KR102348141B1 - 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그에 의한 전력관리 방법 - Google Patents

수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그에 의한 전력관리 방법 Download PDF

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Abstract

일정 구역에서의 시간, 용도 및 전력 사용량에 대한 전력요금정보와 전력수급현황정보을 수집하는 전력정보 수집부, 일정 구역에 대한 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집하는 상태정보 수집부, 일정 구역에 대해 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나 이상에 따른 최적 온도 및 습도 설정값을 저장하고 있는 최적화용 DB부, 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 바탕으로, 설정값에 맞추어 온도 및 습도에 관한 제1 운용값을 결정하는 최적화 결정부 및 제1 운용값을 이용하여 각 전기기기들을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그에 의한 전력관리 방법이 개시된다.

Description

수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그에 의한 전력관리 방법 {Apparatus for Decision of Energy Device in Demand Response Service and Method using thereof}
본 발명은 전기 에너지의 효율적 사용을 위한 수요반응 기술과 관련된 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 스마트그리드와 같은 에너지관리기술이 필요한 시스템에서 수요반응 기술을 바탕으로, 사용자의 상태에 따른 전기기기 사용을 결정하는 장치 및 이를 수행하는 방법에 관한 것이다.
전기 에너지에 대한 수요는 계속 증가하나, 그 공급 증가를 위한 발전소, 송전시설 등의 건설이 어려워지는 사회적 환경하에서, 전력수급에 대한 대처 및 에너지의 효율적인 사용과 관리를 위하여 국가단위의 스마트그리드 기술이 보급되고 있다.
특히, 이러한 전력수요관리와 관련하여 전기 에너지 사용에 대한 수요 조절을 통해 전력수급에 대처하는 수요반응(DR:Demand Response)기술을 이용하여 사용자의 합리적인 에너지 소비를 유도하려는 움직임이 확산되고 있으며, 이와 관련하여 미국 국회는 2006년 Energy Policy Act(2005) 및 Energy Independency and Security Act(2007) 등 수요반응 관련 법·제도를 일찍이 마련하고, 정부 및 관련 기관들에게 적극적으로 수요반응을 활성화 하도록 촉구한 바 있다. 국내 또한 이러한 수요반응을 활성화하기 위하여 전기사업법에 의한 전력산업기반기금을 통해 그 제도 마련 및 사업 확장을 목표로 하고 있다.
이러한 수요반응 기술은 크게 수요관리용 요금제 및 인센티브제도 등을 통해 피크기간 등 전력수급 상황에 따라 전기소비자의 평소 전력사용패턴 변화를 유도함으로써 안정적이고, 효율적인 전력 수급을 유지하도록 관리하는 것으로 구분된다.
하지만, 이러한 기존의 수요반응 기술은 전력계통의 신뢰성 확보와 전력 도매가격의 안정화를 위하여 사용자가 가격이나 보상, 또는 전력회사의 지시에 반응하여 에너지 사용을 축소시키는 형태로 진행되고 있어, 사용자 개개인의 상태에 대한 조건은 고려하지 못한다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그에 의한 전력관리 방법은 수요반응 기술에 더하여 상황인식을 통한 전기 에너지 사용을 결정함으로써 보다 효율적인 전기기기 운영을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그에 의한 전력관리 방법은 사용자에 대한 상황인식을 바탕으로 한 전기기기 운영 제어 장치 및 방법을 제공함으로써 사용자에게 보다 쾌적한 환경을 조성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치는 일정 구역에서의 시간, 용도 및 전력 사용량에 대한 전력요금정보와 전력수급현황정보을 수집하는 전력정보 수집부; 상기 일정 구역에 대한 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집하는 상태정보 수집부; 상기 일정 구역에 대해 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 상기 외부정보 중 적어도 하나 이상에 따른 최적 온도 및 습도 설정값을 저장하고 있는 최적화용 DB부; 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 바탕으로, 상기 설정값을 기준으로 온도 및 습도에 관한 제1 운용값을 결정하는 최적화 결정부 및 상기 제1 운용값을 이용하여 각 전기기기들을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 일정 구역 내에서의 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 정보, 전기기기 조작정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나 이상을 감지하는 사용자정보 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 사용자정보 감지부는 동작감지센서, 영상카메라, 열화상카메라 및 이산화탄소 측정기 중 적어도 하나 이상을 통해 상기 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 정보, 전기기기 조작정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나 이상을 감지할 수 있다.
상기 구조적인 상태 변경은 상기 일정 구역에서의 창문개폐, 방문개방, 블라인드 운용 및 커튼 운용 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 최적화 결정부는 상기 감지된 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 바탕으로, 상기 설정값을 기준으로 온도 및 습도에 관한 제2 운용값을 결정하고, 상기 제어부는 상기 제1 운용값에 우선하여 상기 제2 운용값을 이용해 각 전기기기들을 제어할 수 있다.
상기 최적화 결정부는 상기 제1 운용값 결정이 소정 시간의 단위로 이루어질 수 있다.
상기 최적화 결정부는 사용자의 입력에 따라 절약모드와 일반모드로의 상기 전기기기 운용 방안을 각 결정하며, 상기 절약모드는 상기 일반모드에서의 상기 제1 운용값에 대한 조절을 통하여 전력을 절감할 수 있다.
상기 전력정보 수집부는 일정 기간 동안의 상기 일정 구역 내 전기기기들의 총 전력사용요금을 수집할 수 있다.
상기 전력요금정보, 전력수급현황정보, 외부정보, 설정값 및 제1 운용값 중 적어도 하나 이상을 표시하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 방법은 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치를 이용한 전력 사용 결정 방법에 있어서,
전력정보 수집부에서 일정 구역에서의 시간, 용도 및 전력 사용량에 대한 전력요금정보와 전력수급현황정보를 수집하는 단계; 상태정보 수신부에서 상기 일정 구역에 대한 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집하는 단계; 최적화용 DB부에서 상기 일정 구역에 대한 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나 이상에 따른 최적 온도 및 습도 설정값을 저장하는 단계; 최적화 결정부에서 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보를 바탕으로, 상기 설정값에 맞추어 온도 및 습도에 관한 제1 운용값을 결정하는 단계 및 제어부에서 상기 제1 운용값을 이용하여 각 전기기기들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 온도 및 습도에 관한 제1 운용값을 결정하는 단계는 사용자정보 감지부에서 동작감지센서, 영상카메라, 열화상카메라 및 이산화탄소 측정기 중 적어도 하나를 통해 상기 일정 구역 내에서의 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나 이상을 획득하는 단계; 및 상기 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나 이상을 기준으로, 상기 설정값에 맞추어 온도 및 습도에 관한 제2 운용값을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 각 전기기기들을 제어하는 단계는 상기 제어부에서 상기 제1 운용값에 우선하여, 제2 운용값을 이용해 각 전기기기들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그 방법은 수요반응 기술에 더하여 상황인식을 통한 에너지 사용을 결정함으로써 보다 효율적인 전기기기 운영을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치 및 그 방법은 사용자에 대한 상황인식을 바탕으로 한 전기기기 운영 제어 장치 및 방법을 제공함으로써 사용자에게 보다 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치에 의한 전기기기 운용 방법 순서를 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 실시예에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치(100)를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치(100)는 유/무선 통신망을 이용한 전력사업자 또는 정보제공서버와의 연결을 통해 전기기기 제어에 필요한 정보를 수신하고, 상기 수신한 정보를 바탕으로 전력관리 장치(100) 내에서의 연산을 거쳐 냉·난방기 및 송풍기 등 전기기기를 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.
구체적인 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치(100)의 작동방법에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치(100)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도시된 바와 같이 상기 전력관리 장치는 전력정보 수집부(110), 상태정보 수집부(120), 최적화용 DB부(140), 최적화 결정부(150) 및 제어부(160)로 이루어질 수 있다.
전력정보 수집부(110)는 일정 구역에서의 시간, 용도 및 전력 사용량에 대한 전력요금정보, 전력수급현황정보, 상기 일정 구역 내에 설치된 전기기기의 사용에 따른 총 전력사용요금정보를 유/무선 통신을 통한 전력사업자 또는 정보제공서버와의 접속을 통해 수집하고, 이를 상기 최적화용 DB부(140)로 전달할 수 있다. 상기 일정 구역이란 상기 전력관리 장치(100)에 의하여 제어되는 전기기기(200)들이 위치한 장소, 또는 상기 전기기기를 통해 온도 또는 습도를 조절하고자 하는 장소를 의미할 수 있다.
구체적으로, 전력요금은 시간, 용도 및 전력 사용량 등에 따라 상이하므로 전력정보 수집부(110)에서는 각각에 해당하는 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 상기 일정 구역 내에 설치된 전기기기들의 일정 기간 동안 총 전력사용요금을 수집하고, 이를 상기 최적화용 DB부(140)에 전달하여, 상기 최적화 결정부(150)가 전기기기 운용 방안을 판단하는데 필요한 정보를 제공할 수 있다.
상태정보 수집부(120)는 상기 일정 구역에 대한 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집하고 이를 상기 최적화용 DB부(140)로 전달한다.
구체적으로는, 상기 상태정보 수집부(120)는 유/무선 통신을 통한 전력사업자 또는 정보제공서버와의 접속을 통해 상기 일정 구역에 대한 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집할 수 있다. 또한, 상태정보 수집부(120)는 이렇게 수집한 상기 외부정보를 상기 최적화용 DB부(140)로 전달하여, 상기 최적화 결정부(150)에서 전기기기 운용 방안을 결정하는데 필요한 정보를 제공할 수 있다.
상술한 것에 더하여 상기 전력관리 장치(100)는 상기 일정 구역에 위치한 사용자 또는 구조적인 상태 변경 정보를 획득하는 사용자정보 감지부(130)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로는, 상기 사용자정보 감지부(130)는 영상장치, 동작감지장치, 열화상카메라 및 이산화탄소 측정기 중 적어도 하나를 통해 상기 일정 구역 내에서의 사용자의 움직임, 건강 상태에 관한 정보, 냉·난방기기 조작 정보 및 창문개폐, 방문개방 등 구조적인 상태 변경 정보를 획득할 수 있다.
일례로, 상기 사용자정보 감지부(130)는 위와 같은 영상장치, 동작감지장치, 열화상카메라 및 이산화탄소 측정기 등을 통하여 사용자가 손으로 부채질하는 동작, 사물을 이용하여 부채질하는 동작, 옷을 들썩거리는 동작, 이마의 땀을 닦는 동작 등을 감지할 수 있으며, 또한 냉·난방기의 가동세기 변동, 온도 조절 변동, 바람방향 변경 등 냉·난방기기로부터의 상태 변경 정보 및 창문개폐, 방문개방, 블라인드 운용, 커튼 운용 등의 구조적인 상태 변경 등을 감지할 수 있다.
상기 사용자정보 감지부(130)는 이렇게 감지한 정보를 상기 최적화용 DB부(140)로 전달하여, 상기 최적화결정부(150)가 전기기기 운용 방안을 결정하는데 필요한 정보를 제공할 수 있다.
최적화용 DB부(140)는 상기 일정 구역에 대해 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보, 일정기간 총 전력사용요금정보 및 외부정보에 따른 최적 온도 및 습도 설정값 중 적어도 하나 이상을 저장한다. 또한, 상기 전력정보 수집부(110), 상태정보 수집부(120) 및 사용자정보 감지부(130)가 수집, 저장한 정보들을 전달받아 저장할 수 있다.
구체적으로는, 상기 최적화용 DB부(140)는 설정값으로 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보, 일정기간 총 전력사용요금정보 및 외부정보에 따라 기본적으로 지정되거나, 사용자에 의해 지정된 값, 또는 이러한 값 등을 바탕으로 사용자의 조작에 따른 변화를 반영한 추론값을 저장할 수 있다. 이와 같은 설정값은 일정한 값만이 아니라, 일정 범위에 해당하는 값일 수도 있다.
또한, 사용자의 온도에 대한 체온변화값, 습도변화에 따른 땀배출정도, 체질에 따른 더위 민감도 등이 개별적으로 저장될 수 있으며, 일정 구역의 용도에 따른(가정, 공장, 병원, 실험실 등) 최적 냉·난방 조건 및 특정 기기에 대한 최적 냉·난방 조건 등이 추가 저장될 수 있다.
최적화 결정부(150)는 상기 최적화용 DB부(140)에 있는 설정값과 각 정보들을 분석·판단하여 각 전기기기들에 대한 운용 방안을 결정할 수 있다.
구체적으로는, 상기 최적화용 DB부(140)가 상기 전력정보 수집부, 상태정보 수집부로부터 전달받은 전력요금정보, 전력수급현황정보, 일정기간 총 전력사용요금정보 및 상기 외부정보 중 적어도 하나 이상을 바탕으로 상기 일정 구역에 설정된 최적 온도 및 습도 설정값을 적용하여 각 전기기기의 운용 방안, 제1 운용값을 결정할 수 있다.
이러한 제1 운용값 결정은 실시간으로, 또는 소정 시간의 단위로 이루어질 수 있으며 이러한 시간 단위는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다.
또한, 상기 최적화 결정부(150) 상기 최적화용 DB부(140)가 상기 사용자정보 감지부(130)로부터 전달받은 정보를 바탕으로 사용자가 부채질을 하고 있거나, 감기와 같은 질병에 걸려 있는 것을 감지한 경우, 또는 창문이 열려 있는 것을 감지한 경우 상기 최적화용 DB부에 저장된 설정값을 이용해 제2 운용값을 결정할 수 있다.
이러한 제2 운용값 결정 과정에는 제1 운용값 결정시 고려되었던 전력수급현황, 총 전력사용요금 등 수요반응과 관련된 판단 요소가 배제되고, 감지된 사용자 정보 및 구조적인 최우선 판단 요소로 하여 그 운용값이 결정될 수 있다. 제2 운용값에 대한 결정은 설정값을 기준으로 이루어질 수 있으며, 결정된 제1 운용값을 기준으로 이루어질 수도 있다.
이러한 제2 운용값 결정은 상기 사용자정보 감지부(130)를 통해 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 상태의 이상 정보 등이 일정 기간 감지되지 않는 경우, 또는 구조적인 상태 변경이 원상회복 된 경우 등까지 유지될 수 있다.
제어부(160)는 상기 최적화 결정부(150)에서의 결정, 즉 제1 운용값 또는 제2 운용값을 바탕으로 각 전기기기(200)들을 제어한다.
구체적으로, 제어부(160)는 제1 운용값에 해당하는 온도 및 습도 값에 맞추어 각 냉방기, 난방기 또는 송풍기 등의 동작을 제어할 수 있으며, 사용자정보 감지부(130)에서 특이 사항을 감지하여 그를 바탕으로 제2 운용값이 결정 된 경우에는, 제2 운용값에 맞추어 상기 전기기기들을 제어할 수 있다.
전력관리 장치(100)는 상기 전력정보 수집부(110)에서 수집한 전력요금정보, 전력수급현황정보, 상태정보 수집부(120)에서 수집한 외부정보, 최적화용 DB부에 저장된 설정값 및 최적화 결정부에서 연산된 제1 운용값 중 적어도 하나 이상을 표시하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모니터링부는 사용자정보 감지부(130)에서 감지한 사용자에 관한 정보 및 구조적인 상태 변경에 관한 정보 등도 표시할 수 있다.
또한, 전력관리 장치(100)는 외부 전력사업자 및 정보제공서버와의 유/무선 통신을 담당하는 통신부를 더 포함할 수 있으며, 상기 통신부는 전력관리 장치 내 각 부와 부 사이의 정보 전달을 담당할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치에 의한 전기기기 운용 방법에 대해서는 도 3을 참고하여 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치에 의한 전기기기 운용 방법의 순서를 도시한 순서도이다.
S310 단계에서 전력정보 수집부(110)는 일정 구역에서의 시간, 용도 및 전력 사용량에 대한 전력요금정보와 전력수급현황정보를 수집한다.
상기 일정 구역이란 상기 전력관리 장치(100)에 의하여 제어되는 전기기기(200)들이 위치한 장소, 또는 상기 전기기기를 통해 온도 또는 습도를 조절하고자 하는 장소를 의미한다.
상기 전력요금정보는 시간, 용도 및 전력 사용량 등에 따른 전력요금정보 및 상기 일정 구역 내에 설치된 전기기기들의 일정 기간 동안의 총 전력사용요금을 포함한다.
이와 같은 정보 수집은 유/무선 통신망을 이용한 전력사업자 또는 정보제공서버 등과의 연결을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 전력정보 수집부(110)는 이렇게 수집한 정보들을 최적화용 DB부(140)로 전달할 수 있다.
S320 단계에서 상태정보 수집부(120)는 상기 일정 구역의 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집한다.
이와 같은 수집 또한, 유/무선 통신망을 이용한 전력사업자 또는 정보제공서버 등과의 연결을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 상태정보 수집부(120)는 이렇게 수집한 정보들을 최적화용 DB부(140)로 전달될 수 있다.
S330단계에서 최적화용 DB부(140)는 상기 일정 구역에 대한 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 상기 외부정보에 따른 최적 온도 및 습도 설정값을 저장한다.
상기 설정값은 기본적으로 지정된 값이거나 사용자에 의해 지정된 값, 또는 유/무선 통신망을 이용한 전력사업자 또는 정보제공서버 등과의 연결을 통해 획득한 값을 포함한다. 또한, 이러한 값들을 바탕으로 사용자의 조작에 따른 변화를 반영한 추론값일 수도 있다.
또한, 특정 사용자에 한정되어, 해당 사용자의 온도에 따른 체온변화값, 습도변화에 따른 땀 배출정도, 체질에 따른 더위·추위 민감도 등이 반영된 최적 온도 및 습도 설정값 또한 저장될 수 있다.
이와 같은 설정값은 고정된 값만이 아니라, 일정 범위에 해당하는 값일 수 있으며, 이렇게 저장된 설정값은 최적화 결정부(150)로 전달될 수 있다.
S340 단계에서 최적화 결정부(150)는 위의 단계를 통해 수집한 정보 및 설정값 등을 통해 그에 맞추어 각 전력기기의 운용 방안을 판단한다. 상기 최적화 결정부(150)는 상기 최적화용 DB부(140)에서의 전달로부터 또는 상기 최적화용 DB부에 대한 접근·검색으로부터 위 정보 및 설정값을 얻을 수 있다.
구체적으로, 상기 전기기기 운용 방안을 결정하는데 있어서, 우선적으로 전력수급현황, 총 전력사용량 또는 총 전력사용요금 등을 고려하여 수요반응이 고려된 운용 방안을 판단할 수 있다.
즉, 상기 전력수급현황, 총 전력사용량 또는 총 전력사용요금이 설정값의 정보내에 부합하지 않는 경우, 설정된 최적 온도 또는 습도 값 보다 일정 수준 낮거나 높은 값으로의 전기기기 운용 방안을 결정함으로써 전력사용절감을 이룰 수 있다.
이러한 상기 전력관리 장치(100)에서의 판단 우선 순위는 사용자에 의해 변경될 수 있으며, 이와 같은 변경에 따라 어떤 사항은 판단 대상에 포함되지 않을 수도 있고, 또는 판단 대상이 전력절감과 관련된 다른 요소로 변경될 수도 있다.
또한, 전기기기들을 그 가동 중요성에 따라 A, B, C 등 특정 집단으로 분류한 후, 낮은 중요성을 가진 집단에 대한 전력차단 또는 전력제어를 우선적 목표로 설정하여 전력절감을 이룰 수도 있다.
한편, 우선 판단 순위인 상기 전력수급현황, 총 전력사용량 및 전력사용요금이 설정값 이내인 경우에는, 이에 해당하는 경우의 기 설정된 최적 온도 또는 습도 상태를 조성·유지하도록 각 전기기기들을 운용할 수 있다.
이에 관하여는 아래 표 1을 참고하여 구체적으로 설명한다.
아래 표 1은 2014년 8월 21일을 기준으로 설정된 각 판단요소의 설정값과 현재값을 도시한 것이다.
최적 온도 및 습도, 전력수급현황 중 전력예비율, 총 전력사용량, 총 전력사용요금과 관련된 상기 일 기준 설정값과 상기 일 14시 기준 현재값이 아래 도시된 표 1과 같은 경우, 전력수급현황(전력예비율), 총 전력사용량, 총 전력사용요금이 설정값 이내이므로, 최적화 결정부(150)에서는 온도 및 습도를 해당 설정값의 평균값으로 하여 냉·난방기의 운용 방안을 설정할 수 있다.
최적 온도 및 습도 설정값이 일정 범위인 경우, 표와 같이 운용 방안을 해당 설정값의 평균값으로도 낼 수 있으며, 또는 해당 범위의 최대·최소 값 등으로도 설정할 수 있다.
이러한 선택은 사용자가 미리 지정해 놓을 수도 있으며, 저장된 사용자의 사전 전기기기 조작 정보를 바탕으로 추론하여 설정될 수도 있다.
판단
요소		 전력수급현황
(전력예비율)		 총 전력
사용
요금		 외부
온도		 외부
습도		 … 최적
온도 		최적
습도		 사용자
정보
감지		 온도
관련
기기		 습도
관련
기기
설정값 10% 이상 4만원이내 15˚C
~
40˚C		 35%
~
85%		 … 24˚C
~
27˚C		 55%
~
65%
현재값(14시) 15% 25,392원 34˚C 75% … 30˚C 70% -
제1 운용값 … 25.5
˚C		 60%
위 표 1에 기재된 기간에 따른 설정값 기준은 날짜별(8월 21일)이나, 계절별, 분기별, 달별, 격주별, 주별 등 일정 시간별로 그 기준을 달리하여 설정할 수도 있다. 또한, 위 표 1에는 전력수급현황 판단을 전력예비율을 기준으로 판단하도록 설정되어있으나, 이는 이에 한정되는 것이 아니라, 전력공급능력, 현재 전력수요, 전력예비력, 예비율 등을 기준으로 전력수급현황을 판단할 수도 있다.
보다 구체적으로 위 표 1를 통해 제1 운용값 설정에 대해 설명한다.
표 1에 도시된 판단 요소로 날짜, 시간, 전력수급현황(전력예비율), 총 전력사용요금, 외부 온도, 외부 습도, 사용자 정보가 기재되어있으나 이는 설명의 편의를 위해서 언급하는 것일 뿐, 상기 판단 요소로는 이외에도 위 전력정보 수집부, 상태정보 수집부, 사용자정보 감지부 등을 통해 수집한 요소들이 모두 고려될 수 있다.
표 1에 도시된 바와 같이, 2014년 8월 21일 전력관리 장치(100)의 설정값 중 전력수급현황(전력예비율)이 10% 이상, 총 전력사용요금은 4만원 이내, 외부 온도 15˚C ~ 40˚C 이내, 외부 습도 35% ~ 85% 이내인 경우의 최적 온도 및 습도는 각 24˚C ~ 27˚C, 55% ~ 65% 이다.
그리고 그에 대응하는 현재값으로의 동일 14시 전력수급현황(전력예비율)이 15%, 총 전력사용요금이 25,392원, 외부 온도 및 습도가 각 34˚C 및 75%이다.
따라서 전력수급현황(전력예비율), 총 전력사용요금, 외부 온도 및 습도가 설정값 내의 범위이므로, 최적화 결정부(150)에서는 전력절감을 위한 제어 없이, 설정된 최적 온도 및 습도 값에 맞추어 각 전력기기들을 운용하는 방안을 판단할 수 있다.
이렇게 설정된 최적 온도 및 습도 제1 운용값에 맞추어 각 전력기기들을 운용하는 방안은, 각 전기기기들에 대한 제1 운용값으로의 설정 또는 일정 시간을 목표로 한 상기 제1 운용값 조성에 대한 판단을 토대로 이루어질 수도 있다.
또한, 전력관리 장치(100)는 일반모드와 절약모드로의 구분을 통해, 이에 대한 사용자 입력으로 절약모드를 입력 받는 경우, 상기 제1 운용값의 일정 배수에 해당하는 값을 운용 방안으로 설정하여 전력절감을 도모하며 각 전기기기들을 제어할 수 있다. 이러한 절약모드에 의한 전력절감 정도는 사용자에 의해 미리 지정될 수 있다.
다른 예로, 판단 요소 중 전력수급현황(전력예비율) 또는 총 전력사용요금 중 적어도 하나가 설정값의 범위를 넘는 경우, 최적화 결정부(150)는 제1 운용값의 일정 배수에 해당하는 값을 가지는 수치로 조절됨으로써 전력절감을 도모하고, 상기 설정값 범위 초과를 줄이는 방향으로 설정되게 된다.
상기 최적화 결정부(150)의 제1 운용값, 제2 운용값에 대한 결정을 통해 상기 제어부(160)가 제어하는 전기기기는 온도를 조절하기 위한 냉·난방기, 바람을 조절하기 위한 송풍기, 습도를 조절하기 위한 제·가습기 등을 모두 포함할 수 있다.
S350 단계에서 사용자정보 감지부(130)는 일정 구역 내에 위치한 사용자에 관한 정보 및 해당 일정 구역 내의 구조적 변경에 대한 정보를 감지한다.
구체적으로, 상기 사용자정보 감지부(130)는 상기 일정 구역 내에서의 사용자의 움직임, 체온에 대한 정보, 또는 감기몸살, 오한 등 사용자의 건강상태에 관한 정보, 사용자에 의한 전기기기 조작 정보 및 창문개폐, 방문개방 등 구조적인 상태 변경에 대한 정보 등을 감지할 수 있다.
또한, 상기 사용자는 특정 기기들을 포함할 수 있다. 즉, 일정한 기기에 대하여 최적의 냉·난방 및 습도 유지 등을 목적으로 하는 경우, 해당 기기의 온도 등을 감지하여 제어에 필요할 정보를 획득할 수 있다.
이러한 정보의 감지는 동작감지센서, 영상카메라, 열화상카메라 및 이산화탄소 측정기 등을 통한 인식을 통하여 이루어 질 수 있으며, 추가적으로 유/무선 통신을 통한 관련 정보 서버에의 접속 또는 사용자로부터 입력을 통해서 이뤄질 수도 있다.
자세하게는 동작감지센서, CCD·CMOS 카메라, 열화상카메라 등을 통해 사용자가 부채를 부친다든지, 땀을 닦는 다든지 하는 동작을 감지할 수 있으며, 창문개폐, 방문개방, 블라인드 운용 및 커튼 운용 등의 구조적인 상태 변경도 감지할 수 있다.
또한, 열화상카메라, 이산화탄소 측정기 등을 통해 사용자의 건강 상태를 감지할 수도 있으며, 이러한 건강 상태 감지는 사용자의 건강 사항이 기록된 서버에의 접속을 통해서도 이루어질 수 있다.
상기 사용자정보 감지부(130)는 이렇게 감지한 정보들을 최적화용 DB부(140)로 전달할 수 있다.
S360 단계에서, 최적화 결정부(150)는 사용자정보 감지부(130)가 상기 최적화용 DB부(140)로 전달한 상기 정보들을 바탕으로 해당 정보에 특이 사항 발생 여부에 대하여 판단한다.
구체적으로는, S350 단계에서 사용자가 손이나 물건 등으로 부채질을 하는 동작을 감지하거나, 감기와 같은 질병에 걸려 있다거나, 또는 창문이 열려 있는 것 등을 감지한 경우 최적화 결정부(150)는 이와 같은 특이 사항을 발생을 판단할 수 있다.
S370 단계에서, 최적화 결정부(150)는 S360 단계에서 판단 된 사용자 정보 및 구조적인 상태의 특이 사항 발생을 반영한 제2 운용값을 결정한다.
구체적으로는, S350, S360 단계에서 사용자가 부채질을 하고 있거나, 감기와 같은 질병에 걸려 있는 것을 감지한 경우, 또는 창문이 열려 있는 것을 감지한 경우 상기 최적화용 DB부에 저장된 설정값을 이용해 제2 운용값을 결정할 수 있다.
이러한 제2 운용값 결정 과정에는 제1 운용값 결정시 고려되었던 전력수급현황, 총 전력사용요금 등 수요반응과 관련된 판단 요소가 배제되고, 감지된 사용자 정보 및 구조적인 최우선 판단 요소로 하여 그 운용값이 결정될 수 있다.
제2 운용값에 대한 결정은 기존 설정값을 일정 배율로 조절하는 것으로 결정될 수 있으며, S340 단계에서 결정된 제1 운용값을 일정 배율로 조절하는 것으로도 이루어질 수 있다.
또한, 제2 운용값 결정은 상기 사용자정보 감지부(130)를 통해 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 상태의 이상 정보 등이 일정 기간 감지되지 않는 경우, 또는 구조적인 상태 변경이 원상회복 된 경우 등까지 유지될 수 있다.
S380 단계에서, 제어부(160)는 S370 단계에서 최적화 결정부(150)가 판단한 제2 운용값을 이용하여 각 전기기기별 운용 방안을 결정하고, 상기 결정에 따라 전기기기들을 제어한다.
구체적으로는, 제어부(160)는 상기 결정된 제2 운용값을 기준으로 각 전기기기들을 제어하게 되며, 이러한 제어에 있어서 일정 구역이 상기 제2 운용값에 도달하기 위한 소정의 시간을 구분·판단하여 그에 맞추어 운용할 수도 있다.
S390 단계에서, 제어부(160)는 S340 단계에서 연산된 최적 온도 및 습도와 관련된 제1 운용값을 이용하여 각 전기기기별 운용 방안을 결정하고, 상기 결정에 따라 전기기기들을 제어한다.
구체적으로는, S350 단계에서 사용자정보 감지부(130)를 통해 획득한 정보 중 특이 사항이 없는 경우, 제어부(160)는 상기 결정된 제1 운용값을 기준으로 각 전기기기들을 제어하게 되며, 이러한 제어에 있어서 일정 구역이 상기 제1 운용값에 도달하기 위한 소정의 시간을 구분·판단하여 그에 맞추어 운용할 수도 있다.
위와 같은 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치에 의한 전기기기 운용 방법의 순서에 추가하여, 전력관리 장치(100)의 최적화용 DB부(140)는 전력관리 장치(100)를 통한 전기기기 제어 중 사용자정보 감지부(130)를 통해 전기기기에 대한 사용자의 인위적인 조작 정보를 감지하고, 그 연속성 또는 반복성 등을 판단하여 기존 설정값을 그에 맞게 조절하는 단계가 더해질 수 있다.
이와 같은 방법으로 사용자의 움직임 정보, 체온 정보, 건강 정보 및 구조적인 상태 변경 또한 저장되고, 그에 맞추어 기존 설정값을 조절하는 단계가 더해질 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리 장치(100)를 통하여 수요반응과 사용자의 상태를 종합적으로 고려하여 각 전기기기들을 최적으로 관리하기 위한 운용 방안을 판단하고, 이에 따라 상기 각 전기기기들을 제어할 수 있게 된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 전력관리 장치 110 : 전력정보 수집부
120 : 상태정보 수집부 130 : 사용자정보 수집부
140 : 최적화용 DB부 150 : 최적화 결정부
160 : 제어부 200 : 전기기기

Claims (11)

  1. 일정 구역에서의 시간, 용도 및 전력 사용량에 대한 전력요금정보와 전력수급현황정보을 수집하는 전력정보 수집부;
    상기 일정 구역에 대한 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집하는 상태정보 수집부;
    상기 일정 구역 내에서의 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나를 감지하는 사용자정보 감지부;
    상기 일정 구역에 대해 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 상기 외부정보 중 적어도 하나 이상에 따른 최적 온도 및 습도 설정값을 저장하고 있는 최적화용 DB부;
    상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 바탕으로, 상기 설정값을 기준으로 온도 및 습도에 관한 제1 운용값을 결정하고, 상기 감지된 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 바탕으로, 상기 설정값 또는 제1 운용값을 기준으로 온도 및 습도에 관한 제2 운용값을 결정하는 최적화 결정부; 및
    상기 제1 운용값에 우선하여 상기 제2 운용값을 이용해 각 전기기기들을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 최적화 결정부는, 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나를 포함하는 수요반응과 관련된 판단 요소를 배제하고, 상기 감지된 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나를 최우선 판단 요소로 하여 상기 제2 운용값을 결정하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자정보 감지부를 통해 상기 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나가 감지되지 않은 경우,
    상기 제어부는 상기 제1 운용값을 이용하여 각 전기기기들을 제어하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사용자정보 감지부는
    동작감지센서, 영상카메라, 열화상카메라 및 이산화탄소 측정기 중 적어도 하나 이상을 통해 상기 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나 이상을 감지하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구조적인 상태 변경은
    상기 일정 구역에서의 창문개폐, 방문개방, 블라인드 운용 및 커튼 운용 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 최적화 결정부는
    상기 제1 운용값 결정이 소정 시간의 단위로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 최적화 결정부는
    사용자의 입력에 따라 절약모드와 일반모드로의 상기 전기기기 운용 방안을 각 결정하며,
    상기 절약모드는 상기 일반모드에서의 상기 제1 운용값에 대한 조절을 통하여 전력을 절감하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전력정보 수집부는
    일정 기간 동안의 상기 일정 구역 내 전기기기들의 총 전력사용요금을 계산하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력요금정보, 전력수급현황정보, 외부정보, 설정값 및 제1 운용값 중 적어도 하나 이상을 표시하는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치.
  10. 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치를 이용한 전력 사용 결정 방법에 있어서,
    전력정보 수집부에서 일정 구역에서의 시간, 용도 및 전력 사용량에 대한 전력요금정보와 전력수급현황정보를 수집하는 단계;
    상태정보 수신부에서 상기 일정 구역에 대한 온도, 습도, 일출시간, 일몰시간, 날씨, 날짜 및 시간 정보 중 적어도 하나 이상의 외부정보를 수집하는 단계;
    사용자정보 감지부에서 상기 일정 구역 내에서의 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나를 감지하는 단계;
    최적화용 DB부에서 상기 일정 구역에 대한 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나 이상에 따른 최적 온도 및 습도 설정값을 저장하는 단계;
    최적화 결정부에서 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보를 바탕으로, 상기 설정값에 맞추어 온도 및 습도에 관한 제1 운용값을 결정하고, 상기 감지된 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 바탕으로, 상기 설정값 또는 제1 운용값을 기준으로 온도 및 습도에 관한 제2 운용값을 결정하는 단계; 및
    제어부에서 상기 제1 운용값에 우선하여 상기 제2 운용값을 이용해 각 전기기기들을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 결정 단계는, 상기 전력요금정보, 전력수급현황정보 및 외부정보 중 적어도 하나를 포함하는 수요반응과 관련된 판단 요소를 배제하고, 상기 감지된 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나를 최우선 판단 요소로 하여 상기 제2 운용값을 결정하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치를 이용한 전력 사용 결정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 단계는,
    상기 사용자정보 감지부를 통해 상기 사용자의 상태 정보 및 구조적인 상태 변경에 대한 정보 중 적어도 하나가 감지되지 않은 경우, 상기 제1 운용값을 이용하여 각 전기기기들을 제어하는 것을 특징으로 하는 수요반응 시스템에서의 전력관리 장치를 이용한 전력 사용 결정 방법.
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