KR101966427B1 - 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치 - Google Patents

착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치 Download PDF

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Abstract

본원발명의 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치는, 댁내의 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 각각 설치되어, 상기 가전제품의 전력 사용정보를 계측 및 저장하고, 필요시 통신 또는 표시를 위한 모듈을 탈부착하여 사용할 수 있는 구조를 갖는 각각의 스마트 플러그를 구비하며, 상기 각각의 스마트 플러그는, 자동으로 홈 네트워크를 구성하여, 계측된 댁내의 가전제품의 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버로 전송하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치{DETACHABLE POWER MONITORING APPARATUS FOR HOME APPLIANCES}
본 발명은 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 댁내 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 각각 설치되어, 상기 가전제품의 전력 사용정보를 계측 및 저장하고, 필요시 통신 또는 표시를 위한 모듈을 탈부착하여 사용할 수 있는 구조를 갖는 각각의 스마트 플러그를 구비하며, 상기 각각의 스마트 플러그는, 자동으로 홈 네트워크를 구성하여, 계측된 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버로 전송함으로써, 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 소비자에게 제공하여 수요반응 효과를 제고하고, 공급자의 부하제어를 실현하여 국가적인 전력에너지 사용절감에 기여할 수 있는, 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치에 관한 것이다.
최근 정부는 스마트 미터(Smart Meter) 보급, 지능형 전력계량 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI) 구축 사업 등을 적극적으로 추진하고 있으며, 해당 사업 완료시 전국 저압 수용가의 개별 전력 사용정보를 실시간에 가깝게 파악할 수 있을 것으로 예상된다.
또한, 종래 저압 수용가에 적용되었던 고정형 요금제(Flat Pricing) 대신 실시간 요금제(Real Time Pricing), 피크 요금제(Critical Peak Pricing) 등의 도입이 본격적으로 논의되고 있다.
이들 실시간 요금제, 피크 요금제는 수요공급의 시장원리에 따라 가격이 결정되는 전기요금 제도로써, 수요반응(Demand Response) 효과를 크게 제고할 수 있음이 국내외 여러 사례를 통해 증명된 바 있다.
상기와 같이 정부 주도하에 스마트 미터를 보급하고 AMI를 확대 구축하며 수요반응을 촉진할 수 있는 다양한 요금제를 도입하는 목적은, 소비자의 스마트한 전력사용을 유도하여 전력에너지 사용을 절감하자는 것이다.
아울러, 최적의 전력생산 및 공급, 피크부하 분산 등을 실현함으로써 신규 발전소나 송변전 설비 건설비용을 크게 절감할 수 있다.
한편, AMI 구축을 위한 스마트 미터는 수용가 단위의 전력 사용정보를 계측하는 장치로, 유틸리티 회사는 해당 정보를 기반으로 소비자에게 전력 사용요금을 청구하거나, 현월 전력 사용정보, 누진제 단계, 전년대비 전력 사용정보, 시간대별 전력 사용정보 등 총합 수준의 전력사용 정보를 제공한다.
하지만, 종래기술에 따른 스마트 미터는 수용가 단위의 전력 사용정보만을 제공하기 때문에, 가정 내에서 사용하는 개별 가전제품의 전력 사용정보를 확인할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한 종래기술은 댁내 분전반에 별도의 전력 사용정보 계측장치를 설치하고, 해당 장치에서 개별 가전제품의 전력 사용정보를 "다양한 알고리즘"을 통해 예측 및 제공하는 NILM(None-Intrusive Load Monitoring) 기법을 적용한 상용 서비스를 일부 개시하고 있지만, 전력 사용정보의 예측 정확성이 낮다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0131790호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 댁내 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 각각 설치되어, 상기 가전제품의 전력 사용정보를 계측 및 저장하고, 필요시 통신 또는 표시를 위한 모듈을 탈부착하여 사용할 수 있는 구조를 갖는 각각의 스마트 플러그를 구비하며, 상기 각각의 스마트 플러그는, 자동으로 홈 네트워크를 구성하여, 계측된 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버로 전송함으로써, 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 소비자에게 제공하여 수용가의 수요반응 효과를 제고하고, 공급자의 부하제어를 실현하여 국가적인 전력에너지 사용절감에 기여할 수 있는, 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치는, 댁내 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 각각 설치되어, 상기 가전제품의 전력 사용정보를 계측 및 저장하고, 필요시 통신 또는 표시를 위한 모듈을 탈부착하여 사용할 수 있는 구조를 갖는 각각의 스마트 플러그를 구비하며, 상기 각각의 스마트 플러그는, 자동으로 홈 네트워크를 구성하여, 계측된 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버로 전송하는 기술을 제공한다.
본 발명은 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 소비자에게 제공함으로써, 수용가의 수요반응 효과를 제고하고, 공급자의 부하제어를 실현하여 국가적인 전력에너지 사용절감에 기여할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 플러그를 이용한 댁내 가전제품의 전력정보 계측시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 플러그의 구성을 기본모듈과 확장모듈로 구분하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 플러그의 동작을 순서도로 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 플러그를 이용한 댁내 가전제품의 전력정보 계측시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 플러그를 이용한 댁내 가전제품의 전력정보 계측시스템(1000)은 스마트 미터(10), 스마트 플러그부(100), 복수의 가전제품(20-1~20-N), 전력정보 제공서버(200) 및 소비자 이동단말(300)을 포함하여 구성된다.
스마트 미터(10)는 수용가 각각에 설치되어 수용가의 전력 사용정보를 계측, 저장하고, 계측된 전력 데이터를 상부 데이터집중장치(DCU, Data Concentration Unit)로 전송한다.
스마트 플러그부(100)는 댁내의 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 설치되며, 댁내 가전제품(20-1~20-N)의 전력 사용정보를 계측, 저장, 통신, 표시하기 위한 전력정보 계측장치(이하,'스마트 플러그(Smart Plug)'라 칭함)인 제1 스마트 플러그(100-1) ~ 제N 스마트 플러그(100-N)를 포함한다.
이를 부연설명하면, 제1 스마트 플러그(100-1)는 댁내의 제1 가전제품(20-1)과 아웃렛(Outlet) 사이에 설치되어, 상기 제1 가전제품(20-1)의 전력 사용정보를 계측, 저장, 통신 및 표시하는 기능 등을 수행하며, 마찬가지로 제N 스마트 플러그(100-N)는 댁내의 제N 가전제품(20-N)과 아웃렛(Outlet) 사이에 설치되어, 상기 제N 가전제품(20-N)의 전력 사용정보를 계측, 저장, 통신 및 표시하는 기능 등을 수행하는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 2에서 후술한다.
여기서, 제1 가전제품(20-1)~ 제N 가전제품(20-N)은 일반적인 가정의 댁내에 구비된 가전제품으로써, 이를테면, 냉장고, 세탁기, TV, 냉난방기, 전자레인지 등을 포함할 수 있다.
한편, 스마트 플러그부(100)는 자동으로 홈 네트워크(Home Area Network)를 구성하여(도 3 참조), 네트워크(30)를 통해 계측된 댁내 가전제품(20-1~20-N)의 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버(200)로 전송한다.
소비자 이동단말(300)은 소비자(사용자)의 휴대용 단말로써(이를테면, 스마트폰, 태블릿 PC, PDA 등), 가전제품의 전력 사용정보를 다각도로 분석하여 제공하는 전력정보 제공프로그램을 내부에 설치하고, 전력정보 제공서버(200)에 네트워크(30)를 통해 접속함으로써, 소비자가 해당 가전제품의 전력 사용정보를 실시간으로 확인할 수 있도록 해준다.
이를 부연설명하면, 사용자는 먼저, 스마트 플러그의 고유 식별정보(이를테면, MAC Address 등)와 해당 스마트 플러그에 연결된 가전제품을 1:1 매핑 시키는 등록 과정을 수행한다.
여기서 등록 정보로는 이를테면, 가전제품의 종류, 제조사, 모델명, 일련번호, 소비전력, 에너지소비효율 등급 등이 될 수 있다.
상기 등록과정이 성공적으로 완료된 이후, 사용자는 스마트 플러그에서 취득한 가전제품의 각종 전력 사용정보, 이를테면, 유효전력량, 무효전력량, 역률, 전압/전류의 최대/최소/평균값, 최대수요전력 등을 실시간 모니터링 할 수 있다.
아울러, 해당 가전제품의 전력사용 정보를 바탕으로, 당월 예상 사용전력량이나 예상 전기요금 등을 예측하여 제공할 수 있다.
또한, 사용자는 특정 스마트 플러그의 초기화 및 삭제, 스마트 플러그 등록정보 변경, 전원 On/Off 제어, 전력정보 계측주기 변경, 시각동기화 수행 등을 사용자 입력을 통해 원격으로 수행할 수도 있다.
상기 네트워크(30)는 이를테면, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등의 무선통신, 또는 광통신, HFC(Hybrid Fiber Coaxial) 네트워크 등의 유선통신을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 플러그의 구성을 기본모듈과 확장모듈로 구분하여 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 플러그(100)는 기본모듈(B100) 및 확장모듈로 구성되며, 상기 확장모듈은 기본모듈(B100)에 탈부착 가능한 통신모듈(150) 및 표시모듈(160)을 포함한다.
우선 기본모듈(B100)은 해당 가전제품의 전력 사용정보를 계측 및 저장하도록, 장치보호 및 전력차단부(111), 전원부(112), 사용자 입력부(113), 센서부(114), RTC부(115), 전력 계측부(116), 저장부(117), 통신모듈 인터페이스부(118), 상태 표시부(119) 및 필터부(120)를 포함한다.
장치보호 및 전력차단부(111)는 옥내 배선을 따라 스마트 플러그로 유입되는 서지(surge)나 노이즈(noise)를 차단하기 위해, 이를테면, 상간(R, S, T상과 N상 간)에 바리스터(varistor)와 GDT(Gas Discharge Tube) 소자를 병렬로 연결하고, 직렬로는 퓨즈를 삽입하여 구성할 수 있으며, 또한 사용자의 제어신호에 따라 전력을 차단할 수 있도록 별도의 릴레이 소자를 추가 삽입할 수도 있다.
전원부(112)는 스마트 플러그 내의 각 부 및 모듈의 동작에 필요한 직류 전원을 생성한다.
사용자 입력부(113)는 오프라인에서 스마트 플러그의 전원을 온(On)/오프(Off) 하기 위한 전원스위치, 공장 초기화(Factory Reset) 버튼, 네트워크 초기화(Network Reset) 버튼으로 구성되어 있다.
이를테면, 사용자가 공장 초기화(Factory Reset) 버튼을 이용하여 공장 초기화 실행 시 스마트 플러그에 저장되어 있는 모든 정보가 삭제되며, 네트워크 초기화(Network Reset) 버튼을 이용하여 네트워크 초기화 실행 시 스마트 플러그에 저장되어 있는 네트워크 설정정보가 삭제된다.
센서부(114)는 가전제품에 인가되는 전류와 전압을 계측하기 위해, CT(Current Transformer) 또는 로고스키(Rogowski) 코일로 구성된 전류센서와, 전압분배 회로를 사용한 전압센서로 구성된다.
이 경우 센서부(114)는 스마트 플러그의 자체 소비전력을 제외하기 위해 출력단(OUT) 인근에 설치함이 바람직하다.
RTC부(115)는 실시간 시각정보(Real Time Clock, RTC)를 생성하며, 외부의 전력정보 제공서버(200)와 연동하여 시각을 동기화한다.
전력 계측부(116)는 상기 센서부(114)에서 측정한 전류 및 전압을 바탕으로 가전제품의 각종 전력 사용정보(이를테면, 유효전력량, 무효전력량, 역률 등)를 산출한다.
저장부(117)는 상기 전력 계측부(116)에서 생성한 전력 사용정보를 시각 동기화하여 메모리에 저장하는데, 이 경우 저장매체로 플래시 메모리 등을 사용할 수 있다.
통신모듈 인터페이스부(118)는 상기 전력 계측부(116)와 통신모듈(150)간 연결을 위한 인터페이스를 제공하는데, 이를테면 RS-232, I2C(Inter-Integrated Circuit), SPI(Serial Peripheral Interface) 등의 직렬통신 방식, MII(Media Independent Interface), RMII(Reduced-MII) 통신 방식 등을 사용할 수 있다.
상태 표시부(119)는 스마트 플러그의 간단한 동작 상태를 육안으로 확인하기 하도록 표시장치를 제공한다.
이를테면, 복수의 LED 소자를 이용하여, 스마트 플러그의 전원 온(On)/오프(Off) 상태, 홈 네트워크의 연결/끊김 상태, 전력정보 제공서버의 연결/끊김 상태 등을 LED 켜짐과 꺼짐으로 표시할 수 있다.
필터부(120)는 스마트 플러그에 연결된 가전제품으로 전력선통신(PLC, Power Line Communication) 신호가 유입되는 것을 방지하기 위해, PLC 주파수 대역의 신호를 차단하는 필터를 제공하는데, 이 경우 필터로 BPF(Band Pass Filter) 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 확장모듈인 통신모듈(150) 및 표시모듈(160)에 대해 이하 설명한다.
통신모듈(150)은 각각의 스마트 플러그간 PLC 통신을 수행하여 홈 네트워크를 구성하는 PLC 모듈(151)과, 전력정보 제공서버에 접속 가능한 네트워크 장치와 WiFi 통신을 수행하는 WiFi 모듈(152) 및 전력정보 제공서버에 직접 접속 가능한 LTE 모듈(153)을 포함하며, 상기 통신모듈 인터페이부(118)와의 접속을 통해 상기 전력 계측부(116)에서 산출한 각종 전력사용 정보를 외부의 전력정보 제공서버(200)로 전송할 수 있도록 해준다.
여기서, 상기 네트워크 장치는 인터넷에 접속하기 위해 사용하는 통상의 유무선 인터넷 공유기 등이 될 수 있다.
표시모듈(160)은 해당 가전제품의 전력 사용정보를 실시간으로 표시할 수 있도록 해주는데, 이를테면 LCD 소자 등을 이용하여 해당 가전제품의 전류/전압, 누적 유효전력량, 예상 유효전력량 및 전기요금 등의 정보를 표시할 수 있다.
한편, 스마트 플러그는 상기 기본모듈(B100)에 탈 부착되는 확장모듈의 종류에 따라 아래와 같이 3가지 모드로 구분할 수 있다.
(1) 슬레이브(slave) 모드: 기본모듈 + PLC 모듈 + (표시모듈 옵션)
(2) 마스터(master) 모드 : 기본모듈 + PLC 모듈 + WiFi 모듈 또는 LTE 모듈 + (표시모듈 옵션)
(3) 단독 모드: 기본모듈 + 표시모듈
도 3은 본 발명에 따른 스마트 플러그의 동작을 순서도로 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 플러그는 준비 단계(1단계), 네트워크 구성단계(2단계) 및 전력 사용정보 계측, 전송 단계(3단계) 순으로 동작을 진행하는데, 이하 각각의 1단계 ~ 3단계를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
우선 준비 단계(1단계)는 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 스마트 플러그(100)를 설치한 후, 전원을 투입(On)하는 제1 과정(S10)을 갖는다.
다음으로, 각종 초기화 및 설정을 진행하는 제2 과정(S20)을 갖는다.
이를 부연설명하면, 상기 제2 과정(S20)은 공장 초기화 또는 네트워크 초기화, 동작모드 결정 및 스마트 플러그 설정 과정을 포함한다.
여기서, 초기화 과정은 사용자 입력부(113) 또는 전력정보 제공프로그램을 통한 사용자 입력에 의해 발생하며, 공장 초기화는 스마트 플러그의 모든 저장정보를 삭제하고, 네트워크 초기화는 스마트 플러그에 저장된 네트워크 설정정보만을 삭제한다.
동작모드는 스마트 플러그에 장착된 모듈을 자동 인식하여 결정되는데, 전술한 바와 같이 상기 기본모듈(B100)에 탈부착하는 확장모듈의 조합에 따라 슬레이브(slave) 모드, 마스터(master) 모드 또는 단독 모드로 구분된다.
설정 과정은 전력정보 제공프로그램을 통해 이루어지는데, 통상 스마트 플러그의 전력정보 계측주기, 가전제품의 등록정보, 네트워크 정보 등을 사용자가 설정하는 경우에 해당한다.
다음으로, 네트워크 구성단계(2단계)에 대해 이하 설명한다.
우선, 상기 제2 과정(S20) 이후에 스마트 플러그의 동작모드가 마스터 또는 슬레이브 모드에 해당하는 지를 판단하는 제3 과정(S30)을 갖는다.
만일 제3 과정(S30)에서 동작모드가 마스터 또는 슬레이브 모드에 해당한다고 판단한 경우(Yes), 다음 과정으로 마스터 또는 슬레이브 모드의 네트워크 구성이 완료 되었는지를 판단하는 제4 과정(S40)을 갖는다.
만일 제4 과정(S40)에서 마스터 또는 슬레이브 모드의 네트워크 구성이 완료 되지 않았다고 판단한 경우(No), 홈 네트워크를 구성하는 제5 과정(S50)을 갖는다.
이를 부연설명하면, 기본모듈(B100)에 PLC 모듈(151)과 Wi-Fi 모듈(152) 또는 LTE 모듈(153)이 부착된 한 대의 스마트 플러그는 자동으로 홈 네트워크 상의 마스터 모드로 동작을 개시하며, 기본모듈(B100)에 PLC 모듈(151)이 부착된 다수의 스마트 플러그들은 자동으로 홈 네트워크 상의 슬레이브 모드로 동작을 개시한다.
이후, 상기 마스터 또는 슬레이브 모드로 동작하는 스마트 플러그는 통상의 PLC 모뎀 등록과정을 거쳐 단일 홈 네트워크를 형성한다.
이를테면, 마스터 모드의 스마트 플러그는, WiFi 모듈 또는 LTE 모듈을 통해 외부의 전력정보 제공서버(200)에 접속 가능 여부를 시험하는 바, 이 경우 상기 전력정보 제공서버(200)에 무한 접속시도를 방지하기 위한 타임아웃을 둘 수 있으며, 해당 타임아웃이 발생하면 즉 상기 전력정보 제공서버(200)의 접속이 실패한 경우에는 곧바로 오프라인 동작을 시작한다.
슬레이브 모드의 스마트 플러그는, 마스터 모드의 스마트 플러그와 통신에 성공할 때까지 홈 네트워크 구성을 반복 수행하는데, 이 경우 네트워크 구성단계의 무한 반복을 방지하기 위한 타임아웃이나 등록요청 패킷의 지속적인 브로드캐스팅을 방지하기 위한 휴지기간을 둘 수 있으며, 해당 타임아웃이 발생하면 즉 홈 네트워크 설정에 실패한 경우 곧바로 오프라인 동작을 시작한다.
만일 제4 과정(S40)에서 네트워크 구성이 완료 되었다고 판단한 경우(Yes), 다음 과정으로 온라인 동작을 개시하는 제6 과정(S60)을 갖는다.
여기서, 온라인 동작이라 함은 슬레이브 모드의 스마트 플러그는, 홈 네트워크를 통해 마스터 모드를 경유하여 외부의 전력정보 제공서버(200)와 통신하는 것을 말하고, 마스터 모드의 스마트 플러그는, 직접 외부의 전력정보 제공서버(200)와 통신하는 것을 의미하며, 이와 반대로 오프라인 동작은 마스터 또는 슬레이브 모드의 스마트 플러그가 외부의 전력정보 제공서버와 통신이 불가능할 때 독자적으로 전력정보를 계측한 후, 부착된 표시모듈(160)을 통해 그 결과를 출력하는 것을 의미하는 바, 이는 단독 모드의 스마트 플러그 동작과 동일하다.
한편 상기 제3 과정(S30)에서 스마트 플러그의 동작모드가 마스터 모드 또는 슬레이브 모드에 해당하지 않는다고 판단한 경우(No), 오프라인 동작을 개시하는 제7 과정(S70)을 갖는다.
마지막으로, 전력 사용정보 계측 및 전송 단계(3단계)에 대해 이하 설명한다.
우선, 상기 제6 과정(S60) 또는 상기 제7 과정(S70) 수행 이후에 설정된 계측 주기가 도달하였는지를 판단하는 제8 과정(S80)을 갖는다.
만일 제8 과정(S80)에서 설정된 계측 주기가 도달하였다고 판단한 경우(Yes), 다음 과정으로 전력 사용정보를 즉시 계측하고, 계측된 정보를 시각 정보와 함께 스마트 플러그의 저장부(117)에 저장하는 제9 과정(S90)을 갖는다.
다음으로, 스마트 플러그가 온라인 동작 중인지를 판단하는 제10 과정(S100)을 갖는다.
만일 제10 과정(S100)에서 스마트 플러그가 온라인 동작 중이 아니라고 판단한 경우(No), 즉 오프라인 동작상태일 때는 부착된 표시모듈(160)에 결과 값을 출력하는 제11 과정(S110)을 갖는다.
반면 제10 과정(S100)에서 스마트 플러그가 온라인 동작 중이라고 판단한 경우(Yes), 외부의 전력정보 제공서버(200)로 결과 값을 전송하는 제12 과정(S120)을 갖는다.
한편, 상기 제8 과정(S80)에서 설정된 계측 주기가 도달하지 아니하였다고 판단한 경우(No), 사용자 입력부(113) 또는 전력정보 제공프로그램을 통해 스마트 플러그의 각종 설정값을 변경하는 사용자 입력이 존재하는 지를 판단하는 제13 과정(S130)을 갖는다.
만일 제13 과정(S130)에서 사용자 입력이 존재한다고 판단한 경우(Yes), 상기 제2 과정(S20)으로 리턴하여, 이후 제2 과정(S20) ~ 제8 과정(S80)을 재 수행한다.
만일 제13 과정(S130)에서 사용자 입력이 존재하지 않는다고 판단한 경우(No), 신규 슬레이브가 추가 되었는지를 판단하는 제14 과정(S140)을 갖는다.
다음으로, 현재 스마트 플러그가 마스터 모드인지를 판단하는 제15 과정(S150)을 갖는다.
만일 제15 과정(S150)에서 스마트 플러그가 마스터 모드인 것으로 판단된 경우, 제14 과정(S140)에서 추가된 해당 슬레이브를 홈 네트워크에 등록하는 제16 과정(S160)의 네트워크 구성을 수행한다.
이 경우 상기 제16 과정(S160)의 네트워크 구성은 앞에서 설명한 상기 제5 과정(S50)의 네트워크 구성과 동일하게 진행된다.
이하 본 발명에 따른 스마트 플러그의 보다 적극적인 활용 방안에 대해 간단히 언급한다.
소비자가 전력 사용정보를 모니터링하고 싶은 가전제품은 냉장고, 세탁기, TV, 전열기, 에어컨, 온풍기, 전자오븐, 전자식조리기구, 전자레인지, 전자밥솥 등으로 매우 다양하나, 국내 상용화된 "스마트 플러그" 유사제품의 가격이 2 ~ 5 만원 선에서 형성되어 있음에 비추어 볼 때, 가전제품의 수만큼 "스마트 플러그"를 구매하여 부착하는 것은 소비자 입장에서 매우 부담스러운 가격이 될 것이다.
또한 소비자는 댁내 전력 사용정보 패턴이 유사하므로, 댁내 가전제품의 전력 사용정보 제공서비스를 일회성으로 받아들일 가능성이 매우 크다.
따라서, 스마트 플러그의 보다 적극적인 활용을 위해 스마트 플러그를 판매하는 사업 모델과 병행하여, 스마트 플러그를 일정기간 수용가에 랜탈(rental) 해주는 '대여 서비스'및 전력 사용정보를 종합적으로 분석할 수 있는 '전문가 서비스'를 결합한 '수용가 에너지 컨설팅 서비스'를 실시함이 바람직하다.
이 경우 전문가는 일정기간 동안 고객의 전력 사용정보를 수집 및 종합적으로 분석하여, 전력소비가 큰 가전제품의 교환 제안, 주거형태와 구성원이 유사한 수용가와의 비교 등을 통한 효율적인 전력 사용패턴 등을 제시할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 스마트 미터
30 : 네트워크
100 : 스마트 플러그부
100-1 ~ 100-N : 제1 스마트 플러그 ~ 제N 스마트 플러그
20-1 ~ 20-N : 제1 가전제품 ~ 제N 가전제품
200 : 전력정보 제공서버
300 : 소비자 이동단말
B100 : 기본모듈
111 : 장치보호 및 전력차단부 112 : 전원부
113 : 사용자 입력부 114 : 센서부
115 : RTC부 116 : 전력 계측부
117 : 저장부 118 : 통신모듈 인터페이스부
119 : 상태 표시부 150 : 통신모듈
151 : PLC 모듈 152 : WiFi 모듈 153 : LTE 모듈
160 : 표시모듈

Claims (11)

  1. 댁내 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 각각 설치되어, 상기 가전제품의 전력 사용정보를 계측 및 저장하고, 필요시 통신 또는 표시를 위한 모듈을 탈부착 하여 사용할 수 있는 구조를 갖는 각각의 스마트 플러그를 구비하며, 상기 각각의 스마트 플러그는, 자동으로 홈 네트워크를 구성하여, 계측된 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버로 전송하는 것을 특징으로 하며;
    상기 스마트 플러그가 자동으로 홈 네트워크를 구성하여, 계측된 댁내 가전제품의 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버로 전송하는 과정은, 상기 가전제품과 아웃렛(Outlet) 사이에 상기 스마트 플러그를 설치한 후, 전원을 투입하고, 각종 초기화 및 설정을 진행하는 제1 단계; 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 동작하는 스마트 플러그간 홈 네트워크를 구성하고, 외부의 전력정보 제공서버와 통신하는 제2 단계; 및 상기 스마트 플러그에서 가전제품의 전력 사용정보를 주기적으로 계측, 저장 및 전송하는 제3 단계로 구성되고;
    상기 제2 단계의 스마트 플러그 간 홈 네트워크를 구성하고, 외부의 전력정보 제공서버와 통신하는 과정은, 스마트 플러그의 동작모드가 마스터 또는 슬레이브 모드에 해당하는 지를 판단하는 과정과, 동작모드가 마스터 또는 슬레이브 모드에 해당한다고 판단한 경우 다음 과정으로 마스터 또는 슬레이브 모드의 네트워크 구성이 완료 되었는지를 판단하는 과정과, 마스터 또는 슬레이브 모드의 네트워크 구성이 완료 되지 않았다고 판단한 경우 홈 네트워크를 구성하는 과정을 갖고;
    마스터 또는 슬레이브 모드로 동작하는 스마트 플러그는 통상의 PLC 모뎀 등록과정을 거쳐 단일 홈 네트워크를 형성하는 과정인 것으로, 마스터 모드의 스마트 플러그는 WiFi 모듈 또는 LTE 모듈을 통해 외부의 전력정보 제공서버에 접속 가능 여부를 시험하며, 이 경우 전력정보 제공서버에 무한 접속시도를 방지하기 위한 타임아웃을 두고, 해당 타임아웃이 발생하면 전력정보 제공서버의 접속이 실패한 경우이므로 곧바로 오프라인 동작을 시작하고;
    슬레이브 모드의 스마트 플러그는, 마스터 모드의 스마트 플러그와 통신에 성공할 때까지 홈 네트워크 구성을 반복 수행하며, 이 경우 네트워크 구성단계의 무한 반복을 방지하기 위한 타임아웃이나 등록요청 패킷의 지속적인 브로드캐스팅을 방지하기 위한 휴지기간을 두고, 해당 타임아웃이 발생하면 홈 네트워크 설정에 실패한 경우이므로 곧바로 오프라인 동작을 시작하며;
    네트워크 구성이 완료 되었다고 판단한 경우, 슬레이브 모드의 스마트 플러그는 홈 네트워크를 통해 마스터 모드를 경유하여 외부의 전력정보 제공서버와 통신하고, 마스터 모드의 스마트 플러그는 직접 외부의 전력정보 제공서버와 통신하는 온라인 동작을 개시하고;
    스마트 플러그의 동작모드가 마스터 모드 또는 슬레이브 모드에 해당하지 않는다고 판단한 경우, 마스터 또는 슬레이브 모드의 스마트 플러그가 외부의 전력정보 제공서버와 통신이 불가능할 때 독자적으로 전력정보를 계측한 후, 부착된 표시모듈을 통해 그 결과를 출력하는 단독 모드의 스마트 플러그 동작인 오프라인 동작을 개시하는 과정을 갖는 것을 특징으로 한 댁내 전력정보 계측장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스마트 플러그는,
    댁내 가전제품의 전력 사용정보 계측 및 저장을 위한 기본모듈;
    상기 기본모듈에 탈부착하여 상기 홈 네트워크를 구성하고 상기 전력정보 제공서버와의 통신을 수행하기 위한 통신모듈; 및
    상기 기본모듈에 탈부착 하여 상기 스마트 플러그의 전력 사용정보를 표시하는 표시모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 기본모듈은,
    옥내 배선을 따라 스마트 플러그로 유입되는 서지(surge)나 노이즈(noise)를 차단하며, 사용자의 제어신호에 따라 전력을 차단하는 장치보호 및 전력차단부;
    상기 스마트 플러그의 동작에 필요한 직류 전원을 생성하는 전원부;
    사용자의 입력 명령을 처리하는 사용자 입력부;
    상기 스마트 플러그에 연결된 가전제품으로 인가되는 전류와 전압을 계측하는 센서부;
    실시간 시각정보를 생성하는 RTC부;
    상기 센서부에서 측정한 전류 및 전압을 바탕으로 상기 가전제품의 전력 사용정보를 산출하는 전력 계측부;
    상기 전력 계측부에서 산출한 전력 사용정보를 시각 동기화하여 메모리에 저장하는 저장부;
    상기 전력 계측부와 상기 통신모듈 간의 인터페이스를 제공하는 통신모듈 인터페이스부;
    상기 스마트 플러그의 동작 상태를 육안으로 확인하기 위한 상태 표시부; 및
    상기 스마트 플러그에 연결된 가전제품으로 전력선통신(Power Line Communication, PLC) 신호가 유입되는 것을 방지하기 위한 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 사용자 입력부는,
    오프라인에서 스마트 플러그의 전원을 온(On)/오프(Off) 하기 위한 전원스위치, 공장 초기화(Factory Reset) 버튼 및 네트워크 초기화(Network Reset) 버튼을 구비하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 상태 표시부는,
    상기 스마트 플러그의 전원 온(On)/오프(Off) 상태, 상기 홈 네트워크의 연결/끊김 상태 및 상기 전력정보 제공서버의 연결/끊김 상태를 표시할 수 있는 LED 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 통신모듈은,
    상기 스마트 플러그 간 홈 네트워크를 구성하기 위해 전력선 통신을 수행하기 위한 PLC 모듈;
    상기 전력정보 제공서버에 접속 가능한 네트워크 장치와 와이파이(WiFi) 통신을 수행하기 위한 WiFi 모듈; 및
    상기 전력정보 제공서버에 직접 접속하여 LTE(Long Term Evolution) 통신을 수행하기 위한 LTE 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 스마트 플러그는, 기본모듈에 탈부착 되는 통신모듈과 표시모듈의 종류에 따라, 상기 기본모듈에 PLC 모듈이 장착된 슬레이브 모드; 상기 기본모듈에 PLC 모듈과, WiFi 모듈 또는 LTE 모듈이 장착된 마스터 모드; 및 상기 기본모듈에 상기 표시모듈만 장착된 단독 모드로 구분되어 동작하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제1 단계의 각종 초기화 및 설정을 진행하는 과정은, 외부 사용자 입력을 통해 상기 스마트 플러그의 모든 저장정보를 삭제하거나 또는 네트워크 설정정보만을 삭제하는 초기화 과정; 상기 스마트 플러그의 동작 모드를 자동으로 판단하는 과정; 및 외부 사용자 입력을 통해 상기 스마트 플러그의 전력정보 계측주기, 가전제품의 등록정보 및 네트워크 정보를 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제3 단계의 가전제품의 전력 사용정보를 주기적으로 계측 및 저장, 전송하는 과정은, 상기 스마트 플러그에 설정된 계측주기 도달 시, 당해 스마트 플러그에 연결된 가전제품의 전력 사용정보를 계측 및 저장하는 과정; 상기 스마트 플러그에서 계측한 전력 사용정보를 외부의 전력정보 제공서버에 전송하거나 또는 표시모듈에 출력하는 과정; 외부 사용자 입력여부를 판단하여 상기 제1 단계로 복귀하는 과정; 및 마스터 모드로 동작하는 스마트 플러그의 경우, 새로운 슬레이브 모드 스마트 플러그가 추가될 경우, 이를 동일 홈 네트워크 상에 등록 및 연결하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 구조를 갖는 댁내 전력정보 계측장치.
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