감긴 권선수에 따라 비례적으로 계산되어 실제 전력공급선에 흐르는 전류값을 알게된다. 즉, 10: 1의 비율로 감긴 권선수일 경우 측정값 곱하기 10을 하면 실제 전력공급선에 흐르는 전류값을 알 수 있게 된다.
또한 전력량 계산에 필요한 전압의 수치 값은 전력공급업체에서 제공해 주는 값을 상수값으로 취급하여 계산에 활용한다. (220V, 380V 등)
또한 상기 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)는 설치방법은 제1 분리형 자기장 감지센서(1)와 같은데, 단지 하는 역할이 다르다. 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)는 전력공급선에 공급되는 전류에 의하여 발생된 자기장이 센서부에 유도전류를 발생시키면, 이 유도전류를 회로연결된 전원관리부에 전달하여 제어부의 구동 전력으로 활용토록 한다.
상기 A/D변환부(3)는 회로연결된 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)에서 아날로그 값으로 감지된 전류의 세기를 디지털 값으로 변환하여 회로연결된 제어부로 전달한다.
상기 전원관리부(4)는 회로연결된 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)에서 발생된 유도전류를 공급받아 회로구동용 전력으로 전환하여 사용한다.
또한 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)에서 발생된 유도전류의 일부분을 회로연결된 예비전원부에 공급하여 축적하도록 한다. 이는 전력공급선에 전류가 흐르지 않을 경우에는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)를 통하여 회로구동용 전력을 공급받을 수 없으므로 발생된 전력을 회로연결된 예비전원부에 저장하였다가 필요시 사용하도록 한다.
또한 전력공급선을 통하여 발생된 유도전류가 회로구동용 전력으로 활용되기 어려운 환경에서는 별도 외부전원에서 공급된 전력을 회로구동용으로 사용한다.
상기 예비전원부(5)는 회로연결된 전원관리부에 공급된 전력의 일부분을 인계받아 축적한다. 따라서 외부에서 전력이 중단된 경우 축적된 전력을 활용하여 회로 구동용으로 사용할 수 있도록 전원관리부에 공급하게 된다. 따라서 종래기술에 비하여 외부에서 공급되는 전원이 차단시에도 예비전원부에 축적된 전원을 사용하여 일정시간동안 장치가 정상적으로 구동할 수 있게 된다.
상기 제어부(6)는 회로연결된 전원관리부를 통하여 동작에 필요한 전력을 공급받아 회로연결된 A/D 변환부를 통하여 측정된 전기 에너지 사용량으로부터 온실가스배출량을 계산하여 회로연결된 메모리에 누적함과 동시에 회로연결된 상태표시부(10), 펄스 출력부(9) 및 데이터 전송부(8)를 통하여 송출하게 된다.
즉, 회로연결된 메모리쪽으로 A/D변환부(3)를 통해 측정되거나 계산된 전력사용량 데이터, 온실가스 배출량을 출력하여 누적 데이터를 저장하게 하고, 이때 온실가스 배출량 계산시 배출계수 데이터를 참조하여 온실가스 발생량을 해당 측정 개소에 맞는 에너지원의 종류와 설치위치에 따라 자동 계산하게 된다. 즉,메모리를 참조하여 전기 에너지 사용량과 배출계수값의 곱을 통하여 온실가스 배출량 산출하고 외부로 송출한다.
또한 메모리에 저장된 데이터 출력 주기값을 불러와 주기에 따라 회로연결된 상태표시부, 펄스출력부 및 데이터 전송부에 전송한다.
또한 회로연결된 데이터 전송부를 통하여 송출한 데이터 오류시 메모리 적재 및 다음번 전송시 데이터 로딩 및 송출을 제어한다.
상기 메모리(7)는 상태표시부에 보여주기 위한 전력 사용량의 누적 데이터를 저장하고 있다.
또한 상태표시부에 보여주기 위한 온실가스 배출량의 누적 데이터, 또한 온실가스 배출량 산출을 위해, 소비전력 계측대상 기기에 해당하는 배출계수 데이터, 또한 상태표시부, 펄스출력부, 데이터 전송부에 데이터를 출력하는데 사용되는 출력 주기값, 또한 펄스 출력부를 통하여 일정 사용량마다 전기적인 신호를 산출하도록 기준 사용량, 또한 데이터 전송부를 통하여 송출한 데이터가 통신오류 발생시 전송하려던 데이터의 메모리 적재하여 다음번 데이터 전송시 미전송 데이터를 전송하도록 저장하고 있다.
상기 데이터 전송부(8)는 유선, 무선 등 기존의 데이터 전송 방법을 통하여 전기 에너지 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터의 외부로 전송하는 구성이다. 데이터 전송방법은 RF, Wibro, CDMA, HSDPA, PLC, TCP/IP, PSTN 등 기존의 유/무선 통신 방법중 어느 것을 사용하여 계측 포인트인 소비전력 측정 대상에 따라 적절히 조합하여 활용하면 된다.
상기 상태표시부(10)는 LCD, LED 등 육안으로 판독 가능한 디스플레이 매체를 이용하여 전기에너지 사용량 및 온실가스 배출량 데이터 표출하는 장치 구성이다.
상기 외부전원(11)은 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)를 통하여 발생된 유도전류를 이용하여 회로구동이 어려운 경우, 독립된 전력을 공급하도록 예비적으로 구성한 것으로 전원관리부(4)에 단자가 연결 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)를 통하여 전류량은 측정하지만 전압의 계측부는 생략되어 있다. 그 이유는 설치장소에 공급되는 전압은 전력의 소비에 따라 소폭 변동하므로, 본 발명에서는 공급되는 기준 전압을 전력 소비량 산출에 사용한다.
즉, 본 발명은 종래 전력계와 같이 사용량의 과금 보다는 소비전력의 사용 추이 및 통계데이터 산출의 근거자료로 활용하는 것이 목적이기 때문이다.
또한 종래기술에 비하여 다양한 외부출력부(상태표시부, 펄스출력부, 데이터전송부)를 두어 장치의 활용성 및 사용자의 다양한 요구에 대응 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 사용되는 분리형 자기장 감지센서의 사시도이고, 도 3은 분리형 자기장 감지센서가 전력공급선에 체결되는 구조를 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제 1 분리형 자기장 감지센서(1) 또는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2) 구조는 사용목적만 다르고 동일한 구조를 가진다.
구조를 살펴보면 도넛 형상을 한 피복된 전력공급선이 삽입되는 일지점이 절개된 원형구조의 센서본체(101)와, 원형구조의 센서본체(101) 일지점 구간과 분리 결합되는 분리부(102)로 구성된다. 이때 원형형상이 아니어도 균일한 자기장을 얻을 수 있다면 다각형 형상도 상관 없다. 하지만 바람직하게는 원형 형상이 가장 균일한 전류값을 측정하게 된다.
상기 원형구조의 센서본체(101)의 절개부 양측에는 돌출된 체결부(103)가 각각 형성되어 이에 대응하게 분리부(102)에 각각 형성된 체결홈(104)과 억지끼움되어 체결되도록 요철구조를 형성하였다. 또한 분리시는 원형모양을 바닥에 놓았을 경우 바닥면에서 위쪽 방향으로 당겼을 경우 분리되도록 하였다.
이를 위해 체결부(103)는 바깥방향 폭이 크게 형성하였고, 체결홈은 이에 대응하게 홈의 형상이 입구는 좁고 깊이가 깊어질수록 홈의 폭이 커지게 하여 억지끼움 후 잘 분리되지 않도록 하였다.
따라서 분리시는 억지끼움된 센서본체(101)의 탄성력을 이용하여 분리부를 빼면 된다.
또한 센서본체(101) 내부에는 철심(105)이 원형으로 설치되어 코일(106)이 감겨져 있다. 이때 코일은 1차측(전력공급선)에 흐르는 전류량에 비례되도록 코일이 감겨 있으며 코일의 양 끝단은 피복된후 외부에 연결되어 AD변환부(3) 또는 전원관리부(5)에 연결되도록 구성하였다.
이와 같이 구성된 제 1 분리형 자기장 감지센서(1) 또는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)는 원형구조의 센서본체 중앙부 전력공급선을 위치시킨후 분리부를 끼우게 되면 무정전하에서 전력공급선의 절단 없이 기존 설비에 온실가스 발생량 측정장치를 위한 전력계가 설치되고, 이후 1차측(전력공급선)에 전류가 흐르면 제 1 분리형 자기장 감지센서(1) 또는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)의 코일에 유도전류가 흐르게 되어 전류값을 측정하거나 전류를 전원으로 사용하게 된다.
또한 상기 센서본체(101)의 크기는 측정하고자 하는 전력공급선의 굵기에 다양한 변형이 가능하다.
또한 제 1 분리형 자기장 감지센서(1) 또는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)는 따로 따로 전력공급선에 설치하지 않고 도 4처럼 쌍으로 구성하여 한번에 설치할수도 있다.
상기와 같은 구성을 구비함으로써 종래에는 전류와 전압을 동시에 직접 전력공급선에 체결된 채로 측정하였지만 본 발명은 기존 설비에 대한 온실가스 발생량 측정을 위해 무정전 설치가 가능하게 된다.
상기한 본 발명의 제 1 분리형 자기장 감지센서(1) 또는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2) 구조는 직접 체결방식에 비하여 오차율이 조금 증가할 수 있지만 온실가스 분야에서는 계측장치의 오차범위가 정확하다면 오차만큼을 보정해주는 방식으로 측정된 데이터를 인정해주고 있으므로 온실가스 발생량 측정하는 목적을 달성하기에는 충분하다. 즉, 동일한 계측장치를 이용하여 측정되었다면 개선 전/후의 데이터의 오차범위로 동일한 것으로 취급하여 인정되기 때문이다. 따라서 계측장치의 오차가 존재하더라도 본 발명이 필요한 부분에 문제되지 않는다.
반면 종래 전류와 전압을 동시에 직접 전력공급선에 체결한 전력계들은 본 발명에서 이루고자 하는 기 가동중인 측정대상 설비에 대해 전류공급을 중단하지 않고서는 측정 자체가 불가능하다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 설치도를 보인 실시예도로, 도시된 바와 같이 반지 모양의 제 1 분리형 자기장 감지센서(1) 또는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)를 전력공급선의 외부에 무정전 방식으로 체결하여 전력공급의 단절이 없도록 구성한 것과, 유도전류에 의해 발생된 전력을 이용하여 소비전력 감지회로를 구동함으로써 소비전력 측정기 설치전의 전력배선에 변화가 없음을 나타내고 있다.
또한 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 설치도를 보인 실시예도로, 도 5에 따른 실시방법으로 무정전 체결시 유도전류에 의해 발생된 전력이 미미하여 소비전력 감지회로 구동용으로 부족한 환경에서는 소비전력 계측대상 기기와 별개의 전원을 사용하여 외부전원(11)을 이용하여 본 발명 장치가 구동하도록 한 것을 도시하고 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 제 1 분리형 자기장 감지센서 (2) : 제 2 분리형 자기장 감지센서
(3) : A/D변환부 (4) : 전원관리부
(5) : 예비전원부 (6) : 제어부
(7) : 메모리 (8) : 데이터 전송부
(9) : 펄스출력부 (10) : 상태표시부
(11) : 외부전원 (101) : 센서본체
(102) : 분리부 (103) : 체결부
(104) : 체결홈 (105) : 철심
(106) : 코일

Claims (7)

  1. 기 작동중인 소비전력 계측대상 기기에 전류를 공급하는 전력공급선 둘레에 설치되어 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류 값을 검출하는 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)와; 회로연결된 상기 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)로부터 입력된 신호를 변환시키는 A/D변환부(3)와; 회로연결된 상기 A/D변환부(3)를 통해 측정된 전기에너지 사용량으로부터 온실가스 배출량을 계산하여 메모리에 누적하고, 외부로 송출제어하는 제어부(6)와; 회로연결된 제어부로부터 입력된 데이터를 저장하고 있는 메모리(7)와; 회로연결된 제어부를 통해 전송된 전기 에너지 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 외부로 전송하는 데이터전송부(8)와; 회로연결된 제어부와 유선 통신을 이용 전기 에너지의 기준 사용량 도달시마다 전기적인 신호 출력하는 펄스출력부(9);를 포함하여 구성하되,
    상기 제 1 분리형 자기장 감지센서(1)는 피복된 전력공급선이 삽입되는 일지점이 절개된 원형구조의 센서본체(101)와, 원형구조의 센서본체(101) 일지점 구간과 분리 결합되는 분리부(102)로 구성되고, 센서본체(101) 내부에는 철심(105)이 원형으로 설치되어 코일(106)이 감겨져 있고, 코일의 양 끝단은 피복된 후 외부에 연결되어 AD변환부(3)에 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 이용 회로구동용 전류를 공급하는 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)와;
    회로연결된 상기 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)에서 발생된 유도전류를 공급받아 회로구동용 전력으로 전환하여 사용하고, 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)로부터 전류 공급이 중단시 외부전원(10)으로부터 전원을 공급받는 전원관리부(4)와;
    회로연결된 전원관리부(4)의 일부 전력 일부를 축적하는 예비전원부(5);를 더 포함하여 구성하고,
    상기 제 2 분리형 자기장 감지센서(2)는 피복된 전력공급선이 삽입되는 일지점이 절개된 원형구조의 센서본체(101)와, 원형구조의 센서본체(101) 일지점 구간과 분리 결합되는 분리부(102)로 구성되고, 센서본체(101) 내부에는 철심(105)이 원형으로 설치되어 코일(106)이 감겨져 있고, 코일의 양 끝단은 피복된 후 외부에 연결되어 전원관리부(5)에 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    회로연결된 상기 제어부를 통해 입력된 전기에너지 사용량 및 온실가스 배출량 데이터를 표출하는 상태표시부(10);을 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메모리는 전력 사용량의 누적 데이터와; 온실가스 배출량 누적 데이터와; 온실가스 배출량 산출을 위한 소비전력 계측대상 기기에 해당하는 배출계수 데이터와; 상태표시부, 펄스출력부, 데이터 전송부에 데이터를 출력하는데 사용되는 출력 주기값과; 펄스 출력부를 통하여 일정 사용량마다 전기적인 신호를 산출하는 기준 사용량과; 데이터 전송부를 통하여 송출한 데이터가 통신오류 발생시 전송하려던 미 전송 데이터;를 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 메모리에 저장된 배출계수 데이터를 참조하여 온실가스 발생량을 해당 측정 개소에 맞는 에너지원의 종류와 설치 위치에 따른 온실가스배출량을 자동 계산하는 것을 특징으로 하는 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서본체(101)의 절개부 양측에는 돌출된 체결부(103)가 각각 형성되어 이에 대응하게 분리부(102)에 각각 형성된 체결홈(104)과 체결되도록 구성되어 억지끼움되도록 구성한 것을 특징으로 하는 무정전 설치가 가능한 분리형 자기장 감지센서를 구비하여 온실가스 배출량을 자동 산출하는 온실가스 측정장치.













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