KR102469851B1 - 에너지 절감량 산출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 에너지 절감량 산출 방법은 적어도 하나 이상의 프로세서에 의해 수행되는 에너지 절감량 산출 방법에 있어서, 장치와 연결된 모듈로부터 장치 정보 데이터, 장치 제어 데이터 및 전력 데이터를 획득하는 단계; 상기 장치 정보 데이터에 기초하여 연산식을 선택하는 단계; 및 상기 장치 제어 데이터 및 상기 전력 데이터에 기초하여 선택된 연산식을 이용해 상기 장치의 에너지 절감량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 에너지 절감량 산출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 장치의 종류에 따른 연산식을 이용하여 에너지 절감량을 산출하는 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
최근, 탄소 배출량에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에, 각 국가별로 탄소 중립 시나리오와 온실 가스 감축 목표를 설정하여 달성하고자 많은 노력을 하고 있다. 구체적으로, 이를 이행하기 위해 제로 에너지 건물(ZEB) 민간 활성화와 BEMS와 HEMS과 같은 에너지 이용 최적 제어 통합 관리 시스템을 도입하여, 에너지 수요 추가 절감 등을 감축 방안으로 추진하고 있다. 또한, 건물 에너지 효율화를 위해 에너지 사용량 정보를 바탕으로, 고효율 설비와 기기를 교체하거나, 에너지 최적 제어 기술 등에 대한 에너지 절감량 분석이 요구되고 있다.
현재, 에너지 성능 진단 방법은 약 1년 간의 사전 계측 기간을 확보하고, 월별 또는 연간 건물의 총 에너지 사용량만을 계측하거나 주요 에너지 사용 설비의 에너지 사용량을 측정하여 단순한 추정 또는 가정에 의해 베이스라인을 산정하고 있다. 그러나, 긴 사전 계측 기간으로 인해, 누적된 운영 데이터를 확보하기까지 막대한 초기 비용이 발생할 수 있다. 또한, 추정 또는 가정에 의해 베이스라인을 정의하다 보니, 절감량 요인을 파악할 수 없어 신뢰도가 높지 않을 수 있다. 따라서, 에너지 절감 요인을 파악할 수 있도록 구체적인 항목별 에너지 절감량을 산출하는 방법이 필요하다.
본 발명의 일 과제는 장치의 종류에 따른 연산식을 이용하여 에너지 절감량을 산출하는 방법에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 에너지 절감량 산출 방법은 적어도 하나 이상의 프로세서에 의해 수행되는 에너지 절감량 산출 방법에 있어서, 장치와 연결된 모듈로부터 장치 정보 데이터, 장치 제어 데이터 및 전력 데이터를 획득하는 단계; 상기 장치 정보 데이터에 기초하여 연산식을 선택하는 단계; 및 상기 장치 제어 데이터 및 상기 전력 데이터에 기초하여 선택된 연산식을 이용해 상기 장치의 에너지 절감량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 장치 제어 데이터는 상기 장치의 제어 주체, 제어 장소 및 제어 항목을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연산식을 선택하는 단계는, 상기 장치 정보 데이터에 기초하여 상기 장치의 종류를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연산식을 선택하는 단계는, 상기 장치의 종류가 콘센트인 경우, 베이스라인 전력 사용량, 현재 전력 사용량 및 부하율을 변수로 하는 제1 연산식을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는, 과거 제1 기간 동안의 전력 사용량인 상기 베이스라인 전력 사용량을 산출하는 단계; 상기 현재 전력 사용량을 산출하는 단계; 및 기준 시간에 대한 상기 베이스라인 전력 사용량 및 상기 현재 전력 사용량에 기초하여 판단되는 절감 시간의 비율인 상기 부하율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연산식을 선택하는 단계는,
상기 장치의 종류가 스위치인 경우, 제어 직전 소비전력, 제어 직후 소비전력 및 절감 시간을 변수로 하는 제2 연산식을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는, 상기 장치에 대한 제1 제어의 직전 제2 기간 동안의 소비전력인 상기 제어 직전 소비전력을 산출하는 단계; 상기 제1 제어의 직후 상기 제2 기간 동안의 소비전력인 상기 제어 직후 소비전력을 산출하는 단계; 및 상기 장치의 제어 시간에서 상기 장치를 미사용한 시간을 제외한 시간인 절감 시간을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연산식을 선택하는 단계는, 상기 장치의 종류가 조명 장치인 경우, 교체 전 소비전력 및 디밍 소비전력을 변수로 하는 제3 연산식을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는, 상기 장치를 스마트 조명 장치로 교체하기 전의 소비전력인 교체 전 소비전력을 산출하는 단계; 및 상기 장치의 조도 변경과 관련된 소비전력인 디밍 소비전력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연산식을 선택하는 단계는, 상기 장치의 종류가 냉난방 장치인 경우, 실외기 전력량, 동작 실내기 개수 및 제어 실내기 개수를 변수로 하는 제4 연산식을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는, 실외기의 기준 시간 동안의 전력 사용량인 실외기 전력량을 산출하는 단계; 상기 실외기에 연결된 복수의 실내기 중 상기 기준 시간 동안 동작한 실내기의 개수인 동작 실내기 개수를 산출하는 단계; 및 상기 기준 시간 동안 동작한 실내기 중 상기 모듈의 제어에 의해 동작한 실내기의 개수인 제어 실내기 개수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 에너지 절감량에 기초하여 에너지 절감액을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는, 상기 제어 주체에 따라 각 제어 주체별 에너지 절감량을 산출하거나, 상기 제어 장소에 따라 각 제어 장소별 에너지 절감량을 산출하거나, 상기 제어 항목에 따라 각 제어 항목별 에너지 절감량을 산출하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 에너지 절감량 산출 방법을 실행시키도록 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따른 에너지 절감량 산출 시스템은 장치와 연결되어 상기 장치의 제어 및 전력과 관련된 데이터를 생성하는 모듈; 및 상기 모듈로부터 상기 장치와 관련된 장치 정보 데이터, 장치 제어 데이터 및 전력 데이터를 획득하는 서버를 포함하고, 상기 서버는, 상기 장치 정보 데이터에 기초하여 연산식을 선택하고, 상기 장치 제어 데이터 및 상기 전력 데이터에 기초하여 선택된 연산식을 이용해 상기 장치의 에너지 절감량을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 장치의 종류에 따른 연산식을 이용하여 에너지 절감량을 산출하는 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 건물 내 배치된 장치와 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 건물 에너지 관리 시스템의 환경도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 에너지 절감량 산출 방법의 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 장치의 종류에 따른 연산식을 선택하는 방법의 순서도이다.
도 5는 제어 내용에 따라 에너지 절감량을 분석한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 장치에 따라 에너지 절감량을 그래프를 통해 시각적으로 나타낸 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 건물 에너지 관리 시스템의 환경도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 에너지 절감량 산출 방법의 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 장치의 종류에 따른 연산식을 선택하는 방법의 순서도이다.
도 5는 제어 내용에 따라 에너지 절감량을 분석한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 장치에 따라 에너지 절감량을 그래프를 통해 시각적으로 나타낸 예시를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 건물 내 배치된 장치와 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1(a)는 건물 내 배치된 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 1(b)는 장치와 연결된 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1(a)를 참조하면, 건물에 배치된 복수의 장치가 도시되어 있다. 일반적으로 건물에는 출입 장치, 조명 장치, 냉난방 장치, 순환 장치, 전원 공급 장치를 포함한 복수의 장치가 내외부에 배치되어 있다.
건물에 배치된 출입 장치는 도어락, 출입문 잠금장치, 자동 출입문 장치, 자동 회전문 또는 보완을 통한 인증 장치 등을 포함할 수 있다. 건물에 포함된 조명 장치는 전구, LED 조명, 비상등 등 빛을 출력하는 장치를 포함할 수 있고, 이들 중 일부는 조도가 조절될 수 있다.
건물에 배치된 냉난방 장치는 에어컨, 난방기, 히터 등 실내의 온도를 조절하는 장치를 포함할 수 있고, 이들 중 일부는 실내의 습도도 조절할 수 있다. 건물에 배치된 순환 장치는 서큘레이터, 환풍기 등 건물 내 공기를 순환시킬 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 건물에 배치된 전원 공급 장치는 파워 서플라이, 콘센트 등을 포함할 수 있다.
도 1(b)를 참조하면, 건물에 배치된 콘센트와 연결되는 모듈이 도시되어 있다. 도 1(b)에서는 장치의 예시를 콘센트로 들었으나, 모듈과 연결될 수 있는 장치는 출입 장치, 조명 장치, 냉난방 장치, 순환 장치 및 전원 공급 장치에 포함된 각 장치일 수 있다.
모듈은 장치와 연결되어, 장치의 에너지와 관련된 정보를 수집하고, 장치를 제어할 수 있다. 구체적으로, 모듈은 장치 내부의 전선 또는 회로와 연결되어, 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 서버로 전송할 수 있다. 모듈에 대한 상세한 설명은 도 2에서 서술한다.
도 2는 일 실시예에 따른 건물 에너지 관리 시스템의 환경도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 건물 에너지 관리 시스템은 서버(1000), 하나 이상의 모듈 및 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다.
모듈(100, 200)은 도 1(b)에 도시된 바와 같이 장치와 연결되어 장치의 데이터를 수집할 수 있다. 구체적으로, 모듈은 장치의 에너지와 관련된 정보를 수집할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모듈은 장치의 전압, 전류, 전력량 또는 역률 정보를 수집할 수 있다. 모듈은 상기 파라미터들을 실시간으로 수집하거나 주기적 또는 서버(1000)의 제어 명령에 의해 비주기적으로 수집할 수 있다. 또한, 모듈은 장치의 아크 발생 여부와 아크 발생시 아크 전류에 대한 정보도 수집할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 모듈은 장치의 제어에 대한 정보를 수집할 수 있다. 구체적으로, 모듈은 장치가 누구에 의해, 어느 장소에서, 어느 항목에 대해, 어떤 내용으로 제어되었는지에 대한 정보를 수집할 수 있다.
예를 들어, 방의 조명 장치에 대해, 모듈은 일 시점에 방 내부에 있는 사람에 의해 조명 장치의 전원이 오프된 것에 대한 정보를 수집할 수 있다. 또한 예를 들어, 에어컨에 대해, 모듈은 일 시점에 에어컨의 예약 기능에 의해 에어컨의 전원이 오프된 것에 대한 정보를 수집할 수 있다.
또한 예를 들어, 방의 난방기에 대해, 모듈은 일 시점에 방 외부에 있는 사용자 단말기에 의해 난방기의 설정 온도가 감소된 것에 대한 정보를 수집할 수 있다. 또한 예를 들어, 방의 콘센트에 대해, 모듈은 일 시점에 외부 장치에 의해 콘센트의 전원이 오프된 것에 대한 정보를 수집할 수 있다.
서버(1000)는 건물 에너지 관리 시스템의 중심적인 구성으로, 건물 에너지 시스템의 전체적인 제어부 역할을 수행할 수 있다.
서버(1000)는 제1 모듈(100) 및 제2 모듈(200)과 연결될 수 있다. 또한, 서버(1000)는 제1 모듈(100) 및 제2 모듈(200)과 서로 연결되어 통신 신호를 주고받을 수 있다.
또는 장치에 통신 기능이 존재할 경우, 서버(1000)는 모듈을 통하지 않고 각 장치와 직접적으로 통신 신호를 주고받을 수도 있다. 그러나, 장치에 통신 기능이 존재하는 경우가 드물기 때문에, 본 명세서에서는 서버(1000)가 모듈을 통해 장치의 정보를 수집하는 예시에 대해서 중심적으로 설명한다.
도 1에 도시되어 있지 않지만, 서버(1000)와 제1 모듈(100) 및 제2 모듈(200) 사이에는 이들의 통신을 중계하는 장치가 존재할 수도 있다. 예를 들어, 서버(1000)와 제1 모듈(100) 사이에 또 다른 모듈이 존재하여, 상기 또 다른 모듈이 서버(1000)와 제1 모듈(100) 사이의 통신 신호를 전달할 수 있다.
또한 예를 들어, 서버(1000)와 제1 모듈(100) 사이에 서브 서버 또는 엣지 컴퓨팅이 존재하여, 서버(1000)와 제1 모듈(100) 사이의 통신 신호를 전달할 수 있다. 즉, 서버(1000)와 각 모듈들은 거리에 제한 없이 서로 통신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서버(1000)는 제어부(1100), 통신부(1200), 저장부(1300) 및 분석부(1400)를 포함할 수 있다.
도 1은 서버(1000)에 포함되는 네가지 구성 요소를 도시하고 있으나, 도시된 구성 요소들이 필수적인 것은 아니고, 서버(1000)는 그보다 많은 구성 요소를 갖거나 그보다 적은 구성 요소를 가질 수 있다. 또한, 서버(1000)의 각 구성 요소는 물리적으로 하나의 서버에 포함될 수도 있고, 각각의 기능 별로 분산된 분산 서버일 수 있다.
제어부(1100)는 서버(1000)의 동작을 총괄할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1100)는 통신부(1200), 저장부(1300) 및 분석부(1400)에 제어 명령을 보내 각 부서의 동작을 실행할 수 있다.
이하에서 특별한 언급이 없는 경우에는, 서버(1000)의 동작은 제어부(1100)의 제어에 의해 수행되는 것으로 해석될 수 있다.
통신부(1200)는 서버(1000)와 외부 기기를 연결하여 통신하도록 할 수 있다. 즉, 통신부(1200)는 외부 기기와 데이터를 송/수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1200)는 제1 모듈(100) 또는 제2 모듈(200)과 데이터를 주고받을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신부(1200)는 모듈로부터 모듈과 연결된 장치의 에너지 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1200)는 제1 모듈(100)로부터 제1 장치의 에너지 정보를 수신할 수 있다. 이때, 에너지 정보는 장치의 에너지와 관련된 정보로써, 전력 데이터 및/또는 아크 데이터를 포함할 수 있다. 에너지 정보는 이하에서 설명될 패턴 데이터에 포함되는 정보일 수 있다. 즉, 패턴 데이터는 에너지 정보 및 제어 정보를 포함할 수 있다.
전력 데이터는 장치의 전압, 전류, 전력량 및/또는 역률 정보를 포함할 수 있다. 장치의 전압, 전류, 전력량 및 역률은 시간에 따라서 변하며, 장치는 시간에 따라 달라지는 해당 정보들을 모듈로 전송할 수 있다. 장치는 해당 정보를 모듈로 실시간 전송할 수도 있고, 주기적으로 전송할 수도 있고, 변동이 있을 때에만 전송할 수도 있고, 모듈의 요청에 의해 비주기적으로 전송할 수도 있다.
아크 데이터는 장치에 아크 발생 여부 및 아크가 발생한 경우 아크 전류에 대한 정보를 포함할 수 있다. 장치에 외부 충격 및 내부 회로 문제로 인해 아크가 발생할 수 있다. 장치는 아크 발생을 계속 모니터링하고, 아크가 발생한 경우 아크 전류를 감지할 수 있다. 장치는 아크와 관련된 정보를 모듈로 실시간 전송할 수도 있고, 주기적으로 전송할 수도 있고, 변동이 있을 때에만 전송할 수도 있고, 모듈의 요청에 의해 비주기적으로 전송할 수도 있다.
통신부(1200)는 유선 통신 방식 및 무선 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 지원하는 통신 모듈일 수 있다. 예를 들어, 통신부는 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), BLE(Bluetooth Low Energy) 및 알에프아이디(RFID) 등의 통신 방식으로 외부 장치로부터 데이터를 획득할 수 있다.
저장부(1300)는 서버(1000)가 동작하는데 필요한 각종 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다. 저장부(1300)는 서버(1000)가 획득하는 정보를 저장할 수 있다.
예를 들어, 저장부(1300)는 통신부(1200)가 모듈을 통해 수신한 장치의 에너지에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1300)는 각 장치의 제어에 대한 정보를 저장할 수 있다.
저장부(1300)는 데이터를 임시적으로 또는 반영구적으로 저장할 수 있다. 저장부(1300)의 예로는 하드디스크(HDD: Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 플래쉬 메모리(flash memory), 롬(ROM: Read-Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory) 또는 클라우드 스토리지(Cloud Storage) 등이 있을 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 저장부(1300)는 데이터를 저장하기 위한 다양한 모듈로 구현될 수 있다.
저장부(1300)는 서버(1000)에 내장되는 형태나 탈부착 가능한 형태로 제공될 수 있다.
분석부(1400)는 통신부(1200)에 의해 획득한 데이터를 분석하고, 데이터를 분류하고, 새로운 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 분석부(1400)는 학습된 머신 러닝 모델에 데이터를 입력하여, 장치와 관련된 데이터를 분석할 수 있다. 분석부(1400)는 머신 러닝 모델을 통해 장치에 대한 각 시점 별 제어 이유를 분석할 수 있다. 분석부(1400)는 머신 러닝 모델에 입력되는 데이터를 통해 계속적으로 머신 러닝 모델을 학습시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 분석부(1400)는 통신부(1200)에 의해 획득한 장치에 대한 데이터를 분석 또는 분류할 수 있다. 구체적으로, 분석부(1400)는 장치의 에너지와 관련된 정보를 분석 또는 분류할 수 있다.
예를 들어, 분석부(1400)는 장치의 전압, 전류, 전력량 등을 분석하여 상기 장치의 전력 현황을 분석할 수 있다. 또한 분석부(1400)는 장치의 아크 발생 여부 및 아크 전류를 분석하여 상기 장치의 아크 발생 현황을 분석할 수 있다.
또한 구체적으로, 분석부(1400)는 장치의 제어와 관련된 정보를 분석 또는 분류할 수 있다. 예를 들어, 분석부(1400)는 장치가 일 시점에서 어떤 항목을 누구에 의해 어떻게 제어되었는지에 대한 데이터를 분석할 수 있다. 그리고 분석부(1400)는 육하원칙에 의해 제어에 대한 데이터를 분류할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 분석부(1400)는 장치의 제어에 대해서 제어 주체, 제어 장소, 제어 항목 및 제어 내용으로 분류하여 분류에 따른 제어 정보를 생성할 수 있다.
분석부(1400)는 장치의 에너지와 관련된 정보와 분류에 따른 제어 정보를 포함한 패턴 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 분석부(1400)는 상기 패턴 데이터에 기초하여 이후 상기 장치에 대한 제어 정책을 수립할 수 있다. 분석부가 생성하는 패턴 데이터는 제어 정보를 포함할 수 있다. 이때, 제어 정보는 장치의 제어와 관련된 정보로써, 제어 주체, 제어 장소, 제어 항목 및/또는 제어 내용과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어 주체는 사람, 어플, 내부 장치 또는 외부 장치일 수 있다. 구체적으로, 장치는 사람에 의한 조작, 사용자 단말기 상의 어플에 의한 조작, 장치 내부의 예약 시스템에 의한 조작 또는 외부 장치에 의한 조작에 의해 제어될 수 있다.
예를 들어, 제어 장소는 제어 주체에 따라 제어 주체가 위치한 장소가 될 수 있다. 구체적으로, 제어 주체가 사람일 경우, 제어 장소는 스위치가 배치된 장소가 되고, 제어 주체가 어플일 경우, 제어 장소는 사용자 단말기의 GPS 센싱 정보를 기반으로 정해질 수 있다. 또한, 제어 주체가 내부 장치일 경우, 제어 장소는 장치가 위치한 장소가 되고, 제어 주체가 외부 장치일 경우, 제어 장소는 외부 장치가 위치한 장소가 될 수 있다.
제어 항목 및 내용은 장치의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 장치가 냉난방기 장치일 경우, 제어 항목은 전원, 온도, 습도가 될 수 있고, 제어 내용은 온, 오프, 증가, 감소가 될 수 있다. 또한 예를 들어, 장치가 조명 장치일 경우, 제어 항목은 전원, 조도가 될 수 있고, 제어 내용은 온, 오프, 증가, 감소가 될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 에너지 절감량 산출 방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 에너지 절감량 산출 방법은 모듈로부터 데이터를 획득하는 단계(S100), 연산식을 선택하는 단계(S200), 에너지 절감량을 산출하는 단계(S300)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 산출한 에너지 절감량에 기초하여 에너지 절감액을 산출하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 에너지 절감량 산출 방법은 적어도 하나 이상의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 에너지 절감량 산출 방법은 서버(1000)의 제어부(110)에 의해 수행될 수 있다. 또는 에너지 절감량 산출 방법은 서버(1000)의 제어부(110)에 의한 제어에 의해 분석부(1400)에 의해서 수행될 수도 있다.
도 3은 단계 S100 내지 S400에 대해서 순차적으로 단계들이 수행되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 각 단계의 순서는 뒤바뀌거나 동시에 진행될 수 있다. 또한, 각 단계들 사이에 다른 단계가 추가적으로 수행되거나, 각 단계가 경우에 따라 생략될 수 있다.
모듈로부터 데이터를 획득하는 단계(S100)는 프로세서가 통신부(1200)를 통해 모듈로부터 장치와 관련된 데이터를 획득하는 단계일 수 있다. 이때, 장치와 관련된 데이터는 장치의 정보를 포함하는 장치 정보 데이터, 장치의 제어와 관련된 정보를 포함하는 장치 제어 데이터 및 장치의 전력과 관련된 정보를 포함하는 전력 데이터를 포함할 수 있다. 또는 장치와 관련된 데이터는 전술한 패턴 데이터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 장치 정보 데이터는 장치의 고유 번호, 장치의 종류, 장치가 설치된 위치, 장치의 이름 등 장치에 대한 스펙 정보를 포함할 수 있다. 또한, 장치 제어 데이터는 장치의 제어에 대하여 제어 주체, 제어 장소 및 제어 항목에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 전력 데이터는 시간에 따른 장치의 전력량, 소비전력을 포함할 수 있다.
프로세서가 모듈로부터 획득하는 데이터는 장치 제어 데이터 및 전력 데이터에 기초하여 생성된 제어에 따른 전력 데이터를 포함할 수 있다. 제어에 따른 전력 데이터는 장치 제어 데이터에 포함된 제어에 의해 변동된 장치의 전력 데이터일 수 있다. 예를 들어, 제어에 따른 전력 데이터는 제1 시점에 제1 제어 주체에 따른 제1 제어에 의해 절감된 전력량을 포함할 수 있다.
또한, 제어에 따른 전력 데이터는 프로세서가 산출한 절감 시간을 포함할 수 있다. 구체적으로, 프로세서는 상기 제1 시점을 전후로 하여, 장치의 전력량이 절감되었는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 전력량이 절감된 것으로 판단될 경우, 프로세서는 상기 제1 시점을 포함한 일정 구간을 절감 시간에 포함시킬 수 있다. 그러나, 전력량이 절감된 것으로 판단되지 않을 경우, 프로세서는 상기 제1 시점을 포함한 일정 구간을 절감 시간에서 제외시킬 수 있다. 절감 시간에 대한 구체적인 내용은 도 4를 참조하여 이하에서 설명한다.
연산식을 선택하는 단계(S200)는 프로세서가 단계 S100에서 획득한 장치 정보 데이터에 기초하여 장치의 종류를 판단하고, 장치의 종류에 따른 연산식을 선택하는 단계일 수 있다.
에너지 절감량을 산출하기 위한 연산식은 장치마다 달라질 수 있다. 구체적으로, 장치의 종류가 콘센트인지, 스위치인지, 조명 장치(LED)인지, 냉난방 장치인지에 따라 에너지 절감량을 산출할 때 적용되는 연산식이 달라질 수 있다. 이는 장치의 목적과 장치의 전기적인 연결이 장치의 종류마다 달라지기 때문이다.
구체적으로, 장치의 종류가 콘센트인 경우, 소비되는 부하에 대한 정의가 어렵기 때문에, 베이스라인을 중심으로 에너지 절감량을 산출하여야 할 수 있다. 장치의 종류가 스위치인 경우, 스위치의 온/오프 제어가 명확하기 때문에, 에너지 절감량은 온/오프 제어에 기초하여 산출될 수 있다.
또한, 장치의 종류가 조명 장치인 경우, 조명 장치의 조도에 따라 소비되는 전력이 달라지기 때문에, 에너지 절감량은 장치의 디밍값(조도)에 기초하여 산출될 수 있다. 또한, 장치의 종류가 냉난방 장치인 경우, 에너지 절감량은 연결된 실외기 및 실내기를 고려하여 산출될 수 있다.
장치의 종류에 따라 연산식을 선택하는 과정은 도 4를 참조하여 이하에서 설명한다.
에너지 절감량을 산출하는 단계(S300)는 단계 S200에서 선택된 연산식을 이용하여 프로세서가 장치의 에너지 절감량을 연산하는 단계일 수 있다. 에너지 절감량을 산출하는 단계(S300)는 프로세서가 단계 S200에서 선택된 연산식에 사용되는 변수들을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
프로세서가 계산하는 변수들도 장치의 종류와 선택된 연산식에 따라 다양할 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 이하에서 설명한다.
에너지 절감액을 산출하는 단계(S400)는 프로세서가 단계 S300에서 산출한 에너지 절감량을 통해 절감된 비용을 연산하는 단계일 수 있다. 즉, 에너지 관리 시스템의 제어에 의해 절감된 양을 비용적으로 확인할 수 있도록, 금액을 출력하는 단계일 수 있다.
단계 S400에서, 프로세서는 각 국가의 전기 요금 산정 방법을 준용하여 에너지 절감액을 산출할 수 있다. 본 명세서에서는 대한민국의 전기 요금 산정 방법을 예시로 하여 단계 S400에 대해 설명한다.
프로세서는 외부 서버로부터 획득하거나 저장부(1300)에 미리 저장된 요금 데이터에 기초하여 에너지 절감액을 산출할 수 있다. 구체적으로, 요금 데이터는 기본 요금 정보, 전력량 요금 정보, 기후 환경 요금 정보, 연료비 조정 요금 정보, 전력 기반 기금 절감액 정보 및 부가가치세 절감액 정보를 포함할 수 있다. 프로세서는 외부 서버로부터 획득한 정보 또는 사용자가 입력한 정보를 통해 요금 데이터를 실시간으로 업데이트할 수 있다.
프로세서는 에너지 절감액을 전력량 요금 절감액, 기후 환경 요금 절감액, 연료비 조정 요금 절감액, 전력 기반 기금 절감액 및 부가가치세 절감액에 기초하여 연산할 수 있다. 기본 요금은 계약 직전 연도와 당해 연도의 피크 부하 차를 기준으로 산정되는 것으로, 제어에 의해 변동되기는 어려운 요소이므로, 에너지 절감액 산출시에는 제외될 수 있다.
프로세서는 아래 [식 1]에 의해 에너지 절감액을 산출할 수 있다.
[식 1]
에너지 절감액 = 전력량 요금 절감액 - 기후 환경 요금 절감액 ± 연료비 조정 요금 절감액 + 전력 기반 기금 절감액 + 부가가치세 절감액
프로세서는 아래 [식 2]에 의해 전력량 요금 절감액을 산출할 수 있다.
[식 2]
전력량 요금 절감액 = 에너지 절감 시스템 측정 절감량 * 요금 단가
이때, 요금 단가는 한국전력공사 전기요금표를 기준으로 정해질 수 있다. 예를 들어, 요금 단가는 전압의 종류, 부하의 종류, 전기 사용의 목적(가정용, 기관용 등), 전기 사용 시간대, 계절 등의 요인에 의해 정해질 수 있다.
프로세서는 아래 [식 3]에 의해 기후 환경 요금 절감액을 산출할 수 있다.
[식 3]
기후 환경 요금 절감액 = 기후 환경 요금 단가 * 사용 전력 절감량
이때, 기후 환경 요금 단가는 매년 또는 매달마다 달라지는 것으로, 한국전력공사에 의해 정해질 수 있다.
프로세서는 아래 [식 4]에 의해 연료비 조정 요금 절감액을 산출할 수 있다.
[식 4]
연료비 조정 요금 절감액 = 연료비 조정 단가 * 사용 전력 절감량
이때, 연료비 조정 단가는 3개월마다 변동되는 것으로, 한국전력공사에 의해 정해질 수 있다.
프로세서는 아래 [식 5]에 의해 전력 기반 기금 절감액을 산출할 수 있다.
[식 5]
전력 기반 기금 절감액 = (전력량 요금 절감액 + 기후 환경 요금 절감액 ± 연료비 조정 요금 절감액) * 비율
이때, 비율은 국가의 사정에 따라 달라질 수 있는 수치로서, 2022년을 기준으로 3.7%이다.
프로세서는 아래 [식 6]에 의해 부가가치세 절감액을 산출할 수 있다.
[식 6]
부가가치세 절감액 = (전력량 요금 절감액 + 기후 환경 요금 절감액 ± 연료비 조정 요금 절감액) * 비율
이때, 비율은 세금 비율을 의미하는 것으로서, 2022년을 기준으로 10%이다.
아래 [표 1] 및 [표 2]는 에너지 절감액 산출에 대한 예시이다.
| 구분 | 기간별 에너지 절감량(kWh) | 합계(kWh) | ||
| 경부하 | 중간부하 | 최대부하 | ||
| 전열 | 98 | 1,638 | 1,311 | 3,047 |
| 조명 | 824 | 229,358 | 6,553 | 236,735 |
| 냉난방 | 16,383 | 81,914 | 33,834 | 132,131 |
| 총절감량 | 17,305 | 312,910 | 41,698 | 371,913 |
| 구분 | 산식 | 금액(원) | |
| 전력량요금 절감액 |
경부하 | 17,305(kWh) × 44.3(원/kWh) | 766,612 |
| 중간부하 | 312,910(kWh) × 83.5(원/kWh) | 26,127,985 | |
| 최대부하 | 41,698(kWh) × 122.2(원/kWh) | 5,095,496 | |
| 소계 | 31,990,093 | ||
| 기후환경요금 | 371,913(kWh) × 5.3(원/kWh) | 1,971,139 | |
| 연료비조정요금 | 371,913(kWh) × -3(원/kWh) | -1,115,739 | |
| 전력기반기금절감액 | 32,845,493(kWh) × 3.7% | 1,215,283 | |
| 부가가치세절감액 | 32,845,493(kWh) × 10.0% | 3,284,549 | |
| 합계 | 37,345,325 | ||
프로세서는 단계 S300에서 에너지 절감량을 [표 1]과 같이 산출하고, 산출한 에너지 절감량과 전술한 [식 1] 내지 [식 6]을 통해 에너지 절감액을 [표 2]와 같이 산출할 수 있다. 프로세서는 목적에 따라 에너지 절감량 및 에너지 절감액을 장치마다 산출할 수도 있고, 2 이상의 장치 또는 에너지 관리 시스템이 제어하는 모든 장치에 대하여 산출할 수도 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 장치의 종류에 따른 연산식을 선택하는 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 연산식을 선택하는 방법은 장치의 종류를 판단하는 단계(S210, S220, S230, S240), 종류에 따른 연산식을 선택하는 단계(S211, S221, S231, S241) 및 연산식에 사용되는 변수들을 산출하는 단계(S212, S222, S232, S242)를 포함할 수 있다.
도 4는 단계 S210, S220, S230 및 S240에 대해서 순차적으로 단계들이 수행되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 각 단계의 순서는 뒤바뀌거나 동시에 진행될 수 있다. 또한, 각 단계들 사이에 다른 단계가 추가적으로 수행되거나, 각 단계가 경우에 따라 생략될 수 있다.
예를 들어, 도 4는 장치의 종류가 콘센트, 스위치, 조명 장치 및 냉난방 장치인 것을 순서대로 확인하는 순서도를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 프로세서는 장치의 종류를 스위치, 냉난방 장치, 콘센트 및 조명 장치의 순서대로 확인할 수도 있다.
장치의 종류를 판단하는 단계(S210, S220, S230, S240)는 프로세서가 데이터를 획득한 모듈과 연결된 장치의 종류를 판단하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 프로세서는 모듈로부터 획득한 장치 정보 데이처에 기초하여 상기 장치의 종류를 판단할 수 있다. 프로세서가 장치의 종류를 판단하는 이유는 장치의 종류에 따라 에너지 절감량을 산출하는 연산식이 달라질 수 있기 때문이다.
종류에 따른 연산식을 선택하는 단계(S211, S221, S231, S241)는 단계 S210, S220, S230, S240에 의해 판단된 장치의 종류에 따라 프로세서가 연산식을 선택하는 단계일 수 있다.
장치의 종류가 콘센트인 경우, 프로세서는 에너지 절감량을 산출하기 위한 연산식으로 아래 [제1 연산식]을 선택할 수 있다.
[제1 연산식]
콘센트의 에너지 절감량[kWh] = (베이스라인 전력 사용량[kWh] - 현재 전력 사용량[kWh]) * 부하율[%]
이때, 베이스라인 전력 사용량은 사전 계측 기간의 평균 소비 전력량을 의미하는 것일 수 있다. 사전 계측 기간은 1시간, 2시간, 24시간, 2일, 3일, 7일 등 경우에 따라 다양할 수 있다. 또한, 프로세서는 베이스라인 전력 사용량을 산출할 때, 평일과 주말을 구분할 수도 있다.
이때, 현재 전력 사용량이란 에너지 절감량을 산출하는 시점 또는 상기 시점을 포함한 일정 구간의 전력 사용량을 의미하는 것일 수 있다.
이때, 부하율은 기준 시간에 대한 절감 시간의 비를 의미하는 것일 수 있다. 기준 시간은 비교의 기준이 되는 시간으로, 예를 들어 1시간 일 수 있으나, 사용자의 설정에 따라 다른 수치를 가질 수 있다.
이때, 부하율을 산출하기 위한 절감 시간은 상기 베이스라인 전력 사용량 및 상기 현재 전력 사용량에 기초하여 판단되는 시간일 수 있다. 즉, 프로세서는 현재 전력 사용량이 베이스라인 전력 사용량보다 작으면 절감된 것으로 판단하고, 절감된 시간 구간을 절감 시간에 포함시킬 수 있다. 또한, 절감 시간은 콘센트의 오프 제어 시간과 다음 온 제어 시간의 차이를 나타낼 수 있다.
프로세서의 [제1 연산식]을 이용한 에너지 절감량 산출의 예시를 아래 [표 3] 및 [표 4]를 참조하여 설명한다.
| 시간 | 베이스라인(kWh) | 현재(kWh) | 절감량(kWh) | 절감 구간 인정 |
| 00:00 ~ 01:00 | 100 | 100 | 0 | × |
| 01:00 ~ 02:00 | 150 | 0 | 150 | ○ |
| 시간 | 제어 값 | 제어 종류 | 절감 로그 인정 |
| 00:10 | OFF | 퇴실 제어 | × |
| 00:30 | ON | 재실 제어 | × |
| 01:10 | OFF | 스케줄 제어 | ○ |
| 01:50 | ON | 스케줄 제어 | ○ |
[표 3]을 참조하면, 시간 00:00 내지 01:00 구간에서는 베이스라인의 전력 사용량과 현재 전력 사용량이 동일하여 절감량이 0이기 때문에, 프로세서는 해당 시간 구간을 절감 구간으로 인정하지 않을 수 있다. 따라서, 프로세서는 00:00 내지 01:00 구간 동안의 시간을 절감 시간에 포함시키지 않을 수 있다.
반면, 시간 01:00 내지 02:00 구간에서는 현재 전력 사용량이 베이스라인의 전력 사용량보다 150kWh 작기 때문에, 프로세서는 해당 시간 구간을 절감 구간으로 인정할 수 있다. 따라서, 프로세서는 01:00 내지 02:00 구간 동안의 시간을 절감 시간에 포함시킬 수 있다.
[표 4]를 참조하면, 시간 01:00 내지 02:00 구간 중에서도 01:10 내지 01:50 구간에서 콘센트가 오프 상태였다가 다시 온 상태가 된 것이므로, 프로세서는 기준 시간(1시간) 동안의 절감 시간(40분)을 통해 부하율이 (40/60)[%]인 것으로 연산할 수 있다.
최종적으로, 프로세서는 [제1 연산식]을 이용하여 시간 00:00 내지 02:00 구간 동안의 에너지 절감량이 (150kWh - 0kWh) * (40/60%) = 100kWh인 것으로 산출할 수 있다.
장치의 종류가 스위치인 경우, 프로세서는 에너지 절감량을 산출하기 위한 연산식으로 아래 [제2 연산식]을 선택할 수 있다.
[제2 연산식]
스위치의 에너지 절감량[Wh] = (제어 직전 소비전력[W] - 제어 직후 소비전력[W]) * 절감 시간[hr]
이때, 제어 직전 소비전력은 장치를 제어한 시간의 직전 제1 기간의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제어 직전 소비전력은 장치에 대한 제어 중 제1 제어의 직전 1분 동안의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 프로세서는 장치에 대한 제어 직전 소비전력을 평일 또는 주말로 구분하여 산출할 수 있다. 또는 프로세서는 장치에 대한 제어 직전 소비전력을 제어 항목마다 산출할 수도 있다.
이때, 제어 직후 소비전력은 장치를 제어한 시간의 직후 제1 기간의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제어 직후 소비전력은 장치에 대한 제어 중 제1 제어의 직후 1분 동안의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 프로세서는 장치에 대한 제어 직후 소비전력을 평일 또는 주말로 구분하여 산출할 수 있다. 또는 프로세서는 장치에 대한 제어 직후 소비전력을 제어 항목마다 산출할 수도 있다.
제어 직전 소비전력을 산출할 때의 기준 시간과 제어 직후 소비전력을 산출할 때의 기준 시간은 서로 동일할 수 있다. 제어 직전 소비전력과 제어 직후 소비전력을 정확히 비교하기 위해서는 제어 시점을 기준으로 동일한 시간 구간 동안이 필요하기 때문이다.
이때, 절감 시간은 스위치 오프 제어 시작 시간과 스위치 온 제어 시작 시간 사이의 차이를 산출한 후, 미사용 시간을 제외한 시간을 의미하는 것일 수 있다. 이때, 미사용 시간은 기준 사용량에서 전력이 0인 구간의 시간으로, 평소 사용자가 전력을 사용하지 않는 시간을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 절감 시간은 장치의 제어 시간에서 장치를 사용하지 않은 시간을 제외한 시간일 수 있다.
프로세서의 [제2 연산식]을 이용한 에너지 절감량 산출의 예시를 아래 [표 5] 및 [표 6]을 참조하여 설명한다.
| 시간 | 소비전력(W) | 미사용 시간(분) |
| 00:30 | 50 | 2분 (00:31 ~ 00:33) |
| 00:31 | 0 | |
| 00:32 | 0 | |
| 00:33 | 50 | |
| ... | ... | |
| 00:59 | 50 |
| 시간 | 제어 값 | 제어 종류 | 현재 소비전력(W) |
| 00:00 | 1,2,3구 ON | 시스템 제어 | 50 |
| 00:30 | 1,2,3구 OFF | 스케줄 제어 | 0 |
| 01:00 | 1구 ON | 시스템 제어 | 10 |
| 01:30 | 1구 OFF | 스케줄 제어 | 0 |
| 02:00 | 1구 ON | 시스템 제어 | 10 |
[표 5]는 시간 00:30 내지 01:00 구간 동안의 스위치의 시간에 따른 소비전력을 나타낸 표이고, [표 6]은 시간 00:00 내지 02:00 구간 동안의 제어에 따른 현재 소비전력을 나타낸 표이다.
[표 6]을 참조하면, 프로세서는 오프 상태부터 다음 온 상태까지의 시간을 절감 시간으로 하여 에너지 절감량을 산출하기 때문에, 해당되는 구간은 00:30 내지 01:00 구간 및 01:30 내지 02:00 구간일 수 있다. 이때, [표 5]를 참조하면, 00:30 내지 01:00 구간에는 미사용 시간이 존재하므로, 해당 구간의 절감 시간을 산출할 때에는 미사용 시간 2분을 제외하여야 한다.
최종적으로, 프로세서는 [제2 연산식]을 이용하여 00:30 내지 01:00 구간 및 01:30 내지 02:00 구간 동안의 에너지 절감량이 (50W - 0W) * (30min - 2min) + (10W - 0W) * (30min) = 50W * 0.466hr + 10W * 0.5hr = 28.3Wh인 것으로 산출할 수 있다.
장치의 종류가 조명 장치인 경우, 프로세서는 에너지 절감량을 산출하기 위한 연산식으로 아래 [제3 연산식]을 선택할 수 있다. 구체적으로, 제3 연산식은 장치의 종류가 스마트 조명 장치인 경우에 에너지 절감량을 산출하기 위한 식일 수 있다.
이때, 스마트 조명 장치는 사용자에 의한 수동 제어뿐만 아니라, 외부 장치나 타임 스케줄에 의한 자동 제어에 의해 전원 또는 조도가 조절될 수 있는 조명 장치를 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 스마트 조명 장치는 스마트 LED일 수 있다.
[제3 연산식]
조명 장치의 에너지 절감량[Wh] = [(교체 전 소비전력 - 교체 후 소비전력) + (교체 후 소비전력 - 디밍 소비전력)][W] * 절감시간[hr] = (교체 전 소비전력 - 디밍 소비전력)[W] * 절감시간[hr]
이때, 교체 전 소비전력은 장치를 스마트 조명 장치로 교체하기 전의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 교체 전 소비전력은 종래 수동 제어만 할 수 있는 조명 장치를 사용했을 때의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 또한, 교체 전 소비전력은 교체 시점을 기준으로 과거 일정 기간 동안의 소비전력일 수 있다.
이때, 교체 후 소비전력은 장치를 스마트 조명 장치로 교체한 후의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 교체 후 소비전력은 수동 및 자동 제어가 가능한 스마트 조명 장치를 사용했을 때의 소비전력을 의미하는 것일 수 있다. 또한, 교체 후 소비전력은 교체 시점을 기준으로 교체 이후 일정 기간 동안의 소비전력일 수 있다. 스마트 조명 장치에 대한 자동 제어란 사용자 단말기, 스케줄, 센서 등에 의해 제어되는 것을 의미하는 것으로, 수동 제어가 아닌 모든 제어를 포함할 수 있다.
이때, 디밍 소비전력은 스마트 조명 장치의 조도 조절에 의한 소비전력을 의미하는 것일 수 있다.
이때, 절감 시간은 교체 전 소비전력과 교체 후 소비전력의 비교를 통해 프로세서가 절감된 것으로 판단한 시간 구간을 의미하는 것일 수 있다. 만약, 장치의 미사용 시간이 있는 경우, 미사용 시간은 절감 시간에서 제외될 수 있다.
프로세서의 [제3 연산식]을 이용한 에너지 절감량 산출의 예시를 아래 [표 7] 및 [표 8]을 참조하여 설명한다.
| 시간 | 소비전력(W) | 미사용 시간(분) |
| 00:00 | 50 | 2분 (00:01~00:03) |
| 00:01 | 0 | |
| 00:02 | 0 | |
| 00:03 | 50 | |
| ... | ... | |
| 00:59 | 50 |
| 시간 | 디밍 값 | 제어 종류 | 교체적 소비전력(W) |
교체후 소비전력(W) |
디밍 소비전력(W) |
| 00:00 | 0% | 연동 제어 | 75 | 50 | 0 |
| 00:30 | 80% | 연동 제어 | 75 | 50 | 40 |
| 01:00 | 0% | 연동 제어 | 75 | 50 | 0 |
[표 7]은 시간 00:00 내지 01:00 구간 동안의 스마트 조명 장치의 시간에 따른 소비전력을 나타낸 표이고, [표 8]은 시간 00:00 내지 01:00 구간 동안의 디밍 제어에 따른 소비전력을 나타낸 표이다.
[표 7]을 참조하면, 시간 00:00 내지 00:30 구간에는 미사용 시간이 존재하므로, 해당 구간의 절감 시간을 산출할 때에는 미사용 시간 2분을 제외하여야 한다. [표 8]을 참조하면, 시간 00:00 내지 01:00 구간 동안 연동 제어로 인해 조도(디밍 값)가 조절된 것을 확인할 수 있다.
최종적으로, 프로세서는 [제3 연산식]을 이용하여 00:00 내지 01:00 구간 동안의 에너지 절감량이 (75W - 0W) * (30min - 2min) + (75W - 40W) * (30min) = 75W * 0.466hr + 35W * 0.5hr = 52.5Wh인 것으로 산출할 수 있다.
장치의 종류가 냉난방 장치인 경우, 프로세서는 에너지 절감량을 산출하기 위한 연산식으로 아래 [제4 연산식]을 선택할 수 있다.
[제4 연산식]
냉난방 장치의 에너지 절감량[Wh] = (계측된 실외기 소비전력/동작된 실내기 개수)[W/개] * 제어된 실내기 개수 * 절감 시간[hr]
이때, 계측된 실외기 소비전력은 실외기 1대당 기준 시간(예, 1시간) 동안의 누적 사용량을 의미하는 것일 수 있다.
이때, 동작된 실내기 개수는 실외기 1대에 연결된 여러 대의 실내기 중 동작된 실내기의 개수를 의미하는 것일 수 있다. 동작된 실내기 개수는 스마트 온도조절기 영상변류기(ZCT)의 측정 값을 통해 기준 시간(예, 1시간) 동안 켜져 있는 냉난방기의 개수에 의해 산출될 수 있다.
이때, 제어된 실내기 개수는 절감 동작이 작동안 실내기의 개수를 의미하는 것일 수 있다. 제어된 실내기 개수는 절감 제어 로그를 통해 산출될 수 있다. 즉, 제어된 실내기 개수는 장치에 대한 제어 항목이 존재하는 실내기 개수일 수 있다. 제어 항목이란 모듈에 의해 장치가 제어되는 구체적인 내용일 수 있다.
이때, 절감 시간은 절감 제어 로그를 통해 산출될 수 있다. 즉, 절감 시간은 장치에 대한 제어 시작 시간에 기초하여 산출될 수 있다.
프로세서의 [제4 연산식]을 이용한 에너지 절감량 산출의 예시를 아래 [표 9] 내지 [표 12]를 참조하여 설명한다.
| 시간 | 실외기 소비전력량(Wh) |
동작한 실내기 수 (ea) |
제어 실내기 수 (ea) |
| 10:00 ~ 11:00 | 50 | 5 | 0 |
| 11:00 ~ 12:00 | 100 | 10 | 5 |
| 12:00 ~ 13:00 | 100 | 10 | 10 |
| 13:00 ~ 14:00 | 50 | 10 | 1 |
| 시간 | 장치 | 제어 값 | 제어 종류 |
| 10:30 | 스마트 온도조절기 | 송풍 | 절감 제어 |
| 11:30 | 스마트 온도조절기 | OFF | 스케줄 제어 |
| 13:00 | 스마트 온도조절기 | OFF | 스케줄 제어 |
| 시간 | 장치 | Amp[mV] | 실내기 상태 |
| 10:30 ~ 11:30 | 스마트 온도조절기 | 1103~1112 | ON |
| 11:30 ~ 12:00 | 스마트 온도조절기 | 368 | OFF |
| 12:00 ~ 13:00 | 스마트 온도조절기 | 1098 | ON |
| 13:00 ~ 14:00 | 스마트 온도조절기 | 363 | OFF |
| 시간 | 절감량(W) | 절감시간(h) | 최종 절감량(Wh) |
| 11:00 ~ 11:00 | 0 | 0.5 | 0 |
| 11:00 ~ 12:00 | 50 | 0.5 | 25 |
| 12:00 ~ 13:00 | 100 | 0 (제어 로그 없음) | 0 |
| 13:00 ~ 14:00 | 5 | 1 | 5 |
[표 9]는 시간 10:00 내지 14:00 동안의 실외기 및 실내기 정보를 나타낸 표이고, [표 10]은 시간에 따른 스마트 온도조절기에 대한 제어 내용을 나타낸 표이고, [표 11]은 시간에 따른 스마트 온도 조절기의 영상 변류기 측정 값(앰프 값)을 나타낸 표이고, [표 12]는 시간 10:00 내지 14:00 동안 각 시간 구간에 대한 에너지 절감량을 나타낸 표이다.
[표 11]을 참조하면, 동작된 실내기의 수를 산출하기 위해 프로세서는 스마트 온도조절기의 영상변류기 측정값을 참조할 수 있다. 프로세서는 스마트 온도조절기의 영상변류기 측정값이 일정 수치(예, 600mV) 이상일 경우, 실내기가 가동한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 시간 11:30 내지 12:00 구간 및 시간 13:00 내지 14:00 구간 에서의 스마트 온도조절기의 영상변류기 측정값이 일정 수치 미만이므로, 프로세서는 해당 구간에서 실내기가 동작하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
최종적으로, 프로세서는 [표 9] 내지 [표 11]의 정보 및 [제4 연산식]을 이용하여 10:00 내지 14:00 동안의 에너지 절감량이 [표 12]에 나타난 최종 절감량인 것으로 산출할 수 있다.
연산식에 사용되는 변수들을 산출하는 단계(S212, S222, S232, S242)는 프로세서가 에너지 절감량을 계산하기 전에 선택된 연산식에 사용되는 변수들 각각을 산출하는 단계일 수 있다.
프로세서가 [제1 연산식]을 선택한 경우, 프로세서는 단계 S212에서 베이스라인 전력 사용량, 현재 전력 사용량 및 부하율을 산출할 수 있다.
프로세서가 [제2 연산식]을 선택한 경우, 프로세서는 단계 S222에서 제어 직전 소비전력, 제어 직후 소비전력 및 절감 시간을 산출할 수 있다.
프로세서가 [제3 연산식]을 선택한 경우, 프로세서는 단계 S232에서 교체 전 소비전력, 교체 후 소비전력 및 디밍 소비전력을 산출할 수 있다.
프로세서가 [제4 연산식]을 선택한 경우, 프로세서는 단계 S242에서 실외기 전력량, 동작 실내기 개수 및 제어 실내기 개수를 산출할 수 있다.
변수들에 대한 자세한 설명은 전술하였으므로, 생략한다.
프로세서는 연산식에 이용되는 변수들을 산출한 후, 산출한 변수들과 선택한 연산식을 통해 에너지 절감량을 산출(S300)할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 전술하였으므로, 생략한다.
프로세서는 장치 정보 데이터에 기초하여 장치의 종류가 콘센트, 스위치, 조명 장치 및 냉난방 장치에 해당되지 않을 경우, 메시지를 출력(S250)할 수 있다. 이때, 메시지는 오류에 대한 메시지로, 프로세서는 건물 에너지 시스템의 관리자 단말기에 상기 메시지를 전송하거나 시스템에 포함된 디스플레이에 상기 메시지를 출력할 수 있다.
도 5는 제어 내용에 따라 에너지 절감량을 분석한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 프로세서가 산출한 에너지 절감량에 대해 날짜별, 장치별, 제어 주체별, 제어 장소별, 제어 항목별로 절감량을 분석한 내용을 확인할 수 있다. 프로세서는 산출한 에너지 절감량에 대하여 사용자에게 시각적으로 출력하기 위해 표, 그래프 등을 생성할 수 있다.
프로세서는 에너지 절감량을 장치의 종류마다 출력할 수 있다. 또한, 장치들이 동일한 종류라고 하더라도, 프로세서는 장치가 설치된 위치나, 장치의 고유 번호 등에 따라 하나의 장치 마다의 에너지 절감량도 출력할 수 있다.
프로세서는 제어 내용에 대한 에너지 절감량을 출력할 수 있다. 예를 들어, 콘센트에 대해 스케줄 제어, 정책 제어, 센서 제어, 장치 제어, 시스템 제어, 웹 제어, 앱 제어, 기타 제어 등에 따라 각 제어 항목별로 에너지 절감량을 출력할 수 있다.
도 6은 장치에 따라 에너지 절감량을 그래프를 통해 시각적으로 나타낸 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 프로세서는 장치의 종류마다 시간(예, 하루 단위)에 따른 에너지 절감량 그래프를 출력할 수 있다. 프로세서는 장치의 종류마다 색깔을 구분하여 하나의 그래프 상에서 장치 종류별 에너지 절감량을 시각적으로 확인할 수 있도록 그래프를 출력할 수 있다.
도 6에서는 장치의 종류별 에너지 절감량 그래프에 대해 도시하였으나, 프로세서는 제어 내용(주체, 장소, 항목)에 따라서도 에너지 절감량 그래프를 출력할 수 있다. 따라서, 사용자는 프로세서가 출력한 그래프를 확인하여, 각 제어 내용에 따라 얼마나 에너지가 절감되고 있는지를 확인할 수 있다. 사용자는 에너지 절감을 잘 하는 제어에 대해서는 계속적으로 활용할 수 있고, 에너지 절감을 잘 하지 못하는 제어에 대해서는 제어 내용을 삭제하거나 제어 내용을 보완하도록 정책을 수립할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (11)
- 적어도 하나 이상의 프로세서에 의해 수행되는 에너지 절감량 산출 방법에 있어서,
장치와 연결된 모듈로부터 장치 정보 데이터, 장치 제어 데이터- 상기 장치 제어 데이터는 상기 장치의 제어 시점, 제어 주체, 제어 장소, 제어 항목 및 제어 내용을 포함함 - 및 전력 데이터를 획득하는 단계;
제어에 따른 상기 장치의 에너지 변화를 육하원칙에 기초하여 파악하기 위해, 상기 전력 데이터를 상기 장치 제어 데이터에 포함된 제어 시점, 제어 주체, 제어 장소, 제어 항목 및 제어 내용별로 분류하는 단계;
상기 장치 정보 데이터를 기반으로 상기 장치의 종류를 판단하여 연산식을 선택하는 단계;
상기 장치 제어 데이터 및 분류된 전력 데이터에 기초하여 선택된 연산식을 이용해 상기 장치의 에너지 절감량을 제어 시점, 제어 주체, 제어 장소, 제어 항목 및 제어 내용별로 산출하는 단계;
제어 시점, 제어 주체, 제어 장소, 제어 항목 및 제어 내용별로 산출된 에너지 절감량에 대한 데이터를 머신 러닝 모델에 입력하여 상기 장치의 각 시점 별 제어 이유를 분석하는 단계; 및
상기 머신 러닝 모델에 의해 도출된 제어 이유에 기초하여, 상기 장치가 배치된 건물의 에너지 절감 정책- 상기 에너지 절감 정책은 제어 내용을 삭제하거나 제어 내용을 보완하는 정책을 포함하는 것으로, 상기 장치의 에너지가 절감될 수 있도록, 에너지 절감량에 따라 제어 내용을 계속적으로 활용하거나 삭제 또는 보완하는 정책을 포함함 -을 생성하는 단계;
상기 에너지 절감 정책을 기반으로 상기 장치에 제어 명령을 전송하는 단계; 및
상기 장치에 대해 제어 시점마다 산출된 에너지 절감량을 포함하는 시점별 에너지 절감량 데이터, 제어 주체마다 산출된 에너지 절감량을 포함하는 주체별 에너지 절감량 데이터, 제어 장소마다 산출된 에너지 절감량을 포함하는 장소별 에너지 절감량 데이터, 제어 항목마다 산출된 에너지 절감량을 포함하는 항목별 에너지 절감량 데이터 및 제어 내용마다 산출된 에너지 절감량을 포함하는 내용별 에너지 절감량 데이터에 기초하여 에너지 절감량을 시각적으로 확인할 수 있는 표 또는 그래프를 출력하는 단계를 포함하고,
상기 연산식을 선택하는 단계는,
상기 장치의 종류가 콘센트인 경우, 베이스라인 전력 사용량, 현재 전력 사용량 및 부하율을 변수로 하는 제1 연산식을 선택하는 단계를 포함하고,
상기 장치의 종류가 스위치인 경우, 제어 직전 소비전력, 제어 직후 소비전력 및 절감 시간을 변수로 하는 제2 연산식을 선택하는 단계를 포함하고,
상기 장치의 종류가 조명 장치인 경우, 교체 전 소비전력 및 디밍 소비전력을 변수로 하는 제3 연산식을 선택하는 단계를 포함하고,
상기 장치의 종류가 냉난방 장치인 경우, 실외기 전력량, 동작 실내기 개수 및 제어 실내기 개수를 변수로 하는 제4 연산식을 선택하는 단계를 포함하고,
상기 제1 연산식, 상기 제2 연산식, 상기 제3 연산식 및 상기 제4 연산식은 아래와 같은
[제1 연산식]
콘센트의 에너지 절감량[kWh] = (베이스라인 전력 사용량[kWh] - 현재 전력 사용량[kWh]) * 부하율[%]
(베이스 라인 전력 사용량: 사전 계측 기간의 평균 소비 전력량, 부하율: 기준 시간에 대한 절감 시간의 비율, 절감 시간: 현재 전력 사용량이 베이스라인 전력 사용량보다 작은 구간 동안의 시간)
[제2 연산식]
스위치의 에너지 절감량[Wh] = (제어 직전 소비전력[W] - 제어 직후 소비전력[W]) * 절감 시간[hr]
[제3 연산식]
조명 장치의 에너지 절감량[Wh] = [(교체 전 소비전력 - 교체 후 소비전력) + (교체 후 소비전력 - 디밍 소비전력)][W] * 절감시간[hr] = (교체 전 소비전력 - 디밍 소비전력)[W] * 절감시간[hr]
[제4 연산식]
냉난방 장치의 에너지 절감량[Wh] = (계측된 실외기 소비전력/동작된 실내기 개수)[W/개] * 제어된 실내기 개수 * 절감 시간[hr]
에너지 절감량 산출 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는,
과거 제1 기간 동안의 전력 사용량인 상기 베이스라인 전력 사용량을 산출하는 단계;
상기 현재 전력 사용량을 산출하는 단계; 및
기준 시간에 대한 상기 베이스라인 전력 사용량 및 상기 현재 전력 사용량에 기초하여 판단되는 절감 시간의 비율인 상기 부하율을 산출하는 단계를 포함하는
에너지 절감량 산출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는,
상기 장치에 대한 제1 제어의 직전 제2 기간 동안의 소비전력인 상기 제어 직전 소비전력을 산출하는 단계;
상기 제1 제어의 직후 상기 제2 기간 동안의 소비전력인 상기 제어 직후 소비전력을 산출하는 단계; 및
상기 장치의 제어 시간에서 상기 장치를 미사용한 시간을 제외한 시간인 절감 시간을 산출하는 단계를 포함하는
에너지 절감량 산출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는,
상기 장치를 스마트 조명 장치로 교체하기 전의 소비전력인 교체 전 소비전력을 산출하는 단계; 및
상기 장치의 조도 변경과 관련된 소비전력인 디밍 소비전력을 산출하는 단계를 포함하는
에너지 절감량 산출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는,
실외기의 기준 시간 동안의 전력 사용량인 실외기 전력량을 산출하는 단계;
상기 실외기에 연결된 복수의 실내기 중 상기 기준 시간 동안 동작한 실내기의 개수인 동작 실내기 개수를 산출하는 단계; 및
상기 기준 시간 동안 동작한 실내기 중 상기 모듈의 제어에 의해 동작한 실내기의 개수인 제어 실내기 개수를 산출하는 단계를 포함하는
에너지 절감량 산출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 에너지 절감량에 기초하여 에너지 절감액을 산출하는 단계를 더 포함하는
에너지 절감량 산출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 에너지 절감량을 산출하는 단계는,
상기 제어 시점에 따라 에너지 절감량을 산출하여 상기 시점별 에너지 절감량 데이터를 생성하는 단계;
상기 제어 주체에 따라 각 제어 주체별 에너지 절감량을 산출하여 상기 주체별 에너지 절감량 데이터를 생성하는 단계;
상기 제어 장소에 따라 각 제어 장소별 에너지 절감량을 산출하여 상기 장소별 에너지 절감량 데이터를 생성하는 단계;
상기 제어 항목에 따라 각 제어 항목별 에너지 절감량을 산출하여 상기 항목별 에너지 절감량 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 제어 내용에 따라 각 제어 내용별 에너지 절감량을 산출하여 상기 내용별 에너지 절감량 데이터를 생성하는 단계를 포함하는
에너지 절감량 산출 방법.
- 제1항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 에너지 절감량 산출 방법을 실행시키도록 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
- 삭제
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |