KR101597265B1 - 가전기기별 사용 전력 과금 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가전기기별 사용 전력 과금 시스템은 콘센트에 연결되며 과금 식별 정보가 부여된 가전기기의 사용 전력을 측정하는 전력 측정 모듈, 상기 전력 측정 모듈로부터 상기 과금 식별 정보 및 사용 전력을 무선으로 전송받는 중계부 및 상기 중계부를 통해 전송된 상기 과금 식별 정보에 해당하는 기책정된 과금 체계를 상기 중계부를 통해 전송된 사용 전력에 적용하여 상기 가전기기의 과금 정보를 생성하는 과금 서버를 포함함으로써, 가전기기별로 전력 사용 요금을 차등하여 적용할 수 있다.

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Description

가전기기별 사용 전력 과금 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CHARGING IN DIFFERENT GRADES BY APPLIANCE}

본 발명은 가전기기별 사용 전력 과금 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 각 가전기기별로 사용 전력 전력을 측정하고 각 가전기기별로 책정된 과금 체계를 적용하여 과금을 수행할 수 있는 가전기기별 사용 전력 과금 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현재 그린아이티(Green IT) 관련, 향상된 디지털 정보기술 및 제어를 통한 전력설비 상태 원격감시/진단 및 고객과 실시간 양방향 통신, 신 재생에너지 활용 증대 등을 목적으로 하는 스마트 그리드(Smart grid)가 IT 업계에서도 차세대 성장동력으로 떠오르고 있다. 기존의 IT가 기술의 발전과 경제의 활성화에 목적이 있었다면 Green IT는 에너지 고효율을 위해 정보기술을 접목하여 환경을 저해하는 기존의 IT 문제점을 친환경적으로 바꾸려는 목적을 가지고 있다. Green IT 중 특히 Smart grid는 전력의 발전에서 배전, 송전, 사용 및 재사용에 이르기까지의 기존 에너지 시스템 및 산업을 혁신하여 전기사용량 및 전기 발전량을 최적화하고 친환경 에너지의 생산, 거래 및 소비를 통하여 전력생산과정에서 발생하는 이산화탄소를 감소시키며 전력소비를 최적화/최소화하는 것을 목적으로 한다.

이러한 Smart Grid는 미국, 유럽, 일본 등 주요 국가에서 다양한 형태로 진행중이며, 특히 미국은 국가 주도로 기존의 노후한 전력 인프라를 교체하고 이를 통해 경제를 활성화하는 것을 목적으로 하고 있으며 유럽의 경우에는 유럽 국가간 전력 발전 및 거래를 중심으로 진행되고 있다.

하지만 노후되지 않은 전력 인프라, 세계 최고수준의 송배전손실률, 전력 발전부터 배전까지 한국전력에서 모두 관리하는 현 사업구조 등 미국, 유럽과는 다른 국내 현실을 고려할 때 현재 대두되고 있는 전력 송/배전 및 전력거래 등을 국내에서 단시간 내에 제공하는 것은 어려울 것으로 예상되고 있다. 반면 송/배전단 아래의 홈(Home) 단에서는 기존에 국내에서 확보하고 있는 차별화된 홈 네트워크(Home Network) 기술 등을 이용한 차별화된 서비스를 제공할 수 있다.

현재 국내에서는 전체 약 1900만 가구마다 전력량계가 설치되어 있어 이를 통해 가정내의 전력소비를 측정, 한국전력에서 전기료를 부과하고 있지만 실제로 가정 내에서 어떤 가전기기가 얼마만큼의 전력을 소비하여 요금이 부과되는지는 알 수가 없는 구조이다.

또한 기기별로 전력소비를 알 수 없으며 요금제 또한 기기별로 과금할 수 없는 구조로 되어있다.

그러나 향후 스마트그리드 시스템이 상용화되면, 기존의 전력사용 패턴에 많 은 변화가 일어날 수밖에 없으며 요금제 또한 기존의 요금 테이블(Table)을 이용한 가구별 과금 체계에서 현재 전력발전량, 재생에너지의 사용가능량, 전력사용시간 등에 따라 시간별, 전력사용 기기별로 차별화된 요금체계가 적용될 것이다.

예를 들어, 가정내에 전기자동차(PEV)가 보편화되면 전기자동차를 충전하기 위한 전기에너지는 사용량이 가정기기보다 훨씬 많으므로 이에 대한 차별화된 저렴한 요금제가 필요하고, 한여름 최번시에 에어컨 등을 사용하는 요금은 에너지사용 최적화를 위해 그만큼의 패널티가 요구되기 때문에 또 그에 맞게 차별화된 과금이 필요하게 된다. 즉 향후 사용기기별 목적과 기기의 종류에 따라, 사용 시간에 따라(Real-Time Pricing) 기기마다의 차별화된 요금 적용이 제공될 가능성이 높다.

하지만 가정 내로 인입되는 전력 사용량을 따로 측정하여 과금하기 위해서 현재 구조로는 과금 체계별로 1개씩의 전력량계가 필요하며 그 전력량계 아래로 각각의 전력선을 장착하여야 한다. 하지만 이 방법은 기존 가정내에 추가로 설치하기 불가능하며, 과금체계가 다양화될 경우 설치비 또한 증가하게 된다.

본 발명은 이러한 전력사용 시간별, 기기별로 차별화된 과금을 추가 전력량계 설치없이 기존 가정내 전력인프라로도 가능하도록 하는 스마트 소켓(Smart Socket)과 이를 위한 통신방법, 과금방법에 대한 것이다.

Green IT, 그 중에서도 Smart grid 구현을 통하여 전력사용을 감소시켜 전력생산을 최적화하고 친환경적인 에너지 시스템을 구현하기 위하여 Home 내에서도 최근 에너지툴(energy tool) 및 어플리케이션(application)이 나타나고 있다.

이의 목적은 Home 환경에서의 전력사용을 최소화이며 이를 이루기 위하여 사 용되고 있는 기술은 전력량에 대한 모니터링 기술이다.

최근 구글(Google)이 파워미터(power meter)라는 에너지 정보 서비스(energy information service)를 공개하였으며 직원들을 대상으로 베타 서비스(closed beta service)를 실시했었다. Google은 이 서비스를 보완하고 전력량계의 보급을 통하여 상용화하여 가정의 전력사용관련 데이터를 사용하여 서비스를 제공하겠다고 발표하였다.

도 7은 Google이 발표한 power meter의 데모화면이다.

이 그래프는 가정의 전력량계에서 측정한 가정에서 소비하고 있는 전력에 대한 시간별 전력 사용량에 대한 그래프로 이 그래프를 참고하면 가정에서 어떠한 가전기기를 사용하였을 때 얼마만큼의 전력이 소비되는지 추측이 가능하다.

Google의 경우 각 가정마다 설치되어 있는 전력량계를 개발하여 인터넷과 연결, 전력량계의 데이터를 인터넷을 통해 업로드(upload)하며 이 정보는 인터넷을 통해 google에 접속, 볼 수 있도록 서비스될 예정이다. 하지만 이 전력량계의 정보는 가정의 총 전력사용량의 그래프로 도 7과 같이 어느 때 어떤 가전제품을 사용하여 이러한 그래프가 나타났는지 유추는 할 수 있지만 가전제품 별 전력사용량과 이를 통한 전력 사용금액 등을 알기에는 한계가 존재한다(위의 dryer, TV등의 remark는 데모화면의 설명을 위하여 표시한 것으로 서비스 자체에서 인지하여 표기된 것은 아님).

도 8의 도면에 Google의 파워미터(power meter) 관련 서비스 구조도를 나타내었다. 각 가전기기(19)의 사용 전력은 전력량계(11)에서 통합 측정되어 통신망을 거쳐 과금 서버(15)로 전송되는 구조를 취하고 있다. 이와 같은 구조에서는 각 가전기기별로 사용 전력을 측정한다고 해도 전력량계에서 모든 가전기기의 사용 전력이 통합되어 처리되므로 각 가전기기별로 사용 전력을 처리할 수 없다. 따라서, 이를 통해 기기별 과금을 제공할 수 있는 방법은 없다. 이러한 현재 전력인프라로 사용 기기마다 전력을 측정하려면 사용 기기의 수만큼 전력량계가 필요하다.

본 발명은 각 가전기기별로 사용 전력 전력을 측정하고 각 가전기기별로 책정된 과금 체계를 적용하여 과금을 수행할 수 있는 가전기기별 사용 전력 과금 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가전기기별 사용 전력 과금 시스템은 콘센트에 연결되며 과금 식별 정보가 부여된 가전기기의 사용 전력을 측정하는 전력 측정 모듈, 상기 전력 측정 모듈로부터 상기 과금 식별 정보 및 사용 전력을 무선으로 전송받는 중계부 및 상기 중계부를 통해 전송된 상기 과금 식별 정보에 해당하는 기책정된 과금 체계를 상기 중계부를 통해 전송된 사용 전력에 적용하여 상기 가전기기의 과금 정보를 생성하는 과금 서버를 포함할 수 있다.

이때, 상기 과금 체계를 생성하여 상기 과금 서버로 전송하고, 상기 과금 서버로부터 상기 과금 정보를 전송받는 유틸리티(utility) 서버를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전력 측정 장치는 콘센트에 연결되는 가전기기의 사용 전력을 측정하는 전력 측정부, 상기 측정된 사용 전력 및 상기 가전기기에 부여된 과금 식별 정보를 저장하는 저장부 및 상기 저장부에 저장된 상기 사용 전력 및 과 금 식별 정보를 외부로 무선 송신하는 통신부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 콘센트에 연결되는 플러그부 및 상기 가전기기가 연결되는 콘센트부를 더 포함하고, 상기 전력 측정부는 상기 플러그부와 상기 콘센트부 사이의 배선에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 콘센트부는 상기 가전기기의 전원선과 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 콘센트부는 상기 가전기기의 플러그와 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 가전기기의 플러그는 다른 가전기기와 구별이 가능한 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 통신부는 상기 가전기기가 전력 사용을 시작한 시점에 상기 과금 식별 정보를 외부로 무선 송신할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 중계 장치는 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송받아 가전기기별로 구분하여 저장하는 중계 저장부 및 상기 사용 전력 및 과금 식별 정보를 무선 송신받아 상기 중계 저장부로 전송하고, 과금 서버로부터 상기 가전기기의 사용 전력을 요청받은 경우 상기 중계 저장부에 상기 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 추출하여 상기 과금 서버로 전송하는 중계 통신부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 중계 통신부는 상기 과금 서버로부터 상기 과금 식별 정보에 적용될 과금 체계를 더 전송받고, 상기 과금 체계를 출력하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 사용 전력에 상기 과금 체계를 적용하여 전력 사용 요금을 산출하는 요금 산출부를 더 포함하고, 상기 디스플레이부는 상기 전력 사용 요금을 출력할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 과금 서버는 유틸리티 서버로부터 전송된 과금 식별 정보 및 상기 과금 식별 정보에 적용될 과금 체계를 저장하는 과금 서버 저장부, 통신망을 통해 중계부로부터 가전기기의 사용 전력 및 상기 가전기기의 과금 식별 정보를 전송받은 후 상기 가전기기의 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 상기 과금 서버 저장부로부터 추출하여 상기 사용 전력에 적용함으로써 상기 가전기기의 과금 정보를 생성하는 과금 정보 생성부 및 상기 가전기기의 사용 전력을 전송할 것을 요청하고, 상기 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송받아 상기 과금 정보 생성부로 전송하고, 상기 과금 정보를 유틸리티 서버로 전송하고, 상기 유틸리티 서버로부터 상기 과금 체계를 전송받아 상기 과금 서버 저장부로 전송하는 과금 서버 통신부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 과금 서버 통신부는 상기 가전기기의 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 중계부로 전송할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 유틸리티 서버는 과금 식별 정보를 생성하여 가전기기에 부여하는 과금 식별 정보 생성부, 상기 과금 식별 정보 및 과금 서버로부터 전송된 과금 정보를 저장하는 유틸리티 서버 저장부, 상기 유틸리티 서버 저장부에서 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과금 정보를 추출하여 출력하는 출력부, 상기 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 생성하는 과금 체계 생성부 및 상기 과금 체계 및 상기 과금 식별 정보를 상기 과금 서버로 전송하고, 상기 과금 서버로부터 과금 정보를 전송받는 유틸리티 서버 통신부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 과금 식별 정보는 상기 가전기기에 연결되는 전력 측정 모듈에 저장될 수 있다.

또한, 상기 과금 체계는 시간별로 차등 요금이 적용된 것일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 가전기기별 사용 전력 과금 방법은 (a) 유틸리티 서버가 전력 측정 모듈에 가전기기의 과금 식별 정보를 부여하고, 상기 과금 식별 정보의 과금 체계를 생성하여 상기 과금 식별 정보와 함께 과금 서버로 전송하는 단계, (b) 상기 과금 서버가 상기 가전기기의 사용 전력을 전송하도록 중계부로 요청하는 단계, (c) 상기 중계부가 상기 과금 서버의 요청을 받아 상기 전력 측정 모듈로 상기 가전기기의 사용 전력을 전송하도록 요청하는 단계, (d) 상기 전력 측정 모듈이 상기 가전기기의 사용 전력을 측정하여 상기 전력 측정 모듈에 부여된 과금 식별 정보와 함께 상기 중계부로 전송하는 단계, (e) 상기 중계부가 상기 전력 측정 모듈로부터 전송된 사용 전력과 과금 식별 정보를 상기 과금 서버로 전송하는 단계, (f) 상기 과금 서버가 상기 중계부로부터 전송된 과금 식별 정보를 상기 유틸리티 서버에서 전송된 과금 식별 정보와 매칭하는지 확인하고 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과금 체계를 추출하여 상기 중계부로부터 전송된 사용 전력에 적용하여 과 금 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 (a) 단계 이후와 상기 (b) 단계 이전에, 상기 가전기기가 상기 전력 측정 모듈에 연결되어 구동된 시점에, 상기 전력 측정 모듈이 상기 전력 측정 모듈에 부여된 과금 식별 정보를 상기 중계부를 거쳐 상기 과금 서버로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계 이후에, 상기 과금 서버가 상기 과금 체계를 상기 중계부로 전송하고, 상기 중계부가 전송된 상기 과금 체계를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 가전기기별 사용 전력 과금 시스템 및 방법은 각 가전기기별로 사용 전력 전력을 측정하고 각 가전기기별로 책정된 과금 체계를 적용하여 과금을 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전력 측정 장치는 과금 식별 정보가 부여된 가전기기의 사용 전력을 측정하여 외부로 전송함으로써 각 기기별 사용 전력을 획득할 수 있다.

본 발명에 따른 중계 장치는 전력 측정 장치로부터 전송된 과금 식별 정보를 저장하고, 과금 서버로부터 전송된 과금 체계를 사용자에게 표시함으로써 사용자에게 과금 정보를 알려줄 수 있다. 또한, 복수의 전력 측정 장치의 사용 전력을 용이하게 과금 서버로 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 과금 서버는 과금 식별 정보 및 과금 체계를 저장하고, 중계 장치를 거쳐 전송된 전력 측정 장치의 사용 전력을 과금 식별 정보를 이용해 적용할 과금 체계를 추출하고, 추출된 과금 체계를 상기 사용 전력에 적용함으로써 가전기기별로 사용 전력에 대한 과금을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 유틸리티 서버는 과금 식별 정보를 생성/부여하고, 과금 체계를 생성하여 과금 서버로 전송함으로써 각 가전기기별로 과금이 이루어질 수 있도록 한다.

이하, 본 발명과 관련된 가전기기별 사용 전력 과금 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명과 관련된 가전기기별 사용 전력 과금 시스템을 나타낸 블럭도이다.

도 1에 도시된 가전기기별 사용 전력 과금 시스템은 콘센트에 연결되며 과금 식별 정보가 부여된 가전기기(190)의 사용 전력을 측정하는 전력 측정 모듈(110), 상기 전력 측정 모듈로부터 상기 과금 식별 정보 및 사용 전력을 무선으로 전송받는 중계부(130) 및 상기 중계부를 통해 전송된 상기 과금 식별 정보에 해당하는 기책정된 과금 체계를 상기 중계부를 통해 전송된 사용 전력에 적용하여 상기 가전기기의 과금 정보를 생성하는 과금 서버(150)를 포함하고 있다.

가전기기(190)는 중계부의 관할에 해당하는 콘센트에 연결되는 가전기기를 의미한다. 이때, 가전기기에는 과금 식별 정보가 부여되는데, 과금 식별 정보는 가전기기 제조시의 고유 식별 번호와 동일할 수도 있으며, 동일하지 않을 수도 있다.

과금 식별 정보는 가전기기 제조사가 가전기기를 생산할 때 전력 사용 과금을 관장하는 전력 사업자와의 협의를 통해 각각의 가전기기별로 전력 과금 체계를 협의한 정보로, 각각의 과금 식별 정보별로 과금 체계가 달라지게 된다. 과금 식별 정보는 제조사와 전력사업자와의 협의에 따라 유틸리티 서버에 생성 및 등록되며 향후 과금 식별 정보별로 과금 체계를 차별화한 요금제를 설계하게 되며 전력 사용량에 따른 과금을 수행하게 된다. 즉 과금 식별 정보는 가전기기별 차별 과금의 기준이 되는 정보이다.

예를 들어, 소정 가전기기에 '102324'와 같이 과금 식별 정보를 부여하고 102324에 대해서는 '와트당 10원'과 같은 과금 체계를 설정할 수 있다. 만약, 같은 종류의 가전기기, 예를 들어 에어컨에 항목 분류 번호 '10'을 할당하면 '102324', '103347',... 과 같이 '10'으로 시작하는 과금 식별 정보에 대해서 '와트당 10원'과 같은 과금 체계를 설정할 수 있다. 전자의 경우에는 가전기기의 고유 식별 번호와 동일하여도 무방하나 후자와 같은 경우에는 별도의 과금 식별 정보를 부여하는 것이 의미가 있다. 후자의 경우라면 제조사가 다른 경우라 하더라도 에어컨인 경우 모두 '10'으로 시작하는 과금 식별 정보를 부여할 수 있다.

과금 식별 정보를 각 가전기기에 부여한 경우, 가전기기 내 저장부에 과금 식별 정보가 저장되어 있다고 하더라도 상기 가전기기의 사용 전력을 측정하는 전 력 측정 모듈에 과금 식별 정보를 인식시키는 방안이 요구된다.

전력선 통신을 이용한 방안이 가능하나, 기존의 가전기기에 적용하는 것이 어려운 문제가 있다. 따라서, 가전기기와 콘센트 사이에 배치되는 전력 측정 모듈에 별도로 과금 식별 정보를 부여하는 것이 바람직하다. 물론, 이를 위해서는 각 가전기기 구매시에 과금 식별 정보가 부여된 전력 측정 모듈을 함께 제공하는 등의 조치가 필요하다. 가장 바람직하게는 가전기기의 플러그에 전력 측정 모듈을 내장하는 것이다. 이것이 어려울 경우 별도로 제공되는 전력 측정 모듈을 이용해야 하는데, 사용하도록 규정되어 있는 가전기기 외의 가전기기가 전력 측정 모듈에 장치되면 예상과 다른 과금이 이루어지게 될 것이다. 따라서 별도로 전력 측정 모듈이 제공되는 경우에는 전력 측정 모듈의 커넥터 형태를 과금 식별 정보를 공유하는 가전기기의 커넥터 형태와 동일하게 할 수 있다. 물론, 이때의 가전기기의 커넥터 형태는 다른 커넥터 형태와 구별이 가능해야 할 것이다.

이와 같이 전력 측정 모듈에 과금 식별 정보를 부여하는 것은 전력 측정시에 과금 서버는 가전기기로부터 정보를 전송받는 것이 아니라 전력 측정 모듈로부터 정보를 전송받기 때문이다.

즉, 전력 측정 모듈(110)은 과금 식별 정보가 부여된 가전기기의 사용 전력을 측정하고 이를 중계부로 무선 전송하게 된다. 이때 사용 전력 정보 외에도 어느 가전기기의 사용 전력인지 나타내도록 과금 식별 정보도 함께 전송한다.

전력 측정 모듈은 적은 공간을 차지하는 것이 바람직하고 사용의 편의를 위해서 소형의 무선 통신부를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 소형의 무선 통신부 를 이용해 과금 서버까지 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송하는 것은 무리가 있다. 또한, 복수의 전력 측정 모듈이 존재하는 경우 과금 서버의 입장에서도 각각의 전력 측정 모듈에 대해 사용 전력을 전송할 것을 요청하는데는 무리가 있다.

따라서, 하나 이상의 전력 측정 모듈과 과금 서버 사이에 데이터를 중계하는 중계부(130)를 배치하는 것이 바람직하다.

중계부(130)는 전력 측정 모듈로부터 상기 전력 측정 모듈에 장치된 가전기기의 과금 식별 정보 및 사용 전력을 무선으로 전송받아 이를 과금 서버로 전송한다.

과금 서버(150)는 중계부를 통해 전송된 과금 식별 정보에 해당하는 기책정된 과금 체계를 중계부를 통해 전송된 사용 전력에 적용하여 가전기기의 과금 정보를 생성하게 된다. 즉, 과금 서버는 각각의 가전기기별로 과금 식별 정보 및 사용 전력을 전송받아 가전기기별로 기책정된 과금 체계를 적용하여 과금 정보를 생성하게 된다. 따라서, 동일한 사용 전력을 갖는 가전기기라 하더라도 과금 체계에 따라 다른 과금 정보가 생성될 수 있다.

이를 통해 친환경적 가전기기에 대해서는 요금을 할인하고, 그렇지 못한 가전기기에 대해서는 요금을 할증하는 등의 가전기기별 과금 체계를 활용할 수 있게 된다.

한편, 과금 체계를 생성하여 상기 과금 서버로 전송하고, 상기 과금 서버로부터 상기 과금 정보를 전송받는 유틸리티(utility) 서버(170)를 더 포함할 수 있다. 유틸리티 서버는 과금 서버로부터 과금 정보를 전송받아 과금을 집행하게 된 다. 즉, 과금 서버로부터 전송된 과금 정보를 처리하여 해당 가전기기의 소유주의 주소로 해당 요금을 청구하는 등의 처리가 이루어진다. 이외에도 유틸리티 서버는 과금 식별 정보를 생성하여 가전기기 및 전력 측정 장치에 부여하고, 과금 체계를 생성하여 과금 서버로 전송함으로써 새로운 과금 체계를 수립하거나 기존의 과금 체계를 갱신/변경할 수 있다.

이상에 따르면 본 발명에 따른 가전기기별 사용 전력 과금 시스템은 각 가전기기별로 사용 전력을 측정하고, 각 가전기기별로 책정된 과금 체계를 적용함으로써 가전기기별로 과금을 수행할 수 있다.

이하에서는 가전기기별 사용 전력 과금 시스템의 각 요소에 대해서 구체적으로 살펴본다.

도 2는 본 발명과 관련된 전력 측정 장치를 나타낸 블럭도이다.

도 2에 도시된 전력 측정 장치(110)는 도 1의 전력 측정 모듈에 해당하는 요소로, 콘센트에 연결되는 가전기기의 사용 전력을 측정하는 전력 측정부(111), 상기 측정된 사용 전력 및 상기 가전기기에 부여된 과금 식별 정보를 저장하는 저장부(112) 및 상기 저장부에 저장된 상기 사용 전력 및 과금 식별 정보를 외부로 무선 송신하는 통신부(113)를 포함하고 있다.

전력 측정부(111)는 가전기기의 사용 전력을 측정한다. 이를 위해 전력 측정부는 콘센트와 가전기기의 플러그 사이에 배치될 수 있다. 이를 위해 전력 측정 장치는 콘센트에 연결되는 플러그부(114) 및 가전기기가 연결되는 콘센트부(115)를 더 포함하고, 전력 측정부를 상기 플러그부와 상기 콘센트부 사이의 배선에 배치할 수 있다.

이때, 콘센트부는 가전기기의 전원선과 일체로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우 과금 식별 정보의 부여가 용이하며 다른 가전기기에 전력 측정 장치를 적용하는 경우가 방지된다.

한편, 이와 달리 콘센트부는 상기 가전기기의 플러그와 대응되는 형상으로 형성되고, 가전기기의 플러그는 다른 가전기기와 구별이 가능한 형상을 갖도록 할 수 있다. 즉, 가전기기별로 고유 형상의 플러그를 제공하고 콘센트부를 이에 대응되게 형성함으로써 소정 가전기기에 대응되는 전력 측정 장치를 다른 가전기기에서 사용하지 못하도록 할 수 있다.

전력 측정부는 다양한 방식으로 가전기기의 사용 전력을 측정할 수 있다. 예를 들어 분류기를 이용하여 전류를 측정함으로써 사용 전력을 측정할 수도 있고, 전압 센서와 전류 센서를 모두 이용하여 사용 전력을 측정할 수도 있다.

저장부(112)는 가전기기에 부여된 과금 식별 정보 및 전력 측정부에서 측정된 사용 전력을 저장한다.

과금 식별 정보는 가전기기와의 전력선 통신에 의해 획득할 수도 있으며, 유틸리티 서버로부터 직접 획득할 수도 있다. 후자의 경우에는 가전기기 구입시에 상기 가전기기와 함께 제공되는 형태를 취하게 될 것이다. 기존에 설비된 가전기기에 적용하기 위해서는 다음과 같은 방식이 가능하다. 유틸리티 서버에서 각 가전기기의 고유 식별 번호를 제조사로부터 받아 상기 가전기기에 부여될 과금 식별 정보와 함께 테이블화 시켜 놓을 수 있다. 사용자가 상기 가전기기에 전력 측정 장치(가전 기기별로 과금하는 방식을 요청한 것으로 볼 수 있음)를 적용하기를 원하는 경우 상기 가전기기의 고유 식별 번호를 유틸리티 서버에 제시함으로써 상기 고유 식별 번호에 대응하는 과금 식별 정보가 부여된 전력 측정 장치를 제공받을 수 있다. 이렇게 제공된 전력 측정 장치를 다른 가전기기에 사용할 수도 있는데, 이와 같은 경우의 대비책에 대해서는 논외로 하기로 한다.

통신부(113)는 저장부에 저장된 사용 전력 및 과금 식별 정보를 외부로 무선 송신한다. 이때의 외부는 도 1의 중계부에 해당하나 시스템에 따라 과금 서버가 될 수도 있다. 그러나, 통신부의 통신 반경 등을 고려하여 직접 원격의 과금 서버와 통신하는 것이 어려우므로 중계부를 구비하는 것이 바람직하다. 물론, 전력선 통신을 통한다면 과금 서버와 직접 통신할 수도 있을 것이다.

통신부는 경우에 따라 외부로부터 데이터를 수신받을 수도 있다. 이때의 데이터는 사용 전력을 전송할 것을 요청하는 신호일 수 있는데, 통신부에서 주기적으로 사용 전력을 외부로 전송하는 경우에는 외부로부터 별도의 데이터를 수신받지 않도록 설정할 수도 있다. 정리하면 통신부는 사용 전력을 외부로 전송하거나 외부로부터 요청 신호 등을 전송받을 수 있다. 물론, 복수로 존재할 전력 측정 장치에서 다른 전력 측정 장치와 구별하기 위하여 과금 식별 정보도 함께 무선 송신하게 된다. 통신부의 통신 방식은 블루투스, 지그비(Zigbee) 등의 근거리 무선 통신이 가능하며, 전력선 통신 또한 가능하다.

한편, 통신부는 가전기기가 전력 사용을 시작한 시점에 가전기기의 과금 식별 정보를 외부로 무선 송신할 수 있다. 이는 중계부 및 과금 서버로 하여금 어떤 가전기기가 전력 사용을 시작하였는지를 알려주기 위함으로 이를 통해 과금 서버 및 중계부는 사용 전력 정보를 요청할 전력 측정 장치를 인식할 수 있게 된다.

이상에 따르면 본 발명에 따른 전력 측정 장치는 각 가전기기에 일체로 형성되거나 각 가전기기와 콘센트 사이에 배치되는 모듈로 형성되어 각 가전기기의 사용 전력을 측정한 후 과금 식별 정보와 함께 외부로 전송하게 된다. 즉, 과금 식별 정보를 통하여 다른 가전기기와 구별되는 사용 전력을 외부로 전송할 수 있다.

도 3은 본 발명과 관련된 중계 장치를 나타낸 블럭도이다.

도 3에 도시된 중계 장치(130)는 도 1의 중계부에 해당하는 요소로, 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송받아 가전기기별로 구분하여 저장하는 중계 저장부(133) 및 상기 사용 전력 및 과금 식별 정보를 무선 송신받아 상기 중계 저장부로 전송하고, 과금 서버로부터 상기 가전기기의 사용 전력을 요청받은 경우 상기 중계 저장부에서 상기 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 추출하여 상기 과금 서버로 전송하는 중계 통신부(131)를 포함하고 있다.

중계 저장부(133)는 가전기기로부터 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송받아 저장하게 된다. 이때 가전기기가 복수개인 경우 각 가전기기로부터 전송된 사용 전력 및 과금 식별 정보를 구분하여 저장한다. 따라서, 중계 저장부에 저장된 사용 전력은 상기 사용 전력이 측정된 가전기기의 과금 식별 정보와 대응되어 저장된다.

중계 통신부(131)는 가전기기에 장치된 전력 측정 장치로부터 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송받아 중계 저장부로 전송한다. 또한, 과금 서버로부터 가전 기기의 사용 전력 전송을 요청받은 경우 중계 저장부에서 상기 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 추출하여 과금 서버로 전송한다. 중계 저장부에 복수의 가전기기의 사용 전력이 저장될 수 있으므로, 과금 서버로부터 전송받은 사용 전력 전송 요청에는 목표로 하는 가전기기의 과금 식별 정보가 포함되어 있어야 한다. 중계 통신부는 전력 측정 장치와 무선 통신할 수 있는 수단이 마련되어 있으며, 과금 서버와 통신할 수 있는 수단 또한 마련되어 있다. 과금 서버와의 통신은 원거리 무선 통신망을 이용할 수도 있으며, 인터넷망과 같은 유선망을 이용할 수도 있으나 전력 측정 장치와는 무선 통신하는 것이 바람직하다. 전력 측정 장치의 경우 각 가전기기에 연결되는 관계로 유선 통신을 적용할 경우 배선의 번잡함으로 인하여 사용자의 불편이 가중될 수 있기 때문이다.

과금 서버의 입장에서는 수많은 중계부를 관할하게 되는데, 어느 중계부의 관할에 목표로 하는 가전기기가 존재하는지 알기가 어렵다. 따라서, 관할 내의 모든 중계부로 과금 식별 정보를 포함한 사용 전력 전송을 요청함으로써 모든 중계부로 하여금 해당 과금 식별 정보가 존재하는지 확인하도록 할 수 있다. 그러나, 이와 같은 방식은 각 중계부 및 과금 서버에 많은 부하를 주게 되므로, 목표로 하는 가전기기의 관할인 중계부를 파악해 두는 것이 바람직하다.

이를 위해 앞의 전력 측정 장치에서는 장치된 가전기기가 전력 사용을 시작한 시점에 과금 식별 정보를 외부로 전송하고, 과금 서버는 이를 직접 또는 중계 장치를 거쳐 전송받음으로써 목표로 하는 가전기기의 관할 중계 장치를 인식할 수 있게 된다.

한편, 중계 통신부는 과금 서버로부터 과금 식별 정보에 적용될 과금 체계를 전송받고, 상기 과금 체계를 출력하는 디스플레이부(135)를 더 포함할 수 있다. 중계 통신부는 자신의 관할 내의 전력 측정 장치로부터 과금 식별 정보를 전송받아 이를 과금 서버로 알려줄 수 있는데, 이에 따라 과금 서버는 상기 중계 통신부 관할 내의 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 전송할 수 있다. 이렇게 전송된 과금 체계는 디스플레이부를 통하여 표시됨으로써 사용자가 인식할 수 있게 된다. 이에 따르면 사용자는 자신이 현재 사용하는 가전기기에 적용될 과금 체계, 즉 가전기기별 요금율을 인식할 수 있게 된다. 정리하면, 과금 서버로부터 중계 장치로 전송되는 과금 체계는 모든 가전기기의 과금 체계가 아니라 상기 중계 장치의 관할 내에 있는 가전기기의 과금 체계일 수 있다.

또한, 중계 장치는 상기 사용 전력에 상기 과금 체계를 적용하여 전력 사용 요금을 산출하는 요금 산출부(137)를 더 포함하고, 요금 산출부에 산출된 전력 사용 요금을 디스플레이부를 통하여 출력할 수 있다. 이에 따르면 사용자는 가전기기의 전력 사용 요금을 미리 획득할 수 있게 되므로 가전기기 사용에 대한 올바른 계획 수립 및 습관을 유도할 수 있게 된다. 과금 서버에 의한 과금이 한달 등 일정 주기별로 이루어지는 점을 감안하여 요금 산출부는 과금이 이루어진 지난 주기부터 현재까지의 전력 사용 요금을 산출하여 제시하며, 이외에 현재 사용 상태라면 다음 주기까지의 전력 사용 요금을 예상하여 함께 제시할 수 있다.

도 4는 본 발명과 관련된 과금 서버를 나타낸 블럭도이다.

도 4에 도시된 과금 서버(150)는 유틸리티 서버로부터 전송된 과금 식별 정보 및 상기 과금 식별 정보에 적용될 과금 체계를 저장하는 과금 서버 저장부(153), 통신망을 통해 중계부로부터 가전기기의 사용 전력 및 상기 가전기기의 과금 식별 정보를 전송받은 후 상기 가전기기의 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 상기 과금 서버 저장부로부터 추출하여 상기 사용 전력에 적용함으로써 상기 가전기기의 과금 정보를 생성하는 과금 정보 생성부(155) 및 상기 가전기기의 사용 전력을 전송할 것을 요청하고, 상기 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송받아 상기 과금 정보 생성부로 전송하고, 상기 과금 정보를 유틸리티 서버로 전송하고, 상기 유틸리티 서버로부터 상기 과금 체계를 전송받아 상기 과금 서버 저장부로 전송하는 과금 서버 통신부(151)를 포함하고 있다.

과금 서버 저장부(153)는 과금 식별 정보 및 과금 체계가 저장된다. 상기 과금 식별 정보는 각 가전기기에 장치된 전력 측정 장치로부터 전송된 것이 아니라 유틸리티 서버로부터 전송된 것이며, 과금 체계 또한 마찬가지이다. 유틸리티 서버는 모든 가전기기의 과금 식별 정보 및 과금 체계를 생성하는 요소이므로, 유틸리티 서버로부터 전송된 과금 식별 정보 및 과금 체계는 모든 가전기기를 대상으로 한다. 한편, 과금 서버 저장부는 과금 정보 생성부에서 생성된 과금 정보도 저장될 수 있다.

과금 정보 생성부(155)는 통신망을 통해 중계부(중계 장치)로부터 전송된 사용 전력 및 과금 식별 정보를 이용하여 상기 과금 식별 정보에 대응되는 가전기기의 과금 정보를 생성한다. 이때의 과금 정보는 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과 금 체계가 적용된 것이다. 따라서 과금 정보 생성부는 과금 서버 저장부에서 중계부로부터 전송된 과금 식별 정보와 동일한 과금 식별 정보 및 그에 대응되는 과금 체계를 추출한 후 추출된 과금 체계를 상기 중계부로부터 과금 식별 정보와 함께 전송된 사용 전력에 적용하게 된다.

과금 서버 통신부(151)는 과금 대상이 되는 가전기기의 사용 전력을 전송할 것으로 중계부로 요청한다. 이때의 요청은 과금 서버가 관할하는 모든 중계부에 대해 이루어질 수도 있으나, 과금 대상이 되는 가전기기를 관할하는 중계부를 알고 있는 경우에는 해당 중계부에 대해서만 이루어질 수도 있다.

상기 요청에 따라 중계부로부터 상기 가전기기의 사용 전력(정확하게는 사용 전력 정보) 및 과금 식별 정보를 전송받아 과금 정보 생성부로 전송한다. 그 후 과금 정보 생성부에서 과금 정보가 생성되면 상기 과금 정보를 유틸리티 서버로 전송한다.

또한, 과금 서버 통신부는 유틸리티 서버로부터 모든 가전기기의 과금 체계 및 과금 식별 정보를 전송받아 과금 서버 저장부로 전송한다. 만약 과금 서버가 일정 가전기기의 과금 식별 정보를 담당하는 복수개의 과금 서버로 분할되어 있는 경우, 유틸리티 서버는 각 과금 서버에서 담당하는 일정 가전기기의 과금 식별 정보 및 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과금 체계만을 전송할 수도 있다.

한편, 중계부에서 과금 체계를 전송받아 사용자에게 출력하도록 하기 위해 과금 서버 통신부는 가전기기의 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 중계부로 전송할 수 있다. 물론, 중계부의 관할이 아닌 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계는 불필요한 자료가 되므로, 상기 중계부의 관할에 포함되는 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계만을 전송할 수 있다.

도 5는 본 발명과 관련된 유틸리티 서버를 나타낸 블럭도이다.

도 5에 도시된 유틸리티 서버(170)는 과금 식별 정보를 생성하여 가전기기에 부여하는 과금 식별 정보 생성부(179), 상기 과금 식별 정보 및 과금 서버로부터 전송된 과금 정보를 저장하는 유틸리티 서버 저장부(173), 상기 유틸리티 서버 저장부에서 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과금 정보를 추출하여 출력하는 출력부(175), 상기 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 생성하는 과금 체계 생성부(177) 및 상기 과금 체계 및 상기 과금 식별 정보를 상기 과금 서버로 전송하고, 상기 과금 서버로부터 과금 정보를 전송받는 유틸리티 서버 통신부(171)를 포함하고 있다.

과금 식별 정보 생성부(179)는 과금 대상이 되는 각 가전기기에 부여할 과금 식별 정보를 생성한다. 이때 생성되는 과금 식별 정보는 앞에서 언급했듯이 가전기기 제조사와 전력사업자의 협의에 의해 도출된 것으로, 구체적으로 전력사업자 또는 제조사의 입력에 의해 생성된다. 과금 식별 정보는 각 가전기기 내의 저장부에 저장되는 것이 바람직하다. 별도의 저장부를 갖지 않는 가전기기 및 기존에 배치된 가전기기를 고려하여 각 가전기기에 장치되어 사용 전력을 측정하는 전력 측정 모듈(전력 측정 장치)에 저장될 수 있다.

유틸리티 서버 저장부(173)는 과금 식별 정보 생성부에서 생성된 과금 식별 정보 및 과금 서버로부터 전송된 과금 정보가 저장된다. 유틸리티 서버는 일반적으로 전력 사용에 대한 과금을 수행하는 전력사업자 측에 배치되는 요소로 과금 서버에서 생성된 과금 정보를 이용해 실질적인 과금을 집행하도록 한다. 이와 관련해 유틸리티 서버는 인터넷망을 통해 가전기기 사용자에게 과금 정보에 기초한 요금 영수증 데이터를 발급할 수도 있으며, 과금 정보를 사용자에 대응시켜 출력함으로써 우편 등으로 배달되는 요금 영수증을 출력할 수도 있다. 또한, 추후 사용자의 요청에 의해 과금 정보를 재확인할 필요도 있으므로, 유틸리티 서버 저장부를 통해 과금 정보를 일정기간 또는 영구적으로 저장하게 된다. 또한, 과금 식별 정보를 저장해 둠으로써 과금 서버의 오류 발생시에 과금 서버의 과금 식별 정보를 수정하는 등에 이용할 수 있다. 과금 식별 정보 및 과금 정보는 과금에 있어 중요한 자료가 되므로 유틸리티 서버 저장부는 일반 메모리 외에 하드 디스크, 레코드, 디스켓, CD 등의 보조 저장 수단을 포함할 수도 있다.

출력부(175)는 유틸리티 서버 저장부에서 과금 정보를 추출하여 출력한다. 이때 추출된 과금 정보는 과금 대상이 되는 가전기기의 과금 식별 정보에 대응된다.

출력부에서 이루어지는 출력은 앞에서 언급했듯이 인터넷망을 통한 요금 영수증 데이터의 형태를 취하거나 지로 용지와 같은 형태를 취할 수 있다. 또한, 전력사업자의 관리자에게 표시하기 위한 디스플레이부를 포함할 수도 있다.

과금 체계 생성부(177)는 과금 식별 정보 생성부에서 생성된 과금 식별 정보별로 적용할 과금 체계를 생성한다. 이미 생성되어 있는 과금 체계를 다시 생성할 수도 있으며, 이 경우는 과금 체계의 갱신/변경에 해당한다. 즉, 새롭게 생성된 과금 체계가 기존의 과금 체계를 대체하게 된다.

과금 체계 생성부는 모든 종류의 가전기기에 대해서 과금 체계를 생성할 수도 있으며, 일부 가전기기에 대해서 과금 체계를 생성할 수도 있다. 후자에 따르면, 일부 가전기기에만 가전기기별로 사용 전력을 과금할 수 있으며, 그외의 가전기기에 대해서는 기존의 과금을 수행할 수 있게 된다.

한편, 과금 체계 생성부에서 생성된 과금 체계는 시간별로 차등 요금이 적용된 것일 수 있다. 예를 들어, 에어컨의 과금 식별 번호 '10'을 문두로 하는 가전기기의 과금 체계를 시간별로 구분할 수 있다. 즉, '10'을 문두로 하는 과금 식별 정보의 과금 체계를 '07~18시까지 와트당 10원', '18~24시까지 와트당 20원', '24~07시까지 와트당 5원'과 같은 식으로 적용할 수 있다.

유틸리티 서버 통신부(171)는 과금 체계 생성부에서 생성된 과금 체계 및 과금 식별 정보 생성부에서 생성된 과금 식별 정보를 과금 서버로 전송하고, 과금 서버로부터 과금 정보를 전송받을 수 있다. 즉, 유틸리티 서버 통신부는 과금 서버와 통신하며 이를 위해 과금 서버와 호환이 가능한 통신 수단을 구비하고 있어야 한다.

도 6은 본 발명과 관련된 가전기기별 사용 전력 과금 방법을 나타낸 흐름도로서, 도 1의 가전기기별 사용 전력 과금 시스템의 동작으로 설명될 수도 있다.

(a) 유틸리티 서버가 전력 측정 모듈에 가전기기의 과금 식별 정보를 부여하 고, 상기 과금 식별 정보의 과금 체계를 생성하여 상기 과금 식별 정보와 함께 과금 서버로 전송한다. 일반적으로 전력 측정 모듈에 과금 식별 정보를 부여하는 것은 유틸리티 서버에서 과금 서버로 과금 체계 및 과금 식별 정보를 전송한 이후에 이루어지게 될 것이다.

(b) 상기 과금 서버가 상기 가전기기의 사용 전력을 전송하도록 중계부(중계 장치)로 요청한다. 즉, 과금 서버가 과금 대상이 되는 가전기기의 전력 사용 정보를 중계부로 요청하는 것으로, 이에 따르면 과금 서버에 연결된 모든 중계부로 요청이 이루어지게 된다. 물론, 이와 같은 처리 방식도 가능하나 불필요한 자원의 낭비가 예상되므로 과금 대상이 되는 가전기기를 관할하는 중계부에 대해서만 요청이 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, (a) 단계와 (b) 단계 사이에 (g) 상기 가전기기가 상기 전력 측정 모듈에 연결되어 구동된 시점에, 상기 전력 측정 모듈이 상기 전력 측정 모듈에 부여된 과금 식별 정보를 상기 중계부를 거쳐 상기 과금 서버로 전송하는 것이 바람직하다. 이를 통해 과금 서버에서는 과금 대상이 되는 가전기기를 관할하는 중계부를 인식할 수 있으므로, 상기 전력 사용 정보의 요청을 해당 중계부에 대해서만 수행할 수 있게 된다.

(c) 상기 중계부가 상기 과금 서버의 요청을 받아 상기 전력 측정 모듈(전력 측정 장치)로 상기 가전기기의 사용 전력을 전송하도록 요청한다. 전력 측정 모듈에 마련된 저장부에 측정된 전력을 저장하고 과금 서버의 요청에 따라 중계부를 거쳐 과금 서버로 전송할 수도 있으나, 용량의 한계로 인하여 측정된 사용 전력은 중계부에 저장될 수도 있다. 전자의 경우 전력 측정 모듈에 저장된 사용 전력을 중계 부가 전달받아 과금 서버로 전송하면 된다. 후자의 경우 중계부에서의 요청은 가전기기의 사용 전력을 측정하여 중계부로 실시간 또는 일정 주기별로 전송할 것을 요청하는 것이 될 수 있다. 따라서, (b) 단계에서의 전력 사용 정보 요청은 전력 측정을 시작하라는 요청일 수도 있으며, 중계부로 하여금 중계 저장부에 저장된 가전기기의 사용 전력(정보)을 전송하라는 요청일 수도 있다. 이와 같은 경우 (b) 단계의 전력 사용 정보 요청은 동일 가전기기에 대해 복수로 이루어질 수 있다. 이와 달리 상기 (b) 단계에서의 전력 사용 정보 요청이 위의 두가지 요청을 모두 포함하고 일정 기간 경과 후에 과금 서버로 전송하라는 요청을 포함할 수도 있다. 이에 따르면 과금 서버의 요청에 의해 사용 전력 측정을 수행하고 일정 기간(과금 주기와 일치할 것임) 경과 후에 과금 서버로 과금 식별 정보를 포함한 사용 전력을 전송하게 된다.

(d) 상기 전력 측정 모듈이 상기 가전기기의 사용 전력을 측정하여 상기 전력 측정 모듈에 부여된 과금 식별 정보와 함께 상기 중계부로 전송한다. 본 발명은 각 가전기기별로 구분하여 과금을 수행하는 것이므로 각 가전기기를 구분하기 위하여 과금 식별 정보도 함께 전송한다.

(e) 상기 중계부가 상기 전력 측정 모듈로부터 전송된 사용 전력과 과금 식별 정보를 상기 과금 서버로 전송한다.

도 6의 (b), (c), (d), (e) 단계는 과금 서버의 입장에서 중계부로 전력 사용 정보(과금 식별 정보 포함)를 요청하고 중계부로부터 요청 정보(사용 전력과 과금 식별 정보 포함)를 전송받는 과정이다. 중계부의 입장에서는 전력 측정 모듈로 하여금 사용 전력을 측정하여 중계부로 전송하도록 하는 과정이다. 전력 측정 모듈의 입장에서는 사용 전력 측정을 시작하고 저장한 후 중계부의 요청에 의해 전송하도록 하는 과정이다.

(f) 상기 과금 서버가 상기 중계부로부터 전송된 과금 식별 정보를 상기 유틸리티 서버에서 전송된 과금 식별 정보와 매칭하는지 확인하고 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과금 체계를 추출하여 상기 중계부로부터 전송된 사용 전력에 적용하여 과금 정보를 생성한다. 이렇게 생성된 과금 정보는 유틸리티 서버로 전송되어 집행된다.

한편, 과금 체계를 사용자에게 표시하기 위해서는 상기 (a) 단계 이후에, (h) 상기 과금 서버가 상기 과금 체계를 상기 중계부로 전송하고, 상기 중계부가 전송된 상기 과금 체계를 디스플레이할 수 있다. 이때 (h) 단계는 (a) 단계 이후 아무 시점에서나 수행될 수 있으나, 유틸리티 서버에 의해 과금이 집행되기 전에 수행되는 것이 사용자의 편의를 고려하여 바람직할 것이다.

유틸리티(Utility) 서버는 실제 각각의 가정에 전기요금을 청구하는 주체로 가전기기별 요금체계를 시간별, 기간별 등 전력사용을 최적화하도록 설계하며 과금을 관장한다. 과금 서버는 유틸리티 서버에서 수립한 요금체계에 따라 실제 각각의 가내(댁내) 별로 전기요금을 계산하는 서버로, 전력 요금체계에 기반하여 필요 정보를 가내에 요청하고 이를 수신하여 수립된 요금체계별로 가내의 과금정보를 생성한다. 유틸리티 서버와 과금 서버는 실제 전기사용요금의 과금주체에 따라 같을수도 있으나 향후 전력 세부 사업자의 등장 등 전력생산과 과금주체 등이 다양해 질 수 있으므로 분리하여 표현할 수 있다.

중계부는 가내에 위치하며 과금 식별 정보가 부여된 가전기기의 전력 측정 모듈과 통신하며 과금 서버와도 통신하는 중계자 역할을 하며 과금서버에서 요청하는 정보를 각각의 과금 식별 정보별로 요청하여 요청 정보를 수신, 이를 과금서버로 다시 전달하는 역할을 한다. 앞서 언급한 것처럼 전력 측정 모듈은 기기별 전력사용량을 시간별로 저장할 수 있으며, 중계부에서 요청한 조건에 맞는 전력 사용량 정보를 추출하여 중계부에 제공한다.

IHD(In Home Display)는 가내에 각종 전력사용정보를 디스플레이해 주는 장치로 이 역시 중계부와 연동하며 중계부에서 가내에 있는 가전기기의 변경요금체계(새로운 과금 체계)를 전송하면 가내에 디스플레이해 주는 역할을 한다. 중계부는 홈게이트웨이(Home gateway)일 수 있으며, 상기 IHD는 앞에서 언급한 디스플레이부로서 중계부에 포함될 수 있다.

유틸리티 서버에서 과금 식별 정보별로 시간별, 가전기기별 전기사용에 대한 과금체계의 변경 또는 생성을 결정하면, 이의 변경된 과금처리정보를 과금 서버로 전송한다. 과금 서버에서는 현재 유틸리티 서버에 등록된 과금 식별 정보별 과금 체계가 모두 전송이 되며, 이를 다시 중계부로 전송한다. 모든 과금 체계가 전송된 경우 중계부는 저장되어 있는 가전기기의 과금 식별 정보의 요금체계만 추출하여 IHD로 전송, 요금체계의 변경을 디스플레이하며, 변경된 요금체계에 따라 과금 식별 정보별로 요청해야 되는 전력사용 데이터를 분석, 가전기기의 전력 측정 모듈에게 해당 데이터를 요청한다. 전력 측정 모듈은 중계부로부터 요청받은 조건에 따라 저장부에 저장되어 있는 전력 사용 정보를 분석, 필요정보를 추출하여 통신부를 통해 다시 중계부로 전송하며 상기 정보는 과금 서버로 다시 전송된다. 과금 서버는 과금 주기에 따라 가내별/과금 식별 정보별 과금 정보를 생성하며 그 결과를 유틸리티 서버로 전송한다. 유틸리티 서버는 과금 정보를 기반으로 각각의 가내별로 과금 주기별(한국은 현재 1달이며 사업자에 따라 달라질 수 있음) 전력사용요금을 징수한다.

본 발명에 따르면 기존 가내의 전력인프라의 변형 없이 과금 식별 정보를 가진 가전기기에 대해 차별화된 전력요금을 제공할 수 있으므로, 현재 사람에 의해서 또는 원격검침 통신에 의해서 유틸리티 서버의 제공자(한국은 한전)가 가내별로 측정한 원격검침정보는 기존 방식대로 측정, 수집하여 유틸리티 서버 및 과금 서버에서 이 정보를 사용할 수 있음을 가정한다. 현재 각각의 가구마다 전력량계가 달려 있으며 과금기준기간동안 총 사용한 전력량을 측정, 이를 유틸리티 제공자에게 제공한다. 물론 이 정보는 각각의 가전기기별로 사용한 전력량의 구분은 없으며 오로지 과금기준기간동안 가구마다 사용한 전력의 총량만을 제공할 수 있다. 과금 식별 정보별로 과금이 이루어지는 가전기기에 대해서는 기존 방식에 의한 측정을 배제하고 본 실시예에 따른 측정 방식을 적용하면 된다. 이는 다시 말해서 가전기기별 전력 측정을 원할 경우 기존 방식의 측정 시스템에서 분리하여 본 발명을 적용시킬 수 있음을 의미한다.

세부 과금정보 생성 체계는 다음과 같다.

먼저 전력발전량의 변화, 소비자의 전력사용패턴의 변화, 소비자 전력사용량 의 급격한 증가 등 유틸리티 서버에서 요금체계를 기존의 요금체계에서 변동해야 되는 경우 유틸리티 서버는 등록되어 있는 과금 식별 정보별로 계약되어있는 요금제에 따라 과금 체계를 생성한다. 이러한 요금제의 변화는 시간 단위로 일어나게 되는, 스마트그리드에서 사용하는 실시간과금(Real Time Pricing)을 구현하는 방법이 된다. 이러한 유틸리티 서버가 판단하는 요금 변화시간의 구간을 T_n, T_n+1이라고 가정한다. 시간 T_n ~ T_n+1 구간에서 유틸리티 서버는 가전기기의 과금 식별 정보마다의 사용량별 사용요금을 P_ID#_n으로 책정한다. 중계부는 과금 식별 정보에 해당하는 전력 측정 모듈로 T_n에서 T_n+1까지의 총 사용전력량을 요청하고 ㅈ전력 측정 모듈은 T_n+1이 지난 뒤 T_n에서 T_n+1까지 사용한 총 사용전력량을 계산하여 중계부로 전송한다. 이 값은 과금 서버로 전송되며 이를 통해 기기별 과금액수가 결정된다.

- 사용시간 구간: T_n ~ T_n+1

- 사용시간 구간동안 고유ID#가 사용한 총 사용전력: W_ID#_n

- 유틸리티 서버가 책정한 사용시간 구간 동안의 과금 식별 정보의 요금: P_ID#_n

이때 사용시간 구간동안 과금 식별 정보를 가진 가전기기가 사용한 총 사용전력량 W_ID_total_n 은 다음과 같이 계산된다.

- W_ ID _ total _n = ∑ W_ID#_n (중계부에 등록되어 있는 가전기기가 T_n ~ T_n+1 동안 사용한 전력의 총 합)

그리고 이때 사용시간 구간동안 과금 식별 정보를 가진 가전기기가 사용한 총 사용전력량에 대한 과금 P_ID_Total_n 은 다음과 같이 계산된다

- P_ ID _ Total _n = ∑ ( W_ID#_n * P_ID#_n) (중계부에 등록되어 있는 가전기기가 각각 T_n ~ T_n+1 동안 사용한 전력과 그 때의 해당 가전기기의 과금의 곱에 대한 총 합)

전력사용요금은 일정기간(한국의 경우 1달마다 전기사용요금이 나옴) 주기로 청구서를 발행해야 하므로 이러한 과금기준기간 동안 가내에서 사용한 전력에 대한 통합적인 요금의 계산이 필요하다.

먼저 과금기준기간(period)동안 과금 식별 정보가 부여된 가전기기들이 사용한 전력사용량의 총 합 W_period_ID 은 다음과 같이 계산된다.

- W_ period _ ID = ∑ W_ID_total_n (과금기준기간 동안의 W_ID_total_n의 합)

또한, 과금기준기간동안 과금 식별 정보가 부여된 가전기기들이 사용한 전력사용량에 대해 각각의 요금체계를 적용한 통합요금 P_perod_ID는 다음과 같이 계산된다.

- P_ period _ ID = ∑ P_ID_Total_n (과금기준기간 동안의 P_ID_total_n의 합)

과금기준기간동안 댁내 전력량계에서 측정한 가내에서 사용한 총 전력량계, 즉 기존 일률적인 과금에 사용되던 검침값인 사용전력량을 W_total이라고 하고 그 때의 일률적인 요금을 P_general이라고 하면 과금기준기간 동안 가내 총 사용전력 중 과금 식별 정보가 없는 기기들이 사용한 사용전력의 합 W_gereral은 다음과 같이 계산된다.

- W_ period _ general = W_total - W_period_ID

따라서, 과금 식별 정보가 없는 가전기기들이 사용한 사용전력에 대한 과금액수 P_perion_general은 다음과 같이 계산된다.

- P_ period _ general = W_period_general * P_general

따라서 가전기기에 따라 시간별로 다른 요금제를 적용한 한 가정의 총 사용전력에 대한 전력사용요금 P_result는 다음과 같이 계산된다.

- P_ result = P_period_general + P_period_ID

이로써 기존 전력인프라의 변형 없이 기존 전력량계의 검침값과 과금 식별 정보를 가지고 있는 가전기기의 시간별 전력사용량을 통해 가전기기별 차등요금과 그에 따른 각 가정의 총 전력사용요금 산출이 가능해진다.

한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

가전기기별로 전력 사용 요금을 부과하는 시스템에 적용이 가능하다.

특히, 가전기기별로 다른 과금 체계를 가지며 여기서 더 나아가 시간별 차등 요금을 부과하는 경우에 적용할 수 있다.

또한, 기존의 일반적인 사용 전력 과금 방식과 혼용하는 시스템에 적용할 수도 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 가전기기별 사용 전력 과금 시스템을 나타낸 블럭도.

도 2는 본 발명과 관련된 전력 측정 장치를 나타낸 블럭도.

도 3은 본 발명과 관련된 중계 장치를 나타낸 블럭도.

도 4는 본 발명과 관련된 과금 서버를 나타낸 블럭도.

도 5는 본 발명과 관련된 유틸리티 서버를 나타낸 블럭도.

도 6은 본 발명과 관련된 가전기기별 사용 전력 과금 방법을 나타낸 흐름도.

도 7은 Google이 발표한 power meter의 데모화면.

도 8의 도면에 Google의 power meter 관련 서비스 구조도를 나타낸 블럭도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

110...전력 측정 모듈 111...전력 측정부

112...저장부 113...통신부

114...플러그부 115...콘센트부

130...중계부 131...중계 통신부

133...중계 저장부 135...디스플레이부

137...요금 산출부 150...과금 서버

151...과금 서버 통신부 153...과금 서버 저장부

155...과금 정보 생성부 170...유틸리티 서버

171...유틸리티 서버 통신부 173...유틸리티 서버 저장부

175...출력부 177...과금 체계 생성부

179...과금 식별 정보 생성부 190...가전기기

Claims (18)

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11. 유틸리티 서버로부터 전송된 과금 식별 정보 및 상기 과금 식별 정보에 적용될 과금 체계를 저장하는 과금 서버 저장부;

    통신망을 통해 중계부로부터 가전기기의 사용 전력 및 상기 가전기기의 과금 식별 정보를 전송받은 후 상기 가전기기의 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 상기 과금 서버 저장부로부터 추출하여 상기 사용 전력에 적용함으로써 상기 가전기기의 과금 정보를 생성하는 과금 정보 생성부; 및

    상기 가전기기의 사용 전력을 전송할 것을 요청하고, 상기 가전기기의 사용 전력 및 과금 식별 정보를 전송받아 상기 과금 정보 생성부로 전송하고, 상기 과금 정보를 유틸리티 서버로 전송하고, 상기 유틸리티 서버로부터 상기 과금 체계를 전송받아 상기 과금 서버 저장부로 전송하는 과금 서버 통신부;

    를 포함하는 과금 서버.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 과금 서버 통신부는

    상기 가전기기의 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 중계부로 전송하는 과금 서버.
13. 과금 식별 정보를 생성하여 가전기기에 부여하는 과금 식별 정보 생성부;

    상기 과금 식별 정보 및 과금 서버로부터 전송된 과금 정보를 저장하는 유틸리티 서버 저장부;

    상기 유틸리티 서버 저장부에서 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과금 정보를 추출하여 출력하는 출력부;

    상기 과금 식별 정보에 적용할 과금 체계를 생성하는 과금 체계 생성부; 및

    상기 과금 체계 및 상기 과금 식별 정보를 상기 과금 서버로 전송하고, 상기 과금 서버로부터 과금 정보를 전송받는 유틸리티 서버 통신부;

    를 포함하는 유틸리티 서버.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 과금 식별 정보는 상기 가전기기에 연결되는 전력 측정 모듈에 저장되는 유틸리티 서버.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 과금 체계는 시간별로 차등 요금이 적용된 것인 유틸리티 서버.
16. (a) 유틸리티 서버가 전력 측정 모듈에 가전기기의 과금 식별 정보를 부여하고, 상기 과금 식별 정보의 과금 체계를 생성하여 상기 과금 식별 정보와 함께 과금 서버로 전송하는 단계;

    (b) 상기 과금 서버가 상기 가전기기의 사용 전력을 전송하도록 중계부로 요청하는 단계;

    (c) 상기 중계부가 상기 과금 서버의 요청을 받아 상기 전력 측정 모듈로 상기 가전기기의 사용 전력을 전송하도록 요청하는 단계;

    (d) 상기 전력 측정 모듈이 상기 가전기기의 사용 전력을 측정하여 상기 전력 측정 모듈에 부여된 과금 식별 정보와 함께 상기 중계부로 전송하는 단계;

    (e) 상기 중계부가 상기 전력 측정 모듈로부터 전송된 사용 전력과 과금 식별 정보를 상기 과금 서버로 전송하는 단계;

    (f) 상기 과금 서버가 상기 중계부로부터 전송된 과금 식별 정보를 상기 유틸리티 서버에서 전송된 과금 식별 정보와 매칭하는지 확인하고 상기 과금 식별 정보에 대응되는 과금 체계를 추출하여 상기 중계부로부터 전송된 사용 전력에 적용하여 과금 정보를 생성하는 단계;

    를 포함하는 가전기기별 사용 전력 과금 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 (a) 단계 이후와 상기 (b) 단계 이전에,

    상기 가전기기가 상기 전력 측정 모듈에 연결되어 구동된 시점에, 상기 전력 측정 모듈이 상기 전력 측정 모듈에 부여된 과금 식별 정보를 상기 중계부를 거쳐 상기 과금 서버로 전송하는 단계를 더 포함하는 가전기기별 사용 전력 과금 방법.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 (a) 단계 이후에,

    상기 과금 서버가 상기 과금 체계를 상기 중계부로 전송하고, 상기 중계부가 전송된 상기 과금 체계를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 가전기기별 사용 전력 과금 방법.

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