KR102007619B1 - 인공지능 통합방재 배전반 및 인공지능 통합방재 배전반 시스템 - Google Patents

인공지능 통합방재 배전반 및 인공지능 통합방재 배전반 시스템 Download PDF

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Abstract

저압반 내부의 통합제어계전기는 턴온 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다. 통합제어계전기는 동작 제어신호 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다. 통합제어계전기는 이상신호 이벤트만 수신될 경우, 해당 부하를 차단 및 위험경보 이벤트를 발생한다. 통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트가 발생할 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다. 통합제어계전기는 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트 중 어느하나 이상의 이벤트와 화재검지 이벤트가 동시에 발생할 경우 고압차단기를 작동시킨다.
통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트 또는 화재검지 이벤트가 발생하지 않은 상태에서 축전지반에 이상이 발생할 경우, 저압반의 220V 상용전원을 110V로 강압하여 저압반 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템이다.

Description

인공지능 통합방재 배전반 및 인공지능 통합방재 배전반 시스템{The AI unified anti-disaster panel and its system}
블랙아웃(Black-out) 발생시 QUANTUM CHANNEL 또는 Non-QUANTUM CHANNEL을 통해 QUANTUM SERVER가 양자암호기술을 적용한 통합제어계전기를 통해 정전 제어한다.
반대로, 축전지반의 단독고장에도 전체 배전계통에 정전 사태를 발생시키지 않는 기술이다.
본 발명의 센서부는 HCl 감지 센서 소자와 이를 포함하는 센서 및 이를 제조하는 제조 방법에 관한 것으로, Ag 기판 상에 Agl 층 및 AgCl 층이 형성된 HCl 감지 센서 소자로서 사고로 발생하는 HCI 감지 센서와, 화재발생 시 전기절연물 등에서 발생하는 염화수소가스(HCl)를 감지하여 전기화재의 발생을 감지하여 가스와 화재의 확산을 방지할 수 있는 HCl 감지 센서 소자와 이를 포함하는 조기화재검지센서에 관한 것이다.
특히, HCl 가스에 반응하는 센서의 전기저항 변화를 직접변환법으로 검출 및 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막의 촉매 작용으로 고감도 빠른 반응속도의 조기화재검지센서를 특징으로 한다.
본 발명은 배전반 내부의 모터콘트롤판넬을 제어하는 교류 모터의 이상상태를 검출하는 것으로서, 보다 상세하게는 교류 모터의 전류 지연 특성을 이용하여 비정상적인 상태를 검출하고 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치 등에 이상신호를 출력하는 교류모터 고장 검출장치 및 이를 구비한 배전반에 관한 것이다.
본 발명은 아크검출기에 관한 것으로, 전기 회로에서의 접촉 불량으로 인한 아크 또는 스파크 발생을 검출하여 경보하거나 누전차단기를 작동시키도록 누설전류 경로를 생성하는 아크검출기에 관한 것이다.
본 발명은 선간전압강하 검출기에 관한 것으로, 전기회로에서 접촉 불량으로 인한 아크발생 및 합선으로 인한 전압강하를 검출하여 경보하거나 누전차단기를 작동시키도록 누설전류 경로를 생성하는 선간전압강하차단장치에 관한 것이다.
본 발명은 선간 전압 강하 시 릴레이를 동작시켜 인위적으로 누설 전류를 발생시킴으로써 스위치를 동작시키는 전압이상 차단기이다.
한전측으로부터 고압을 고압반에서 수전 받아 저압으로 변환하여 저압반에 저압을 공급하면, 저압반은 차단기, 단자대를 거쳐 부하측에 전원을 공급하는데, 저압반에는 자동제어장치 및 계측장치 등이 추가로 설치되고 있었다.
일 예로 3상 전압, 3상 전류, 3상 전력, 3상 불평률, 3상 무효전력, 3상 피상전력, 3상 유효전력, 주파수, 역률(％), TR온도, 주변온도, 부하율을 계측 및 표시하는 전력계측 집중화장치, 배전반 전체를 제어하는 자동제어기, 역률을 자동으로 제어하는 자동 역율 제어기 및 역률보상 콘덴서, 화재발생 검지를 위한 열 접촉경보기, 피크제어용 최대수요전력제어기와 같은 자동제어장치 및 계측장치가 추가되는데, 이들과 같은 각종 자동제어장치 및 계측장치는 배전반의 고압반, 저압반 외에 축전지반을 추가로 구성하여 축전지에서 구동전원을 공급 받는다.
그런데, 이 축전지반은 12V 또는 2V 축전지를 직병렬로 배선하여 DC 110V를 만들어 저압반의 각종 자동제어장치(통합제어계전기, 제어서버) 및 계측장치에 전원을 공급하는데 아래와 같은 문제점이 있어왔다.
한전측으로부터 수전 받은 전원이나, 고압반에서 저압으로 전환되어 저압반에 공급되는 전원에 이상이 없음에도 불구하고 축전지반에 이상이 발생할 경우 자동제어장치 및 계측장치가 작동을 하지 않는 이유로 고압차단기를 작동시켜 전체 가 정전이 되게한다.
축전지반 다수의 축전지 중 하나의 축전지라도 고장이 발생할 경우 전체 축전지반의 고장을 초래하며, 다수의 축전지 중 하나의 축전지라고 정상적인 기준전압 이하로 출력될 경우 전체 축전지반의 수명과 기능에 영향을 미쳐 장기적으로 고장발생의 원인이 되었다.
전력계통에 이상이 없음에도 불구하고 축전지 하나만 고장이 발생하여도 전체 전력 계통에 지장(건물 전체가 정전)을 초래하는 종래의 문제점을 해결하고자 한다.
가스 센서는 재료의 표면에서 일어나는 chemisorption을 이용하여 가스의 종류나 농도를 검지한다. 표면에 가스가 흡착되면 표면 부근의 전기 전도도가 변하는 것을 이용하여 가스를 검지할 수 있다.
교류 모터의 이상상태를 진단하는 다양한 장치들이 개시되어 있다. 통상적으로 교류 모터에 이상이 발생될 경우 경보장치를 동작시켜 알람을 울리거나, 모터의 동작을 차단시킨다.
통상적으로 모터의 과부하는 전류를 측정하여 검사하며, 과전류 발생 시에 모터를 정지시켜 과부하로부터 모터를 보호한다. 하지만, 이러한 과전류 검출 방식은 사고 전류에 대한 대안으로, 모터의 예방 보호 대책으로는 미흡하다.
모터 코일의 층간 절연불량은 모터를 정지시킨 후 절연저항을 측정하거나 숙련된 전문가의 육안 검사를 통해 이루어진다. 하지만, 코일 수 가닥이 합선되는 경우 등과 같이 미약한 층간 절연불량은 절연저항 측정법이나 육안 검출로 찾아내기 어렵다.
전체 화재발생의 약 30%가 전기화재이며, 그 중 60% 이상이 배선계통의 이상으로 인해 발생하는데, 배선계통의 이상으로 인한 화재 중 대다수가 접촉불량으로 인한 과열, 아크 또는 선간 절연불량으로 인한 트래킹/아크 사고이다.
이와 같은 배선계통의 사고는 일반적으로 예방점검이 불가능하다는 문제점이 있으며, 특히 선간 절연물이 오염되거나 탄화되어 발생하는 절연불량은 일종의 부하전류이므로 기존의 차단기로는 차단할 수 없음은 물론이고, 절연측정기로 점검하는 것도 비현실적이다.
이러한 선간 절연불량, 즉, 선간 누전의 경우, 미세한 전류의 아크방전이기 때문에 밝은 곳에서는 육안으로 보이지 않고, 어두운 경우에만 미세한 실과 같은 아크방전이 지속되며, 아크열에 의하여 절연물이 탄화되면 부도체가 도체로 변한다.
또한 아크방전의 특성상 전류가 잘 흐를 수 있는 궤도를 따라 방전이 이루어지는 때문에 트래킹 아크라고도 한다. 즉, 낙뢰시 낙뢰아크의 모양이 나뭇가지 모양으로 구불구불한 형상과 유사하다. 이러한 트래킹 아크 초기의 경우 아크전류가 너무 작아 일반적인 아크검출 기술로는 감지할 수 없는데, 일반적인 아크차단기는 부하측으로 흐르는 전류파형의 형상 및 방전 시 발생하는 왜파(歪波)전류의 크기 및 전압의 상승, 하강 각도에 기준하여 아크전류인지 정상적인 부하전류인지 구분하는데, 아크전류가 작은 경우 전력에 포함된 노이즈와 구분할 수 없어서 미세한 전류인 트래킹 아크를 탐지하기는 불가능하다.
누전차단기는 전력 시스템에 이용되는 보호장치로서, 사용자의 감전 또는 부하의 대지간 절연불량의 누설전류에 의한 차단기능과 단락을 포함한 과전류에 대하여 부하측 회로를 차단함으로써 안전사고를 미연에 방지하는 기기이다.
일반적으로 누전차단기는 상기의 누설전류를 감지하기 위해 하나의 차동 변압기를 이용하여 부하로 인가되는 전류와 부하로부터 출력되는 전류를 비교하고, 이로부터 누설 전류의 존재여부를 판단한다.
종래기술에 따른 누전차단기는, 교류라인의 한쪽 방향 전류와 다른쪽 방향 전류와의 차이를 감지한 출력전압으로 누전을 감지하는 영상변류기(ZCT)가 코일로 되어 있어서 이 코일로의 전류에 의해 자속의 변화가 일어나 전압을 유도하는데 자속의 변화에도 한계가 있으므로 어느 정도 이상의 전류의 변화에 대한 자속 포화에 의한 오동작을 방지한다.
이러한 누전차단기는 누전을 방지하는 기능을 발휘할 수는 있으나, 순간 단락 등의 사유로 선간 전압이 소정 전압 이하로 강하하는 경우에는 이를 차단하지 못한다.
블랙아웃(Black-out) 발생시 QUANTUM CHANNEL 또는 Non-QUANTUM CHANNEL을 통해 QUANTUM SERVER가 양자암호기술을 적용한 통합제어계전기를 통해 제어한다.
배전반은 저압반, 축전지반, 고압반, 변압기반, 모터컨트롤반으로 구성된다.
저압반은 저압부하에 전원을 공급함과 동시에 통합제어계전기(또는 제어반, 제어서버)포함하여 구성된다.
종래의 배전반은 고압반, 변압기반, 모터컨트롤반에 이상이 발생할 경우 저압반에서 축전지반의 110V 구동전압을 받아 통합제어계전기에서 고압차단기를 작동시켜 전기화재를 방지해야 한다.
그런데, 축전지반 내부 축전지의 열화, 전압강하, 이상방전 등의 원인으로 축전지반 자체에만 이상이 발생할 경우에도 통합제어계전기는 고압차단기를 작동시켜 전체 전원을 차단하는 문제가 발생한다.
통상의 저압으로 변환된 380V, 220V 부하전원 뿐만아니라 인입 고압전원계통에 이상이 없으면서도 축전지반의 이상으로 전체 전력계통이 차단되는 문제가 발생하는 것이다.
결론적으로, 타 배전계통에 이상이 없고 축전지반에 이상이 있을 경우에는 고압차단기를 작동시키지 않는 것을 목표로 한다.
축전지반 자체의 이상을 검지하는 방법을 본 발명의 주요과제로 한다.
해결하고자 하는 주요 과제를 해결하기 위해 배전반 각부의 특성에 특화된 위험요소를 검지하는 특화된 경보기 및 차단기와 통합방재 시스템을 특징으로 한다.
또한, 화재발생 전 조기화재검지와 화재가 발생한 화재검지로 나누어진 특화된 센서를 적용하여 전체 방재 시스템을 구축한다.
본 발명은 배전반 등 내부의 화재발생 전 발생하는 benzyl alcohol 가스 또는 BHT 가스를 검지하여 조기화재검지 경보하며, 화재발생 시 전기절연물 등에서 발생하는 염화수소가스(HCl)를 감지하여 전기화재의 발생을 감지하여 가스와 화재의 확산을 방지할 수 있는 HCl 감지 센서 소자와 이를 포함하는 센서 및 이를 제조하는 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 교류 모터의 전류 지연 특성을 이용하여 교류 모터의 이상상태를 검출함으로써, 종래 측정이 곤란한 모터 이상상태를 높은 감도로 검출할 수 있으며, 단일의 검출회로를 통해 다양한 모터 이상상태를 검출할 수 있으며, 모터 고장이 발생되기 전에 이상상태 진단이 가능한 교류모터 고장 검출장치 및 이를 구비한 배전반을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 접촉 불량으로 인한 아크 발생시 아크 전압을 검출할 수 있는 아크검출기를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 접촉 불량으로 인한 아크 발생시 아크 전압을 검출함으로써 10밀리암페어 정도의 아크 전류까지도 검출할 수 있는 아크검출기를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 대지간 분포 용량을 이용하여 접촉 불량에 의한 아크 전압을 검출할 수 있는 아크검출기를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 소정 시간 이상 연속되는 아크 발생시 아크 전압을 검출할 수 있는 아크검출기를 제공한다.
선간 전압이 소정 전압 이하로 강하하는 경우에 누설전류를 발생시켜 스위치를 동작시킬 수 있는 전압이상 차단기 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 선간 전압이 소정 전압 이하로 강하하는 경우에 누설전류를 발생시켜 스위치를 동작시킬 수 있는 전압이상 차단기를 내장한 멀티콘센트를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 선간 전압이 소정 전압 이하로 강하하는 경우에 누설전류를 발생시켜 스위치를 동작시킬 수 있는 전압이상 차단기를 내장한 전기기기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
블랙아웃(Black-out) 발생시 QUANTUM CHANNEL 또는 Non-QUANTUM CHANNEL을 통해 QUANTUM SERVER가 양자암호기술을 적용한 통합제어계전기를 통해 제어한다.
축전지반의 단독 고장검지를 위해 아크검출기, 교류모터 고장 검출장치, 전압이상 차단기, 조기화재검지센서, 화재검센서를 통해 각 부분에 대해 고장검지하며 축전지반 단독고장 발생시 상용전원을 공급한다.
고압반을 거쳐 저압반에서 출력되는 저압을 배선차단기 및 누전차단기와 같은 차단기를 거쳐 출력되는 AC 220V를 절체기의 한쪽에 입력하고, 절체기의 내부는 트랜스, 정류, 평활회로를 거쳐 DC 110V로 변환하여 계전기의 한쪽에 입력 시킨다.
절체기의 다른 한쪽은 축전지반에서 출력된 DC 110V를 입력하고, 입력된 DC 110V는 상기 계전기의 다른 한쪽에 입력시킨다.
계전기는 2접점 직류(DC) 계전기로 평상시에는 축전지반의 접점을 주전원으로 접점을 유지하여 출력된 전원을 저압반의 통합제어계전기, 자동제어장치, 계측장치 등에 전원 공급한다.
축전지반에서 전원이상이 발생하여 전원 공급이 끊기거나 DC 전압이 떨어질 경우 계전기는 접점을 보조전원으로 이동하여 저압반에서 출력된 AC 220V를 DC 110V로 전환된 전원을 자동제어장치 및 계측장치에 전원을 공급한다.
다시, 축전지반에 정상전원이 공급되면, 다시 주전원으로 접점이 전환 유지된다.
본 발명은 HCl 감지 센서 소자 제조 방법에 의해 제조되는 센서 소자에 관한 것으로, Ag 기판; 상기 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층;및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류모터 고장 검출장치에 있어서, 상기 교류 모터의 전압 입력단자에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시키는 전압 위상 지연 설정부(12); 상기 전압 위상 지연 설정부(12)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제1 비교기(IC1)를 포함하는 전압 위상 변환부(13); 상기 교류 모터의 전류 입력단자에 연결되며, 부하측에 흐르는 전류 위상을 구형파로 검출하는 전류 위상 검출부(18); 상기 전류 위상 검출부(18)의 출력과 기준전압을 비교하여 전류 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제2 비교기(IC2)를 포함하는 전류 위상 변환부(20); 상기 전압 위상 변환부(13)의 출력 및 상기 전류 위상 변환부(20)의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력하는 제3 비교기(IC3)를 포함하는 위상 비교부(14); 상기 위상 비교부(14)의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환하는 톱니파 발생부(21); 상기 톱니파 발생부(21)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기(IC4)를 포함하는 위상차 검출부(16); 상기 위상차 검출부(16)의 출력을 계수하며 누적 계수치가 소정치 이상일 때 출력을 발생시키는 리플 카운터(IC5)를 포함하는 노이즈 필터부(22);및 상기 노이즈 필터부(22)의 출력에 따라 스위칭되어 이상신호를 출력하는 이상신호 출력부(17)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 상기 위상차 검출부(16)의 제4 비교기(IC4)는 반전 비교기이며, 상기 제4 비교기(IC4)의 비반전 단자에는 저항(R12) 및 가변저항(R13)이 직렬 연결되어 상기 위상차 검출부(16)의 위상차 검출 대역을 조정하는 위상 이탈 대역폭 설정부(15)가 연결된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 상기 톱니파 발생부(21)는 상기 제3 비교기(IC3)의 출력 단자와 상기 제4 비교기(IC4)의 반전 단자 사이에 병렬 접속되는 저항(R11) 및 다이오드(D7)와, 상기 저항(R11) 및 다이오드(D7)의 병렬 접속점과 상기 전압 입력단자 일측에 접속되는 커패시터(C5)로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 상기 전압 위상 지연 설정부(12)는 상기 전압 입력단자에 직렬 연결되는 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)와, 일측은 상기 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)의 접속점에 연결되고 타측은 상기 제1 비교기(IC1)의 반전 단자에 연결되는 저항(R2)으로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 상기 전류 위상 검출부(18)는 상기 전류 입력단자에 상호 반대 방향으로 병렬 접속되어 전류 위상을 파고치 1V의 구형파로 변환하는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 상기 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 일측과 상기 제2 비교기(IC2)의 비반전 단자 사이에 직렬 연결되는 저항(R3)과, 상기 저항(R3)과 상기 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 타측 사이에 병렬 접속되는 저항(R4) 및 역류 방지용 다이오드(D6)를 포함하며, 상기 전류 위상 검출부(18)에서 생성된 전압에 의한 상기 제2 비교기(IC2)의 손상을 방지하는 비교기 보호회로부(19)를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 상기 전압 입력단자 사이에 연결되는 서미스터(PTC) 및 바리스터(V1)를 포함하며, 입력 전원의 스위칭 개폐 서지를 흡수하는 서지 보호회로부(10)를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류모터 고장 검출장치는, 상기 이상신호 출력부(17)는 상기 리플 카운터(IC5)의 출력 신호에 따라 스위칭 신호를 출력하는 포토 커플러(P.C)이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배전반은, 전술한 교류모터 고장 검출장치를 구비한다.
본원의 제1 발명에 따른 아크검출기는, 옥내 배선의 누전차단기 후단부에 배치되어 선간에 발생하는 접촉 불량에 의한 아크를 검출하는 회로에 있어서, 상기 접촉 불량에 의한 아크 펄스 전류를 포함한 회전 동작전원용 정류부; 상기 정류부를 통과한 상기 아크 펄스 전류에 의한 아크 전압을 검출하는 아크 전압 검출부; 상기 아크 전압 검출부의 전단 또는 후단에 결합되는 고주파 통과 필터; 상기 아크 전압 검출부가 검출하는 아크 전압을 이용하여 릴레이동작제어신호를 생성하는 제어신호 생성부;및 상기 릴레이동작제어신호에 제어되어 상기 옥내 배선의 접지 라인과 전원 라인을 전기적으로 연결하는 릴레이를 포함하고, 상기 제어신호 생성부는, 상기 아크 전압을 입력 터미널에 입력받아 소정의 펄스 폭을 생성하는 펄스 신호 생성부; 상기 펄스 신호 생성부로부터 출력되는 펄스 신호가 소정 개수 이상이면 펄스 지연 신호를 생성하는 펄스 지연 신호 생성부;및 상기 펄스 지연 신호를 이용하여 릴레이를 동작시키기 위한 릴레이 동작 제어신호를 생성하는 동작 제어신호 생성부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어신호 생성부는, 상기 아크 전압을 입력 터미널에 입력받아 아크 전압이 소정 시간 이상 지속되면 부저를 동작시켜 경보음을 지속적으로 또는 간헐적으로 울리게 할 수 있고, 상기 경보음이 지속적으로 소정 시간 이상 울리거나, 간헐적으로 소정 횟수에 도달하면 상기 릴레이 동작 제어신호를 생성한다.
본원의 제2 발명에 따른 아크검출기는, 옥내 배선의 누전차단기 후단부에 배치되어 선간에 발생하는 접촉 불량에 의한 아크를 검출하는 회로에 있어서, 상기 선간의 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 접촉 불량에 의한 아크 발생시 전원을 포함한 아크 검출 회로와 접지(G) 사이에 존재하는 분포 용량을 고주파의 아크 전압으로 인식하도록 형성된 펄스 신호 결합부; 상기 펄스 신호 결합부를 통해 인가되는 고주파의 아크 전압에 스위칭되고, 상기 아크 펄스 전압을 증폭하는 신호 증폭부; 상기 아크 전압 검출부의 전단 또는 후단에 결합되는 고주파 통과 필터; 상기 신호 증폭부로부터 출력되는 아크 전압을 이용하여 릴레이동작제어신호를 생성하는 제어신호 생성부;및 상기 릴레이동작제어신호에 제어되어 상기 옥내 배선의 접지 라인과 전원 라인을 전기적으로 연결하는 릴레이를 포함한다.
바람직하게는, 상기 펄스 지연 신호에 따라 생성되는 경보 제어 신호에 제어되어 경보하는 부저를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 펄스 신호 생성부는 단안정 멀티바이브레이터이고, 상기 동작 제어신호 생성부는 비안정 멀티바이브레이터이다.
바람직하게는, 상기 제어신호 생성부의 입력측에 결합되고, 가변 저항을 포함하여 상기 아크 전압을 아크 펄스로 인지하는 아크 펄스 기준치를 조절하도록 구성된 감도 조절부를 더 포함한다.
전압이상 차단기는, 입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 출력하는 정류부; 상기 정류부에 병렬연결되고, 상기 정류부로부터 출력되는 순수 맥류 성분의 정류전압을 직류가 포함된 맥류로 부분 평활화하는 평활부; 상기 정류부에 병렬연결되고, 직렬연결의 저항으로 구성되며, 상기 정류부로부터 출력되는 정류전압을 분압하는 분압부; 상기 분압부로부터 제공되는 전압이 소정 전압보다 낮으면 트리거신호를 발생하는 트리거신호발생부; 상기 정류부와 병렬연결되고, 상기 트리거신호에 턴온되는 스위칭소자와 상기 스위칭소자에 직렬연결된 릴레이를 포함하는 릴레이구동부;및 상기 정류부의 출력과 접지 사이에 연결되고, 상기 릴레이의 동작으로 인해 발생하는 누설전류를 제한하는 누설전류제한부를 포함한다.
배전반 각 부분 및 화재 요인별로 특화된 안전장치를 구동하며, 불필요한 정전사태를 방지하는 효율성을 갖는다.
블랙아웃(Black-out) 발생시 QUANTUM CHANNEL 또는 Non-QUANTUM CHANNEL을 통해 QUANTUM SERVER가 양자암호기술을 적용한 통합제어계전기를 통해 정전(부하) 제어한다.
본 발명은 Benzyl Alcohol과 BHT 가스를 감지하여 전기화재 징후를 1차적으로 확인하고, 염화수소를 감지하여 전기화재 발생을 2차적으로 확인함으로써, 단계 별로 전기화재를 효율적으로 감지할 수 있다.
화재발생 전 이벤트를 발생하는 조기화재검지센서 및 화재발생 이벤트를 발생하는 화재검지센서를 복합적으로 사용한다.
특히 HCl 감지센서는 Ag 기판 상에 Agl 및 AgCl이 형성된 센서 소자와 이를 포함하는 센서를 개발함으로써, 화재발생 시 전기절연물 등에서 발생하는 염화수소가스를 감지하여 전기화재의 발생을 감지하고 화재의 확산을 방지 할 수 있는 효과가 있으며, HCl 가스 농도에 따라 그 감지 특성이 민감하게 변화하는 고체전해질 기반의 센서 소자의 상용화가 가능할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 교류모터 고장 검출장치 및 이를 구비한 배전반에 따르면, 교류 모터의 전류 지연 특성에 대응하여 전압 위상을 지연 설정하고 전압 위상과 전류 위상의 합성분으로부터 전류 위상의 변동을 누적 카운트하여 이상신호를 출력함으로써, 교류 모터의 이상상태에 따른 전류의 지상 및 진상 현상을 높은 감도로 검출할 수 있고 종래 검출이 어려웠던 다양한 이상상태를 진단할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 접촉 불량으로 인한 아크 발생시 아크 전압을 검출할 수 있고, 접촉 불량으로 인한 아크 발생시 아크 전압을 검출함으로써 10밀리암페어 이하의 아크 전류까지도 검출할 수 있으며, 대지간 분포 용량을 이용하여 접촉 불량에 의한 아크 전압을 검출할 수 있고, 소정 시간 이상 연속되는 아크 발생시 아크 전압을 검출할 수 있다.
본 발명에 따르면 과부하, 순간단락 또는 접촉 불량 등으로 인하여 선간 전압이 소정 전압 이하로 강하하는 경우에 누설전류를 발생시켜 스위치를 동작시킬 수 있는 효과가 있다.
고압을 수전받아 저압으로 변환하여 부하에 공급하는 배전반에 있어서, 배전계통에 이상이 없으면서도 차단기 등 안전장치를 작동시키는 저압반의 구동 전력을 공급하는 축전지반의 이상이 발생할 경우 차단기 및 안전장치의 안정적인 구동이 불가능하여 배전계통 전체가 운영이 중지되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축전지반에 한정하여 이상발생시에는 저압 출력 220V 교류 상용전원을 110V 직류저압으로 변환하여 저압반에 공급하여 안정적인 전력공급 효과가 있다.
도 1은 접촉 불량에 의한 아크 검출용 전체 회로도 일 예
도 2는 교류모터 고장 검출장치 회로도 일 예
도 3는 전압이상 차단기 회로도 일 예
도 4은 본 발명의 일 실시예 시스템도
도 5은 교류모터 고장 검출장치, 아크검출기, 전압이상 차단기
블랙아웃(Black-out) 발생시 QUANTUM CHANNEL 또는 Non-QUANTUM CHANNEL을 통해 QUANTUM SERVER가 양자암호기술을 적용한 통합제어계전기를 통해 제어한다.
축전지반 내부 축전지의 열화, 전압강하, 이상방전 등의 원인으로 축전지반 자체에만 이상이 발생할 경우에도 통합제어계전기는 고압차단기를 작동시켜 전체 전원을 차단하는 문제를 해결하기 위해 배전반 각 부분(저압반, 축전지반, 고압반, 변압기반, 모터콘트롤반) 별로 특화된 기술이 적용된다.
고압인입구를 통해 인입된 고압(6,600V 이상 22,900V)은 고압반내 고압차단기, 피뢰기, 고압퓨즈, 계기용변압기(MOF)를 거쳐 변압기(TR)에 인입된 후 저압으로 변환되어 저압반에 인입되면 저압반 규비클 내에 누전차단기, 배선차단기, 변류기, 단자대 등을 거쳐 통상 교류 220V, 단상 380V, 삼상 380V의 상용전원을 부하에 공급하며, 추가로 축전지반을 두어 축전지반내의 축전지를 통해 저압반에 DC 110V를 저압반에 공급하고, 저압반은 DC 110V 구동전원으로 각종 자동제어장치 및 계측장치를 구동하여 사용하는 통상의 수배전반 구성을 갖는다.
배전반은 통상적으로 각종 자동제어장치와 계측장치가 추가로 구성되는데 보통 3상 전압, 3상 전류, 3상 전력, 3상 불평률, 3상 무효전력, 3상 피상전력, 3상 유효전력, 주파수, 역률(％), TR온도, 주변온도, 부하율을 계측 및 표시하는 계측장치와 계측된 데이터를 분석하여 제어하는 자동제어기, 역률을 자동으로 제어하는 자동 역율제어기 및 역률보상 콘덴서, 화재발생 검지시 경고를 하는 열 접촉경보기, 피크제어용 최대수요전력제어기와 같은 자동제어장치가 구성된다.
상기 각종 자동제어장치 및 계측장치는 통상적으로 배전반의 고압반, 저압반 외에 축전지반을 추가로 구성하여 축전지에서 구동전원을 공급 받는다.
그런데 축전지반내 다수의 축전지 중 하나의 축전지라도 고장이 발생할 경우 전체 축전지반의 고장을 초래하며, 다수의 축전지 중 하나의 축전지라고 정상적인 기준전압 이하로 출력될 경우 전체 축전지반의 수명과 기능에 영향을 미쳐 장기적으로 고장발생의 원인이 되었다.
수전전력 계통에 이상이 없음에도 불구하고 축전지 하나만 고장이 발생하여도 전체 전력 계통에 지장을 초래하는 종래의 문제점을 해결하고자 통합제어계전기를 구비한다.
통합제어계전기는 배전반 전체 운영소프트웨어를 포함하는 제어서버와 절체기를 포함하는 통합제어서버로, 각종 센서, 측정기로 부터 데이터를 입력 받아 처리하며, 배전반 각 부분을 제어하는 제어데이터를 출력하며, 절체기를 통해 상용전원과 축전지반 전원을 ON/OFF 제어한다.
또한, 상기 통합제어계전기의 출력 제어데이터를 통해 블랙아웃(Black-out) 발생시 배전반 우선순위절체기를 제어하되, 통합제어계전기 내부 제어서버의 SECURITY ENGINE를 통해 양자암호보안 인증을 거쳐 제어한다.
또한, 통합제어계전기 내부의 절체기는 2개의 전원인입단자(보조전원, 주전원 인입단자), 다운트랜스, 정류평활회로, 계전기(2접점 직류 계전기)로 구성되어, 고압반을 거쳐 저압반에 입력되는 교류 220V 저압을 차단기, 단자대를 거쳐 출력되는 교류 220V를 절체기의 2개 전원인입단자 중 한쪽의 전원인입단자(보조전원 인입단자)에 결속되어 다운 트랜스, 정류평활회로를 거쳐 변환된 직류전원을 2접점 직류 계전기의 보조전원 단자에 입력된다.
절체기의 다른 전원인입 단자(주전원 인입단자)는 축전지반에서 출력된 직류전원을 결속하여, 배선된 직류전원은 계전기의 주전원 단자에 입력시켜 계전기는 2접점 직류 계전기로 평상시에는 주전원 접점에 접촉되어 축전지반에서 공급되는 직류전원을 출력하여 출력된 전원은 저압반의 통합제어계전기, 자동제어장치, 계측장치에 전원 공급한다.
축전지반에서 전원이상이 발생하여 전원 공급이 끊기거나 직류전압이 떨어지면 2접점 직류 계전기는 계전기내 유도코일(솔레노이드, 전자석)의 전압이 떨어져 접점을 이동하여 보조전원 접점으로 전환 접촉되어 저압반에서 출력된 교류전원을 정류 평활회로를 거친 직류전원을 출력하여, 저압반(통합제어계전반, 자동제어장치, 계측장치 등)에 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반이다.
본 발명에 적용되는 검지센서는 화재 발생 전 발열에 의해 절연피복에서 발생하는 benzyl alcohol 또는 BHT 가스를 검지하여 화재발생 전 조기 경보를 통해 화재를 예방하는 조기화재검지센서와 화재가 발생할 때 절연피복에서 발생하는 HCl 가스를 검지하여 화재 경보를 발생하는 화재검지센서를 적용한다.
특히, 최초 개발된 HCl 감지 센서 소자는 Ag 기판 상에 AgI 층 및 AgCl 층이 적층된 구조로 구성된다. 상기 HCl 감지 센서 소자는 HCl 가스의 유입에 따라 개방회로 전압(open circuit voltage)이 변화하는 특성을 갖는 센서 소자이다.
더욱 상세하게 설명하면, Ag 기판은 센서 소자의 기판 및 전극으로서 전류를 흘려주는 역할을 하며, AgI 층 및 AgCl 층은 그 내부 및 표면에서 Ag+ 이온이 이동하고, HCl이 흡착되는 장소(site)로서 감지 물질 역할을 한다.
이러한, 상기 HCl 감지 센서 소자는 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 한 방식 또는 2이상의 방식을 통해 제작된다. 상기의 방식을 통해 제작된 센서 소자는 AgI 층의 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위이고, AgCl 층의 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 HCl 감지 센서 소자를 포함하는 센서를 제작할 수도 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 HCl 감지 센서 소자의 제작 방법에 대해 설명한다. 상기 HCl 감지 센서 소자의 제작 방법은 전처리 단계, Ag 기판 상에 AgI 층을 형성시키는 단계 및 상기 AgI 층 상에 AgCl 층을 형성시키는 단계로 이루어진다. 또한, 상기 HCl 감지 센서 소자의 제작 방법은 열처리 단계를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
우선, 전처리 단계는 절단기를 이용하여 Ag 판을 알맞은 크기로 절단하고, sandpaper로 연마 한 후에 trichloroethylene, 아세톤, 에틸알코올 용액에서 15분 동안 초음파 세척을 실시하고 건조하여 전처리한다.
상기 Ag 기판 상에 AgI 층을 형성시키는 단계 및 상기 AgI 층 상에 AgCl 층을 형성시키는 단계는 상기와 같은 전처리 과정을 거친 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 한 방식 또는 2이상의 방식을 이용하여, AgI 층 및 AgCl 층을 적층시킨다.
다음으로 Ag 기판 상에 AgI 층이 적층된 시편에 대해 설명한다.
AgI/Ag 시편은 좌측의 Ag 전극 기판과 AgI 층이 형성된 부분으로 구분된다. 전기도금으로 형성된 AgI 층의 표면형상은 Scanning electron microscopy(SEM)을 이용하여 관찰하였다. 상기 AgI 층은 입자(grain)의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 구성된다.
AgI/Ag 시편은 x-ray diffraction(XRD) 패턴으로 피크를 비롯한 AgI에 의한 다수의 회절 피크가 관찰되었다. 이러한 XRD 결과는 Ag 전극 기판 위에 AgI 층이 용이하게 형성된다는 것을 알 수 있다.
다음으로 Ag 기판 상에 AgCl 층이 적층된 시편에 대해 설명한다.
AgCl/Ag 시편은 좌측의 Ag 전극 기판과 우측의 짙은 보라색 색상을 띄는 AgCl 층이 형성된 부분으로 구분된다. AgCl 층의 표면형상은 SEM을 이용하여 관찰하였고, 상대적으로 상기 AgI 층 보다 큰 0.4 ~ 1.0㎛ 범위의 입자를 갖는 AgCl 층이 형성된다.
상기 AgCl/Ag 시편은 x-ray diffraction(XRD) 패턴으로 피크를 비롯한 AgCl에 의한 다수의 회절 피크가 관찰되었다. 이러한, XRD 결과는 Agl 층과 유사하게 Ag 전극 기판 상에 AgCl 층이 용이하게 형성된다는 것을 알 수 있다.
다음으로 Ag 기판 상에 AgI층 및 AgCl 층이 적층된 시편에 대해 설명한다.
AgCl/AgI/Ag 시편은 최상부에 AgCl 층이 위치하므로 색상이 AgCl/Ag 시편과 유사하게 짙은 보라색 색상을 나타낸다.
상기 AgCl/AgI/Ag 시편을 평가하는 방법은 AgCl/AgI/Ag 시편을 제작한 후, 한 면을 sandpapaer로 연마하고, 도금된 면과 연마된 면에 Ag paste를 이용하여 Ag wire를 연결한다. 도금된 면에 2가닥의 Ag wire를 연결하고, 연마된 면에 2가닥의 Ag wire를 연결하여 센서 소자를 완성한다. Ag paste에 존재하는 solvent를 증발시키기 위하여 열처리를 실시하고, 센서 소자의 기계적인 안정성을 높이기 위하여 전기로에서 최종 열처리를 실시한다.
상기와 같은 방법으로 제작된 AgCl/AgI/Ag 센서 소자는 개방회로 전압(Open circuit voltage, OCV) 측정 시스템을 이용하여 HCl 감지 특성을 평가한다.
따라서, 본 발명의 HCl 감지 센서 소자는 HCl에 반응하여 기전력이 변화하는 특성을 나타나며, 이러한 특성을 바탕으로 최적화를 진행하면 HCl 농도에 따라 그 감지특성이 민감하게 변화하는 상용 센서 소자를 제작할 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.
결론적으로, 본 발명은 유기 화합물의 열적 안정성을 평가하는 요소 기술로서 염화수소(HCl)을 검출하는 기술을 개발하였다. Ag계 고체전해질을 핵심소재로 하는 센서 소자를 제작하였다. 제작된 HCl 감지 센서 소자는 고체전해질 및 전극물질을 분석하기 위하여 주사전자현미경(SEM) 및 X-선 회절기(XRD)를 사용하였다. 상기 HCl 감지 센서 소자는 열처리 온도 및 시간은 센서 소자의 기계적 안정성에 큰 영향을 미쳤다. 또한, 다채널전기화학분석기로 HCl 감지 특성 평가가 가능한 4단자 형태의 센서 소자를 제작하였다. HCl 가스 공급으로 센서 소자의 개방회로 전압을 측정한 결과로서 센서 소자는 HCl에 반응하여 기전력이 변화하는 특성을 나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 제안된 센서 소자 구조는 HCl 감지에 적합하며, 완성된 프로토타입(prototype) 소자를 바탕으로 HCl 농도에 따라 그 감지특성이 민감하게 변화하는 고체전해질 기반의 센서 소자의 상용화가 가능하다는 결론을 얻을 수 있다.
통상적으로 교류 모터는 인덕터 특성을 가지므로 공급되는 전압의 위상에 비하여 전류 위상이 지연되어 흐른다. 이러한 전류 지연 현상은 교류 모터의 상태에 따라 다양하게 변동된다. 예를 들어, 무부하 상태에서 공회전 할 때는 전류 위상이 지연되어 흐르다가 기계적인 부하가 걸리면 전류 위상이 빨라진다. 이때, 모터의 코어가 과열되거나 코일의 층간 절연이 불량하여 수 가닥의 합선이 발생한 경우 전류 위상은 더욱 빨라진다. 그밖에 과열, 과부하, 접촉 불량에 의한 아크 발생, 코일 단선, 운전용 콘덴서 단락 등의 경우에도 전류의 위상은 정상상태에 비해 빨라지거나 지연되는 등으로 나타난다. 본 발명은 이러한 교류 모터의 전류 지연 특성을 이용하여 이상상태를 검출하고, 검출 결과를 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치 등에 전달한다.
한편, 이하에서는 본 발명에 따른 교류모터 고장 검출장치에 대하여 실시예를 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 이하에서 설명되는 교류모터 고장 검출장치 뿐만 아니라, 그러한 교류모터 고장 검출장치를 구비하는 배전반을 포함한다. 여기서 '배전반'은 수용가 측에 고압을 배전하는 고압 배전반, 저압을 배전하는 저압 배전반, 배전반에서 배전된 간선을 다시 분전하는 분전반, 모터콘트롤반(MCC; Motor Control Center)에 적용되는 동력반을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 배전반은 통상 알려진 바와 같이 송전 라인을 인입하는 버스 바, 배전 측에 연결되는 접속 단자, 주 차단기 및 누전 차단기 등의 스위치 장치 등을 포함하며, 여기에 아래에 설명되는 교류모터 고장 검출장치와 검출 결과에 따라 동작하는 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치가 포함될 수 있다. 버스 바, 접속 단자, 스위치 장치, 이상상태 검출신호에 따라 동작하는 경보장치, 차단장치, 기록장치 등은 통상 알려진 기술에 상응하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 교류모터 고장 검출장치를 예시한 회로도이다.
본 발명의 교류모터 고장 검출장치는 전압 위상 지연 설정부(12)와, 전압 위상 변환부(13)와, 전류 위상 검출부(18)와, 전류 위상 변환부(20)와, 위상 비교부(14)와, 톱니파 발생부(21)와, 위상차 검출부(16)와, 위상 이탈 대역폭 설정부(15)와, 노이즈 필터부(22)와, 이상신호 출력부(17)로 구성된다.
도 2를 참조하면, T1 및 T3는 교류 모터의 동작전원이 공급되는 전압 입력단자이며, T2 및 T3는 전류 입력 단자이다. 단자 T1과 T2에는 전체 회로와 병렬로 커패시터(C1)가 접속된다. 이 커패시터(C1)는 부하측의 단선을 감지하기 위한 것으로서, 부하측 커패시턴스에 비해 미세한 용량(예컨대, 0.1uF)으로 선택된다. 따라서 부하가 접속된 상태에서는 커패시터(C1)의 용량값은 무시될 수 있다. 하지만, 부하가 단선된 경우에는 전류의 위상을 전압의 위상보다 90도 진상으로 만들어, 후술하는 위상차 검출에 의해 부하 단선 상태가 용이하게 검출될 수 있도록 한다.
도시한 바와 같이, 전압 입력단자(T1, T3)의 사이에는 서미스터(PTC) 및 바리스터(V1)가 직렬 연결되어 서지 보호회로부(10)를 구성한다. 서지 보호회로부(10)는 입력 전원의 스위칭 개폐 시에 발생되는 개폐 서지를 흡수하여 회로를 보호한다.
서미스터(PTC)와 바리스터(V1)의 접속점과 전압 입력단자(T3) 사이에는 커패시터(C2, C3) 및 다이오드(D3, D5)로 구성되는 정류회로부(11)가 설치된다. 다이오드(D3)는 제너 다이오드로서 정류 전압을 결정하며, 커패시터(C3)는 평활용 커패시터이다. 정류회로부(11)는 회로를 구성하는 비교기(IC1, IC2, IC3, IC4) 및 리플 카운터(IC5)의 동작전원을 제공하며, 비교기(IC1, IC2, IC3, IC4)의 기준전압을 제공하기 위해 사용된다.
전압 위상 지연 설정부(12)는 전압 입력단자(T1, T3)에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시킨다.
도 2을 참조하면, 전압 위상 지연 설정부(12)는 전압 입력단자(T1, T3) 사이에 직렬 연결되는 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)와, 일측은 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)의 접속점에 연결되고 타측은 제1 비교기(IC1)의 반전 단자에 연결되는 저항(R2)으로 구성된다.
가변저항(R1)은 입력되는 교류 전원전압으로 커패시터(C4)를 충방전시키고, 저항(R2)를 통해 제1 비교기(IC1)의 반전 단자로 입력되는 위상각이 결정된다. 이때, 가변저항(R1)을 조절하여 전압 위상의 지연분을 설정한다.
전압 위상 변환부(13)의 제1 비교기(IC1)는 반전 비교기로서, 반전 단자로 전압 위상 지연 설정부(12)의 출력을 받고, 비반전 단자로 기준전압을 받는다. 기준전압은 정류회로부(11)에 연결된 저항(R5, R6)의 분압 저항에 의해 결정된다. 제1 비교기(IC1)는 전압 위상 지연 설정부(12)의 출력과 기준전압을 비교하고 위상이 지연된 전압 위상을 반전시켜 구형파 형태로 출력한다.
전류 위상 검출부(18)는 전류 입력단자(T2, T3)에 상호 반대 방향으로 병렬 접속되는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)로 구성된다. 한 쌍의 다이오드(D1, D2)는 전류 위상을 파고치 1V의 구형파로 변환한다.
도시한 바와 같이, 전류 위상 검출부(18)와 전류 위상 변환부(20) 사이에는 비교기 보호회로부(19)가 설치된다. 비교기 보호회로부(19)는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 일측과 제2 비교기(IC2)의 비반전 단자 사이에 직렬 연결되는 저항(R3)과, 이 저항(R3)과 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 타측 사이에 병렬 접속되는 저항(R4) 및 역류 방지용 다이오드(D6)로 구성된다. 비교기 보호회로부(19)는 전류 위상 검출부(18)에서 생성된 전압에 의하여 제2 비교기(IC2)가 손상되는 것을 방지한다.
전류 위상 변환부(20)의 제2 비교기(IC2)는 비반전 비교기로서, 비반전 단자로 전류 위상 검출부(18)의 출력을 받고, 반전 단자로 기준전압을 받는다. 기준전압은 저항(R5, R6)의 분압 저항에 의해 결정된다. 제2 비교기(IC2)는 전류 위상 검출부(18)의 출력과 기준전압을 비교하고 전류 위상을 구형파 형태로 출력한다.
위상 비교부(14)는 전압 위상 변환부(13)의 출력 및 전류 위상 변환부(20)의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력한다.
위상 비교부(14)는 제1 비교기(IC1)와 제2 비교기(IC2)의 출력단자 사이에 연결되어 두 출력을 혼합하는 저항(R7, R8)과, 이 두 저항(R7, R8)의 접속점에 비반전 단자가 연결되는 제3 비교기(IC3)로 구성된다. 제3 비교기(IC3)의 반전 단자에는 정류회로부(11)에 연결된 저항(R9, R10)의 분압 저항에 의해 결정되는 기준전압이 인가된다.
제1 비교기(IC1) 및 제2 비교기(IC2)의 출력이 일치할 때에는 전원전압의 1/2에 해당하는 전압이 제3 비교기(IC3)의 비반전 단자에 인가되며, 출력이 다를 때는 전원전압과 동일한 양의 전압 또는 음의 전압이 인가된다. 제3 비교기(IC3)는 제1 비교기(IC1) 및 제2 비교기(IC2)의 출력이 상이하고 전원전압과 동일한 양의 전압으로 나타나는 순간을 선별하여 출력한다.
톱니파 발생부(21)는 위상 비교부(14)의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환한다.
톱니파 발생부(21)는 제3 비교기(IC3)의 출력 단자와 제4 비교기(IC4)의 반전 단자 사이에 병렬 접속되는 저항(R11) 및 다이오드(D7)와, 이 저항(R11) 및 다이오드(D7)의 병렬 접속점과 교류 입력단자(T3)에 접속되는 커패시터(C5)로 구성된다.
위상차 검출부(16)는 톱니파 발생부(21)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기(IC4)로 구성된다. 제4 비교기(IC4)는 반전 비교기로, 반전 단자로 톱니파 발생부(21)의 출력을 받는다. 제4 비교기(IC4)의 비반전 단자에는 기준전압이 인가되며, 이 기준전압은 위상 이탈 대역폭 설정부(15)에 의해 결정된다.
위상 이탈 대역폭 설정부(15)는 정류회로부(11)의 출력단과 제4 비교기(IC4)의 비반전 단자 사이에 직렬 연결되는 저항(R12) 및 가변저항(R13)으로 구성된다. 가변저항(R13)을 조절하여 위상 이탈 대역폭을 설정할 수 있으며, 위상차 검출 감도가 조절된다.
위상차 검출부(16)는 제4 비교기(IC4)의 출력 단자에 역방향으로 접속되는 발광 다이오드(LED)와, 이 발광 다이오드(LED)에 병렬 접속되는 다이오드(D8)를 더 포함한다. 위상차 검출부(16)의 출력은 다이오드(D8)를 통해 노이즈 필터부(22)의 리플 카운터(IC5) 입력 단자로 전달된다. 위상차 검출부(16)의 출력이 미리 정해진 회수만큼 카운트되면, 리플 카운터(IC5)의 출력에 따라 발광 다이오드(LED)가 점등된다. 발광 다이오드(LED)의 점등으로 전류 위상이 비정상적으로 지연되거나 빨라진 상태를 알 수 있다. 또한, 발광 다이오드(LED)는 전류 위상과 전압 위상이 일치하는지를 확인하는데 사용될 수 있다. 전술한 전압 위상 지연 설정부(12)의 가변저항(R1)을 미세 조절하여 발광 다이오드(LED)가 OFF되는 지점이 전류와 전압의 위상이 일치하는 지점이다.
노이즈 필터부(22)는 리플 카운터(IC5)와, 이 리플 카운터(IC5)의 리셋 단자에 병렬 접속되는 저항(R15) 및 커패시터(C6)로 구성된다. 저항(R15) 및 커패시터(C6)의 시정수에 따라 전원 투입 후 리플 카운터(IC5)가 리셋되며, 새로운 카운트 동작을 실시한다.
리플 카운터(IC5)는 모터가 OFF되는 순간 교류 전압의 잔류자속에 의해 모터의 감쇄 진동이 발생되는 현상 및 스위칭 노이즈 펄스 등에 의해 오작동하는 것을 방지하는 수단으로, 이러한 노이즈를 필터링하여 위상차 검출부(16)의 출력이 소정 회수의 출력을 발생시키는 것을 카운트한다.
이상신호 출력부(17)는 리플 카운터(IC5)의 출력단자에 연결되는 포토 커플러(P.C)로 구성된다. 리플 카운터(IC5)의 출력에 따라 포토 커플러(P.C)의 발광 다이오드가 광신호를 출력하고, 전기적으로 절연된 포토 트랜지스터가 턴 온 되어 이상신호 출력단자(T4, T5)에 스위칭 신호를 출력한다. 이상신호 출력단자(T4, T5)는 예컨대, 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치에 연결될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접촉 불량에 의한 아크 검출용 전체 회로도이다.
아크검출기는, 옥내배선 결합부(101), 고주파 통과 필터(105), 정류부(110), 평활부(115), 정전압부(120), 아크 전압 검출부(125), 펄스 신호 결합부(130), 단방향 전류 통과부(135), 감도 조절부(140), 펄스신호 생성부(150), 펄스신호 지연부(155), 동작제어신호 생성부(160), 동작제어스위치(163), 경보부(165), 릴레이부(170), 누설전류 제한부(175), 및 누설전류 경로생성부(180)를 포함한다.
아크 전압 검출부(125)에 인가되는 고주파 임펄스성 아크 전압을 이용하여 경보부(165)를 동작시킴으로써 경보하거나, 릴레이부(170)를 동작시켜 누설전류를 흘림으로써 옥내 인입부에 설치되는 누전차단기를 동작시킨다.
이하에서는 각 부의 구성 및 동작을 설명하기로 한다.
옥내배선 결합부(101)는 옥내배선과 결합되는 구성으로, 예컨대, 콘센트에 플러그 형태로 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 옥내배선과 고정적으로 결합될 수 있다. 한편, 예시적으로, 접촉 불량은 옥내 배선의 누전차단기 후단에서 전기적으로 연결되는 모든 전선 간에 발생할 수 있는바, 절연피복이 탄화되어 발생할 수도 있고, 전선을 오랜 시간동안 사용하여 절연피복이 벗겨짐에 따라 절연불량으로 발생할 수도 있다. 다른 예시에 따르면, 접촉 불량은 옥내 배선의 누전차단기 후단에서 플러그가 콘센트(리셉터클)에 헐겁게 결합되어 접촉하는 경우에 발생할 수도 있다.
여기서, "L"은 두 가닥의 라인을, "G"는 접지측 라인을 각각 의미한다. 즉, 두 가닥의 라인 중 어느 하나는 접지측 라인이지만, 어느 라인이 접지측 라인인지를 알 수 없으므로, 도시된 바와 같이 구현한다.
고주파 통과 필터(105)는 병렬연결된 저항(R10) 및 캐패시터(C8)를 포함하고, 캐패시터(C8)는 교류 전원 접속 단자(L)를 통해 입력되는 펄스분 전류를 통과시키고, 직류분은 차단하고, 저항(R10)은 캐패시터(C8)에 충전된 전하를 방전시킨다.
정류부(110)는 고주파 통과 필터(105)의 출력측에 결합되고, 고주파 통과 필터(105)로부터 출력되는 아크 전압을 정류한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 정류부(110)는 브릿지 다이오드 형태이나, 이에 한정되지 아니하며, 교류 전원을 정류하는 구성이면 어느 것이나, 가능하다.
평활부(115)는 정류부(110) 양단에 병렬연결되는 캐패시터(C7)를 포함하고, 캐패시터(C7)는 정류부(110)로부터 출력되는 전압을 평활화한다.
정전압부(120)는 평활부(115)와 병렬연결되는 제너다이오드(Z1)를 포함하고, 정류부(110)의 출력 전압을 소정 범위 내로 유지시킨다.
아크 전압 검출부(125)는 평활부(115)를 통과한 아크 펄스 전류에 의한 아크 전압을 생성하는 정온도 계수 소자(PTC1)일 수 있다.
펄스 신호 결합부(130)는 아크 전압 검출부(125)의 출력측에 결합되는 직렬연결된 저항(R11) 및 캐패시터(C9)를 포함하고, 아크 전압 검출부(125)를 통과한 고주파 성분의 아크 펄스 전류를 통과시킨다.
단방향 전류 통과부(135)는 펄스 신호 결합부(130)의 출력측과 아크 전압 유지부(115) 내 캐패시터(C7)의 타단 사이에 결합되고, 펄스 신호 결합부(130)를 통과한 아크 펄스 전류가 평활부(115)로 흐르는 것을 방지한다.
펄스신호 생성부(150)는 아크 전압 검출부(125)에 인가되는 고주파 성분의 아크 전압을 입력 터미널에 입력받아 소정의 펄스폭을 갖는 펄스신호를 생성한다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 펄스신호 생성부(150)는 단안정 멀티바이브레이터일 수 있다. 그리고, 펄스신호 생성부(150)의 입력측에 결합되는 감도 조절부(140)는 가변저항을 포함하여 검출하는 아크 전압을 아크 펄스로 인지할 수 있는 아크 펄스 기준치를 조절할 수 있는바, 5밀리암페어[mA]의 아크 펄스 전류까지도 검출해낼 수 있다. 한편, 펄스신호 생성부(150)의 발진 시정수는 내부 스위칭 소자의 제어단에 결합되는 저항 및 캐패시터의 크기에 따라 달리할 수 있음은 당연하다.
펄스지연신호 생성부(155)는 펄스신호 생성부(150)로부터 출력되는 펄스신호가 소정 개수 이상이거나 소정 길이 이상 반복되면 펄스지연신호를 생성한다. 즉, 펄스신호가 소정 개수 이상이거나 소정 길이 이상 반복되는 경우, 캐패시터(C6)에 충전이 완료되어 펄스지연신호를 생성한다.
동작제어신호 생성부(160)는 펄스지연신호를 이용하여 경보용 부저(165)를 동작시키기 위한 동작제어신호를 생성하면, 동작제어스위치(S1, 163)가 동작하여 경보용 부저(165)를 동작시키거나, 릴레이부(170)의 릴레이코일을 동작시킨다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 스위치를 배치시켜 부저(165)와 릴레이부(170)를 동시에 동작하게 할 수도 있다. 릴레이부(170)가 동작하여 누설전류가 흐르게 되면 옥내 배전반에 구비된 누전차단기(미도시)가 동작한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 동작제어신호 생성부(160)는 비안정 멀티바이브레이터로 구현될 수 있고, 부저(165)를 간헐적으로 동작시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 펄스지연신호 생성부(155) 및 동작제어신호 생성부(160)는 카운터를 포함하는 디지털 회로에 의해 구현될 수 있고, 펄스신호가 소정 개수 이상이면, 카운터가 동작제어신호를 출력하여 부저(165)를 지속적으로 동작시킬 수 있다.
누설전류 제한부(175)는 릴레이접점과 직렬 연결된 PTC소자를 포함하며, 과부하, 또는 단락사고 발생시에 릴레이가 동작하는 경우, 접지로 누설전류가 흐르게 되는데, 누전차단기가 고장난 상태이거나, 누전차단기가 설치되지 않은 경우, 막대한 누설전류가 지속적으로 흐르면 과열로 인하여 화재의 위험이 있다. 따라서, PTC소자는 누설전류가 흘러 온도가 상승하면 저항이 급속히 커져 누설전류를 신속하게 감소시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, PTC소자 하나만을 사용하였으나, 이에 제한되지 아니하며, 다른 실시예에 따르면, PTC소자를 복수로 이용할 수 있고, 또 다른 실시예에 따르면, PTC소자와 NTC소자를 이용할 수 있으며, 또 다른 실시예에 따르면, NTC소자를 단수 또는 복수로 이용할 수 있음은 당연하다.
누설전류 경로생성부(180)는 접지측 라인(G)과 두 가닥의 라인(L) 사이에 릴레이(170)가 동작하면 누설전류가 흐르는 경로를 형성한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 누설전류 경로생성부(180)는 접지측 라인(G)과 두 가닥의 라인(L) 사이에 각각 동일 방향으로 접속된 일방향 스위칭 소자를 포함한다. 예컨대, 접지측 라인(G) 측에서 두 가닥의 라인(L) 측으로 각각 순방향을 갖는 다이오드가 배치될 수 있다. 또는 두 가닥의 라인(L) 측에서 접지측 라인(G) 측으로 각각 순방향을 갖는 다이오드가 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 두 가닥의 라인(L) 중 어느 것이 전원라인(H)인지를 아는 조건하에서, 전원라인(H)과 접지측 라인(G) 사이를 단락시켜 놓음으로써, 릴레이(170)가 동작하면 누설전류가 흐르도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 접촉 불량에 의한 아크 검출 장치는 간단한 회로로 소형화가 가능하여 전원 플러그형으로 가능하고, 멀티 콘센트 내에 내장되거나, 전기기기 내에 내장 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압이상 차단기 회로도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전압이상 차단기는, 정류부(1), 서지흡수부(2), 평활부(3), 분압부(4), 트리거신호발생부(5), 릴레이구동부(6), 및 누설전류제한부(7)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 정류부(1)는 입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 출력한다. 여기서, 정류부는 브릿지 다이오드로 구성되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 교류 전원을 정류하는 구성이면 어느 것이나, 가능하다.
서지흡수부(2)는 정류부(1)에 병렬연결되어 상용 교류 전원에 포함된 서지를 흡수한다. 즉, 다이오드 D5를 통과한 서지전류는 커패시터C2에 흡수된다.
평활부(3)는 서지흡수부(2)에 병렬연결되어 정류부(1)로부터 출력되는 순수한 맥류 성분의 정류전압을 맥류분과 직류분이 혼합된 상태로 평활화한다.
분압부(4)는 정류부(1)에 병렬연결된 직렬연결의 저항으로 구성되어 정류부(1)로부터 출력되는 정류전압을 분압하고, 저항 R3에 인가되는 전압은 다이오드 D6를 통해 커패시터 C3에 충전됨과 아울러, PUT소자의 도통 전압이 된다.
트리거신호발생부(5)는 소정 전압을 충전하여 제공하는 충전전압 제공부와 분압부(4)로부터 제공되는 전압이 충전전압 제공부로부터 제공되는 소정 전압보다 낮으면 턴온되는 제1 스위칭 소자를 포함한다. 일 실시 예에 따르면, 제1 스위칭 소자는 PUT소자일 수 있고, 충전전압 제공부는 커패시터 C3일 수 있다. 이에 따라, PUT소자는 커패시터 C3에 충전된 충전전압보다 저항 R3에 인가되는 저항전압이 낮은 경우 턴온되어 사이리스터의 게이트단자에 트리거신호를 발생시킨다. 제너다이오드 Z1는 커패시터 C3의 충전전압을 일정하게 유지시키는 기능을 수행한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, PUT소자를 사용하였으나, 이에 제한되지 아니하고, TRIAC, 트랜지스터 등 다양한 반도체 소자를 이용하여 구성할 수 있음은 당연하다.
릴레이구동부(6)는 트리거신호에 턴온되는 사이리스터(SCR)와 사이리스터와 직렬연결된 릴레이를 포함한다. 사이리스터(SCR)가 트리거신호에 턴온되면, 릴레이코일에 전류가 흘러 릴레이접점을 오프상태에서 온상태로 동작시킨다. 한편, 커패시터 C5는 정류부(1)로부터 출력되는 정류파형에 포함된 돌입전류를 흡수한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사이리스터(SCR)를 사용하였으나, 이에 제한되지 아니하며, 다이액, UJT, FET, BJT, TRIAC 등 다양한 반도체 소자를 이용하여 구성할 수 있음은 당연하다.
누설전류제한부(7)는 일 실시 예에 따르면, 릴레이접점과 직렬연결된 PTC(Positive Temperature Coefficient: 정온도계수)소자를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 과부하, 또는 단락사고 발생시에 릴레이가 동작하는 경우, 접지로 누설전류가 흐르게 되는데, 막대한 누설전류가 지속적으로 흐르면 과열로 인하여 화재의 위험이 있다. 따라서, PTC소자는 누설전류가 흘러 온도가 상승하면 저항이 급속히 커져 누설전류를 신속하게 감소시킬 수 있다.
블랙아웃(Black-out) 발생시 배전반 순차 제어를 위한 보안기술 관련이다.
PUF(Phisycally Unclonable Function) Chip으로 PUF(Phisycally Unclonable Function)를 구현하는 것으로 PUF Chip에서 프로그램 추출한 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 PUF-PIN Memory에 저장한다.
또한, 반도체 제조 공정상에서 발생하는 물리적으로 유일한 고유의 하드웨어 핀(PIN)을 e-FUSE로 입력 프로그램(추출)하여 ID를 부여하고 재추출이 불가능하게 e-FUSE 핀을 차단(short circuit)하여 반도체 칩(System On Chip)에 유니크 ID를 부여하여 PUF(Phisycally Unclonable Function)를 구현한다.
e-FUSE Chip에서 프로그램 추출한 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 PUF-PIN Memory에 저장한다.
PUF(eFUSE) Chip은 시스템 온 칩(SoC; System On Chip)으로 구성되어 부트 ROM(Boot Read Only Memory), 메인 CPU(Central Processing Unit), 입출력 포트(I/O Port), 보안 MCU(Machine Control Unit), SoC 메모리, PUF 하드웨어 핀(H/W PIN), SPI(Serial Peripheral Interface) 컨트롤러로 구성된다.
종래에 메인 CPU가 부트 ROM를 부팅하면 디버거 인터페이스(Debug interface)도 동시에 입출력 포트를 통해 연결 상태로 디버깅 동작을 하게 되어 있다.
그래서 이 디버거 인터페이스를 통하여 외부에서 시스템 온 칩 내부 프로그램 및 데이터에 억세스 할 수 있었다.
이런 상태에서는 시스템 온 칩 내부 데이터를 보호할 수 있는 보안 대책이 없게 된다.
한편, 보안 MCU가 SoC 메모리에 저장된 보안키와 유니크한 PUF 하드웨어 핀으로부터의 보안키를 이용하여 데이터보안을 위한 동작을 한다.
하지만, 이들 SoC 메모리와 PUF 하드웨어 핀은 모두 PUF(eFUSE) Chip 내부에 구비되어 있어서, 디버거 인터페이스를 통한 외부로부터의 접근에 의하여 그 동작이나 값이 변경될 수도 있고, 메인 CPU 또는 보안 MCU의 동작 자체가 정지될 여지도 있다.
따라서 디버거 인터페이스가 입출력 포트를 통해 연결 상태로 디버깅 동작되는 한, 실질적인 의미의 보안은 불가능하다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제를 해소하기 위한 것으로서, 보안기능을 가지는 시스템 온 칩 형태의 PUF(eFUSE) Chip으로 데이터보안 강화를 위한 목적으로 PUF(eFUSE) Chip 내부 SoC 메모리 억세스 제한, 메인 CPU, 보안 MCU의 프로그램 변조가 검출되는 경우에는 부트 ROM이 부팅을 못하도록 작동 제한하는 시스템 온 칩(SoC; System On Chip)의 보안방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 시스템 온 칩(SoC; System On Chip)를 대체하여 USB(Universal Serial Bus) 또는 보드(Board) 타입으로도 구현한다.
일 예로, 메인 CPU에 보안 MCU를 추가로 더 포함할 경우, 보안 알고리즘을 구현하는 하드웨어로서, 메인 CPU의 컨트롤을 받아서 빠른 속도로 처리해야 하는 연산부분을 담당한다.
상기 메인 CPU는 양자난수(QRANG), 의사난수(PRANG) 유니크한 PUF(eFUSE)의 PIN 데이터 등 난수로부터 생성된 대칭키 또는 비대칭키의 일치 여부를 판단하고, 일치하는 경우에만 부트 ROM이 부팅 되도록 한다.
본 발명에서는 어플리케이션 프로그램을 보호하는 장치를 마련하여, 해커가 디버거 인터페이스 또는 직렬인터페이스 버스(SPI; Serial Peripheral Interface Bus)를 통해 메인 CPU 어플리케이션 프로그램을 변경하는 경우, 입출력 포트를 차단 및 부트 ROM이 부팅을 못하도록 한다.
마이크로프로세서란 TTL이나 CMOS IC들은 정해진 특성대로만 움직이지만 마이크로프로세서는 관리자가 프로세서내에 프로그램을 주입해서 자신이 원하는 동작 특성을 구현할 수 있는 것으로, 컴퓨터의 CPU처럼 명령을 내릴 수 있기도 하고 특정 명령을 받을 수 있는 것으로 정해진 프로세서 맵에 따라 자동제어되는 것으로 마이크로프로세서(또는 MCU(Micro Control Unit))를 탑재한 USB(Universal Serial Bus) 또는 PCI Board(Peripheral Component Interconnect Board) 형태로 제작되어 서버를 대체할 수 있다.
본 발명의 물리적 객체인증 PUF(Phisycally Unclonable Function) Chip과 자연난수를 발생하는 QRNG(Quantum Random Number Generator)를 통해 생성한 OTP(One Time Password) 인증 보안은 양자컴퓨터로도 해킹이 불가능한 최고의 보안성을 갖는다.
초소형의 PUF(Phisycally Unclonable Function) Chip과 QRNG(Quantum Random Number Generator) Chip을 이용한 보안키 생성 및 분배 관련으로 반도체 제조공정상 발생하는 공정편차를 통해 PUF Chip으로부터 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 대칭키(복호키)를 생성하고, QRNG를 통해 발생하는 무작위 양자난수를 통해 상기 대칭키(복호키)를 암호화하여 비대칭키(암호키)를 생성한다.
Sensor에서 측정되는 데이터를 비대칭키(암호키)로 암호화 할 경우 대칭키(복호키)를 통해서 원래의 Sensor에서 측정되는 데이터를 복원할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, PUF는 지식 기반 인증을 위한 인증 키로 사용될 수 있는 PIN을 생성한다. 이 PIN은 PUF 제조 공정 중 발생하는 공정 편차에 의해 생성되는 무작위의 디지털 값일 수 있다.
또한, 이 PIN은 한 번 생성된 이후 그 값이 주변 환경에 따라 변경되지 않는 시불변(Time-invariant)의 디지털 값일 수 있다. 이러한 PIN은 외부로 노출되지 않으므로, 일 실시 예에 따르면 장치의 인증 체계에 대한 보안 위협에 대한 방지가 가능하다.
장치가 통신 인터페이스를 통해 다른 장치와 사물지능통신을 수행하는 경우, 인증부는 PUF에 의해 자체적으로 생성되는 상기 PIN을 수신하여 지식 기반 인증을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 보안 인증에 있어서, 장치는 비밀키 모듈과 개인키 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 비밀키 모듈 및 개인키 모듈 중 적어도 하나는 PUF를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 비밀키 모듈 및 개인키 모듈 각각은 자신의 고유한 PUF를 가지며, 각각의 PUF는 물리적 특성 자체로부터 비밀키(secret key)와 개인키(private key)를 갖는다. 이하에서는 이러한 비밀키 및/또는 개인키를 PIN으로 표현하기도 하므로, PIN은 장치의 보안 인증을 위해 사용되는 비밀키, 개인키 등 어느 것도 배제하지 않고 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
PUF는 공정변이로 발생하는 특성 편차를 이용하여 동일 설계 도면으로 제작하더라도 서로 다른 함수 값을 발생하는 회로로서, 일부 실시 예들에서는 사물지능통신 장치의 PIN을 생성하여 제공한다. 엄밀히는 PUF의 물리적 특성에 의해 생성된 디지털 값 자체가 아니라 이를 이용하여 PIN이 생성되는 것으로 볼 수도 있다.
이를 테면, 외부의 신뢰할 수 있는 소스로부터 주어지는 값을 시드(Seed)로 하여, 상기 PUF가 생성한 오리지널 디지털 값을 암호화한 결과 값을 상기 PIN으로 할 수도 있다.
이러한 과정에서 일 실시 예에 따르면, PUF가 제공하는 디지털 값 VPUF를 상기 시드(Seed)와 해시 함수에 넣는 방식을 이용한다. 따라서, 최종적으로 사용되는 PIN 값은 Hash (VPUF|| Seed)일 수 있다.
이러한 실시 예에 따르면, 어떤 경로로든 개인키가 유출되는 경우 상기 시드 값만을 변경함으로써 PIN을 쉽게 변경할 수 있으므로, 안전성과 편의성이 개선될 수 있다.
다만, 이러한 PIN 값 생성은 일부 실시 예에 불과하며, 실시 예들은 PUF가 생성한 디지털 값 자체를 PIN으로 사용하는 경우와 상기 PUF를 별도로 처리한 값을 PIN으로 사용하는 경우를 모두 포함한다. 이하에서는 PUF가 생성한 디지털 값을 처리하여 새로운 PIN을 만들어 내는 과정에 대해서 일일이 언급하지 않더라도 이러한 실시 예들을 모두 포함하여 내용이 이해되어야 한다.
한편, PUF는 예측 불가능한 랜덤한 값을 갖기 때문에 장치의 PIN을 결정하는데 사용될 수 있으며, 이를 이용하면 외부에서 생성 주입하여 메모리에 저장할 때 발생할 수 있는 PIN의 사전 누출 문제를 방지할 수 있다.
또한, PUF는 물리적으로 복제가 불가능하다는 특징을 가지고 있기 때문에 장치의 PIN 번호가 사후적으로 유출 또는 복제될 가능성도 제거할 수 있다.
또한, PUF가 생성하는 PIN 값은 랜덤성이 뛰어나고 실시 예들에서는 한 번 생성한 값이 시간에 따라 변하지 않는 신뢰할 수 있는 것이다.
일 실시 예에 따르면, 시리얼번호 저장부에는 장치의 제조 공정에서 공장(Factory)가 제공하는 기기의 고유 값이 시리얼번호(Serial number)가 저장되며, 공장으로부터 장치의 고유한 시리얼번호가 I/O 인터페이스를 통해 장치에 입력되고, 최초 1회 - 정책에 따라 꼭 한 번일 필요는 없으나 보안 유지 상 한 번으로 지정될 수 있다 - 에 한해 비밀키 모듈로부터 비밀키가 공장 또는 관리 권한을 갖는 외부로 추출될 수 있다.
그리고, 일 실시 예에 따르면, PUF Chip은 SOC(System On Chip) 제조과정에서 발생하는 ENABLE 회로의 하드웨어핀 설정에 따른 단절신호를 추출하는 e-FUSE로 퓨즈부(e-FUSE)를 대체할 수 있다. 이러한 실시 예에서는, 상기한 최초 1회의 비밀키 추출 이후 퓨즈부가 비밀키 모듈과 I/O 인터페이스 사이의 연결을 물리적으로 차단하며, 이는 비가역적이다.
그러면 이제는 최초 1회 추출된 비밀키만 관리 권한이 있는 주체가 안전하게 관리하면 되고, 퓨즈부의 상기 차단 이후에 새롭게 장치의 비밀키가 추출되는 것은 불가능하다. 비밀키 모듈은 PUF에 의해 구현되어 물리적으로 복제 불가능하고, 전력분석 공격 등을 비롯한 다양한 역공학(Reverse engineering)에 의한 비밀키 추출이 불가능하거나 매우 어렵기 때문이다.
일 실시 예에 따르면 장치는 공개키 암호화/복호화 통신 방식에 사용될 개인키를 생성하는 개인키 모듈을 포함하며, 개인키 모듈은 상기 비밀키 모듈과는 별개의 PUF에 의해 개인키를 제공할 수 있다.
이 개인키 모듈이 생성 및 제공하는 개인키는 외부와는 물리적으로 고립되어 있으며, 장치 제조에서부터 유통 및 사용에 이르기까지 외부로 추출되지 않는다. 물론, 앞서 설명한 비밀키 모듈과 같은 이유에서 물리적 공격에 의한 인위적인 개인키 유출도 불가능하다.
따라서, 개인키 모듈이 제공한 개인키의 외부 유출은 발생하지 않아 사물지능통신(M2M)에서 장치 스스로 생성한 PIN을 통한 기기 인증이 가능하다.
일 실시 예에 따르면, 개인키 모듈이 생성한 개인키를 이용하여 공개키 생성부는 상기 공개키 암호/복호화 통신 방식에서 장치가 사용할 공개키(public key)를 생성하고, 이는 공개키 저장부에 저장된다. 공개키 저장부는 생성된 공개키를 저장하는 수단으로서 일 실시 예에 따르면 비휘발성(non volatile) 메모리일 수 있다.
물론, 공개키 저장부는 선택적으로 채용 가능한(employed optionally) 구성으로, 다른 실시 예에서는 공개키 저장부 없이 인증이 필요한 경우마다 공개키 생성부가 생성한 공개키를 읽는 것도 가능하다.
암복호화 프로세서는 통상적인 데이터 암호화와 복호화를 수행하는 Crypto-coprocessor 등으로 이해될 수 있으며, 실제 암호화된 데이터를 통신 네트워크에서 외부와 주고 받는 구성은 통신 인터페이스이다.
실시 예에 따르면, 상기 최초 1회 추출된 비밀키는 장치와 보안 통신을 수행할 정당한 권한이 있는 관리 주체인 인증 기관(Certification Authority, CA)과 공개키를 주고 받는 경우에 서로가 정당한 개체임을 확인하는 수단으로만 사용된다.
즉, 최초 1회이기는 하지만 이미 추출된 바 있는 비밀키가 직접 암복호화에 사용되는 것이 아니라, 비밀키는 비밀키 암호화 방식으로 공개키를 외부에 보내는 과정에서만 사용되어, 이중의 보안이 보장된다. 따라서 실제 기기 인증에 사용되는 개인키는 외부로 절대 노출되지 않는다.
이하에서는 공장에서 장치를 제조하는 과정, 장치가 유통 또는 배포되는 과정, 실제로 사용되면서 비밀키 통신 방식으로 공개키를 교환하는 과정, 실제로 장치가 CA나 다른 장치들과 서로의 정당성을 확인하여 통신을 수행하게 되는 과정에 대해 이하 구체적으로 설명한다.
먼저 PUF 구현에 대해 실시 예들에서 채택되는 차이점을 종래의 PUF 구현들과 비교하여 설명한 다음 구체적 구현의 일 예로 설명한다.
PUF(Physically Unclonable Function)는 예측 불가능한 (Unpredictable) 디지털 값을 제공할 수 있다. 개개의 PUF들은 정확한 제조 공정이 주어지고, 동일한 공정에서 제조되더라도, 상기 개개의 PUF들이 제공하는 디지털 값은 다르다.
따라서, PUF는 복제가 불가능한 POWF(Physical One-Way Function practically impossible to be duplicated)로 지칭될 수도 있고, 또한 PRF(Physical Random Function)으로 지칭될 수도 있다.
이러한 PUF는 보안 및/또는 인증을 위한 암호 키의 생성에 이용될 수 있다. 이를테면, 디바이스를 다른 디바이스와 구별하기 위한 유니크 키(Unique key to distinguish devices from one another)를 제공하기 위해 PUF가 이용될 수 있다.
종래에는 이러한 PUF를 구현하기 위해 IC의 최 상위 레이어(top layer)에 랜덤하게 도핑(doping)된 입자를 이용하여 코팅(Coating) PUF를 구현하기도 하였고, 래치(latch)와 같은 하드웨어 칩에 일반적으로 쓰이는 CMOS 소자 내부의 공정 변이를 이용하여 FPGA에서도 구현 가능한 최근의 버터플라이(butterfly) PUF 등이 구현되기도 하였다.
그런데, PUF를 PIN 생성에 활용하는 응용이 상용화될 수 있도록 신뢰 가능하려면 PUF 회로 자체의 물리적 복제 불가능성, 생성된 PIN 값의 랜덤성 및 한 번 생성된 PIN의 값이 시간의 흐름에 따라 변화하지 않는 시불변성이 모두 보장되어야 한다.
그러나 종래의 대부분의 PUF 회로들은 PUF 또는 PRF로서 충족시켜야 하는 랜덤성과 값의 시불변성 중 적어도 하나를 높은 수준으로 보장하지 못했기 때문에 상용화에 어려움이 있었다.
실시 예들에서 사용되는 PUF는 이러한 종래의 문제점을 해결하여 시불변성과 랜덤성을 굉장히 신뢰할 수 있는 수준으로 보장하면서도 반도체 제작 과정에서 매우 낮은 단가로 생성 가능하다.
일 실시 예에 따르면, PUF가 생성한 PIN의 랜덤성과 시불변성을 동시에 만족하기 위해 반도체 공정에서 존재하는 노드들 사이의 단락 여부 등에 의한 무작위성을 이용하여 랜덤값을 만들어 낸다.
일 실시 예에 따른 PUF는 반도체 칩 내의 전도성 레이어(metal) 사이를 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 콘택(contact) 또는 비아(via)의 크기를 공정에서 연결 여부가 확실한 크기, 즉 디자인 룰 보다 작은 형태로 구현하여, 그 단락 여부가 랜덤하게 결정되게 한다. 즉, 의도적으로 디자인 룰을 위반하여 랜덤한 PIN 값을 생성하는 것이다.
이러한 새로운 PUF 회로는 매우 간단한 단락 회로로 구성되기 때문에 별도의 추가적인 회로나 공정 중의 과정이 없고, 특별한 측정 장치도 필요 없기 때문에, 쉽게 구현이 가능하다. 그리고 공정의 특성을 이용하기 때문에 값의 랜덤성을 유지하면서 안정성을 충족시킬 수 있다.
반도체 칩의 제조과정 특히, 본 발명의 SOC(System On Chip) 제조 과정에서 발생하는 비아(또는 이네이블(Enable)회로)는 e-FUSE의 하드웨어 핀 설정을 PIN 데이터로 추출하여 대칭키를 생성하고, 상기 대칭키를 무작위 난수(QRNG)로 암호화한 비대칭키는 대칭키(PIN 데이터)로 복호화가 된다.
본 발명의 SOC(System On Chip)을 특징으로 SOC 내의 하드웨어 핀 설정(via)에 따라서 생성하는 단절신호를 PIN 데이터로 추출하되 e-FUSE(electrical-FUSE)에 고유 ID를 부여하여 추출하는 것을 특징으로 한다.
PUF 자체는 위변조가 불가능하지만 PUF Chip을 분리한 후 타 보드(단말기)에 장착하여 PUF가 탑재된 단말기(보드)가 변조될 수 있어, e-FUSE와 PUF를 일체형으로 탑재한 Security ENABLE 회로부를 포함하는 SOC Chip 형태로 개발한 최초의 기술을 특징으로 한다.
특히, e-FUSE 탑재 SOC을 통해 부팅하는 SOC와 PUF가 분리되어 있어도, 서로 유일하게 PUF의 물리적 유니크한 인증이 위변조 되어도 e-FUSE 탑재 SOC의 부트롬(Boot-ROM) 프로그램 인증이 상호 인증되어야 시스템 부팅이 가능한 Security ENABLE 회로부를 특징으로 하는 보안 CPU(Security CPU) 및 OTP(One-Time Programmable) e-FUSE를 특징으로 한다.
본 발명은 통합제어계전기 및 전압이상 차단기를 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 조기화재검지센서, 화재검지센서로 구성된 인공지능 통합방재 배전반 시스템이다.
상기 교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류모터 고장 검출장치에서 이상신호가 발생할 경우 이상신호 이벤트를 저압반 내부의 통합제어계전기로 전송하는 교류모터 고장 검출장치이다.
상기 아크검출기에서 동작 제어신호가 발생할 경우, 동작 제어신호 이벤트를 통합제어계전기로 전송하는 아크검출기이다.
상기 전압이상 차단기에서 턴온 이벤트가 발생할 경우 통합제어계전기로 턴온 이벤트를 전송하는 전압이상 차단기이다.
상기 화재검지센서로부터 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송한다.
상기 조기화재검지센서로부터 조기화재검지 이벤트가 발생할 경우, 조기화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송한다.
상기 저압반 내부의 통합제어계전기는 턴온 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 동작 제어신호 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생하며;
통합제어계전기는 이상신호 이벤트만 수신될 경우, 해당 부하를 차단 및 위험경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트가 발생할 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트 중 어느하나 이상의 이벤트와 화재검지 이벤트가 동시에 발생할 경우 고압차단기를 작동시킨다.
통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트 또는 화재검지 이벤트가 발생하지 않은 상태에서 축전지반에 이상이 발생할 경우, 상용전원을 직류 110V로 변환하여 저압반에 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템이다.
일 실시 예로,
통합제어계전기를 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 변압기반 및 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 전압이상 차단기를 포함하는 저압반 및 분전반, 조기화재검지센서, 화재검지센서로 구성된 인공지능 통합방재 배전반 시스템이다.
교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반에 있어서,
상기 교류 모터의 전압 입력단자에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시키는 전압 위상 지연 설정부이다.
상기 전압 위상 지연 설정부의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제1 비교기를 포함하는 전압 위상 변환부이다.
상기 교류 모터의 전류 입력단자에 연결되며, 부하측에 흐르는 전류 위상을 구형파로 검출하는 전류 위상 검출부이다.
상기 전류 위상 검출부의 출력과 기준전압을 비교하여 전류 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제2 비교기를 포함하는 전류 위상 변환부이다.
상기 전압 위상 변환부의 출력 및 상기 전류 위상 변환부의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력하는 제3 비교기를 포함하는 위상 비교부이다.
상기 위상 비교부의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환하는 톱니파 발생부이다.
상기 톱니파 발생부의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기를 포함하는 위상차 검출부이다.
상기 위상차 검출부의 출력을 계수하며 누적 계수치가 소정치 이상일 때 출력을 발생시키는 리플 카운터를 포함하는 노이즈 필터부 및 상기 노이즈 필터부의 출력에 따라 스위칭되어 이상신호를 출력하는 이상신호 출력부이다.
상기 이상신호 출력부를 통해 이상신호가 발생할 경우 이상신호 이벤트를 저압반 내부의 통합제어계전기로 전송하는 교류모터 고장 검출장치이다.
분전반 내부의 누전차단기 후단부 또는 변압기반 또는 고압반 중 어느 하나 이상에 배치되어 선간에 발생하는 아크검출기에 있어서,
상기 접촉 불량에 의한 아크 펄스 전류를 포함한 회전 동작전원용 정류부이다.
상기 정류부를 통과한 상기 아크 펄스 전류에 의한 아크 전압을 검출하는 아크 전압 검출부이다.
상기 아크 전압 검출부의 전단 또는 후단에 결합되는 고주파 통과 필터이다.
상기 아크 전압 검출부가 검출하는 아크 전압을 이용하여 릴레이동작제어신호를 생성하는 제어신호 생성부 및 상기 릴레이동작제어신호에 제어되어 상기 옥내 배선의 접지 라인과 전원 라인을 전기적으로 연결하는 릴레이를 포함하고 상기 제어신호 생성부는, 상기 아크 전압을 입력 터미널에 입력받아 소정의 펄스 폭을 생성하는 펄스 신호 생성부이다.
상기 펄스 신호 생성부로부터 출력되는 펄스 신호가 소정 개수 이상이면 펄스 지연 신호를 생성하는 펄스 지연 신호 생성부 및 상기 펄스 지연 신호를 이용하여 릴레이를 동작시키기 위한 릴레이 동작 제어신호를 생성하는 동작 제어신호 생성부이다.
상기 동작 제어신호 생성부에서 동작 제어신호가 분전반 또는 변압기반 또는 고압반 중 어느 하나 이상에서 발생할 경우, 동작 제어신호 이벤트를 통합제어계전기로 전송하는 아크검출기이다.
선간 전압 강하시 누설 전류를 인위적으로 발생시킴으로써 스위치를 동작시키는 전압이상 차단기를 포함하는 저압반 또는 분전반에 있어서,
입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 출력하는 정류부이다.
상기 정류부에 병렬연결되고, 상기 정류부로부터 출력되는 순수 맥류 성분의 정류전압을 직류가 포함된 맥류로 부분 평활화하는 평활부이다.
상기 정류부에 병렬연결되고, 직렬연결의 저항으로 구성되며, 상기 정류부로부터 출력되는 정류전압을 분압하는 분압부이다.
상기 분압부로부터 제공되는 전압이 소정 전압보다 낮으면 트리거신호를 발생하는 트리거신호발생부이다.
상기 정류부와 병렬연결되고, 상기 트리거신호에 턴온되는 스위칭소자와 상기 스위칭소자에 직렬연결된 릴레이를 포함하는 릴레이구동부 및 상기 정류부의 출력과 접지 사이에 연결되고, 상기 릴레이의 동작으로 인해 발생하는 누설전류를 제한하는 누설전류제한부를 포함하고, 상기 트리거신호발생부는, 소정 전압을 충전하여 제공하는 충전전압 제공부 및 상기 분압부로부터 제공되는 전압이 상기 소정 전압보다 낮으면 턴온되는 스위칭 소자를 포함하는 전압이상 차단기에서 턴온 이벤트가 발생할 경우 분전반에 경고램프가 점등 또는 통합제어계전기로 턴온 이벤트를 전송하는 전압이상 차단기이다.
HCl 가스검지 화재검지센서에 있어서,
화재검지센서는 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 형성되는 AgI 층.
상기 AgI 층 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 적층된 구조로 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위로 형성되는 AgCl 층으로 구성된다.
AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 형성하여 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴이다.
상기 전도성 박막 패턴은 전도성 박막을 형성하고 상기 전도성 박막을 패터닝(Ptterning) 형성하는 것으로, 전도성 박막 패턴은 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치는 것으로, 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착되어 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 감지 대상 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막이다.
상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되,
상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하는 화재검지센서에서 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송한다.
Benzyl Alcohol 가스검지 또는 BHT 가스검지 조기화재검지센서에 있어서,
조기화재검지센서는 Benzyl Alcohol 가스검지 또는 BHT 가스검지로 구성되어, 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송한다.
저압반 내부의 통합제어계전기는 턴온 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 동작 제어신호 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 이상신호 이벤트만 수신될 경우, 해당 부하를 차단 및 위험경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트가 발생할 경우, 위험경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재경보 이벤트를 발생한다.
통합제어계전기는 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트 중 어느하나 이상의 이벤트와 화재검지 이벤트가 동시에 발생할 경우 고압차단기를 작동시킨다.
통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트 또는 화재검지 이벤트가 발생하지 않은 상태에서 축전지반에 이상이 발생할 경우, 저압반의 교류 220V 상용전원을 직류 110V로 변환하여 저압반 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템이다.
일 실시 예로,
하나 이상의 배전반, 조기화재검지센서, 감시카메라로 구성된 배전반 통합 방재시스템에 있어서,
배전반은 통합제어계전기, 배전반 우선순위절체기, 단말 6G SECURITY ENGINE을 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 전압이상 차단기를 포함하는 분전반을 포함하는 배전반이다.
상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성되어 통합제어계전기에서 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트, 조기화재검지 이벤트가 수신되면 아래와 같이 작동한다.
주제어부는 MCU(Micro Control Unit), PUF Chip, PUF-PIN Memory, QRNG Chip, Security OTP Memory로 구성되고, 영상 보안처리부는 촬상센서부, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 구성되고, 양자통신부는 Bob 6G QUANTUM SERVER, Non-QUANTUM CHANNEL, Alice 6G QUANTUM SERVER로 구성되어, 촬상센서부 내부 이미지센서는 광학신호를 전기신호로 변환한 영상데이터를 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 전송한다.
하나 이상의 배전반으로부터 수집되는 배전반 상태정보 데이터를 단말 6G SECURITY ENGINE에서 수집하여 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하며 및 Alice 6G QUANTUM SERVER는 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하여 배전반 내부 단말 6G SECURITY ENGINE을 통하여 제어한다.
단말 6G SECURITY ENGINE는 Bob 6G QUANTUM SERVER로부터 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 수신하여 배전반 우선순위절체기로 전송하며 및 배전반 우선순위절체기 제어데이터에 따라 배전반 우선순위절체기를 ON/OFF 제어하여 하나 이상의 배전반을 선택 운전하며 및 주제어부 MCU(Micro Control Unit)는 PUF Chip의 하드웨어 핀에서 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 PUF-PIN Memory 및 Alice 6G QUANTUM SERVER에 저장한다.
상기 MCU(Micro Control Unit)는 QRNG Chip를 통해 양자난수를 발생시켜 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터로 대칭암호키를 생성 후 상기 QRNG Chip를 통해 생성한 양자난수로 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성하여 Security OTP Memory에 저장한다.
Bob 6G QUANTUM SERVER는 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER로부터 비대칭암호키로 암호화된 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 수신 후 입출력부를 통해 MCU(Micro Control Unit)로 전송한다.
상기 MCU(Micro Control Unit)는 대칭암호키로 복호화하여 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터와 일치할 경우, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 부터 영상데이터를 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER가 수신하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템이다.
일 실시 예로,
하나 이상의 배전반, 조기화재검지센서, 감시카메라로 구성된 배전반 통합 방재시스템에 있어서,
배전반은 통합제어계전기, 배전반 우선순위절체기, 단말 6G SECURITY ENGINE을 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 전압이상 차단기를 포함하는 분전반을 포함하는 배전반이다.
상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성되어 통합제어계전기에서 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트, 조기화재검지 이벤트가 수신되면 아래와 같이 구동된다.
상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성된다.
주제어부는 MCU, PUF Chip, PUF-PIN Memory, QRNG Chip, Security OTP Memory로 구성된다.
영상 보안처리부는 촬상센서부, 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 구성된다.
양자통신부는 Bob 6G QUANTUM SERVER, Bob QUANTUM SERVER, Non-QUANTUM CHANNEL, QUANTUM CHANNEL, Alice 6G QUANTUM SERVER, Alice QUANTUM SERVER로 구성된다.
촬상센서부 내부 이미지센서는 광학신호를 전기신호로 변환한 영상데이터를 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 전송한다.
배전반으로부터 수집되는 배전반 상태정보 데이터를 단말 6G SECURITY ENGINE에서 수집하여 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하며 및 Bob 6G QUANTUM SERVER는 Alice 6G QUANTUM SERVER, Alice QUANTUM SERVER 중 어느 하나로부터 배전반 제어데이터를 수신하여 배전반 내부 단말 6G SECURITY ENGINE으로 전송한다.
단말 6G SECURITY ENGINE는 Bob 6G QUANTUM SERVER로부터 배전반 제어데이터를 수신하여 통합제어계전기로 전송하며 및 배전반 제어데이터에 따라 통합제어계전기를 제어하여 배전반을 제어하며 및 주제어부 MCU는 PUF Chip의 하드웨어 핀에서 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 PUF-PIN Memory 및 Alice 6G QUANTUM SERVER에 저장한다.
상기 MCU는 QRNG Chip를 통해 양자난수를 발생시켜 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터로 대칭암호키를 생성 후 상기 QRNG Chip를 통해 생성한 양자난수로 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성하여 Security OTP Memory에 저장한다.
Bob 6G QUANTUM SERVER는 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER로부터 비대칭암호키로 암호화된 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 수신 후 입출력부를 통해 MCU로 전송한다.
상기 MCU는 대칭암호키로 복호화하여 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터와 일치할 경우 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로부터 영상데이터를 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER가 수신한다.
Alice QUANTUM SERVER와 Bob QUANTUM SERVER는 QUANTUM CHANNEL로 연결되어, Alice QUANTUM SERVER에서 QUANTUM KEY를 생성하여 QUANTUM KEY를 QUANTUM CHANNEL를 통해 Bob QUANTUM SERVER로 전송한다.
Bob QUANTUM SERVER는 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로부터 Bob 6G QUANTUM SERVER를 거쳐 영상데이터를 수신하여 QUANTUM KEY로 영상데이터를 암호화한 암호화 영상데이터를 QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice QUANTUM SERVER로 전송한다.
Alice QUANTUM SERVER는 QUANTUM KEY로 암호화한 암호화 영상데이터를 복호화하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템이다.
1: 정류부
2: 서지흡수부
3: 평활부
4: 분압부
5: 트리거신호발생부(5)
6: 릴레이구동부
7: 누설전류제한부
10: 서지 보호회로부
11: 정류회로부
12: 전압 위상 지연 설정부
13: 전압 위상 변환부
14: 위상 비교부
15: 위상 이탈 대역폭 설정부
16: 위상차 검출부
17: 이상신호 출력부
18: 전류 위상 검출부
19: 비교기 보호회로부
20: 전류 위상 변환부
21: 톱니파 발생부
22: 노이즈 필터부
101: 옥내배선 결합부
105: 고주파 통과 필터
110: 정류부
115: 평활부
120: 정전압부
125: 아크 전압 검출부
130: 펄스 신호 결합부
135: 단방향 전류 통과부
140: 감도 조절부
150: 펄스신호 생성부
155: 펄스신호 지연부
160: 동작제어신호 생성부
163: 동작제어스위치
165: 경보부
170: 릴레이부
175: 누설전류 제한부
180: 누설전류 경로생성부

Claims (15)

  1. 하나 이상 배전반, 조기화재검지센서, 감시카메라로 구성된 배전반 통합 방재시스템에 있어서,
    배전반은 통합제어계전기, 배전반 우선순위절체기, 단말 6G SECURITY ENGINE을 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 전압이상 차단기를 포함하는 분전반을 포함하는 배전반이며;
    상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성되어 통합제어계전기에서 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트, 조기화재검지 이벤트가 수신될 경우,

    주제어부는 MCU(Micro Control Unit), PUF Chip, PUF-PIN Memory, QRNG Chip, Security OTP Memory로 구성되며;
    영상 보안처리부는 촬상센서부, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 구성되며;
    양자통신부는 Bob 6G QUANTUM SERVER, Non-QUANTUM CHANNEL, Alice 6G QUANTUM SERVER로 구성되어,
    촬상센서부 내부 이미지센서는 광학신호를 전기신호로 변환한 영상데이터를 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 전송하며;

    하나 이상의 배전반으로부터 수집되는 배전반 상태정보 데이터를 단말 6G SECURITY ENGINE에서 수집하여 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하며;및
    Alice 6G QUANTUM SERVER는 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하여 배전반 내부 단말 6G SECURITY ENGINE을 통하여 제어하며;
    단말 6G SECURITY ENGINE는 Bob 6G QUANTUM SERVER로부터 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 수신하여 배전반 우선순위절체기로 전송하며;및
    배전반 우선순위절체기 제어데이터에 따라 배전반 우선순위절체기를 ON/OFF 제어하여 하나 이상의 배전반을 선택 운전하며;및
    주제어부 MCU(Micro Control Unit)는 PUF Chip의 하드웨어 핀에서 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 PUF-PIN Memory 및 Alice 6G QUANTUM SERVER에 저장하며;
    상기 MCU(Micro Control Unit)는 QRNG Chip를 통해 양자난수를 발생시켜 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터로 대칭암호키를 생성 후 상기 QRNG Chip를 통해 생성한 양자난수로 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성하여 Security OTP Memory에 저장하며;
    Bob 6G QUANTUM SERVER는 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER로부터 비대칭암호키로 암호화된 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 수신 후 입출력부를 통해 MCU(Micro Control Unit)로 전송하며;
    상기 MCU(Micro Control Unit)는 대칭암호키로 복호화하여 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터와 일치할 경우, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 부터 영상데이터를 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER가 수신하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
  2. 통합제어계전기를 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 변압기반 및 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 전압이상 차단기를 포함하는 저압반 및 분전반, 조기화재검지센서, 화재검지센서로 구성된 인공지능 통합방재 배전반 시스템에 있어서,

    교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반에 있어서,
    상기 교류 모터의 전압 입력단자에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시키는 전압 위상 지연 설정부;
    상기 전압 위상 지연 설정부의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제1 비교기를 포함하는 전압 위상 변환부;
    상기 교류 모터의 전류 입력단자에 연결되며, 부하측에 흐르는 전류 위상을 구형파로 검출하는 전류 위상 검출부;
    상기 전류 위상 검출부의 출력과 기준전압을 비교하여 전류 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제2 비교기를 포함하는 전류 위상 변환부;
    상기 전압 위상 변환부의 출력 및 상기 전류 위상 변환부의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력하는 제3 비교기를 포함하는 위상 비교부;
    상기 위상 비교부의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환하는 톱니파 발생부;
    상기 톱니파 발생부의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기를 포함하는 위상차 검출부;
    상기 위상차 검출부의 출력을 계수하며 누적 계수치가 소정치 이상일 때 출력을 발생시키는 리플 카운터를 포함하는 노이즈 필터부;및
    상기 노이즈 필터부의 출력에 따라 스위칭되어 이상신호를 출력하는 이상신호 출력부;
    상기 이상신호 출력부를 통해 이상신호가 발생할 경우 이상신호 이벤트를 저압반 내부의 통합제어계전기로 전송하는 교류모터 고장 검출장치;

    분전반 내부의 누전차단기 후단부 또는 변압기반 또는 고압반 중 어느 하나 이상에 배치되어 선간에 발생하는 아크검출기에 있어서,
    접촉 불량에 의한 아크 펄스 전류를 포함한 회전 동작전원용 정류부;
    상기 정류부를 통과한 상기 아크 펄스 전류에 의한 아크 전압을 검출하는 아크 전압 검출부;
    상기 아크 전압 검출부의 전단 또는 후단에 결합되는 고주파 통과 필터;
    상기 아크 전압 검출부가 검출하는 아크 전압을 이용하여 릴레이동작제어신호를 생성하는 제어신호 생성부;및
    상기 릴레이동작제어신호에 제어되어 옥내 배선의 접지 라인과 전원 라인을 전기적으로 연결하는 릴레이를 포함하고 상기 제어신호 생성부는,
    상기 아크 전압을 입력 터미널에 입력받아 소정의 펄스 폭을 생성하는 펄스 신호 생성부;
    상기 펄스 신호 생성부로부터 출력되는 펄스 신호가 소정 개수 이상이면 펄스 지연 신호를 생성하는 펄스 지연 신호 생성부;및
    상기 펄스 지연 신호를 이용하여 릴레이를 동작시키기 위한 릴레이 동작 제어신호를 생성하는 동작 제어신호 생성부;
    상기 동작 제어신호 생성부에서 동작 제어신호가 분전반 또는 변압기반 또는 고압반 중 어느 하나 이상에서 발생할 경우, 동작 제어신호 이벤트를 통합제어계전기로 전송하는 아크검출기;

    선간 전압 강하시 누설 전류를 인위적으로 발생시킴으로써 스위치를 동작시키는 전압이상 차단기를 포함하는 저압반 또는 분전반에 있어서,
    입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 출력하는 정류부;
    상기 정류부에 병렬연결되고, 상기 정류부로부터 출력되는 순수 맥류 성분의 정류전압을 직류가 포함된 맥류로 부분 평활화하는 평활부;
    상기 정류부에 병렬연결되고, 직렬연결의 저항으로 구성되며, 상기 정류부로부터 출력되는 정류전압을 분압하는 분압부;
    상기 분압부로부터 제공되는 전압이 소정 전압보다 낮으면 트리거신호를 발생하는 트리거신호발생부;
    상기 정류부와 병렬연결되고, 상기 트리거신호에 턴온되는 스위칭소자와 상기 스위칭소자에 직렬연결된 릴레이를 포함하는 릴레이구동부;및
    상기 정류부의 출력과 접지 사이에 연결되고, 상기 릴레이의 동작으로 인해 발생하는 누설전류를 제한하는 누설전류제한부를 포함하고, 상기 트리거신호발생부는, 소정 전압을 충전하여 제공하는 충전전압 제공부;및
    상기 분압부로부터 제공되는 전압이 상기 소정 전압보다 낮으면 턴온되는 스위칭 소자를 포함하는 전압이상 차단기에서 턴온 이벤트가 발생할 경우 분전반에 경고램프가 점등 또는 통합제어계전기로 턴온 이벤트를 전송하는 전압이상 차단기;

    HCl 가스검지 화재검지센서에 있어서,
    화재검지센서는 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 형성되는 AgI 층;
    상기 AgI 층 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 적층된 구조로 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위로 형성되는 AgCl 층;으로 구성되어,
    AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 형성하여 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴;
    상기 전도성 박막 패턴은 전도성 박막을 형성하고 상기 전도성 박막을 패터닝(Ptterning) 형성하는 것으로, 전도성 박막 패턴은 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치는 것으로, 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착되어 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 감지 대상 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막;
    상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되,
    상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하는 화재검지센서에서 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송하며;

    Benzyl Alcohol 가스검지 또는 BHT 가스검지 조기화재검지센서에 있어서,
    조기화재검지센서는 Benzyl Alcohol 가스검지 또는 BHT 가스검지로 구성되어, 조기화재검지 이벤트가 발생할 경우, 조기화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송하며;

    저압반 내부의 통합제어계전기는 턴온 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 동작 제어신호 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 이상신호 이벤트만 수신될 경우, 해당 부하를 차단 및 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트가 발생할 경우, 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재경보 이벤트를 발생하며;

    통합제어계전기는 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트 중 어느하나 이상의 이벤트와 화재검지 이벤트가 동시에 발생할 경우 고압차단기를 작동시키며;
    통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트 또는 화재검지 이벤트가 발생하지 않은 상태에서 축전지반에 이상이 발생할 경우, 저압반의 220V 상용전원을 110V로 강압하여 저압반 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
  3. 하나 이상의 배전반, 조기화재검지센서, 감시카메라로 구성된 배전반 통합 방재시스템에 있어서,
    배전반은 통합제어계전기, 배전반 우선순위절체기, 단말 6G SECURITY ENGINE을 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 전압이상 차단기를 포함하는 분전반을 포함하는 배전반이며;
    상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성되어 통합제어계전기에서 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트, 조기화재검지 이벤트가 수신될 경우,

    상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성되고,
    주제어부는 MCU, PUF Chip, PUF-PIN Memory, QRNG Chip, Security OTP Memory로 구성되며;
    영상 보안처리부는 촬상센서부, 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 구성되며;
    양자통신부는 Bob 6G QUANTUM SERVER, Bob QUANTUM SERVER, Non-QUANTUM CHANNEL, QUANTUM CHANNEL, Alice 6G QUANTUM SERVER, Alice QUANTUM SERVER로 구성되어,
    촬상센서부 내부 이미지센서는 광학신호를 전기신호로 변환한 영상데이터를 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 전송하며;
    배전반으로부터 수집되는 배전반 상태정보 데이터를 단말 6G SECURITY ENGINE에서 수집하여 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하며;및
    Bob 6G QUANTUM SERVER는 Alice 6G QUANTUM SERVER, Alice QUANTUM SERVER 중 어느 하나로부터 배전반 제어데이터를 수신하여 배전반 내부 단말 6G SECURITY ENGINE으로 전송하며;
    단말 6G SECURITY ENGINE는 Bob 6G QUANTUM SERVER로부터 배전반 제어데이터를 수신하여 통합제어계전기로 전송하며;및
    배전반 제어데이터에 따라 통합제어계전기를 제어하여 배전반을 제어하며;및
    주제어부 MCU는 PUF Chip의 하드웨어 핀에서 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 PUF-PIN Memory 및 Alice 6G QUANTUM SERVER에 저장하며;
    상기 MCU는 QRNG Chip를 통해 양자난수를 발생시켜 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터로 대칭암호키를 생성 후 상기 QRNG Chip를 통해 생성한 양자난수로 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성하여 Security OTP Memory에 저장하며;
    Bob 6G QUANTUM SERVER는 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER로부터 비대칭암호키로 암호화된 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 수신 후 입출력부를 통해 MCU로 전송하며;
    상기 MCU는 대칭암호키로 복호화하여 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터와 일치할 경우 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로부터 영상데이터를 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER가 수신하며;

    Alice QUANTUM SERVER와 Bob QUANTUM SERVER는 QUANTUM CHANNEL로 연결되어,
    Alice QUANTUM SERVER에서 QUANTUM KEY를 생성하여 QUANTUM KEY를 QUANTUM CHANNEL를 통해 Bob QUANTUM SERVER로 전송하며;
    Bob QUANTUM SERVER는 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로부터 Bob 6G QUANTUM SERVER를 거쳐 영상데이터를 수신하여 QUANTUM KEY로 영상데이터를 암호화한 암호화 영상데이터를 QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice QUANTUM SERVER로 전송하며;
    Alice QUANTUM SERVER는 QUANTUM KEY로 암호화한 암호화 영상데이터를 복호화하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
  4. 통합제어계전기 및 전압이상 차단기를 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 조기화재검지센서, 화재검지센서로 구성된 인공지능 통합방재 배전반 시스템에 있어서,

    교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반에 있어서,
    상기 교류 모터의 전압 입력단자에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시키는 전압 위상 지연 설정부;
    상기 전압 위상 지연 설정부의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제1 비교기를 포함하는 전압 위상 변환부;
    상기 교류 모터의 전류 입력단자에 연결되며, 부하측에 흐르는 전류 위상을 구형파로 검출하는 전류 위상 검출부;
    상기 전류 위상 검출부의 출력과 기준전압을 비교하여 전류 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제2 비교기를 포함하는 전류 위상 변환부;
    상기 전압 위상 변환부의 출력 및 상기 전류 위상 변환부의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력하는 제3 비교기를 포함하는 위상 비교부;
    상기 위상 비교부의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환하는 톱니파 발생부;
    상기 톱니파 발생부의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기를 포함하는 위상차 검출부;
    상기 위상차 검출부의 출력을 계수하며 누적 계수치가 소정치 이상일 때 출력을 발생시키는 리플 카운터를 포함하는 노이즈 필터부;및
    상기 노이즈 필터부의 출력에 따라 스위칭되어 이상신호를 출력하는 이상신호 출력부;
    상기 이상신호 출력부를 통해 이상신호가 발생할 경우 이상신호 이벤트를 저압반 내부의 통합제어계전기로 전송하는 교류모터 고장 검출장치;

    고압반에 설치된 아크검출기에 있어서,
    접촉 불량에 의한 아크 펄스 전류를 포함한 회전 동작전원용 정류부;
    상기 정류부를 통과한 상기 아크 펄스 전류에 의한 아크 전압을 검출하는 아크 전압 검출부;
    상기 아크 전압 검출부의 전단 또는 후단에 결합되는 고주파 통과 필터;
    상기 아크 전압 검출부가 검출하는 아크 전압을 이용하여 릴레이동작제어신호를 생성하는 제어신호 생성부;및
    상기 릴레이동작제어신호에 제어되어 옥내 배선의 접지 라인과 전원 라인을 전기적으로 연결하는 릴레이를 포함하고 상기 제어신호 생성부는,
    상기 아크 전압을 입력 터미널에 입력받아 소정의 펄스 폭을 생성하는 펄스 신호 생성부;
    상기 펄스 신호 생성부로부터 출력되는 펄스 신호가 소정 개수 이상이면 펄스 지연 신호를 생성하는 펄스 지연 신호 생성부;및
    상기 펄스 지연 신호를 이용하여 릴레이를 동작시키기 위한 릴레이 동작 제어신호를 생성하는 동작 제어신호 생성부;
    상기 동작 제어신호 생성부에서 동작 제어신호가 고압반에서 발생할 경우, 동작 제어신호 이벤트를 통합제어계전기로 전송하는 아크검출기;

    선간 전압 강하시 누설 전류를 인위적으로 발생시킴으로써 스위치를 동작시키는 전압이상 차단기를 포함하는 저압반에 있어서,
    입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 출력하는 정류부;
    상기 정류부에 병렬연결되고, 상기 정류부로부터 출력되는 순수 맥류 성분의 정류전압을 직류가 포함된 맥류로 부분 평활화하는 평활부;
    상기 정류부에 병렬연결되고, 직렬연결의 저항으로 구성되며, 상기 정류부로부터 출력되는 정류전압을 분압하는 분압부;
    상기 분압부로부터 제공되는 전압이 소정 전압보다 낮으면 트리거신호를 발생하는 트리거신호발생부;
    상기 정류부와 병렬연결되고, 상기 트리거신호에 턴온되는 스위칭소자와 상기 스위칭소자에 직렬연결된 릴레이를 포함하는 릴레이구동부;및
    상기 정류부의 출력과 접지 사이에 연결되고, 상기 릴레이의 동작으로 인해 발생하는 누설전류를 제한하는 누설전류제한부를 포함하고, 상기 트리거신호발생부는, 소정 전압을 충전하여 제공하는 충전전압 제공부;및
    상기 분압부로부터 제공되는 전압이 상기 소정 전압보다 낮으면 턴온되는 스위칭 소자를 포함하는 전압이상 차단기에서 턴온 이벤트가 발생할 경우 통합제어계전기로 턴온 이벤트를 전송하는 전압이상 차단기;

    HCl 가스검지 화재검지센서에 있어서,
    화재검지센서는 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 형성되는 AgI 층;
    상기 AgI 층 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 적층된 구조로 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위로 형성되는 AgCl 층;으로 구성되어,
    AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 형성하여 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴;
    상기 전도성 박막 패턴은 전도성 박막을 형성하고 상기 전도성 박막을 패터닝(Ptterning) 형성하는 것으로, 전도성 박막 패턴은 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치는 것으로, 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착되어 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 감지 대상 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막;
    상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되,
    상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하는 화재검지센서에서 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송하며;

    Benzyl Alcohol 가스검지 또는 BHT 가스검지 조기화재검지센서에 있어서,
    조기화재검지센서는 Benzyl Alcohol 가스검지 또는 BHT 가스검지로 구성되어, 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재검지 이벤트를 통합제어계전기로 전송하며;

    저압반 내부의 통합제어계전기는 턴온 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 동작 제어신호 이벤트만 수신될 경우, 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 이상신호 이벤트만 수신될 경우, 해당 부하를 차단 및 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트가 발생할 경우, 위험경보 이벤트를 발생하며;및
    통합제어계전기는 화재검지 이벤트가 발생할 경우, 화재경보 이벤트를 발생하며;

    통합제어계전기는 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트 중 어느하나 이상의 이벤트와 화재검지 이벤트가 동시에 발생할 경우 고압차단기를 작동시키며;
    통합제어계전기는 조기화재검지 이벤트 또는 화재검지 이벤트가 발생하지 않은 상태에서 축전지반에 이상이 발생할 경우, 저압반의 220V 상용전원을 110V로 강압하여 저압반 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 배전반, 조기화재검지센서, 감시카메라로 구성된 배전반 통합 방재시스템에 있어서,
    배전반은 통합제어계전기, 배전반 우선순위절체기, 단말 6G SECURITY ENGINE을 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반, 전압이상 차단기를 포함하는 분전반을 포함하는 배전반이며;
    상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성되어 통합제어계전기에서 턴온 이벤트, 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트, 조기화재검지 이벤트가 수신될 경우,

    주제어부는 MCU(Micro Control Unit), PUF Chip, PUF-PIN Memory, QRNG Chip, Security OTP Memory로 구성되며;
    영상 보안처리부는 촬상센서부, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 구성되며;
    양자통신부는 Bob 6G QUANTUM SERVER, Non-QUANTUM CHANNEL, Alice 6G QUANTUM SERVER로 구성되어,
    촬상센서부 내부 이미지센서는 광학신호를 전기신호로 변환한 영상데이터를 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 전송하며;

    배전반으로부터 수집되는 배전반 상태정보 데이터를 단말 6G SECURITY ENGINE에서 수집하여 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하며;및
    Alice 6G QUANTUM SERVER는 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하여 배전반 내부 단말 6G SECURITY ENGINE을 통하여 제어하며;
    단말 6G SECURITY ENGINE는 Bob 6G QUANTUM SERVER로부터 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 수신하여 배전반 우선순위절체기로 전송하며;및
    배전반 우선순위절체기 제어데이터에 따라 배전반 우선순위절체기를 ON/OFF 제어운전하며;및
    주제어부 MCU(Micro Control Unit)는 PUF Chip의 하드웨어 핀에서 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 PUF-PIN Memory 및 Alice 6G QUANTUM SERVER에 저장하며;
    상기 MCU(Micro Control Unit)는 QRNG Chip를 통해 양자난수를 발생시켜 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터로 대칭암호키를 생성 후 상기 QRNG Chip를 통해 생성한 양자난수로 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성하여 Security OTP Memory에 저장하며;
    Bob 6G QUANTUM SERVER는 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER로부터 비대칭암호키로 암호화된 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 수신 후 입출력부를 통해 MCU(Micro Control Unit)로 전송하며;
    상기 MCU(Micro Control Unit)는 대칭암호키로 복호화하여 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터와 일치할 경우, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 부터 영상데이터를 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER가 수신하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
  9. 배전반, 조기화재검지센서, 감시카메라로 구성된 배전반 통합 방재시스템에 있어서,
    배전반은 통합제어계전기, 배전반 우선순위절체기, 단말 6G SECURITY ENGINE을 포함하는 저압반, 아크검출기를 포함하는 고압반, 교류모터 고장 검출장치를 포함하는 모터콘트롤반을 포함하는 배전반이며;
    상기 배전반을 감시하는 감시카메라는 주제어부, 영상 보안처리부, 입출력부를 포함하여 구성되어 통합제어계전기에서 동작 제어신호 이벤트, 이상신호 이벤트, 조기화재검지 이벤트가 수신될 경우,

    주제어부는 MCU(Micro Control Unit), PUF Chip, PUF-PIN Memory, QRNG Chip, Security OTP Memory로 구성되며;
    영상 보안처리부는 촬상센서부, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 구성되며;
    양자통신부는 Bob 6G QUANTUM SERVER, Non-QUANTUM CHANNEL, Alice 6G QUANTUM SERVER로 구성되어,
    촬상센서부 내부 이미지센서는 광학신호를 전기신호로 변환한 영상데이터를 5G QUANTUM JUMP ENGINE으로 전송하며;

    배전반으로부터 수집되는 배전반 상태정보 데이터를 단말 6G SECURITY ENGINE에서 수집하여 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하며;및
    Alice 6G QUANTUM SERVER는 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 Bob 6G QUANTUM SERVER로 전송하여 배전반 내부 단말 6G SECURITY ENGINE을 통하여 제어하며;
    단말 6G SECURITY ENGINE는 Bob 6G QUANTUM SERVER로부터 배전반 우선순위절체기 제어데이터를 수신하여 배전반 우선순위절체기로 전송하며;및
    배전반 우선순위절체기 제어데이터에 따라 배전반 우선순위절체기를 ON/OFF 제어운전하며;및
    주제어부 MCU(Micro Control Unit)는 PUF Chip의 하드웨어 핀에서 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 PUF-PIN Memory 및 Alice 6G QUANTUM SERVER에 저장하며;
    상기 MCU(Micro Control Unit)는 QRNG Chip를 통해 양자난수를 발생시켜 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터로 대칭암호키를 생성 후 상기 QRNG Chip를 통해 생성한 양자난수로 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성하여 Security OTP Memory에 저장하며;
    Bob 6G QUANTUM SERVER는 네트워크망을 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER로부터 비대칭암호키로 암호화된 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 수신 후 입출력부를 통해 MCU(Micro Control Unit)로 전송하며;
    상기 MCU(Micro Control Unit)는 대칭암호키로 복호화하여 PUF-PIN Memory에 저장된 PIN(Personal Identification Number) 데이터와 일치할 경우, 5G QUANTUM JUMP ENGINE로 부터 영상데이터를 Non-QUANTUM CHANNEL를 통해 Alice 6G QUANTUM SERVER가 수신하는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 8 항, 제 9 항 중 어느 하나에 있어서,
    통합제어계전기는 제어서버로 대체되는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
  11. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 8 항, 제 9 항 중 어느 하나에 있어서,
    PUF Chip은 e-FUSE 대체되는 것을 특징으로 하는 인공지능 통합방재 배전반 시스템.
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