KR20120006818A - 전력 제어형 콘센트 및 이를 포함하는 전력 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실시간으로 전원 공급을 검출할 수 있어 소비 전력을 줄일 수 있는 전력 제어형 콘센트 및 이를 이용한 전력 제어 시스템을 제공한다. 본 발명의 전력 제어형 콘센트는, 전자 기기에 제공되는 전류 및 전압을 실시간으로 검출하여 전력 공급 데이터를 제공하는 전력 검출부, 전력 공급 데이터를 저장하며, 전력 공급 데이터에 기초하여 전력 공급 제어 신호를 제공하고, 전력 공급 데이터를 포함하는 송수신 제어 신호를 제공하는 중앙 제어부, 전력 공급 제어 신호에 응답하여 전력 검출부와 플러그 인터페이스를 전기적으로 연결하는 전력 공급 제어부, 적어도 하나의 소켓을 포함하며, 전력 공급 제어부로부터 제공되는 전류 및 전압을 전자 기기에 제공하는 플러그 인터페이스, 및 송수신 제어 신호에 기초하여 외부와 무선으로 송수신하는 무선 송수신부를 포함한다.

Description

전력 제어형 콘센트 및 이를 포함하는 전력 제어 시스템{Power controllable electric outlet and power control system including the same}

본 발명은 콘센트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공급되는 전력을 단위 콘센트 각각에 대하여 제어함으로써, 전력 에너지의 효율적인 사용을 제공할 수 있는 전력 제어형 콘센트 및 이를 이용한 전력 제어 시스템에 관한 것이다.

최근 지구 온난화로 인한 기상이변 및 환경오염을 방지할 기술들 중 하나로 스마트 그리드(smart grid)가 제시되었다. 스마트 그리드는 에너지 공급 및 사용 효율을 향상함으로써 에너지 낭비를 절감하기 위하여 제안되었다. 스마트 그리드의 주요 기술은 분산 전원분야, 전력망 관리, 및 사용자 전력관리로 크게 구분될 수 있다. 사용자 전력관리에서 응용가능한 분야는 스마트 미터(Smart Meter), 스마트 빌딩(Smart Building), 스마트 가전제품(Smart Appliance), 및 수요자 전압 조정 기술(Consumer Voltage Regulation) 등이 있다.

한국의 에너지 자원은 대부분을 해외로부터 수입하고 있으며, 원유가의 상승은 국가경쟁력에 커다란 장애요소가 되고 있다. 이에 따라 정부에서는 고효율에너지 제품의 개발 및 보급을 활성화하는 노력을 추진하고 있다. 이러한 노력은 에너지 해외 의존도 감소 및 기존의 발전설비에 들어가는 화석연료 사용 절감을 통한 온실 가스 감소 효과를 제공할 수 있고, 또한 환경과의 조화를 통한 경제발전을 구현할 수 있다. 특히, 한국의 경우, 세계적 수준의 반도체 기술, 정보통신 기술, 및 전력 기술을 보유하고 있으므로, 스마트 그리드와 관련된 산업이 신 성장 동력으로 발전할 가능성이 크다.

종래에는, 가정이나 사무실 등에 제공되는 전력은 공급자로부터 수요자로 일방향으로 제공되고 있으며, 가정이나 사무실에서 사용되는 통상적인 콘센트는 단순하게 전력을 배분하는 역할 만을 수행하고 있다. 따라서, 수요자는 자신의 사용하는 전력 에너지를 스스로 관리 및 제어하기 어려운 한계가 있다. 또한, 종래의 누전 차단기는 복수의 콘센트들에 대하여 누전 시에 전력을 차단하므로, 개개의 콘센트의 누전에 대한 방지를 하지 못하는 한계가 있다. 또한, 전기 장치가 콘센트에 연결된 경우에는 상기 전기 정치를 사용하지 않아도, 대기전력의 소모가 발생하며, 이에 따른 전력 손실은 국내에서 한해 6천억원에 이르는 것으로 보고되고 있다. 이러한 한계를 극복하고, 최근의 가정이나 사무실이 고급화되고 인텔리전트화 되는 추세에 따라 수요자의 전력 제어를 구현할 수 있고, 특히 콘센트 단위에서 전력 공급을 제어하는 제품에 대한 요구가 증가되고 있다.

본 발명의 목적은, 공급되는 전력을 단위 콘센트 각각에 대하여 제어함으로써, 전력 에너지의 효율적인 사용을 제공할 수 있는 전력 제어형 콘센트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 공급되는 전력을 단위 콘센트 각각에 대하여 제어함으로써, 전력 에너지의 효율적인 사용을 제공할 수 있는 전력 제어형 콘센트를 포함하는 전력제어 시스템을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 제어형 콘센트는, 전력 검출부, 중앙 제어부, 전력 공급 제어부, 플러그 인터페이스, 및 무선 송수신부를 포함한다. 상기 전력 검출부는 전자 기기에 제공되는 전류 및 전압을 실시간으로 검출하여 전력 공급 데이터를 제공한다. 상기 중앙 제어부는 상기 전력 공급 데이터를 저장하며, 상기 전력 공급 데이터에 기초하여 설정 전류 이상의 전류 및 설정 전력 이하의 전력을 차단하는 전력 공급 제어 신호를 제공하고, 상기 전력 공급 데이터를 포함하는 송수신 제어 신호를 제공한다. 상기 전력 공급 제어부는 상기 전력 공급 제어 신호에 응답하여 상기 전력 검출부와 플러그 인터페이스를 전기적으로 연결하고, 상기 플러그 인터페이스는 적어도 하나의 소켓을 포함하며, 상기 전력 공급 제어부로부터 제공되는 전류 및 전압을 상기 전자 기기에 제공한다. 상기 무선 송수신부는 상기 송수신 제어 신호에 기초하여 외부와 무선 송수신한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 전력 공급 제어 신호는 설정 허용 범위를 벗어나는 전류, 전력, 또는 전압을 차단하는 것을 특징으로 하며, 상기 전력 제어형 콘센트는 상기 설정 허용 범위를 입력할 수 있는 입력부를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 중앙 제어부는 상기 전력 공급 데이터를 저장하는 저장부, 상기 전력 공급 데이터에 기초하여 실시간으로 단위 시간에 대하여 검출된 전력 및 전압의 곱을 적분하여 실시간 전력량을 산출하는 산출부, 및 상기 전력 공급 데이터에 기초하여 설정 전류보다 큰 전류 및 설정 전력보다 작은 전력을 차단하는 상기 전력 공급 제어 신호, 및 상기 전력 공급 데이터를 포함하는 송수신 제어 신호를 제공하는 제어 신호 제공부를 포함할 수 있다. 상기 설정 전류 및 상기 설정 전력은 상기 설정 허용 범위에 포함될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 중앙 제어부는 상기 전력 공급 데이터에 기초하여 단위 시간에 대한 실시간 전력량을 산출하고, 상기 실시간 전력량을 표시하는 표시 제어 신호를 제공하며, 상기 표시 제어 신호에 기초하여 상기 실시간 전력량을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 신호 제공부는 상기 적어도 하나의 소켓에 각각 상응하는 상기 전력 공급 제어 신호 및 송수신 제어 신호를 제공할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그 인터페이스는, 상기 전자 기기에 포함되는 플러그의 도킹에 따라 승강하는 연결 버튼; 및 상기 연결 버튼을 향하여 돌출되도록 절곡되어 상기 연결 버튼의 하부면에 접하는 탄성 절곡부, 상기 탄성 절곡부의 승강에 따라 전진 및 후퇴하는 접촉 단부, 및 상기 전력 공급 제어부로부터 전원을 제공받는 단자부를 포함하는 전원 단자부를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 전력 제어형 콘센트는 벽면에 매립된 매설형, 또는 벽면에 매립된 콘센트에 연결되는 이동형으로 구현될 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 제어형 콘센트는 전자 기기에 제공되는 전원 전압의 전류 및 전압을 실시간으로 검출하여 전력 공급 데이터를 제공하는 전력 검출부, 상기 전력 공급 데이터에 기초하여 설정 허용 범위에 해당하는 상기 전원 전압을 제공하기 위한 전력 공급 제어 신호를 제공하는 중앙 제어부, 상기 전력 공급 제어 신호에 응답하여 상기 전력 검출부와 플러그 인터페이스를 전기적으로 연결하는 전력 공급 제어부, 적어도 하나의 소켓을 포함하며, 상기 전력 공급 제어부로부터 제공되는 상기 전원 전압을 상기 전자 기기에 제공하는 플러그 인터페이스 플러그 인터페이스, 및 상기 설정 허용 범위를 입력할 수 있는 입력부를 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 제어형 콘센트를 포함하는 전력 제어 시스템은 전력 제어형 콘센트 및 호스트를 포함한다. 상기 전력 제어형 콘센트는 전자 기기에 제공되는 전류 및 전압을 실시간으로 검출하며, 검출된 전류 및 전압에 기초하여 실시간 전력을 산출하여 표시하고, 상기 실시간 전력에 기초하여 상기 전자 기기에 제공되는 최대 전류 및 최소 전력을 제어하며, 상기 실시간 전력을 포함하는 상태 정보를 무선으로 송신한다. 상기 호스트는 상기 전력 제어형 콘센트로부터 상기 상태 정보를 무선으로 수신하고, 설정 정보를 무선으로 송신한다.

이상에서와 같이 본 발명의 전력 제어형 콘센트는 실시간으로 전력량을 산출하여 전원 공급을 관리할 수 있으며, 플러그가 완전히 도킹되지 않은 상태에서는 전원을 공급하지 않아, 안전성을 향상시키는 동시에 소비 전력을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 전력 제어형 콘센트를 포함하는 전력 제어 시스템은, 적어도 하나의 전력 제어형 콘센트의 전력 공급을 모니터링 할 수 있으며, 각 전력 제어형 콘센트에 대하여 최대 전류 이상, 또는 대기 전력 이하의 전력이 공급되는 경우, 이를 차단하여 효율적인 전력 관리를 가능하게 하여 스마트 그리드 기술에 적합하다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 제어형 콘센트를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 검출부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어형 콘센트의 외부를 나타내는 도면이다.
도 5a 는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 플러그 인터페이스를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 제어형 콘센트의 결합 사시도이다.
도 6a 내지 7b는 전력 제어형 콘센트의 동작 원리를 설명하기 위하여 플러그가 도킹되기 이전과 이후의 단면을 도시한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 제어 시스템을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 도면에 도시된 요소들은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 제시되는 것이며, 본 기술분야에 의한 변형 및 수정이 예상될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 제어형 콘센트를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 전력 제어형 콘센트(1)는 전력 검출부(20), 전력 공급 제어부(30), 중앙 제어부(40), 플러그 인터페이스(50), 및 입출력부(65)를 포함할 수 있다. 입출력부(65)는 표시부(60), 무선 송수신부(70), 및 입력부(80)를 포함할 수 있다.

전력 제어형 콘센트(1)는 외부에서 전원을 공급받는다. 예를 들어, 전원(VAC)은 110V 및 220V의 크기를 가질 수 있으며, 단상 또는 삼상의 교류 전압일 수 있다.

전력 검출부(20)는 전력 제어형 콘센트(1)에 연결된 전자 기기에 제공되는 전원의 전류 및 전압, 즉, 전자 기기로 이동하는 전하의 양을 검출할 수 있다. 실시간으로 검출된 전류 및 전압은 아날로그-디지털 변환기(ADC, Analog-digital converter, 도 2 참조)에 의하여 디지털 값으로 변환되어 중앙 제어부(40)에 제공될 수 있다. 전력 검출부(20)는 전력 공급 제어부(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.

전력 공급 제어부(30)는 전력 검출부(20)에서 설정 허용 범위를 벗어나는 전류, 전압 또는 전력, 예를 들어, 설정 전류 이상, 또는 설정 전력 이하의 전력을 감지한 경우, 플러그 인터페이스(50)에 이르는 전기적 연결을 차단하여 전원이 공급되지 않도록 한다. 설정 허용 범위는 설정 전류 및 설정 전력을 포함할 수 있다. 전력 공급 제어부(30)는 중앙 제어부(40)에서 제공되는 전력 공급 제어 신호(PCON)에 기초하여 동작할 수 있다. 즉, 전력 공급 제어부(30)는 전자 기기로의 전기적 연결 통로를 차단하여 플러그 인터페이스(50)로의 전원 공급을 막을 수 있으며, 예를 들어, 전력 검출부(20)와 플러그 인터페이스(50) 사이에 전기적으로 연결되는 스위치 등을 포함할 수 있다. 스위치는 중앙 제어부(40)의 전력 공급 제어 신호(PCON)에 응답하여 동작할 수 있다.

전력 제어형 콘센트(1)에 전기적으로 연결된 전자 기기가 전원을 사용하다가 꺼지는 경우, 전자 기기는 대기 전력을 사용하게 된다. 대기 전력은, 전자 기기의 플러그가 전력 제어형 콘센트(1)에 도킹되어 있지만, 작동하지 않는 동안에 소모되는 전력을 말하며, 전자 기기 본래의 기능과 무관하게 전력을 낭비한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어형 콘센트(1)는 기 설정된 전류 또는 전압 이하의 전류 또는 전압, 즉 설정 전력 이하의 전력이 감지되면, 전력 공급 제어부(30)가 스위치 오프(switch off)와 같은 방식을 통하여 전자 기기에 대한 전원 공급을 차단하여 소비 전력을 절감할 수 있다. 전력 공급 제어부(30)는 전류 및 전압의 값을 감지하여 단위 시간 동안의 소비 전력 값이 설정 전력 보다 작은 기준에 의하여 대기 전력을 차단하거나, 단위 시간 동안의 전류 또는 전압의 변화량을 감지하여 대기 전력을 차단할 수 있다.

종래의 멀티 콘센트에서는 가전 제품 또는 컴퓨터와 같은 전자 기기를 사용하고 난 이후에 전원을 끌 경우, 각각 기기의 전원을 끈 이후에, 멀티 콘센트의 스위치를 꺼 주어야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어형 콘센트(1)는 설정 전력 이하의 전력이 검출된 경우, 전원을 자동으로 차단하여, 모니터, 스피커, 프린터, 스캐너등 주변 기기의 불필요한 전원이 자동으로 차단되어 별도로 스위치를 끄지 않아도 전력 소모를 줄일 수 있으며, 전자 기기의 수명도 증가시킬 수 있다.

또한, 전력 공급 제어부(30)는 외부의 순간적인 돌출 충격(낙뢰, surge 등)으로부터 전자 기기를 보호하기 위하여 설정 전류 이상의 전류가 흐를 수 없도록 한다. 전자 기기에 설정 전류 이상의 전류가 공급되는 경우, 화재가 발생할 우려가 있으므로, 플러그 인터페이스(50)에 최종적으로 제공되는 전류가 설정 전류 미만이 되도록 억제한다. 설정 전류는 기 설정된 값일 수 있으며, 실시예에 따라, 설정 전류는 입력부(80)를 통하여 입력되거나, 호스트와 같은 외부로부터 무선 송수신부(70)를 통하여 입력될 수 있다. 또한, 설정 전류는 전자 기기에 따라 상이한 값을 가지도록 설정될 수 있으며, 전력 제어형 콘센트(1)가 적어도 하나의 소켓을 포함하기 때문에 각 소켓에 대하여 상이한 설정 전류가 제공될 수 있다.

SMPS(Switched-mode power supply, 10)는 교류 전압(VAC)를 직류 전압(VDD)의 형태로 변환하여 중앙 제어부(40)에 제공한다. SMPS(10)는 전압 강하를 동시에 수행할 수 있으며, 중앙 제어부(40)에 포함될 수도 있다.

제공되는 전원에 의하여 동작하며, 전력 공급 제어부(20)로부터 실시간으로 검출된 전류 및 전압 값을 포함하는 전력 공급 데이터 신호(PDT)를 제공받을 수 있다. 중앙 제어부(40)는 전력 공급 데이터 신호(PDT)를 저장할 수 있으며, 전력 공급 데이터 신호(PDT)에 기초하여 단위 시간에 대한 실시간 전력량을 산출할 수 있다. 단위 시간에 대한 실시간 전력량은 단위 시간에 대하여 검출된 전류 및 전압의 곱을 적분하여 산출될 수 있다. 또한, 중앙 제어부(40)는 설정 전류 및 설정 전력에 기초하여 전력 공급 제어 신호(PCON)를 전력 공급 제어부(30)에 제공할 수 있다. 상기한 바와 같이 설정 전류 및 설정 전력은 기 설정된 값들일 수 있으며, 또는, 입력부(80)를 통하여 제공된 값에 기초하여 설정될 수 있다. 실시예에 따라, 설정 전류는 무선 송수신부(70)로부터 수신된 설정 신호(SET)에 기초하여 설정될 수도 있다. 설정 신호(SET)는 설정 전류 이외에도 중앙 제어부(40)에 대하여 전원 공급 방식을 상이하게 설정할 수도 있다.

중앙 제어부(40)는 산출된 실시간 전력량을 외부에 송신하기 위하여 무선 송수신부(70)에 송수신 제어 신호(TCON)를 제공할 수 있다. 또한, 중앙 제어부(40)는 표시부(60)에 실시간 전력량을 표시하기 위한 표시 제어 신호(DCON)를 생성할 수 있다. 송수신 제어 신호(TCON) 및 표시 제어 신호(DCON)는 입출력 제어 신호(IOCON)에 포함될 수 있다.

중앙 제어부(40)는 무선 송수신부(70)를 통하여 외부로부터 수신된 설정 신호(SET)에 기초하여 동작할 수도 있다. 설정 신호(SET)는 설정 전류, 및 전력 제어 방식에 대한 정보를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 중앙 제어부(40)는 플러그 인터페이스(50)에 포함된 적어도 하나의 소켓 각각에 대하여 ID를 설정하여 각 ID에 대하여 전력 공급 제어 신호(PCON), 표시 제어 신호(DCON), 송수신 제어 신호(TCON) 등을 포함하는 제어 신호를 상이하게 제공할 수 있다.

표시부(60)는 중앙 제어부(40)로부터 수신한 표시 제어 신호(DCON)에 기초하여 실시간 전력량 및 적어도 하나의 소켓 각각에 대한 설정 전류 등을 표시한다. 표시부(60)는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 등을 포함할 수 있다. 또한, 표시부(60)는 터치 스크린을 포함하여, 입력 장치로서의 기능을 수행할 수도 있다.

무선 송수신부(70)는 송수신 제어 신호(TCON)에 기초하여 전력 제어형 콘센트(1)의 각 소켓에 흐르는 실시간 전류 및 전압 정보, 및 실시간 전력량을 포함하는 상태 신호(CDT)를 외부로 송신하고, 외부로부터 전력 제어형 콘센트(1)의 제어를 위한 설정 신호(SET)를 수신할 수 있다. 무선 송수신부(70)는 안테나 및 무선 송수신 칩을 포함할 수 있으며, 송수신 동작은 무선 신호 송수신을 통하여 수행될 수 있다. 무선 신호 송수신은 IrDA(Infrared Data Association), RFID(Radio Frequency IDentification), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi) 또는 초광대역 무선(UWB, Ultra WideBand) 방식에 의하여 수행될 수 있다.

플러그 인터페이스(50)는 적어도 하나의 소켓을 포함하여, 각 소켓을 통하여 도킹된 외부의 전자 기기에 전원을 공급한다. 플러그 인터페이스(50)의 구성에 대해서는 후술하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 검출부를 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 전력 검출부(20)는 전압 변환기(210, voltage transformer), 전류 변환기(220, current transformer), 전류-전압 변환기(230), 및 아날로그-디지털 변환기(240, ADC)를 포함할 수 있다.

전압 변환기(210)는 캐패시터, 유도체, 및 트랜스포머를 포함할 수 있으며, 두 단자에서 발생하는 자기장의 변화에 기초하여 전압이 유도되는 전자기 유도 현상에 의하여 전압을 감지한다. 감지된 전압은 전압 데이터 신호(VDT)로 제공된다.

실시예에 따라, 전력 검출부(20)는 전압 변환기(210)에서 제공된 전압 데이터(VDT)를 증폭하여 증폭 전압 데이터 신호(AVDT)를 제공하는 전압 증폭기(250)를 더 포함할 수 있다.

전류 변환기(220)는 전원 공급부(10)로부터 소켓에 제공되는 전류를 감지하여 전류 데이터 신호(CDT)를 제공한다. 전류 데이터 신호(CDT)는 전류-전압 변환기(230)에 제공되어 전압 값으로 변환되어 전류-전압 데이터 신호(CVDT)로 제공된다.

아날로그-디지털 변환기(240)는 아날로그 신호인 전압 데이터 신호(VDT) 또는 증폭 전압 데이터 신호(AVDT), 및 전류-전압 데이터 신호(CVDT)를 수신하여 이를 디지털 신호로 가공하여 전력 공급 데이터 신호(PDT)를 생성한다. 전력 공급 데이터 신호(PDT)는 실시간으로 갱신(refresh)될 수 있으며, 중앙 제어부(40)에 제공된다. 다만, 실시예에 따라, 아날로그-디지털 변환기(240)는 중앙 제어부(40)에 포함될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어부를 나타내는 블록도이다.

도 3을 참조하면, 중앙 제어부(40)는 저장부(410), 산출부(420), 및 제어 신호 제공부(430)를 포함할 수 있다.

저장부(410)는 전력 공급 데이터 신호(PDT)를 저장하여 산출부(420)에 제공된다. 저장부(410)는 휘발성 메모리 장치 및 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있으며, 전력 공급 데이터 신호(PDT)를 저장하거나, 설정 전류 값, 및 설정 신호(SET)를 저장할 수도 있다.

산출부(420)는 전력 공급 데이터 신호(PDT)에 기초하여 단위 시간에 대한 전력량을 산출할 수 있다. 전력 공급 데이터 신호(PDT)는 저장부(410)를 통하여 제공되거나, 전력 검출부(30)로부터 직접 제공될 수 있다. 산출부(420)는 단위 시간에 대하여 검출된 전류 및 전압을 곱한 값을 적분하는 적분기를 포함할 수 있다. 산출부(420)는 산출된 실시간 전력량(TP)을 제어 신호 제공부(430)에 제공한다.

제어 신호 제공부(430)는 실시간 전력량(TP)에 기초하여 전력 공급 제어 신호(PCON), 송수신 제어 신호(TCON), 및 표시 제어 신호(DCON)를 제공할 수 있다. 전력 공급 제어 신호(PCON)는 설정 전류 이상, 또는 설정 전력 이하의 전원이 공급되는 경우, 전원 공급을 차단하기 위한 신호로, 도 1의 전력 공급 제어부(30)에 제공된다. 송수신 제어 신호(TCON)는 실시간 전력량(TP)을 포함하여 실시간으로 전력 공급 상태를 호스트와 같은 외부에 제공하고 도 1의 무선 송수신부(70)의 동작을 제어하기 위한 신호이다. 표시 제어 신호(DCON)는 실시간 전력량을 표시부(60)를 통하여 표시하기 위한 신호에 상응한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어형 콘센트의 외부를 나타내는 도면이다.

전력 제어형 콘센트(1a)는 벽체에 매설되거나, 벽체에 매설된 별도의 콘센트와 연결되는 방식의 이동식 전력 제어형 콘센트로 구현될 수 있다. 도 4를 참조하면, 전력 제어형 콘센트(1a)는 플러그 인터페이스(50a), 표시부(60a), 무선 송수신부(70a), 및 입력부(80a)를 포함할 수 있다. 도 1에서, 전력 검출부(20) 및 전력 공급 제어부(30)는 전력 제어형 콘센트(1a)의 내부에 위치하여 도시되지 않았다.

플러그 인터페이스(50a)는 전자 기기와 연결된 외부의 플러그와 전력 제어형 콘센트(1a)를 전기적으로 연결하는 전원 단자를 포함한다. 플러그 인터페이스(50a)는 플러그가 완벽하게 도킹되었을 경우, 플러그와 플러그 인터페이스(50a)에서 전원을 제공하는 전원 단자가 전기적으로 연결되고, 플러그가 완전히 도킹되지 않았을 경우, 전원 단자와 플러그가 전기적으로 연결되지 않는다. 따라서, 대기 전력을 차단하여 소비 전력을 줄이는 동시에, 플러그를 완전하게 도킹하지 않은 경우, 전기적 연결을 차단하여, 플러그 삽입구를 통하여 전류가 흘러 발생할 수 있는 안전 사고를 예방할 수 있다. 플러그 인터페이스(50, 50a)의 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.

표시부(60a)는 실시간 전력량 및 설정 전류를 표시할 수 있다. 플러그 인터페이스(50a)가 적어도 하나의 소켓을 포함하는 경우, 각 소켓에 대하여 전력량 및 설정 전류를 표시할 수 있다. 도 4에 도시된 것은 예시적인 구성이며, 실시예에 따라, 표시부(60a)는 상이한 내용을 표시할 수 있다.

무선 송수신부(70a)는 호스트와 같은 외부와 무선으로 상태 신호(CDT) 및 설정 신호(SET)를 송수신한다. 무선 송수신부(70a)는 외부로 돌출되거나 내측으로 실장되는 안테나의 형태로 구현될 수 있다.

입력부(80a)는 전력 제어형 콘센트(1a)에 공급되는 전원의 설정 허용 범위에 포함되는 설정 전류, 전압 또는 전력을 설정하거나, 전원의 공급 여부를 입력하는 입력 장치이다. 입력부(80a)를 통하여 설정 전류를 입력하거나, 설정 전류를 초기화할 수 있으며, 각 소켓에 대한 전력 공급 여부를 입력하여 플러그가 완전히 도킹되어 있더라도 플러그로 공급되는 전원을 차단할 수 있다.

도 5a 는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 플러그 인터페이스를 나타내는 분해 사시도이다.

도 5a를 참조하면, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)는 도전성 금속으로, 도 1의 전력 공급 제어부와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)는 플러그(511)가 삽입되는 방향으로 돌출되어 있으며 탄성을 가지는 탄성 절곡부를 포함하는 금속판일 수 있으며, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 일단인 접촉단부를 향하여 각각 개방된 한 쌍의 플러그 삽입 가이드(502, 502a)가 구비된다. 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)는 한 쌍의 전원 단자 지지부(513, 513a)에 의하여 각각 지지된다. 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 사이에는 탄성 스프링(503)을 고정하기 위한 탄성 스프링 결합체(504)가 구비될 수 있다. 연결 버튼(505)은 탄성 스프링(503)을 향하여 결합되는 돌출부를 포함하여 탄성 스프링 결합체(504)와 결합될 수 있다. 연결 버튼(505)은 탄성 스프링(503)과 결합하여 수직으로 승강 운동을 할 수 있으며, 연결 버튼(505)의 승강에 따라, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 탄성 절곡부가 하강하고, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 접촉단부가 한 쌍의 플러그 삽입 가이드(502, 502a)의 방향으로 전진한다.

연결 버튼(505)의 상에 플러그 삽입부(506)가 설치될 수 있다. 플러그 삽입부(506)는 한 쌍의 플러그 삽입 가이드(502, 502a)와 마주보는 플러그 삽입공(507), 및 연결 버튼(505)과 마주보는 연결 버튼 돌출구(508)를 포함할 수 있다. 플러그 삽입부(506)는 콘센트 커버(509)에 의하여 콘센트 하부체(510)와 결합될 수 있다. 플러그(511)는 한 쌍의 플러그 인입 단자(512, 512a)를 포함할 수 있으며, 한 쌍의 플러그 인입 단자(512, 512a)는 플러그 삽입공(507)을 통하여 한 쌍의 플러그 삽입 가이드(502, 502a)의 궤적을 따라 삽입된다.

도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 제어형 콘센트의 결합 사시도이다.

연결 버튼(505)은 콘센트 하부체(510) 상에 결합된 플러그 삽입부(506)의 연결 버튼 돌출구(508)를 통하여 돌출되어 있다. 연결 버튼(505)은 도 5a에 도시된 바와 같이, 탄성을 가지면서 승강 운동을 하는 탄성 스프링(503)과 결합하여 승강 운동을 하며, 플러그(511)가 도킹되지 않은 경우, 플러그 삽입부(506) 상에 돌출된다. 콘센트 하부체(510)와 플러그 삽입부(506)는 콘센트 커버(509)에 의하여 고정 설치된다. 플러그(511)가 도킹되는 경우, 연결 버튼(505)이 하강하여 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 탄성 절곡부를 눌러 하강시키고, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)에 각각 포함된 접촉단부들이 플러그 삽입 가이드(502, 502a)의 방향으로 전진하여 한 쌍의 플러그 인입 단자(512, 512a)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 플러그(511)가 도킹되지 않아 연결 버튼(505)이 눌러지지 않으면, 플러그 삽입공(507)을 통하여 어느 물체가 삽입되더라도, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)가 플러그 삽입공(507)의 수직선상으로부터 후퇴하여 접촉되지 않기 때문에 전원이 제공되지 않는다.

도 6a 내지 7b는 전력 제어형 콘센트의 동작 원리를 설명하기 위하여 플러그가 도킹되기 이전과 이후의 단면을 도시한 단면도들이다. 도 6a 및 6b는 도 5b를 A-A'선을 따라 절취한 단면도들이고, 도 7a 및 7b는 도 5b를 B-B'선을 따라 절취한 단면도들이다.

도 6a 내지 7b를 참조하여, 전력 제어형 콘센트의 동작 원리를 설명한다.

도 6a 및 7a에서, 플러그(511)가 도킹되기 이전에는 연결 버튼(505)은 탄성 스프링(503)의 탄성에 의하여 플러그 삽입부(506)로부터 연결 버튼 돌출구(508)를 통하여 돌출되어 있다. 연결 버튼(505)의 하부면에는 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 탄성 절곡부(515)가 접촉된다. 연결 버튼(505)이 상승되어 있기 때문에, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 일측인 접촉단부(514)는 플러그 삽입공(507)의 수직선과 접하지 않을 정도로 내측으로 후퇴해 있다. 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 타측인 단자부(516)를 통하여 전원이 공급될 수 있다.

도 6b 및 7b에서, 플러그(511)가 도킹되어 한 쌍의 플러그 인입 단자(512, 512a)가 플러그 삽입공(507)을 통하여 플러그 삽입 가이드(502, 502a)로 삽입되면, 연결 버튼(505)이 하강하여 플러그 삽입부(506)에서 돌출되지 않게 되며, 탄성 스프링(503)이 압축되어 탄성 절곡부(515)가 하강하고, 이에 따라 접촉단부(514)가 플러그 삽입 가이드(502, 502a)의 방향으로 전진하여 한 쌍의 플러그 인입 단자(512, 512a)와 접촉한다. 한 쌍의 플러그 인입 단자(512, 512a) 및 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)는 도전성 물질이기 때문에, 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 단자부(516)를 통하여 제공된 전원이 한 쌍의 플러그 인입 단자(512, 512a)에 제공되어 플러그(511)를 포함하는 전자 기기에 전원이 공급된다.

플러그(511)의 도킹 여부에 따라, 탄성 스프링(503) 및 한 쌍의 전원 단자(501, 501a)의 복원력에 의하여 연결 버튼(505)은 승강한다.

도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 제어 시스템을 도시하는 도면이다.

도 8을 참조하면, 전력 제어 시스템(3)은 호스트(2), 및 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)를 포함할 수 있다.

호스트(2)는 연산부, 기억부, 제어부, 및 입출력부를 포함하는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있고, 예를 들어, 컴퓨터, 개인용 컴퓨터(PC), 서버, 휴대용 컴퓨터, 개인용 휴대 단말기(PDA), 모바일 폰(mobile phone), 중계기, 또는 홈 오토메이션 시스템 장치(Home automation system apparatus) 등을 포함할 수 있다. 호스트(2)는 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)와 무선으로 신호를 송수신할 수 있다. 상기한 바와 같이, 호스트(2)는 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)에 설정 신호(SET)를 송신하며, 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)로부터 상태 신호(CDT)를 수신할 수 있다. 설정 신호(SET)는 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)에 대한 설정 허용 범위를 포함할 수 있으며, 상태 신호(CDT)는 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)의 설정 허용 범위 및 실시간 전력량을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 호스트(2)와 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)사이의 무선 신호 송수신은 이에 한정되지 않는다. 또한, 하나의 호스트(2)는 복수의 전력 제어형 콘센트들(1b, 1c)과 무선으로 신호를 송수신할 수 있기 때문에, 각각의 전력 제어형 콘센트들(1b, 1c)에 대하여 IP를 설정하여 무선 신호 송수신을 수행할 수 있다. 즉, 호스트(2)와 전력 제어형 콘센트들(1b, 1c) 사이의 무선 신호 송수신은, 각각의 전력 제어형 콘센트들(1b, 1c)에 할당된 IP를 포함하여 수행될 수 있다. 따라서 호스트(2)는 복수의 전력 제어형 콘센트들(1b, 1c)의 상태를 모니터링 할 수 있으며, 각각에 대하여 설정 신호(SET)를 송신하여 통합적인 전력 관리가 가능하다. 또한, 설정 신호(SET)를 통하여 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)의 전력 공급 방식을 상이하게 설정할 수도 있다.

실시예에 따라, 호스트(2)와 전력 제어형 콘센트(1b, 1c) 사이의 무선 신호 송수신은, 저용량의 데이터 전송에 적합한 방식(예를 들어 지그비)과 고용량의 데이터 전송에 적합한 방식(예를 들어, UWB)을 결합함으로써, 저용량 데이터인 구동 신호와 고용량의 데이터인 저장 데이터의 전송을 별도로 수행하도록 이루어질 수 있다. 또한, 호스트(2)와 전력 제어형 콘센트(1b, 1c) 사이의 무선 신호 전송은 상기 방식들과 함께 정전기 유도 또는 자기 유도 방식을 결합하여 이루어질 수 있다. 이때, 호스트(2)와 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)는 수 cm 이내에서만 정보의 전송이 가능한 근접 무선(proximity wireless) 방식을 구현하여 보안성을 높일 수 있다.

호스트(2)는 송수신 안테나(12), 표시부(14), 및 입력부(16)를 포함할 수 있다. 호스트(2)는 송수신 안테나(12)를 통하여 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)와 신호를 무선으로 송수신한다. 표시부(14)는 호스트(2)의 상태를 표시하거나, 사용자가 입력부(16)를 통하여 입력한 정보를 표시할 수도 있다.

전력 제어형 콘센트(1b, 1c)는 벽체에 매설된 매설형 전력 제어형 콘센트(1b)이거나 이동형 전력 제어형 콘센트(1c)를 포함할 수 있다. 이동형 전력 제어형 콘센트(1b)는 벽체에 매설된 콘센트(c)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)의 구성은 이에 한정되지 않는다.

전력 제어형 콘센트(1b, 1c)는 소켓에 도킹되는 전자 기기에 제공되는 전류 및 전압을 실시간으로 검출하여 전력 공급 데이터를 제공하는 전력 검출부, 전력 공급 데이터를 저장하며, 전력 공급 데이터에 기초하여 설정 전류 이상의 전류 및 설정 전력 이하의 전력을 차단하는 중앙 제어부, 전력 공급 제어 신호에 응답하여 전력 검출부와 플러그 인터페이스를 전기적으로 연결하는 전력 공급 제어부, 적어도 하나의 플러그를 탈착할 수 있는 소켓을 포함하며, 전력 공급 제어부로부터 제공되는 전류 및 전압을 전자 기기에 제공하는 플러그 인터페이스, 및 호스트(2)와 무선으로 송수신하는 무선 송수신부를 포함할 수 있다.

전력 제어형 콘센트(1b, 1c)는 멀티 콘센트를 포함할 수 있으며, 멀티 콘센트는 둘 이상의 소켓을 구비하고, 플러그와 둘 이상의 소켓을 병렬로 연결하여 구성된다. 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)는 실시간으로 제공되는 전류 및 전압을 검출하여 저장하고, 검출된 전류 및 전압에 기초하여 실시간 전력량을 산출한다. 또한, 실시간 전력량에 기초하여 설정 전류 이상의 전류가 흐르지 않도록, 또는 설정 전력 이하의 전력을 차단하여 전원 공급을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 시스템(3)은 호스트(2)를 통하여 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)를 제어할 수 있으며, 호스트(2)를 통하여 적어도 하나의 전력 제어형 콘센트(1b, 1c)의 동작 상태를 모니터링할 수 있다. 따라서, 전력 공급을 통합적으로 관리할 수 있으며, 이에 따라 소비 전력을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

1, 1a, 1b, 1c: 전력 제어형 콘센트, 2: 호스트, 3: 전력 제어 시스템

Claims (10)

1. 전자 기기에 제공되는 전원 전압의 전류 및 전압을 실시간으로 검출하여 전력 공급 데이터를 제공하는 전력 검출부;
   상기 전력 공급 데이터에 기초하여 전력 공급 제어 신호를 제공하고, 상기 전력 공급 데이터를 포함하는 송수신 제어 신호를 제공하는 중앙 제어부;
   상기 전력 공급 제어 신호에 응답하여 상기 전력 검출부와 플러그 인터페이스를 전기적으로 연결하는 전력 공급 제어부;
   적어도 하나의 소켓을 포함하며, 상기 전력 공급 제어부로부터 제공되는 상기 전원 전압을 상기 전자 기기에 제공하는 플러그 인터페이스; 및
   상기 송수신 제어 신호에 기초하여 외부와 무선으로 송수신하는 무선 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 공급 제어 신호는 설정 허용 범위를 벗어나는 전류, 전력, 또는 전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 설정 허용 범위를 입력할 수 있는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 중앙 제어부는,
   상기 전력 공급 데이터를 저장하는 저장부;
   상기 전력 공급 데이터에 기초하여 실시간으로 단위 시간에 대하여 검출된 전력 및 전압의 곱을 적분하여 실시간 전력량을 산출하는 산출부; 및
   상기 전력 공급 데이터에 기초하여 설정 전류보다 큰 전류 및 설정 전력보다 작은 전력을 차단하는 상기 전력 공급 제어 신호, 및 상기 전력 공급 데이터를 포함하는 송수신 제어 신호를 제공하는 제어 신호 제공부;를 포함하며, 상기 설정 전류 및 상기 설정 전력은 상기 설정 허용 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 중앙 제어부는 상기 전력 공급 데이터에 기초하여 단위 시간에 대한 실시간 전력량을 산출하고, 상기 실시간 전력량을 표시하는 표시 제어 신호를 제공하며,
   상기 표시 제어 신호에 기초하여 상기 실시간 전력량을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제어 신호 제공부는 상기 적어도 하나의 소켓에 각각 상응하는 상기 전력 공급 제어 신호 및 송수신 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 플러그 인터페이스는,
   상기 전자 기기에 포함되는 플러그의 도킹에 따라 승강하는 연결 버튼; 및
   상기 연결 버튼을 향하여 돌출되도록 절곡되어 상기 연결 버튼의 하부면에 접하는 탄성 절곡부, 상기 탄성 절곡부의 승강에 따라 전진 및 후퇴하는 접촉 단부, 및 상기 전력 공급 제어부로부터 전원을 제공받는 단자부를 포함하는 전원 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 제어형 콘센트는 벽면에 매립된 매설형, 또는 벽면에 매립된 콘센트에 연결되는 이동형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
9. 전자 기기에 제공되는 전원 전압의 전류 및 전압을 실시간으로 검출하여 전력 공급 데이터를 제공하는 전력 검출부;
   상기 전력 공급 데이터에 기초하여 설정 허용 범위에 해당하는 상기 전원 전압을 제공하기 위한 전력 공급 제어 신호를 제공하는 중앙 제어부;
   상기 전력 공급 제어 신호에 응답하여 상기 전력 검출부와 플러그 인터페이스를 전기적으로 연결하는 전력 공급 제어부;
   적어도 하나의 소켓을 포함하며, 상기 전력 공급 제어부로부터 제공되는 상기 전원 전압을 상기 전자 기기에 제공하는 플러그 인터페이스 플러그 인터페이스; 및
   상기 설정 허용 범위를 입력할 수 있는 입력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어형 콘센트.
10. 전자 기기에 제공되는 전류 및 전압을 실시간으로 검출하며, 검출된 전류 및 전압에 기초하여 실시간 전력을 산출하여 표시하고, 상기 실시간 전력에 기초하여 상기 전자 기기에 제공되는 최대 전류 및 최소 전력을 제어하며, 상기 실시간 전력을 포함하는 상태 정보를 무선으로 송신하는 전력 제어형 콘센트; 및
    상기 전력 제어형 콘센트로부터 상기 상태 정보를 무선으로 수신하고, 설정 정보를 무선으로 송신하는 호스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력제어 시스템.

Images