KR20110139040A - 네트워크 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 네트워크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 네트워크 시스템에는, 적어도 제 1 에너지 발생부를 포함하는 유틸리티 네트워크; 상기 유틸리티 네트워크와 통신하며, 에너지를 소비하는 에너지 소비부를 포함하는 가정용 네트워크; 상기 에너지 발생부에서 발생되는 에너지 또는 상기 에너지 소비부에서 소비되는 에너지 관련정보를 측정하는 에너지 측정부; 및 상기 에너지 소비부와 통신 가능하며, 상기 에너지 소비부에서 소비되는 에너지를 관리하는 에너지 관리부가 포함되며, 상기 에너지 관련정보가 미리 설정된 기준값을 초과하는 시간구간에서, 상기 에너지 소비부를 구성하는 일 컴포넌트의 기능은 제한되고, 타 컴포넌트의 기능이 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

네트워크 시스템 및 그 제어방법{Network system and control method the same}

본 발명은 네트워크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

공급자는 전기, 물, 가스 등과 같은 에너지원(Energy source)을 단순히 공급만하고, 수요처는 공급받은 에너지원을 단순히 사용만 하였다. 따라서, 에너지 생산, 분배, 또는 에너지 사용 등의 측면에서 효과적인 관리가 수행되기 어려웠다.

즉, 에너지는 에너지 공급자로부터 다수의 수요처를 향하여 분산되는, 즉 중앙에서 주변부로 퍼져나가는 방사형구조이고, 수요자 중심이 아닌 단방향의 공급자 중심이라는 특징을 가지고 있다.

전기에 대한 가격의 정보도 실시간으로 알 수 있는 것이 아니라, 전력거래소를 통하여 제한적으로만 알 수 있었고, 가격제도 또한 사실상의 고정가격제이기 때문에 가격변화를 통한 수요자에 대한 인센티브와 같은 유인책을 사용할 수 없다는 문제점도 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 에너지를 효과적으로 관리하고 수요자와 공급자 간의 상호작용을 가능케 해주는 수평적, 협력적, 분산적 네트워크를 구현하기 위한 많은 노력이 있어 왔다.

본 발명은, 에너지원을 효과적으로 관리하고, 전기요금 및 에너지 소비량을 절감할 수 있는 네트워크 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템에는, 적어도 제 1 에너지 발생부가 포함되며, 전기요금 정보 또는 전기요금 이외의 정보가 포함되는 에너지 정보를 송신 가능한 유틸리티 네트워크; 상기 에너지발생부에서 발생된 에너지를 소비하는 하나 이상의 에너지 소비부가 포함되며, 상기 에너지 정보를 수신 가능한 가정용 네트워크; 상기 에너지 소비부와 관련하여, 상기 에너지 정보를 인식하는 에너지 측정부; 및 상기 에너지 소비부와 통신 가능하며, 상기 에너지 소비부의 작동에 관련한 정보를 관리하는 에너지 관리부가 포함되며, 상기 에너지 정보가 미리 설정된 기준값을 초과하는 시간구간에서, 상기 에너지 소비부를 구성하는 일 컴포넌트의 기능은 제한되고, 타 컴포넌트의 기능이 수행되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시예에 따른 네트워크 시스템의 제어 방법에는, 전기제품이 구동되는 단계; 전기제품의 구동에 관련한 정보값이 미리 설정된 기준값을 초과하는 것으로 인식되는 단계; 상기 전기제품을 구성하는 2개의 에너지소비부 중, 소비전력량이 상대적으로 큰 일 에너지소비부의 기능이 제한되는 단계; 및 상기 일 에너지소비부보다 적은 소비전력량을 가지는 타 에너지소비부의 기능이 수행되는 단계가 포함된다.

이러한 본 발명에 의하면, 에너지원을 효율적으로 생산, 사용, 분배, 저장 등을 할 수 있게 되어, 에너지원의 효과적인 관리가 가능하게 된다.

또한, 공급자로부터 전달되는 에너지 정보를 이용하여 가정 내의 전기제품을 구동 및 제어할 수 있으며, 에너지 사용요금 또는 소비전력을 절감할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템의 일 례를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템의 일 례를 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가정용 네트워크의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컴포넌트로 제공되는 전력 정보 및 이에 대응하는 소비 전력 변화의 일례를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 소비부의 일 실시예에 관한 네트워크 시스템의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 소비부의 다른 실시예에 관한 네트워크 시스템의 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 소비부의 또 다른 실시예에 관한 네트워크 시스템의 블럭도이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템의 일 례를 개략적으로 보여주는 도면이다.

본 네트워크 시스템은 전기, 물, 가스 등과 같이 에너지원(Energy source)을 관리하기 위한 시스템이다. 에너지원은, 발생량 또는 사용량 등이 계측(meter)될 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 에너지원은 위에서 언급되지 않은 SOURCE라도 가능하다. 이하에서는 에너지원으로서 일 례로 전기에 대해서 설명하기로 하며, 본 명세의 내용은 다른 에너지원에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예의 네트워크 시스템은, 전기를 생산하는 발전소(Power plant)를 포함한다. 상기 발전소는, 화력발전이나 원자력발전을 통하여 전기를 생산하는 발전소와, 친환경 에너지인 수력, 태양광, 풍력 등을 이용한 발전소를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 발전소에서 발생된 전기는 송전선을 통하여 전력소(substation)로 송전되고, 전력소에서는 변전소로 전기를 송전하여 전기가 가정이나 사무실 같은 수요처로 분배되도록 한다.

그리고, 친환경 에너지에 의하여 생산된 전기도 변전소로 송전되어 각 수요처로 분배되도록 한다. 그리고, 변전소에서 송전된 전기는 전기저장장치를 거쳐서 또는 직접 사무실이나 각 가정으로 분배된다.

가정용 네트워크(HAN, Home Area Network)를 사용하는 가정에서도 태양광이나 PHEV(하이브리드 전기자동차, Plug in Hybrid Electric Vehicle)에 장착된 연료전지 등을 통하여 전기를 자체적으로 생산하거나, 저장하거나, 분배하거나, 남는 전기를 외부에 되팔 수도 있다.

또한, 상기 네트워크 시스템에는, 수요처(가정 또는 사무실 등)의 전기 사용량 또는 상기 수요처로 공급되는 전기 공급량을 실시간으로 파악하는 스마트 미터(Smart meter)와, 다수의 수요처의 전기 사용량 또는 상기 다수의 수요처의 전기 공급량을 실시간으로 계측하는 계측장치(AMI: Advanced Metering infrastructure)가 포함될 수 있다.

또한, 상기 네트워크 시스템은, 에너지를 관리하는 에너지관리장치(EMS: Energy Management System)를 더 포함할 수 있다. 상기 에너지관리장치는 에너지와 관련(에너지의 생성, 분배, 사용, 저장 등)하여, 하나 이상의 컴포넌트의 작동에 대한 정보를 생성할 수 있다. 상기 에너지관리장치는, 적어도 컴포넌트의 작동에 관한 명령을 생성할 수 있다.

본 명세서에서는 에너지관리장치에 의해서 수행되는 기능 또는 솔루션을 에너지관리기능(Energy Management Function) 또는 솔루션(Energy Management Solution)으로 언급될 수 있다.

본 발명의 네트워크 시스템에서 상기 에너지관리장치는 별도의 구성으로 하나 이상이 존재하거나, 하나 이상의 컴포넌트에 에너지관리기능 또는 솔루션으로서 포함될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템의 일 례를 개략적으로 보여주는 블럭도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 네트워크 시스템은 다수의 컴포넌트 들에 의해서 구성된다. 예를 들어, 발전소, 변전소, 전력소, 에너지관리장치, 가전제품, 스마트 미터, 축전기, 웹 서버, 계측장치, 홈 서버 등이 네트워크 시스템의 컴포넌트 들이다.

또한, 본 발명에서, 각 컴포넌트는 다수의 세부 컴포넌트 들에 의해서 구성될 수 있다. 일 례로, 일 컴포넌트가 전기제품인 경우, 마이컴, 히터, 디스플레이 등이 세부 컴포넌트일 수 있다.

즉, 본 발명에서는 특정 기능을 수행하는 모든 것이 컴포넌트가 될 수 있으며, 이러한 컴포넌트 들은 본 발명의 네트워크 시스템을 구성한다. 그리고, 두 컴포넌트 들은 통신수단에 의해서 통신할 수 있다.

또한, 하나의 네트워크(network)는 하나의 컴포넌트일 수 있거나, 다수의 컴포넌트로 구성될 수 있다.

본 명세서에서, 통신 정보가 에너지원과 관련한 네트워크 시스템을 에너지 망(Energy grid)이라 할 수 있다.

일 실시예의 네트워크 시스템은, 유틸리티 네트워크(UAN: Utility Area Network: 10)와, 가정용 네트워크(HAN, Home Area Network: 20)로 구성될 수 있다. 유틸리티 네트워크(10)와 가정용 네트워크(20)는 통신수단에 의해서 유선 또는 무선 통신할 수 있다.

본 명세서에서, 가정은, 사전적 의미의 가정 뿐만 아니라, 건물, 회사 등 하나 이상의 특정 컴포넌트가 포함되는 집단을 의미한다. 그리고, 유틸리티는 가정 외부에서 하나 이상의 특정 컴포넌트가 포함되는 집단을 의미한다.

상기 유틸리티 네트워크(10)는, 에너지를 발생하는 에너지발생부(Energy generation component: 11)와, 에너지를 분배 또는 전달하는 에너지분배부(Energy distribution component: 12)와, 에너지를 저장하는 에너지저장부(Energy storage component: 13)와, 에너지를 관리하는 에너지관리부(Energy management component: 14)와, 에너지 관련 정보를 측정하는 에너지측정부(Energy metering component: 15)를 포함한다.

상기 유틸리티 네트워크(10)를 구성하는 하나 이상의 컴포넌트가 에너지를 소비하는 경우, 에너지를 소비하는 컴포넌트는 에너지소비부일 수 있다.

상기 에너지발생부(11)는 일 례로 발전소일 수 있다. 상기 에너지분배부(12)는 상기 에너지발생부(11)에서 생성된 에너지 및/또는 에너지저장부(13)에 저장된 에너지를 에너지를 소비하는 에너지 소비부(26)로 분배 또는 전달한다. 상기 에너지분배부(12)는 송전기, 변전소, 전력소 등일 수 있다.

상기 에너지저장부(13)는 축전지 일 수 있고, 상기 에너지관리부(14)는 에너지와 관련하여, 에너지발생부(11), 에너지분배부(12), 에너지저장부(13), 에너지소비부(26) 중 하나 이상의 구동을 위한 정보를 생성한다. 상기 에너지관리부(14)는 적어도 특정 컴포넌트의 작동에 관한 명령을 생성할 수 있다.

상기 에너지관리부(14)는 에너지관리장치 일 수 있으며, 별도의 구성으로 존재하거나, 다른 컴포넌트에 에너지관리기능으로서 포함될 수 있다. 상기 에너지측정부(15)는 에너지의 발생, 분배, 사용, 저장 등과 관련한 정보를 측정할 수 있으며, 일 례로 계측장치(AMI, Advanced Metering Infra-structure) 일 수 있다.

상기 유틸리티 네트워크(10)는, 터미널 컴포넌트(미도시)를 통하여 정보를 송신하거나 정보를 수신할 수 있다. 즉, 유틸리티 네트워크(10)를 구성하는 특정 컴포넌트에서 생성 또는 전달된 정보는, 터미널 컴포넌트를 통하여 송신되거나 다른 컴포넌트로부터 정보를 수신할 수 있다.

또한, 유틸리티 네트워크(10)를 구성하는 두 개의 컴포넌트 들은 통신수단에 의해서 통신할 수 있다.

상기 가정용 네트워크(20)는 에너지를 발생하는 에너지발생부(Energy generation component: 21)와, 에너지를 분배하는 에너지분배부(Energy distribution component: 22)와, 에너지를 저장하는 에너지저장부(Energy storage component: 23)와, 에너지를 관리하는 에너지관리부(Energy management component: 24)와, 에너지와 관련한 정보를 측정하는 에너지측정부(Energy metering component: 25)와, 에너지를 소비하는 에너지소비부(Energy consumption component: 26)와, 다수의 컴포넌트를 제어하는 중앙관리부(Central management component: 27) 및 에너지 망 보조부(Energy Grid Assistance Component: 28)를 포함한다.

상기 에너지발생부(11), 에너지분배부(12), 에너지저장부(13), 에너지관리부(14) 및 에너지측정부(15)를 제 1 에너지발생부, 제 1 에너지분배부, 제 1 에너지저장부, 제 1 에너지관리부 및 제 1 에너지측정부라 이름하고, 상기 에너지발생부(21), 에너지분배부(22), 에너지저장부(23), 에너지관리부(24) 및 에너지측정부(25)를 제 2 에너지발생부, 제 2 에너지분배부, 제 2 에너지저장부, 제 2 에너지관리부 및 제 2 에너지측정부라 이름할 수 있을 것이다.

상기 에너지발생부(Energy generation component: 21)는 가정용 발전기일 수 있고, 상기 에너지저장부(Energy storage component: 23)는 축전지일 수 있고, 에너지관리부(Energy management component: 24)는 에너지관리장치 일 수 있고, 상기 에너지측정부(Energy metering component: 25)는 에너지의 발생, 분배, 사용, 저장 등과 관련한 정보를 측정할 수 있으며, 일 례로 스마트 미터(Smart meter)일 수 있다.

상기 에너지소비부(26)는 일 례로 전기제품 또는 전기제품을 구성하는 히터, 모터, 디스플레이 등일 수 있다. 본 실시 예에서 에너지소비부(26)의 종류에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

상기 에너지관리부(24)는 별도의 구성으로 존재하거나, 적어도 하나의 컴포넌트에 에너지관리기능으로서 포함될 수 있다.

상기 에너지발생부(21), 상기 에너지분배부(22), 에너지저장부(23)는 개별적인 컴포넌트이거나, 단일의 컴포넌트를 구성할 수 있다.

상기 중앙관리부(27)는 일 례로 다수의 전기제품(Appliance)을 제어하는 홈 서버 일 수 있다.

상기 에너지 망 보조부(28)는, 상기 에너지 망을 위해 추가적인 기능을 하면서, 본래의 기능을 가지고 있는 컴포넌트이다. 예를 들어, 상기 에너지 망 보조부는 웹 서비스 제공부(일 례로 컴퓨터 등), 모바일 기기(Mobile device), 텔레비전 등일 수 있다.

그리고, 상기 가정용 네트워크(20)를 구성하는 두 개의 컴포넌트 들은 통신수단에 의해서 통신할 수 있다.

위에서 언급된 에너지 발생부(11, 21), 에너지 분배부(12, 22), 에너지 저장부(13, 23), 에너지 관리부(14, 24), 에너지측정부(15, 25), 에너지소비부(26) 및 중앙관리부(27)는, 각각 독립적으로 존재하거나 둘 이상이 단일의 컴포넌트를 구성할 수 있다.

예를 들어, 에너지관리부(14, 24), 에너지측정부(15, 25) 및 중앙관리부(27)가 각각 단일의 컴포넌트로 존재하여, 각각의 기능을 수행하는 스마트미터, 에너지관리장치 및 홈서버로 구성되거나, 에너지관리부(14, 24), 에너지측정부(15, 25), 중앙관리부(27)가 기구적으로 단일의 장치를 이룰 수 있다.

또한, 하나의 기능을 수행함에 있어, 다수 개의 컴포넌트 및/또는 통신수단에서 그 기능이 순차적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 별도의 에너지관리부와, 에너지측정부 및 에너지소비부에서 순차적으로 에너지 관리 기능이 수행될 수 있다.

본 네트워크 시스템의 경우, 복수의 유틸리티 네트워크(10)가 단일의 가정용 네트워크(20)와 통신할 수 있고, 단일의 유틸리티 네트워크(10)가 복수의 가정용 네트워크(20)와 통신할 수 있다.

또한, 유틸리티 네트워크와 가정용 네트워크를 구성하는 특정 기능의 컴포넌트는 복수 개가 구비될 수 있다. 예를 들어, 에너지 발생부 또는 에너지소비부 등은 복수 개일 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가정용 네트워크의 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가정용 네트워크(20)에는, 상기 유틸리티 네트워크(10)로부터 각 가정으로 공급되는 전력 및/또는 전기요금을 실시간으로 측정할 수 있는 에너지 측정부(25), 일례로 스마트 미터와, 상기 에너지 측정부(25) 및 전기제품과 연결되고 이들의 동작을 제어하는 에너지관리부(24)가 포함된다.

한편, 각 가정의 전기요금은 시간당 요금으로 과금되며, 전력소비량이 급격하게 증대되는 시간구간에서는 시간당 전기요금이 비싸지며, 전력소비량이 상대적으로 적은 심야시간과 같은 때에는 시간당 전기요금이 저렴해질 수 있다.

상기 에너지관리부(24)는 가정 내부의 네트워크망을 통하여 에너지소비부(26)로서의 전기제품, 즉 세탁기(100), 냉장고(200), 건조기(300), 조리기기(400) 또는 에어컨(500)과 같은 전기제품과 연결되어 양방향 통신을 할 수 있다.

가정에서의 통신은 Zigbee, wifi와 같은 무선 방식 또는 전력선 통신 방식 (PLC, Power line communication)와 같은 유선을 통하여 이루어질 수 있고, 하나의 가전기기는 다른 가전기기들과 통신가능하도록 연결될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컴포넌트에 제공되는 전력 정보 및 이에 대응하는 소비 전력 변화의 일례를 보여주는 도면이다.

상기한 유틸리티 네트워크(10) 또는 가정용 네트워크(20)를 구성하는 특정 컴포넌트에는 통신 수단을 통하여 에너지 정보가 수신될 수 있다. 예를 들어, 상기 유틸리티 네트워크(10)로부터 각 가정으로 공급되는 전기량 또는 전기요금 정보는 상기 에너지 관리부(24) 또는 에너지 측정부(25)에 수신될 수 있다.

일 례로, 전기와 관련한 정보에는, 전기 요금(Time-based Pricing) 및 전기요금 이외의 정보가 포함된다. 상기 전기 요금 이외의 정보에는, 에너지저감(curtailment), 긴급상황(Grid emergency), 망 안전(grid reliability), 발전량(Energy Amount), 작동 우선 순위(operation priority) 등이 있다.

이러한 정보는, 이전의 정보를 토대로 미리 생성된 스케줄 정보(scheduled information)와, 실시 간으로 변동되는 실시 간 정보(real time information)로 구분될 수 있다. 스케줄 정보와 실시 간 정보는 현재 시간 이후(미래)의 정보 예측 여부에 의해서 구분될 수 있다.

상기 에너지 정보는, 네트워크 시스템 상에서 Boolean과 같이 true or false 신호로 송수신되거나, 실제 Price가 송수신되거나, 다수 개로 레벨화되어 송수신될 수 있다.

또한, 상기 에너지 정보는, 시간에 따른 데이터의 변화 패턴에 따라서 TOU(time of use) 정보이거나, CPP(critical peak pattern) 정보이거나, RTP(real time pattern) 정보로 구분될 수 있다.

상기 TOU 정보에 의하면, 시간에 따라 데이터가 단계적으로 변화된다. 상기 CPP 정보에 의하면, 데이터가 시간에 따라 단계 또는 실시간으로 변화되며, 특정 시점에 강조(emphasis)가 표시된다. 상기 RTP 정보에 의하면, 시간에 따라 데이터가 실시간으로 변화된다.

에너지 정보가 전기요금 정보인 경우, 상기 전기 요금에 관련한 정보는 변동될 수 있다. 상기 전기요금 정보는 네트워크 시스템 상에서 Boolean과 같이 true or false 신호로 송수신되거나, 실제 Price가 송수신되거나, 다수 개로 레벨화되어 송수신될 수 있다.

도 4에는, 특정 컴포넌트, 예를 들어 전기제품의 에너지 관련정보(전력 정보), 즉 전기제품의 구동에 관한 정보값이 레벨화 되어 수신되는 일례를 도시한다.

상기 전기제품의 구동에 관한 레벨화된 정보값이 일정한 기준값(S)을 초과하는 시간 구간은 온피크(on-peak) 시간구간으로 정의될 수 있으며, 상기 기준값(S)의 미만인 시간 구간은 오프피크(off-peak) 시간구간으로 정의될 수 있다.

상기 구동에 관한 정보값은 전기요금, 전력량, 전기요금의 변화율, 전력량의 변화율, 전기요금의 평균값 및 전력량의 평균값 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 기준값(S)은 평균값, 소정 구간 동안의 전력정보의 최소값과 최대값의 평균값, 소정 구간 동안의 전력정보의 기준 변화율(일 례로: 단위 시간 당 소비전력량 기울기) 중 적어도 하나일 수 있다.

상기 기준값(S)은 실시 간으로 설정하거나, 미리 설정되어 있을 수 있다. 상기 기준값(S)은 유틸리티 네트워크에서 설정되거나, 가정용 네트워크(소비자직접입력, 에너지관리부, 중앙관리부 등에서 입력)에서 설정될 수 있다.

정리하면, 상기 온피크 시간구간은 비교적 비싼 전기요금(또는 전력량 수요과다)으로 전기제품을 구동가능한 시간구간을 의미할 수 있으며, 상기 오프피크 시간구간은 비교적 싼 전기요금(또는 전력량 수요부족)으로 전기제품을 구동가능한 시간구간을 의미할 수 있다.

그리고, 전력공급원의 입장에서 보면 상기 온피크 시간구간은 전력수요가 집중하는 시간구간이기 때문에 오프피크 시간구간으로 전력수요를 분산시킬 필요가 있는 시간구간이라는 의미를 가지게 된다.

상기 특정 컴포넌트, 예를 들어 에너지소비부(26)로서의 전기제품(100,200,300,400,500))이 on-peak를 인식한 경우(일 례로, 인식 시점), 출력을 0으로 하거나(정지 또는 정지상태유지) 출력을 저감하여 소비전력을 낮출 수 있다.

한편, 상기 전기제품(100,200,300,400,500)이 off-peak를 인식한 경우(일 례로 인식 시점), 출력을 증가시킬 수 있다. 이 경우, 상기 전기제품(100,200,300,400,500)에서 소비되는 전력은 증가될 수 있다.

상기 에너지저감(curtailment) 정보는, 컴포넌트가 정지되거나 전기요금을 적게 쓰는 모드와 관련한 정보이다. 상기 에너지저감 정보는, 네트워크 시스템 상에서 일 례로 Boolean과 같이 true or false 신호로 송수신될 수 있다.

상기 특정 컴포넌트가 에너지저감 정보를 인식하면, 위에서 언급한 바와 같이 출력을 0으로 하거나(정지 또는 정지상태유지) 출력을 저감할 수 있다.

상기 긴급상황(Grid emergency) 정보는, 정전 등과 관련한 정보로서, 일 례로 Boolean과 같이 true or false 신호로 송수신될 수 있다. 상기 정전 등과 관련한 정보는 에너지를 사용하는 컴포넌트의 신뢰성과 관련성이 있다.

상기 특정 컴포넌트가 긴급상황 정보를 인식한 경우, 즉시 shut down될 수 있다.

상기 망 안전(grid reliability) 정보는, 공급 전기량의 많고 적음에 관한 정보 또는 전기의 품질에 관한 정보로서 규정될 수 있다. 상기 망 안전 정보는, Boolean과 같이 true or false 신호 또는 컴포넌트(일 례로 전기제품)로 공급되는 AC전원의 주파수를 통하여 인식될 수 있다.

즉, 컴포넌트로 공급되는 AC 전원의 기준 주파수 보다 낮은 주파수가 감지되면 공급 전기량이 적은 것으로 판단되고, AC 전원의 기준 주파수 보다 높은 주파수가 감지되면 공급 전기량이 많은 것으로 판단될 수 있다.

상기 특정 컴포넌트가 망 안전 정보 중에서 전기량이 적음을 인식하거나 전기 품질이 좋지 않다는 정보를 인식하는 경우, 위에서 언급한 바와 같이 상기 특정 컴포넌트는 경우에 따라서, 출력 0으로 하거나(정지 또는 정지상태유지) 출력을 저감하거나 출력을 유지하거나 출력을 증가할 수 있다.

발전 전기량 과다 정보(information)는, 발전량에 비하여 에너지를 소비하는 컴포넌트의 전기 사용량이 적어, 잉여 전기가 발생되는 상태에 관한 정보로서, 일 례로 Boolean과 같이 true or false 신호로 송수신될 수 있다.

상기 특정 컴포넌트가 발전 전기량 과다 정보를 인식한 경우, 출력을 증가시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 소비부의 일 실시예에 관한 네트워크 시스템의 블럭도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가정용 네트워크(20) 시스템에는, 에너지소비부(26)로서의 세탁기(100)와, 가정으로 전력을 공급하는 전력 공급원(80)과, 상기 전력 공급원(80)으로부터 공급되는 전기량 또는 상기 세탁기(100)에서 사용되는 전기량을 측정하는 에너지측정부(25) 및 상기 세탁기(100)의 작동과 관련한 에너지를 관리하는 에너지관리부(24)가 포함된다.

도 5에는, 상기 세탁기(100)의 작동을 제어하기 위한 구성으로서 에너지관리부(26)를 도시하고 있으나, 상기 에너지관리부(24)를 대신하여 상기 중앙관리부(27) 또는 에너지 망 보조부(28)가 구비될 수도 있을 것이다.

상기 세탁기(100)에는, 온수를 공급하기 위하여 세탁수를 가열하는 가열장치(120)와, 상기 세탁기(100)의 세탁시간을 측정하는 타이머(130)와, 상기 세탁기(100)의 내부에 구비되는 드럼을 구동하기 위한 구동모터(140)와, 온수를 저장할 수 있는 온수 탱크(150) 및 세탁기(100)의 작동을 제어하기 위한 제어부(110)가 포함된다.

상기 가열장치(120)는 상기 세탁기(100)를 구성하는 다수의 에너지소비부 중 일 에너지소비부로서, 상대적으로 전력 소비량이 많은 컴포넌트로 이해될 수 있다. 상기 가열장치(120)는 히터가 포함될 수 있으며, 상기 히터는 세탁수를 가열하기 위하여 발열될 수 있다. 가열된 세탁수는 세탁 성능의 향상에 기여한다.

상기 온피크 시간구간에서 상기 가열장치(120)가 구동되면, 상기 세탁기(100)에서 소비되는 전기량에 따른 전기요금은 상대적으로 비싸지게 된다. 따라서, 상기 세탁기(100)가 에너지를 효율적으로 사용하는 것이 제한되며, 에너지를 공급하는 공급자의 입장에서는 전력수요의 집중이 이루어지는 단점이 있다.

결국, 온피크 시간구간에서 상기 세탁기(100)의 소비전력이 저감되도록 하기 위하여, 상기 가열장치(120)의 구동은 제한될 수 있다. 다만, 상기 가열장치(120)의 구동을 제한하는 경우, 사용자가 요구하는 세탁 성능의 확보가 어려워질 수 있다.

이 경우, 상기 세탁기(100)는 상기 가열장치(120)의 기능을 제한하는 대신에, 특정 행정(코스)에 따라 미리 정해진 세탁시간을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 60℃의 세탁수로 1시간을 세탁하는 것으로 설정되는 세탁 코스를 온피크 시간구간에서는 25℃의 세탁수로 1시간 20분을 세탁하는 코스로 조정(대체)될 수 있다.

물론, 조정된 코스로 구동되는 경우의 소비 전력은 이전의 코스로 구동되는 경우의 소비 전력보다 낮게 형성될 수 있다.

상기 온피크 시간구간이 인식되면, 상기 에너지 관리부(24)는 상기 세탁 코스를 조정하도록 상기 제어부(110)에 소정 명령을 전달할 수 있다.

한편, 온피크 시간구간에서 상기 구동모터(140)의 기능이 제한될 수 있다. 예를 들어, 탈수 행정에서 상기 구동모터(140)의 rpm이 감소될 수 있으며, 이에 대체하여 상기 구동모터(140)의 구동시간이 증가될 수 있다.

상기 온수탱크(150)에는, 오프피크 시간구간 동안 세탁수가 가열되어 저장될 수 있다. 상기 온수탱크(150)는 온수 상태를 유지하기 위하여 외부에 대하여 단열 상태가 유지될 수 있다.

상기 온피크 시간구간이 도래하면 상기 제어부(110)는 상기 가열장치(120)를 이용하여 세탁수를 가열하는 대신에, 상기 온수탱크(150)에 저장된 온수를 이용하여 세탁이 이루어질 수 있도록 제어할 수 있다.

이와 같이, 전력 소비가 많은 일 에너지소비부의 기능(작동)을 제한하는 반면, 세탁기의 세탁 성능을 확보하기 위하여 대체 기능이 수행되도록 함으로써, 전기를 저렴하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 소비부의 다른 실시예에 관한 네트워크 시스템의 블럭도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가정용 네트워크(20) 시스템에는, 에너지소비부(26)로서의 냉장고(200)와, 가정으로 전력을 공급하는 전력 공급원(80)과, 상기 전력 공급원(80)으로부터 공급되는 전기량 또는 상기 냉장고(200)에서 사용되는 전기량을 측정하는 에너지측정부(25) 및 상기 냉장고(200)의 작동과 관련한 에너지를 관리하는 에너지관리부(24)가 포함된다.

도 6에는, 상기 세탁기(100)의 작동을 제어하기 위한 구성으로서 에너지관리부(24)를 도시하고 있으나, 상기 에너지관리부(24)를 대신하여 상기 중앙관리부(27) 또는 에너지 망 보조부(28)가 구비될 수도 있을 것이다.

상기 냉장고(200)에는, 냉동 사이클을 구동하기 위하여 소정 냉매를 압축하는 압축기(220)와, 상기 냉동 사이클(100)의 구동시간을 측정하는 타이머(130)와, 상기 냉동 사이클을 구성하는 증발기의 제상을 위한 제상히터(240)와, 상기 냉동 사이클의 구동에 의하여 생성된 냉기를 저장하는 축냉부(250) 및 냉장고(200)의 작동을 제어하기 위한 제어부(210)가 포함된다.

상기 압축기(220) 및 제상히터(240)는 각각 상기 냉장고(200)를 구성하는 에너지소비부로서, 상대적으로 전력 소비가 큰 컴포넌트로 이해될 수 있다.

온피크 시간구간이 도래하면, 상기 압축기(220)의 기능은 제한될 수 있다. 즉, 상기 압축기(220)에 인가되는 전류를 조절으로써, 상기 압축기(220)의 냉력(압축기의 입력일)을 낮출 수 있다.

그리고, 상기 압축기(220)의 냉력을 낮출 경우, 상기 냉장고(200)의 냉각 성능이 저하될 수 있다. 이러한 냉각 성능 저하를 방지하기 위하여, 상기 압축기(220)의 운전율 (즉, 전체 시간에 대한 압축기의 on 시간비율)을 상승시킬 수 있다.

물론, 상기 압축기(220)의 운전율을 상승시키는 데 필요한 전력은 상기 압축기(220)의 냉력을 높이는 데 필요한 전력보다 적게 형성될 수 있다.

한편, 상기 제상히터(240)의 기능을 제한할 수 있다. 다만, 전력 소비가 높은 상기 제상히터(240)의 작동을 제한하는 대신에, 사방 밸브를 이용한 역 냉동사이클을 구동함으로써 상기 증발기의 제상효과를 얻어낼 수 있다.

물론, 소정 시간동안 상기 역 냉동사이클을 구동하는 데 소비되는 전력은 상기 제상히터(240)의 작동을 위하여 소비되는 전력보다 낮게 형성될 수 있다.

오피피크 시간구간에, 상기 축냉부(250)는 냉동 사이클에 의하여 형성되는 일부의 냉기를 저장할 수 있다. 냉기의 용이한 저장을 위하여, 상기 축냉부(250)에는 단열 구조가 적용될 수 있다.

온피크 시간구간이 도래하면, 상기 압축기(220)를 구동하여 냉기를 발생시키는 것에 대신하여, 상기 축냉부(250)에 저장된 냉기를 이용하여 냉장고를 냉각시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 소비부의 또 다른 실시예에 관한 네트워크 시스템의 블럭도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가정용 네트워크(20) 시스템에는, 에너지소비부(26)로서의 건조기(300)와, 가정으로 전력을 공급하는 전력 공급원(80)과, 상기 전력 공급원(80)으로부터 공급되는 전기량 또는 상기 건조기(300)에서 사용되는 전기량을 측정하는 에너지측정부(25) 및 상기 냉장고(200)의 작동과 관련한 에너지를 관리하는 에너지관리부(24)가 포함된다.

도 7에는, 상기 건조기(300)의 작동을 제어하기 위한 구성으로서 에너지관리부(24)를 도시하고 있으나, 상기 에너지관리부(24)를 대신하여 상기 중앙관리부(27) 또는 에너지 망 보조부(28)가 구비될 수도 있을 것이다.

상기 건조기(300)에는, 포량의 건조를 위하여 공기를 가열하는 가열장치(320)와, 상기 건조기(200)의 작동시간을 측정하는 타이머(330)와, 상기 건조기(300) 내부로 건조 공기를 순환시키기 위한 팬 모터(340) 및 건조기(300)의 작동을 제어하기 위한 제어부(310)가 포함된다.

상기 가열장치(320)는 상기 건조기(300)를 구성하는 에너지소비부로서, 상대적으로 전력 소비가 큰 컴포넌트로 이해될 수 있다.

온피크 시간구간이 도래하면, 상기 가열장치(320)의 기능은 제한될 수 있다. 즉, 상기 가열장치(320)에 인가되는 전류를 스위치-오프 할 수 있다. 이 경우, 고온의 공기가 형성되는 것이 제한될 수 있다.

다만, 상기 가열장치(320)의 작동을 off 할 경우, 건조 성능이 저하될 수 있다. 이러한 건조 성능 저하를 방지하기 위하여, 상기 팬 모터(340)의 회전수를 상승시키거나 상기 팬 모터(340)의 구동시간을 증가시킬 수 있다. 이 경우, 상기 건조기(300) 내부에 순환하는 공기의 양이 증대될 수 있다.

물론, 상기 팬 모터(340)의 회전수를 높이거나, 팬 모터(340)의 구동시간을 증가시키는 데 필요한 전력은 상기 가열장치(320)를 on 시키는 데 필요한 전력보다 적게 형성될 수 있다.

이와 같은 구성 및 제어 방법에 의하면, 전기제품의 구동과 관련한 에너지 관리 및 사용 효율이 개선될 수 있다는 효과가 있다.

10 : 유틸리티 네트워크 20 : 가정용 네트워크
24 : 에너지관리부 25 : 에너지측정부
26 : 에너지소비부 100 : 세탁기
200 : 냉장고 300 : 건조기

Claims (18)

1. 적어도 제 1 에너지 발생부가 포함되며, 전기요금 정보 또는 전기요금 이외의 정보가 포함되는 에너지 정보를 송신 가능한 유틸리티 네트워크;
   상기 에너지발생부에서 발생된 에너지를 소비하는 하나 이상의 에너지 소비부가 포함되며, 상기 에너지 정보를 수신 가능한 가정용 네트워크;
   상기 에너지 소비부와 관련하여, 상기 에너지 정보를 인식하는 에너지 측정부; 및
   상기 에너지 소비부와 통신 가능하며, 상기 에너지 소비부의 작동에 관련한 정보를 관리하는 에너지 관리부가 포함되며,
   상기 에너지 정보가 미리 설정된 기준값을 초과하는 시간구간에서, 상기 에너지 소비부를 구성하는 일 컴포넌트의 기능은 제한되고, 타 컴포넌트의 기능이 수행되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유틸리티 네트워크에는,
   상기 에너지 발생부에서 발생되는 에너지를 분배하는 제 1 에너지분배부; 및
   상기 에너지 발생부에서 발생되는 에너지 또는 에너지 분배부에서 분배되는 에너지를 저장하는 제 1 에너지저장부가 포함되는 네트워크 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가정용 네트워크에는,
   에너지를 발생하는 제 2 에너지발생부;
   상기 제 2 에너지발생부에서 발생되는 에너지를 분배하는 제 2 에너지분배부; 및
   상기 에너지 발생부에서 발생되는 에너지 또는 에너지 분배부에서 분배되는 에너지를 저장하는 제 2 에너지저장부가 포함되는 네트워크 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 에너지 정보는 전기요금, 전력량, 전기요금의 변화율, 전력량의 변화율, 전기요금의 평균값 및 전력량의 평균값 중 적어도 하나인 네트워크 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 기준값은 평균값, 소정 구간 동안의 전력정보의 최소값과 최대값의 평균값, 소정 구간 동안의 전력정보의 기준 변화중 적어도 하나인 네트워크 시스템.
6. 제 1 항에서,
   상기 일 컴포넌트의 기능 수행을 위하여 소비되는 전력량은 상기 타 컴포넌트의 기능 수행을 위하여 소비되는 전력량보다 큰 네트워크 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 타 컴포넌트의 기능은,
   상기 에너지 소비부의 특정 동작시간을 증가하거나, 동작의 크기를 증가시키는 특징으로 하는 네트워크 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 에너지소비부는 세탁기이며,
   상기 일 컴포넌트의 기능은 세탁수를 가열하는 히터의 작동이고, 상기 타 컴포넌트의 기능은 세탁 시간을 증가시키기 위한 제어부의 제어인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 에너지소비부는 세탁기이며,
   상기 일 컴포넌트의 기능은 드럼을 구동시키는 구동모터의 회전수이며, 상기 타 컴포넌트의 기능은 상기 구동모터의 구동시간을 증가시키기 위한 제어부의 제어인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 에너지소비부는 냉장고이며,
    상기 일 컴포넌트의 기능은 압축기에서 생성되는 냉력이며, 상기 타 컴포넌트의 기능은 상기 압축기의 운전율의 시간 증가인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 에너지소비부는 건조기이며,
    상기 일 컴포넌트의 기능은 순환 공기를 가열하는 히터의 작동이고, 상기 타 컴포넌트의 기능은 공기를 순환시키는 팬 모터의 회전수를 증가시키기 위한 제어인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 타 컴포넌트의 기능은,
    특정 저장매체의 에너지원을 사용하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 에너지소비부는 세탁기이며,
    상기 일 컴포넌트의 기능은 세탁수를 가열하는 히터의 작동이고, 상기 타 컴포넌트의 기능은 온수탱크에 저장되는 온수의 공급인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 에너지소비부는 냉장고이며,
    상기 일 컴포넌트의 기능은 냉동 사이클의 구동이며, 상기 타 컴포넌트의 기능은 축냉부에 저장되는 냉기의 공급인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
15. 전기제품이 구동되는 단계;
    전기제품의 구동에 관련한 정보값이 미리 설정된 기준값을 초과하는 것으로 인식되는 단계;
    상기 전기제품을 구성하는 2개의 에너지소비부 중, 소비전력량이 상대적으로 큰 일 에너지소비부의 기능이 제한되는 단계; 및
    상기 일 에너지소비부보다 적은 소비전력량을 가지는 타 에너지소비부의 기능이 수행되는 단계가 포함되는 네트워크 시스템의 제어방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기제품은 세탁기이며, 상기 일 에너지소비부는 세탁수를 가열하는 히터인 네트워크 시스템의 제어방법
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 타 에너지소비부는 세탁기의 구동시간을 증가시키도록 제어하는 제어부인 네트워크 시스템의 제어방법.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 타 에너지소비부는 미리 저장된 온수를 공급하는 온수 탱크인 네트워크 시스템의 제어방법.

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