KR101629309B1

KR101629309B1 - 에너지관리장치 및 그 제어방법, 에너지관리기능을 구비하는 전기제품

Info

Publication number: KR101629309B1
Application number: KR1020090105839A
Authority: KR
Inventors: 이상수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2016-06-10
Also published as: WO2011055975A2; KR20110049030A; US20120203391A1; WO2011055975A3

Abstract

본 발명은 에너지관리장치 및 그 제어방법 그리고 에너지관리기능을 구비한 전기제품에 관한 것으로서, 상세하게는 전기제품을 사용하는데 있어서 소모전력량 이나 전기요금을 절약하기 위한 발명에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 전기제품과 통신가능하게 마련되며, 상기 전기제품에 대한 전력정보와 외부에서 공급되는 전력정보에 기초하여 상기 전기제품의 동작을 제어하되, 사용자가 설정한 원설정모드로 작동 중인 전기제품의 소모전력량을 절약하기 위한 에너지절약모드를 수행하거나 전력공급시간에 따라 전기요금을 절약하기 위한 전기요금절약모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치 및 그 제어방법을 제공한다.

에너지관리장치, 에너지절약모드, 전기요금절약모드.

Description

에너지관리장치 및 그 제어방법, 에너지관리기능을 구비하는 전기제품{ An Energy Mangement System, A Control method Thereof And An Electric appliance having An Energy Management Function}

본 발명은 에너지관리장치 및 그 제어방법 그리고, 에너지관리기능을 구비한 전기제품에 관한 것으로서, 상세하게는 전기요금 및 전력을 절약할 수 있는 발명에 관한 것이다.

가정에서 사용되는 전기제품 또는 사무실에서 사용되는 사무기기등과 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, 전력거래소 를 통하여 제한적으로만 알 수 있었고, 가격제도 또한 사실상의 고정가격제이기 때문에 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, 이러한 스마트 그리드가 가정이나 빌딩과 같은 전력수요자 입장에서 구현되기 위해서는 개별적인 가전기기 및 복수개의 가전기기가 연결되는 네트워크가 일방적으로 전력을 받기만 하는 것에서 벗어나서 전력공급원과 전력정보에 관하여 양방향 통신을 해야 한다는 필요성과, 이러한 양방향 통신을 위한 새로운 장치들에 대한 필요성이 제기 되었다.

또한, 전기제품의 사용시 실시간으로 전기요금을 판단하고, 전기요금의 피크 타임을 인식하게 하여, 그 시간에서의 전기제품의 사용을 가급적 자제시킴으로써 전기요금을 절약 할 수 있는 가정용 또는 업무용 전력공급네트워크 시스템 및 그 운용방법에 대한 필요성이 제기되었다.

본 발명은 전기요금이 높게 높게 부과되는 시간구간에서의 전기제품의 사용을 가능한 한 회피하여 전기요금을 절약할 수 있는데 그 목적이 있다.

또한, 소정의 전기제품에 대하여 사용자가 원래대로 설정한대로 작동하는 경우에 소모되는 전력량보다 보다 소모전력을 절약할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기제품과 통신가능하게 마련되며, 상기 전기제품에 대한 전력정보와 외부에서 공급되는 전력정보에 기초하여 상기 전기제품의 동작을 제어하되, 사용자가 설정한 원설정모드로 작동 중인 전기제품의 소모전력량을 절약하기 위한 에너지절약모드를 수행하거나 전력공급시간에 따라 전기요금을 절약하기 위한 전기요금절약모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치를 제공한다.

전기요금절약모드를 수행하는 경우 사용자가 설정한 원설정모드로 셋팅된 전기제품이 전기요금이 소정기준 이상으로 부과되는 제1시간 구간에서 원설정모드로 작동되는 것을 방지하도록 전기요금이 소정기준 이하로 떨어지는 제2시간구간에 대한 정보를 알리거거나 상기 제2시간구간때까지 상기 전기제품의 작동을 지연시키는 것을 특징으로 한다.

상기 전기제품의 작동지연은 강제적으로 이루어지되, 현재 시간이 전기요금 이 소정기준 이하로 떨어지는 상기 제2시간구간이라고 판단된경우 상기 전기제품을 상기 원설정모드대로 작동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 에너지절약모드를 수행하는 경우, 사용자가 설정한 원설정모드로 작동시 소모되는 전력량보다 적게 전력을 소모할 수 있는 절약모드를 추천하거나 강제적으로 그러한 작동모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 전기제품에 대한 에너지절약모드 또는 전기요금절약모드를 수행한 이후에 절약된 전력량 또는 절약된 전기요금을 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기 에너지관리장치는 사용자가 설정정보를 입력하는 입력부와;

실시간 전력소모량 및 전기요금을 표시하는 표시부와;

전력을 계측하는 계측장치 및 상기 전기제품과 통신을 하는 통신부와;

상기 입력부 및 표시부, 그리고 통신부, 그리고 상기 전기제품의 동작 및 전력의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 에너지관리장치는 제어대상이 되는 전기제품에 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 (A) 전기제품에 대한 전기요금절약모드 또는 소모전력을 절약할 수 있는 에너지절약모드 중 어느 하나를 선택했는지 판단하는 단계와;

(B) 전기요금절약모드 또는 에너지절약모드 중 어느 하나를 선택한 경우, 해당모드에서 전기요금 또는 소비전력을 절약할 수 있는 방법을 사용자에게 통지하거나 또는 그러한 방법에 의하여 상기 전기제품이 작동될 수 있도록 강제로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치의 제어방법을 제공한다.

상기 전기요금 절약모드가 선택된 경우, 상기 (B) 단계는 현재시간이 전기요금이 소정기준 이상으로 부과되는 제1시간구간에 속하는지 판단하는 시간판단단계와; 현재 시간이 제1시간구간에 속하였다고 판단된 경우, 전기요금절약모드에 대한 사용자의 의사에 기한 선택제어모드 또는 사용자의 의사에 무관한 강제제어모드 중 어떤 것이 설정되었는지 판단하는 단계와; 상기 선택제어모드로 설정된 경우, 전기요금이 소정기준 이하가 되는 제2시간구간에 대한 정보를 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

현재 시간이 제1시간구간에 속하였다고 판단되고, 상기 강제제어모드가 설정된 경우, 상기 전기제품에 대하여 사용자가 설정한 원설정상태에 따른 작동이 제2시간구간에서 강제적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 강제제어모드는 상기 전기제품에 대하여 사용자가 설정한 원설정상태에 따른 작동에 소모되는 전력량을 감소시키도록 제어하거나 또는 작동을 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 에너지절약모드가 선택된 경우, 상기(B) 단계는 상기 전기제품에 대하여 사용자가 설정한 원설정상태에 따른 작동을 수행하는데 소모되는 전력량보다 더 적은 전력을 소모하면서 수행할 수 있는 절약모드가 있는지 판단하는 단계와;

절약모드가 사용자의 선택적 의사에 기하여 수행되는 선택제어모드 또는 사용자 의사와 무관하게 강제적으로 수행되는 강제제어모드 중 어떤 것에 따라 수행되도록 설정되었는지 판단하는 단계와;

선택제어모드가 설정된 경우, 사용자에게 절약모드에 대한 정보를 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

강제제어모드가 설정된 경우, 전기제품이 절약모드로 동작하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 에너지절약모드 또는 상기 전기요금절약모드가 수행된 경우, 그 종료 후 상기 에너지절약모드 수행으로 인하여 절약된 전력을 알려주거나 상기 전기요금절약모드 수행으로 인하여 절약된 전기요금을 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에서 보면, 본 발명은 사용자가 설정한 원설정모드 따른 동작수행시 소모되는 전력량을 절약하기 위한 에너지절약모드 또는 시간대에 따른 전기요금 추이를 판단하여 전기요금을 절약할 수 있는 전기요금절약모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기제품을 제공한다.

또한, 상기 전기요금절약모드를 수행하는 경우, 사용자가 설정한 원설정모드대로 전기요금이 소정기준이상으로 부과되는 특정시간구간인 제1시간구간에서 작동하는 것을 방지하고, 상기 원설정모드의 동작은 전기요금이 소정기준이하로 부과되는 특정시간구간인 제2시간구간에서 사용자의 의사에 기해 또는 강제로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 에너지절약모드를 수행하는 경우, 사용자가 설정한 원설정모드대로 소모되는 전략량보다 적게 전력을 소모할 수 있는 운전모드를 추천하거나, 또는 그러한 운전모드로 강제적으로 작동되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하여 전기요금이 시간당 소정기준 이상으로 부과되는 시간구간에서의 전기제품의 사용을 제한하거나 그 작동을 지연시켜 전기요금을 절약할 수 있게 된다.

또한, 전기제품이 사용자가 원래대로 설정한 상태로 작동하는 경우에 나타나는 효과와 유사한 효과를 내면서도 그 소모전력을 좀더 줄일 수 있는 운전모드로 작동할 수 있도록 하여 소모전력을 절약할 수 있는 효과도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1은 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 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 삼무실이나 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 에너지관리장치(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 연 결될 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)를 통하여 중계되며, 에너지관리장치(EMS)는 각 전기장치와 통신을 하며 이를 제어하므로 사용자는 에너지관리장치(EMS)를 보고 각 전기장치의 전력정보를 인식하고 이를 기초로 소모전력량이나 전기요금 한계설정 등과 같은 전력정보처리를 수행함으로써 에너지 및 비용을 절약할 수 있다.

여기서 에너지관리장치(EMS)는 사무실이나 가정에서 사용되는 로컬에너지관리장치(EMS)와, 상기 로컬에너지관리장치(EMS)와 양방향 통신을 하여 로컬에너지관리장치(EMS)에서 취합된 정보를 처리하는 중앙에너지관리장치(EMS)로 구성되는 것이 바람직하다.

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

도2는 스마트 그리드의 주요 수요처인 가정에서의 전력공급네트워크 시스템(10)을 도시한 것이다.

상기 전력공급네트워크 시스템(10)은 각 가정에 공급되는 전력 및 전기요금을 실시간으로 측정할 수 있는 계측장치(스마트미터)(20)와, 상기 계측장치(스마트미터)(20)와 연결되며 가전장치와 같은 복수개의 전기장치와 연결되고 이들의 동작 을 제어하는 에너지관리장치(EMS)(30)을 구비한다.

여기서 전기요금은 시간당 요금을 과금되며, 전력소모량이 급격하게 증대되는 시간구간에서는 시간당 전기요금이 비싸지며, 전력소모량이 상대적으로 적은 심야시간구간와 같은 때에는 시간당 전기요금이 저렴해진다.

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), 에어컨(103), TV(105) 또는 조리기기(104)와 같은 전기제품과 연결되어, 이들과 양방향 통신을 하게 된다.

집안 내부에서의 통신은 무선 또는 PLC와 같은 유선을 통하여 이루어질 수 있다.

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

도3은 본 발명의 에너지관리장치(EMS)의 일 실시예를 도시하고 있는데, 상기 에너지관리장치(EMS)는 터치패널(33)을 구비한 단말기 형태를 띠고 있다.

상기 터치패널(33)에는 현재 전기사용량, 및 전기요금, 그리고 누적된 히스토리에 의하여 예상되는 예상요금 및 이산화 탄소 발생량과 같은 금일의 에너지 정보와, 현재 시간 구간의 전기요금 및, 다음 시간구간의 전기요금 그리고, 전기요금이 변하는 시간구간를 포함하는 실시간 에너지 정보 및 날씨정보가 디스플레이되는 화면(31)이 표시된다.

그리고, 터치패널(33)의 화면(31)은 각 가전기기의 시간구간별 전력소모량 및 그 변화를 나타내는 그래프를 포함하고 있으며, 도9에서 개시된 시간구간별 전기요금 추이 그래프도 나타날 수 있다.

이러한 화면(31)의 일측에는 사용자가 필요에 따라 전기제품의 동작 등을 설정할 수 있는 버튼부(32)가 마련된다.

이러한 버튼부(32)를 이용하여 사용자는 자기가 사용하고자하는 전력량 또는 전기요금의 한계를 설정할 수 있고, 이러한 설정에 따라 에너지관리장치(EMS)(30)는 각 전기제품의 동작을 제어할 수 있게 되는 것이다.

도4는 스마트 그리드 하에서의 전력공급원과, 가정 내의 전기제품에 대한 전력공급을 담당하는 전력공급네트워크 시스템의 제어블록도를 도시한 것이다.

여기서, 전력공급원은 일반적인 발전장비(화력, 원자력, 수력)을 구비하거나 신재생에너지(태양광, 풍력, 지열)등을 이용한 발전장비등을 구비한 전력회사(50)가 될 수 있고 , 또한, 각 가정에 구비될 수 있는 자가 태양광발전시설(51)과, 연료전지 차나 또는 가정에 구비될 수 있는 연료전지(52)를 포함하고 있다.

이러한 전력공급원은 상기 계측장치(스마트미터)(20)와 연결되고, 상기 계측장치(스마트미터)(20)는 상기 에너지관리장치(EMS)(30)와 연결된다.

여기서, 상기 에너지관리장치(EMS)(30)의 구성을 보면, 제어부(35) 및 입력부(38), 통신부(34), 표시부(39)와, 시계 또는 타이머(40)를 포함하고 있다.

상기 통신부(34)는 가정내의 전기제품, 즉, 냉장고(101), 세탁기 또는 건조 기(102), 그리고, 공기조화기(103), 조리기기(104) 등과 통신을 하며, 이들의 전력정보 및 구동정보를 송수신하는 역할을 한다.

상기 에너지관리장치(EMS)(30)에서 상기 제어부(35)는 상기 입력부(38)에 의하여 사용자가 입력한 설정정보 및 기존에 누적된 전기제품의 동작 및 전력사용 히스토리 정보, 그리고 외부에서 공급되는 전력량을 실시간으로 파악하고 이들 정보를 실시간으로 처리하여 전기제품들의 동작을 제어하고, 이들 전기제품에 공급되는 전력을 제어한다

그리고, 상기 표시부(39)는 전력공급원에서 공급되는 전력정보 또는 전기제품의 작동정보 및 전력정보에 관한 사항이 표시된다.

상기 에너지관리장치(EMS)(30)는 상기 전기제품의 동작을 제어하는 역할을 하는데, 가장 큰 역할은 전기제품 작동시 전기요금을 절약할 수 있게 하는 전기요금절약모드 및 소모전력을 절약할 수 있게 하는 에너지절약모드를 제공하는 것이다.

여기서 전기요금절약모드는 전기제품이 작동되는 시간에 따라 달라지는 전기요금에 대한 정보를 근거로 하여 작동된다.

상기 시계 또는 타이머(40)를 이용하여 상기 제어부(35)는 현 시간구간이 전기요금이 소정기준을 넘어서는 시간구간, 즉 제1시간구간인지 또는 소정기준이하가 되는 시간구간, 즉 제2시간구간인지 판단한다.

또한, 상기 시계 또는 타이머(40)는 현재 시간이 제1시간구간에 속한다고 판단한 경우, 제2시간구간에 돌입하려면 시간이 얼마나 남았는지도 알려주는 역할도 한다.

사용자가 소정의 전기제품을 사용하기 위하여 그 전기제품의 작동을 설정하고, 그 원설정모드대로 전기제품을 사용하려고 하는 경우에, 상기 에너지관리장치(EMS)(30)는 현재 시간이 상기 제1시간구간인지 제2시간구간인지 판단한다.

그리하여, 제2시간구간이라면, 원설정모드대로 전기제품이 작동되도록 한다.

그런데, 현재 시간이 제1시간구간에 속한다고 판단되면, 사용자에게 현재시간이 전기요금이 시간당 소정기준이상이 되어 전기요금이 기준보다 더 지출된다는 표시를 하고, 전기요금을 절약할 수 있는 제2시간구간에 대한 정보를 제공한다.

즉, 제2시간구간에 돌입하려면 몇시간이 남았는지, 제2시간구간에서 전기제품을 원설정모드대로 동작하면 얼마만큼의 전기요금을 절약할 수 있는지를 알려주어서 사용자의 선택에 의하여 전기제품의 전기요금절약모드로의 동작이 수행되도록 하는 이른바 선택제어모드가 가능하게 하는 것이다.

다만, 사용자는 상기 선택제어모드를 통한 전기요금의 절약이 이루어지도록 하는 것 이외에 상기 에너지관리장치(EMS)(30)를 설정하여, 상기 제2시간구간에 대한 안내를 생략하고 현재시간이 제1시간구간에 속한 경우, 제1시간구간이 종료될 때까지 상기 전기제품이 원설정모드대로 동작되는 것을 지연시킬 수 있다.

이와 같이 현재시간이 제1시간구간에 속한 경우, 강제적으로 상기 전기제품의 동작이 제어되는 경우를 강제제어모드라고 한다.

이는 사용자가 전기요금에 민감하지 않은 범주(예를 들면, 어린이, 청소년, 성인남자 등)에 속한 경우에, 전기요금에 민감한 사용자(예를 들면 가정주부)가 미 리 설정하여 전기요금에 민감하지 않은 사용자가 사용할 수 있는 경우를 대비토록 한 것이다.

예를 들어, 상기 전기제품이 세탁기라고 하면, 사용자가 세탁수 및 작동시간이 상대적으로 많이 소요되는 찌든때 빨래 코스를 선택하였는데, 그때 시간이 제1시간구간에 속한 경우, 선택제어모드가 설정되었다면, 사용자에게 제2시간구간에 대한 정보를 알려주고, 그 남은 시간을 알려주어 사용자가 그에 따라 세탁기를 작동하도록 한다.

다만, 강제제어모드가 설정된 경우에는 제2시간구간까지 세탁기의 동작을 지연시키거나, 원래 수행되어야할 동작중에서 필수적인 동작을 제외하고는 다른 동작의 수행을 정지시킨다.

즉, 세탁수 공급이나 세제공급은 수행하고, 스팀발생등과 같은 동작은 제2시간구간에서 수행하도록 한다.

만약에 전기제품이 건조기라고 한다면, 선택제어모드가 설정되고, 현재시간이 제1시간구간에 속하는 경우, 제2시간구간에 관한 정보를 제공하여, 사용자의 선택에 따라 건조기가 작동되도록 한다.

그런데, 강제제어모드가 설정된 경우, 현재 시간이 제1시간구간에 속하는 경우, 건조히터를 제2시간구간 때까지 정지시키거나 또는 그 발열량을 일정수준 이하로 감소시킨다. 그리고, 제2시간구간이 되면 건조기가 원설정모드로 작동되도록 하는 것이다.

한편, 에너지 절약모드의 경우에는 사용자가 원래대로 설정한 원설정모드에 서 유발하는 기술적인 효과와 대등하거나 큰 차이가 없는 효과를 유발하되 그 소모전력을 줄일 수 있는 절약모드를 안내하거나 강제로 수행시킨다.

여기서도, 선택제어모드와 강제제어모드에 따라 전기제품이 사용자의 선택에 의하여 동작하거나, 사용자의 의사와 무관하게 에너지 절약이 가능한 운전모드에 따라 동작한다.

만약에 전기제품이 세탁기 또는 건조기의 경우, 사용자의 원설정모드가 표준운전모드이나, 세탁기 또는 건조기에 수용된 세탁물이 양이 비교적 적고, 무게도 작은 경우에는, 표준운전모드로 수행하는 것 대신 그 보다 소모전력을 줄이면서도 빨리 세탁 또는 건조를 수행할 수 있는 신속운전모드로 운전되는 것이 바람직하다.

이러한 경우, 세탁기는 세탁수의 양 및 전체적인 구동시간이 표준운전모드보다 줄어들게 되고, 건조기의 경우는 건조시간 및 히터의 발열량이 표준운전모드보다 줄어들 수 있게 된다.

다만, 미리 상기 에너지관리장치(EMS)에 선택제어모드가 설정된 경우에는 미리 그러한 에너지절약모드와 관련된 운전모드에 관한 사항을 사용자에게 알려주어 사용자가 그러한 운전모드를 선택하게 할 수 있다.

그리고, 강제제어모드가 설정된 경우엔, 세탁기 또는 건조기가 강제적으로 에너지절약모드로 전환되어 동작한다.

상술한 바와 같이 에너지절약모드 또는 전기요금절약모드는 상기 전기제품과 독립하여 마련되는 에너지관리장치(EMS)(30)에 의하여 제어되는 것을 도시하였으나, 상기 에너지관리장치(EMS)(30)가 전기제품에 착탈가능하게 마련되거나, 또는전 기제품이 에너지관리장치(EMS)(30)의 기능을 수행하는 것을 생각할 수도 있다.

즉, 도5에서 도시한바 와 같이, 전기제품 중 냉장고(101)와 같이, 24시간 계속 동작되어야 하는 전기제품에 에너지관리장치(EMS)(30)를 착탈가능하게 마련할 수도 있다.

또한, 에너지관리장치(EMS)(30)는 냉장고(101)만 설치되는 것이 아니라, 공기조화기나, 세탁기/건조기 등에도 장착될 수 있다.

더 나아가, 그러한 에너지관리장치(EMS)의 기능을 각 전기제품에서 수행할 수 있도록 하여, 사용자가 사용하고자 하는 전기제품의 에너지관리장치의 기능에 대응되는 기능을 선택하여 에너지절약모드 또는 전기요금절약모드를 수행할 수도 있다.

즉, 이러한 전기제품의 제어부(101a)와 별도로 에너지 관리장치(EMS)(30)의 제어부(35), 통신부(34), 입력부(38), 표시부(39)를 마련하여 상기 에너지관리장치(EMS)(30)에 의하여 모든 전기제품의 동작신호 및 전력정보가 송수신되고 처리되도록 하는 것도 생각할 수 있다.

위와 같은 에너지 관리장치(EMS)(30)의 위치를 제외하고는 그 동작 및 기능은 도4에서 이루어지는 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 하겠다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작에 대하여 알아보기로 하겠다.

도6에서 도시한 바와 같이, 사용자는 우선 세탁기나 건조기 또는 냉장고와 같은 전기제품의 작동을 위하여 설정을 하고(S601), 상기 에너지관리장치(EMS)를 작동시킨다(S602).

이때 상기 에너지관리장치(EMS)를 작동시키는 단계는 전기제품과 독립적으로 마련되어 상기 전기제품과 통신하는 별도의 단말기를 작동시키는 것이 대표적이나, 상술한 바와 같이 상기 전기제품에 마련되는 에너지관리장치(EMS)의 기능과 대응되는 기능을 동작시키는 경우에도 적용될 수 있다.

이 상태에서 에너지절약모드 또는 전기요금절약모드 또는 사용자가 원래대로 설정한 원설정상태 동작 중 어떤 것을 선택하였는지 판단한다(S603).

여기서, 원설정상태 동작을 선택한 경우에는 그에 따라서 동작하게 된다(S609).

한편, 전기요금 절약모드가 선택된 경우에는, 현재 시간이 시간당 전기요금이 소정기준 이상이 되는 제1시간구간에 속하는지 판단하여(S604), 현재 시간이 제1시간구간에 속하지 않은 경우에는 전기제품이 원설정상태대로 동작한다.

제1시간구간의 경우, 도9에서 도시한 그래프 처럼, 굵은 실선으로 표시된 전기요금이 소정기준(S) 이상이 되는 시간구간을 말한다.

상기 제1시간구간에 속한다고 판단된 경우에는 전기요금절약모드를 사용자의 선택에 의하여 동작시키는 선택제어모드 또는 사용자의 의사와 무관하게 전기요금절약모드를 수행하는 강제제어모드 중 어느 것이 선택되었는지 판단한다(S605).

여기서, 강제제어모드가 선택된 경우에는 사용자의 의사와 무관하게 전기요금절약모드가 작동하게 된다(S607).

상기 전기요금절약모드로 작동하게 되면, 상기 제1시간구간동안 전기제품의 동작이 사용자가 원래대로 설정한 원설정상태로 동작하는 것이 방지된다.

즉, 작동 중이라면, 멈추게 되거나, 원래 전력소모량보다 적게 소모되는 운전을 하게된다.

상기 전기요금 절약모드 작동 중에 현재 시간이 계속 제1시간구간에 속하는지 판단하여, 제1시간구간을 벗어나 전기요금이 소정기준(도9참조, S) 이하가 되는 제2시간구간이 도래하였다고 판단한 경우에는 원설정상태로 전기제품이 작동된다(S609).

한편, 사용자가 S605단계에서 선택제어모드를 선택한 경우에는, 제2시간구간에 대한 정보가 제공된다(S606).

즉, 제2시간구간까지 얼마동안의 시간이 남았는지 또는 상기 제2시간구간 내에서의 전기요금의 정보, 제1시간구간에서와 제2시간구간에서의 전기요금의 차이에 대한 정보 등을 제공하여, 사용자가 전기요금절약모드를 선택하는데 지침을 주게된다.

그리고, 현재 시간이 제1시간 구간에 속한 상태에서, 전기요금절약모드를 선택하게 되면(S611), 상술한 전기요금절약모드에 따른 전기제품의 작동이 시작된다(S607).

즉, 사용자가 상기 S606 단계에서 받은 정보를 기초하여 제1시간구간에서 전기요금절약모드를 선택하는 것이 경제적이라고 판단하거나, 또는 해당 전기제품의 작동이 현재 시간대에서는 급박하지 않다고 판단한 경우, 전기요금을 절약하기 위하여 전기요금 절약모드를 선택할 수 있는 것이다.

만약에 사용자가 제2시간구간 및 그에 따른 전력요금 정보를 본 경우에도 전기요금절약모드를 선택하지 않은 경우에는 사용자가 원래대로 설정한 원설정상태대로 작동한다(S609).

S603단계에서 에너지절약모드가 선택되면, 도7에서 도시한 바와 같이, 사용자가 원설정한 모드보다 소비전력을 절약할 수 있는 절약모드가 있는지 판단한다(S701).

즉, 사용자가 세탁기 또는 건조기에 적은 양의 세탁물 또는 건조대상물을 넣었고, 표준운전모드를 선택하였는데, 그러한 세탁물 또는 건조대상물을 처리하는데는 표준운전모드말고 신속운전모드로도 가능하다라고 판단한 경우가 그 예가 될 수 있다.

여기서 표준운전모드가 원설정모드가 되고, 신속운전모드가 절약모드가 된다.

이와 같은 절약모드를 사용자의 의사에 의하여 선택적으로 수행할지 또는 의사에 무관하게 강제적으로 수행할지에 대한 설정치가 어떻게 되었는지 판단한다(S702).

그리하여, 강제제어모드가 선택된 경우, 에너지 절약모드를 수행한다. 즉, 상기 예라면, 표준운전모드에서 신속운전모드로 변환되어 작동하는 것이다(S704).

만약에, 사용자가 원설정상태로 복귀하는 것을 선택한 경우라면, 원설정상태대로 작동한다. 즉, 상기 예에서 신속운전모드에서 표준운전모드로 복귀되는 것을 말한다(S705,707).

한편, 상기 S702단계에서 선택제어모드가 선택된 경우에는 절약모드에 대한 정보를 제공한다. 즉, 절약모드에 따른 총 운전시간, 소비전력, 그에 따라 절약되는 전력량이나 전기요금 등에 대한 정보가 될 것이다(S703).

그리고, 사용자가 에너지절약모드를 선택하게 되면, 그에 따라 전기제품이 작동하게 되고, 상기 절약모드에 대한 정보에도 불구하고 이를 선택하지 않으면, 원설정상태대로 작동한다(S707).

상기 도6 내지 도7에서 살펴본 바와 같이 원설정상태 또는 에너지절약모드, 또는 전기요금 절약모드로 작동하다가 작동이 종료되면(S610, S706, S708), 도8에서 도시한 바와 같이, 절약된 전기요금이나, 절약된 소모전략이 상기 에너지관리장치(EMS)나 각 전기제품에 표시된다(S801).

그리하여 사용자가 상기 에너지절약모드 또는 전기요금절약모드 동작시 절약한 전기요금이나 전력량을 용이하게 파악할 수 있게 하는 것이다.

도9는 상기 제1시간구간 및 제2시간구간, 그리고, 이들을 구분하는 기준(S))을 도시한 것이다. 여기서, 시간당 전기요금이 상기 기준가격 이상이 되는 상기 제11시간구간에서는 전력의 사용량이 다른 때보다 많아지기 때문에 수요와 공급의 법칙에 의하여 전기요금이 급격하게 상승한다.

그리고, 제2시간구간에서는 전력의 사용이 상대적으로 낮아지기 때문에 전기요금이 비교적 낮다. 따라서, 사용자 입장에서는 상기 제1시간구간에서의 전력 사용을 자제하고, 제2시간구간에서 전력을 사용하는 것이 경제적이다.

상기 제1시간구간 및 상기 제2시간구간에 대한 기준은 상기 기준(S)에 따라 유동적이며, 상기 총 소비전력량 그래프(얇은 실선) 및 전기요금그래프(굵은 실선)또한 그때그때 달라지는 것이 특징이다.

도1은 스마트 그리드의 개략도이다.

도2는 본 발명에 의한 전력공급네트워크 시스템의 개략도이다.

도3은 본 발명에 의한 에너지관리장치의 정면도이다.

도4는 본 발명에 의한 전력공급네트워크 시스템의 제어블록도이다.

도5는 본 발명에 의한 전력공급네트워크 시스템의 다른 실시예의 제어블록도이다.

도6 내지 도8은 본 발명의 전력공급네트워크 시스템의 제어방법을 도시한 제어흐름도이다.

도9는 시간별 소비전력량 및 전기요금의 추이를 도시한 그래프이다.

<본 발명의 주요부분에 대한 설명>

20: 계측장치 30: 에너지관리시스템

34: 통신부 34: 제어부

38: 입력부 39: 표시부

40: 시계/타이머

Claims

전기제품과 통신가능하게 마련된 에너지관리장치로서,

상기 에너지관리장치는 상기 전기제품에 대한 전력정보와 외부에서 공급되는 전력정보에 기초하여 상기 전기제품의 동작을 제어하되, 사용자가 설정한 원설정모드로 작동 중인 전기제품의 소모전력량을 절약하기 위한 에너지절약모드를 수행하거나 전력공급시간에 따라 전기요금을 절약하기 위한 전기요금절약모드를 수행하고,

상기 에너지절약모드를 수행하는 경우, 사용자가 설정한 원설정모드로 작동시 소모되는 전력량보다 적게 전력을 소모할 수 있는 절약모드를 추천하거나 강제적으로 그러한 작동모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
제1항에 있어서,

전기요금절약모드를 수행하는 경우 사용자가 설정한 원설정모드로 셋팅된 전기제품이 전기요금이 소정기준 이상으로 부과되는 제1시간 구간에서 원설정모드로 작동되는 것을 방지하도록 전기요금이 소정기준 이하로 떨어지는 제2시간구간에 대한 정보를 알리거거나 상기 제2시간구간때까지 상기 전기제품의 작동을 지연시키는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
제2항에 있어서,

상기 전기제품의 작동지연은 강제적으로 이루어지되, 현재 시간이 전기요금이 소정기준 이하로 떨어지는 상기 제2시간구간이라고 판단된경우 상기 전기제품을 상기 원설정모드대로 작동시키는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 전기제품에 대한 에너지절약모드 또는 전기요금절약모드를 수행한 이후에 절약된 전력량 또는 절약된 전기요금을 표시하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 에너지관리장치는 사용자가 설정정보를 입력하는 입력부와;

실시간 전력소모량 및 전기요금을 표시하는 표시부와;

전력을 계측하는 계측장치 및 상기 전기제품과 통신을 하는 통신부와;

상기 입력부 및 표시부, 그리고 통신부, 그리고 상기 전기제품의 동작 및 전력의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
제1항에 있어서,

상기 에너지관리장치는 제어대상이 되는 전기제품에 마련되는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치.
(A) 전기제품에 대하여 전력공급시간에 따라 전기요금을 절약하기 위한 전기요금절약모드 또는 소모전력을 절약할 수 있는 에너지절약모드 중 어느 하나를 선택했는지 판단하는 단계와;

(B) 전기요금절약모드 또는 에너지절약모드 중 어느 하나를 선택한 경우, 해당모드에서 전기요금 또는 소비전력을 절약할 수 있는 방법을 사용자에게 통지하거나 또는 그러한 방법에 의하여 상기 전기제품이 작동될 수 있도록 강제로 제어하는 단계를 포함하고,

상기 에너지절약모드가 선택된 경우,

상기(B) 단계는 상기 전기제품에 대하여 사용자가 설정한 원설정상태에 따른 작동을 수행하는데 소모되는 전력량보다 더 적은 전력을 소모하면서 수행할 수 있는 절약모드가 있는지 판단하는 단계와;

절약모드가 사용자의 선택적 의사에 기하여 수행되는 선택제어모드 또는 사용자 의사와 무관하게 강제적으로 수행되는 강제제어모드 중 어떤 것에 따라 수행되도록 설정되었는지 판단하는 단계와;

선택제어모드가 설정된 경우, 사용자에게 절약모드에 대한 정보를 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치의 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 전기요금 절약모드가 선택된 경우,

상기 (B) 단계는 현재시간이 전기요금이 소정기준 이상으로 부과되는 제1시간구간에 속하는지 판단하는 시간판단단계와;

현재 시간이 제1시간구간에 속하였다고 판단된 경우, 전기요금절약모드에 대한 사용자의 의사에 기한 선택제어모드 또는 사용자의 의사에 무관한 강제제어모드 중 어떤 것이 설정되었는지 판단하는 단계와;

상기 선택제어모드로 설정된 경우, 전기요금이 소정기준 이하가 되는 제2시간구간에 대한 정보를 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치의 제어방법.
제9항에 있어서,

현재 시간이 제1시간구간에 속하였다고 판단되고, 상기 강제제어모드가 설정된 경우, 상기 전기제품에 대하여 사용자가 설정한 원설정상태에 따른 작동이 제2시간구간에서 강제적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치의 제어방법.
제10항에 있어서,

상기 강제제어모드는 상기 전기제품에 대하여 사용자가 설정한 원설정상태에 따른 작동에 소모되는 전력량을 감소시키도록 제어하거나 또는 작동을 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 제어방법.
삭제
제8항에 있어서,

강제제어모드가 설정된 경우, 전기제품이 절약모드로 동작하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치의 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 에너지절약모드 또는 상기 전기요금절약모드가 수행된 경우, 그 종료 후 상기 에너지절약모드 수행으로 인하여 절약된 전력을 알려주거나 상기 전기요금절약모드 수행으로 인하여 절약된 전기요금을 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지관리장치의 제어방법.
사용자가 설정한 원설정모드에 따른 동작수행시 소모되는 전력량을 절약하기 위한 에너지절약모드 또는 전력공급 시간대에 따른 전기요금 추이를 판단하여 전기요금을 절약할 수 있는 전기요금절약모드를 수행하고,

상기 에너지절약모드를 수행하는 경우, 사용자가 설정한 원설정모드대로 소모되는 전략량보다 적게 전력을 소모할 수 있는 운전모드를 추천하거나, 또는 그러한 운전모드로 강제적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 전기제품.
제15항에 있어서,

상기 전기요금절약모드를 수행하는 경우, 사용자가 설정한 원설정모드대로 전기요금이 소정기준이상으로 부과되는 특정시간구간인 제1시간구간에서 작동하는 것을 방지하고, 상기 원설정모드의 동작은 전기요금이 소정기준이하로 부과되는 특정시간구간인 제2시간구간에서 사용자의 의사에 기해 또는 강제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기제품.
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