KR102412524B1

KR102412524B1 - 태양광을 이용한 광전화 시스템

Info

Publication number: KR102412524B1
Application number: KR1020210181386A
Authority: KR
Inventors: 주치현; 나솔
Original assignee: 주치현; 나솔
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-06-23

Abstract

본 발명은 태양광을 이용한 광전화 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 태양광을 이용한 광전화 시스템은, 태양광을 수광하여 전력을 생산하는 태양광장치, 및 사용자의 전화기에 제1 유형의 통신선으로 연결되어 발신자와 수신자간의 전화 연결 동작을 수행하고, 전화 연결을 위하여 제1 유형의 통신선보다 신호 처리가 빠른 제2 유형의 통신선의 제1 신호가 수신되면 제1 유형의 통신선을 위한 제2 신호로 전환하여 전화 연결 동작을 수행하며, 전화 연결 동작을 위해 태양광장치에서 제공되는 전원을 이용하여 동작하는 교환장치를 포함한다.

Description

태양광을 이용한 광전화 시스템{Photovoltaic System Using Solar Power}

본 발명은 태양광을 이용한 광전화 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 상시 전원의 제공이 불가한 경우 광 통신을 위한 광전화 교환장치에 태양광 전력을 사용해 장비를 운영할 수 있도록 하며, 원격에서 동작 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 태양광을 이용한 광전화 시스템에 관한 것이다.

정보통신 기술의 급속한 발전으로 공중전화망(PSTN, Public Switched Telephone Network)을 이용한 기존 일반 전화 서비스에서 인터넷망(IP, Internet Protocol)을 이용한 인터넷 전화 서비스로 전화서비스가 확대되어 제공되고 있으며, 이러한 인터넷 전화 서비스는 서비스 품질(QoS, Quality of Service), 보안 등의 관련 기술 향상에 따라 일반전화 서비스를 대체하는 서비스로까지 그 제공 범위가 확대되고 있다. 이에 따라서, 기존 일반전화 서비스의 운영 경제성은 급감하고 있으며, 일반전화 교환망을 인터넷망으로 대체함으로써, 인터넷망과 일반전화 가입자망을 연동하여 일반전화 가입자의 인프라는 그대로 활용하면서도, 망 운영 경제성을 높일 수 있는 전화 서비스를 제공하는 광전화기술이 주목받고 있다.

광전화장비는 인터넷망과 일반전화 가입자망을 연동하여 광전화기술을 구현하는 장비로써, 광전화 서비스는 기존의 인터넷 전화가 일반전화의 대체재로서의 역할을 수행하는 것과는 달리, 일반전화 가입자를 대상으로 전화 서비스를 제공하는 것이므로 광전화기술을 구현하는 데 있어서, 일반전화와 유사한 수준의 신뢰성과 안정성을 제공하는 것이 무엇보다 중요하다.

종래에는 광전화 시스템을 구축하기 위하여 가령 중앙 교환국에서 지역 교환국까지는 비교적 많은 광선로를 설치한 상태이기는 하지만, 각 가정의 모든 서비스 가입자들이 모두 광 전화기를 구축할 수는 없는 비용 등의 문제로 인해 이를 해결하기 위한 방안이 요구되고 있다.

한국등록특허공보 제10-0183539호(1998.12.16) 한국등록특허공보 제10-0466813호(2005.01.07) 한국등록특허공보 제10-1302751호(2013.08.27) 한국공개특허공보 제10-1997-0018901호(1997.04.30)

본 발명의 실시예는 가령 상시 전원의 제공이 불가한 경우 광 통신을 위한 광전화 교환장치에 태양광 전력을 사용해 장비를 운영할 수 있도록 하며, 원격에서 동작 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 태양광을 이용한 광전화 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광을 이용한 광전화 시스템은, 태양광을 수광하여 전력을 생산하는 태양광장치, 및 사용자의 전화기에 제1 유형의 통신선으로 연결되어 발신자와 수신자간의 전화 연결 동작을 수행하고, 전화 연결을 위하여 제1 유형의 통신선보다 신호 처리가 빠른 제2 유형의 통신선의 제1 신호가 수신되면 제1 유형의 통신선을 위한 제2 신호로 전환하여 전화 연결 동작을 수행하며, 전화 연결 동작을 위해 태양광장치에서 제공되는 전원을 이용하여 동작하는 교환장치를 포함한다.

상기 교환장치는 발신자 측의 제1 교환장치 및 수신자 측의 제2 교환장치를 포함하며, 상기 제1 교환장치 및 상기 제2 교환장치는 상기 광 통신에 의한 상기 전화 연결 동작을 수행할 수 있다.

상기 광전화 시스템은 상기 제1 교환장치, 상기 제2 교환장치 및 상기 태양광장치의 동작 상태를 원격에서 모니터링하는 교환장치 모니터링장치를 더 포함할 수 있다.

상기 교환장치는 상기 태양광장치로부터 제공되는 전력을 저장하는 전력저장장치를 포함할 수 있다.

상기 태양광장치는 광센서를 구비하는 태양광 패널을 포함하며, 상기 광센서를 통해 수신되는 광량 또는 광의 세기를 근거로 상기 태양광 패널의 방향 또는 각도를 조절할 수 있다.

상기 태양광장치는 상기 태양광 패널에 조도센서를 더 구비하며, 상기 조도센서의 센싱값을 근거로 일조량을 측정하여 측정 결과를 근거로 상기 전력저장장치의 가동 여부를 결정할 수 있다.

상기 교환장치는 상기 제1 유형의 통신선으로 동축케이블을 이용하며, 상기 제2 유형의 통신선으로 광케이블을 이용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광통신을 사용하는 광 전화기를 구매하는 데에 경제적 부담을 느끼는 가령 농어촌 지역의 가구들의 경우 비용의 부담없이 기존의 일반 전화기를 그대로 사용하는 것이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 기존의 일반 전화기를 그대로 사용하도록 별도의 교환장치를 설치할 때 상용전원을 이용해야 하는 번거로움 없이 교환장치를 원하는 위치에 자유롭게 설치하여 가동하는 것이 얼마든지 가능하다.

나아가, 본 발명의 실시예는 별도로 설치되는 교환장치나 태양광으로 발전하는 태양광장치의 동작을 모니터링함으로써 전화장비를 안정되게 운용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 광전화 교환 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 교환장치 시스템을 도식화하여 나타낸 도면,
도 3은 도 1의 교환장치 모니터링장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램, 그리고
도 4는 도 1의 태양광 광전화 교환 시스템의 구동과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 광전화 교환 시스템을 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1의 교환장치 시스템을 도식화하여 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 광전화 교환 시스템(90)은 전화기(100), 교환장치 시스템(110), 통신망(120) 및 교환장치 모니터링장치(130)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 전화기(100)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 태양광 광전화 교환 시스템(90)이 구성되거나, 교환장치 모니터링장치(130)를 구성하는 구성요소의 일부 또는 전부가 통신망(120)을 구성하는 네트워크장치(예: 교환장치 등)에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

전화기(100)는 각 가정이나 사무실에 구비되는 유선 전화기를 포함하며, 교환장치 시스템(110)에 연결되어 동작한다. 전화기(100)는 교환장치 시스템(110)을 구성하는 교환장치(210)와 광케이블이 아닌 제1 유형의 통신선인 동축케이블(105)로 연결되어 동작할 수 있다. 물론 본 발명의 실시예에서는 동축케이블(105)에 한정하지는 않을 것이다. 광 통신보다 신호처리가 느린 어떠한 유형의 통신선도 가능할 수 있다. 다시 말해, 제2 유형의 통신선보다 신호처리가 느린 유형의 통신선이면 된다. 예를 들어, 도시 지역보다 농촌 지역은 중앙 교환국(예: 특별시, 광역시 등)의 교환장치에 연결되어 지역 단위의 교환국(예: 구, 군, 시 등)의 교환장치를 구비할 수 있다. 이에 따라 중앙 교환국의 교환장치와 지역 교환국의 교환장치간에는 제2 유형의 통신선인 가령 광케이블(115)을 통해 연결되어 통신 동작이 이루어질 수 있지만, 지역 교환국의 교환장치의 경우에는 각 가정에 구비되는 전화기를 광전화기로 교체하는 경우 비용이 발생하므로, 각 가정까지는 광케이블(115)을 설치하지 못하는 경우가 있다. 이를 위하여 가령 시골 지역의 특정 마을에는 도 2에서의 교환장치(210)를 설치하여 광 신호를 가령 동축케이블(105)을 위한 신호로 변환하여 일반 전화기와 통신이 이루어지도록 신호처리가 이루어진다.

상기한 내용에 근거해 볼 때, 본 발명의 실시예에 따른 전화기(100)는 광 통신을 위한 광전화기라기 보다는 일상적으로 사용되는 일반 전화기 즉 동축케이블(105)에 연결되어 동작하는 전화기로 이해하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 그러한 전화기의 유형에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

도 1의 교환장치 시스템(110)은 도 2에서와 같이 태양광장치(혹은 태양광 모듈)(200), 교환장치(210), 전력저장장치(220)의 일부 또는 전부를 포함한다. 여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 일부 구성요소가 생략되어 구성되거나, 전력저장장치(220)와 같은 일부 구성요소가 교환장치(210)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

태양광장치(200)는 태양광 모듈(module)을 포함하며, 복수의 모듈은 태양광 패널을 구성할 수 있다. 태양광장치(200)는 수신되는 태양광을 전기에너지로 변환하여 이를 교환장치(210)로 전달한다. 태양광장치(200)는 교환장치(210)의 상측에 탑재되어 구성될 수 있지만, 별도의 위치에 설치되어, 가령 도 2에서와 같이 전신주에 구성되어 전선 즉 전력선을 통해 교환장치(210)로 전력을 제공할 수 있다. 태양광장치(200)와 교환장치(210) 간에는 통신을 위한 별도의 선로를 구축하지 않고 해당 전력선을 통해 전력선 통신을 수행하는 것도 얼마든지 가능하다. 태양광장치(200)는 조도센서나 온도센서 등의 다양한 센서를 포함할 수 있으며, 센서에 의한 센싱값 즉 센싱 데이터를 근거로 동작하여 교환장치(210)로 전력을 제공한다. 태양광장치(200)는 모듈을 구동하여 태양광이 가장 강하게 수신되는 방향으로 구동되어 태양광을 수광할 수 있다. 이를 위하여 센서를 통해 취득되는 센싱 데이터를 이용해 초당 광량을 측정하거나, 광의 세기를 측정할 수 있다. 물론 광이 수광되는 면적이 넓으면 광량이 많아질 수 있기 때문에 본 발명의 실시예에서는 동일 면적을 기준으로 한다고 볼 수 있다. 이에 따라 광량이 가장 많거나 광의 세기가 가장 셀 때의 방향이나 각도로 모듈의 수광면을 조절하여 해당 방향에서 태양광장치(200)가 동작할 수 있다. 물론 태양광장치(200)는 계절별 태양고도 정보를 근거로 동작하는 것도 얼마든지 가능하므로 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

상기의 동작을 수행하기 위하여 태양광장치(200)는 태양광을 수광하는 패널부와, 그 패널부를 움직이는 구동부를 포함한다. 구동부는 모터와 모터의 구동축을 포함하며, 구동축은 태양광 패널에 연결되어 태양광 패널의 방향이나 각도가 조절되도록 한다. 여기서, 구동축은 액추에이터라 명명될 수 있다. 따라서, 구동부를 구성하는 CPU나 MPU 등의 제어부가 모터를 제어하여 구동축을 동작시키고 이를 통해 구동축에 연결된 태양광 패널이 특정 방향을 향하도록 동작한다. 다양한 형태로 동작이 가능하므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 예를 들어, 구동축에는 각도 조절을 위한 기어를 연결하여 동작함으로써 태양광 패널의 각도 조절이 가능할 수 있다.

각 태양광 패널부상에는 복수의 영역에 다양한 유형의 센서가 구비될 수 있다. 예를 들어 조도센서를 통해서는 조도가 얼마나 되는지 측정할 수 있으며, 이를 통해 낮과 밤을 구분할 수 있으며, 광센서를 통해서는 광량이나 광의 세기가 얼마나 되는지 측정할 수 있다. 물론, 센서는 태양광 패널의 외부에 별도로 설치하여 구성할 수 있지만, 태양광 패널의 제작시 내부에 위의 센서들을 생산공정에서 함께 제작하는 것도 얼마든지 가능하다. 이에 따라, 센서가 구비된 태양광 패널을 사용함으로써 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행할 수 있다. 태양광 패널의 제작시 유리기판이나 석영기판상에 태양광 수광을 위한 광센서를 제작하며, 예를 들어 포토리소그래피 장비 등을 이용해 제작하게 된다. 따라서 이러한 공정시에 본 발명의 실시예에 따른 센서를 함께 제작함으로써 태양광 패널의 외부에 별도로 설치해야 하는 번거로움을 없앨 수 있다.

교환장치 시스템(110)을 구성하는 도 2의 교환장치(210)는 광 신호를 동축케이블(105) 등을 위한 신호로 전환하기 위한 동작을 수행한다. 예를 들어, 통신망(120)을 구성하는 유선 교환국은 혹은 타 교환국은 광케이블(115)을 통해 도 2의 교환장치(110)와 연결될 수 있다. 이에 따라 광 통신에 의한 전화 서비스가 이루어진다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 교환장치(210)는 각 가정의 전화기(100)와는 동축케이블(105) 등을 통해 연결될 수 있다. 이와 같이 교환장치(210)는 서로 다른 종류 즉 이종의 통신선로에서도 원활한 통신이 이루어지도록 한다. 동축케이블(105)의 신호의 처리를 위한 가령 2가닥의 케이블이 필요하지만, 광통신은 한 가닥의 유리섬유로 된 광섬유를 통해 채널을 구분하여 통신을 수행한다는 점에서 차이가 있다. 따라서 동축케이블은 전화서비스 가입자의 수가 증가함에 따라 부피는 증가하게 되는 것이다.

교환장치(210)는 주변에 상용전원을 쉽게 제공받을 수 있는 위치에 설치되어 운용되는 경우에는 해당 상용전원을 사용할 수 있다. 다만, 한국전력공사(이하, 한전)에서 제공하는 상용전원을 사용하기 위해서는 공유지에만 설치 가능하고, 점용허가를 얻은 후에 한전에 전기 신청을 해야 하며, 또 기존 전주 교체 및 신설(예: 7.5 ~ 10m), 전주주변 공간확보(예: 광전화장비, 전력계량기, 분전반, 작업발판 등 설치)가 필요할 수 있다. 뿐만 아니라, 공사비 문제나 동케이블 철거 이후 철거할 수 없으면 역배선 발생으로 소대케이블 가설구간이 발생하는 등 많은 번거로움이 뒤따른다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 교환장치(210)의 설치시 상용전원을 이용할 수 없는 등 여러 상황을 고려하여 상용전원보다는 태양광을 활용하도록 구성된다. 교환장치(210)상에 또는 그 주변에 태양광장치(200)를 설치하여 이를 통해 교환장치(210)가 동작되도록 한다. 태양광을 이용하는 경우 교환장치(210)는 가령 상용전원을 고려할 필요가 없으므로 장소 제한을 받지 않으며, 기존 전주(예: 7 ~ 1P)의 사용도 가능하다. 또한 일체형으로 크기가 10% 수준이며, 한전 전력 사용시 대비 20% 수준으로 (설치비용, 운용비용 등이) 저렴하다. 이외에도 가입자 최종단자 이전 케이블 철거가 가능하다.

교환장치(210)는 태양광패널을 이용하여 빛 에너지를 모아 전기로 바꿔 배터리 즉 도 2의 전력저장장치(220)에 충전된 전기를 이용하여 광 전화 교환기를 구동하여 전화통신 가입자가 전화를 사용할 수 있도록 한다. 또한, 흐린 날씨나 장마철에도 빛 에너지를 생산하지 못할 경우 배터리에 충전된 전기에너지로 약 108시간 (예: 4일 12시간) 동안 전화 통신 가입자가 전화 통화를 할 수 있도록 하며, 물론 이는 배터리의 용량에 따라 결정될 수 있으며, 완충 시간은 약 5시간 소요된다. 또한, 별도로 팬(Fan)을 구비(혹은 구성)하여 설정 온도에 따라 작동/정지를 제어하여 열로 인한 장비 고장을 줄일 수 있다. 이외에도 설정 온도에 따라 충전 및 방전으로 배터리 수명 연장 및 파손을 방지하여 배터리를 보호한다. 이를 위하여 교환장치(210)는 온도센서를 구비하여 외부온도나 내부온도를 측정해 팬 등의 동작을 제어할 수 있다.

통신망(120)은 유무선 통신망을 모두 포함한다. 가령 통신망(120)으로서 유무선 인터넷망이 이용되거나 연동될 수 있다. 여기서, 유선망은 케이블망이나 공중 전화망(PSTN)과 같은 인터넷망을 포함하는 것이고, 무선 통신망은 CDMA, WCDMA, GSM, EPC(Evolved Packet Core), LTE(Long Term Evolution), 와이브로(Wibro) 망 등을 포함하는 의미이다. 물론 본 발명의 실시예에 따른 통신망(120)은 이에 한정되는 것이 아니며, 가령 클라우드 컴퓨팅 환경하의 클라우드 컴퓨팅망, 5G망 등에 사용될 수 있다. 가령, 통신망(120)이 유선 통신망인 경우 통신망(120) 내의 액세스포인트는 전화국의 교환국 등에 접속할 수 있지만, 무선 통신망인 경우에는 통신사에서 운용하는 SGSN 또는 GGSN(Gateway GPRS Support Node)에 접속하여 데이터를 처리하거나, BTS(Base Transsive Station), NodeB, e-NodeB 등의 다양한 중계기에 접속하여 데이터를 처리할 수 있다.

통신망(120)은 액세스포인트를 포함할 수 있다. 여기서의 액세스포인트는 건물 내에 많이 설치되는 펨토(femto) 또는 피코(pico) 기지국과 같은 소형 기지국을 포함한다. 펨토 또는 피코 기지국은 소형 기지국의 분류상 교환장치 시스템(110)을 구성하는 교환장치(210) 등을 최대 몇 대까지 접속할 수 있느냐에 따라 구분된다. 물론 액세스 포인트는 교환장치(210) 등과 유선통신 이외에도 지그비 및 와이파이 등의 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신모듈을 포함할 수 있다. 액세스포인트는 무선통신을 위하여 TCP/IP 혹은 RTSP(Real-Time Streaming Protocol)를 이용할 수 있다. 여기서, 근거리 통신은 와이파이 이외에 블루투스, 지그비, 적외선, UHF(Ultra High Frequency) 및 VHF(Very High Frequency)와 같은 RF(Radio Frequency) 및 초광대역 통신(UWB) 등의 다양한 규격으로 수행될 수 있다. 이에 따라 액세스포인트는 데이터 패킷의 위치를 추출하고, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치, 예컨대 교환장치 모니터링장치(130) 등으로 전달할 수 있다. 액세스포인트는 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수 있으며, 예컨대 라우터(router), 리피터(repeater) 및 중계기 등이 포함된다.

교환장치 모니터링장치(130)는 전국에 설치되는 교환장치(210)들의 동작을 모니터링하거나 원격 제어 등의 동작을 수행한다. 예를 들어, 교환장치 모니터링장치(130)는 서버의 형태로 구성될 수 있으며, 원격 모니터링을 위한 관리자의 컴퓨터 등을 포함할 수 있다. 따라서, 관리자는 자신의 컴퓨터를 통해 교환장치 모니터링장치(130)에 접속하여 전국에 설치되는 교환장치(210)의 동작 상태를 모니터링한다. 대표적으로 교환장치 모니터링장치(130)는 교환장치(210) 또는 태양광장치(200)에서 제공하는 동작 데이터를 수신하여 이를 근거로 동작 상태뿐 아니라, 전력저장장치(220)에 저장된 전력의 충전 또는 방전 상태를 점검할 수 있다. 이외에도 다양한 유형의 센서를 통해서는 온도 또 과부하 등의 동작을 모니터링한다.

교환장치 모니터링장치(130)는 맵(map) 기반으로 관리가 이루어지도록 한다. 예를 들어, 맵 데이터상에는 전국에 설치되는 교환장치(210)의 위치를 표시한다. 물론 이는 아이콘 등 다양한 형태로 표시할 수 있다. 따라서 해당 교환장치(210)와 관련하여 화면상에는 가령 태양광 전력 부족 등의 이벤트가 발생하는 경우에는 이의 이벤트를 화면상에 표출하여 관리자에게 통지할 수 있다. 이에 따라 관리자는 해당 위치의 교환장치(210)를 관리하는 담당자에게 연락하여 조치를 취하도록 할 수 있다. 예를 들어, 담당자의 스마트폰 등의 사용자 단말장치가 등록되어 있는 경우 특정 교환장치(210)의 전력을 보충하도록 요청할 수 있다.

예를 들어, 특정 교환장치(210)에서 화재나 충격 등의 문제가 발생할 때 물론 화재 등은 교환장치(210)에 설치되는 카메라나 주변에 설치되는 카메라 등의 촬영영상을 통해 판단이 이루어질 수 있으며, 충격은 교환장치(210)에 설치되는 충격센서를 통해 지진 등의 다양한 상황을 판단할 수 있다. 이와 같이 긴급 상황에서는 교환장치 모니터링장치(130)는 해당 상황을 판단하여 교환장치(210)로 제공되는 전원을 원격에 의해 차단하는 등 다양한 조치가 이루어진다. 가령 화재 발생시에는 전원 차단과 함께 해당 교환장치(210)를 관리하는 담당자에게 통지하여 신속한 조치가 이루어지도록 한다.

교환장치 모니터링장치(130)는 나아가 교환장치(210)가 설치되는 장소의 특성을 고려하여 태양광장치(200)를 운용할 수 있다. 예를 들어, 교환장치(210)는 가령 전국의 농어촌 지역에 설치되어 운영될 수 있으며, 따라서 기후 조건은 각 장소마다 매우 상이할 수 있다. 이에 근거하여 교환장치(210)가 설치되는 곳의 기후 특성을 분석하고 그 분석 결과를 근거로 전력저장장치(220)의 용량을 결정할 수 있다. 또한 이러한 전력저장장치(220)의 용량은 교환장치(210)에 연결되는 가구수에 따라 결정될 수도 있으며, 해당 가구수의 전화 사용량에 따라 결정될 수 있다. 전화 사용량이 많다는 것은 전력 소모가 증가한다는 것이므로, 이러한 전화 사용 패턴을 분석하는 것이다. 이를 위하여 교환장치 모니터링장치(130)는 각각의 교환장치(210)에 대하여 전화사용과 관련한 빅데이터를 수집하고, 해당 수집한 빅데이터를 인공지능(AI) 프로그램을 통해 분석하여 분석 결과를 근거로 적절하게 조치한다. 즉 전력저장장치(220)를 교체할 수 있다.

예를 들어, 전력저장장치(220)의 연식은 저장 효율을 저하시킬 수 있다. 다시 말해, 교환장치 모니터링장치(130)는 빅데이터 분석을 통해 태양광장치(200), 교환장치(210) 및 전력저장장치(220)의 동작 상태를 예측하고, 이의 과정에서 기후조건뿐 아니라 제품의 연식이 고려될 수 있다. 가령, 겨울철에는 충전 동작이 저하된다면 여름철에는 누설 전류에 의한 자연 방전이 발생할 수도 있다. 이를 위하여 전력저장장치(220)는 1년 정도의 빅데이터를 근거로 동작을 예측하고, 이의 과정에서 기후조건이나 제품의 연식이 고려되어야 할 때 이를 근거로 다가올 상황을 예측하여 적절한 조치가 이루어지도록 한다. 가령, 가구수가 증가하는 경우에도 가입자수를 분석하여 이를 통해 전력 사용을 예측할 수 있다. 기존의 룰(rule) 기반의 운영방식은 기저장된 룰에 없으면 어떠한 동작을 수행하지 못하지만, 인공지능은 이러한 상황에서도 예측 결과를 제공할 수 있다는 점에서 차이가 있다. 다시 말해, 연식과 관련한 데이터 처리 동작이 기설정되지 않으면 기존에는 어떠한 결과를 내지 못하지만, 인공지능은 새로운 변수가 발생할 때, 기존 데이터의 학습을 통해 결과를 예측할 수 있다는 것이다.

나아가, 교환장치 모니터링장치(130)는 새로운 가구가 유입되는 경우, 해당 지역의 전화국에 연동하여 해당 가구의 전화 사용 데이터를 수집 및 분석하거나 전화국에 문의하여 가령 유선전화의 평균 사용 요금 등을 근거로 전력 사용량을 산출 또는 예측할 수 있다. 가령 1만원의 전화 요금에 상응하여 1kW의 전력이 소모된다면 이에 근거하여 요금 대비 전력 사용량을 계산할 수 있다. 이에 따라 기설치된 전력저장장치(220)를 교체하여 용량을 증가시키거나 그대로 유지하는 등의 운용이 얼마든지 가능하다.

도 3은 도 1의 교환장치 모니터링장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 교환장치 모니터링장치(130)는 통신 인터페이스부(300), 제어부(310), 교환장치 모니터링부(320) 및 저장부(330)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 저장부(330)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 교환장치 모니터링장치(130)가 구성되거나, 교환장치 모니터링부(320)와 같은 일부 구성요소가 제어부(310)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

통신 인터페이스부(300)는 도 1의 통신망(120)을 경유하여 교환장치 시스템(110), 더 정확하게는 교환장치 시스템(110)을 구성하는 교환장치(210)와 통신한다. 통신 인터페이스부(300)는 교환장치(210)를 통해 교환장치(210)에 연결되는 태양광장치(200)와 전력저장장치(220)의 동작 상태와 관련한 데이터를 수신하여 제어부(310)에 제공한다.

또한, 통신 인터페이스부(300)는 제어부(310)의 제어하에 교환장치(210)의 동작을 원격제어하기 위한 동작을 수행한다. 대표적으로 제어부(310)에서 태양광장치(200)로부터 유입되는 전원 또는 전력을 차단하도록 요청한 경우, 해당 선로에 연결되는 스위칭소자를 제어하여 전력을 차단할 수 있다. 물론 교환장치(210)는 자체적으로 전력저장장치(220)의 풀(full) 충전 여부를 판단할 수 있으며, 풀 충전이 이루어진 경우 태양광장치(200)에서 제공되는 전력을 다이렉트로 제공받아 동작할 수 있지만, 이러한 동작은 교환장치 모니터링장치(130)의 원격제어를 통해 얼마든지 이루어질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

제어부(310)는 도 3의 통신 인터페이스부(300), 교환장치 모니터링부(320) 및 저장부(330)의 전반적인 제어 동작을 담당한다. 대표적으로 제어부(310)는 통신 인터페이스부(300)에서 제공되는 데이터를 저장부(330)에 임시 저장한 후 불러내어 교환장치 모니터링부(320)에 분석을 요청할 수 있다. 또한, 제어부(310)는 교환장치 모니터링부(320)의 분석 결과를 도 1의 DB(130a)에 체계적으로 분류하여 저장하도록 통신 인터페이스부(300)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(310)는 교환장치 모니터링부(320)의 요청에 따라 통신 인터페이스부(300)를 제어하여 원격지의 교환장치(210)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(310)는 태양광장치(200)로부터 제공되는 전력을 전력저장장치(220)에 충전하기 위한 전력 제공 경로를 오픈하여 충전 동작을 수행할 수 있으며, 충전 동작이 완료된 경우 교환장치(210)가 태양광장치(200)로부터 전력을 다이렉트로 제공받아 동작하도록 제어할 수 있다. 물론 이러한 동작은 교환장치(210)의 내부에서 이루어질 수 있으며, 교환장치(210)는 동작 데이터의 분석 결과를 교환장치 모니터링장치(130)에 제공하여 저장 및 관리되도록 하거나, 이벤트 발생시에만 관련 데이터를 교환장치 모니터링장치(130)에 제공하여 관리자가 확인하도록 할 수 있다.

교환장치 모니터링부(320)는 다수의 교환장치(210)의 동작 상태를 점검하며, 이와 더불어 태양광장치(200)나 전력저장장치(220)의 동작상태도 점검할 수 있다. 교환장치(210)는 연결되어 있는 태양광장치(200)와 전력저장장치(220)의 동작 데이터를 수집하여 교환장치 모니터링장치(130)를 전송할 수 있으며, 또는 내부에서 분석을 수행하여 분석 결과만을 전송할 수 있으며, 이에 따라 교환장치 모니터링부(320)는 해당 데이터를 분석하여 오작동 여부 등 다양한 상태를 감지할 수 있다.

예를 들어 교환장치 모니터링부(320)는 교환장치(210)의 온도 센서 등을 통해 내부 온도를 측정하여 온도가 기준값을 초과하는 경우에는 팬을 가동시켜 지정된 온도를 유지하도록 한다. 물론 이러한 동작은 교환장치(210)에서 자체적으로 이루어질 수 있으며, 가령 교환장치(210)에서 과부하가 발생하거나 화재위험이 있는 경우 교환장치 모니터링부(320)는 데이터 분석을 통해 이를 점검하고 위험도가 기준값을 벗어날 때 해당 교환장치(210)의 담당자에게 연락을 취하여 적절한 조치가 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 교환장치 모니터링부(320)는 설정 온도에 따라 충전 및 방전을 제어하여 배터리 즉 전력저장장치(220)의 수명을 연장하거나 파손을 방지할 수 있다. 가령, 겨울철의 경우에는 풀 충전이 이루어진 경우라 해도 방전 동작을 수행하고, 또 방전 이후에는 다시 충전 동작을 되풀이하도록 함으로써 전력저장장치(220)의 동작에 의해 열을 발생시킴으로써 수명 연장이나 파손을 방지하는 것이다. 가령, 여름철의 경우에는 주변 온도나 내부 온도가 높은 경우, 충전이나 방전 동작을 줄일 수 있다. 이는 충방전에 의해 발생되는 열을 줄이기 위해서이다. 이와 같이 교환장치 모니터링부(320)는 기후조건을 근거로 또 제품 연식과 같은 다양한 상황을 고려하여 배터리의 충방전 동작을 제어할 수 있다.

저장부(330)는 제어부(310)의 제어하에 처리되는 다양한 유형의 데이터를 임시 저장하고, 저장한 데이터를 교환장치 모니터링부(320)에 제공하기 위해 출력한다. 여기서, 데이터는 센서의 센싱데이터나 충방전과 관련한 충전량 데이터 등 다양한 유형의 데이터를 포함한다. 가령 완충 상태와 관련한 데이터나 과부하와 관련한 데이터를 포함할 수 있다.

상기한 내용 이외에도 도 3의 통신 인터페이스부(300), 제어부(310), 교환장치 모니터링부(320) 및 저장부(330)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 도 3의 통신 인터페이스부(300), 제어부(310), 교환장치 모니터링부(320) 및 저장부(330)는 서로 물리적으로 분리된 하드웨어 모듈로 구성되지만, 각 모듈은 내부에 상기의 동작을 수행하기 위한 소프트웨어를 저장하고 이를 실행할 수 있을 것이다. 다만, 해당 소프트웨어는 소프트웨어 모듈의 집합이고, 각 모듈은 하드웨어로 형성되는 것이 얼마든지 가능하므로 소프트웨어니 하드웨어니 하는 구성에 특별히 한정하지 않을 것이다. 예를 들어 저장부(330)는 하드웨어인 스토리지(storage) 또는 메모리(memory)일 수 있다. 하지만, 소프트웨어적으로 정보를 저장(repository)하는 것도 얼마든지 가능하므로 위의 내용에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 제어부(310)는 CPU 및 메모리를 포함할 수 있으며, 원칩화하여 형성될 수 있다. CPU는 제어회로, 연산부(ALU), 명령어해석부 및 레지스트리 등을 포함하며, 메모리는 램을 포함할 수 있다. 제어회로는 제어동작을, 그리고 연산부는 2진비트 정보의 연산동작을, 그리고 명령어해석부는 인터프리터나 컴파일러 등을 포함하여 고급언어를 기계어로, 또 기계어를 고급언어로 변환하는 동작을 수행할 수 있으며, 레지스트리는 소프트웨어적인 데이터 저장에 관여할 수 있다. 상기의 구성에 따라, 가령 교환장치 모니터링장치(130)의 동작 초기에 교환장치 모니터링부(320)에 저장되어 있는 프로그램을 복사하여 메모리 즉 램(RAM)에 로딩한 후 이를 실행시킴으로써 데이터 연산처리 속도를 빠르게 증가시킬 수 있다.

도 4는 도 1의 태양광 광전화 교환 시스템의 구동 과정을 나타내는 흐름도이다.

설명의 편의상 도 4를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광장치(200)는 태양광을 수광하여 전력을 생산한다(S400). 이의 과정에서 태양광장치(200)는 조도센서의 센싱 데이터를 근거로 일조량을 측정할 수 있으며, 이를 통해 낮에는 충전 동작을, 또 밤에는 전력을 사용하는 방전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 태양광장치(200)는 광센서의 센싱 데이터를 근거로 광량 또는 광의 세기를 측정하여 이를 근거로 태양광장치(200)의 태양광패널의 방향이나 각도를 조절하여 발전 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 태양광장치(200)에 계절별 태양의 위치 혹은 고도와 관련된 데이터를 기설정하는 경우, 태양광장치(200)가 설치된 장소를 기준으로 위의 태양 고도 관련 데이터를 근거로 자동으로 동작하도록 할 수 있다. 물론, 이의 경우에도 광의 세기 등을 측정하여 정확한 방향과 각도가 설정되도록 하는 것이다.

또한, 교환장치(210)는 사용자의 전화기에 제1 유형(혹은 제1 특성)의 통신선, 가령 동축케이블로 연결되어 발신자와 수신자간의 전화 연결 동작을 수행하고, 전화 연결을 위하여 제1 유형의 통신선보다 신호처리가 빠른 제2 유형(혹은 제2 특성)의 통신선, 가령 광케이블을 위한 제1 신호가 수신되면 제1 유형의 통신선을 위한 제2 신호로 전환하여 전화 연결 동작을 수행하며, 전화 연결 동작을 수행하기 위해 태양광장치(200)에서 제공되는 전력을 이용하여 동작한다(S410). 교환장치(210)의 입장에서 볼 때 타 교환장치와의 통신은 가령 광통신이 이루어진다면, 가입자인 사용자와의 통신은 광통신보다 통신 속도 등이 느린 동축케이블 등에 의한 통신이 이루어지는 것이다.

물론 교환장치(210)는 이외에도 자신의 동작상태와 태양광장치(200) 및 전력저장장치(220)의 동작상태와 관련한 데이터를 분석하여 분석 결과를 도 1의 교환장치 모니터링장치(130)로 전송하거나, 별도의 분석 동작없이 교환장치 모니터링장치(130)로 데이터를 전송하여 분석이 이루어지도록 할 수 있다. 이에 따라 교환장치(210)는 교환장치 모니터링장치(130)로부터 원격 제어되는 등의 동작이 이루어질 수 있다.

상기한 내용 이외에도 도 2의 태양광장치(200) 및 교환장치(210)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명되었으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.

한편, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.

여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100: 전화기 105: 동축케이블
110: 교환장치 시스템 115: 광케이블
120: 통신망 130: 교환장치 모니터링장치
200: 태양광장치 210: 교환장치
220: 전력저장장치 300: 통신 인터페이스부
310: 제어부 320: 교환장치 모니터링부
330: 저장부

Claims

태양광을 수광하여 전력을 생산하는 태양광장치; 및
사용자의 전화기에 제1 유형의 통신선으로 연결되어 발신자와 수신자간의 전화 연결 동작을 수행하고, 상기 전화 연결을 위하여 상기 제1 유형의 통신선보다 신호 처리가 빠른 제2 유형의 통신선의 제1 신호가 수신되면 상기 제1 유형의 통신선을 위한 제2 신호로 전환하여 상기 전화 연결 동작을 수행하며, 상기 전화 연결 동작을 위해 상기 태양광장치에서 제공되는 전원을 이용하여 동작하는 교환장치;를 포함하되,
상기 태양광장치는, 계절별 태양고도 정보를 근거로 태양광모듈을 구동하며,
상기 교환장치는,
온도센서를 구비하여 외부온도와 내부온도를 측정해 팬의 동작을 제어하고, 설정온도에 따라 배터리를 충전 및 방전시키며,
맵 데이터상에서 상기 교환장치의 위치를 표시하여 맵 기반으로 관리하며, 태양광 전력 부족의 이벤트가 발생하는 경우 이벤트를 화면상에 표출하여 관리자에게 통지하는 교환장치 모니터링장치;를 더 포함하는 태양광을 이용한 광전화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 교환장치는 발신자 측의 제1 교환장치 및 수신자 측의 제2 교환장치를 포함하며, 상기 제1 교환장치 및 상기 제2 교환장치는 광 통신에 의한 상기 전화 연결 동작을 수행하는 태양광을 이용한 광전화 시스템.
제2항에 있어서,
상기 교환장치 모니터링장치는, 상기 제1 교환장치, 상기 제2 교환장치 및 상기 태양광장치의 동작 상태를 원격에서 모니터링하는 태양광을 이용한 광전화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 교환장치는 상기 태양광장치로부터 제공되는 전력을 저장하는 전력저장장치;를 더 포함하는 태양광을 이용한 광전화 시스템.
제4항에 있어서,
상기 태양광장치는 광센서를 구비하는 태양광 패널을 포함하며, 상기 광센서를 통해 수신되는 광량 또는 광의 세기를 근거로 상기 태양광 패널의 방향 또는 각도를 조절하여 상기 태양광을 수광하는 태양광을 이용한 광전화 시스템.
제5항에 있어서,
상기 태양광장치는 상기 태양광 패널에 조도센서를 더 구비하며, 상기 조도센서의 센싱값을 근거로 일조량을 측정하여 측정 결과를 근거로 상기 전력저장장치의 가동 여부를 결정하는 태양광을 이용한 광전화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 교환장치는 상기 제1 유형의 통신선으로 동축케이블을 이용하며, 상기 제2 유형의 통신선으로 광케이블을 이용하는 태양광을 이용한 광전화 시스템.