KR101948317B1 - 이-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템 - Google Patents

이-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템 Download PDF

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KR101948317B1
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Abstract

E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템은 적어도 하나의 발전기, 측정부, 중앙처리부 및 구동 제어부를 포함한다. 발전기는 서로 네트워크 연결된 다수의 전력 사용처들에 전력을 공급한다. 측정부는 전력 사용처들 각각과 연결되어 전력 사용처들 각각에 사용되는 전력량을 측정한다. 중앙처리부는 측정부와 연결되며, 측정부에서 측정된 전력량 데이터를 수신하여 이를 근거로 전력 사용처들 각각에서 필요한 전력량을 예측하는 예측부 및 전력 사용처들로부터 측정부를 통해 전달되는 잉여 전력을 저장하는 저장부를 포함한다. 구동 제어부는 중앙처리부와 연결되어 예측부에서 예측한 전력량 데이터를 수신하면서 저장부에 저장된 잉여 전력을 전달 받으며, 발전기 및 전력 사용처들과 연결되어 예측한 전력량 데이터에 따라 전력 사용처들 각각에 전력이 차별 공급되도록 잉여 전력과 발전기로부터 생성된 전력의 공급을 제어한다.

Description

이-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템{E-CLOUD SMART COMMUNITY SYSTEM}
본 발명은 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 다수의 전력 사용처들 각각에 전력을 E-클라우드 커뮤니티(E-Cloud Community)를 이용하여 공급할 수 있는 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
최근, 각 가정 또는 더 큰 의미로 공장, 마을 또는 지역과 같은 전력 사용처에 전력을 공급하기 위한 전력망은 이들 각각에 전력을 공급하기 위한 전력 공급선을 개별적으로 설치함으로써, 전력을 단순히 직접 공급하는 아날로그 형태에서 디지털 형태를 통한 전력망을 통하여 전력을 보다 지능적으로 공급하는 추세에 있다. 이에, 디지털 형태에 의한 전력망을 본 발명에서는 E-클라우드 커뮤니티 시스템(E-Cloud Community System)으로 부르기로 한다.
이러한 E-클라우드 커뮤니티 시스템을 구현하기 위해서는 송전, 변전 자동화, 배전 지능화, 신재생 에너지 통합관리, 스마트 계통 운영, 에너지 효율화, 분산 발전 및 저장 등의 다양한 기술들이 총합적으로 필요하다. 이중, 최근 발전 형태가 기존의 화력, 수력 또는 원자력과 같이 환경 파괴의 주범이 되고 있는 설비에서 연료전지 또는 태양전지 등과 같이 친환경적이면서 지역 또는 건물 단위로 이루어진 설비로 변화되어 감에 따라, 이로부터 생성되는 전력을 통합적으로 관리하는 기술이 중요하게 여겨지고 있다.
특히, 연료전지의 경우는 각 가정에 개별적으로 설치하여 운영할 수 있을 정도의 소형으로 제작이 가능하므로, 이들 각각으로부터 생성된 전력을 효율적으로 운영하는 것이 무엇보다 중요하다.
그러나, 각 가정에 설치된 연료전지로부터 생성된 전력은 각 가정의 전력 사용량에 맞게 생성되는 것이 아니고, 양산을 위한 일정 단위 용량에 따라 일괄적으로 생성되기 때문에, 어느 가정에서는 전력이 부족하여 기존의 다른 전력 공급망으로부터 공급되는 고가의 전력을 사용할 수밖에 없을 뿐만 아니라, 어느 가정에서는 잉여 전력이 발생되어 전력이 낭비되는 경우가 발생될 수 있다.
본 발명의 목적은 전력을 공급하는 발전기가 연결된 전력 사용처들의 전력 사용량을 측정하여 전력을 효율적으로 공급할 수 있는 지능형 전력망인 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템은 적어도 하나의 발전기, 측정부, 중앙처리부 및 구동 제어부를 포함한다.
상기 발전기는 서로 네트워크로 연결된 다수의 전력 사용처들에 전력을 공급한다. 상기 측정부는 상기 전력 사용처들 각각과 연결되어 상기 전력 사용처들 각각에서 사용되는 전력량을 측정한다. 상기 중앙처리부는 상기 측정부와 연결되며, 상기 측정부로부터 측정된 전력량 데이터를 수신하여 이를 근거로 상기 전력 사용처들 각각에서 필요한 전력량을 예측하는 예측부 및 상기 전력 사용처들로부터 상기 측정부를 통해 전달되는 잉여 전력을 저장하는 저장부를 포함한다. 상기 구동 제어부는 상기 중앙처리부와 연결되어 상기 예측부에서 예측한 전력량 데이터를 수신하면서 상기 저장부에 저장된 잉여 전력을 전달 받으며, 상기 발전기 및 상기 전력 사용처들과 연결되어 상기 예측한 전력량 데이터에 따라 상기 전력 사용처들 각각에 전력이 차별 공급되도록 상기 잉여 전력과 상기 발전기로부터 생성된 전력의 공급을 제어한다.
일 실시예에 따른 상기 예측부는 상기 측정부와 연결되어 상기 측정된 전력량 데이터를 수집하는 수집부, 상기 수집부와 연결되어 상기 수집한 전력량 데이터를 시간별로 구분하여 누적 계산하는 누적부 및 상기 누적부와 연결되어 상기 누적부로부터 계산된 전력량 데이터를 근거로 상기 전력 사용처들 각각에서 필요한 예측 전력량 데이터를 논리회로를 이용하여 산출하는 논리회로부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 논리회로부는 상기 전력 사용처들 각각에 대해 구분하여 제1 예측 전력량 데이터를 산출하는 제1 논리회로부 및 각 전력 사용처의 시간대별로 구분하여 제2 예측 전력량 데이터를 산출하는 제2 논리회로부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 측정부는 상기 전력 사용처들로부터 수신되는 전력의 전압 레벨을 측정하는 품질 측정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 중앙처리부는 상기 품질 측정부와 연결되어 상기 측정한 전력의 전압 레벨을 기준치와 비교하는 비교부, 상기 비교부 및 상기 구동 제어부와 연결되며 상기 비교한 결과 상기 전압 레벨이 상기 기준치와 다를 경우 상기 전압 레벨을 상기 기준치로 실시간으로 보상하여 상기 구동 제어부의 제어에 의해서 상기 전력 사용처들에 전달하는 보상부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 발전기는 연료 공급 장치로부터 제공되는 수소를 포함하는 연료 가스를 이용하여 전력을 생성하는 연료전지를 포함할 수 있다. 이에, 상기 연료전지는 세라믹 재질로 이루어진 전해질을 갖는 고체산화물 연료전지(SOFC)일 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 발전기는 상기 전력 사용처들 각각에 다수가 개별적으로 설치될 수 있다.
다른 실시예에 따른 상기 발전기는 하나가 상기 전력 사용처들 각각과 병렬 형태로 연결될 수 있다.
이러한 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템에 따르면, 서로 네트워크로 연결된 전력 사용처들 각각에서 발전기로부터 공급되는 전력의 사용량을 측정하면서 일부 또는 전체에서 전달되는 잉여 전력을 저장한 다음, 상기 전력 사용처들 각각에 상기 측정한 전력량 데이터를 근거로 향후 사용할 전력량을 예측하여 이에 따라 발전기로부터 생성된 전력과 상기의 잉여 전력을 상기 전력 사용처들 각각에 차별 공급함으로써, 상기 발전기로부터 생성된 전력을 효율적으로 공급할 수 있다.
특히, 상기의 잉여 전력을 상기 전력 사용처들 중 사용되는 전력량이 상대적으로 많은 전력 사용처로 전달함으로써, 상기 잉여 전력이 낭비되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 사용한 전력 사용처는 기존의 전력보다 상대적으로 저렴한 비용으로 전력을 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템의 중앙처리부를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 중앙처리부의 논리회로부를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템(1000)은 다수의 발전기(200)들, 측정부(300), 중앙처리부(400) 및 구동 제어부(500)를 포함한다.
발전기(200)들은 전력을 사용하는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에 개별적으로 설치되어 전력을 생성한다. 여기서, 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)은 전력을 사용할 수 있는 모든 건물 또는 장소를 의미하며, 쉽게는 각 가정 또는 더 크게는 공장, 마을 또는 지역으로 이해될 수 있다. 이러한 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)은 본 발명의 디지털 형태인 지능형 전력 공급 시스템인 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템(1000)을 구현하기 위하여 서로 인터넷망, 전력 공급망 또는 전화선 등을 통해 네트워크 연결 상태가 유지되어야 하며, 이에 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)은 상기의 네트워크 연결 상태에서 통상적인 노드(node)로 이해될 수 있다.
발전기(200)는 일 예로, 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 중 하나인 각 가정에 개별적으로 설치 가능한 사이즈로 제작할 수 있는 연료전지일 수 있다. 상기 연료전지는 전해질 양쪽 각각에 공기극 및 연료극을 형성하고, 이 공기극 및 연료극 각각에 산소와 수소를 공급하면 상기의 전해질에서 이온 전도현상을 통해 수소와 산소가 전기화학적으로 반응하여 전력을 생성한다. 이때, 상기 연료전지의 공기극에 공급되는 산소는 공기 중의 산소를 그대로 이용할 수 있으나, 연료극에 공급되는 수소는 별도의 연료 공급 장치(250)를 통하여 공급될 수 있다.
연료 공급 장치(250)는 수소를 포함하는 연료 가스를 상기 연료전지에 공급할 수 있으며, 일 예로 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)이 각 가정과 같이 난방 또는 조리를 위해 도시가스가 공급되는 장소일 경우에는 이 도시가스에 수소가 포함되어 있으므로, 연료 공급 장치(250)는 도시가스 공급 장치로 대체될 수 있다. 이때, 연료 공급 장치(250)에는 상기 도시가스의 황 성분을 제거하기 위한 탈황장치 또는 상기 도시가스로부터 수소를 개질화시키기 위한 개질장치가 더 포함될 수 있다. 이때, 탈황장치 또는 개질장치는 발전기(200)의 내부 또는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)인 각 가정 내부에 설치될 수 있다.
이러한 연료전지는 에너지 전환단계가 간단하고 원리상 수소를 산화시켜 에너지를 생산하는 고효율, 무공해 발전기라는 친환경적인 특성을 가지고 있으며, 전해질의 종류에 따라 고체산화물 연료전지(SOFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 인산형 연료전지(PAFC) 또는 고분자형 연료전지(PEFC)로 구분될 수 있다. 이 중, 상기 연료전지는 다른 용융탄산염 연료전지(MCFC), 인산형 연료전지(PAFC) 또는 고분자형 연료전지(PEFC)에 비해 가장 효율이 높고 공해가 적을 뿐 아니라, 복합발전이 가능하다는 장점을 가지고 있는 고체산화물 연료전지(SOFC)를 포함할 수 있다.
이에, 상기 고체산화물 연료전지(SOFC)는 전해질이 세라믹 물질, 예컨대 높은 이온 전도성, 우수한 산화-환원 분위기에서의 안정성 및 우수한 기계적 특성을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ: Yttria-Stabilized Zirconia), (La, Sr)(Ga, Mg)O3, Ba(Zr,Y)O3, GDC(Gd doped CeO2), YDC(Y2O3 doped CeO2) 등으로 이루어져 있다는 것이 다른 연료전지들과 가장 큰 차이점을 가지고 있으며, 또한 공기극은 산소가 이동할 수 있도록 LSM(Lanthanum strontium manganite), LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite) 등을 이용하여 다공질 구조로 형성되고, 연료극은 수소가 이동할 수 있도록 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ: Yttria-Stabilized Zirconia)와 니켈(Ni)의 혼합물을 이용하여 다공질 구조로 형성된 것을 특징으로 하고 있다.
한편, 상기 고체산화물 연료전지(SOFC)는 전력을 생성하는 도중에 다른 연료전지들과 달리 약 600 내지 1000 ℃ 정도의 폐열이 동반되므로, 각 가정과 같은 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에서는 이 폐열을 이용하여 온수 또는 난방에 활용할 수 있다. 이로써, 상기 고체산화물 연료전지(SOFC)는 다른 연료전지들에 비하여 용도 면에서도 높은 활용성을 가질 수 있다. 또한, 상기 고체산화물 연료전지(SOFC)는 특성 상 수소를 개질화시키지 않고 메탄(CH4)과 같은 형태로도 전력 생성이 가능하기 때문에 상기에서 설명한 개질장치를 제거할 수 있으므로, 연료 공급 장치(250)의 구조를 보다 간소화시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.
한편, 발전기(200)는 상기의 고체산화물 연료전지(SOFC)와 다른 개념으로써 각 가정과 같은 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에서 태양열에 의해 전력 생성이 가능하도록 설치할 수 있다면 태양전지로 이루어질 수도 있다. 이럴 경우, 태양전지는 단지 태양열에 의해 전력을 생성하므로, 상기의 연료 공급 장치(250)는 제거될 수 있다.
측정부(300)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각과 연결되어 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에서 사용된 전력량을 측정한다. 구체적으로, 측정부(300)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각의 실시간 전력 사용량을 연속으로 측정하여 이를 아래에서 설명하는 중앙처리부(400)에 전송한다. 이로써, 측정부(300)에서는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각의 단위 시간당 사용되는 전력량을 확인할 수 있다. 또한, 측정부(300)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 중 일부 또는 전체로부터 사용하고 남게 된 잉여 전력을 그대로 전달 받는다.
중앙처리부(400)는 측정부(300)와 연결된다. 중앙처리부(400)는 본 발명의 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템(1000)에서 측정부(300)로부터 수신된 정보를 통해 필요한 데이터를 디지털 형태의 신호로 생성하는 중요한 역할을 수행한다. 이로써, 본 발명의 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템(1000)에서는 중앙처리부(400)로부터 생성된 디지털 형태의 신호를 이용하여 지능적인 전력 공급을 구현할 수 있게 된다. 이하, 중앙처리부(400)에 대해서는 도 2 및 도 3을 추가적으로 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 도 1에 도시된 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템의 중앙처리부를 구체적으로 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 2에 도시된 중앙처리부의 논리회로부를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3을 추가적으로 참조하면, 중앙처리부(400)는 예측부(410) 및 저장부(450)를 포함한다.
예측부(410)는 측정부(300)로부터 측정된 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각의 전력량을 수신하여 이를 근거로 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에서 향후 필요한 전력량을 예측한다. 이때, 예측부(410)는 측정부(300)로부터 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에서 사용되는 전력량을 실시간으로 수신함으로써, 시간대별로 사용되는 전력량을 예측할 수 있다.
이를 위하여, 예측부(410)는 수집부(420), 누적부(430) 및 논리회로부(440)를 포함할 수 있다. 수집기는 측정부(300)와 연결되어 측정부(300)로부터 실시간으로 측정되는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각의 전력량 데이터를 수집한다.
누적부(430)는 수집부(420)와 연결되어 수집부(420)에서 수집한 전력량 데이터를 시간대별도 누적 계산한다. 이에, 누적부(430)에서는 각 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각으로부터 시간대별로 사용되는 전력량에 대한 데이터 베이스가 정리될 수 있다.
논리회로부(440)는 누적부(430)와 연결되어 누적부(430)로부터 계산된 전력량 데이터를 근거로 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에서 필요한 예측 전력량 데이터를 논리회로를 이용하여 산출한다. 구체적으로, 논리회로부(440)는 적어도 두 개의 변수들, 예컨대 일정 시간동안 누적된 전력량, 일정 시간대에 사용된 최대/최소의 전력량, 시간에 따른 전력량의 변화율 또는 시간에 따른 전력량 그래프에서 변곡점의 개수 등의 변수들 중 어느 변수들에 대해서는 AND 논리회로를, 다른 변수들에 대해서는 OR 논리회로를, 또 다른 변수들에 대해서는 NOT 논리회로를 적용하여 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에서 필요한 예측 전력량 데이터를 산출한다. 이에, 논리회로부(440)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에 대해 구분하여 제1 예측 전력량 데이터를 산출하는 제1 논리회로부(442) 및 각 전력 사용처를 시간대별로 구분하여 제2 예측 전력량 데이터를 산출하는 제2 논리회로부(444)를 포함할 수 있다.
이에, 예측부(410)는 제1 논리회로부(442)로부터 산출된 제1 예측 전력량 데이터를 통해서 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에서 향후 필요한 전력량을 예측할 수 있고, 제2 논리회로부(444)로부터 산출된 제2 예측 전력량 데이터를 통해서 각 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에서 향후 시간대별로 필요한 전력량을 예측할 수 있다.
또한, 예측부(410)에서는 상기의 제1 및 제2 예측 전력량 데이터들을 통하여 향후 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에서 필요한 예비 전력 비율도 전체적으로 또는 시간대별로 산출할 수 있으므로, 발생될 수 있는 전력 부족 현상도 미연에 방지할 수 있다.
저장부(450)는 측정부(300)로부터 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 중 일부 또는 전체로부터 사용하고 남게 된 잉여 전력을 전달 받아 저장한다. 이에, 예측부(410)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)로부터 전력이 일시 중지될 경우, 저장부(450)와 연결되어 그 회로의 구동을 저장부(450)에 저장된 전력을 통해 임시 수행될 수 있다.
한편, 측정부(300)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)로부터 수신되는 전력의 품질을 실시간으로 측정하는 품질 측정부(310)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 품질 측정부(310)는 전력의 다른 요소들보다 무엇보다 전력 사용시 치명적인 오류를 발생시킬 수 있는 중요한 전압 레벨을 측정할 수 있다.
이에, 중앙처리부(400)는 비교부(460) 및 보상부(470)를 더 포함할 수 있다. 비교부(460)는 품질 측정부(310)와 연결되어 이에서 측정한 전력의 전압 레벨을 기준치와 비교한다. 보상부(470)는 비교부(460)와 연결되어 비교부(460)에서 비교한 결과 측정한 전력의 전압 레벨이 기준치와 다를 경우 전압 레벨을 기준치로 실시간으로 강압하거나 승압하여 보상한다.
구동 제어부(500)는 중앙처리부(400)와 연결되어 예측부(410)에서 예측한 예측 전력량 데이터를 수신하면서 저장부(450)에 저장된 잉여 전력을 전달 받는다. 구동 제어부(500)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에 설치된 발전기(200)들과 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에 연결되어 예측부(410)에서 예측한 전력량 데이터에 따라 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각에 전력이 차별 공급되도록 상기 잉여 전력과 발전기(200)들로부터 생성된 전력의 공급을 제어한다. 이로써, 본 발명의 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템(1000)은 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에 전체적으로 전력을 효율적으로 공급할 수 있다.
구체적으로, 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 중 예측 전력량 데이터가 그에 설치된 발전기(200)의 발전량보다 많은 장소에서는 구동 제어부(500)에 의해서 잉여 전력을 전달하여 그 부족량을 해결해 줄 수 있고, 반대로 예측 전력량 데이터가 그에 설치된 발전기(200)의 발전량보다 적은 장소에서는 잉여 전력을 저장하여 상기의 전력이 부족한 전력 사용처에 구동 제어부(500)에 의해서 공급, 즉 판매함으로써, 이에 따른 금전적인 이윤을 취득할 수 있다. 이럴 경우, 잉여 전력이 발생한 전력 사용처에서는 전력을 실질적으로 판매를 목적으로 발전한 것이 아니므로, 기존의 판매를 목적으로 발전한 전력보다 상대적으로 낮은 비용으로 공급할 수 있다, 이에 따라, 잉여 전력을 전달 받은 전력 사용처는 상대적으로 저렴한 비용으로 전력을 충분히 이용할 수 있다.
또한, 구동 제어부(500)에 의해서 발전기(200)들의 발전량을 중앙처리부(400)의 예측부(410)에서 예측한 전력량에 따라 차별화되도록 구동시키거나, 그 예측한 전력량 데이터에 따라 발전기(200)의 발전 용량 자체를 차별화시킴으로써, 발전 자체를 효율적으로 수행하여 이에 따른 전력을 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에 효율적으로 공급할 수도 있다.
또한, 중앙처리부(400)의 예측부(410)에서 시간대별로 예측한 전력량을 통해서 유휴 시간대의 전력을 중앙처리부(400)의 저장부(450)에 저장해 두었다가 피크 시간대에 이 전력을 구동 제어부(500)에 의해서 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에 공급함으로써, 발전기(200)들의 운용 효율 뿐만 아니라, 전력의 효율적인 활용 측면에서 그 효과를 충분히 기대할 수 있다.
한편, 구동 제어부(500)는 중앙처리부(400)의 보상부(470)에 의해서 전력의 품질, 즉 이의 전압 레벨을 일정하게 유지한 전력을 실시간으로 전달 받아 필요한 전력 사용처에 전달함으로써, 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에서는 양질의 전력을 사용할 수 있다는 장점도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템을 개념적으로 나타낸 구성도이다.
본 실시예에서, E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템은 하나의 통합 발전기를 사용한다는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 3을 참조한 실시예와 동일한 구성을 가지고 있으므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하며 이에 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템(1100)은 하나로 통합된 발전기(600), 측정부(300), 중앙처리부(400) 및 구동 제어부(500)를 포함한다.
발전기(600)는 하나가 다수의 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)과 병렬 형태로 연결된 구조를 갖는다. 예를 들어, 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)이 각 가정이 아파트와 같은 주거 형태로 이루어질 경우, 발전기(600)는 이 가정들에 모두 전력을 제공할 수 있도록 충분한 용량을 가지면서 이들의 공동 공간인 아파트 지하에 설치될 수 있다. 이와 달리, 발전기(600)는 일정 지역에 설치되어 정해진 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에게만 전력을 공급하는 대형 발전 설비를 의미할 수 있다.
측정부(300)는 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 각각과 연결되어 각각에서 사용되는 전력량과 이 전력의 품질, 예컨대 전압 레벨을 실시간으로 측정한다. 중앙처리부(400)는 측정부(300)와 연결되어 측정부(300)에 측정한 전력량을 통해 향후 필요한 예측 전력량 데이터를 산출하고, 전력의 전압 레벨을 기준치로 실시간으로 보상하며, 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N) 일부 사용하고 남은 잉여 전력을 전달 받아 저장한다. 구동 제어부(500)는 중앙처리부(400)와 연결되어 예측 전력량 데이터와 같이 보상된 전력과 잉여 전력을 전달받는다. 이에, 구동 제어부(500)는 발전기(600) 및 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)과 연결되어 보상된 전력 및 잉여 전력과 같이 발전기(600)로부터 생성된 전력이 예측 전력량 데이터에 의해서 필요한 전력 사용처에 효율적으로 분배되도록 제어한다.
이와 같이, 예측 전력량 데이터를 이용하여 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)의 전력 사용에 대한 수요 분포를 작성함으로써, 하나의 발전기(600)로부터 생성되는 전력을 보다 많은 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)에 효율적으로 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전력 사용처들(100-1, 100-2,..., 100-N)의 최적의 사용 전력량을 산출하여 발전기(600)의 발전 용량을 최적으로 함으로써, 발전기(600)의 설비를 불필요하게 크게 하여 이에 따른 설치 비용이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템은 각 가정과 같은 다수의 전력 사용처들에서 실질적으로 필요한 전력량을 예측하여 이를 통해 전력을 전력 사용처들 각각에 차별 공급함으로써, 전력을 지능적이면서 효율적으로 공급할 수 있는 디지털 형태의 전력 공급망 시스템에 이용될 수 있다.
100-1, 100-2,..., 100-N : 전력 사용처들
200, 600 : 발전기 300 : 측정부
310 : 품질 측정부 400 : 중앙처리부
410 : 예측부 420 : 수집부
430 : 누적부 440 : 논리회로부
450 : 저장부 460 : 비교부
470 : 보상부 500 : 구동 제어부
1000, 1100 : E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템

Claims (9)

  1. 서로 네트워크로 연결된 다수의 전력 사용처들에 전력을 공급하는 적어도 하나의 발전기;
    상기 전력 사용처들 각각과 연결되어 상기 전력 사용처들 각각에서 사용되는 전력량을 측정하는 측정부;
    상기 측정부와 연결되며, 상기 측정부에서 측정된 전력량 데이터를 수신하여 이를 근거로 상기 전력 사용처들 각각에서 필요한 전력량을 예측하는 예측부 및 상기 전력 사용처들로부터 상기 측정부를 통해 전달되는 잉여 전력을 저장하는 저장부를 갖는 중앙처리부; 및
    상기 중앙처리부와 연결되어 상기 예측부에서 예측한 전력량 데이터를 수신하면서 상기 저장부에 저장된 잉여 전력을 전달 받으며, 상기 발전기 및 상기 전력 사용처들과 연결되어 상기 예측한 전력량 데이터에 따라 상기 전력 사용처들 각각에 전력이 차별 공급되도록 상기 잉여 전력과 상기 발전기로부터 생성된 전력의 공급을 제어하는 구동 제어부를 포함하고,
    상기 측정부는 상기 전력 사용처들로부터 수신되는 전력의 전압 레벨을 측정하는 품질 측정부를 포함하고,
    상기 중앙처리부는,
    상기 품질 측정부와 연결되어 상기 측정한 전력의 전압 레벨을 기준치와 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부 및 상기 구동 제어부와 연결되며, 상기 비교부의 비교 결과 상기 전압 레벨이 상기 기준치와 다를 경우 상기 전압 레벨을 상기 기준치로 실시간으로 강압하거나 승압하여 보상하는 보상부를 더 포함하며,
    상기 보상부에서 상기 전압 레벨이 보상된 전력은 상기 구동 제어부의 제어에 의해서 상기 전력 사용처들에 전달되는 것을 특징으로 하는 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예측부는
    상기 측정부와 연결되어 상기 측정된 전력량 데이터를 수집하는 수집부;
    상기 수집부와 연결되어 상기 수집부에서 수집한 전력량 데이터를 시간별로 구분하여 누적 계산하는 누적부; 및
    상기 누적부와 연결되어 상기 누적부로부터 계산된 전력량 데이터를 근거로 상기 전력 사용처들 각각에서 필요한 예측 전력량 데이터를 논리회로를 이용하여 산출하는 논리회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 논리회로부는
    상기 전력 사용처들 각각에 대해 구분하여 제1 예측 전력량 데이터를 산출하는 제1 논리회로부; 및
    각 전력 사용처를 시간대별로 구분하여 제2 예측 전력량 데이터를 산출하는 제2 논리회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 발전기는 연료 공급 장치로부터 제공되는 수소를 포함하는 연료 가스를 이용하여 전력을 생성하는 연료전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연료전지는 세라믹 재질로 이루어진 전해질을 갖는 고체산화물 연료전지(SOFC)인 것을 특징으로 하는 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 발전기는 상기 전력 사용처들 각각에 다수가 개별적으로 설치된 것을 특징으로 하는 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 발전기는 하나가 상기 전력 사용처들 각각과 병렬 형태로 연결된 것을 특징으로 하는 E-클라우드 스마트 커뮤니티 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003134665A (ja) * 2001-10-18 2003-05-09 Hitachi Ltd 電力供給方法および電力供給システム
JP2005056639A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Japan Research Institute Ltd 電熱供給システム、集合住宅、及びプログラム
JP3881625B2 (ja) * 2000-09-29 2007-02-14 松下電器産業株式会社 電力需給管理システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3881625B2 (ja) * 2000-09-29 2007-02-14 松下電器産業株式会社 電力需給管理システム
JP2003134665A (ja) * 2001-10-18 2003-05-09 Hitachi Ltd 電力供給方法および電力供給システム
JP2005056639A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Japan Research Institute Ltd 電熱供給システム、集合住宅、及びプログラム

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