KR20110000889A - 전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국 - Google Patents

전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국 Download PDF

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본 발명의 일 실시예는 전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 지능형 전력망인 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템 및 지능형 계량기와 연동하는 제 1 통신부; 및 상기 지능형 계량기로부터 수신한 전력량 정보를 이동통신망을 경유하여 상기 스마트 그리드 시스템으로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 펨토셀 기지국을 이용하여 스마트 그리드 시스템의 통신망을 구성시, 기존 이동통신망을 이용하여 사용자의 이동통신 단말기에 언제 어디서나 원하는 전력 관련 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 효과가 있으며, 보안 및 인증 측면에서 일반 IP망 대비 안전한 이동통신망을 사용하여 보다 안전한 전력정보 수집 및 제어가 가능한 효과가 있다.
스마트 그리드, 전력 제어, 펨토셀 기지국

Description

전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국{Method, System And Small Base Station for Controlling Electric Power}
본 발명의 일 실시예는 전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 펨토셀(Femtocell) 기지국을 이용하여 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템과 댁내 전력기기 간에 통신이 가능하게 하여 에너지 비용을 절감할 수 있도록 전력 기술에 ICT(Information & Communication Technology) 기술을 융합해 전력 시스템/기기/서비스를 자동화, 친환경화 및 네트워크화하여 전력망을 지능화시키는 전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국에 관한 것이다.
최근 들어, 에너지 부족, 에너지 생산을 위한 비용 증가, 지구 온난화의 환경문제 등으로 인하여 에너지 관련 이슈가 증대되고 있는 상황에서, 세계 각국에서는 지구 온난화의 심각성에 대응하고 에너지 절약 대책을 마련하기 위하여, IT기술을 전력망에 접목하여 에너지 효율을 최적화하기 위한 지능형 전략망이 필요한 실정이다. 즉, 실제 에너지 수요는 갈수록 증가할 것으로 예상되고 있으며 이로 인한 CO2 가스 배출 증대로 인해 지구 온난화 문제는 더욱 심해질 것으로 예상되어 지능 형 전력망이 더욱 필요한 실정이다.
한편, 최근 이동통신망에서는 낮은 가격으로 빌딩 또는 가정 내의 음영 지역을 해소하면서 자체 용량을 제공하여 매크로(Macro) 기지국의 부하를 줄일 수 있는 초소형 댁내 기지국(이하, 펨토셀: Femtocell)이 각광을 받고 있다.
따라서, 펨토셀 기지국을 이용하여 지능형 전력망과 통신할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 이동통신 서비스를 위한 펨토셀(Femtocell) 기지국을 이용하여 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템, 댁내 전력기기 및 계량기 간의 원활하게 통신이 수행되도록 하는 전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 지능형 전력망인 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템 및 지능형 계량기와 연동하는 제 1 통신부; 및 상기 지능형 계량기로부터 수신한 전력량 정보를 이동통신망을 경유하여 상기 스마트 그리드 시스템으로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 지능형 전력기기들과 연동하여 각각의 전력 정보를 수신하여 전력량 정보를 전송하는 지능형 계량기; 상기 지능형 계량기 로부터 수신한 상기 전력량 정보를 전송하는 소형 기지국; 상기 펨토셀 기지국으로부터 수신하는 상기 전력량 정보를 이용하여 상기 지능형 전력기기의 전력 소비를 억제하거나 전력 수요 또는 공급을 조절하는 스마트 그리드 시스템; 및 상기 펨토셀 기지국과 상기 스마트 그리드 시스템 간에 송수신되는 데이터를 중계하는 이동통신망을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 지능형 전력기기와 연동하는 지능형 계량기로부터 수신한 전력량 정보를 이동통신망을 경유하여 스마트 그리드 시스템(Smart Grid)으로 전송하는 단계; 상기 지능형 전력기기들로 각각의 사설 IP(Private IP)를 할당하고, 펌토셀 자체의 공인 IP(Public IP)를 통해 NAT(Network Address Translation)을 수행하는 단계; 및 상기 NAT을 통해 상기 스마트 그리드 시스템과 연동하며, 상기 사설 IP가 할당된 지능형 전력기기들이 상기 스마트 그리드 시스템에서 IP 단위로 모니터링되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예 의하면, 이동통신 서비스를 위한 펨토셀(Femtocell) 기지국을 이용하여 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템, 댁내 전력기기 및 계량기 간의 원활하게 통신이 수행되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예 의하면, 펨토셀 기지국을 이용한 스마트 그리드 시스템의 통신망 구성시 이동통신 서비스를 통해 가입자에게 다양한 서비스를 용이하게 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예 의하면, 펨토셀 기지국을 이용하여 스마트 그리드 시스템의 통신망을 구성시, 기존 이동통신망을 이용하여 사용자의 이동통신 단말기에 언제 어디서나 원하는 전력 관련 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 효과가 있으며, 보안 및 인증 측면에서 일반 IP망 대비 안전한 이동통신망을 사용하여 보다 안전한 전력정보 수집 및 제어가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예 의하면, 스마트 그리드 시스템을 위한 HAN(Home Area Network) 구성을 위해 별도의 홈 게이트 웨이(Home Gateway)를 설치할 필요가 없는 효과가 있으며, 홈 게이트 웨이 기능을 탑재한 펨토셀 기지국으로 스마트 그리드 시스템과 관련된 통신망을 구축할 수 있으므로 비용이 절감할 수 있으며 설치/운용의 편의성도 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예 의하면, 펨토셀 기지국과 통신하는 댁내 주변기기에 사설 IP 주소를 각각 할당하는 경우, 각 기기 개수를 무한히 수용할 수 있으며, NAT(Network Address Translation)을 통해 스마트 그리드 시스템의 중앙 관리 서버와 연동하여 개별 기기를 IP 단위로 모니터링 및 제어할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상 세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 시스템은 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템(110), 이동통신망(120), 펨토셀(Femtocell) 기지국(130), 지능형 계량기(140) 및 지능형 전력기기(150)를 포함한다.
스마트 그리드 시스템(110)은 에너지 효율을 최적화하는 일종의 지능형 전력망으로서, 가정 또는 사무실 내의 전력기기의 전력 소비량 예측치에 따라 자동으로 적정 전력을 공급하여 전력의 낭비를 줄이고 전력피크 시에는 중앙 시스템이 자동으로 댁내/사내/공장내/건물내 전력기기의 전력 소비를 억제하는 전력 수요/공급 조절 기능을 제공하는 시스템을 말한다. 또한, 스마트 그리드 시스템(110)은 풍력, 태양광 및 바이오매스(Biomass)와 같은 친환경 에너지의 예측 불가능성, 출력 제어의 어려움 등의 단점을 기존의 화력/원자력/수력 발전소의 에너지원과 긴밀하게 연 계하여 상호보완적으로 제공하며, 전체 에너지원 생산의 효율성을 도모할 수 있으며 향후 초전도 기술 보급시에는 지역/국가간 전력 전송을 통해 전력 공급의 안정성도 확보할 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 스마트 그리드 시스템(110)은 댁내/사내/공장내/건물내의 자가 태양광 발전소와 같은 자가 발전으로 얻어진 전력이나 하이브리드(Hybrid) 자동차 배터리의 남은 전력을 되팔거나 비상시 대비하는 기능을 제공하여 전력 축전 마켓(Market)을 제공할 수 있다.
이동통신망(120)은 이동통신 단말기와 무선으로 연결되어, 음성 통신 서비스, 무선 데이터 서비스, 무선 인터넷 서비스, 영상 통화 또는 메시지 서비스 등의 서비스를 수행하도록 하기 위한 제반 기능 등을 수행한다. 또한, 이동통신망(120)은 펨토셀 기지국(130)과 스마트 그리드 시스템(110) 간에 송수신되는 데이터를 중계하는 기능을 수행한다. 이러한, 이동통신망(120)은 CDMA 시스템, W-CDMA 시스템 등과 같은 다양한 이동통신 시스템이나 와이브로(WiBro) 시스템, 무선랜(W-LAN) 시스템 등 다양한 무선 인터넷 시스템으로 구현될 수 있다.
펨토셀 기지국(130)은 초소형 댁내 기지국으로서, 펨토셀 커버리지 내에서 위치 등록 기능, 무선 채널을 할당하는 기능, 핸드오버 등 무선 호 처리에 필요한 제반 기능 등을 수행한다. 여기서, 펨토셀 기지국(130)은 반드시 가정 내에 설치되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 사내, 공장내 및 건물내 중 적어도 하나 이상에 장소에 설치될 수 있다.
펨토셀 기지국(130)은 지능형 전력망인 스마트 그리드 시스템(110) 및 댁내의 지능형 계량기(140)와 연동하며, 지능형 계량기(140)로부터 수신한 전력량 정보 를 이동통신망(120)을 경유하여 스마트 그리드 시스템으로 전송하도록 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 펨토셀 기지국(130)은 지능형 전력기기(150)와 연동하며, 지능형 전력기기(150)를 제어하는 기능을 수행한다. 이때, 지능형 계량기(140)가 설치된 장소에 따라, 펨토셀 기지국(130)은 댁내, 사내, 공장내 및 건물내 중 적어도 하나 이상의 장소에 대한 전력량 정보를 수신할 수 있다. 또한, 펨토셀 기지국(130)은 지그비(ZigBee), PLC(Power Line Communication) 및 와이파이(Wi-Fi) 중 적어도 하나 이상의 통신 방식을 이용하여 지능형 전력기기(150)와 통신하는 기능을 수행한다.
펨토셀 기지국(130)은 지능형 전력기기(150)로 각각의 사설 IP(Private IP)를 할당하고, 펌토셀 자체의 공인 IP(Public IP)를 통해 NAT(Network Address Translation)을 수행하는 기능을 수행한다. 또한, 펨토셀 기지국(130)은 NAT을 통해 스마트 그리드 시스템(110)과 연동하며, 사설 IP가 할당된 지능형 전력기기(150)가 스마트 그리드 시스템(110)에서 IP 단위로 모니터링되도록 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 펨토셀 기지국(130)은 이동통신망(120)으로 전송하는 신호 메시지 내에 전력량 정보를 포함시켜 전력량 정보가 스마트 그리드 시스템(110)으로 전송되도록 하는 기능을 수행한다. 또한, 펨토셀 기지국(130)은 이동통신망(120)과 연동하는 이동통신 단말기로 전력량 정보를 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 펨토셀 기지국(130)은 이동통신 단말기로부터 수신된 제어 메시지에 근거하여 지능형 전력기기(150)를 제어하는 기능을 수행한다.
한편, 펨토셀 기지국(130)은 지능형 계량기(140) 및 지능형 전력기기(150)와 연동하여 HAN(Home Area Network)을 구성할 수 있다.
지능형 계량기(140)는 디지털 계량기로서, 지능형 전력기기(150)와 연동하며, 지능형 전력기기(150)로부터 소비하는 전력량을 수신하여 전력량 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 또한, 지능형 계량기(140)는 펨토셀 기지국(130)과 연동하며, 생성된 전력량 정보를 펨토셀 기지국(130)으로 전송하는 기능을 수행한다.
지능형 전력기기(150)는 가정 또는 회사에 위치한, 에어컨, TV, 냉장고, 세탁기 및 조명장치 등과 같은 전력기기들을 말하며, 펨토셀 기지국(130)과 통신할 수 있는 통신 모듈을 탑재한 장치를 말한다. 여기서, 지능형 전력기기(150)는 펨토셀 기지국(130)과 탑재된 통신 모듈을 이용하여 지그비(ZigBee), PLC(Power Line Communication) 및 와이파이(Wi-Fi) 중 적어도 하나 이상의 통신 방식으로 통신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 기지국을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소형 기지국은 도 1을 통해 전술한 전력 제어 시스템에서 펨토셀 기지국(130)으로 구현될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 기지국을 펨토셀 기지국(130)이라 칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 기지국(130)은 제 1 통신부(210), 제 2 통신부(212), 제어부(220) 및 저장부(230)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서는 펨토셀 기지국(130)이 제 1 통신부(210), 제 2 통신부(212), 제어부(220) 및 저장부(230)만을 포함하여 구성되는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 펨토셀 기지국(130)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
제 1 통신부(210)는 이동통신망(120)을 경유하여 지능형 전력망인 스마트 그리드 시스템(110)과 연동하는 기능을 수행하며, 이와 별도로 댁내의 지능형 계량기(140)와 연동하는 기능을 수행하는 통신 수단으로서, 각종 데이터를 송수신하는 기능을 수행한다. 또한, 제 2 통신부(212)는 지능형 전력기기(150)와 연동하는 기능을 수행하는 통신 수단으로서, 각종 데이터를 송수신하는 기능을 수행한다. 여기서, 제 2 통신부(212)는 지그비(ZigBee), PLC(Power Line Communication) 및 와이파이(Wi-Fi) 중 적어도 하나 이상의 통신 방식을 이용하여 지능형 전력기기(150)와 통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(220)는 펨토셀 기지국(130)의 전반적인 기능을 제어하는 제어 수단으로서, 제 1 통신부(210)를 제어하여 지능형 계량기(140)로부터 수신한 전력량 정보를 이동통신망(120)을 경유하여 스마트 그리드 시스템(110)으로 전송하도록 제어하는 기능을 수행한다.
제어부(220)는 제 2 통신부(212)를 이용하여 지능형 전력기기(150)를 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부(220)는 지능형 전력기기(150)로 각각의 사설 IP를 할당하고, 펌토셀 자체의 공인 IP를 통해 NAT을 수행하는 기능을 수행한다. 또 한, 제어부(220)는 NAT을 통해 스마트 그리드 시스템(110)과 연동하며, 사설 IP가 할당된 지능형 전력기기(150)가 스마트 그리드 시스템(110)에서 IP 단위로 모니터링되도록 제어하는 기능을 수행한다.
제어부(220)는 이동통신망(120)으로 전송하는 신호 메시지 내에 전력량 정보를 탑재하여 전력량 정보가 스마트 그리드 시스템(110)으로 전송되도록 하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부(220)는 이동통신망(120)과 연동하는 이동통신 단말기로 전력량 정보를 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부(220)는 이동통신 단말기로부터 수신된 제어 메시지에 근거하여 지능형 전력기기(150)를 제어하는 기능을 수행한다.
한편, 제어부(220)는 지능형 계량기(140) 및 지능형 전력기기(150)와 연동하여 HAN을 구성될 수 있다. 이러한, 제어부(220)는 펨토셀 기지국(130)의 구성 요소를 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리와 해당 프로그램을 실행하여 펨토셀 기지국(130)의 구성 요소를 제어하는 마이크로프로세서 등으로 포함하여 구성될 수 있다.
저장부(230)는 펨토셀 기지국(130)의 구동에 필요한 각종 데이터를 저장하는 저장수단으로서, 전력량 정보, 할당된 사설 IP 정보 등을 저장하는 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
펨토셀 기지국(130)은 지능형 전력기기(150)와 연동하는 지능형 계량기(140) 로부터 수신한 전력량 정보를 이동통신망(120)을 경유하여 스마트 그리드 시스템(110)으로 전송한다(S310). 스마트 그리드 시스템(110)은 수신된 전력량 정보를 이용하여 해당 가정 또는 사무실의 전체 소비 전력량 정보, 각 시간대별 소비 전력량 정보 등을 산출하며, 산출된 정보를 이용하여 자동으로 지능형 전력기기(150)의 전력 소비를 억제하거나 전력 수요/공급 조절하는 데 이용한다.
펨토셀 기지국(130)은 지능형 전력기기(150)로 각각의 사설 IP를 할당하고, 펌토셀 자체의 공인 IP를 통해 NAT을 수행한다(S320). 즉, 펨토셀 기지국(130)은 제 2 통신부(212)를 통해 지능형 전력기기(150)와 통신할 수 있으므로, 지능형 전력기기(150)로 각각의 사설 IP를 할당하는 것이다.
펨토셀 기지국(130)은 NAT을 통해 스마트 그리드 시스템(110)과 연동하며, 사설 IP가 할당된 지능형 전력기기(150)가 스마트 그리드 시스템(110)에서 IP 단위로 모니터링되도록 제어한다(S330). 예를 들어서, 스마트 그리드 시스템(110)은 가정 또는 사무실에 위치한 에어컨, TV, 냉장고, 세탁기 및 조명장치 등등의 각각의 지능형 전력기기(150)를 모니터링하여 총 소비 전력량, 각 시간대별 소비 전력량 등을 산출할 수 있는 것이다. 또한, 스마트 그리드 시스템(110)은 산출된 정보를 이용하여 자동으로 지능형 전력기기(150)의 전력 소비를 억제하거나 전력 수요/공급 조절하는 데 이용할 수 있을 것이다.
도 3에서는 펨토셀 기지국(130)이 단계 S310 내지 단계 S330을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에 서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 펨토셀 기지국(130)이 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S310 내지 단계 S330 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 3에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 시스템의 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스마트 그리드 시스템은 발전 시설, 송전, 변경 및 배전 시설, 전력 정보 제공 서버 및 중앙 관리 센터를 포함하여 구성될 수 있으며, 다음과 같은 기능을 제공하여 에너지 효율 극대화할 수 있다.
첫째, 가전/사무실 기기의 전력 소비량 예측치에 따라 자동으로 적정 전력을 공급함으로써 전력의 낭비를 줄이고 전력 피크 시에는 중앙 시스템이 자동으로 댁내 기기의 전력 소비를 억제하는 전력 수요/공급 조절한다. 둘째, 풍력/태양광/바이오매스(Biomass)의 친환경 에너지의 예측 불가능성, 출력 제어의 어려움 등의 단점을 기존 화력/원자력/수력 발전소의 에너지원과 긴밀하게 연계하여 상호보완적으로 제공, 전체 에너지원 생산의 효율성을 도모할 수 있으며 향후 초전도 기술 보급시에는 지역/국가간 전력 전송을 통해 전력 공급의 안정성을 확보한다. 셋째, 댁내의 자가 태양광 발전소로 얻어진 전력이나 하이브리드(Hybrid) 자동차 배터리의 남은 전력을 되팔거나 비상시 대비하는 기능을 제공하여 전력 축전 마켓(Market)이라는 새로운 시장을 생성할 수 있다.
즉, 스마트 그리드 시스템(110)은 전술한 바와 같은 기능을 제공할 수 있으며, 일차적으로 전력 수요/공급 조절할 수 있다. 이때, 스마트 그리드 시스템(110)은 댁내/건물내 전력 측정/조절기능이 있는 각각의 전력기기들과 전체 전력량을 측정하여 전력 관리 중앙 시스템에 제공하는 지능형 계량기(140)와의 통신이 이루어져야 하고 이를 위해 HAN이 구성되어야 한다.
전력 수요/공급 조절시 각 지능형 전력기기(150)들과 전력량을 측정하는 지능형 계량기(140), 중앙 시스템과의 통신시, 이동통신망(120)에 사용되는 댁내 서비스 목적으로 설치되는 펨토셀 기지국(130)을 이용하여 손쉽게 통신방안을 제공하 고 효용성을 극대화할 수 있다. 또한, 펨토셀 기지국(130)을 이용한 이동통신망(120)을 통해 다양한 부가서비스를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사설 IP 할당의 예시도이다.
스마트 그리드 시스템(110)을 위한 가정 내 통신 구성은 TV, 냉장고, 세탁기 등의 다양한 지능형 전력기기(150)와 전체 전력을 모니터링하는 지능형 계량기(140)로 구성되고, 이들 간의 통신을 매개하는 펨토셀 기지국(130)으로 구성된다. 이러한 지능형 전력기기(150)들 간의 통신망을 일반적으로 HAN이라 하며, 펨토셀 기지국(130)과 각각의 지능형 전력기기(150)간 통신을 위해 지그비, 와이파이 및 PLC 등의 통신 방식이 적용될 수 있다.
여기서, 펨토셀 기지국(130)은 전력수요 파악 및 제어를 위한 스마트 그리드 시스템(110)의 중앙 관리 서버와 연동하며, 스마트 그리드 시스템(110)의 중앙 관리 서버는 전략사용량을 측정하고 과부하 시 제어하는 기능을 수행하게 된다.
또한, 댁내 이동통신 서비스를 제공하는 펨토셀 기지국(130)은 지그비, PLC 및 와이파이 모뎀을 추가 탑재한 홈 게이트 웨이 기능을 탑재하며, 이동통신망(120)을 통해 전력 정보를 전달하여 스마트 그리드 시스템(110)의 중앙 관리 서버와 통신하도록 한다.
즉, HAN 통해 개별 지능형 전력기기(150) 및 지능형 계량기(140)와 통신한 데이터를 펨토셀 기지국(130)이 상위 이동통신 코어 네트워크인 이동통신망(120)으로 전송하여 이동통신망(120)과 연동된 스마트 그리드 시스템(110)의 중앙 관리 서버와 통신할 수 있다. 이 경우 스마트 그리드 시스템(110)을 위한 별도의 홈 게이 트 웨이의 설치 없이 이미 댁내 이동통신 서비스 제공을 위해 설치된 펨토셀 기지국(130)을 이용하여 손쉽게 전력 정보 통신망을 구성할 수 있다.
또한, 이동통신망(120)은 일반 인터넷 망 대비 보안, 인증 등의 안정성(Security)이 보장되는 단독망이고, 상대적으로 장애, 품질의 저하가 적으며 QoS 보장되는 망이므로 전력 제어의 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 이동통신망(120)을 이용해 스마트 그리드 시스템(110)의 전력 정보를 통신망을 구성하므로 이동통신망(120)을 통해 사용자의 이동통신 단말기로 무선 데이터 서비스, SMS 등의 서비스를 기본적으로 제공할 수 있게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 펨토셀 기지국(130)이 주변 전력기기인 지능형 전력기기(150)와 HAN이 구성된 경우, 각각의 지능형 전력기기(150)에 자체 사설 IP를 할당하고 펨토셀 기지국 자체의 공인 IP 주소를 통해 NAT으로 스마트 그리드 시스템(110)과 통신할 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 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 세그먼 트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석 되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 이동통신 서비스를 위한 펨토셀(Femtocell) 기지국을 이용하여 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템, 댁내 전력기기 및 계량기 간의 원활하게 통신이 수행되도록 하는 전력 제어 방법, 시스템 및 소형 기지국 분야에 적용되어, 펨토셀 기지국을 이용하여 스마트 그리드 시스템의 통신망을 구성시, 기존 이동통신망을 이용하여 사용자의 이동통신 단말기에 언제 어디서나 원하는 전력 관련 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 효과가 있으며, 보안 및 인증 측면에서 일반 IP망 대비 안전한 이동통신망을 사용하여 보다 안전한 전력정보 수집 및 제어가 가능한 효과를 발생하는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 기지국을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 시스템의 예시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사설 IP 할당의 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 스마트 그리드 시스템 120: 이동통신망
130: 펨토셀 기지국 140: 지능형 계량기
150: 지능형 전력기기

Claims (10)

  1. 지능형 전력망인 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템 및 지능형 계량기와 연동하는 제 1 통신부; 및
    상기 지능형 계량기로부터 수신한 전력량 정보를 이동통신망을 경유하여 상기 스마트 그리드 시스템으로 전송하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  2. 제 1 항에 있어서,
    지능형 전력기기와 연동하는 제 2 통신부를 추가로 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제 2 통신부를 이용하여 상기 지능형 전력기기를 제어하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 통신부는,
    지그비(ZigBee), PLC(Power Line Communication) 및 와이파이(Wi-Fi) 중 적어도 하나 이상의 통신 방식을 이용하여 상기 지능형 전력기기와 통신하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지능형 전력기기들로 각각의 사설 IP(Private IP)를 할당하고, 펌토셀 자체의 공인 IP(Public IP)를 통해 NAT(Network Address Translation)을 수행하고, 상기 NAT을 통해 상기 스마트 그리드 시스템과 연동하며, 상기 사설 IP가 할당된 지능형 전력기기들이 상기 스마트 그리드 시스템에서 IP 단위로 모니터링되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동통신망으로 전송하는 신호 메시지 내에 상기 전력량 정보를 포함시켜 상기 전력량 정보가 상기 스마트 그리드 시스템으로 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동통신망과 연동하는 이동통신 단말기로 상기 전력량 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동통신 단말기로부터 수신된 제어 메시지에 근거하여 상기 지능형 전력기기를 제어하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지능형 계량기 및 상기 전력기기와 연동하여 HAN(Home Area Network)을 구성하는 것을 특징으로 하는 소형 기지국.
  9. 지능형 전력기기들과 연동하여 각각의 전력 정보를 수신하여 전력량 정보를 전송하는 지능형 계량기;
    상기 지능형 계량기로부터 수신한 상기 전력량 정보를 전송하는 소형 기지국;
    상기 펨토셀 기지국으로부터 수신하는 상기 전력량 정보를 이용하여 상기 지능형 전력기기의 전력 소비를 억제하거나 전력 수요 또는 공급을 조절하는 스마트 그리드 시스템; 및
    상기 펨토셀 기지국과 상기 스마트 그리드 시스템 간에 송수신되는 데이터를 중계하는 이동통신망
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  10. 지능형 전력기기와 연동하는 지능형 계량기로부터 수신한 전력량 정보를 이 동통신망을 경유하여 스마트 그리드 시스템(Smart Grid)으로 전송하는 단계;
    상기 지능형 전력기기들로 각각의 사설 IP(Private IP)를 할당하고, 펌토셀 자체의 공인 IP(Public IP)를 통해 NAT(Network Address Translation)을 수행하는 단계; 및
    상기 NAT을 통해 상기 스마트 그리드 시스템과 연동하며, 상기 사설 IP가 할당된 지능형 전력기기들이 상기 스마트 그리드 시스템에서 IP 단위로 모니터링되도록 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
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