KR20100007053A - 대기전력 절감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대기전력 절감장치에 관한 것으로서, 멀티탭과 원격제어부를 포함한다. 멀티탭은 리셉터클, 검출부, 스위칭부 및 제어통신부를 구비한다. 리셉터클은 하나 이상의 전기기구가 접속되고, 검출부는 각각의 리셉터클로부터 전기기구로의 통전상태를 검출하고, 스위칭부는 각각의 리셉터클로의 전원공급을 단속하고, 제어통신부는 검출부에 의해 검출된 전기기구로의 통전상태를 외부로 전송하고 스위칭부의 원격제어신호를 수신하여 원격제어신호에 따라 스위칭부를 제어한다. 원격제어부는 전기기구로의 전원이 공급되지 않는 것으로 판단되는 경우, 스위칭부를 개방시키는 원격제어신호를 제어통신부로 전송한다. 또한 본 발명은 PLC를 이용하여 멀티탭과의 통신함으로써, 별도의 통신라인의 구성없이 멀티탭을 원격제어할 수 있는 효과를 제공한다.

대기전력, 절감장치, 멀티탭, PLC

Description

대기전력 절감장치{Apparatus for reducing standby power consumption}

본 발명은 대기전력 절감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티탭에 접속된 각종 전기기구가 대기상태인 경우에 대기전력을 차단하여 불필요한 전력의 소모를 방지하는 대기전력 절감장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 사무실에서 컴퓨터나, TV, 오디오 등의 가전기구나 전기기구들은 이들을 메인장치로 해서 주변에 모니터, 프린터, 스캐너 등의 주변장치나 VTR, DVD플레이어, CD플레이어, 스피커, 앰프 등의 주변장치로 구성되며, 각각의 장치에 공급되는 전원에 의해 동작하게 된다.

이런 경우에는 메인장치와 주변장치들에 일괄적으로 전원을 공급하기 위해 다수의 리셉터클이 설치된 멀티콘센트 또는 멀티탭이 빈번하게 사용된다. 이러한 멀티콘센트 또는 멀티탭은 메인장치와 주변장치들이 접속되는 리셉터클이 복수개 형성되며, 이러한 리셉터클에 전원을 공급하기 위해 건물 벽이나 바닥에 설치된 콘센트(Outlet)와 연결가능한 플러그가 설치된다.

또한, 메인장치와 주변장치들은 리모콘이나 전원스위치에 의해 바로 작동이 가능한 대기상태를 유지하도록 내부에 전장시스템이 구성되어, 전원스위치을 off한 상태에서도 내부에 전력이 공급되어 불필요한 대기전력이 소비되는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 절전형 멀티탭의 경우에는, 멀티탭의 리셉터클 마다 별도의 전원 on/off 스위치를 장착하여, 사용자가 수동으로 각각의 전기기구의 전원공급을 차단하는 방식이 사용되었으나, 이는 사용자의 수동조작없이는 효과를 나타내지 못하고 오히려 사용자에게 여러번의 번거로운 조작의 부담을 주어 불편하다는 문제점이 있다.

또한, 다른 종래의 멀티탭으로는 외부에 별도로 광센서나 인체센서를 설치하여 빛의 밝기에 따라 또는 사용자의 기기 사용 유/무에 따라 멀티탭의 전원스위치를 자동으로 제어함으로써 기기로 공급되는 전원을 차단하는 절전형 멀티탭이나, 주종관계에 있는 장치들을 서로 연동시켜 전원을 제어함으로써 메인장치의 전원을 차단하면 그의 주변장치들의 전원이 자동으로 차단되는 절전형 멀티탭 기술들이 개발되어 있다.

그러나 광센서나 인체센서를 이용하여 전원을 제어하는 경우에는 센서들이 원하지 않는 경우에도 작동하는 에러가 빈번하고, 고가의 센서를 추가로 설치하므로 설치비용이 과다하게 소요되는 문제가 있다.

또한, 주종관계에 있는 장치들의 전원을 연동시켜 제어하는 절전형 멀티탭의 경우, 메인장치의 대기상태에서는 전원공급의 차단되지 않으므로 대기전력의 차단효과가 미미하게 된다.

예를 들면, 컴퓨터 시스템의 경우 컴퓨터 본체로 흐르는 전류량을 감지하여 컴퓨터의 주변장치로 흐르는 전원공급을 단속할 수 있도록 구성되어 있으나, 가장 많은 대기전력을 소모하는 컴퓨터 본체는 대기전력이 계속 공급되어야 하므로, 완벽한 대기전력 손실을 방지할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, PLC를 이용하여 멀티탭과의 통신함으로써, 멀티탭을 원격제어 가능하도록 하여, 사용자의 수동조작의 불편을 해소하고, 구성이 간단하여 설치비용을 절감할 수 있는 대기전력 절감장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 멀티탭에 접속된 전기기구의 일괄제어 및 개별제어가 가능하여 완벽한 대기전력 절감을 할 수 있는 대기전력 절감장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기기구가 접속되는 하나 이상의 리셉터클, 각각의 상기 리셉터클로부터 상기 전기기구로의 통전상태를 검출하는 검출부, 각각의 상기 리셉터클로의 전원공급을 단속하는 스위칭부, 및 상기 검출부에 의해 검출된 상기 통전상태를 외부로 전송하고 상기 스위칭부의 원격제어신호를 수신하여 상기 원격제어신호에 따라 상기 스위칭부를 제어하는 제어통신부를 구비한 멀티탭; 및 상기 멀티탭과 이격설치되며 상기 제어통신부로부터 전송된 상기 통전상태에 기초하여 상기 전기기구로의 전원이 공급되지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 스위칭부를 개방시키는 상기 원격제어신호를 상기 제어통신부로 전송하는 원격제어부;를 포함한다.

또한, 본 발명은 멀티탭과 원격제어부 사이에 설치되어, 상기 제어통신부의 통신신호와 상기 원격제어부의 통신신호를 서로 변환하는 마스터부를 더 포함한다. 본 발명의 마스터부는 상기 제어통신부와 통신하기 위한 PLC모뎀과, 상기 PLC모뎀의 통신신호를 상기 원격제어부의 통신신호로 변환하기 위한 신호변환기를 구비한다.

본 발명의 원격제어부에는 상기 멀티탭이 복수개 접속되어 있다. 본 발명의 검출부는 홀이펙트센서(hall effect sensor)이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 PLC를 이용하여 멀티탭과의 통신함으로써, 별도의 통신라인의 구성없이 멀티탭을 원격제어할 수 있고, 간단한 구성 및 저가의 설치가 가능하게 된다.

또한, 제어부에 복수의 멀티탭을 접속시켜, 복수 멀티탭의 일괄제어가 가능하고 멀티탭별이나 리셉터클별로 동시에 제어가 가능하게 된다.

인터넷망을 이용해서 사용자의 PC에서 멀티탭의 원격제어를 수행할 수 있고, 실시간 데이터를 입수하여 전력사용상황에 따라 예약기능, 장치별 환경설정 및 사용량 별로 멀티탭을 제어할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 설치예를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 다른 설치예를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 마스터부에의 접속구성을 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 멀티탭을 나타내는 회로도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 대기전력 절감장치는 멀티탭(10)과 원격제어부(30)를 포함하여, 멀티탭(10)에 접속된 전기기구의 대기전력을 차단하게 된다.

멀티탭(10)은 하나 이상의 리셉터클(11), 검출부(12), 스위칭부(13) 및 제어통신부(14)를 구비하여 이루어진다.

리셉터클(11)은 하나 이상의 아웃렛(outlet)으로 형성되어 하나 이상의 전기기구의 플러그와 접속되며, 상용전원을 각각의 전기기구에 공급하게 된다.

리셉터클(11)의 형상은 상용전원의 전압에 따라서 110V 또는 220V의 플러그 형상에 적용가능한 형상으로 형성되거나, 이외에 다양한 전기기구의 플러그 형상에 적합하도록 다양한 형상이 가능함은 물론이다.

검출부(12)는 각각의 리셉터클(11)에 접속되어 리셉터클(11)로부터 전기기구로의 통전상태를 검출하는 센서로서, 전기기구에서 사용되는 상용전원의 전력량을 검출하게 된다.

즉, 검출부(12)에서는 전기기구에서 사용되는 전력량이 소정값 이하로 검출되면, 전기기구가 대기상태로 판단되도록 전기기구의 전력량을 실시간으로 검출하게 된다.

이러한 전력량 검출센서로는 다양한 센서가 사용가능하지만, 디지털신호를 제공하고 디지털 방식의 연산 과정을 통해 계산된 유효 전력값을 사용자들에게 확인가능하게 해주며, 이를 통해 사용자가 얼마만큼의 전력을 소비했는지 확인하는 기능을 제공하는 홀이펙트센서(hall effect sensor)를 사용하는 것이 바람직하다.

홀이펙트센서는 영구자석 사이에 도체를 놓고 도체에 전기를 흘리면 기존에 있던 영구자석 사이에 발생하는 자속의 변화로 인하여 전압변화가 발생되며 그 전압변화를 측정하여 센싱을 하는 원리를 이용한 센서이다.

스위칭부(13)는 각종 전기기구가 접속된 리셉터클(11)로의 전원공급을 단속하는 절환수단이다. 이러한 스위칭부(13)로는 다양한 스위치나 계폐기가 사용될 수 있으며, 코일에 전류를 흘리면 전자석이 되는 성질을 이용하여 코일이 전자석으로 되었을 때 철판을 끌어당겨, 그 철판에 붙어있는 스위치의 접점을 열거나 닫는 릴레이(relay)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 릴레이는 각종 전기기구의 차단기로 주로 사용되며, 컴퓨터 등을 사용하여 외부기기를 제어할 때 자주 사용된다.

제어통신부(14)는 기기 등의 조작이나 프로세스를 제어하는 역할을 수행하는 집적회로인 MCU(14a; MicroController Unit)와, 외부의 제어기기와 통신하기 위한 PLC모뎀(14b)으로 이루어진다.

MCU(14a)는 고성능 및 저전력의 8-bit RISC구조의 마이크로 컨트롤러인 Atmega128을 장착한 소형의 제어기이다. 이러한 MCU(14a)에는 외부의 제어기기와 RS-232 통신이 가능하도록 MAX-232가 설치되어 있으나, 본 실시예에서는 별도의 통신라인이 필요없이 전력선을 이용하는 PLC(Power Line Communications)를 기반으로 제어가 가능하도록 PLC모뎀(14b)을 별도로 설치하는 것이 바람직하다.

PLC모뎀(14b)은 각종 전기기구가 접속되는 전력선을 이용하여 각각의 전기기구를 연결하는 통신매체로서, 별도의 소프트웨어의 설치없이 장착이 가능하며 다양한 전기기구의 연결을 가능하게 한다.

따라서, 제어통신부(14)는 검출부(12)에 의해 검출된 각 전기기구의 통전상태를 외부로 전송하고 스위칭부(13)의 원격제어신호를 수신하여, 원격제어신호에 따라 스위칭부(13)를 제어하여 리셉터클(11)의 통전을 차단하게 된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 대기전력 절감장치의 시제품 멀티탭의 주요구성을 나타내는 회로도에 있어서, 아웃렛에 접속된 검출부(12)로서 홀이펙트센서인 Allegro사의 "ACS712"라는 모델을 전력량 검출센서로 사용하고, 스위칭부(13)로서 파워 릴레이를 사용하는 구성이 구체적으로 나타나 있다.

원격제어부(30)는 서버나 PC와 같은 연산제어장치로서, 멀티탭 관리도구(31), 데이터 분석도구(32), 데이터 베이스(33) 및 UI(34) 등의 소프트웨어가 장착되어, 멀티탭(10)을 원격으로 관리 및 제어하게 된다.

원격제어부(30)는 멀티탭(10)과 이격설치되며 제어통신부(14)로부터 전송된 각 전기기구의 통전상태에 기초하여 전기기구로의 전원이 공급되지 않는 대기상태로 판단되는 경우, 스위칭부(13)를 개방시키는 원격제어신호를 제어통신부(14)로 전송하게 된다.

멀티탭 관리도구(31)는 멀티탭(10)의 각각의 리셉터클(11)에 대한 on/off의 설정이 가능하도록, 통전시간 및 차단시간을 미리 설정하거나, 전력의 사용량 별로 설정하거나 이들은 병합하여 복합적으로 설정하도록 되어 있다.

데이터 분석도구(32)는 PLC 데이터 수신기(PLC Data Receiver)가 검출부(12)로부터 수신한 각각의 리셉터클(11)에 대한 실시간 전력 사용량을 근거로 해서 데이터 정보를 분석하는 모듈인 데이터 분석기(Data Analyst)로서, 전력변화율 모니터(Energy Variation Monitor), 기기인식기(Appliance Recognizer), 기기상태 모니터(Appliance Status Monitor)로 구성된다.

전력변화율 모니터는 일정시간 간격으로 예를들면 4초간격으로 수신되는 전력 사용량 Data에 대한 변화율을 계산한다. PLC 데이터 수신기로부터 수신되는 데이터에는 각 콘센트의 전력 사용량과 고유 아이디가 함께 수신되므로, 각 리셉터클에 해당하는 전력 사용량의 변화를 모니터링하여 평균에서 벗어난 정도에 따른 레벨을 설정한다. 이 때 설정된 레벨에 따라 미리 설정된 다른 모듈에서 제어처리가 진행된다.

기기인식기는 PLC 데이터 수신기로부터 수신된 데이터에서 리셉터클의 아이디(ID)에 해당하는 데이터를 추출하여 어느 리셉터클의 데이터인지 구분하고, 해당 리셉터클에 연결된 전기기구가 어떤 것인지 인식하게 된다.

기기상태 모니터는 일정 간격으로 수신되는 전력 사용량 데이터를 바탕으로 해당 리셉터클에 연결된 전기기구가 어떠한 상태인지 파악한다. 여기서 상태는 기기가 작동하고 있는 상태, 기기가 꺼져있지만 대기전력을 소비하는 상태, 기기가 꺼져있고 대기전력을 차단한 상태로 나뉘어진다.

따라서, 데이터 분석도구(32)는 전기기구의 사용자들이 자신의 전력소비량을 용이하게 파악할 수 있도록 데이터를 집계 및 누적하여 표시하고, CO₂의 발생량을 얼마나 줄였는지 등의 시각적인 데이터를 제공하게 된다.

데이터 베이스(33)는 PLC(40)를 개재해서 수신되는 데이터가 기록되며 이들 데이터를 분석한 정보를 저장하는 역할을 한다. 이 저장된 DB정보는 각 기기별 상태정보를 파악할 때 중요한 자료로 쓰이게 된다.

UI(34; User Interface)는 Microsoft사에서 개발한 WPF(Windows Presentation Foundation)를 기반으로 사용자 편의성을 고려하여 제작되어, 관리자가 웹상에서도 관리자 소프트웨어로의 접근이 가능하게 하여 사용자 접근성을 향상시키게 된다.

따라서 관리자는 다양한 어플리케이션(application)을 통하여 기기 관리와 전력 관리를 할 수 있으며, 실시간 예약기능, 실시간 전력사용량 제공기능, 각 기기별 환경설정기능 등의 다양한 항목에 대해서 기기를 셋팅 또는 전력관리가 가능하게 된다.

실시간 예약기능은 관리자가 기기를 효율적으로 관리하기 위하여 적정시간을 예약설정하여 사무실을 장시간 비우게 될 경우, 어플리케이션을 통하여 예약할 수 있게 된다.

실시간 전력사용량 제공기능은 관리자가 사무실 전체의 전력 사용량을 실시간으로 받아 볼수 있다. 또한 각각 기기에 따른 전력 사용량도 제공받아 볼 수 있으며 이를 통해 관리자는 사무실의 전력 감소 정도와 과열 전력을 쓰는 기기들을 검색하여 과도한 전력 낭비를 방지할 수 있게 된다.

장치별 환경설정기능은 관리자가 각각 장치의 특성에 맞게 전력 차단 환경을 설정해 줄 수 있게 한다. 예를 들면, 냉장고의 경우 대기모드 상태임에도 불구하고 전력을 차단하면 안되는 전기기기이므로, 환경설정기능에서 냉장고로의 전력차단 설정을 해제해서 관리하게 된다.

또한, 멀티탭(10)과 원격제어부(30) 사이에 통신을 위한 운영규범에 행당하는 통신 프로토콜(35)은, 이들 사이의 데이터의 형식, 부호화, 신호 크기를 규정하고, 오류 관리를 위한 제어정보 규정하고, 접속되는 장치들 사이의 통신속도의 조정과 순서제어 등을 규정하게 된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 원격제어부(30)에는 멀티탭(10)이 복수개 접속되어 있다. 따라서 원격제어부(30)는 복수의 멀티탭(10a, 10b, 10c, 10d)이 접속되어 있어, 각 멀티탭(10a, 10b, 10c, 10d)에 접속된 각 전기기구의 대기전원을 차단하므로, 복수의 멀티탭(10a, 10b, 10c, 10d)을 일괄제어하는 것이 가능하게 된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 원격제어부(30)는 인터넷망을 개재해서 멀티탭(10)에 접속된 사용자의 PC(11a)와 접속되어, 사용자의 PC(11a)에서 원격제어부(30)의 각종 실시간 데이터 및 관리현황의 제어가 가능하게 하는 것도 가능함은 물론이다.

멀티탭(10)에 접속된 사용자의 PC(11a)이외의 다른 전기기구(11b, 11c, 11d)가 대기상태로 판정되어 전원공급이 차단된 경우, 이들 전기기구(11b, 11c, 11d)에 전원을 재공급하기 위해 멀티탭(10)을 수동으로 리셋시키거나 원격제어부(30)에서 관리자가 전원 재공급을 의한 조작을 하여야 한다.

특히, 이런 경우에 인터넷망을 통해 사용자의 PC(11a)가 원격제어부(30)에 접속가능하면, 사용자의 PC(11a)에서 원격제어부(30)를 조작하여 다른 전기기구(11b, 11c, 11d)의 전원 재공급을 제어할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 대기전력 절감장치에는 멀티탭(10)과 원격제어부(30) 사이에 설치되며, 제어통신부(14)의 통신신호와 상기 원격제어부(30)의 통신신호를 서로 변환하는 마스터부(20)를 더 설치하는 것이 바람직하다.

마스터부(20)는 PLC모뎀(21)과 신호변환기(22)로 이루어진다.

PLC모뎀(21)은 멀티탭(10)의 제어통신부(14)와 전력선을 기반으로 한 PLC(40)를 개재해서 통신하기 위한 통신매체이다. 신호변환기(22)는 원격제어부(30)와 USB(50)를 개재해서 통신하기 위한 통신매체이다.

신호변환기(22)는 PLC모뎀(21)의 PLC 신호와 원격제어부(30)의 USB 신호를 서로 변환하기 위한 변환기로서, PLC 신호와 서버용 USB 신호를 서로 변환시키는 변환기를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 신호변환기(22)로는 PLC 신호와 RS-485 신호를 서로 변환하는 변환기로서 infrasys사의 "APLC-485MA"라는 모델과, RS-232 신호와 USB 신호를 서로 변환시키는 silicon labs사의 "CP2102"라는 모델을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 사이에는 RS-485 신호와 RS-232 신호를 서로 변환시키는 변환기를 더 설치하는 것이 더욱 바람직하다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 마스터부(20)에는 복수의 멀티탭(10a, 10b, 10c)이 접속되어 있다. 따라서 원격제어부(30)는 복수의 멀티탭(10a, 10b, 10c)이 접속된 마스터부(20)와 접속되어 있어, 각 멀티탭(10a, 10b, 10c)에 접속된 각 전기기구의 대기전원을 차단하므로, 복수의 멀티탭(10a, 10b, 10c)을 일괄제어하는 것이 가능하게 된다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치를 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 설치예를 나타내는 구성도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 다른 설치예를 나타내는 구성도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 마스터부에의 접속구성을 나타내는 구성도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기전력 절감장치의 멀티탭을 나타내는 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 멀티탭 20: 마스터부

30: 원격제어부

Claims (5)

1. 전기기구가 접속되는 하나 이상의 리셉터클, 각각의 상기 리셉터클로부터 상기 전기기구로의 통전상태를 검출하는 검출부, 각각의 상기 리셉터클로의 전원공급을 단속하는 스위칭부, 및 상기 검출부에 의해 검출된 상기 통전상태를 외부로 전송하고 상기 스위칭부의 원격제어신호를 수신하여 상기 원격제어신호에 따라 상기 스위칭부를 제어하는 제어통신부를 구비한 멀티탭; 및

   상기 멀티탭과 이격설치되며 상기 제어통신부로부터 전송된 상기 통전상태에 기초하여 상기 전기기구로의 전원이 공급되지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 스위칭부를 개방시키는 상기 원격제어신호를 상기 제어통신부로 전송하는 원격제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기전력 절감장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 멀티탭과 상기 원격제어부 사이에 설치되어, 상기 제어통신부의 통신신호와 상기 원격제어부의 통신신호를 서로 변환하는 마스터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기전력 절감장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 마스터부는 상기 제어통신부와 통신하기 위한 PLC모뎀과, 상기 PLC모뎀의 통신신호를 상기 원격제어부의 통신신호로 변환하기 위한 신호변환기를 구비한 것을 특징으로 하는 대기전력 절감장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 원격제어부에는 상기 멀티탭이 복수개 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 대기전력 절감장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출부는 홀이펙트센서(hall effect sensor)인 것을 특징으로 하는 대기전력 절감장치.

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