KR101128818B1 - 스마트 그리드용 통신부 및 스마트 그리드용 통신부를 구비한 공기조화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 그리드용 통신부에 관한 것으로서, 구체적으로는 교체가 용이하고 기존의 가전기기의 종류에 무관하게 설치될 수 있는 스마트 그리드용 통신부에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 스마트 그리드용 통신부를 구비하는 공기조화 시스템에 관한 것이다.

Description

스마트 그리드용 통신부 및 스마트 그리드용 통신부를 구비한 공기조화 시스템{COMMUNICATION DEVICE FOR SMART GRID AND AIR CONDITIONING SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 스마트 그리드용 통신부에 관한 것으로서, 구체적으로는 교체가 용이하고 기존의 가전기기의 종류에 무관하게 설치될 수 있는 스마트 그리드용 통신부에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 스마트 그리드용 통신부를 구비하는 공기조화 시스템에 관한 것이다.

가정에서 사용되는 가전제품 또는 사무실에서 사용되는 사무기기 등과 같은 전기제품이 작동하기 위한 전력은 일반적으로 한국전력공사에서 운영하는 전력발전소와, 송전선로, 그리고, 배선선로의 순서를 통하여 공급되는 것이 특징이다.

이는 분산전원이 아닌 중앙전원의 성격을 가지고 있으며, 중앙에서 주변부로 퍼져나가는 방사형구조이고, 수요자 중심이 아닌 단방향의 공급자 중심이라는 특징을 가지고 있다.

또한, 그 기술기반은 아날로그 또는 전자기계적이고, 사고시 수동적으로 복구되어야하고, 설비 또한 수동적으로 복구되어야 한다는 문제점이 있었다.

전기에 대한 가격의 정보도 실시간으로 알 수 있는 것이 아니라, 전력거래소를 통하여 제한적으로만 알 수 있었고, 가격제도 또한 시간대에 따라 가변적이고 전기요금이 가장 비싼 시간대인 전기요금 피크시간대를 포함하는 전기요금 피크타임제가 각 분야별로 일부 시행되고 있지만 가격변화를 통한 수요자에 대한 인센티브와 같은 유인책을 사용할 수 없다는 문제점도 있었다.

이러한 문제점을 해결하고, 에너지의 효율성을 제고하기 위하여 최근에는 스마트 그리드(Smart Grid, 지능형 전력망)에 대한 연구가 활발하게 진행중이다.

스마트 그리드라 함은 현대화된 전력기술과 정보통신 기술의 융합과 복합을 통하여 구현된 차세대 전력시스템 및 이의 관리체제를 의미한다.

상술한 바와 같이, 현재의 전력망은 중앙에 집중되고 생산자가 통제하는 수직적, 중앙 집중적인 네트워크인 반면에, 스마트 그리드는 공급자에게 덜 집중되어 있고, 수요자와 공급자 간의 상호작용을 가능케 해주는 수평적, 협력적, 분산적 네트워크이다.

스마트 그리드에서는 모든 전기기기, 전력저장장치 및 분산된 전원이 네트워크로 연결되어 수요자와 공급자 간의 상호작용을 가능하게 하므로, 스마트 그리드를 "에너지 인터넷"으로 부르기도 한다.

한편, 이와 같이 스마트 그리드를 구현하기 위해서는, 가정이나 빌딩과 같은 전력수요자 입장에서 개별적인 전기제품 및 복수개의 전기제품이 연결되는 전력관리네트워크가 일방적으로 전력을 받기만 하는 것에서 벗어나서 전력공급원과 전력정보에 관하여 양방향 통신을 해야 하고 상기 전력관리네트워크가 개별적인 전기제품 및 복수개의 전기제품의 작동 및 제어 정보에 관하여 양방향 통신을 해야 한다는 필요성과, 이러한 양방향 통신을 위한 새로운 장치들에 대한 필요성이 제기되었다.

본 발명의 목적은 에너지 관리장치와 가전기기 사이에 양방향 통신을 가능하게 하는 스마트 그리드용 통신부 및 이를 구비한 공기조화 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 가전기기에서 교체가 용이한 스마트 그리드용 통신부 및 이를 구비한 공기조화 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 기존의 가전기기의 종류에 무관하게 장착될 수 있는 범용(汎用) 스마트 그리드용 통신부 및 이를 구비한 공기조화 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부는, 가전기기의 본체에 탈착 가능하게 배치되고, 상기 가전기기의 본체로부터 전력을 공급받으며 상기 가전기기의 본체와 양방향 데이터 통신하도록 상기 가전기기의 본체 제어부에 연결되는 베이스 모듈; 및 상기 베이스 모듈에 배치되고, 에너지관리장치와 양방향 통신하는 통신 모듈;을 포함하도록 구성된다.

또한, 전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템은, 전기요금에 대한 정보에 기초하여 제어신호를 생성하는 에너지관리장치와 통신가능한 공기조화시스템으로서, 본체; 상기 본체에 내장되고, 범용 입출력부을 구비하는 본체 제어부; 및 상기 에너지관리장치에서 생성된 제어신호를 수신하고, 상기 본체 제어부에 연결되어 상기 본체 제어부에 상기 제어신호를 전송하는 통신부;를 포함하고, 상기 통신부는, 상기 본체 제어부로부터 전력을 공급받고 상기 본체 제어부와 양방향 데이터 통신하도록 연결되며 상기 본체에 착탈가능하게 배치되는 베이스 모듈; 및 상기 베이스 모듈에 연결되고, 에너지관리장치와 양방향 통신하는 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 과제해결수단에 따르면, 본 발명은 에너지 관리장치와 가전기기 사이에 양방향 통신을 가능하게 하고, 가전기기에서 통신부의 교체가 용이하여 통신부의 유지 관리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 기존의 가전기기의 생산라인을 그대로 이용하여 통신부를 수용하는 공간만 확보하면 되므로, 기존 생산 설비 등을 그대로 활용할 수 있으며, 동시에 기존의 설비로 가전기기를 스마트 그리드화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부는 가전기기의 작동 특성에 무관하게, 즉 가전기기의 종류에 무관하게 장착될 수 있어, 범용(汎用)으로 사용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 스마트 그리드의 개략도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 전력공급네트워크 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부 및 스마트 그리드용 통신부와 양방향 통신하는 가전기기의 개략적인 블록선도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부의 베이스 모듈의 블록선도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부의 통신 모듈의 블록선도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부가 장착되는 공기조화 시스템의 사시도이다.
도 8은 도 7의 공기조화 시스템의 블록선도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부가 장착되는 세탁기의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부가 장착되는 냉장고의 사시도이다.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명확하게 할 염려가 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 스마트 그리드의 개략도에 관한 것으로서, 스마트 그리드는 화력발전이나 원자력발전 또는 수력발전을 통하여 전력을 발생시키는 발전소와, 신재생에너지인 태양광 또는 풍력을 이용한 태양광 발전소와 풍력발전소를 포함한다.

그리고, 상기 화력발전 또는 원자력발전소 또는 수력발전소(즉, 에너지 공급원 또는 전력 공급원)는 송전선을 통하여 전력소로 전력을 보내고, 전력소에서는 변전소로 전기를 보내어 전기가 가정이나 사무실 같은 수요처로 분배되도록 한다.

그리고, 신재생 에너지에 의하여 생산된 전기도 변전소로 보내져 각 수요처로 분배되도록 한다. 그리고, 변전소에서 송전된 전기는 전력저장장치를 거쳐서 사무실이나 각 가정으로 분배된다.

가정용 전력네트워크(HAN, Home Area Network)를 사용하는 가정에서도 태양광이나 PHEV(하이브리드 전기자동차, Plug in Hybrid Electric Vehicle)에 장착된 연료전지를 통하여 전기를 자체적으로 생산하여 전기를 자체공급할 수 있고, 남는 전기는 외부에 되팔수도 있다.

그리고, 사무실이나 가정에는 스마트 계측장치가 마련되어서 각 수요처에서 사용되는 전력 및 전기요금을 실시간을 파악할 수 있고, 이를 통하여 사용자는 현재 사용되는 전력량 및 전기요금을 인지하여 상황에 따라 전력소모량이나 전기요금을 줄이는 방안을 강구할 수 있다.

한편, 상기 발전소, 전력소, 저장장치 및 수요처는 양방향 통신이 되기 때문에 수요처에서 일방적으로 전기를 받도록 하는 것만을 떠나서, 수요처의 상황을 저장장치, 전력소, 발전소로 통지함으로써 수요처의 상황에 맞게 전기 생산 및 전기분배를 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 스마트 그리드에서는 수요처의 실시간 전력관리 및 소요전력의 실시간 예측을 담당하는 에너지 관리장치(EMS, Energy Management System) 및 전력의 소모량을 실시간으로 계측하는 계측장치(AMI,Advanced Metering infrastructure)가 중추적인 역할을 담당한다.

여기서 스마트 그리드 하에서의 계측장치는 오픈 아키텍쳐를 근거로 하여 소비자를 통합하려는 기반기술로서 소비자에게는 전기를 효율적으로 사용하도록 하고, 전력공급자에게는 시스템상의 문제를 탐지하여 시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 능력을 제공한다.

여기서, 오픈아키텍쳐란 일반적인 통신망과는 달리 스마트 그리드 시스템에서 전기기구가 어느 제조업체에서 제조되었는지 상관없이 모든 전기기구가 서로 연결될 수 있도록 하는 기준을 의미한다.

따라서, 상기 스마트 그리드에서 사용되는 계측장치는 "가격 대 장치(Prices to Devices)" 와 같은 소비자 친화적인 효율성 개념을 가능케 한다.

즉, 전력시장의 실시간 가격신호가 각 가정에 설치된 에너지 관리장치(EMS)를 통하여 중계되며, 에너지 관리장치(EMS)는 각 전기장치와 통신을 하며 이를 제어하므로 사용자는 에너지 관리장치(EMS)를 보고 각 전기장치의 전력정보를 인식하고 이를 기초로 소모전력량이나 전기요금 한계설정 등과 같은 전력정보처리를 수행함으로써 에너지 및 비용을 절약할 수 있다.

여기서 에너지 관리장치(EMS)는 사무실이나 가정에서 사용되는 로컬에너지 관리장치(EMS)와, 상기 로컬에너지 관리장치(EMS)와 양방향 통신을 하여 로컬에너지 관리장치(EMS)에서 취합된 정보를 처리하는 중앙에너지 관리장치(EMS)로 구성되는 것이 바람직하다.

스마트 그리드에서 공급자와 수요자간의 전력정보에 관한 실시간 통신이 가능하게 되기 때문에, "실시간 전력망 반응"을 현실화시킬 수 있고, 이에 따라서, 피크 수요(peak demand)를 맞추는데 소요되는 높은 비용을 줄일 수 있다.

도 2는 스마트 그리드의 주요 수요처인 가정에서의 전력공급네트워크 시스템(10)을 도시한 것이다.

상기 전력공급네트워크 시스템(10)은 각 가정에 공급되는 전력 및 전기요금, 전력소비피크타임구간 또는 전기요금 피크시간대를 실시간으로 측정할 수 있는 계측장치(스마트미터)(20)와, 상기 계측장치(스마트미터)(20)와 연결되며 가전장치와 같은 복수개의 전기장치와 연결되고 이들의 동작을 제어하는 에너지 관리장치(EMS)(30)을 구비한다.

여기서, 상기 에너지 관리장치(EMS)(30)는 현재의 전기 소모상태 및 외부의 환경(온도, 습도)를 표시하는 화면(31)을 구비하고, 사용자의 조작이 가능한 입력버튼(32) 등을 구비한 단말기 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

상기 에너지 관리장치(EMS)(30)는 다시 가정 내부의 네트워크망을 통하여 냉장고(101), 세탁기 및 건조기(102), 공기조화시스템(103), TV(105) 또는 조리기기(104)와 같은 전기제품과 연결되어, 이들과 양방향 통신을 하게 된다.

집안 내부에서의 통신은 무선 또는 PLC(Power Line Communication)와 같은 유선을 통하여 이루어질 수 있다.

그리고, 각 전기제품들도 다른 전기제품들과 연결되어 통신이 가능해지도록 배치하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270) 및 스마트 그리드용 통신부와 양방향 통신하는 가전기기(200)의 개략적인 블록선도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가전기기(200)는 사용자의 입력신호를 수신하는 입력부(210), 상기 입력부(210)에서 수신된 입력신호를 처리하여 가전기기 본체를 제어하는 본체 제어부(230) 및 상기 본체 제어부(230)에서 처리된 제어신호에 따라 가전기기 본체를 직접적으로 작동시키거나 또는 상기 본체 제어부에서 처리된 결과에 대한 정보를 사용자에게 제공하는 출력부(250)를 포함한다. 또한, 상기 가전기기(200)는, 계측장치(스마트미터)(20) 및 복수개의 가전기기와 양방향 통신 방식으로 연결되어 계측장치로부터 수신한 전력 공급정보(예를 들어, 실시간 전기요금, 전기요금 피크시간대 등)에 기초하여 상기 복수개의 가전기기를 제어하는 에너지 관리장치(30)와 양방향 통신을 가능하게 하는 스마트 그리드용 통신부(270)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)는, 가전기기의 본체에 탈착 가능하게 배치되고, 가전기기의 본체로부터 전력을 공급받으며 상기 가전기기의 본체와 양방향 데이터 통신하도록 상기 가전기기의 본체 제어부(230)에 연결되는 베이스 모듈(280); 및 상기 베이스 모듈(280)에 배치되고 에너지 관리장치(30)와 양방향 통신하는 통신 모듈(290);을 포함한다.

즉, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)는, 계측장치(스마트미터)를 통하여 수신된 전력공급원의 전력 공급정보에 기초하여 가전기기(200)가 전기요금이 최대값이 되는 전기요금 피크시간대에는 정지되거나 또는 저전력으로 작동되도록 가전기기(200)를 제어하는 에너지 관리장치(30)로부터의 제어신호를 수신하여, 상기 에너지 관리장치(30)로부터의 제어신호를 상기 가전기기(200)의 본체 제어부(230)로 전송한다. 또한, 상기 스마트 그리드용 통신부(270)는, 상기 가전기기(200)의 작동 상태 또는 이러한 작동 상태로 인해 가전기기에 의해 소비되고 있는 전력량 또는 전기요금에 대한 정보를 가전기기(200)의 본체 제어부(230)로부터 수신하여 상기 정보를 에너지 관리장치(30)로 전송하여 에너지 관리장치(30)의 관리자가 상기 정보에 기초하여 새로운 전력 사용 전략을 수립할 수 있도록 한다.

게다가, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)는 가전기기(200)의 본체에 탈부착이 용이하도록 배치되므로, 스마트 그리드용 통신부(270)가 고장이 난 경우에도 스마트 그리드용 통신부(270)만 교체하면 가전기기(200)를 정상적으로 사용할 수 있는바, 가전기기(200)의 유지보수비용을 절감할 수 있다. 또한, 이하에서 상세히 기술하겠지만, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)는 범용(汎用)으로 사용될 수 있고 가전기기 본체로부터 탈부착이 용이하므로, 노후 또는 고장으로 가전기기 본체를 폐기하여야 할 경우 스마트 그리드용 통신부만 분리하여 다른 가전기기에 재사용할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)의 베이스 모듈(280)의 블록선도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 모듈(280)은 가전기기(200)의 본체 제어부(230)의 범용 입출력부(231)에 연결되는 범용 입출력부를 구비한 본체 연결부(281), 상기 범용 입출력부를 통하여 가전기기로부터 공급되는 전압을 조정하는 전압 조정부(282), 상기 범용 입출력부 및 상기 전압 조정부(282)에 연결되며 상기 통신 모듈(290)이 연결되는 통신 모듈 수용부(283)를 포함한다.

본체 연결부(281)의 범용 입출력부(General Purpose Input/Output, GPIO)는 본체 제어부(230)의 범용 입출력부(GPIO)(231)에 연결되어 스마트 그리드용 통신부(270)에 필요한 전력을 본체로부터 공급받고, 본체 제어부(230)와 양방향 데이터 통신하여 에너지 관리장치(30)로부터의 제어신호를 본체 제어부(230)로 전송한다. 예를 들어, 상기 본체 연결부(281)는 가전기기(200)의 본체로부터 5 V 전압의 전력을 공급받아 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)에 작동 에너지원으로 공급한다.

또한, 베이스 모듈(280)의 본체 연결부(281)는, 가전기기(200)의 본체로부터 전력을 공급받으며 동시에 상기 가전기기(200)의 본체와 양방향 데이터 통신하기 위하여 케이블을 통하여 가전기기의 본체 제어부(230)의 범용 입출력부(231)에 연결된다. 즉, 상기 케이블의 일단은 가전기기의 본체 제어부에 구비된 범용 입출력부에 접속되는 핀부를 구비하고, 상기 케이블의 타단은 상기 베이스 모듈(280)의 본체 연결부(281)에 구비된 범용 입출력부에 접속되는 핀부를 구비한다. 이때, 상기 베이스 모듈(280)의 본체 연결부(281)에 구비된 범용 입출력부는, 상기 케이블의 타단에 구비된 핀부에 체결되도록 상기 핀부의 형상에 대응되는 형상을 가지는 포트부를 구비한다.

이렇게 베이스 모듈을 본체에 탈착 가능하게 배치하고 본체 연결부를 통하여 가전기기의 본체 제어부와 탈착 가능하게 연결함으로써, 가전기기 본체에서 스마트 그리드용 통신부를 용이하게 탈착할 수 있다. 이로 인해, 스마트 그리드용 통신부가 사용 수명이 다하거나 고장난 경우에 스마트 그리드용 통신부의 교체가 용이하여 가전기기의 유지보수비용이 절감될 수 있고, 가전기기 본체가 노후화되거나 또는 고장나 폐기해야 하는 경우 사용 수명이 남은 스마트 그리드용 통신부만 분리하여 다른 가전기기에 재사용할 수 있다.

전압 조정부(voltage regulator)(282)는 본체에서 공급된 전력의 전압을 스마트 그리드용 통신부(270)의 통신 모듈(290)에 적합한 전압으로 조정하여, 조정된 전압의 전력을 이하에서 기술할 통신 모듈 수용부(283)를 통하여 통신 모듈(290)에 공급한다. 예를 들어, 통신 모듈(290)이 지그비(Zigbee)용 무선 통신 모듈인 경우, 전압 조정부(282)는 본체 연결부(281)를 통하여 가전기기(200)의 본체로부터 5 V 전압의 전력을 공급받아 상기 전력을 지그비용 무선 통신 모듈(290)에 필요한 3.3 V 전압으로 변환하여 통신 모듈(290)에 공급한다.

통신 모듈 수용부(283)는 통신 모듈(290)이 안착되는 부분으로서 통신 모듈(290)과 베이스 모듈(280)을 연결하는 연결부이다. 즉, 통신 모듈 수용부(283)는 가전기기(200)의 본체로부터 베이스 모듈(280)로 제공된 전력 및 가전기기의 본체 제어부(230)로부터 베이스 모듈(280)로 수신된 데이터 또는 신호를 통신 모듈(290)에 전달하면서 동시에 에너지 관리장치(30)로부터 통신 모듈(290)로 전송된 제어신호 또는 전력 공급 정보 등을 베이스 모듈(280)로 전달하는 단자이다. 상기 통신 모듈 수용부(283)는 바람직하게는 포트(port)이다.

베이스 모듈(280)은 가전기기의 본체 제어부(230) 또는 통신 모듈(290)이 베이스 모듈에 정상적으로 연결되었는지를 표시하는 연결상태 표시부(284)를 더 포함한다. 연결상태 표시부(284)는 베이스 모듈(280)의 범용 입출력부와 본체 제어부(230)의 범용 입출력부(또는 일단이 상기 본체 제어부의 범용 입출력부에 연결된 케이블의 타단)가 정상적으로 접속되었는지, 통신 모듈(290)이 베이스 모듈(280)의 통신 모듈 수용부(283)에 정상적으로 접속되었는지를 사용자에게 알려준다. 이로 인해, 사용자는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부의 오작동시 이러한 오작동이 접속 불량에 의한 오작동인지 여부를 용이하게 파악할 수 있다. 또한, 상기 연결상태 표시부에 의하면, 전술한 오작동이 접속 불량에 의한 오작동인 경우 사용자는 어느 부분에서 접속 불량이 발생했는지도 알 수 있다.

바람직하게는, 상기 연결상태 표시부(284)는 동일한 색상 또는 상이한 색상의 빛을 방출하는 다수개의 LED로 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부의 통신 모듈의 블록선도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 통신 모듈(290)은 베이스 모듈(280)에 연결되어 상기 베이스 모듈(280)과 전력 및 데이터 또는 신호를 양방향으로 전송하는 송수신부(291), 에너지 관리장치(30)와 데이터 또는 신호를 양방향 통신하는 안테나부(292), 상기 안테나부(292)를 통하여 전송된 에너지 관리장치(30)의 제어신호를 가전기기(200)의 작동에 대응되는 제어신호로 처리하는 모듈 제어부(293)를 포함한다.

송수신부(291)는 베이스 모듈(280)의 통신 모듈 수용부(283)에 접속하는 단자로서, 본체로부터의 전력 및 본체 제어부로부터의 데이터 또는 신호를 수신하고 에너지 관리장치로부터의 제어신호 또는 전력 공급 정보 등을 상기 통신 모듈 수용부(283) 및 본체 연결부(281)를 통하여 본체 제어부(230)에 전송하는 단자이다. 바람직하게는, 베이스 모듈(280)의 통신 모듈 수용부(283)가 포트부로 구성되는 경우, 상기 송수신부(291)는 상기 포트부와 체결되도록 상기 포트부의 형상에 대응되는 형상을 가지는 핀부로 구성된다. 당연히, 상기 핀부 및 상기 포트부는 데이터 또는 신호 뿐만 아니라 전력도 전송할 수 있도록 구성된다.

안테나부(292)는 에너지 관리장치(30)와 데이터 또는 신호를 양방향 통신하는 소자이다. 즉, 상기 안테나부(292)는 에너지 관리장치(30)가 전력 공급원에서 제공된 전력 공급 정보에 기초하여 에너지 관리장치(30)의 관리 범위 내에 있는 모든 가전기기를 자동으로 저전력 방식으로 작동시키거나 또는 정지시키는 제어신호를 생성한 경우 상기 제어신호를 수신하며, 동시에 에너지 관리장치의 관리 범위 내에 있는 모든 가전기기의 작동 상태 또는 소비 전력량 등에 대한 정보를 에너지 관리장치(30)로 전송하는 소자이다. 바람직하게는, 상기 안테나부(292)는 지그비(Zigbee)용 안테나로 구성될 수 있다. 또한, 상기 안테나부(292)는 에너지 관리장치(30)의 제어신호 뿐만 아니라 각 가전기기의 리모컨(remote controller)의 제어신호도 수신할 수 있도록 구성되어, 가전기기(200)는 별도의 리모컨 수신용 안테나를 구비할 필요가 없다.

모듈 제어부(293)는 안테나부(292)를 통하여 전송된 에너지 관리장치(30)의 제어신호를 각 가전기기의 작동(또는 작동 특성)에 대응되는 제어신호로 처리하고, 안테나부(292)를 통하여 에너지 관리장치(30)로부터 수신된 전력공급원의 전력 공급 정보를 각 가전기기의 디스플레이부의 특성에 맞게 처리한다. 이렇게 모듈 제어부(293)에서 에너지 관리장치의 제어신호를 처리하는 것은, 각각의 가전기기의 종류가 다른 경우 각 가전기기는 저마다 고유의 작동특성을 가지고 이러한 고유의 작동특성으로 인해 필요로 하는 제어신호도 서로 상이하기 때문이다. 예를 들어 세탁기의 작동 특성은 작동 제어신호로서 세탁 운전 모드(이불 세탁 모드, 일반 세탁 모드, 헹굼 모드, 탈수 모드, 건조 모드 등), 예약 모드에 대한 제어신호, 세탁 시간 조절에 대한 제어신호, 온수/냉수 선택에 대한 제어신호 등을 필요로 하고, 냉장고의 작동 특성은 제어신호로서 냉동 모드 선택에 대한 제어신호, 냉장 모드 선택에 대한 제어신호, 냉각량 및 냉장량의 선택에 대한 제어신호 등을 필요로 하고, 에어컨의 작동 특성은 제어신호로서 운전 모드(냉/난방 모드, 제/가습 모드, 환기 모드, 공기청정 모드)에 대한 제어신호, 예약 모드에 대한 제어신호, 풍량 설정에 대한 제어신호 등을 필요로 하기 때문이다.

바람직하게는, 상기 모듈 제어부(293)는 지그비 통신용 마이콤으로 구성된다. 예를 들어, 상기 모듈 제어부는 지그비 통신용 마이콤으로서 Ember사의 EM35x system-on-chip일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 통신 모듈(290)은, 모듈 제어부(293)가 에너지관리장치(30)에서 수신된 제어신호를 가전기기(200)의 작동 특성에 대응되는 제어신호로 변환할 수 있도록 하는 소프트웨어가 입력되는 소프트웨어 입력부(294) 및 상기 소프트웨어 입력부(294)를 통하여 입력된 소프트웨어가 저장되는 메모리부(295)를 더 포함한다.

전술한 바와 같이, 각각의 가전기기는 작동특성이 달라 필요로 하는 제어신호가 서로 상이한바. 모듈 제어부(293)에서 에너지 관리장치(30)로부터의 제어신호를 각각의 가전기기의 작동특성에 대응되는(즉, 각각의 가전기기를 실질적으로 작동시키거나 또는 제어할 수 있는) 제어신호로 변환하기 위해서는 변환 소프트웨어가 필요하다. 소프트웨어 입력부(294)는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)가 설치되는 각 가전기기의 작동 특성에 맞는 변환 소프트웨어를 입력하거나 또는 추후에 가전기기의 제어 프로그램의 패치(patch)를 입력하여 가전기기의 본체 제어부(230)를 업데이트할 수 있는 입력부이다.

바람직하게는, 소프트웨어 입력부(294)는 USB 커넥터용 플러그를 포함한다. 이로 인해, 각 가전기기의 제조사 또는 고객센터의 컴퓨터 또는 개인용 컴퓨터에 상기 소프트웨어 입력부(294)를 용이하게 연결할 수 있다.

본 발명의 소프트웨어 입력부에 따르면, 제조사는 각 가전기기의 종류에 무관하게 동일한 스마트 그리드용 통신부를 생산한 후, 제조된 스마트 그리드용 통신부가 설치될 가전기기의 종류가 정해질 때 또는 추후에 소프트웨어 입력부를 통하여 해당 가전기기의 작동특성에 대응되는 변환 소프트웨어를 입력하면 되므로, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부는 가전기기의 종류에 무관하게 사용될 수 있는 범용 통신부이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 통신 모듈(290)은 통신 모듈이 베이스 모듈(280) 또는 가전기기의 본체 제어부(230)에 연결된 경우 통신 모듈(290)과 에너지관리장치(30) 사이의 통신 감도를 표시하는 통신상태 표시부(296)를 더 포함한다.

상기 통신상태 표시부(296)는 본 발명에 따른 가전기기 본체에의 스마트 그리드용 통신부(270)의 배치 위치 또는 설치 위치가 에너지 관리장치(30)로부터 신호를 월활하게 송신 또는 수신할 수 있는 위치인지에 대한 정보 및 통신 감도의 세기를 시각화하여 사용자에게 알려준다. 이로 인해, 사용자는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부를 가전기기의 본체 중 복수개의 영역에 설치하여 각 영역에서의 통신 감도를 확인한 후, 상기 스마트 그리드용 통신부를 가장 최적의 통신 감도를 가지는 영역에 장착할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연결상태 표시부(296)는 동일한 색상 또는 상이한 색상의 빛을 방출하는 다수개의 LED로 구성된다.

통신 모듈(290)은 베이스 모듈(280)에 고정되도록 배치되거나 또는 탈착가능하도록 배치된다.

통신 모듈(290)이 베이스 모듈(280)에(즉, 베이스 모듈의 통신 모듈 수용부에) 탈착가능하게 배치되는 경우, 통신 모듈이 사용 수명이 다하거나 고장난 경우에 통신 모듈의 교체가 용이하여 가전기기의 유지보수비용이 절감될 수 있고, 베이스 모듈이 노후화되거나 또는 고장나 폐기해야 하는 경우 사용 수명이 남은 통신 모듈만 분리하여 다른 베이스 모듈에 재사용할 수 있다. 또한, 가전기기의 제어 프로그램 업그레이드시 또는 가전기기의 작동특성에 대응되는 소프트웨어 입력시 통신 모듈만 분리하여 소프트웨어를 입력하면 되므로, 업데이트 또는 소프트웨어 입력을 용이하게 한다.

통신 모듈(290)이 베이스 모듈(280)에(즉, 베이스 모듈의 통신 모듈 수용부에) 고정되게 배치되는 경우, 세탁기와 같은 진동이 지속적으로 강하게 발생하는 장치에서 통신 모듈이 베이스 모듈에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 스마트 그리드용 통신부의 각 구성요소들은 전자 소자 또는 전기 소자로 이루어 지므로, 상기 스마트 그리드용 통신부는 상기 전자 소자 또는 전기 소자가 배치된 하나의 PCB로 구현될 수 있어, 통신부의 크기를 소형화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)의 외부 사시도이다. 그러나, 이는 예시적인 형상으로서, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)는 힌지(도시되지 않음)로 연결되어 서로 분리될 수 있는 두 개의 케이스부재로 구성된 외부 케이스(271)를 구비한다.

상기 케이스의 일면에는 가전기기의 본체 제어부(230)(또는 상기 본체 제어부에 연결된 케이블) 및 통신 모듈(290)이 베이스 모듈(280)에 정상적으로 접속되었는지를 알려주는 연결상태 표시부(284)와, 통신 모듈(290)과 에너지 관리장치(30) 사이의 통신 감도를 알려주는 통신상태 표시부(296)가 구비되어 있고, 스마트 그리드용 통신부의 안테나부(292)에 연결되는 외부 안테나(273)가 구비되어 있다.

상기 케이스의 일측면에는 스마트 그리드용 통신부(270)의 소프트웨어 입력부(294)에 USB 커넥터(300)용 플러그가 연결될 수 있는 포트부를 위한 개구부(275)와, 본체 제어부(230)의 범용 입출력부(231) 또는 상기 본체 제어부(230)의 범용 입출력부에 연결된 케이블의 타단에 연결되는 베이스 모듈(280)의 본체 연결부(281)를 위한 개구부(277)가 형성되어 있고, 사용자가 두 개의 케이스부재(271)를 용이하게 분리할 수 있도록 리세스(279)가 형성되어 있다.

도 6에 도시된 스마트 그리드용 통신부의 외부 케이스(271)는 이하에서 기술할 각 가전기기 본체의 복수개의 영역에 형성된 통신부 수용부(101a; 102a; 103a)에 용이하게 삽입된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)가 장착된 공기조화시스템(103)의 블록선도이다.

본 발명에 따른 공기조화 시스템(103)은 전력공급원으로부터 계측장치(스마트미터)로 제공되는 전기요금에 대한 정보에 기초하여 제어신호를 생성하는 에너지 관리장치(30)와 통신가능하며, 상기 에너지 관리장치(30)로부터 생성된 제어신호에 의해 제어될 수 있도록 전술한 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)를 포함한다.

도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 공기조화 시스템(103)은 본체; 상기 본체에 내장되고 범용 입출력부을 구비하는 본체 제어부; 상기 에너지관리장치(30)에서 생성된 제어신호를 수신하고, 상기 본체 제어부에 연결되어 상기 본체 제어부에 상기 제어신호를 전송하는 통신부(270);를 포함하도록 구성된다. 특히, 상기 통신부(270)는 전술한 바와 같이 스마트 그리드용 통신부로서 상기 본체 제어부로부터 전력을 공급받고 상기 본체 제어부와 양방향 데이터 통신하도록 연결되며 상기 본체에 착탈가능하게 배치되는 베이스 모듈(280); 및 상기 베이스 모듈에 연결되고, 에너지관리장치와 양방향 통신하는 통신 모듈(290);로 구성된다.

본 발명에 따른 공기조화 시스템(103)은 스마트 그리드용 통신부(270)를 통하여 에너지 관리장치의 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 반대로 말하면, 에너지 관리장치는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부를 통하여 공기조화 시스템을 스마트 그리드에 적합하게 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부느 공기조화 시스템으로부터 탈착이 용이하게 구성되어 교체가 용이하므로, 통신부의 유지보수비용 및 공기조화 시스템의 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부가 장착되는 공기조화 시스템(103)의 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 공기조화 시스템(103)의 본체는 복수개의 영역에 통신부(270)를 수용하는 복수개의 통신부 수용부(103a)를 구비한다. 예를 들어, 상기 복수개의 통신부 수용부(103a)는 공기조화 시스템(103)의 본체 중 전면의 상부 좌우 영역, 중간부 좌우 영역, 본체 중 상부면의 좌우 영역에 형성될 수 있다.

도 8의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 통신부 수용부(103a)는 통신부의 외부 케이스(271)가 수용되는 내부 공간(103b)을 포함하고, 상기 내부 공간(103b)에는 상기 통신부(270)의 본체 연결부(281)에 구비된 포트부의 형상에 대응되는 형상을 가지는 핀부를 구비한 케이블의 타단(103c)이 배치된다. 또한, 상기 통신부 수용부(103a)는 통신부(270)를 수용한 후 통신부를 보호하고 공기조화 시스템의 미관을 향상시키기 위하여 슬라이딩 방식으로 이동가능한 덮개부(103d)를 구비한다. 상기 덮개부(103d)의 일부에는 통신부의 외부 안테나(273)가 덮개부의 이동에 방해가 되지 않도록 소정의 절개부(103e)가 형성되어 있다. 바람직하게는, 상기 덮개부(103d)는 통신부의 연결상태 표시부(284) 및 통신상태 표시부(296)를 외부에서 인식할 수 있도록 광투과성 소재 또는 반투과성 소재로 구성된다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드용 통신부가 장착된 세탁기(102) 및 냉장고(101)의 사시도이다. 도 9 및 도 10에 도시된 세탁기 및 냉장고는 예시적인 것으로서, 본 발명에 따른 스마트그리드용 통신부가 장착될 수 있는 전기 제품은 이에 제한되지 않는다.

전술한 본 발명에 따른 공기조화 시스템(103)과 마찬가지로, 세탁기(102)의 본체 또는 냉장고(101)의 본체는 복수개의 영역에 통신부(270)를 수용하는 복수개의 통신부 수용부(102a; 101a)를 구비한다. 이 경우, 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)는 소프트웨어 입력부(294)를 통하여 세탁기(102) 또는 냉장고(101)의 작동특성에 대응되는 소프트웨어를 입력받은 후 세탁기의 본체 또는 냉장고의 본체에 설치된다. 이러한 방식으로, 에너지 관리장치(30)는 본 발명에 따른 스마트 그리드용 통신부(270)가 설치된 모든 가전기기를 제어할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위의 기재 범위 내에 있게 된다.

20 : 스마트미터 30 : 에너지관리장치
200 : 가전기기 270 : 스마트 그리드용 통신부
280 : 베이스 모듈 290 : 통신 모듈

Claims (17)

1. 가전기기의 본체에 탈착 가능하게 배치되고, 상기 가전기기의 본체로부터 전력을 공급받으며 상기 가전기기의 본체와 양방향 데이터 통신하도록 상기 가전기기의 본체 제어부에 연결되는 베이스 모듈; 및
   상기 베이스 모듈에 배치되고, 에너지관리장치와 양방향 통신하는 통신 모듈;을 포함하고,
   상기 에너지관리장치로부터 제어신호를 수신하고 상기 제어신호를 상기 가전기기의 본체 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
2. 제1항에 있어서,
   상기 베이스 모듈은, 상기 본체 제어부의 범용 입출력부에 연결되는 범용 입출력부, 상기 범용 입출력부를 통하여 가전기기로부터 공급되는 전압을 조정하는 전압 조정부, 상기 범용 입출력부 및 상기 전압 조정부에 연결되며 상기 통신 모듈이 연결되는 통신 모듈 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
3. 제1항에 있어서,
   상기 베이스 모듈은, 상기 가전기기의 본체로부터 전력을 공급받으며 상기 가전기기의 본체와 양방향 데이터 통신하도록 케이블을 통하여 상기 가전기기의 본체 제어부의 범용 입출력부에 연결되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
4. 제2항에 있어서,
   상기 베이스 모듈은, 상기 본체 제어부 또는 상기 통신 모듈이 상기 베이스 모듈에 정상적으로 연결되었는지를 표시하는 연결상태 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
5. 제1항에 있어서,
   상기 통신 모듈은, 상기 베이스 모듈에 연결되어 상기 베이스 모듈과 전력 및 데이터를 양방향으로 전송하는 송수신부, 상기 에너지관리장치와 데이터를 양방향 통신하는 안테나부, 상기 안테나부를 통하여 전송된 에너지관리장치의 제어신호를 가전기기의 작동에 대응되는 제어신호로 처리하는 모듈 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
6. 제5항에 있어서,
   상기 통신 모듈은, 상기 통신 모듈이 상기 베이스 모듈 또는 상기 가전기기의 본체 제어부에 연결된 경우 상기 통신 모듈과 상기 에너지관리장치 사이의 통신 감도를 표시하는 통신상태 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
7. 제5항에 있어서,
   상기 모듈 제어부는 지그비 통신용 마이콤인 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
8. 제5항에 있어서,
   상기 통신 모듈은, 상기 모듈 제어부가 상기 에너지관리장치에서 수신된 제어신호를 상기 가전기기의 작동 특성에 대응되는 제어신호로 변환할 수 있도록 하는 소프트웨어가 입력되는 소프트웨어 입력부 및 상기 소프트웨어 입력부를 통하여 입력된 소프트웨어가 저장되는 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
9. 제8항에 있어서,
   상기 소프트웨어 입력부는 USB 커넥터용 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
10. 제1항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 상기 베이스 모듈에 고정되도록 또는 탈착가능하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 통신부.
11. 전기요금에 대한 정보에 기초하여 제어신호를 생성하는 에너지관리장치와 통신가능한 공기조화시스템으로서,
    본체;
    상기 본체에 내장되고, 범용 입출력부을 구비하는 본체 제어부; 및
    상기 에너지관리장치에서 생성된 제어신호를 수신하고, 상기 본체 제어부에 연결되어 상기 본체 제어부에 상기 제어신호를 전송하는 통신부;를 포함하고,
    상기 통신부는, 상기 본체 제어부로부터 전력을 공급받고 상기 본체 제어부와 양방향 데이터 통신하도록 연결되며 상기 본체에 착탈가능하게 배치되는 베이스 모듈; 및 상기 베이스 모듈에 연결되고, 에너지관리장치와 양방향 통신하는 통신 모듈;을 포함하는 공기조화시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 본체는, 상기 본체의 복수개의 영역에 상기 통신부를 수용하는 복수개의 통신부 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
13. 제11항에 있어서,
    상기 본체 제어부와 상기 베이스 모듈은, 일단이 상기 본체 제어부의 범용 입출력부에 착탈가능한 방식으로 연결되고 타단이 핀부를 포함하는 연결부에 의해 연결되고, 상기 핀부는 상기 복수개의 통신부 수용부 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 베이스 모듈은 상기 케이블의 핀부의 형상에 대응되는 형상의 포트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
15. 제11항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 상기 베이스 모듈에 탈착가능하도록 또는 고정되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
16. 제11항에 있어서,
    상기 통신 모듈은, 상기 에너지관리장치와 데이터를 양방향 통신하는 안테나부, 상기 안테나부를 통하여 전송된 에너지관리장치의 제어신호를 상기 공기조화시스템의 작동에 대응되는 제어신호로 처리하는 모듈 제어부, 상기 모듈 제어부가 상기 에너지관리장치에서 수신된 제어신호를 상기 공기조화시스템의 작동 특성에 대응되는 제어신호로 변환할 수 있도록 하는 소프트웨어가 입력되는 소프트웨어 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
17. 제16항에 있어서,
    상기 소프트웨어 입력부는 USB 커넥터용 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.

Images