KR101155347B1 - 가전기기 및 그 동작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가전기기 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 전력소비량에 따라 가변되는 요금정보에 대응하여, 가전기기의 운전을 제어함으로써, 전체적인 전력소비량을 감소시키고, 특정 시간대에 전력소비가 집중되는 것을 방지하여 전력소비를 분산시키는 효과가 있다.

Description

가전기기 및 그 동작방법{Home Appliance and operating method}
본 발명은 가전기기 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히, 스마트 그리드 시스템에서 요금정보에 대응하여 동작이 가변되는 가전기기 및 그 동작방법에 관한 것이다.
현재, 인간의 삶을 편안하게 하기 위한 수많은 도구가 사용되고 있다. 가정에서는 실내 공기를 위한 공기조화기, 음식물 보관을 위한 냉장고, 엔터테인먼트를 제공하는 텔레비전과 라디오, 그리고 컴퓨터 등을 사용하여 삶의 편의를 도모하고 있고, 공장은 인력부족, 위험한 일 처리. 빠르고 신속한 일처리를 위해 대부분 기계화가 진행되어 있다.
이러한 가전기기 등의 다양한 기기들은 그 에너지원으로써 전기를 소비하고 있으며 이러한 에너지를 생성하기 위한 발전소가 지어지고 있다.
최근 에너지의 소비는 날로 늘어 가고 있고, 기존의 화력자원은 고갈되어 가고 있는 상태로, 새로운 에너지의 개발에 대한 관심이 증가할 뿐 아니라 그와 함께 에너지의 소비에 대한 관심도 증가하고 있다.
에너지의 소비가 급증하는 여름철, 전기 에너지의 수요에 부응하기 위해 일정 량의 에너지를 생산해 내고 있으나, 에너지 소비가 날로 증가함에 따라 에너지 수급에 문제가 발생하고 있다. 그러나 발전소 등의 설비를 무한정 증가시킬 수 없는 현 상황에서 에너지의 소비를 감소시킬 방안에 대하 연구 또한 함께 진행되고 있다.
그에 따라 건물 내에서의 소비되는 전력량을 측정하여, 그 최대 소비량이 일정 값을 넘지 않도록 디멘드 시스템을 적용하거나, 운전되는 기기들의 운전율을 제어하여 전력소비를 제한하고 관리하고 있으나 에너지 소비의 증가에 대응하지 못하고 있다.
그에 대하여, 단순히 한 가정 한 건물에서 소비되는 에너지를 제한하고 관리하는 것이 아니라, 발전소와 같이 에너지를 생성하는 곳과 소비하는 곳을 통신망을 통해 유기적으로 연결하여 요구되는 양에 부합하여 에너지를 생성하고, 생성되는 에너지와 소비되는 에너지의 추위 변화에 따라 에너지의 소비 또한 변화시킬 수 있는 방안이 제기되기 되고 있다.
이를 통해 전체적인 에너지의 소비를 줄이고 관리하면서 불필요하게 소모되는 에너지의 낭비를 최소화하여, 효과적인 에너지의 생산 및 에너지의 소비를 이끌어 낼 수 있게 된다.
본 발명은 이러한 시스템을 구현하기 위한 가전기기 및 가전기기의 동작방법에 대한 하나의 방안을 제시한다.
본 발명의 목적은 수신되는 요금정보에 대응하여 가전기기의 동작이 가변 되도록 함으로써 효율적으로 에너지를 소비하도록 하는 가전기기 및 그 동작방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 가전기기는 스마트 서버와 통신하여, 전력사용량에 대응하여 변경되는 요금 정보를 수신하는 통신부; 운전모드 및 상기 운전모드에 따른 운전설정이 입력되는 입력부; 운전상태 및 상기 요금정보를 출력하는 출력부; 및 할인요금구간, 일반요금구간 및 할증요금구간 중 어느 하나의 상기 요금 정보에 대응하여, 상기 운전 설정을 변경하여 운전하고 상기 운전상태를 상기 출력부를 통해 출력하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 요금정보가 할인요금구간인 경우, 상기 입력부를 통해 입력된 상기 운전설정으로 운전하고, 상기 요금정보가 할증요금구간인 경우, 상기 운전설정을 변경하여 절전운전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 운전모드 및 상기 운전모드에 대한 운전설정이 입력되는 단계; 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 스마트 서버로부터, 전력사용량에 따라 변경되는 요금정보를 수신하는 단계; 할인요금구간, 일반요금구간 및 할증요금구간 중 어느 하나의 상기 요금정보에 대응하여, 상기 요금정보가 할인요금구간인 경우, 입력된 상기 운전설정으로 운전하는 단계; 및 상기 요금정보가 할증요금구간인 경우, 상기 운전설정을 변경하여 절전운전하는 단계를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가전기기 및 그 동작방법은 요금정보가 변경됨에 따라 가전기기의 동작을 변경함으로써, 비싼 할증요금 구간에서의 동작을 최소화하고 저렴한 할인요금구간에서 동작하도록 하여, 가전기기 동작에 따른 전기요금이 과다하지 않도록 관리할 수 있고, 그와 함께 가전기기에서의 에너지 소비의 효율성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 에너지 소비가 큰 시간대에서의 에너지 소비를 감소시킴으로써 에너지의 소비를 관리하고 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 그리드 시스템의 구성이 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명의 가전기기 및 스마트 서버의 구성이 도시된 도이다.
도 3 은 본 발명의 가전기기의 구성이 도시된 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 가전기기에서 요금정보에 따라 동작을 변경하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 5 는 본 발명의 가전기기에서 요금 정보의 수신 상태에 따라 동작을 변경하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 6 은 본 발명의 가전기기에서 소정 요금 정보에 따른 동작을 변경하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 7 은 가전기기에 공급되는 에너지의 소비변화 및 그에 따른 요금정보의 변화의 예가 도시된 예시도이다.
도 8 은 요금정보에 따른 가전기기의 운전기록의 예가 도시된 예시도이다.
도 9 는 도 4의 가전기기의 동작방법에 따른 에너지 소비 변화의 예가 도시된 예시도이다.
도 10 은 에너지 소비 변화에 따라 가변되는 요금정보의 예가 도시된 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 그리드 시스템의 구성이 도시된 도이다.
스마트 그리드 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 에너지를 생성하는 발전시스템(5, 7)과, 에너지를 소비하는 곳, 예를 들어 공장(2), 가정(3), 기업, 건물(4), 자동차 충전소(6)를 포함하고, 이러한 에너지 생성처와 소비처를 연결하는 네트워크 그리고 네트워크를 이용하여 에너지 생성처와 소비처를 유기적으로 연결하는 전력관리 서버(1)를 포함한다.
에너지 생성처인 발전시스템은 화력반전소(5), 풍력 또는 태양광 또는 태양열 발전소(7), 원자력 발전소, 수력발전소 등으로 도전에 한정되지 않고 에너지를 생성하는 발전시스템을 모두 포함한다.
에너지 소비처는 가정 내에 구비되는 복수의 가전기기, 공장의 기계설비, 공장의 공조기기, 건물의 엘리베이터, 에스컬레이터, 조명기구, 환기장치, 공조기기, 그리고 자동차 충전소 등을 포함할 수 있다. 그 외 전기 에너지를 이용하는 기기라면 모두 에너지 소비처에 포함된다.
네트워크는 LAN, 전력선네트워크, 전화망 등의 유선 네트워크, Wireless LAN, Wibro, 이동통신망, HSDPA 등의 무선네트워크뿐 아니라, 위성을 이용한 통신망을 포함한다. 이때, 각각의 요소를 연결하는 네트워크가 하나의 네트워크로 통일될 필요는 없으며, 기 설치된 상이한 통신망 간의 연계를 통해 상기와 같은 각각의 요소요소를 연결할 수 있다. 경우에 따라 상이한 통신 간의 연결을 위한 장치를 더 포함할 수 있다.
스마트 그리드 시스템은 각각 떨어져 있는 에너지를 생성하는 곳과 소비하는 곳을 통신망을 통해 연결함으로써, 에너지를 생성하는 발전시스템은 에너지의 소비 패턴에 맞게 에너지 생성량을 예측하고 그에 따라 변경할 수 있으며, 에너지를 소비하는 측은 발전되는 에너지의 양 및 그에 따른 전체적인 에너지 소비 패턴을 파악하고 그에 따라 동작을 변경한다.
이때, 전력관리 서버는 발전시스템의 에너지 생성과, 각 에너지 소비처의 에너지 소비 현황, 전력사용량에 대응하여 그 값이 변경되는 요금정보를 생성한다. 또한, 생성되는 요금정보를 각각의 에너지 소비처로 전송한다.
각각의 에너지 소비처는 각각 스마트 서버를 포함하여 전력관리 서버(1)로부터 요금정보를 수신하고, 수신되는 요금정보를, 포함하는 각각의 기기로 전송한다. 그에 따라 각 기기는 요금정보에 대응하여 동작을 가변 제어한다. 스마트 서버는 복수의 기기에 대한 전력소비 정보를 수집하여 전력관리 서버(1)로 전송할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 가전기기 및 스마트 서버의 구성이 도시된 도이다.
에너지 소비처 중 가정(2) 내에는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 가전기기(201 내지 209), 그리고 스마트 서버(100)를 포함한다.
가전기기는 세탁기(205), 냉장고(206), 김치냉장고(207), 실외기(201) 및 실내기(202 내지 204), 환기장치, 난방장치(208, 209)를 포함한다. 또한, 가전기기는 전기오븐, 전기밥솥, 다리미, 조명기기 등 에너지를 소비하는 기기를 더 포함할 수 있다.
이때, 공기조화기는 실내로 냉온의 공기를 토출하는 실내기(202 내지 204), 실내기와 연결되는 실외기(201) 등의 유닛을 복수로 포함하고, 실내기에 연결되어 실내기로 동작명령을 입력하는 로컬제어기 또는 복수의 유닛에 연결되어 그 동작을 제어하고 모니터링 하는 원격제어기를 포함할 수 있다. 그 외에 환기유닛과 연동하여 동작할 수 있다.
또한, 본 발명의 공기조화기는 시스템 공기조화기, 스탠드형 공기조화기 또는 벽걸이형 공기조화기 등으로 분류될 수 있으며, 그 종류에 따라 구비되는 구성 및 배치에 상이점이 있을 수 있으나, 그 형태에 관계없이 적용될 수 있음을 명시한다.
이때, 복수의 가전기기는 소정의 네트워크로 연결되어 스마트 서버(100)와 각각 연결된다. 복수의 가전기기는 네트워크를 통해 통합하여 연결될 수 있으며 경우에 따라 상이한 네트워크로 분리되어 있을 수 있으나, 각각 구비되는 통신방식에 따라 스마트 서버(100)와 연결된다.
스마트 서버(100)는 건물별 또는 가구별로 각각 구비될 수 있으며, 규모가 큰 건물이나 공장의 경우에는 복수의 스마트 서버가 구비될 수 있다. 복수의 스마트 서버가 구비되는 경우 각각의 스마트 서버는 네트워크로 연결되며 경우에 따라 어느 하나의 스마트 서버가 마스터로 설정될 수 있다.
스마트 서버(100)는 스마트 그리드 시스템의 전력관리 서버(1)와 연결되어, 소비전력량에 대한 정보를 송수신하고, 전력관리 서버(1)로부터 요금정보를 수신하여, 연결된 복수의 가전기기로 전송한다. 스마트 서버(100)는 주기적으로 전력관리 서버(1)와 통신하며, 변경되는 요금정보를 가전기기로 즉시 전송한다.
스마트 서버(100)는 수신되는 요금정보에 대응하여, 각 요금정보의 구간 값에 따른 각 가전기기의 운전시간을 별도로 누적하여 저장하고, 그에 따른 전력소비 정보, 예상전기요금을 산출할 수 있다. 또한, 스마트 서버(100)는 복수의 가전기기에 대한 전력 소비에 대한 정보를 전력관리 서버(1)로 전송한다.
도 3 은 본 발명의 가전기기의 구성이 도시된 블록도이다.
가전기기는 도 3에 도시된 바와 같이, 통신부(220), 입력부(250), 출력부(260), 구동제어부(240), 데이터부(230) 그리고 가전기기 동작 전반을 제어하는 제어부(210)를 포함한다.
각각의 가전기기는 상기와 같이 기본적으로 구성되며, 각 기기의 특성에 따라 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어 실외기는 압축기, 실외기 팬 등을 포함하고, 실내기는 실내기 팬, 풍향 조절장치 등을 포함한다. 가전기기는 실외기 및 실내기를 포함하는 공기조화기인 것으로 예로 하여 설명하며 그 외 가전기기에 따른 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
통신부(220)는 적어도 하나의 통신모듈을 포함하여, 실외기 또는 실내기 등의 다른 유닛과 데이터를 송수신함은 물론, 스마트 서버(100)와 통신하여, 스마트 서버(100)로부터 요금정보를 수신하고, 공기조화 기의 동작에 대한 운전 정보를 스마트 서버(100)로 전송한다.
이때, 통신부(220)는 실외기 또는 실내기 간의 통신과, 스마트 서버(100)와의 통신에 상이한 통신방식이 사용될 수 있으며, 통신하고자 하는 대상과의 통신방식에 대응하여 통신모듈을 선택적으로 이용한다. 경우에 따라 상이한 통신방식간의 데이터 전송을 위한 변환기를 포함할 수 있다.
입력부(250)는 적어도 하나의 스위치, 버튼, 터치패드, 다이얼 등의 입력수단을 포함하여, 공기조화기의 동작을 위한 전원공급, 동작에 대한 운전모드, 운전모드에 따른 운전설정, 스케줄 등의 데이터가 입력된다.
출력부(260)는 램프, LED와 같은 표시등, 표시부, 스피커 등의 출력수단을 적어도 하나 구비하여, 공기조화기의 동작상태를 출력한다. 이때, 공기조화기의 동작상태는 현재의 운전상태, 입력된 설정, 정상동작 여부에 대하여, 문자 숫자 특수문자 등으로 표시할 뿐 아니라 효과음 또는 경고음, 동작등 또는 경고등으로 출력한다.
또한, 출력부(260)는 제어부(210)의 제어명령에 대응하여, 통신부(220)를 통해 수신된 요금정보를 표시하고, 특정 요금정보에 대응하는 공기조화기의 운전 정보, 그에 따른 요금정보를 표시한다. 이때, 요금정보는 제어부(210)에 의해 산출되거나, 스마트 서버(100)에서 산출되어 통신부(220)를 통해 수신될 수 있다.
실내기(202 내지 204)의 경우 출력부(260)는 입력부(250)를 통해 입력된 설정온도, 설정풍량, 운전모드 등의 설정정보뿐 아니라, 현재 동작 상태, 실내온도 정보 등의 정보를 출력하고, 이상 발생 시 경고음 경고등 경고메시지 중 적어도 하나를 출력한다.
이때, 입력부(250) 및 출력부(260)는 실내기(202 내지 204)의 전면 패널, 전면부의 하면, 하부, 상부 등에 구비될 수 있으며, 그 위치는 본 설명에 한정되지 않는다.
데이터부(230)에는 공기조화기 동작에 대한 설정데이터, 동작 제어를 위한 제어데이터가 저장되고, 실외기 또는 다른 실내기 등의 다른 유닛으로부터 수신되는 데이터가 저장되며, 따른 운전 기록이 운전 데이터로써 저장된다. 또한, 데이터부(230)에는 스마트 서버(100)로부터 수신되는 요금정보가 저장된다.
구동 제어부(240)는 제어부(210)의 제어명령에 대응하여, 입력부(250)의 설정에 따라 소정의 동작을 수행한다. 예를 들어 실내기의 경우 실내기 팬의 구동, 밸브의 개폐, 루버 또는 베인의 각도 조절과 같은 동작 전반을 수행한다. 실외기의 경우 압축기의 구동, 실외기 팬의 구동, 밸브의 개폐 등의 동작 전반을 수행한다.
구동 제어부(240)는 상기와 같은 동작을 통해 실외기로부터 실내기로 냉매가 공급되고, 실내기에서 열교환된 냉온의 공기를 토출하게 된다.
제어부(210)는 입력부(250)를 통해 입력되는 데이터에 대응하여 공기조화기가 동작되도록 제어명령을 생성하고, 통신부(220)를 통해 데이터의 송수신 그리고 데이터부(230)의 데이터 입출력을 제어한다. 또한, 제어부(210)는 설정에 따라 구동제어부(240)로 제어명령을 인가함에 따라 공기조화기가 설정에 따라 동작하도록 한다.
또한, 제어부(210)는 통신부(220)를 통해 스마트 서버(100)로부터 수신되는 요금정보에 대응하여, 입력된 운전설정을 변경하여 공기조화기의 동작을 가변제어한다.
특히 제어부(210)는 요금정보의 값에 따라, 현재 요금구간이 할인요금구간, 일반요금구간 및 할증요금구간 중 어느 하나에 대응하여 운전 설정을 변경하고, 그에 따른 운전상태가 출력부(260)를 통해 출력되도록 한다.
또한, 제어부(210)는 운전 중, 통신부(220)를 통해 스마트 서버(100)로부터 새로운 요금정보가 수신되면, 새로운 요금정보가 기 수신된 요금정보와 상이한지 여부를 판단하여, 요금정보가 변경된 경우, 변경된 요금정보에 대응하여 운전설정 재설정하여 동작을 변경한다.
제어부(210)는 요금정보에 대응하여 목표온도, 운전율 및 운전영역 중 어느 하나에 대한 운전설정을 변경한다. 특히 제어부(210)는 난방모드, 냉방모드 및 급탕모드 중 어느 하나의 상기 운전모드에 대한 목표온도를 변경함으로써 운전설정을 변경한다.
제어부(210)는 할증요금구간에서, 난방모드로 운전하는 경우 난방 목표온도를 낮추고 냉방모드에서는 냉방 목표온도를 높이며, 급탕모드에서는 급탕목표온도를 낮추어 절전 운전한다. 또한, 제어부(210)는 일반요금구간에서는 입력된 운전설정과 최소 운전 사이의 평균으로 운전설정을 변경한다.
즉, 제어부(210)는 할증요금구간에서는 공기조화기가 최소한으로 동작하도록 하고, 할인요금구간에서는 입력된 설정에 따라 즉 사용자의 요구에 따라 공기조화기가 동작하도록 제어한다.
여기서 제어부(210)는 할증요금구간과 일반요금구간에서 쾌적온도 범위를 이용하여, 입력된 운전설정보다는 절전운전하면서 사용자가 불쾌감을 느끼지 않는 정도로 운전한다. 쾌적온도 범위는 계절과 운전모드에 다른 불쾌감과 쾌적감을 나타낸 것이다.
제어부는 요금정보가 할증요금구간인 경우, 운전모드에 따른 쾌적온도 범위 중 최소값으로 운전설정을 변경하여, 절전운전하고, 요금정보가 일반요금구간인 경우, 운전모드에 따른 쾌적온도 범위 중 최소값과 입력부(250)를 통해 입력된 운전설정의 평균으로, 운전설정을 변경하여 운전하며, 요금정보가 할인요금구간인 경우, 입력부(250)를 통해 입력된 운전설정으로 운전한다.
또한, 제어부(210)는 할증요금구간이 소정 시간 이상 유지되는 경우, 즉 절전운전이 소정 시간 이상 유지되는 경우, 쾌적온도 범위를 고려하여 운전 설정을 변경하더라도 사용자가 불쾌감을 느낄 수 있으므로, 동작을 정지하고, 일정 시간 후 재운전되도록 예약설정 할 수 있다.
제어부(210)는 운전설정이 변경되는 때에 출력부(260)를 통해 변경되는 운전설정에 대한 정보를 표시할 수 있으며 경우에 따라 요금정보를 함께 표시할 수 있다.
제어부(210)는 설정에 따라 요금정보에 따른 운전 제어를 수행하지 않는 경우에는 요금정보에 관계없이 입력된 운전설정에 따라 운전을 제어한다. 요금정보에 따른 운전여부는 입력부(250)를 통해 설정될 수 있다.
또한, 제어부(210)는 통신부(220)가 오동작하거나, 스마트 서버로부터 소정 시간 이상 요금정보가 수신되지 않는 경우, 요금정보에 따른 운전 수행이 불가능하므로 입력부를 통해 입력된 운전설정에 따라 운전하도록 제어한다.
제어부(210)는 요금정보에 따른 운전시간을 별도로 카운트하여 기록하고, 운전이 종료되면, 요금정보의 변경 및 그에 따른 운전설정의 변경에 대한 데이터를 데이터부(230)에 기록한다. 이때 제어부(210)는 할인요금구간, 일반요금구간 및 할증요금구간 각각에 대한 운전시간을 개별 카운트한다.
제어부(210)는 상기와 같이 저장된 데이터를 스마트 서버(100)로 주기적으로 전송하거나 운전이 종료 시 전송한다.
스마트 서버(100)는 복수의 가전기기로부터 요금정보에 따른 운전기록, 운전시간에 대한 데이터를 수신하여 전력관리 서버(1)로부터 수신한 요금산출데이터, 기 설정된 요금표 등에 근거하여 복수의 가전기기에 의해 소비되는 전력량, 그에 대응하는 전기요금을 산출한다. 스마트 서버(100)는 복수의 가전기기 각각에 대하여 개별적으로 예상 전기요금을 산출하여 각 가전기기로 전송할 수 있다.
경우에 따라 가전기기에서 요금정보별 운전시간을 바탕으로 자체적으로 예상 전기요금을 산출할 수 있다. 제어부(210)는 스마트 서버로부터 요금정보에 따른 요금표를 수신하여 총 전력소비량에 대응하여 산출된 할인요금구간, 일반요금구간, 할증요금구간에 각각에 대한 기준요금과, 요금구간별 운전시간을 이용하여 예상전기요금을 자체 산출할 수 있다.
제어부(210)는 스마트 서버(100) 또는 자체 산출된 요금정보를 출력부(260)를 통해 표시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4 는 본 발명의 가전기기에서 요금정보에 따라 동작을 변경하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 4 를 참조하면, 제어부(210)는 입력부(250)를 통해 운전모드 및 그에 따른 운전설정이 입력되면(S310), 스마트 서버(100)로부터 수신되는 요금정보에 대응하여 운전설정을 변경하는 스마트 요금제 적용 여부를 판단한다(S320).
제어부(210)는 스마트 요금제가 적용되지 않은 경우, 스마트 서버(100)로부터 수신되는 요금정보를 무시하고 입력된 운전설정에 따라 운전을 수행한다(S440).
스마트 요금제가 적용된 경우, 제어부(210)는 통신부(220)를 통해 스마트 서버(100)로부터 요금정보를 수신한다(S330).
이때, 스마트 서버(100)로부터 수신되는 요금정보는 현재 총 전력소비량에 다른 요금구간에 대한 데이터로써, 전력관리 서버(1)에서 전력공급 대비 전력수요, 또는 전력소비량에 따라 변경적용하는 값으로써, 전기요금을 산출하는 기준요금이 변경되는 지점을 구간으로써 구분한 것이다.
요금정보는 3단계로 요금구간을 구분하여 할증요금구간, 일반요금구간, 할인요금구간으로 구분되어 그 값이 설정될 수 있다. 할증요금구간은 가장 요금이 비싼 구간이고, 할인요금구간은 저렴한 구간이다. 할인요금구간은 전력사용량이 많은 구간이고(Peak), 일반요금구간은 부분적으로 전력사용량이 많아지는 구간이며(Partial peak), 할인요금 구간은 전력사용량이 적은 구간(Off peak) 이다.
이러한 요금정보는 2단계로 구분하거나, 4단계, 5단계로 보다 세분화하여 요금정보의 구간을 설정할 수도 있고, 구간을 구분하는 기준을 변경하는 할 수 있으나, 본 발명은 전력사용량에 따라 상기와 같이 3구간으로 구분하는 것으로 예로 한다. 이때, 동일한 할증요금 구간이라 하더라도, 누적된 전력소비량에 따라 기준요금이 상이하게 적용될 수 있다.
스마트 서버(100)는 주기적으로 전력관리 서버(1)로부터 요금정보를 수신하고, 수신된 요금정보를 연결된 복수의 가전기기로 전송하고 가전기기는 상기와 같이 각각 스마트 서버(100)로부터 요금정보를 수신한다.
제어부(210)는 운전하는 시점의 계절정보, 설정된 운전모드에 따라 쾌적온도 범위를 산출한다(S340). 이때 쾌적온도 범위는 계절, 상대습도, 습구온도를 이용하여 사용자가 쾌적하다고 느끼는 온도의 범위를 산출한 것으로서 McQuiston & Parker의 기준을 따른다. 예를 들어 겨울철 난방 시 약 19도 내지 23도 범위 내에서 설정되며 여름철 냉방 시 약 21도 내지 27도 범위에서 설정될 수 있으며 습도에 따라 그 값이 변경될 수 있다.
제어부(210)는 수신된 요금정보가 할증요금구간인 경우(S350), 쾌적온도 범위의 최소값으로 운전설정을 변경한다(S360). 제어부(210)는 변경된 운전설정에 따라 절전운전하도록 제어한다(S370).
이때, 최소값이란 절전운전을 위한 에너지를 최소소비하기 위한 값으로 공기조화기가 난방운전 시, 최소값은 쾌적온도 범위 내에서의 최저 온도이고, 냉방운전시에는 쾌적온도 범위 내에서의 최대 온도를 의미한다. 예를 들어, 난방운전 시 19도 내지 23도 범위 중 목표온도를 19도로 설정하고, 냉방운전시에는 21 내지 26.5도 중 27도를 목표온도로 설정하여 운전설정을 변경한다.
제어부(210)는 요금정보가 일반요금구간인 경우(S380), 쾌적온도범위의 최소값과 입력된 운전설정의 온도값의 평균으로 운전설정을 변경하고(S390), 변경된 운전설정에 따라 운전한다(S400).
예를 들어 입력된 운전설정이 냉방운전에 희망온도 22도인 경우, 냉방운전에 따라 쾌적온도의 최소값, 즉 최대 온도인 27도와 22도의 평균, 24.5도가 목표온도로 설정되어 운전설정이 변경된다. 난방운전 25도인 경우에는 25도와, 쾌적온도의 최소값 19도의 평균인, 22도가 목표온도로 설정된다.
또한, 요금정보가 할인요금구간인 경우, 제어부(210)는 별도의 운전설정 변경 없이 입력된 운전설정에 따라 운전되도록 한다(S420). 할인요금구간은 가장 요금이 싼 구간이므로 사용자의 희망에 따라 운전하도록 한다.
이때, 요금정보가 수신되지 않거나 요금정보에 상기와 같은 요금구간에 대한 정보가 포함되지 않은 경우, 요금정보에 이상이 있는 것으로 판단하여 요금정보를 무시하고 입력된 운전설정에 따라 운전되도록 한다(S440).
제어부(210)는 운전 중, 요금정보 및 공기조화기의 운전상태를 출력부(260)를 통해 표시한다(S430).
도 5 는 본 발명의 가전기기에서 요금 정보의 수신 상태에 따라 동작을 변경하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 5를 참조하면, 운전모드 및 그에 따른 운전설정이 입력되고(S470), 제어부(210)는 스마트 서버(100)의 요금정보에 따른 운전제어를 위한 스마트 요금제 적용 여부를 판단한다(S480). 스마트 요금제가 적용되지 않는 경우 입력된 운전설정에 따라 운전한다(S520).
스마트 요금제 적용 시, 제어부(210)는 통신부(220)를 통해 스마트 서버(100)로부터 요금정보를 수신하고, 수신된 요금정보의 정상 수신 여부를 판단한다(S500).
이때, 요금정보가 수신되지 않은 경우 또는 수신된 요금정보에 오류가 있는 경우 제어부(210)는 통신 오류로 판단하여 출력부(260)를 통해 통신 오류를 표시하고(S510), 요금정보와 무관하게 입력된 운전설정에 따라 운전을 수행한다(S520).
요금정보가 정상적으로 수신되면, 제어부(210)는 요금정보에 대응하여 운전설정을 변경한다(S530). 전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 전력사용량에 따라 변경되는 할증요금구간, 일반요금구간, 할인요금구간의 어느 하나의 요금정보에 대응하여 운전설정을 변경한다.
제어부(210)는 요금정보에 따라 설정된 운전설정에 대응하여 공기조화기가 운전되도록 제어한다(S540).
이때, 통신부(220)는 주기적으로 스마트 서버(100)에 접속하여 요금정보를 수신할 수 있으며, 경우에 따라 이벤트 발생 시 스마트 서버(100)에 접속하여 요금정보를 수신할 수 있다.
제어부(210)는 통신부(220)를 통해 새로운 요금정보가 수신되면(S550), 새로운 요금정보가 기 수신된 요금정보와 상이한지 여부를 판단한다(S560). 요금정보가 변경된 경우 제어부(210)는 변경된 요금정보에 대응하여 운전설정을 변경하고(S530), 그에 따라 운전한다(S540).
요금정보가 변경되지 않은 경우에는 운전을 유지한다(S570).
제어부(210)는 운전 중, 운전이 종료되기까지 새로운 요금정보를 수신하여 상기와 같이 요금정보의 변경 여부에 대응하여 운전설정을 변경한다(S540 내지 S580).
운전이 종료되면 제어부(210)는 운전 중 변경된 요금정보와 그에 따른 요금정보별 운전시간, 변경내용에 대하여 기록을 데이터부(230)에 저장하고 출력부(260)를 통해 출력한다(S590).
도 6 은 본 발명의 가전기기에서 소정 요금 정보에 따른 동작을 변경하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 6 을 참조하면, 공기조화기는 운전모드 및 운전설정이 입력되고(S610), 스마트 서버로부터 요금정보를 수신한다(S620). 전술한 도 4와 같이 제어부(210)는 수신된 요금정보에 대응하여 운전설정을 변경하거나 입력된 운전설정에 따라 운전한다.
이때, 제어부(210)는 요금정보가 할증요금구간인지 여부를 판단한다(S630).요금정보가 할증요금구간이 아닌 경우 그 요금정보에 대응하여 운전을 설정하고 운전한다(S710, S720).
요금정보가 할증요금 구간인 경우, 쾌적온도범위 중 최소값으로 운전설정을 변경한다(S640). 그리고 변경된 운전설정에 따라 절전운전을 수행한다(S650). 이때 제어부(210)는 절전운전 시간은 카운트한다.
제어부(210)는 전술한 도 5와 같이 운전중, 새로운 요금정보가 통신부(220)를 통해 수신되면(S660), 요금정보의 변경 여부를 판단하고(S670), 요금정보가 변경되지 않은 경우 운전을 유지하는데, 제어부(210)는 카운트 된 절전운전시간이 기준시간 이상인지 여부를 판단한다(S680).
제어부(210)는 절전운전시간이 기준시간 미만이면 절전운전을 유지하고(S650), 새로 수신되는 요금정보에 따라 운전설정을 변경하거나 유지한다(S660, S670). 요금정보 변경 시 변경된 요금정보에 대응하여 운전설정을 변경하고(S710) 그에 따라 운전되도록 제어한다(S720). 요금정보 변경으로 절전운전이 종료되고 일반운전 수행 시 제어부(210)는 절전운전시간을 초기화한다.
절전운전시간이 기준시간 이상인 경우, 제어부(210)는 설정에 따라 운전을 정지하고, 운전 정지에 대한 안내를 출력부(260)를 통해 출력한다(S690). 또한, 제어부(210)는 중지된 운전에 대한 정보를 저장하고, 소정시간 이후 운전이 재개 되도록 운전예약을 설정한다(S700).
그에 따라 요금이 비싼 할증운전구간에서 장시간 가전기기가 운전되지 않도록 하고, 요금이 저렴한 다른 구간에서 운전되도록 할 수 있다. 여기서 절전운전에 대한 기준시간은 설정에 따라 변경될 수 있고, 경우에 따라 별도의 절전운전시간 제한 없이 운전 가능하다.
도 7 은 가전기기에 공급되는 에너지의 소비변화 및 그에 따른 요금정보의 변화의 예가 도시된 예시도이다. 전력관리 서버(1)는 도 7에 도시된 바와 같이, 수집되는 전력소비량에 대한 데이터에 대응하여 요금을 가변하고 그에 따른 요금정보를 생성한다.
이때 전력관리 서버(1)는 전력소비량이 일정 값 이상이 되는 경우, 또는 일정값 이상으로 일정시간 유지되는 경우 요금구간을 변경 설정한다. 전력관리 서버(1)는 소정시간 간격으로 요금정보를 생성하는데, 이는 시간 단위 또는 일 단위로 변경될 수 있다.
전력관리 서버(1)는 요금구간을 3구간을 구분하여 요금정보를 생성한다. 전력관리 서버(1)는 전력소비량이 제1 기준값 미만인 경우, 제1 기준값 미만으로 소정시간 유지되는 경우 저렴한 요금으로 할인요금구간(Off peak)(51)을 설정한다.
또한, 전력관리 서버(1)는 전력소비량이 제2 기준값 이상인 경우, 그리고 제 2 기준값 이상으로 소정시간 이상 유지되는 경우 전력소비량이 최대이므로 가장 비싼 요금을 할당하여 할증요금구간(Peak)(53)으로 설정한다.
전력관리 서버(10)는 전력소비량이 제 1 기준값 이상이고 제 2 기준값 미만이거나, 간헐적으로 제 2 기준값을 초과하더라도 다시 제 2 기준값 미만으로 감소하는 경우에는 일반요금구간(Partial Peak)(52)으로 설정한다.
상기와 같이 전력사용량이 많은 때에는 요금을 비싸게 책정하고, 전력사용량이 적은 때에는 저렴하게 책정하여, 그에 따른 요금정보를 생성함으로써, 에너지 소비처에서는 요금정보에 따라 전력의 사용 여부를 결정할 수 있게 된다.
그에 따라 에너지 소비처에서는 에너지를 절약하고, 에너지 생성처인 발전시스템은 과다하게 에너지를 생산하지 않아도 되고, 그에 대응하여 낭비되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
도 8 은 에너지 소비 변화에 따라 가변되는 요금정보의 예가 도시된 예시도이고, 도 9 는 요금정보에 따른 가전기기의 운전기록의 예가 도시된 예시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이 전기요금은 계절별, 요금정보별, 누적 사용량에 따라 변경된다. 소정 기간 동안의 누적사용량이 많을수록 비싼 요금이 적용되고 요금정보에 따른 요금구간별로 요금도 상이하다.
제어부(210)는 요금정보에 따른 요금구간별로 운전시간을 별도로 카운트하여 도 9에 도시된 바와 같이 저장한다. 이때, 제어부는 요금정보에 다른 운전시간이 포함된 운전기록을 스마트 서버(100)로 전송할 수 있다.
상기와 같은 요금정보와, 가전기기에 대한 운전기록을 이용하여 제어부(210)는 소정기간 동안의 전력요금을 산출할 수 있다.
또한, 스마트 서버(100)는 상기 요금표와 운전기록을 이용하여 복수의 가전기기에 대한 예상전기요금, 각 가전기기별 개별 예상전기요금을 산출할 수 있다. 스마트 서버(100)에서 예상전기요금을 산출하는 경우 각 가전기기는 별도로 예상전기요금을 산출하지 않고 스마트 서버(100)로부터 산출된 예상전기요금을 수신하여 표시한다.
도 10 은 도 4의 가전기기의 동작방법에 따른 에너지 소비 변화의 예가 도시된 예시도이다.
상기와 같이 전력사용량에 따라 요금이 변경되도록 요금정보를 생성하여 각 에너지 소비처에서 요금정보에 대응하여 기기의 운전을 제어하는 스마트 요금제를 적용함에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이 그 에너지 소비를 변경할 수 있게 된다. 도 8의 a는 겨울철 전력소비변화가 도시된 도이고, 도 8의 b는 여름철 전력소비변화가 도시된 도이다.
발전시스템은 최대 전력소비량을 기준으로 전력을 생산하게 되므로, 최대 전력소비량과 최저 전력소비량의 차가 클수록, 낭비되는 에너지가 많아지게 된다.
도 10의 a 및 b와 같이 스마트 요금제 적용 시, 전력 사용이 특정 시간대에 집중되는 것을 방지하게 된다. 할증요금구간(Peak)에서의 전력소비를 감소시키고 결과적으로 할증요금구간을 감소시키게 된다. 스마트 요금제 적용을 통해 기존의 할증요금구간에서의 전력소비가 0.15kWh/home 내지 0.3KWh/home의 감소 효과가 있다.
따라서, 본 발명은 전체적인 에너지의 소비를 줄이고 에너지 소비가 특정 시간에 집중되는 것을 방지함으로써 에너지의 낭비를 최소화하여, 효과적인 에너지의 생산 및 에너지의 소비를 이끌어 낼 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
1: 전력관리 서버 100: 스마트 서버
200: 가전기기
210: 제어부 220: 통신부
230: 데이터부 240: 구동제어부
250: 입력부 260: 출력부

Claims (21)

  1. 스마트 서버와 통신하여, 전력사용량에 대응하여 변경되는 요금 정보를 수신하는 통신부;
    운전모드 및 상기 운전모드에 따른 운전설정이 입력되는 입력부;
    운전상태 및 상기 요금정보를 출력하는 출력부; 및
    할인요금구간, 일반요금구간 및 할증요금구간 중 어느 하나의 상기 요금 정보에 대응하여, 상기 운전 설정을 변경하여 운전하고 상기 운전상태를 상기 출력부를 통해 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 요금정보가 할인요금구간인 경우, 상기 입력부를 통해 입력된 상기 운전설정으로 운전하고, 상기 요금정보가 할증요금구간인 경우, 상기 운전설정을 변경하여 절전운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 운전 중 상기 통신부를 통해 상기 스마트 서버로부터 새로운 요금정보를 수신하면, 상기 새로운 요금정보가 기 수신된 상기 요금정보와 상이한 경우, 상기 운전설정을 재설정하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 요금정보가 할증요금구간인 경우, 상기 운전모드에 따른 쾌적온도 범위 중 최소값으로 상기 운전설정을 변경하여 절전운전하고,
    상기 요금정보가 일반요금구간인 경우, 상기 운전모드에 따른 쾌적온도 범위 중 최소값과 상기 입력부를 통해 입력된 운전설정의 평균으로, 상기 운전설정을 변경하여 운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 난방모드, 냉방모드 및 급탕모드 중 어느 하나의 상기 운전모드에 대한 목표온도를 변경하여 운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 목표온도, 운전율 및 운전영역 중 어느 하나에 대한 상기 운전설정을 변경하여 운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 통신부가 오동작하는 경우, 상기 스마트 서버로부터 상기 요금정보가 수신되지 않는 경우 및 상기 요금정보에 따른 운전 제어를 수행하지 않는 경우 중 어느 하나의 경우 상기 입력부를 통해 입력된 운전설정에 따라 운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 할증요금구간이 소정 시간 이상 유지되는 경우, 동작을 정지하고, 일정 시간 후 재운전되도록 예약설정하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 운전 종료 시, 상기 요금정보에 따른 상기 운전설정의 변경에 대한 데이터를 기록하고, 상기 할인요금구간, 상기 일반요금구간 및 상기 할증요금구간 각각에 대한 운전시간을 개별 카운트하여 상기 통신부를 통해 상기 스마트 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는, 기 설정된 요금표를 바탕으로 총 전력소비량에 대응하여 산출된 상기 할인요금구간, 상기 일반요금구간, 상기 할증요금구간에 대한 기준요금과, 상기 기준요금을 바탕으로 운전시간에 비례하여 산출된 요금이 상기 스마트 서버로부터 수신되면, 상기 출력부를 통해 출력하는 가전기기.
  10. 운전모드 및 상기 운전모드에 대한 운전설정이 입력되는 단계;
    유선 또는 무선 네트워크로 연결된 스마트 서버로부터, 전력사용량에 따라 변경되는 요금정보를 수신하는 단계;
    할인요금구간, 일반요금구간 및 할증요금구간 중 어느 하나의 상기 요금정보에 대응하여, 상기 요금정보가 할인요금구간인 경우, 입력된 상기 운전설정으로 운전하는 단계; 및
    상기 요금정보가 할증요금구간인 경우, 상기 운전설정을 변경하여 절전운전하는 단계를 포함하는 가전기기의 동작방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    운전 중, 상기 스마트 서버로부터 새로운 요금정보를 수신하면, 상기 새로운 요금정보가 기 수신된 상기 요금정보와 상이한 경우, 상기 운전설정을 재설정하여 운전하는 단계를 더 포함하는 가전기기의 동작방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 요금정보가 할증요금구간인 경우,
    상기 운전모드에 따른 쾌적온도 범위 중 최소값으로 상기 운전설정을 변경하여, 절전운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기의 동작방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 요금정보가 일반요금구간인 경우,
    상기 운전모드에 따른 쾌적온도 범위 중 최소값과, 상기 입력된 운전설정의 평균으로 상기 운전설정을 변경하여 운전하는 단계를 더 포함하는 가전기기의 동작방법.
  14. 삭제
  15. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 운전설정 중, 난방모드, 냉방모드 및 급탕모드 중 어느 하나에 대한 목표온도를 변경하여 운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기의 동작방법.
  16. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 운전설정을 변경하는 경우, 목표온도, 운전율 및 운전영역 중 어느 하나에 대한 상기 운전설정을 변경하여 운전하는 것을 특징으로 하는 가전기기의 동작방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 요금정보가 수신되지 않는 경우 또는 상기 요금정보에 따른 운전 제어를 수행하지 않는 경우, 입력된 운전설정에 따라 운전하는 단계를 더 포함하는 가전기기의 동작방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 할증요금구간이 소정 시간 이상 유지되는 경우, 동작을 정지하고, 일정 시간 후 재운전되도록 예약설정하는 단계를 더 포함하는 가전기기의 동작방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    운전 종료 시, 상기 요금정보에 따른 상기 운전설정의 변경에 대한 데이터를 기록하여 출력하는 단계를 더 포함하는 가전기기의 동작방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 할인요금구간, 상기 일반요금구간 및 상기 할증요금구간 각각에 대한 운전시간을 개별 카운트하여 상기 스마트 서버로 전송하는 단계를 더 포함하는 가전기기의 동작방법.
  21. 제 10 항에 있어서,
    운전 종료 시, 기 저장된 요금표를 바탕으로, 총 전력소비량에 대응하여 산출된 상기 할인요금구간, 상기 일반요금구간, 상기 할증요금구간에 대한 기준요금과, 상기 기준요금을 바탕으로 운전시간에 비례하여 산출된 요금이 상기 스마트 서버로부터 수신되는 단계를 더 포함하는 가전기기의 동작방법.
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