KR101181783B1 - 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 시간대에 따라 가변적인 전기요금에 기초하여 사용자가 피크타임 기준요금을 자유롭게 설정할 수 있어 공기조화시스템으로 인해 발생되는 전기요금을 더 효율적으로 절감할 수 있는 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템에 관한 것이다.

Description

에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템{ENERGY MANAGEMENT SYSTEM AND AIR-CONDITIONING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 시간대에 따라 가변적인 전기요금에 기초하여 사용자가 피크타임 기준요금을 자유롭게 설정할 수 있어 공기조화시스템으로 인해 발생되는 전기요금을 더 효율적으로 절감할 수 있는 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템에 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, 일반적으로 스마트 그리드 방식으로 작동되는 전기제품들은 전기요금이 최고가 되는 시간대에서 전기제품에서 발생되는 전기요금을 최소화하는 방식으로 작동되며, 이때 전기제품을 스마트 그리드 방식으로 작동할지 여부를 결정하는 기준은 전기요금 피크시간대가 되는 것이 일반적이다. 그러나, 전기요금 피크시간대를 기준으로 할 경우, 전기제품이 전기요금 피크시간대에만 스마트 그리드 방식으로 고정적으로 작동되므로, 사용자가 전기제품을 스마트 그리드 방식으로 자유롭게 또는 유동적으로 작동시킬 수 없다는 문제점이 있어 왔다.
따라서, 사용자가 전기제품의 스마트 그리드 방식의 작동을 자유롭게 또는 유동적으로 사용자지정할 수 있는 기술에 대한 필요성이 제기되어 왔다.
본 발명의 목적은 사용자가 전기제품을 스마트 그리드 방식으로 자유롭게 또는 유동적으로 작동시킬 수 있는 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전기제품을 스마트 그리드 방식으로 작동시키는 기준요금을 사용자가 사용자지정할 수 있는 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전기제품을 스마트 그리드 방식으로 작동시키는 기준요금을 용이하고 직관적으로 사용자지정할 수 있는 에너지관리장치 및 이를 포함하는 공기조화시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제 해결 수단은, 하나 이상의 공조공간에 설치되는 하나 이상의 실내기; 전력 공급원으로부터 전기요금이 시간대에 따라 가변적인 전기요금 피크시간대를 포함하는 전기요금 피크타임제에 대한 정보를 수신하는 스마트미터; 및 상기 스마트미터와 양방향 데이터 통신하고, 상기 전기요금 피크타임제에 대한 정보에 기초하여 상기 실내기를 제어하는 에너지관리장치;를 포함하고, 상기 에너지관리장치는 공기조화시스템으로부터 발생되는 전기요금이 절감되도록 공기조화시스템을 제어하는 스마트제어모드의 개시조건인 기준요금을 사용자의 입력신호에 의해 지정할 수 있는 기준요금 설정부를 포함하는 공기조화시스템이다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 과제 해결 수단은, 사용자의 입력신호를 수신하는 입력부; 공기조화시스템에 대한 정보 및 스마트미터를 통하여 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보를 표시하는 표시부; 상기 표시부를 제어하고 상기 입력부의 입력신호를 상기 공기조화시스템의 제어신호로 변환하는 제어부; 및 상기 입력부 또는 상기 표시부에 포함되고, 공기조화시스템으로부터 발생되는 전기요금이 절감되도록 공기조화시스템을 제어하는 스마트제어모드의 개시조건인 기준요금을 사용자의 입력신호에 의해 지정할 수 있는 기준요금 설정부;를 포함하는 에너지관리장치이다.
본 발명의 과제해결수단에 따르면, 본 발명은 사용자가 전기제품을 스마트 그리드 방식으로 자유롭게 또는 유동적으로 작동시킬 수 있는 효과를 가진다. 또한, 본 발명은 전기제품을 스마트 그리드 방식으로 작동시키는 기준요금을 사용자가 사용자지정할 수 있는 효과를 가지며, 전기제품을 사용자가 전술한 기준요금의 사용자지정을 용이하고 직관적으로 할 수 있도록 하는 효과를 가진다.
도 1은 스마트 그리드의 개략도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 전력공급네트워크 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지관리장치의 개략적인 블록선도이다.
도 4는 에너지관리장치에 표시되는 제어화면에 대한 개략도이다.
도 5는 스마트미터에 의해 수신되어 에너지관리장치에 표시되는 전기요금에 대한 그래프이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기준요금 설정부 및 상기 기준요금 설정부의 작동방식에 대한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기준요금 설정부에 대한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기준요금 설정부에 대한 개략도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 공기조화시스템의 스마트제어 과정에 대한 개략도이다.
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 태양열 또는 풍력을 이용한 태양열 발전소와 풍력발전소를 포함한다.
그리고, 상기 화력발전 또는 원자력발전소 또는 수력발전소는 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 태양열이나 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 에너지관리장치(30)(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 에너지관리장치(EMS)(30)를 통하여 중계되며, 에너지관리장치(EMS)(30)는 각 전기장치와 통신을 하며 이를 제어하므로 사용자는 에너지관리장치(EMS)(30)를 보고 각 전기장치의 전력정보를 인식하고 이를 기초로 소모전력량이나 전기요금 한계설정 등과 같은 전력정보처리를 수행함으로써 에너지 및 비용을 절약할 수 있다.
여기서 에너지관리장치(EMS)(30)는 사무실이나 가정에서 사용되는 로컬에너지관리장치(EMS)(30)와, 상기 로컬에너지관리장치(EMS)(30)와 양방향 통신을 하여 로컬에너지관리장치(EMS)(30)에서 취합된 정보를 처리하는 중앙에너지관리장치(EMS)(30)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 에너지관리장치(EMS)(30)을 구비한다.
여기서, 상기 에너지관리장치(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 에너지관리장치(EMS)(30)는 다시 가정 내부의 네트워크망을 통하여 냉장고(101), 세탁기 및 건조기(102), 공기조화시스템(특히, 실내기(110)), 상기 공기조화시스템을 제어하는 리모콘(120), 상기 리모콘(120)을 충전하는 리모콘 충전기(130), 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.
이하에서는, 설명의 편의성을 위하여, 가정에서 사용되는 전기제품 중에서 특히 공기조화시스템(110)을 중심으로 기술하기로 한다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 공기조화시스템(110)은, 하나 이상의 공조공간(AS)에 설치되는 하나 이상의 실내기; 전력 공급원으로부터 전기요금이 시간대에 따라 가변적인 전기요금 피크시간대를 포함하는 전기요금 피크타임제에 대한 정보를 수신하는 스마트미터(20); 및 상기 스마트미터(20)와 양방향 데이터 통신하고, 상기 전기요금 피크타임제에 대한 정보에 기초하여 상기 실내기를 제어하는 에너지관리장치(30);를 포함할 수 있다.
여기서, 전기요금 피크타임제란 전기요금이 시간대에 따라 가변적이며 전기 수요량이 많을 것으로 예측되어 전기요금이 하루 중 최고값이 되는 시간대인 전기요금 피크시간대(Δtpeak)를 포함하는 전기요금제도이다.
스마트미터(20)는 시간에 따른 또는 시간대에 따른 전기요금의 변화에 대한 정보(예를 들어, 시간대에 따른 전기요금에 대한 그래프(G))를 수신한다. 이때, 하루 중 전기요금이 최대값이 되는 시간대가 전기요금 피크시간대)가 된다. 스마트미터(20)에 의해 수신된 전기요금에 대한 정보는 통신 방식으로 에너지관리장치(30)로 송신된다.
본 발명에 따른 에너지관리장치(30)는 공기조화시스템(110)으로부터 발생되는 전기요금이 절감되도록 공기조화시스템(110)을 제어하는 스마트제어모드의 개시조건인 기준요금(R)을 사용자의 입력신호에 의해 지정할 수 있다. 이하에서는, 에너지관리장치(30)를 통하여 기준요금(R)을 설정하는 과정에 대하여 구체적으로 기술하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지관리장치(30)의 개략적인 블록선도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지관리장치(30)는, 전력공급원과 양방향 통신을 하며 실시간으로 전력정보를 계측하고 표시하는 스마트미터(20) 및 전기제품과 양방향 통신하는 통신모듈(39), 사용자가 설정정보를 입력하는(즉, 사용자의 입력신호를 수신하는) 입력부(31), 상기 통신모듈(39)을 통하여 수신된 상기 스마트미터(20)의 전력정보(예를 들어, 전기요금 피크타임제에 대한 정보) 또는 상기 전기제품(예를 들어, 공기조화시스템(110))에 대한 정보를 표시하는 표시부(35), 상기 입력부(31) 또는 상기 통신부를 통하여 상기 설정정보(즉, 사용자의 입력신호), 상기 전력정보 또는 상기 전기제품에 대한 정보를 수신하여, 상기 표시부(35) 및 상기 전기제품의 동작을 제어하는 제어부(33)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 에너지관리장치(30)는 전기제품에 대한 제어 명령어 또는 프로그램이 저장된 메모리(37)를 포함할 수 있다.
여기서, 바람직하게는 상기 에너지관리장치(30)의 제어부(33)는 사용자에게 상기 설정정보, 상기 전력정보 또는 상기 전기제품에 대한 정보를 그래픽화하여 제공하도록 상기 표시부(35)를 제어할 수 있다.
에너지관리장치(30)의 입력부 또는 표시부(35)에는 기준요금 설정부(36)가 포함(또는 표시)될 수 있다. 상기 기준요금 설정부(36)는 전기제품(예를 들어, 공기조화시스템(110))으로부터 발생되는 전기요금이 절감되도록 상기 전기제품(예를 들어, 공기조화시스템(110))을 제어하는 스마트제어모드의 개시조건인 기준요금(R)을 사용자의 입력신호를 통하여 지정할 수 있다. 에너지관리장치(30)의 기준요금 설정부(36)를 통하여 기준요금(R)을 설정하는 과정에 대해서는 이하에서 자세히 기술하기로 한다.
바람직하게는, 상기 에너지관리장치(30)는 표시부(35)가 입력부 역할도 하는 터치스크린일 수 있다.
도 4는 에너지관리장치(30)에 표시되는 제어화면에 대한 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 에너지관리장치(30)는 자신의 표시부(35)를 통하여 공기조화시스템(110)에 대한 정보 또는 사용자가 입력신호를 생성하여 공기조화시스템(110)을 제어하는 제어화면를 표시할 수 있다. 상기 공기조화시스템(110)에 대한 정보는 공기조화시스템(110)의 운전모드(예를 들어, 냉/난방 모드, 제습/가습 모드, 환기 모드, 공기청정 모드 등), 설정온도에 대한 정보, 풍량에 대한 정보, 현재온도에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
그리고, 에너지관리장치(30)에 표시되는 제어화면은 공기조화시스템(110)의 운전모드 선택부(35a), 설정온도 조절부(35a), 풍량 조절부(35a)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제어화면은 제1 스마트제어모드 입력부(35b) 및 제2 스마트제어모드 입력부(35c)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 스마트제어모드 입력부(35b)란 선택시 에너지관리장치(30)가 스마트미터(20)로부터 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보에 기초하여 전기요금 피크시간대에 공기조화시스템(110)의 소비전력이 절감되도록 공기조화시스템(110)을 제어하도록 하는 제어신호를 생성하는 입력부이고, 제2 스마트제어모드 입력부(35c)란 선택시 에너지관리장치(30)의 기준요금 설정부(36)를 통하여 사용자에 의해 지정된 기준요금(R)을 기준으로 스마트미터(20)로부터 수신된 단위전력당 전기요금이 상기 기준요금(R) 이상인 경우 공기조화시스템(110)의 소비전력이 절감되도록 공기조화시스템(110)을 제어하도록 하는 제어신호를 생성하는 입력부이다. 즉, 에너지관리장치(30)는 제1 스마트제어모드 입력부(35b)의 선택시 사용자의 별도의 입력신호 없이 자동으로 공기조화시스템(110)을 스마트제어모드로 작동시키고, 제2 스마트제어모드 입력부(35c)의 선택시 기준요금 설정부(36)를 통한 사용자의 입력신호를 통하여 지정된 기준요금(R)을 기준으로 공기조화시스템(110)을 스마트제어모드로 작동시킬 수 있다.
이하에서는, 제2 스마트제어모드 입력부(35c)가 선택된 경우, 에너지관리장치(30)의 기준요금 설정부(36)를 통하여 사용자가 기준요금(R)을 지정하고, 상기 기준요금(R)을 기준으로 에너지관리장치(30)가 공기조화시스템(110)을 스마트제어모드로 작동시키는 것을 가정하여 기술하기로 한다.
도 5는 스마트미터(20)에 의해 수신되어 에너지관리장치(30)에 표시되는 전기요금에 대한 그래프(G)이다. 도 5에 도시된 전기요금에 대한 그래프(G)는 예시적인 것으로서, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상기 전기요금에 대한 그래프(G)는 시간대에 따라 전기요금이 가변적인 것을 나타내는 그래프(G)이면 어떠한 그래프(G)라도 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 에너지관리장치(30)는 자신의 표시부(35)를 통하여 스마트미터(20)로부터 수신된 시간대에 따른 전기요금에 대한 그래프(G)를 표시한다. 또한, 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에는, 공기조화시스템(110)의 스마트제어모드의 개시조건인 기준요금(R)이 표시될 수 있다.
도 5에 도시된 (즉, 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에 표시된) 전기요금에 대한 그래프(G) 및 기준요금(R)을 기준으로 공기조화시템의 작동방식을 살펴보면, 에너지관리장치(30)는 기준요금(R)보다 큰 단위전력당 전기요금에 대응되는 시간대에는 공기조화시스템(110)의 전기요금이 절감되도록 공기조화시스템(110)을 제어하는 제어신호를 생성한다. 예를 들어, 도 5를 참고하면, 9시 내지 12시, 12시 내지 15시, 15시 내지 18시의 세 개의 시간대에서, 에너지관리장치(30)는 사용자의 설정 온도 및 설정 풍량을 무시하고, 공기조화시스템(110)의 소비전력이 절감되도록(예를 들어, 풍량 감소, 설정 온도 하강, 불필요한 실내기의 작동 정지 등등) 공기조화시스템(110)을 제어하는 제어신호를 생성하여 공기조화시스템(110)으로 전송한다.
에너지관리장치(30)는 전기요금에 대한 그래프(G)에서의 빈 공간 또는 기준요금(R)이 기설정된 시간 이상 사용자에 의해 선택되면 상기 기준요금(R)을 사용자지정할 수 있는 기준요금 설정부(36)가 표시부(35)에(또는 상기 전기요금에 대한 그래프(G) 상에) 표시되도록 상기 표시부(35)를 제어할 수 있다. 상기 기준요금 설정부(36)는 상기 전기요금에 대한 그래프(G)에 선 형태로 표시되는 것이 바람직하다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기준요금 설정부(36) 및 상기 기준요금 설정부(36)의 작동방식에 대한 개략도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에 표시되는 전기요금에 대한 그래프(G)에서의 빈 공간 또는 기준요금(R)이 사용자의 입력신호에 의해 기설정된 시간 이상 선택되면 에너지관리장치(30)의 제어부는 사용자가 기준요금(R)을 사용자지정할 수 있도록 하는 기준요금 설정부(36)가 상기 표시부(35)에 표시되도록 표시부(35)를 제어한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)는 시간대를 나타내는 축에 평행한 파선 형상부(36a)와 사용자의 입력신호에 따라 단위전력당 전기요금을 나타내는 축을 따라 상기 파선 형상부(36a)를 이동시킬 수 있는 이동부(36b)를 포함한다. 즉, 상기 기준요금 설정부(36)는 시간대를 나타내는 축에 평행한 파선 형상부(36a)를 통하여 시간대에 무관하게 하나의 단위전력당 전기요금을 기준요금(R)으로 지정할 수 있고, 상기 기준 요금 설정부는 파선 형상부(36a)를 상하로 이동시킬 수 있는 이동부(36b)를 통하여 상기 기준요금(R)을 변화시켜 사용자의 작업환경에 맞게 또는 사용자의 전기요금 정책에 맞게 기준요금(R)을 유동적으로 또는 자유롭게 변화시킬 수 있다.
도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 사용자는 기준요금 설정부(36)의 이동부(36b)를 상하로 드래그 앤 드롭(drag and drop)함으로써 사용자가 원하는 단위전력당 전기요금을 기준요금(R)으로 지정할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 사용자는 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에 표시되는 기준요금 설정부(36)의 이동부(36b)를 전기요금에 대한 그래프(G)의 상부 방향으로 이동시킴으로써, 높은 단위전력당 전기요금을 기준요금(R)으로 지정할 수 있다. 즉, 사용자는 기준요금(R)을 높게 지정하여 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 완화할 수 있다. 이렇게, 사용자가 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 완화함으로써, 실내 작업이 중요한 경우 또는 실내의 공조환경에 민감한 경우 사용자의 의도와 다르게 공기조화시스템(110)이 소비절감 방식인 스마트그리드 방식으로 자동으로 작동되어 사용자가 실내 작업을 수행하는데 불편하게 되는 것을 방지할 수 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 사용자는 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에 표시되는 기준요금 설정부(36)의 이동부(36b)를 전기요금에 대한 그래프(G)의 하부 방향으로 이동시킴으로써, 낮은 단위전력당 전기요금을 기준요금(R)으로 지정할 수 있다. 즉, 사용자는 기준요금(R)을 낮게 지정하여 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 강화할 수 있다. 이렇게, 사용자가 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 강화함으로써, 실내 작업의 중요도가 낮은 경우 또는 실내의 공조환경에 둔감한 경우 전기요금 피크시간대에만 공기조화시스템(110)이 소비절감 방식인 스마트그리드 방식으로 자동으로 작동되어 전기요금 피크시간대 이외의 시간대에서 공기조화시스템(110)으로부터 불필요한 전기요금일 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)에 대한 개략도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에 표시되는 전기요금에 대한 그래프(G)에서의 빈 공간 또는 기준요금(R)이 사용자의 입력신호에 의해 기설정된 시간 이상 선택되면 에너지관리장치(30)의 제어부는 사용자가 기준요금(R)을 사용자지정할 수 있도록 하는 기준요금 설정부(36)가 상기 표시부(35)에 표시되도록 표시부(35)를 제어한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)는 기설정된 시간대별로 단위전력당 전기요금을 기준요금(R)으로 지정할 수 있도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 기준요금 설정부(36)는 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에 표시되는 전기요금에 대한 그래프(G) 위에 시간대 구간별로 그리고 단위전력당 전기요금 구간별로 선택가능하게 표시되고, 사용자는 자신이 원하는 시간대별로 그리고 자신이 원하는 단위전력당 전기요금 구간별로 기준요금(R)을 각각 지정할 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참고하면, 사용자는 0시 내지 3시, 3시 내지 6시, 6시 내지 9시, 9시 내지 12시, 21시 내지 24시의 기준요금(R)을 높은 단위전력당 전기요금으로 지정함으로써 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 완화하여 실내 작업이 중요한 경우 또는 실내의 공조환경에 민감한 경우 사용자의 의도와 다르게 공기조화시스템(110)이 소비절감 방식인 스마트그리드 방식으로 자동으로 작동되어 사용자가 실내 작업을 수행하는데 불편하게 되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 사용자는 12시 내지 15시, 15시 내지 18시, 18시 내지 21시의 기준요금(R)을 낮은 단위전력당 전기요금으로 지정함으로써 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 강화하여 실내 작업의 중요도가 낮은 경우 또는 실내의 공조환경에 둔감한 경우 전기요금 피크시간대에만 공기조화시스템(110)이 소비절감 방식인 스마트그리드 방식으로 자동으로 작동되어 전기요금 피크시간대 이외의 시간대에서 공기조화시스템(110)으로부터 불필요한 전기요금일 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 사용자는 제2 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)를 이용하여 시간대별로 기준요금(R)을 상이하게(즉, 강화시키거나 또는 완화하여) 지정할 수 있어, 실내 작업의 중요도 및 실내 작업의 공조환경에의 민감도에 따라 공기조화시스템(110)이 유동적으로 스마트그리드 방식으로 작동될 수 있도록 할 수 있는 동시에, 공기조화시스템(110)으로부터 불필요하게 전기요금이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)에 대한 개략도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 에너지관리장치(30)의 표시부(35)에 표시되는 전기요금에 대한 그래프(G)에서의 빈 공간 또는 기준요금(R)이 사용자의 입력신호에 의해 기설정된 시간 이상 선택되면 에너지관리장치(30)의 제어부는 사용자가 기준요금(R)을 사용자지정할 수 있도록 하는 기준요금 설정부(36)가 상기 표시부(35)에 표시되도록 표시부(35)를 제어한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)는 전기요금에 대한 그래프(G) 위에서 시간대에 따라 연속적인 드래그 앤 드롭에 의해 기준요금(R)을 지정할 수 있도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 기준요금 설정부(36)는 기준요금(R)을 표시하는 파선 형상부(36a)와 사용자의 입력신호에 따라 상기 파선 형상부(36a)를 이동 및/또는 생성시킬 수 있는 이동부(36b)를 포함한다. 즉, 사용자가 전기요금에 대한 그래프(G) 위에 표시되는 이동부(36b)를 사용자의 의도에 대응되게 시간에 따라 단위전력당 전기요금을 기준요금(R)으로 연속적으로 이동시키면(즉, 도 8의 그래프(G)의 단위시간단 전기요금을 나타내는 축에서부터 우측 방향으로 이동시키면), 에너지관리장치(30)의 제어부는 상기 이동부(36b)의 이동 궤적에 따라 파선 형상부(36a)가 생성되도록 표시부(35)를 제어한다. 이렇게, 파선 형상부(36a)에 대응되는 단위전력당 전기요금이 기준요금(R)이 된다.
예를 들어, 도 8을 참고하면, 사용자는 0시 내지 3시, 3시 내지 6시, 6시 내지 9시, 9시 내지 대략 10시, 21시 내지 24시의 기준요금(R)을 높은 단위전력당 전기요금으로 지정함으로써 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 완화하여 실내 작업이 중요한 경우 또는 실내의 공조환경에 민감한 경우 사용자의 의도와 다르게 공기조화시스템(110)이 소비절감 방식인 스마트그리드 방식으로 자동으로 작동되어 사용자가 실내 작업을 수행하는데 불편하게 되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 사용자는 대략 10시 내지 12시, 12시 내지 15시, 15시 내지 18시, 18시 내지 21시의 기준요금(R)을 낮은 단위전력당 전기요금으로 지정함으로써 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동조건을 강화하여 실내 작업의 중요도가 낮은 경우 또는 실내의 공조환경에 둔감한 경우 전기요금 피크시간대에만 공기조화시스템(110)이 소비절감 방식인 스마트그리드 방식으로 자동으로 작동되어 전기요금 피크시간대 이외의 시간대에서 공기조화시스템(110)으로부터 불필요한 전기요금이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 사용자는 제3 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)를 이용하여 시간에 따라 연속적으로 기준요금(R)을 상이하게(즉, 강화시키거나 또는 완화하여) 지정할 수 있어, 실내 작업의 중요도 및 실내 작업의 공조환경에의 민감도에 따라 공기조화시스템(110)이 유동적으로 스마트그리드 방식으로 작동될 수 있도록 할 수 있는 동시에, 공기조화시스템(110)으로부터 불필요하게 전기요금이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 상기 제3 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)에 의하면, 사용자가 표시부(35)에서 자유로이 기준요금 설정부(36)의 궤적을 입력할 수 있어, 제2 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)보다 더 유동적으로 또는 자유롭게 그리고 직관적이고 용이하게 기준요금(R)을 지정할 수 있는 이점이 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 공기조화시스템(110)의 스마트제어 과정에 대한 개략도이다.
본 발명에 따른 공기조화시스템(110)은, 전력공급원으로부터 스마트미터(20)로 수신된 전기요금 피크타임제 및/또는 전기요금에 대한 그래프(G)에 기초하여 현재시각의 단위전력당 전기요금이 기준요금(R) 이상인 경우 에너지관리장치(30)에 의해 상기 공기조화시스템(110)의 소비전력이 절감되도록(즉, 스마트그리드제어모드 또는 스마트제어모드) 제어된다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 공기조화시스템(110)이 스마트그리드 방식으로 작동되지 않고 있는 경우, 공기조화시스템(110)은 사용자가 지정한 설정 풍량, 설정 온도에 맞게 작동된다. 예를 들어, 공조공간(AS) 내에 위치되는 모든 실내기(I1 내지 I9)가 사용자에 의해 지정된 설정온도 및 설정 풍량에 맞게 제1 작동상태(예를 들어, 설정 풍량이 크도록)로 작동한다.
도 9b는 제1 실시예에 따른 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동 방식에 대하여 도시하고 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 에너지관리장치(30)가 스마트미터(20)로부터 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보 또는 전기요금에 대한 그래프(G)에 기초하여 단위전력당 전기요금이 기준요금(R) 이상인 것으로 판단하는 경우, 상기 에너지관리장치(30)는 기설정된 제1 작동상태로 작동 중인 실내기가 상기 제1 작동상태보다 소비전력이 낮은 제2 작동상태로 작동되도록 상기 실내기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 에너지관리장치(30)가 현재시각의 단위시간당 전기요금이 기준요금(R) 이상인 것으로 판단하는 경우, 에너지관리장치(30)는 도 9a에서 강풍(즉, 제1 작동상태)으로 작동되던 모든 실내기(I1 내지 I9)가 도 9b에서와 같이 약풍(즉, 제2 작동상태)으로 작동하도록 모든 실내기(I1 내지 I9)를 제어할 수 있다.
도 9c는 제2 실시예에 따른 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동 방식에 대하여 도시하고 있다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화시스템(110)은 적어도 하나 이상의 열원감지부(150)를 포함할 수 있다. 상기 열원감지부(150)는 실내기가 설치된 공조공간(AS) 또는 상기 실내기 중 적어도 하나에 설치되고, 상기 공조공간(AS) 내의 하나 이상의 열원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 열원에 대한 정보는 공조공간(AS) 내에서의 열원의 위치, 또는 열원의 방향, 또는 열원의 거리, 또는 공조공간(AS) 내에서의 열원의 수량 중 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.
본 실시예에 따르면, 상기 에너지관리장치(30)는 스마트미터(20)로부터 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보 또는 전기요금에 대한 그래프(G)에 기초하여 단위전력당 전기요금이 기준요금(R) 이상인 경우, 작동 중인 실내기 중 열원의 위치에 인접한 적어도 하나 이상의 실내기만이 작동되도록 상기 실내기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 9c를 참고하면, 에너지관리장치(30)가 현재시각의 단위시간당 전기요금이 기준요금(R) 이상인 것으로 판단하는 경우, 에너지관리장치(30)는 열원감지부(150)로부터 수신된 열원에 대한 정보에 기초하여 도 9a에서 작동 중인 모든 실내기 중에서 도 9c에서와 같이 열원의 위치에 인접한 단 하나의 실내기(I5)만이 작동되도록 그리고 나머지 실내기들(I1, I2, I3, I4, I6, I7, I8, I9)이 정지되도록 모든 실내기를 제어할 수 있다.
도면에 도시되진 않았지만, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)에 기초하여, 공기조화시스템(110)의 스마트그리드 작동 방식의 추가 실시예에 대하여 기술하기로 한다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 기준요금 설정부(36)에 기초하여, 에너지관리장치(30)가 스마트미터(20)로부터 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보 또는 전기요금에 대한 그래프(G)에 기초하여, 단위전력당 전기요금이 기준요금(R)이 되는 시간대 이전의 기설정된 시간대에는 기설정된 제1 작동상태로 작동 중인 실내기가 상기 제1 작동상태보다 공기조화시스템(110)의 냉각량 또는 난방량을 증가시키는 제3 작동상태로 작동되도록 그리고 단위전력당 전기요금이 기준요금(R)이 되는 시간대에서는 상기 기설정된 제1 작동상태로 작동 중인 실내기가 상기 제1 작동상태보다 소비전력이 낮은 제2 작동상태로 작동되도록 상기 실내기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 공기조화시스템(110)이 냉방모드로 작동하고 있는 경우, 도 6a에 도시된 기준요금(R)을 기준으로 설명하면, 에너지관리장치(30)가 단위전력당 전기요금이 기준요금(R)이 되는 9시 내지 12시 이전인 6시 내지 9시(또는 6시 내지 9시의 구간 내에서 일정 시간 동안)에 실내온도가 사용자의 설정 온도보다 더 낮게 되도록 또는 사용자의 설정 풍량보다 더 크게 되도록(즉, 제3 작동상태) 공기조화시스템(110)을 작동시켜 기준요금(R)이 되는 9시 내지 12시에는 사용자의 설정 온도보다 낮은 공조환경을 미리 설정하여 사용자가 9시 내지 12시에 실내 생활을 하는데 불편함을 느끼지 않게 할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 위에서는 공기조화시스템(110)의 작동상태로서 설정 풍량 및 설정 온도만을 언급하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상기 제1 작동상태, 상기 제2 작동상태 및 상기 제3 작동상태는 공기조화시스템(110)의 설정온도, 또는 공기조화시스템(110)의 풍량, 또는 공기조화시스템(110) 내에 포함되는 압축기의 운전주파수 중 적어도 하나 이상일 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
36 : 기준요금 설정부 110 : 공기조화시스템
G : 전기요금에 대한 그래프 R : 기준요금

Claims (18)

  1. 하나 이상의 공조공간에 설치되는 하나 이상의 실내기;
    전력 공급원으로부터 전기요금이 시간대에 따라 가변적인 전기요금 피크시간대를 포함하는 전기요금 피크타임제에 대한 정보를 수신하는 스마트미터; 및
    상기 스마트미터와 양방향 데이터 통신하고, 상기 전기요금 피크타임제에 대한 정보에 기초하여 상기 실내기를 제어하는 에너지관리장치;를 포함하고,
    상기 에너지관리장치는 공기조화시스템으로부터 발생되는 전기요금이 절감되도록 공기조화시스템을 제어하는 스마트제어모드의 개시조건인 기준요금을 사용자의 입력신호에 의해 지정할 수 있는 기준요금 설정부를 포함하는 공기조화시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지관리장치는 표시부를 통하여 상기 스마트미터로부터 수신된 시간대에 따른 전기요금에 대한 그래프를 표시하고, 상기 기준요금 설정부는 상기 전기요금에 대한 그래프에 선 형태로 표시되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준요금 설정부는 시간대에 무관하게 하나의 단위전력당 전기요금을 기준요금으로 지정하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기준요금 설정부는 상기 에너지관리장치의 표시부 또는 입력부를 통하여 사용자의 입력신호를 수신하여 상기 기준요금을 변화시키는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준요금의 변화는 상기 에너지관리장치의 표시부에서의 드래그 앤 드롭으로 실행되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 에너지관리장치는 상기 전기요금 피크타임제에 대한 정보에 기초하여, 단위전력당 전기요금이 기준요금이 되는 시간대 이전의 기설정된 시간대에는 기설정된 제1 작동상태로 작동 중인 실내기가 상기 제1 작동상태보다 공기조화시스템의 냉각량 또는 난방량을 증가시키는 제3 작동상태로 작동되도록 그리고 단위전력당 전기요금이 기준요금이 되는 시간대에서는 상기 기설정된 제1 작동상태로 작동 중인 실내기가 상기 제1 작동상태보다 소비전력이 낮은 제2 작동상태로 작동되도록 상기 실내기를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  7. 제6항에 있어서
    상기 제1 작동상태, 상기 제2 작동상태 및 상기 제3 작동상태는 공기조화시스템의 설정온도, 또는 공기조화시스템의 풍량, 또는 공기조화시스템 내에 포함되는 압축기의 운전주파수 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조명 및 공기조화시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기준요금 설정부는 기설정된 시간대별로 단위전력당 전기요금을 기준요금으로 지정하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기준요금 설정부는 상기 전기요금에 대한 그래프 위에 시간대 구간별로 그리고 단위전력당 전기요금 구간별로 상기 에너지관리장치의 표시부를 통하여 선택가능하게 표시되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 기준요금 설정부는 상기 전기요금에 대한 그래프 위에서 시간대에 따라 연속적인 드래그 앤 드롭에 의해 기준요금을 지정하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 에너지관리장치는 상기 스마트미터로부터 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보에 기초하여 단위전력당 전기요금이 기준요금 이상인 경우, 기설정된 제1 작동상태로 작동 중인 실내기가 상기 제1 작동상태보다 소비전력이 낮은 제2 작동상태로 작동되도록 상기 실내기를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공조공간 또는 상기 실내기 중 적어도 하나에 설치되고, 상기 공조공간 내의 하나 이상의 열원에 대한 정보를 획득하는 적어도 하나 이상의 열원감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열원에 대한 정보는 공조공간 내에서의 열원의 위치, 또는 열원의 방향, 또는 열원의 거리, 또는 공조공간 내에서의 열원의 수량 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조명 및 공기조화시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 에너지관리장치는 상기 스마트미터로부터 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보에 기초하여 단위전력당 전기요금이 기준요금 이상인 경우, 작동 중인 실내기 중 열원의 위치에 인접한 적어도 하나 이상의 실내기만이 작동되도록 상기 실내기를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  15. 사용자의 입력신호를 수신하는 입력부;
    공기조화시스템에 대한 정보 및 스마트미터를 통하여 수신된 전기요금 피크타임제에 대한 정보를 표시하는 표시부;
    상기 표시부를 제어하고 상기 입력부의 입력신호를 상기 공기조화시스템의 제어신호로 변환하는 제어부; 및
    상기 입력부 또는 상기 표시부에 포함되고, 공기조화시스템으로부터 발생되는 전기요금이 절감되도록 공기조화시스템을 제어하는 스마트제어모드의 개시조건인 기준요금을 사용자의 입력신호에 의해 지정할 수 있는 기준요금 설정부;를 포함하는 에너지관리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기준요금 설정부는 시간대에 무관하게 하나의 단위전력당 전기요금을 기준요금으로 지정하거나 또는 기설정된 시간대 구간별로 단위전력당 전기요금을 기준요금으로 지정하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 표시부에는 전기요금에 대한 그래프가 표시되고,
    상기 기준요금 설정부는 상기 전기요금에 대한 그래프 위에서 시간대에 따라 연속적인 드래그 앤 드롭에 의해 기준요금을 지정하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 입력부와 상기 표시부는 터치스크린인 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
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