KR20120000298A - 전기제품의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기제품의 제어방법에 관한 것으로서, 축전장치에 축전되는 전력을 전기제품에 공급하는 방법에 관한 것이다.

Description

전기제품의 제어방법{Control Method for Electric Device}

본 발명은 전기제품의 제어방법에 관한 것으로서, 축전장치에 축전되는 전력을 전기제품에 공급하는 방법에 관한 것이다.

가정에서 사용되는 가전제품 또는 사무실에서 사용되는 사무기기등과 같은 전기제품이 작동하기 위한 전력은 일반적으로 한국전력공사에서 운영하는 전력발전소와, 송전선로, 그리고, 배선선로의 순서를 통하여 공급되는 것이 특징이다.

이는 분산전원이 아닌 중앙전원의 성격을 가지고 있으며, 중앙에서 주변부로 퍼져나가는 방사형구조이고, 수요자 중심이 아닌 단방향의 공급자 중심이라는 특징을 가지고 있다.

또한, 그 기술기반은 아날로그 또는 전자기계적이고, 사고시 수동적으로 복구되어야하고, 설비 또한 수동적으로 복구되어야 한다는 문제점이 있었다.

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 해결하고, 에너지의 효율성을 제고하기 위하여 최근에는 스마트 그리드(Smart Grid, 지능형 전력망)에 대한 연구가 활발하게 진행중이다.

스마트 그리드라 함은 현대화된 전력기술과 정보통신 기술의 융합과 복합을 통하여 구현된 차세대 전력시스템 및 이의 관리체제를 의미한다.

상술한 바와 같이, 현재의 전력망은 중앙에 집중되고 생산자가 통제하는 수직적, 중앙 집중적인 네트워크인 반면에, 스마트 그리드는 공급자에게 덜 집중되어 있고, 수요자와 공급자 간의 상호작용을 가능케 해주는 수평적, 협력적, 분산적 네트워크이다.

스마트 그리드에서는 모든 전기기기, 전력저장장치 및 분산된 전원이 네트워크로 연결되어 수요자와 공급자 간의 상호작용을 가능하게 하므로, 스마트 그리드를 "에너지 인터넷"으로 부르기도 한다.

한편, 이러한 스마트 그리드가 가정이나 빌딩과 같은 전력수요자 입장에서 구현되기 위해서는 개별적인 전기제품 및 복수개의 전기제품이 연결되는 네트워크가 일방적으로 전력을 받기만 하는 것에서 벗어나서 전력공급원과 전력정보에 관하여 양방향 통신을 해야 한다는 필요성과, 이러한 양방향 통신을 위한 새로운 장치들에 대한 필요성이 제기 되었다.

그리고, 스마트 그리드에서 분산전원의 일 실시예로 고려할 수 있는 것이 축전장치인데, 이러한 축전장치에 축전된 전력과 전력공급원에서 공급되는 전력을 전기제품에 효율적으로 공급할 수 있는 제어방법의 필요성이 제기되었다.

본 발명은 축전장치에 축전된 전력과 전력공급원에서 제공되는 전력을 전기제품에 효율적으로 공급하기 위한 전기제품의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전하는 단계, (b) 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비하는 양(소비전력량)을 주기적으로 측정하는 단계, (c) 측정된 상기 소비전력량과 기 설정된 기준전력량의 차에 따라 상기 축전장치에 축전된 전력과 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 비율을 결정하고, 결정된 상기 전력사용량 비율에 따라 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법을 제공한다.

이 경우, 상기 소비전력량이 상기 기준전력량을 이상인 경우, 상기 (c) 단계는 상기 기준전력량에 해당하는 전력은 상기 전력공급원에서 공급되고, 상기 기준전력량을 초과하는 전력은 상기 축전장치에서 공급되도록 상기 전력사용 비율을 결정할 수 있다.

또한, 상기 소비전력량이 상기 기준전력량 이하인 경우, 상기 (c) 단계는 상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하거나 상기 전력공급원에서 제공되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하도록 상기 전력사용량 비율을 결정할 수 있다.

또한, 상기 소비전력량이 상기 기준전력량을 이상인 경우, 상기 (c) 단계는 상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량이 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량보다 더 크도록 상기 전력사용량 비율을 결정할 수 있다.

또한, 상기 소비전력량이 상기 기준전력량을 이하인 경우, 상기 (c) 단계는 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량이 상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량보다 더 크도록 상기 전력사용량 비율을 결정할 수 있다.

한편, 본 발명은 (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전하는 단계, (b) 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비함에 따른 전기요금을 주기적으로 측정하는 단계, (c) 측정된 상기 전기요금과 기 설정된 기준요금의 차에 따라 상기 축전장치에 축전된 전력과 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 비율을 결정하고, 결정된 상기 전력사용량 비율에 따라 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 전기제품의 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계, (b) 전기제품의 구동에 필요한 예상소비전력량을 판단하는 단계, (c) 상기 예상소비전력량과 기 설정된 기준전력량의 차에 따라 상기 전력공급원에서 공급되는 전력과 상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량 비율을 결정하고, 결정된 전력사용량 비율에 따라서 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 전기제품의 제어방법을 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 예상소비전력량이 상기 기준전력량을 이상인 경우, 상기 (c) 단계는 상기 기준전력량에 해당하는 전력은 상기 전력공급원에서 공급되고, 상기 기준전력량을 초과하는 전력은 상기 축전장치에서 공급되도록 상기 전력사용 비율을 결정할 수 있다.

또한, 상기 예상소비전력량이 상기 기준전력량 이하인 경우, 상기 (c) 단계는 상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하거나 상기 전력공급원에서 제공되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하도록 상기 전력사용량 비율을 결정할 수 있다.

한편, 본 발명은 (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계, (b) 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비하는 양(소비전력량)을 주기적으로 측정하는 단계, (c) 상기 소비전력량이 기 설정된 기준전력량 이상이면 상기 축전장치에 축전된 전력을 상기 전기제품에 공급하고, 상기 소비전력량이 상기 기준전력량 미만이면 상기 전력공급원에서 공급되는 전력을 상기 전기제품에 공급하는 단계를 포함하는 전기제품의 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전하는 단계, (b) 시각별 전기요금에 관한 정보가 포함된 전력정보로부터 소정 기준값을 초과하는 온피크 구간과 상기 기준값 이하가 되는 오프피크 구간을 판단하는 단계, (c) 상기 온피크 구간에서는 상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하고, 상기 오프피크 구간에서는 상기 전력공급원에서 공급되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하는 단계를 포함하는 전기제품의 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계, (b) 적어도 하나 이상의 운전모드를 구비한 전기제품의 운전모드별 예상소비전력량을 판단하는 단계, (c) 상기 운전모드별 예상소비전력량 중 상기 축전장치에 축전된 전력량 미만의 예상소비전력량을 가지는 운전모드는 상기 축전장치에 축전된 전력으로 실행되고, 상기 운전모드별 예상소비전력량 중 상기 축전장치에 축전된 전력량 이상인 예상소비전력량을 가지는 운전모드는 상기 전력공급원에서 공급되는 전력으로 실행되는 단계를 포함하는 전기제품의 제어방법을 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 (c) 단계는 상기 전기제품에 구비된 각 운전모드의 종료 시 마다 진행될 수 있다.

본 발명은 축전장치에 축전된 전력과 전력공급원에서 제공되는 전력을 전기제품에 효율적으로 공급하기 위한 전기제품의 제어방법을 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 지능형 전력망의 개략도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 전력공급네트워크 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 에너지관리장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명과 관련된 전력공급네트워크 시스템의 제어블록도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 전력공급네트워크 시스템의 다른 실시예의 제어블록도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소비전력량(예상소비전력량)과 축전된 전력량의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온/오프피크 구간과 축전된 전력량의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 운전모드별 예상소비전력량과 축전된 전력량의 관계를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 스마트 그리드의 개략도에 관한 것으로서, 스마트 그리드는 화력발전이나 원자력발전 또는 수력발전을 통하여 전력을 발생시키는 발전소와, 신재생에너지인 태양광 또는 풍력을 이용한 태양광 발전소와 풍력발전소를 포함한다.

그리고, 상기 화력발전 또는 원자력발전소 또는 수력발전소는 송전선을 통하여 전력소로 전력을 보내고, 전력소에서는 변전소로 전기를 보내어 전기가 가정이나 사무실 같은 수요처로 분배되도록 한다.

그리고, 신재생 에너지에 의하여 생산된 전기도 변전소로 보내져 각 수요처로 분배되도록 한다. 그리고, 변전소에서 송전된 전기는 전력저장장치를 거쳐서 삼무실이나 각 가정으로 분배된다.

가정용 전력네트워크(HAN, Home Area Network)를 사용하는 가정에서도 태양광이나 PHEV(하이브리드 전기자동차, Plug in Hybrid Electric Vehicle)에 장착된 연료전지를 통하여 전기를 자체적으로 생산하여 전기를 자체공급할 수 있고, 남는 전기는 외부에 되팔수도 있다.

그리고, 사무실이나 가정에는 스마트 계측장치가 마련되어서 각 수요처에서 사용되는 전력 및 전기요금을 실시간을 파악할 수 있고, 이를 통하여 사용자는 현재 사용되는 전력량 및 전기요금을 인지하여 상황에 따라 전력소모량이나 전기요금을 줄이는 방안을 강구할 수 있다.

한편, 상기 발전소, 전력소, 저장장치 및 수요처는 양방향 통신이 되기 때문에 수요처에서 일방적으로 전기를 받도록 하는 것만을 떠나서, 수요처의 상황을 저장장치, 전력소, 발전소로 통지함으로써 수요처의 상황에 맞게 전기 생산 및 전기분배를 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 스마트 그리드에서는 수요처의 실시간 전력관리 및 소요전력의 실시간 예측을 담당하는 에너지관리장치(EMS, Energy Management System) 및 전력의 소모량을 실시간으로 계측하는 계측장치(AMI,Advanced Metering infrastructure)가 중추적인 역할을 담당한다.

여기서 스마트 그리드 하에서의 계측장치는 오픈 아키텍쳐를 근거로 하여 소비자를 통합하려는 기반기술로서 소비자에게는 전기를 효율적으로 사용하도록 하고, 전력공급자에게는 시스템상의 문제를 탐지하여 시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 능력을 제공한다.

여기서, 오픈아키텍쳐란 일반적인 통신망과는 달리 스마트 그리드 시스템에서 전기기구가 어느 제조업체에서 제조되었는지 상관없이 모든 전기기구가 서로 연결될 수 있도록 하는 기준을 의미한다.

따라서, 상기 스마트 그리드에서 사용되는 계측장치는 "가격 대 장치(Prices to Devices)" 와 같은 소비자 친화적인 효율성 개념을 가능케 한다.

즉, 전력시장의 실시간 가격신호가 각 가정에 설치된 에너지관리장치(EMS)를 통하여 중계되며, 에너지관리장치(EMS)는 각 전기제품과 통신을 하며 이를 제어하므로 사용자는 에너지관리장치(EMS)를 보고 각 전기제품의 전력정보를 인식하고 이를 기초로 소모전력량이나 전기요금 한계설정 등과 같은 전력정보처리를 수행함으로써 에너지 및 비용을 절약할 수 있다.

여기서 에너지관리장치(EMS)는 사무실이나 가정에서 사용되는 로컬에너지관리장치(EMS)와, 상기 로컬에너지관리장치(EMS)와 양방향 통신을 하여 로컬에너지관리장치(EMS)에서 취합된 정보를 처리하는 중앙에너지관리장치(EMS)로 구성되는 것이 바람직하다.

스마트 그리드에서 공급자와 수요자간의 전력정보에 관한 실시간 통신이 가능하게 되기 때문에, "실시간 전력망 반응"을 현실화 시킬 수 있고, 이에 따라서, 피크 수요(peak demand)를 맞추는데 소요되는 높은 비용을 줄일 수 있다.

도 2는 스마트 그리드의 주요 수요처인 가정에서의 전력공급네트워크 시스템(10)을 도시한 것으로서, 상기 전력공급네트워크 시스템(10)은 각 가정에 공급되는 전력 및 전기요금을 실시간으로 측정할 수 있는 계측장치(스마트미터)(20)와, 상기 계측장치(스마트미터)(20)와 연결되며 가전장치와 같은 복수개의 전기제품과 연결되고 이들의 동작을 제어하는 에너지관리장치(EMS)(30)을 구비한다.

여기서, 상기 에너지관리장치(EMS)(30)는 현재의 전기 소모상태 및 외부의 환경(온도, 습도)를 표시하는 화면(31)을 구비하고, 사용자의 조작이 가능한 입력버튼(32) 등을 구비한 단말기 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

상기 에너지관리장치(EMS)는 다시 가정 내부의 네트워크망을 통하여 냉장고(101), 세탁기 및 건조기(102), 에어컨(103), TV(105) 또는 조리기기(104)와 같은 전기제품과 연결되어, 이들과 양방향 통신을 하게 된다.

이러한 통신은 무선 또는 PLC와 같은 유선을 통하여 이루어질 수 있다.

그리고, 각 전기제품들도 다른 전기제품들과 연결되어 통신이 가능해지도록 배치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 전기제품들에는 필요한 경우 각각의 전기제품에 단독으로 또는 전체 전기제품에 공용으로 전력을 공급할 수 있는 축전장치(200~205)가 연결되어 있으며, 각 축전장치는 상호간에 연결되어 있다. 도 2는 각 전기제품 마다 구비되는 개별축전장치(201-205)와 공용축전장치(200)가 모두 도시되어 있으나 본 발명은 공용축전장치만 구비하거나 개별축전장치만 구비하여도 무방하다.

상기 축전장치(200~205)는 외부의 전력을 공급받아서 축전을 한 후 필요할 때 전력을 전기제품에 공급하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 에너지관리장치(EMS)의 일 실시예를 도시하고 있는데, 상기 에너지관리장치(EMS)는 터치패널(33)을 구비한 단말기 형태를 띠고 있다.

상기 터치패널(33)에는 현재 전기사용량(소비전력량), 및 전기요금, 그리고 누적된 히스토리에 의하여 예상되는 예상요금 및 이산화 탄소 발생량과 같은 금일의 에너지 정보와, 현재 시간 구간의 전기요금 및, 다음 시간구간의 전기요금 그리고, 전기요금이 변하는 시간대를 포함하는 실시간 에너지 정보 및 날씨정보가 디스플레이되는 화면(31)이 표시된다.

그리고, 터치패널의 화면(31)은 각 전기제품의 시간대별 전력소모량 및 그 변화를 나타내는 그래프를 포함하며, 상기 각 전기제품에 연결된 축전장치 또는 공용축전장치에 축전된 축전량을 인식하기 용이한 그래프도 포함하고 있다.

이를 통하여 사용자는 각 축전량이 충분한지 여부를 용이하게 판단할 수 있다.

한편, 이러한 화면(31)의 일측에는 사용자가 필요에 따라 전기제품의 동작 등을 설정할 수 있는 버튼부(32)가 마련된다.

이러한 버튼부(32)를 이용하여 사용자는 자기가 사용하고자하는 전력량 또는 전기요금의 한계를 설정할 수 있고, 이러한 설정에 따라 에너지관리장치(EMS)(30)는 각 전기제품의 동작을 제어할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 스마트 그리드 하에서의 전력공급원과, 가정 내의 전기제품에 대한 전력공급을 담당하는 전력공급네트워크 시스템의 제어블록도를 도시한 것이다.

여기서, 전력공급원은 일반적인 발전장비(화력, 원자력, 수력)을 구비하거나 신재생에너지(태양광, 풍력, 지열)등을 이용한 발전장비등을 구비한 전력회사(50)가 될 수 있고, 또한 각 가정에 구비될 수 있는 자가 태양광발전시설(51)과, 차량에 구비될 수 있는 연료전지(52)를 포함할 수 있다.

이러한 전력공급원은 상기 계측장치(스마트미터)(20)와 연결되고, 상기 계측장치(스마트미터)(20)는 상기 에너지관리장치(EMS)(30)와 연결된다.

여기서, 상기 에너지관리장치(EMS)(30)의 구성을 보면, 제어부(35) 및 입력부(38), 통신부(34), 표시부(39)를 포함하고 있다.

상기 통신부(34)는 가정 내의 전기제품, 즉, 냉장고(101), 세탁기 또는 건조기(102), 그리고, 공기조화기(103), 조리기기(104) 등과 통신을 하며, 이들의 전력정보 및 구동정보를 송수신하는 역할을 한다.

그리고, 상기 제어부(35)는 상기 입력부(38)에 의하여 사용자가 입력한 설정정보 및 기존에 누적된 전기제품의 동작 및 전력사용 히스토리 정보, 그리고 외부에서 공급되는 전력량을 실시간으로 파악하고, 이들 정보를 실시간으로 처리함으로써 전기제품들의 동작 제어 및 이들 전기제품에 공급되는 전력을 제어한다.

상기 각 전기제품에는 개별축전장치(201~204)가 마련될 수 있고, 각각의 축전장치는 다른 축전장치와 연결된다. 한편, 전력수요처, 즉 가정 내의 전력네트워크에는 공용으로 사용될 수 있는 공용축전장치(200)가 추가로 구비될 수도 있다.

이 경우, 상기 공용축전장치(200)는 각 전기제품에 연결된 축전장치(201~204)에 비하여 축전용량이 크고, 각 전기제품에 전력을 공급할 수 있는 기능을 한다. 즉, 각 전기제품에 연결된 축전장치(201~204)는 해당 전기제품에 전력을 제공하는 역할을 하는 것이나, 상기 공용축전장치(200)는 전력네트워크 상에 연결된 모든 전기제품에 전력을 공할 수 있는 것이다.

상기 공용축전장치(200) 및 상기 개별축전장치(201~204)들은 상기 에너지관리장치(EMS)(30)의 통신부(34)와 통신을 할 수 있게 된다.

상기 공용축전장치(200) 및 상기 개별축전장치(201~204)에는 상기 에너지관리장치(EMS)(30)의 제어부(35)의 축전명령에 따라서 전기가 축전된다.

또한, 상기 공용축전장치(200) 및 상기 개별축전장치(201~204)들은 상기 제어부(35)의 제어명령에 따라 축전된 전력을 각각의 축전장치가 연결된 전기제품에 공급하거나 다른 전기제품에 전력을 공급할 수 있다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 전기제품 중 냉장고(101)와 같이, 24시간 계속 동작되어야 하는 전기제품 내부에 상기 에너지관리장치(EMS)(30)를 마련하는 것도 생각할 수 있다.

이러한 특성을 갖는 전기제품의 제어부(101a) 및 축전장치(201)와 별도로 에너지 관리장치(EMS)(30)의 제어부(35), 통신부(34), 입력부(38), 표시부(39)를 마련하여 상기 에너지관리장치(EMS)(30)에 의하여 모든 전기제품의 동작신호 및 전력정보가 송수신되고 처리되도록 하는 것도 생각할 수 있다.

위와 같은 에너지 관리장치(EMS)(30)의 위치를 제외하고는 그 동작은 도 4에서 이루어지는 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명 전기제품 제어방법은 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력과 더불어 상기 축전장치에 축전된 전력을 특정한 조건에 따라 상기 전기제품에 공급함으로써 전기요금이 청구되는 전력의 사용량을 최소화하는 것이 목적이다.

상기 목적의 달성을 위해 본 발명은 축전장치에 축전된 전력과 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 비율을 결정하고 결정된 전력사용량 비율에 따라 전기제품에 전력을 공급하는 방식과, 상기 전력사용량 비율에 관계없이 축전장치에 축전된 전력을 전기제품에 공급하는 방식으로 구분된다. 이하에서는 전자에 대해 먼저 설명한 뒤 후자를 설명하도록 한다.

본 발명 전기제품 제어방법은 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 저장하는 단계와, 상기 전기제품이 전력공급원으로부터 공급되는 전력의 소비량인 소비전력량을 측정하는 단계와, 측정된 소비전력량과 기 설정된 기준전력량의 차에 따라 상기 축전장치에 축전된 전력과 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 비율을 결정하는 단계와, 결정된 전력사용량 비율에 따라 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

축전장치에 전력을 축전하는 단계는 전력공급원으로부터 전력을 공급받아 전력을 축전시키는 단계로, 상기 전력공급원은 일반적인 발전장비(화력, 원자력, 수력)를 비롯하여 신재생에너지(태양광, 풍력, 지열)등을 이용한 발전장비를 구비한 전력회사 및 각 가정에 구비될 수 있는 자가 발전시설(태양광 등), 차량 등에 구비되는 연료전지 등을 포함하는 개념이다.

도 6은 축전장치에 축전된 전력, 소비전력량 및 기준전력량의 관계를 도시한 도면으로, 축전장치에 축전된 전력은 필요에 따라 전기제품에 공급될 수 있으므로 도 6에 도시된 바와 같이 시간이 지날 수록 감소하게 된다.

축전장치에 전력이 축전되면 본 발명 제어방법은 전기제품이 전력공급원으로부터 공급되는 전력의 소비량인 소비전력량을 주기적으로 측정하게 된다.

전기제품이 고유의 기능을 수행하면서 동작하는 경우, 전기제품이 소비하는 전력량은 도 6에 도시된 바와 같이 시간이 지날수록 증가하게 될 것이고, 소비전력량의 측정주기를 짧게 설정할 수록 전기제품이 소비하는 전력량변화추이가 실제에 근접하게 될 것이다.

나아가, 본 발명 제어방법은 기 설정된 기준전력량과 측정된 상기 소비전력량의 차이가 얼마인지 판단하고, 상기 기준전력량과 상기 소비전력량의 차이에 따라 전력공급원에서 공급되는 전력과 상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량 비율(전력사용량 비율)을 결정하게 된다.

상기 기준전력량은 전기제품의 사용시 해당 전기제품에 허용된 최대소비전력량으로 사용자에 의해 설정될 수 있다. 다만, 상기 기준전력량은 전기제품의 제조자에 의해 미리 설정될 수도 있고, 가정 내 에너지관리장치(EMS) 또는 계측장치(20)가 중앙 에너지관리장치로부터 수신하는 전력정보로부터 임의로 설정될 수도 있다.

나아가, 도 2에 도시된 바와 같이 가정 내에 다수의 전기제품이 네트워크로 연결된 경우 상기 기준전력량은 하나의 가정에 허용된 최대 소비전력량으로 정의될 수도 있다.

따라서, 사용자는 전기요금의 절약을 위해 상기 기준전력량을 설정하여 소비전력량이 기준전력량을 초과하지 않도록 전기제품을 사용한다면 전기요금의 관리가 가능해질 것이다.

그러나, 전기제품을 사용함에 있어서 상기 소비전력량이 항상 기준전력량 이하가 되도록 사용자 스스로 전기제품의 사용을 관리하는데는 한계가 있을 것이다.

따라서, 본 발명 전기제품 제어방법은 소비전력량이 기준전력량을 초과하는 경우는 물론 소비전력량이 기준전력량보다 적은 경우에도 전기제품의 사용에 따른 전기요금의 부담을 최소화할 수 있도록 소비전력량과 기준전력량의 차에 따라 전력사용량 비율을 결정하고, 결정된 전력사용량 비율에 따라 전기제품에 전력을 공급하는 단계를 포함한다.

상기 전력사용량 비율은 상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량과 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량의 비를 의미하고, 상기 전력사용량 비율은 아래와 같은 실시예로 결정될 수 있다.

먼저 소비전력량이 기준전력량 이상인 경우(t3-t4), 상기 전력사용량 비율은 상기 기준전력량에 도달하는데 필요한 전력량(A)은 전력공급원에서 공급되고, 상기 기준전력량을 초과하는 전력량(B)은 상기 축전장치에서 공급되도록 결정될 수 있다.

이와 같이 결정된 전력사용량 비율에 따라 전기제품을 작동시키면 전기요금이 부과되는 전력량(전력공급원에서 공급되는 전력량, 즉 소비전력량)은 사용자가 설정한 기준전력량은 초과하지 않으면서도 전기제품의 구동에 필요한 나머지 전력은 축전된 전력을 이용할 수 있게 되므로 사용자가 설정한 전기요금 범위 내에서 전기제품을 구동시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 축전장치를 전기제품의 구동 중 축전하지 않는다면 축전장치에 축전된 전력량은 전기제품에 공급한 만큼 감소하게 될 것이므로 도 6은 기준전력량을 초과하는 전력량(B)이 축전장치에서 전기제품에 공급되도록한 경우 축전된 전력의 감소를 도시하고 있다.

물론, 소비전력량이 기준전력량 이상인 경우 상술한 바와 달리 전력사용량 비율을 결정할 수도 있다.

즉, 상기 전력사용량 비율은 축전장치에 축전된 전력의 사용량이 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 보다 더 크도록 결정되고, 그에 따라 전기제품에 전력을 공급할 수도 있다.

이는 도 6의 B의 면적이 A의 면적보다 크도록 전력사용량 비율을 결정한 것이기 때문에 전기요금이 부과되는 전력량(전력공급원으로부터 제공되는 전력량, 즉 소비전력량)은 기준전력량에 미치지 못하므로 사용자가 설정한 전기요금 범위 내에서 전기제품을 구동시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 전력사용량 비율은 상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하도록 결정될 수도 있다. 이 경우, 축전장치에 축전된 전력량은 도 6의 A+B만큼 감소하게 될 것이다.

이하에서는 소비전력량이 기준전력량 이하인 경우 전력사용량 비율 결정에 관해 설명한다.

소비전력량이 기준전력량 이하인 경우(0-t1, t1-t2, t2-t3), 전력공급원에서 공급되는 전력만을 전기제품에 공급하더라도 사용자가 설정한 기준전력량보다 적은 전력을 소비하게 되는 것이므로 상기 전력사용량 비율은 상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하거나 상기 전력공급원에서 공급되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하도록 결정될 수도 있다.

또한, 상기 전력사용량 비율은 임의로 결정하되 전력공급원에서 공급되는 전력 사용량이 축전장치에 축전된 전력의 사용량에 비해 더 크도록 결정되어도 무방하다. 이는 소비전력량이 기준전력량을 초과하는 시기에 축전장치에 축전된 전력을 보다 많이 공급할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 본 발명은 전기제품의 작동시 부과되는 전기요금을 측정하여 측정된 전기요금과 사용자가 설정한 기준요금을 근거로 전력사용량 비율을 결정하고, 결정된 전력사용량 비율에 따라 전기제품에 전력을 공급할 수도 있다.

즉, 본 발명은 축전장치에 축전된 전력을 축전장치에 축전하는 단계와, 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비함에 따른 전기요금을 주기적으로 판단하는 단계와, 측정된 전기요금과 기 설정된 기준요금의 차에 따라 상기 축전장치에 축전된 전력과 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 비율을 결정하고, 결정된 전력사용량 비율에 따라 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 전력사용량 비율의 결정은 앞서 설명한 실시예에서와 같이 결정될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명 제어방법은 전기제품이 소비하는 전력량을 주기적으로 판단하지 않고, 전기제품의 작동시 예상되는 소비전력량을 판단하여 전력사용량 비율을 결정할 수도 있다.

즉, 본 발명은 축전장치에 축전된 전력을 축전장치에 축전하는 단계와, 전기제품의 구동에 필요한 예상소비전력량을 판단하는 단계와, 상기 예상소비전력량과 기 설정된 기준전력량의 차에 따라 전력사용량 비율을 결정하고, 결정된 전력사용량 비율에 따라 전기제품에 전력을 공급하는 단계를 포함하도록 구비될 수도 있다.

상기 예상소비전력량 판단단계는 사용자가 가정 내 네트워크로 연결된 전기제품들 중 구동을 원하는 전기제품에 전원을 입력한 경우, 전원이 입력된 전기제품의 작동에 필요한 소비전력량을 예측하는 단계이다.

가정에 네트워크를 통해 연결된 전기제품은 하나의 운전모드 또는 다수의 운전모드를 구비하는 것이 일반적이고, 사용자는 하나 또는 다수의 운전모드 중 어느 하나를 선택함으로써 전기제품의 운전모드에 설정된 고유한 기능을 실행시키게 된다.

따라서, 운전모드가 구비된 전기제품의 경우 상기 예상소비전력량을 판단하는 단계는 가정 내 다수의 전기제품 중 사용자가 특정 전기제품의 구동을 위해 운전모드를 입력하는 경우 해당 운전모드에 설정된 소비전력량을 취합함으로써 진행될 수도 있다.

한편, 예상소비전력량이 판단되면 본 발명 제어방법은 상기 예상소비전력량과 기준전력량의 차이에 따라 전력사용량 비율을 결정하게 된다.

상기 예상소비전력량이 기준전력량 이상인 경우, 상기 전력사용량 비율은 기준전력량에 해당하는 전력은 상기 전력공급원에서 제공되고, 상기 기준전력량을 초과하는 전력은 상기 축전장치에 축전된 전력에서 제공되도록 결정될 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 전력사용량 비율은 기준전력량에 도달하는데 필요한 전력량 A와 상기 기준전력량을 초과하여 요구되는 전력량 B의 비로 결정될 수 있다.

다만, 상기 예상소비전력량이 기준전력량 이하인 경우, 상기 전력사용량 비율은 축전장치에 축전된 전력 또는 전력공급원으로부터 공급되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하도록 결정될 수 있다.

이하에서는 전력사용량 비율을 결정하지 않고 축전장치에 축전된 전력을 전기제품에 공급하는 실시예에 대해 설명한다.

본 실시예에 따른 전기제품 제어방법은 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계와, 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비하는 양(소비전력량)을 주기적으로 측정하는 단계와, 상기 소비전력량이 기 설정된 기준전력량 이상이면 축전장치에 축전된 전력을 전기제품에 공급하고, 상기 소비전력량이 기준전력량 미만이면 상기 전력공급원에서 제공되는 전력을 상기 전기제품에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 관한 소비전력량, 기준전력량 및 축전된 전력량의 관계를 도시한 것으로, 축전장치는 축전단계를 통해 소정량의 전력이 축전된 상태이고, 전기제품은 전력공급원으로부터 전력을 공급받아 작동하는 상태이다.

이 경우, 본 발명 제어방법은 상기 소비전력량과 기준전력량을 비교하여 축전장치에 축전된 전력을 전기제품에 공급하게 된다.

즉, 소비전력량이 기준전력량 이상인 경우(t2-t3, t3-t4) 축전장치에 축전된 전력이 전기제품에 공급되나, 소비전력량이 기준전력량 미만인 경우(0-t1, t1-t2)에는 전력공급원에서 제공되는 전력을 전기제품에 공급하게 된다.

따라서, 소비전력량이 기준전력량 미만인 구간에서는 전력공급원에서 제공되는 전력이 전기제품에 공급되므로 축전장치에 축전된 전력량의 변화는 일어나지 않는다.

그러나, 소비전력량이 기준전력량 이상인 t2-t3구간을 거치면 축전장치에 축전된 전력량은 D만큼 감소하게 된다. 이는 도 7에 도시된 소비전력량은 시간의 경과에 따른 누적값이므로 t2-t3 구간에서 전기제품에 공급된 전력량이 D이기 때문이다.

본 발명 전기제품 제어방법의 또 다른 실시예에 의하면, 전력사용량 비율에 상관없이 온피크(on-peak) 구간과 오프피크(off-peak)구간에 따라 축전장치에 축전된 전력을 전기제품에 선택적으로 공급할 수도 있다.

즉, 본 실시예에 따른 전기제품의 제어방법은 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전하는 단계와, 전력정보로부터 온피크 구간과 오프피크 구간을 판단하는 단계와, 온피크 구간에서는 축전장치에 축전된 전력을 전기제품에 공급하고, 오프피크 구간에서는 전력공급원에서 공급되는 전력을 전기제품에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

전력정보는 시각에 따라 변동하는 전기요금 정보를 포함하는 데이터이다. 다만, 상기 전기요금은 전력정보의 일례일 뿐이므로 전력수요가 집중하는 온피크(On-Peak) 구간과 전력수요의 집중이 덜한 오프피크(Off-Peak) 구간을 구분할 수 있는한 다양한 형태의 데이터가 전력정보로 제공될 수 있다.

한편, 상기 온피크 구간은 전기요금이 소정값을 초과하는 시간구간으로 정의될 수 있고, 오프피크 구간은 전기요금이 소정값 이하인 시간구간으로 정의될 수 있다.

상기 소정값은 다양한 형태로 정의될 수 있는데, 상기 전력정보에서 제공되는 전기요금의 평균값, 전기요금의 최대값과 최소값의 평균값 등이 일례가 될 수 있다. 다만, 상기 소정값은 상기 전력정보를 근거로 산정되는 값이 아니라 사용자가 임의의 전기요금을 설정하는 값으로 정의되어도 무방하다.

따라서, 상기 온피크 구간은 비교적 비싼 전기요금으로 전기제품을 구동가능한 시간구간을 의미하게 되고, 상기 오프피크 구간은 비교적 싼 전기요금으로 전기제품을 구동가능한 시간구간을 의미하게 된다.

또한, 전력공급원의 입장에서 보면 상기 온피크 구간은 전력수요가 집중하는 시간구간이기 때문에 오프피크 구간으로 전력수요를 분산시킬 필요가 있는 시간구간이라는 의미를 가지게 된다.

한편, 상술한 바와 달리 상기 전력정보는 전력공급원에 의해 미리 설정된 온피크 구간과 오프피크 구간의 정보가 포함된 형태로 제공되어도 무방하다.

도 8은 소정 기준값(S)을 이용하여 온피크 구간과 오프피크 구간을 판단하는 경우를 도시한 것으로, 시각별 전기요금이 상기 기준값(S)을 초과하는 시간구간은 온피크 구간으로 판단되고, 시각별 전기요금이 기준값(S) 이하인 시간구간은 오프피크 구간으로 판단된다.

이 경우, 본 발명 제어방법은 전기제품이 구동하는 현재 시각이 온피크 구간에 있으면 축전장치에 축전된 전력을 전기제품에 공급하고, 전기제품을 구동하는 현재시각이 오프피크 구간에 있으면 전력공급원에서 공급되는 전력을 전기제품에 공급하게 된다.

따라서, 전기요금이 비싼 온피크 구간에서는 축전장치의 전력을 이용하여 전기제품을 구동시켜 전기요금의 발생을 막고, 전기요금이 비교적 싼 오프피크 구간에서는 전력공급원에서 공급되는 전력을 사용하여 전기제품을 구동시킴으로써 전기요금 발생을 최소화하게 된다.

도 9는 운전모드별 예상소비전력량과 축전장치에 축전된 전력량을 비교하여 전기제품을 구동시키는 실시예에 관한 것으로, 본 실시예는 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계와, 적어도 하나 이상의 운전모드를 구비한 전기제품의 운전모드별 예상소비전력량을 판단하는 단계와, 상기 운전모드별 예상소비전력량 중 상기 축전장치에 축전된 전력량 미만의 예상소비전력량을 가지는 운전모드는 상기 축전장치에 축전된 전력으로 실행되고, 상기 운전모드별 예상소비전력량 중 상기 축전장치에 축전된 전력량 이상인 예상소비전력량을 가지는 운전모드는 상기 전력공급원에서 공급되는 전력으로 실행되는 단계를 포함할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이 본 실시예는 전기제품에 설정된 다수의 운전모드마다 예상되는 소비전력량을 판단하는 단계가 구비된다. 도 6이나 도 7에 도시된 소비전력량(또는 예상소비전력량)은 전기제품의 작동에 따른 소비전력의 누적값이나 도 9에 도시된 운전모드별 예상소비전력량은 각 운전모드마다 예정된 전력량의 예측값이라는 점에서 구별된다.

이 경우, 운전모드별 예상소비전력량이 축전장치에 축전된 전력량 미만이면(0-t1, t1-t2, t4-t5)이면 축전장치에 축전된 전력이 전기제품에 공급되어 해당 운전모드가 실행되나, 운전모드별 예상소비전력량이 축전장치에 축전된 전력량 이상이면(t2-t3, t3-t4) 전력공급원에서 공급되는 전력을 전기제품에 공급하여 해당 운전모드가 실행된다.

한편, 운전모드별 예상소비전력량과 축전장치에 축전된 전력량을 비교하는 것은 각 운전모드가 종료할 때마다 진행됨이 바람직하다.

본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 변형된 실시예가 본 발명 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10: 전력공급네트워크 시스템 20: 계측장치
30: 에너지관리장치 31: 표시부
32: 입력부 34: 통신부
35: 제어부

Claims (13)

1. (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전하는 단계;
   (b) 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비하는 양(소비전력량)을 주기적으로 측정하는 단계;
   (c) 측정된 상기 소비전력량과 기 설정된 기준전력량의 차에 따라 상기 축전장치에 축전된 전력과 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 비율을 결정하고, 결정된 상기 전력사용량 비율에 따라 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소비전력량이 상기 기준전력량을 이상인 경우, 상기 (c) 단계는
   상기 기준전력량에 해당하는 전력은 상기 전력공급원에서 공급되고, 상기 기준전력량을 초과하는 전력은 상기 축전장치에서 공급되도록 상기 전력사용 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 소비전력량이 상기 기준전력량 이하인 경우, 상기 (c) 단계는
   상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하거나 상기 전력공급원에서 제공되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하도록 상기 전력사용량 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 소비전력량이 상기 기준전력량을 이상인 경우, 상기 (c) 단계는
   상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량이 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량보다 더 크도록 상기 전력사용량 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 소비전력량이 상기 기준전력량을 이하인 경우, 상기 (c) 단계는
   상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량이 상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량보다 더 크도록 상기 전력사용량 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
6. (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전하는 단계;
   (b) 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비함에 따른 전기요금을 주기적으로 측정하는 단계;
   (c) 측정된 상기 전기요금과 기 설정된 기준요금의 차에 따라 상기 축전장치에 축전된 전력과 상기 전력공급원에서 공급되는 전력의 사용량 비율을 결정하고, 결정된 상기 전력사용량 비율에 따라 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
7. (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계;
   (b) 전기제품의 구동에 필요한 예상소비전력량을 판단하는 단계;
   (c) 상기 예상소비전력량과 기 설정된 기준전력량의 차에 따라 상기 전력공급원에서 공급되는 전력과 상기 축전장치에 축전된 전력의 사용량 비율을 결정하고, 결정된 전력사용량 비율에 따라서 상기 전기제품에 전력을 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 예상소비전력량이 상기 기준전력량을 이상인 경우, 상기 (c) 단계는
   상기 기준전력량에 해당하는 전력은 상기 전력공급원에서 공급되고, 상기 기준전력량을 초과하는 전력은 상기 축전장치에서 공급되도록 상기 전력사용량 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 예상소비전력량이 상기 기준전력량 이하인 경우, 상기 (c) 단계는
   상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하거나 상기 전력공급원에서 제공되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하도록 상기 전력사용량 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
10. (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계;
    (b) 전기제품이 상기 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 소비하는 양(소비전력량)을 주기적으로 측정하는 단계;
    (c) 상기 소비전력량이 기 설정된 기준전력량 이상이면 상기 축전장치에 축전된 전력을 상기 전기제품에 공급하고, 상기 소비전력량이 상기 기준전력량 미만이면 상기 전력공급원에서 공급되는 전력을 상기 전기제품에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
11. (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전하는 단계;
    (b) 시각별 전기요금에 관한 정보가 포함된 전력정보로부터 소정 기준값을 초과하는 온피크 구간과 상기 기준값 이하가 되는 오프피크 구간을 판단하는 단계;
    (c) 상기 온피크 구간에서는 상기 축전장치에 축전된 전력만을 상기 전기제품에 공급하고, 상기 오프피크 구간에서는 상기 전력공급원에서 공급되는 전력만을 상기 전기제품에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
12. (a) 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 축전장치에 축전시키는 단계;
    (b) 적어도 하나 이상의 운전모드를 구비한 전기제품의 운전모드별 예상소비전력량을 판단하는 단계;
    (c) 상기 운전모드별 예상소비전력량 중 상기 축전장치에 축전된 전력량 미만의 예상소비전력량을 가지는 운전모드는 상기 축전장치에 축전된 전력으로 실행되고,
    상기 운전모드별 예상소비전력량 중 상기 축전장치에 축전된 전력량 이상인 예상소비전력량을 가지는 운전모드는 상기 전력공급원에서 공급되는 전력으로 실행되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 전기제품에 구비된 각 운전모드의 종료 시 마다 진행되는 것을 특징으로 하는 전기제품의 제어방법.

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