KR102652833B1 - 심야전기 보일러 전력 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심야 시간대에 배터리에 충전된 전력을 주간에 이용하여 난방을 실시하거나, 따뜻한 물을 제공할 수 있는 전기 보일러 전력 공급 장치에 관한 것이다.

Description

심야전기 보일러 전력 공급 장치{Power supply for late-night electricity boiler}

본 발명은 심야전기 보일러에 전력을 공급하는 전력 공급 장치에 관한 것이다.

심야전기 보일러는 심야 시간대에 공급되는 심야전기를 이용하여 물을 가열하고, 가열한 물을 이용하는 것으로서, 내부에 물을 저장하는 축열조가 설치되고, 축열조에는 발열봉이 설치된다. 이에 따라 전기를 발열봉에 공급하면 물이 가열되고, 가열된 물은 온수용 또는 난방용으로 이용된다.

이러한 심야전기 보일러는 주간 시간대에 사용되는 전력을 분산하여 주간 시간대에 피크(Peak)가 발생하는 것을 방지하기 위해 한국 전력의 주도하에 전국에 전국 총 100만기 이상이 보급되었으며, 전력 사용량 절감을 목적으로 널리 이용되어 왔다.

그러나 심야전기 보일러는 상술한 바와 같이 심야전기를 이용하기 때문에 오직 심야 시간대에만 이용할 수 있으며, 주간에 거주지의 각 방을 난방하거나 사용자가 온수를 이용하고자 하는 경우, 심야 시간대에 데웠던 물이 시간이 지남에 따라 점차 식어버림으로써, 난방 효율이 떨어지며, 따뜻한 물을 사용자에게 제공하는 것에 어려운 단점이 있다.

따라서 상술한 문제를 해결하기 위해서 심야전기에 더해 추가적으로 가스, 화석 및 히팅유와 같이 다른 에너지원을 함께 사용하는 복합형 보일러가 개발되었으나, 복합형 보일러는 에너지원을 추가적으로 사용하는 것이므로 보일러 설계 구조가 복잡해지며, 운용 비용이 상승하는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 오지, 산간 등 심야전기 보일러가 설치된 지역에서 심야 시간대에 역 피크가 발생함에 따라 심야전기 보일러 공급사업이 중단되었는데, 현재까지도 심야전기 보일러가 전국에 상당수 설치되어 점을 고려할 때, 심야전기 보일러를 주간에도 활용하여 상술한 문제점들을 해결할 방안들이 요구되고 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0195488호

본 발명은 심야 시간대 공급되는 전력을 배터리에 저장함으로써 사용자가 필요에 따라 주간에 온수와 난방수를 가열할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

축열조에 저장된 온수 또는 난방수를 가열하는 발열봉을 포함하는 보일러에 전력을 공급하는 전력 공급 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기 보일러 전력 공급 장치는 계통에서 공급되는 심야전력을 변환하는 전력 변환 모듈, 상기 변환된 전력을 저장하는 배터리 및 상기 전력 변환 모듈이 상기 심야전력을 상기 배터리 또는 상기 발열봉에 선택적으로 공급하도록 제어하는 전력 관리 모듈을 포함한다.

상기 전력 관리 모듈은 심야전력의 개통 여부가 확인되면, 상기 심야전력을 상기 배터리 또는 상기 발열봉에 선택적으로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 상기 배터리의 SOC가 기준값 이상이면, 상기 발열봉으로 심야전력을 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 상기 배터리의 SOC가 기준값 미만이면, 상기 배터리로 심야전력을 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 상기 온수의 온도가 제1 임계값 이상이고, 상기 난방수의 온도가 제2 임계값 이상이면, 상기 심야전력을 상기 발열봉으로 공급하는 것을 차단하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하고, 상기 배터리의 SOC가 기준값 이상이 될 때까지 상기 심야전력을 상기 배터리로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 상기 온수의 온도가 제1 임계값 이상이고, 상기 난방수의 온도가 제2 임계값 이상이면, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 발열봉으로 공급하는 것을 차단하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하고, 상기 배터리의 SOC가 기준값 이상이 될 때까지 상기 심야전력을 상기 배터리에 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 상기 축열조에 저장된 온수 및 난방수의 온도 중 적어도 하나가 임계값 미만이면, 상기 심야전력을 상기 발열봉으로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 상기 축열조에 저장된 온수 및 난방수의 온도 중 적어도 하나가 임계값 미만이면, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 발열봉으로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 사용자 단말기로부터 수신된 온수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 온수의 온도 미만이고, 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 난방수의 온도 미만일 경우, 심야전력을 배터리로 공급하도록 제어한다.

상기 전력 관리 모듈은 사용자 단말기로부터 수신된 온수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 온수의 온도보다 이상이거나, 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 난방수의 온도보다 이상일 경우, 심야전력을 상기 발열봉으로 추가 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 축열조는 온수 또는 난방수를 저장하는 온수용 및 난방용 축열조를 포함하며, 상기 발열봉은 상기 온수용 및 난방용 축열조에 각각 설치된 온수용 및 난방용 발열봉을 포함하며, 상기 전력 관리 모듈은 사용자 단말기로부터 수신된 날짜 정보에 기초하여 상기 온수용 및 난방용 발열봉 모두에 전력이 공급되도록 제어하거나 상기 온수용 발열봉에만 전력이 공급되도록 상기 전력 변환 모듈을 제어한다.

상기 보일러는 상기 온수용 및 난방용 축열조에 각각 설치되는 제1 및 제2 온도 센서를 포함하며, 상기 전력 관리 모듈은 온수용 및 난방용 발열봉에 동일한 전력을 공급할 때, 상기 제1 및 제2 온도 센서에서 측정된 온도의 시간별 차이값이 임계값을 벗어나는 경우, 상기 온수용 및 난방용 발열봉 중 어느 하나를 고장으로 판단하고, 상기 사용자 단말기로 고장 신호를 송신한다.

상기 보일러는 난방용 배관과, 상기 난방용 배관에 상기 난방용 축열조에 저장된 난방수를 공급하는 난방용 펌프를 포함하고, 상기 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 일정할 때, 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 난방수 온도의 변화량이 임계값 미만이면, 상기 전력 관리 모듈은 상기 난방용 펌프를 고장으로 판단하고, 상기 사용자 단말기로 고장 신호를 송신한다.

본 발명은 심야 시간대에 배터리에 충전된 전력을 주간에 이용하여 온수 또는 난방수를 가열함으로써 사용자가 원하는 시간에 난방수와 온수를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기 보일러 전력 공급 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 심야전력을 발열봉에 공급하는 모습을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 배터리에 충전된 전력을 발열봉에 공급하는 모습을 도시한 도면.
도 4는 배터리의 SOC 기준값에 기초한 전력 공급과정을 도시한 흐름도.
도 5는 축열조에 저장된 물의 온도에 기초한 전력 공급 과정을 도시한 흐름도.
도 6은 사용자 단말기로부터 수신된 물의 희망 온도에 기초한 전력 공급 과정을 도시한 흐름도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

본 명세서에서 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

또한, 본 명세서에서 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

본 발명은 심야전기 보일러에 전력을 공급하는 전력 공급 장치에 관한 것으로, 이하, 본 명세서에서는 본 발명에 적용되는 심야전기 보일러를 설명한 뒤, 본 발명의 기술적 구성과 동작에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 심야전기 보일러는 본체부(미도시), 온수용 및 난방용 축열조(100: 110, 120), 각 축열조(100) 내에 설치되는 온수용 및 난방용 발열봉(200: 210, 220), 각 축열조(100)에 저장된 온수 또는 난방수의 온도를 측정하는 제1 및 제2 온도 센서(300: 310, 320), 온수와 난방수를 배관을 통해 각각 공급하는 온수 및 난방수 공급부(400: 410, 420) 및 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.

온수와 난방수는 각각 데운 물이라는 점에서 동일할 수 있다. 그러나 온수는 데운 물을 사용자가 사용하기 위한 용도일 수 있고, 난방수는 데운 물을 이용하여 거주지의 각 방을 난방하기 위한 용도일 수 있는 점에서 차이가 있다.

온수용 축열조(110)는 온수를 저장할 수 있다. 또한 온수용 축열조(110)에는 온수를 가열하기 위해 온수용 발열봉(210)이 설치될 수 있고, 온수의 온도 측정을 위해 온수용 축열조(110) 내에는 제1 온도 센서(310)가 설치될 수 있다.

난방용 축열조(120)는 난방수를 저장할 수 있다. 난방용 축열조(120)에는 난방수를 가열하기 위해 난방용 발열봉(220)이 설치될 수 있고, 난방수의 온도 측정을 위해 난방용 축열조(120)내에는 제2 온도 센서(320)가 설치될 수 있다.

온수 공급부(410)는 온수를 사용자에게 공급할 수 있다. 이를 위해 온수용 축열조(110)에는 온수용 배관(412)이 설치될 수 있고, 온수용 배관(412)에는 온수용 축열조(110)에 저장된 온수를 외부로 토출시키는 온수용 펌프(414)가 설치될 수도 있다. 또한 온수용 배관(412)에는 사용자가 온수를 토출되는 것을 차단하거나 토출되는 온수량을 조절할 수 있는 토출부(416)가 설치될 수도 있다.

난방수 공급부(420)는 난방수를 거주자의 각 방으로 공급하여 난방을 실시할 수 있다. 이를 위해 난방용 축열조(120)에는 난방용 배관(422)이 설치될 수 있으며, 난방용 배관(422)에는 난방용 축열조(120)에 저장된 난방수가 순환되도록 난방용 펌프(426)가 설치될 수도 있다. 또한 난방용 배관(422)에는 난방수를 거주자의 각 방으로 분배시키기 위해 물 분배기(424)가 설치될 수 있다.

한편, 컨트롤러(500)는 사용자의 명령을 입력 받은 구성으로, 각 거주지에 설치된 월 패드(Wall pad)로 구현될 수 있고, 사용자는 컨트롤러(500)를 통해 온수 또는 난방수의 온도 등을 조절할 수 있다. 또한 컨트롤러(500)는 사용자의 단말기로 구현될 수 있고, 이 경우에 사용자는 원격으로 온수 또는 난방수의 온도 등을 조절할 수 있다.

앞서 본 발명에 적용되는 보일러가 동작하기 위한 기본 구성요소를 간략히 설명하였으며, 다음으로는 본 발명의 각 실시예에 따라 보일러에 전력을 공급하기 위한 구성요소에 대해 설명하도록 한다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 심야전기 보일러 전력 공급 장치는 전력 변환 모듈(600), 배터리(700) 및 전력 관리 모듈(800)을 포함할 수 있다.

전력 변환 모듈(600)은 계통에서 공급되는 전력을 변환할 수 있다. 이때 계통에서 공급되는 전력은 심야 시간대에 공급되는 심야전력일 수 있다. 구체적으로 심야전력은 22시 내지 09시에 공급되는 전력일 수 있다.

전력 변환 모듈(600)은 계통에서 공급되는 전력이 배터리(700)로 입력될 때 2상 또는 3상의 AC-DC 변환을 실시할 수 있다. 또한 전력 변환 모듈(600)은 배터리(700)로부터 전력이 출력될 때 2상 또는 3상의 DC-AC변환을 실시할 수 있다. 이러한 전력 변환 모듈(600)은 PCS(Power Conversion System)로 구현될 수 있다.

전력 관리 모듈(800)은 심야전력을 배터리(700) 또는 발열봉(200)에 선택적으로 공급하도록 제어할 수 있다. 전력 관리 모듈(800)은 PMS(Power Management System)로 구현될 수 있다.

다음으로는 전력 관리 모듈(800)을 이용한 본 발명의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 전력 관리 모듈(800)은 심야전력 개통 여부를 확인할 수 있다(S11). 구체적으로, 심야전력이 공급됨에 따라 전력 변환 모듈(600)이 동작하는 경우, 전력 관리 모듈(800)은 심야전력이 개통된 것으로 판단할 수 있고, 반대로 전력 변환 모듈(800)이 동작하지 않은 경우, 전력 관리 모듈(800)은 심야전력이 개통되지 않은 것으로 판단할 수 있다.

이어서, 전력 관리 모듈(800)은 배터리(700)의 SOC를 확인할 수 있다(S12). 여기서 배터리(700)의 SOC는 배터리(700)의 충전 상태를 의미할 수 있고, 전력 관리 모듈(800)은 배터리(700)를 관리하는 BMS(Battery Management System, 미도시)로부터 배터리(700)의 SOC를 수신할 수 있다.

이어서, 전력 관리 모듈(800)은 배터리(700)의 SOC를 미리 설정된 기준값과 비교할 수 있다(S13). 여기서 기준값은 사용자에 의해 임의로 설정될 수 있는데 예컨데 85% 내지 100%로 설정될 수 있다. 비교 결과, 배터리(700)의 SOC가 기준값 이상이면 추가적으로 배터리(700)를 충전할 필요가 없다고 판단하여 전력 관리 모듈(800)은 심야전력을 발열봉(200)에 공급하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다(S14).

반면에, 단계(S13)에서 배터리(700)의 SOC가 기준값 미만으로 판단되면 배터리(700)를 충전할 필요가 있다고 판단하여 전력 관리 모듈(800)은 심야전력을 배터리(700)로 공급하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다(S15).

배터리(700)의 SOC가 0%에서 80%까지 도달하기 위해서는 배터리(700)의 충전 초기에 배터리(700) 전력 소모량이 상당하나, 배터리(700)의 SOC가 85%에서 100%까지 도달하기 위해서는 상대적으로 전력 소모량이 적을 수 있다.

본 발명에서는 상술한 점을 고려하여 배터리(700)의 SOC가 기준값 미만이면 자동적으로 심야전력을 배터리(700)로 공급하여 배터리(700)를 충전시키기 때문에 배터리(700)의 SOC가 기준값 일정 수준 이상으로 유지될 수 있다. 이에 따라, 배터리(700)의 충전 초기에 전력 소모량이 감소되어 전력 사용 효율이 향상될 수 있다.

한편, 전술한 단계(S13)에 따라 온수 또는 난방수는 가열될 수 있으나, 심야전기 보일러는 사용자가 실제 온수나 난방수를 사용할지 모르는 상태에서 사용자를 위해 미리 온수 또는 난방수를 데우는 데 이용되므로, 온수 또는 난방수의 온도를 필요 이상으로 상승시킬 경우, 전력을 낭비할 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명은 온수 또는 난방수의 온도에 따른 전력 공급 동작을 수행할 수 있다.

도 5를 참조하면, 전력 관리 모듈(800)은 온도 센서(300)로부터 온수 및 난방수의 온도를 수신할 수 있다(S21).

구체적으로 전력 관리 모듈(800)은 각 축열조(100)에 설치된 제1 및 제2 온도센서(310, 320)으로부터 각각 온수 및 난방수의 온도를 수신할 수 있다.

이어서 전력 관리 모듈(800)은 축열조(100)에 저장된 온수 및 난방수의 온도가 임계값 이상인지 비교할 수 있다(S22). 이 때, 임계값은 온수 및 난방수에 대해 각각 설정될 수 있다. 이하에서는 온수 및 난방수에 대한 임계값을 각각 제1 및 제2 임계값으로 설명하도록 한다.

비교 결과, 온수 온도가 제1 임계값 이상이고, 난방수 온도가 제2 임계값 이상으로 판단된 경우, 전력 관리 모듈(800)은 심야전력을 발열봉(200)으로 공급하는 것을 차단하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다(S23).

이어서, 발열봉(200)에 심야전력 공급이 차단되면, 전력 관리 모듈(800)은 스파크가 발생하는 것을 방지하기 위해 10분 내지 20분이 지난 후, 심야전력을 배터리(700)에 공급하여 배터리(700)의 SOC가 기준값 이상이 되도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다(S24).

심야전력을 발열봉(200)으로 공급하여 축열조(100)에 저장된 온수 또는 난방수를 가열하는 동안 배터리(700)의 충전량은 자연적으로 감소할 수 있는 점을 고려하여, 본 발명에서는 심야전력을 발열봉(200)으로 공급하는 것을 차단하여 심야전력을 온전히 배터리(700)를 충전시키는데 이용함으로써 배터리(700)의 SOC를 빠르게 기준값 이상으로 상승시킬 수 있고, 이를 통해 전력 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

한편 단계(S23)에서 전력 관리 모듈(800)은 심야전력 대신, 배터리(700)에 저장된 전력이 발열봉(200)으로 공급되는 것을 차단하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다. 이어서, 앞서 설명한 단계(S24)가 진행될 수 있다.

배터리(700)에 저장된 전력을 이용하여 온수 또는 난방수를 가열하면, 배터리(700)의 SOC가 빠르게 감소하는 것을 고려할 때, 전력 관리 모듈(800)은 온수 및 난방수의 온도가 임계값 이상이면 배터리(700)에 저장된 전력을 발열봉(200)에 자동적으로 공급하는 것을 차단하여 배터리(700)에 저장된 전력의 사용을 중단시키고, 곧바로 심야전력을 배터리(700)에 충전하여 배터리(700)의 SOC를 빠르게 기준값 이상으로 상승시킬 수 있으므로 전력 충전 효율이 향상될 수 있다.

한편, 단계(S22)의 비교 결과, 온수 및 난방수 온도가 임계값 미만으로 판단될 경우, 온수 온도가 제1 임계값 미만이거나, 난방수 온도가 제2 임계값 미만인 경우, 전력 관리 모듈(800)은 심야전력 또는 배터리(700)에 저장된 전력을 발열봉(200)으로 공급하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다(S25).

구체적으로 온수 온도가 제1 임계값 미만인 경우 전력 관리 모듈(800)은 심야전력 또는 배터리(700)에 저장된 전력을 온수용 발열봉(210)으로 공급하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다. 또한 난방수 온도가 제2 임계값 미만인 경우 전력 관리 모듈(800)은 심야전력 또는 배터리(700)에 저장된 전력을 난방용 발열봉(220)에 공급하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다.

앞서 설명했던 바와 같이 온수 또는 난방수가 0도에서 60도 까지 도달하기 위해서는 가열 초기에 소모되는 전력 소모량이 상당하나, 60도에서 75도까지 도달하기 위해서는 전력 소모량이 적을 수 있다. 상술한 점을 고려하여 본 발명에서는 온수 및 난방수의 온도가 임계값 미만이면 심야전력 또는 배터리(700)에 저장된 전력이 상시적으로 발열봉(200)에 공급됨으로써 온수 또는 난방수의 온도를 일정하게 유지하므로 향후 온도를 추가적으로 상승시키기 위한 전력 소모가 적기 때문에 전력 사용 효율이 향상될 수 있다.

이상에서는 전력 관리 모듈(800)이 계통의 상황, 배터리의 SOC 및 온수 또는 난방수의 온도에 기초하여 자동으로 동작하는 과정을 설명하였으며, 다음으로는 사용자의 명령에 따라 동작하는 전력 관리 모듈(800)에 대해 설명하도록 한다. 이하에서는 사용자의 명령을 입력 받는 컨트롤러(500)가 사용자 단말기로 구현된 것을 가정하여 설명하도록 한다.

구체적으로, 도 6을 참조하면, 전력 관리 모듈(800)은 사용자 단말기로부터 온수 및 난방수의 희망 온도 중 적어도 하나를 수신할 수 있다(S31).

이어서, 전력 관리 모듈(800)은 온도 센서(300)로부터 온수 및 난방수의 온도를 수신할 수 있다(S32). 구체적으로 전력 관리 모듈(800)은 앞서 설명했던 바와 같이 축열조(100)에 설치된 제1 및 제2 온도 센서(310, 320)로부터 각각 온수 및 난방수의 온도를 수신할 수 있다.

이어서, 전력 관리 모듈(800)은 사용자 단말기와 온도 센서(300)로부터 수신된 온수 또는 난방수를 각각 비교할 수 있다(S33).

비교 결과, 사용자의 단말기로부터 수신된 온수의 희망 온도가 제1 온도 센서(310)로부터 수신된 온수의 온도 미만이고, 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 제2 온도센서(320)로부터 수신된 난방수의 온도 미만이면, 전력 관리 모듈(800)은 심야전력을 배터리(700)으로 공급하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다(S34).

예를 들면, 사용자가 원하는 온수의 희망 온도가 60도이고, 축열조(100)에 저장된 온수가 70도이면, 축열조(100)에 저장된 온수를 가열할 필요가 없을 수 있다. 이를 고려하여 본 발명에서는 온수의 온도에 따라 심야전력을 소모시키지 않고, 자동적으로 배터리(700)에 저장시킴으로써 배터리(700)의 전력 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 단계(S33)의 비교 결과, 사용자의 단말기로부터 수신된 온수의 희망 온도가 제1 온도센서(310)으로부터 수신된 온수의 온도보다 이상이거나, 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 제2 온도센서(320)로부터 수신된 난방수의 온도보다 이상이면, 전력 관리 모듈(800)은 심야전력을 발열봉(200)으로 추가 공급하도록 전력 변환 모듈(600)을 제어할 수 있다(S35).

이에 따라 본 발명은 사용자가 원하는 온수 또는 난방수의 희망 온도에 맞추어 온수와 난방수를 제공하면서도, 이미 온수 및 난방수의 온도가 희망 온도보다 높을 때에는 심야전력을 자동으로 배터리에 충전함으로써 심야전력을 소모시키지 않고, 이를 통해 전력 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

다음으로는 사용자 단말기로부터 수신된 날짜 정보에 기초한 전력 관리 모듈(800)에 대해 설명하도록 한다.

전력 관리 모듈(800)은 사용자 단말기로부터 수신된 날짜 정보에 기초하여 온수용 및 난방용 발열봉(210, 220) 모두에 전력이 공급되도록 제어하거나 온수용 발열봉(210)에만 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.

이에 따라 전력 관리 모듈(800)은 계절에 따라 난방을 선택적으로 실시할 수 있다. 제1 실시예로는 사용자 단말기로부터 수신된 날짜가 12월 12일이면, 계절 상 겨울이기 때문에 전력 관리 모듈(800)은 온수용 및 난방용 발열봉(210, 220) 모두에 전력이 공급되도록 제어함으로써 겨울에는 온수를 이용할 수 있고, 이에 더해 난방도 실시할 수 있다.

제2 실시예로는 사용자 단말기로부터 수신된 날짜가 8월 15일이면, 계절 상 여름이기 때문에 전력 관리 모듈(800)은 난방용 발열봉(220)에 전력이 공급되는 것을 차단하여 온수용 발열봉(210)에만 전력이 공급되도록 함으로써 여름에는 사용자가 온수만 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 계절에 따른 전력 사용을 일부 중단하여 전력 사용 효율이 향상될 수 있다.

전술한 바와 같이 전력 관리 모듈(800)은 다양한 동작을 실시할 수 있다. 그러나 전력 관리 모듈(800)의 동작에 따라 발열봉(200) 또는 배터리(700)으로 전력의 공급 또는 차단을 반복하면서 심야전기 보일러의 부품이 고장날 수도 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 전력 관리 모듈(800)의 동작을 통해 심야전기 보일러의 부품 고장 여부를 진단할 수도 있다.

특히, 이하에서는 심야전기 보일러의 부품 중에 고장이 빈번하게 발생하는 발열봉(200)과 난방용 펌프(426)의 고장을 진단하는 동작에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명은 발열봉(200)의 고장을 진단할 수 있다. 일반적으로 발열봉(200)은 장기간 사용으로 인해 가열 효율이 저하될 수 있다. 이 경우, 발열봉(200)에 동일한 전력을 공급하더라도 온수 또는 난방수의 온도 상승량이 저하될 수 있다.

상술한 점을 고려하여 전력 관리 모듈(800)은 온수용 및 난방용 발열봉(210, 220)에 동일한 전력을 공급할 때, 제1 및 제2 온도 센서(310, 320)에서 측정한 온수와 난방수의 온도의 시간별 차이값이 임계값을 벗어나는 경우, 온수용 및 난방용 발열봉(210, 220)중 어느 하나를 고장으로 판단하고, 사용자 단말기로 고장 신호를 송신할 수 있다.

따라서 전력 관리 모듈(800)은 온수용 및 난방용 발열봉(210, 220)중 어느 하나의 고장 여부를 판단하고, 사용자 단말기로 고장 신호를 송신함으로써 사용자가 발열봉(200)의 고장 진단에 따라 발열봉(200) 교체 또는 점검 등의 조치를 취하도록 유도할 수 있다.

다음으로 본 발명은 난방용 펌프(426)의 고장을 진단할 수 있다. 구체적으로 난방용 펌프(426)가 정상 동작하는 경우, 난방용 축열조(120)에 저장된 난방수가 난방용 배관(422)을 따라 이동할 수 있고, 가정 내에서 열 손실이 발생하여 난방수의 온도가 낮아질 수 있다. 반대로, 난방용 펌프(426)에 고장이 발생한 경우, 난방수가 순환하지 못하므로 난방수의 온도 저하가 발생하지 않을 수 있다.

상술한 점을 고려하여, 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 일정할 때, 제2 온도 센서(320)에 의해 측정된 난방수 온도의 변화량이 임계값 미만이면, 다시 말해 난방수의 온도가 충분히 저하되지 않은 경우, 전력 관리 모듈(800)은 난방용 펌프(426)를 고장으로 판단하고, 사용자 단말기로 고장 신호를 송신할 수 있다.

따라서 전력 관리 모듈(800)은 난방을 실시할 때, 난방용 펌프(426)의 고장 여부를 판단하고, 사용자 단말기로 고장 신호를 송신함으로써 사용자가 난방용 펌프(426)의 고장 진단에 따라 난방용 펌프(426)의 교체 또는 점검 등의 조치를 취하도록 유도할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (13)

1. 온수용 및 난방용 축열조에 저장된 온수 또는 난방수를 가열하는 발열봉, 상기 온수용 및 난방용 축열조에 각각 설치되는 제1 및 제2 온도 센서, 일측과 타측이 각각 난방용 축열조에 연결되고 내부에 상기 난방수가 흐르는 난방용 배관, 상기 난방수를 상기 난방용 배관 내에서 순환시키는 난방용 펌프를 포함하는 보일러에 전력을 공급하는 전력 공급 장치에 있어서,
   계통에서 공급되는 심야전력을 변환하는 전력 변환 모듈;
   상기 변환된 전력을 저장하는 배터리; 및
   상기 전력 변환 모듈이 상기 심야전력을 상기 배터리 또는 상기 발열봉에 선택적으로 공급하도록 제어하는 전력 관리 모듈을 포함하며,
   사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 일정할 때, 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 난방수 온도의 변화량이 임계값 미만이면, 상기 전력 관리 모듈은 상기 난방용 펌프를 고장으로 판단하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 심야전력의 개통 여부가 확인되면, 상기 심야전력을 상기 배터리 또는 상기 발열봉에 선택적으로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 상기 배터리의 SOC가 기준값 이상이면, 상기 발열봉으로 심야전력을 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 상기 배터리의 SOC가 기준값 미만이면, 상기 배터리로 심야전력을 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 상기 온수의 온도가 제1 임계값 이상이고, 상기 난방수의 온도가 제2 임계값 이상이면, 상기 심야전력을 상기 발열봉으로 공급하는 것을 차단하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하고,
   상기 배터리의 SOC가 기준값 이상이 될 때까지 상기 심야전력을 상기 배터리로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 상기 온수의 온도가 제1 임계값 이상이고, 상기 난방수의 온도가 제2 임계값 이상이면, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 발열봉으로 공급하는 것을 차단하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하고,
   상기 배터리의 SOC가 기준값 이상이 될 때까지 상기 심야전력을 상기 배터리에 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 상기 축열조에 저장된 온수 및 난방수의 온도 중 적어도 하나가 임계값 미만이면, 상기 심야전력을 상기 발열봉으로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 상기 축열조에 저장된 온수 및 난방수의 온도 중 적어도 하나가 임계값 미만이면, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 발열봉으로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
9. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 관리 모듈은 사용자 단말기로부터 수신된 온수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 온수의 온도 미만이고, 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 난방수의 온도 미만일 경우,
   심야전력을 배터리로 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
   심야전기 보일러 전력 공급 장치.
   
10. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 관리 모듈은 사용자 단말기로부터 수신된 온수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 온수의 온도보다 이상이거나, 사용자 단말기로부터 수신된 난방수의 희망 온도가 상기 축열조에 저장된 난방수의 온도보다 이상일 경우,
    심야전력을 상기 발열봉으로 추가 공급하도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
    심야전기 보일러 전력 공급 장치.
    
11. 제1 항에 있어서,
    상기 발열봉은 상기 온수용 및 난방용 축열조에 각각 설치된 온수용 및 난방용 발열봉을 포함하며,
    상기 전력 관리 모듈은 사용자 단말기로부터 수신된 날짜 정보에 기초하여 상기 온수용 및 난방용 발열봉 모두에 전력이 공급되도록 제어하거나 상기 온수용 발열봉에만 전력이 공급되도록 상기 전력 변환 모듈을 제어하는
    심야전기 보일러 전력 공급 장치.
    
12. 제11 항에 있어서,
    상기 전력 관리 모듈은 온수용 및 난방용 발열봉에 동일한 전력을 공급할 때, 상기 제1 및 제2 온도 센서에서 측정된 온도의 시간별 차이값이 임계값을 벗어나는 경우, 상기 온수용 및 난방용 발열봉 중 어느 하나를 고장으로 판단하고, 상기 사용자 단말기로 고장 신호를 송신하는
    심야전기 보일러 전력 공급 장치.
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