KR101106701B1 - 실시간 전기요금제용 전등 스위치 - Google Patents

실시간 전기요금제용 전등 스위치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전등 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력의 수요와 공급의 관계에 따라 수시로 변화하는 전기가격정보를 수신하고, 현재 적용되고 있는 전기가격을 사용자가 설정한 기준전기가격과 비교하여 자동으로 전등을 ON/OFF하거나, 전등의 소비전력을 제어함으로써 자동으로 에너지를 절약할 수 있는 실시간 전기요금제용 전등 스위치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 외부의 전기가격정보 제공장치(160)와 연계되고, 적어도 하나 이상의 ON/OFF 스위치(170)를 구비한 전등 스위치에 있어서, (A) 실시간 전기요금제 하에서 전기가격정보를 제공하는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신하는 전기가격정보 수신부 (120); (B) 전기가격의 변동에 따라 전등을 ON/OFF하기 위한 전기가격의 기준이 되며, 사용자가 설정 가능한, 기준전기가격을 저장하는 기준전기가격 저장부 (140); (C) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 전등을 OFF하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 전등을 ON하는 전등 제어부 (150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실시간 전기요금제용 전등 스위치{Light switch for real time pricing}
본 발명은 전등 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간 전기요금제하에서 전력의 수요와 공급의 관계에 따라 수시로 변화하는 전기가격정보를 수신하고, 현재 적용되고 있는 전기가격을 사용자가 설정한 기준전기가격과 비교하여 자동으로 전등을 ON/OFF 또는 전등의 소비전력을 제어함으로써 자동으로 전기 에너지를 절약할 수 있는 실시간 전기요금제용 전등 스위치에 관한 것이다.
종래에는 단위전력량당 전기의 가격이 일정하였다. 예컨대, 1kWh당 100원과 같이 전기의 가격이 전력공급회사와의 사전 계약에 따라 정해져 있었다. 그러나 이러한 종래의 요금 체계하에서는 전력의 수요가 갑자기 폭증하더라도 소비자가 자발적으로 전력을 절약하도록 유도할 수 있는 방법이 없었다.
따라서 상기한 문제점을 해결하기 위하여 전력의 수요와 공급에 따라 전기의 가격을 수시로 변화시킴으로써, 소비자가 자발적으로 에너지 수요 피크(peak)를 완화하도록 하려는 새로운 시스템의 연구 및 실증이 진행중이다. 이러한 새로운 요금제를 “실시간 전기요금제”라고 하며, 우리나라에서는 2010년 5월 1일부터 2010년 연말까지 제주 스마트그리드 실증단지에서 실시간 전기요금제를 실증하고 있다. 실시간 전기요금제 하에서는 단위전력량당 전기의 가격이 수시로 변화하게 된다. 예컨대, 전력 수요가 낮은 밤에는 1kWh의 가격이 50원이었다가, 전력 수요가 폭증하는 한낮에는 1kWh의 가격이 200원이 될 수도 있으며, 평일과 휴일의 전기 가격이 다를 수도 있으며, 계절에 따라 전기 가격이 다를 수도 있는 것이다.
현재는 전기의 수요와 공급에 따라 변화하는 전기가격을 기준으로 전기 사용요금을 과금하여 피크 시간대에 전기 사용량을 줄이도록 유도하고 있으나, 이러한 전기 절약이 소비자가 전기제품을 수동 조작(예컨대 ON/OFF)함으로써 이루어진다는 점에서, 실시간 전기요금제를 통한 전기 에너지 절약이라는 소기의 목적을 달성하기가 용이하지가 않은 실정이다.
특히, 전체 전력 사용량 중 조명이 차지하는 비율은 약 14% 정도로 알려져 있으며, 종래에는 이러한 조명 장치의 전기를 절약하기 위해 사람이 수동으로 전등 스위치를 조작하여야 하였기 때문에, 실질적으로 전기 에너지를 절약하는 데에 많은 불편함이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로써, 실시간 전기요금제 하에서 현재 적용되고 있는 전기가격에 따라 자동으로 전등을 ON/OFF하거나, 전등의 소비전력을 제어함으로써 전등의 조도를 제어할 수 있는 실시간 전기요금제용 전등 스위치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1측면은, 외부의 전기가격정보 제공장치(160)와 연계되고, 적어도 하나 이상의 ON/OFF 스위치(170)를 구비한 전등 스위치에 있어서, (A) 실시간 전기요금제 하에서 전기가격정보를 제공하는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신하는 전기가격정보 수신부 (120); (B) 전기가격의 변동에 따라 전등을 ON/OFF하기 위한 전기가격의 기준이 되며, 사용자가 설정 가능한, 기준전기가격을 저장하는 기준전기가격 저장부 (140); (C) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 전등을 OFF하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 전등을 ON하는 전등 제어부 (150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2측면은, 외부의 전기가격정보 제공장치(160)와 연계되고, 적어도 하나 이상의 ON/OFF 스위치(170)를 구비한 전등 스위치에 있어서, (A) 실시간 전기요금제 하에서 전기가격정보를 제공하는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신하는 전기가격정보 수신부 (120); (B) 전기가격의 변동에 따라 전등의 소비전력을 제어하기 위한 전기가격의 기준이 되며, 사용자가 설정 가능한, 기준전기가격을 저장하는 기준전기가격 저장부 (140); (C) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격과 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여 ① 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 전등의 조도 제어를 해제하고, ② 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 전등의 소비전력을 소정의 수학식에 의해 제어하는 전등 제어부 (150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치는 전기의 가격이 수요와 공급에 따라 변화하는 실시간 전기요금제 하에서, 전기가격에 따라 전등으로 공급되는 전력을 자동적으로 ON/OFF 또는 제어함으로써 소비자가 수동적으로 전등 스위치를 조작할 필요 없이 편리하게 전기 에너지 절약을 달성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 제 1측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 낮을 때의 작동을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 제 1측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높을 때의 작동을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제 2측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 낮을 때의 작동을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 제 2측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높을 때의 작동을 도시한 것이다.
이하에서는, 첨부된 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 하기의 설명에 있어서 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있는 주지관용 기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1측면에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치(100)는 외부의 전기가격정보 제공장치(160)와 연계되고, 적어도 하나 이상의 ON/OFF 스위치(170)를 구비한 전등 스위치에 있어서, (A) 실시간 전기요금제 하에서 전기가격정보를 제공하는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신하는 전기가격정보 수신부 (120); (B) 전기가격의 변동에 따라 전등을 ON/OFF하기 위한 전기가격의 기준이 되며, 사용자가 설정 가능한, 기준전기가격을 저장하는 기준전기가격 저장부 (140); (C) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 전등을 OFF하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 전등을 ON하는 전등 제어부 (150);를 포함한다.
또한, 좀더 바람직하게는 (D) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높은 경우 시각적 및/또는 청각적 경고를 출력하는 경고부 (130);를 더 포함하고, 전등 제어부(150)는 상기 경고부(190)를 통해 경고가 출력된 후 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되면 전등을 OFF하지 아니한다.
ON/OFF 스위치(170)는 전등(180)의 ON/OFF를 제어하기 위해 사람이 조작하는 부분으로, 보통 전등 스위치의 전면부에 구비된다. 기계식 스위치, 전자식 스위치, 정전용량식 스위치 등 다양한 실시예를 포함할 수 있다.
전등(180)은 전등 스위치가 전력을 공급해주면 ON되고, 전력을 차단하면 OFF되는 조명 기구이다. 백열등, 형광등 및 LED 전등 등 다양한 실시예를 포함할 수 있다.
ON/OFF 스위치(170) 및 전등(180)은 본 발명이 속하는 기술분야인 전등 스위치에 필수적으로 존재하는 기술요소로, 더 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 1에서는 편의상 ON/OFF 스위치(170)를 실시간 전기요금제용 전등 스위치(100)와 별개의 독립적 구성으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것일 뿐 이들이 일체로 구성되어 본 발명에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치(100)를 구성할 수도 있다.
전기가격정보 제공장치(160)는 실시간 전기요금제 하에서 전기 에너지의 수요와 공급에 따라 변화하는 전기가격정보를 전송해주는 외부 장치이다. 전기가격정보 제공장치(160)는 전력공급회사(예컨대 한국전력공사)의 서버 컴퓨터일 수도 있으며, 각 수용가에 설치된 스마트 미터(전자식 계량기)일 수도 있으며, 이들 장치로부터 전달된 전기가격정보를 중계하는 또 다른 장치(예컨대 중앙집중장치 또는 홈오토메이션 게이트웨이)일 수도 있다.
전기가격정보 수신부(120)는 상기한 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신한다.
전기가격정보 수신부(120)가 수신하는 전기가격정보는 절대적 전기가격정보 형태일 수도 있으며, 상대적 전기가격정보 형태일 수도 있다. 절대적 전기가격정보란 단위전력량당 전기의 가격을 정확한 금액으로 나타내는 형태를 말하며, 예를 들면 “1kWh당 100원”의 형태일 수 있다. 상대적 전기가격정보란 할인이나 할증이 이루어지지 않은 표준전기가격에 대비한 비율 형태로 전기의 가격을 나타내는 형태를 말하며, 예를 들면 표준전기가격 대비 “150%”의 형태일 수 있다.
전기가격정보 수신부(120)가 상기 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신하는 통신 수단은 CDMA와 같은 셀룰러 무선 통신, 지그비(ZigBee)나 블루투스(Bluetooth)와 같은 근거리 무선 통신, 이더넷(Ethernet)과 같은 근거리 유선 통신, Wi-Fi와 같은 무선 통신, 전화선을 이용한 유선 통신, 전원선을 이용한 유선 통신(PLC; Power Line Communication) 및 이들과 균등한 통신 수단 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 특히, 무선 통신이 가능한 상황에서 지그비는 저전력, 저가, 소형의 장점이 있으므로 전기가격정보 수신부(120)의 통신 수단으로서 적합하다. 또한, 무선 통신이 이용 불가능한 경우에는 전력선통신(PLC)를 이용하면 별도의 통신선로를 구비하지 아니하고도 기존의 전력선을 이용하여 데이터 송수신이 가능하다는 장점이 있으므로 전기가격정보 수신부(120)의 통신 수단으로서 적합하다.
기준전기가격 저장부(140)는 전기가격의 변동에 따라 전등으로 공급되는 전력을 자동으로 제어(ON/OFF)하기 위한 기준이 되는 전기가격인 기준전기가격을 저장한다. 기준전기가격은 전등의 용도와 사용자의 필요에 따라 임의적으로 설정이 가능함은 자명한 사실이다. 기준전기가격은 단위전력량당 전기가격(예컨대 1kWh당 200원)의 형태로 설정될 수도 있을 것이며, 할인이나 할증이 이루어지지 않은 전기가격인 표준전기가격에 대비한 비율(예컨대 표준전기가격의 200%)의 형태로 설정될 수도 있을 것이다. 기준전기가격 저장부(140)는 램(RAM), 플래쉬 메모리 등의 기억 수단을 이용하여 구현될 수 있을 것이다.
전등 제어부(150)는 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 전등을 OFF하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 전등을 ON하는 기능을 수행한다. 전등으로 공급되는 전력을 제어하기 위해서는 다양한 릴레이 류의 전기/전자 소자를 이용할 수 있을 것이다.
그러나, 이러한 전등 제어부(150)의 자동제어는 사용자에 의한 ON/OFF 스위치(170)의 신호보다 우선되는 것은 아니다. 즉, 현재 전기가격이 기준전기가격을 초과하여 전원 공급이 차단되었더라도 ON/OFF 스위치(170)의 신호가 있으면 전원을 공급하며, 전기 가격이 기준전기가격 이하여서 전원을 계속 공급하고 있더라도 ON/OFF 스위치(170)의 신호가 있으면 전원을 차단하는 것이다. 또한 상기 전등 제어부(150)의 작동 여부 및 작동 범위, 작동 기준 등은 사전에 사용자에 의해 설정된 기준에 따라 변경될 수 있다.
중앙 제어부(110)는 상기 각 부를 제어하며 논리, 산술 연산 기능을 담당하는 것으로서, 마이크로컨트롤러를 이용하여 구현되는 것이 바람직하며, 상기 각 부를 마이크로컨트롤러의 외부 장치용 입출력 핀에 연결하여 정보 교환 및 제어 기능을 수행할 수 있다.
마이크로컨트롤러를 이용하여 중앙 제어부(110)를 구현하는 경우, 마이크로컨트롤러에 내장된 소프트웨어에 의해 본 발명에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치가 제어되므로, 세부적인 기능을 필요에 따라 용이하게 변경, 조절 또는 설정할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 제 1측면에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치(100)는 좀더 바람직하게는 (D) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높은 경우 시각적 및/또는 청각적 경고를 출력하는 경고부 (130);를 더 포함하고, 전등 제어부(150)는 상기 경고부(190)를 통해 경고가 출력된 후 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되면 전등을 OFF하지 아니한다.
전기 에너지를 절약하기 위해 전기가격의 변화에 따라 자동적으로 전등을 ON/OFF하다보면, 사용자의 이익과 의사에 반하여 전등을 갑자기 제어하게 되어 불의의 안전사고나 시력저하를 유발할 위험이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전등 제어부(150)를 통해 전등을 OFF하기 전에 경고부(130)를 이용하여 소정의 시간 후에 전등을 OFF한다는 취지의 경고를 출력하는 것이다. 이 때 경고부(130)는 시각적 및/또는 청각적 수단을 이용하여 경고를 출력할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(LED), 램프, 액정 디스플레이(LCD), 스피커, 부저 등을 이용하여 경고를 출력하는 것이다.
또한, 상기 경고부(130)를 통해 경고가 출력된 후, 소정의 시간(예컨대 30초) 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 사용자에 의한 입력이 감지되면 전등을 OFF하지 아니함으로써, 사용자의 의사에 반하여 전등이 제어되는 것을 막을 수 있는 것이다.
도 2, 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1측면에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치의 작동 방법에 대하여 설명한다. 단, 기준전기가격 저장부(140)에는 전등 ON/OFF의 기준이 되는 전기가격인 기준전기가격이 사용자에 의해 기설정되어 있다고 가정한다.
도 2는 본 발명의 제 1측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 낮을 때의 작동을 도시한 것이다. 즉, 사용자가 ON/OFF 스위치(170)를 이용하여 전등을 ON 한 상태이며, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 낮기 때문에 전등(180)이 ON 상태일 때, 도 2에 도시된 알고리즘을 수행하는 것이다.
S110 단계에서 전기가격정보 수신부(120)는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신한다.
S120 단계에서 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 추출한다.
S130 단계에서 상기 전기가격정보 수신부(120)로부터 수신된 전기가격과 상기 기준전기가격 저장부(140)에서 추출한 기준전기가격을 비교한다.
S140 단계에서는 상기 S130 단계의 비교 결과에 따라 분기 처리를 하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 바로 알고리즘을 종료한다. 만약 상기 S130 단계의 비교 결과, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 S170 단계에서 전등 제어부(150)를 통해 전등을 OFF한다.
또한, 전등이 갑자기 OFF되어 발생될 수 있는 불의의 안전사고나 시력저하를 예방하기 위하여 상기 S140 단계의 판단 결과, 만약 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높은 경우, S150 단계에서 경고부(130)를 통해 시각적 및/또는 청각적 경고를 출력하고, S160 단계에서 경고가 출력된 후 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되었는지를 판단하여, 만약 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되었다면 전등 제어부(150)를 통해 전등을 OFF하지 아니하고 알고리즘을 종료하며, 만약 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되지 아니하였다면 전등 제어부(150)를 통해 전등을 OFF하도록 S170 단계로 분기하는 것이 보다 바람직하다.
실시간 전기요금제 하에서 전기가격은 수시로 변화할 수 있기 때문에, 상기한 도 2의 알고리즘은 주기적으로 실행되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 S140 단계에서의 판단 결과 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높았다면, 상기 도 2의 알고리즘을 종료 단계까지 실행한 후, 후술할 도 3의 알고리즘을 수행한다.
도 3은 본 발명의 제 1측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높을 때의 작동을 도시한 것이다. 즉, 사용자가 ON/OFF 스위치(170)를 이용하여 전등을 ON 한 상태이지만, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높기 때문에 전등(180)이 OFF 상태일 때, 도 3에 도시된 알고리즘을 수행하는 것이다.
S210 단계에서 전기가격정보 수신부(120)는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신한다.
S220 단계에서 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 추출한다.
S230 단계에서 상기 전기가격정보 수신부(120)로부터 수신된 전기가격과 상기 기준전기가격 저장부(140)에서 추출한 기준전기가격을 비교한다.
S240 단계에서는 상기 S130 단계의 비교 결과에 따라 분기 처리를 하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 바로 알고리즘을 종료하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 S250 단계에서 전등 제어부(150)를 통해 전등을 ON한다.
상기 S240 단계의 판단 결과, 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높았다면 도 3의 알고리즘을 종료 단계까지 실행한 후, 주기적으로 상기 도 3의 알고리즘을 시작 단계부터 재실행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 S240 단계의 판단 결과, 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮았다면 상기 도 3에 도시된 알고리즘을 종료 단계까지 실행한 후, 다시 도 2에 도시된 알고리즘을 수행한다.
이제 도 1, 도 4, 도 5를 참조하여 본 발명의 제 2측면에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치를 설명한다. 하기의 설명에 있어서, 본 발명의 제1측면과 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 2측면에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치(100)는 외부의 전기가격정보 제공장치(160)와 연계되고, 적어도 하나 이상의 ON/OFF 스위치(170)를 구비한 전등 스위치에 있어서, (A) 실시간 전기요금제 하에서 전기가격정보를 제공하는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신하는 전기가격정보 수신부 (120); (B) 전기가격의 변동에 따라 전등의 소비전력을 제어하기 위한 전기가격의 기준이 되며, 사용자가 설정 가능한, 기준전기가격을 저장하는 기준전기가격 저장부 (140); 및 전기가격의 변화에 따라 단순히 전등을 ON/OFF 제어하는 것이 아니라, 전등의 소비전력을 제어함으로써 전등의 조도를 제어하는 전등 제어부 (150)로 구성되는데, 이 전등 제어부(150)의 구체적인 제어방식이 본 발명의 제1측면의 그것과 큰 차이가 있다. 전기가격의 변화에 따라 전등 제어부 (150)에 의해 수행되는 전력제어의 구체적인 방법은 후술하기로 한다.
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또한, 좀더 바람직하게는 (D) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높은 경우 시각적 및/또는 청각적 경고를 출력하는 경고부 (130);를 더 포함하고, 전등 제어부(150)는 상기 경고부(130)를 통해 경고가 출력된 후 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되면 전등의 조도를 제어하지 아니한다.
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본 발명의 제 2측면의 특징인 전등 제어부(150)에 대해 상세히 설명한다. 전등 제어부(150)는 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격(Ro)과 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격(Rc)을 비교하여 ① Rc≤Ro 이면 전등의 조도 제어를 해제(즉, 전등의 조도를 최대로 함)하고, ② Rc＞Ro 이면 전등의 소비전력(Pc)을 아래의 수학식 1 내지 수학식 3 중 어느 하나의 수학식에 의해 제어한다.
[수학식 1]
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Figure 112011077096117-pat00018
[수학식 2]
Figure 112011077096117-pat00019
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[수학식 3]
Figure 112011077096117-pat00020
(MAX: 조합중 큰 값을 리턴하는 함수,
Pc: 제어된 전등의 소비전력, Ro: 기준전기가격, Rc: 현재 전기가격, Pm: 전등 최대출력시의 소비전력,
S: 사용자가 설정 가능한 스케일 상수)
전술한 바와 같이, 수학식 1~3은 Rc＞Ro 인 조건에서만 적용되는 것이다. 수학식 1은, Pc×Rc=Ro×Pm로 변형시킬 수 있는데 이때 Ro와 Pm이 상수이므로 Ro×Pm(기준전기가격일 때의 전력량 요금)이 일정하게 되며 결국 Pc×Rc 역시 항상 일정한 값을 가지게 된다. 따라서, 수학식 1은, Rc＞Ro 인 경우 전력량 요금이 항상 일정하게 유지되도록 조명의 조도를 조절한다는 의미이다. 즉, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높아지더라도 전기가격이 기준전기가격과 동일할 때의 전력량 요금을 유지하는 것을 특징으로 하는 전력 제어를 위한 수학식이다. 예를 들어, 기준전기가격이 100원이고, 현재 전기가격이 200원이고, 전등의 최대출력시 소비전력이 100W인 경우, 전등의 소비전력을 50W로 제어하여 조도를 낮춘다. 즉, 전기가격이 기준전기가격과 일치하는 시점에서 전등이 소비하는 전력량 요금이 유지되도록 전기가격이 상승함에 따라 전등의 소비전력을 낮추는 것이다.
수학식 2에서
Figure 112011077096117-pat00021
이고, Rc＞Ro 이므로
Figure 112011077096117-pat00022
이 된다. 그런데 현재 전기가격이 기준 전기가격의 2배 초과가 되면 (즉 Rc＞2Ro가 되면)
Figure 112011077096117-pat00023
이 되므로, 이 경우에는 Pc=0 (즉, 전원을 차단)이 되도록 하는 것이다. 즉, 수학식 2는 전기가격의 상승 비율만큼 전등의 소비전력 비율을 낮추다가 현재 전기가격이 기준전기가격의 2배 초과가 되면 전등을 소등하는 것을 특징으로 하는 전력 제어를 위한 수학식이다. 예를 들어, 기준전기가격이 100원이고, 현재 전기가격이 150원이고, 전등의 최대출력시 소비전력이 100W인 경우, 전등의 소비전력을 50W로 제어하여 조도를 낮춘다. 즉, 전기의 가격이 기준전기가격대비 50%가 올랐다면 전등의 소비전력을 50% 낮춘다.
수학식 3은 상기 수학식 2에 사용자가 설정 가능한 스케일 상수(S)를 부가하여 소비전력의 제어비율속도(민감도)를 느리게(S＜1 일 때) 하거나 빠르게(S＞1 일 때)하고자 할 때 적용될 수 있다. 즉, 수학식 3은 전기가격의 상승 비율이 전력제어 비율에 영향을 주는 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 수학식이다. 예를 들어, 스케일 상수가 0.5라면 전기의 가격이 기준전기가격대비 100%가 상승하였더라도, 전등의 소비전력은 50%만 낮추는 것이다. 즉, 사용자는 전기가격의 변화에 따라 전등의 소비전력이 얼마나 민감하게 제어될 것인지를 스케일 상수를 통하여 설정할 수가 있게 되는 것이다.
전등의 소비전력을 제어하는 방법은 전등의 타입에 따라 다양한 방법이 있을 수 있다. 전등이 백열전구인 경우에는 전압을 제어함으로써 백열전구의 소비전력을 제어할 수 있으며, 소비전력의 제어에 따라 조도가 제어된다. LED 소자의 경우에는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통해 LED 소자의 소비전력과 조도를 제어할 수 있다. 만약 전등(180)이 다수의 광원으로 구성된 경우에는 다수의 광원 중 일부를 OFF 함으로써 전등 전체로서의 소비전력을 제어할 수 있을 것이다. 예를 들어, 100개의 LED 광원으로 구성된 전등의 경우 30%의 소비전력을 낮추려면 30개의 LED 광원을 OFF하면 되는 것이다. 이와 비슷하게, 다수의 삼파장 전구로 구성된 천장등은 일부 삼파장 전구는 소등하고 일부 삼파장 전구는 점등함으로서 다수의 삼파장 전구로 구성된 전체 천장등이 소비하는 전력을 제어할 수 있을 것이다.
부언하면, 전등의 소비전력은 선형적(linear)인 제어가 불가능할 수도 있다는 점을 이해하여야 한다. 즉, 물리적인 한계 등으로 인하여 소비전력의 제어가 이산적(discrete) 특성을 가질 수도 있는 것이다. 예를 들면, 광원의 일부를 소등함으로써 소비전력이 제어되는 100개의 LED 광원으로 구성된 전등의 경우, 광원의 일부를 소등함으로써 소비전력을 정확히 33.3% 낮출 수는 없다. 따라서 이러한 경우, 제어가 가능한 수치 중 가장 근사치인 33%로만 제어가 가능한 것이며, 33개의 LED 광원을 OFF함으로써 33.3%에 가장 근사한 값인 33%로 제어가 가능한 것이다. 따라서, 상기한 수학식을 이용한 본 발명은 이상적인 상황에서의 선형적 전력제어만으로 한정되는 것이 아니라, 물리적 제약으로 인해 이상적인 수치로 전력제어가 불가능한 경우, 이상적인 수치에 가장 근사한 값으로 이산적 전력제어를 하는 것으로 이해되어야 한다.
도 4, 도 5를 참조하여 본 발명의 제 2측면에 따른 실시간 전기요금제용 전등 스위치의 작동 방법에 대하여 설명한다. 단, 기준전기가격 저장부(140)에는 전등으로 공급되는 전력을 자동으로 제어하기 위한 기준이 되는 전기가격인 기준전기가격이 미리 사용자에 의해 설정이 되어 있다고 가정한다.
도 4는 본 발명의 제 2측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 낮을 때의 작동을 도시한 것이다. 즉, 사용자가 ON/OFF 스위치(170)를 이용하여 전등을 ON 한 상태이며, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 낮기 때문에 전등(180)이 ON 상태일 때, 도 4에 도시된 알고리즘을 수행하는 것이다.
S310 단계에서 전기가격정보 수신부(120)는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신한다.
S320 단계에서 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 추출한다.
S330 단계에서 상기 전기가격정보 수신부(120)로부터 수신된 전기가격과 상기 기준전기가격 저장부(140)에서 추출한 기준전기가격을 비교한다.
S340 단계에서는 상기 S330 단계의 비교 결과에 따라 분기 처리를 하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 바로 알고리즘을 종료한다. 만약 상기 S330 단계의 비교 결과, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 S370 단계에서 상기한 수학식 1 내지 수학식 3 중 어느 하나의 수학식에 의해 전등의 소비전력을 제어함으로써 전등의 조도를 제어한다.
또한, 전등의 조도가 갑자기 제어되어 발생될 수 있는 불의의 안전사고나 시력저하를 예방하기 위하여 상기 S340 단계의 판단 결과, 만약 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높은 경우, S350 단계에서 경고부(130)를 통해 시각적 및/또는 청각적 경고를 출력하고, S360 단계에서 경고가 출력된 후 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되었는지를 판단하여, 만약 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되었다면 전등의 소비전력을 제어하지 아니하고 알고리즘을 종료하며, 만약 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되지 아니하였다면 전등의 소비전력을 제어하도록 S370 단계로 분기하는 것이 보다 바람직하다.
실시간 전기요금제 하에서 전기가격은 수시로 변화할 수 있기 때문에, 상기한 도 4의 알고리즘은 주기적으로 실행되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 S340 단계에서의 판단 결과 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높았다면, 상기 도 4의 알고리즘을 종료 단계까지 실행한 후, 후술할 도 5의 알고리즘을 수행한다.
도 5는 본 발명의 제 2측면에 따른 흐름도로, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높을 때의 작동을 도시한 것이다. 즉, 사용자가 ON/OFF 스위치(170)를 이용하여 전등을 ON 한 상태이지만, 현재 전기가격이 기준전기가격보다 높기 때문에 전등(180)이 OFF 상태일 때, 도 5에 도시된 알고리즘을 수행하는 것이다.
S410 단계에서 전기가격정보 수신부(120)는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신한다.
S420 단계에서 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 추출한다.
S430 단계에서 상기 전기가격정보 수신부(120)로부터 수신된 전기가격과 상기 기준전기가격 저장부(140)에서 추출한 기준전기가격을 비교한다.
S440 단계에서는 상기 S430 단계의 비교 결과에 따라 분기 처리를 하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 S470 단계로 분기하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 S480 단계로 분기한다.
S470 단계에서는 상기한 수학식 1 내지 수학식 3 중 어느 하나의 수학식에 의해 전등의 소비전력을 제어하여 전등의 조도를 제어한다. 전등이 소비하는 전력을 제어하기 위한 상기 수학식은 현재 전기가격에 따라 전등으로 공급되는 전력 수치가 달라지는 것이 특징이기 때문에, 지속적으로 현재 전기가격에 따라 전등으로 공급할 전력을 계산하고 적용하여야 하는 것이다.
S480 단계에서는 전등의 조도 제어를 해제하여, 전등이 다시 최대 출력을 낼 수 있도록 한다.
상기 S440 단계의 판단 결과, 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높았다면 도 5의 알고리즘을 종료 단계까지 실행한 후, 주기적으로 상기 도 5의 알고리즘을 시작 단계부터 재실행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 S440 단계의 판단 결과, 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮았다면 상기 도 5에 도시된 알고리즘을 종료 단계까지 실행한 후, 다시 도 4에 도시된 알고리즘을 수행한다.
이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 수정이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
100: 실시간 전기요금제용 전등 스위치

Claims (5)

  1. 외부의 전기가격정보 제공장치(160)와 연계되고, 적어도 하나 이상의 ON/OFF 스위치(170)를 구비한 전등 스위치에 있어서,
    (A) 실시간 전기요금제 하에서 전기가격정보를 제공하는 전기가격정보 제공장치(160)로부터 전기가격정보를 수신하는 전기가격정보 수신부(120);
    (B) 전기가격의 변동에 따라 전등을 ON/OFF하기 위한 전기가격의 기준이 되며, 사용자가 설정 가능한, 기준전기가격을 저장하는 기준전기가격 저장부(140);
    (C) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높다면 전등을 OFF하며, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 낮다면 전등을 ON하여 조도를 제어하는 전등 제어부(150);
    (D) 상기 기준전기가격 저장부(140)에 저장된 기준전기가격을 상기 전기가격정보 수신부(120)를 통해 수신한 전기가격과 비교하여, 만약 현재 적용되고 있는 전기가격이 기준전기가격보다 높은 경우 시각적 및/또는 청각적 경고를 출력하는 경고부(130);를 포함하고,
    상기 ON/OFF 스위치(170)는 사람이 조작하는 부분으로 상기 전등 스위치의 전면에 구비되는, 기계식 스위치, 전자식 스위치, 정전용량식 스위치 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 전등 제어부(150)는 상기 경고부(190)를 통해 경고가 출력된 후 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되면 전등을 OFF하지 아니하고, 전등을 OFF하기 전에 상기 경고부(130)를 이용하여 소정의 시간 후에 전등을 OFF한다는 취지의 경고를 출력하며,
    조도제어시 상기 전등제어부는 아래 수학식 2 또는 수학식 3에 의해 조명의 조도를 제어하는
    것을 특징으로 하는 실시간 전기요금제용 전등 스위치.

    [수학식 2]
    Figure 112011103260503-pat00027

    [수학식 3]
    Figure 112011103260503-pat00028


    (MAX: 조합 중 큰 값을 리턴하는 함수,
    Pc: 전등의 소비전력, Ro: 기준전기가격, Rc: 현재 전기가격, Pm: 전등의 최대출력시 소비전력,
    S: 사용자가 설정 가능한 스케일 상수)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전등 제어부(150)는 상기 경고부(190)를 통해 경고가 출력된 후 소정의 시간 내에 ON/OFF 스위치(170)로부터 입력이 감지되면 전등의 조도를 제어하지 아니하는 것을 특징으로 하는 실시간 전기요금제용 전등 스위치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    전등 제어부(150)에 의해 제어되는 전등(180)의 특성에 의해 전등의 소비 전력을 상기 수학식 2 또는 수학식 3 중 어느 하나의 수학식에 의해 선형적으로 제어하는 것이 불가능한 경우, 상기 수학식에 의한 이상적인 소비 전력에 가장 근사한 수치로 이산적 전력 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 실시간 전기요금제용 전등 스위치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003111311A (ja) * 2001-09-26 2003-04-11 Toyota Industries Corp 電力コスト低減装置及び電力コスト低減方法
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