KR20130051301A - 조도 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 조도 제어 시스템의 조도 제어 방법은 수용가의 목표 전력량을 포함하는 피크타임 관리 정보 및 조명 제어 정보 중 적어도 하나를 저장하고 관리하고, 상기 목표 전력량과 상기 수용가의 전력 사용량을 비교하며, 상기 목표 전력량과 상기 전력 사용량의 차이가 임계치 이하이면, 상기 수용가 내의 조명기구의 조도를 낮게 설정한다.

Description

조도 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING INTENSITY OF ILLUMINATION}
본 발명은 조도 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전력 피크타임(Peak Time)은 냉방 또는 난방, 조명, 동력 및 산업용 전기 수요가 최대 점에 달하는 때를 의미한다. 전력회사는 전력 피크타임을 고려하여 발전 용량을 조절하고, 비축 전력을 준비한다. 그러나, 전력 수요가 급격하게 증가하면, 발전 용량을 초과할 수 있다. 비용 문제로 인하여, 전력회사가 발전 용량을 무한정으로 늘릴 수는 없다. 따라서, 전력회사가 최대 전력 수요 값을 예측하고, 부하를 적절히 안배하여 전체 전력 사용량을 일정 수준 이내로 통제하는 방법을 피크타임 관리 또는 피크타임 제어라 한다.
피크타임 관리는 전력회사와 수용가 사이의 계약에 기초할 수 있다. 피크타임 관리 하의 수용가에는 요구부하량 관리 장치(Demand Controller)가 설치된다. 일정 수준 이상의 전력 부하가 발생한 경우, 전력회사는 수용가에 제공되는 전력 일부를 소정 시간 동안 차단함으로써 전력 피크를 방지할 수 있다. 이에 대하여, 전력회사는 수용가에게 전기 요금의 일부를 면제 또는 할인해주는 혜택을 줄 수 있다.
수용가에 대한 전력 차단은 전력 부하 정도에 따라 단계적으로 진행될 수 있다. 전력 부하 정도가 심각하지 않은 경우에는 냉방, 난방, 공조기, 집수 펌프 등 생활에 큰 불편을 초래하지 않는 수준에서 전력 차단을 한다. 그러나, 전력 부하 정도가 심각해지면, 수용가에 대한 송전을 차단할 수도 있다.
한편, 일반적인 도심 건물의 전력 사용 비율은 조명, 일반 전력, 냉방, 공조 설비, 난방의 순으로 높다. 이와 같이, 여름 또는 겨울을 제외한 경우, 전체 전력 사용량에 대비하여 조명에 사용되는 전력 비율이 가장 높다.
그리고, 조명의 경우, 투입 전력 대비 인지 조도 간의 관계가 선형적이지 않다. 즉, 투입 전력을 줄이더라도 인지 조도가 크게 낮아지지는 않는다.
따라서, 피크타임 관리 대상으로 냉방, 난방, 동력보다 조명을 우선 순위로 둘 경우 생활의 불편 및 산업 피해를 최소화할 수 있다.
그러나, 현재 조명을 이용한 전력 피크타임 관리는 이루어지지 않고 있는 실정이다. 현재 가장 널리 사용되는 조명은 형광등으로, 조명을 끄거나 켜는 것을 제어할 수 있을 뿐, 원격에서 조도를 제어하는 것은 용이하지 않기 때문이다.
따라서, 원격에서 조도를 제어하여 전력 피크타임을 관리하는 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전력 피크타임 관리를 위한 조도 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 조명 제어 시스템은 전력회사의 피크타임 관리서버와 네트워크를 통하여 연결되고, 피크타임 관리 정보 및 조명 제어 정보 중 적어도 하나를 저장하고 관리하는 관리용 컴퓨터, 상기 관리용 컴퓨터로부터 상기 조명 제어 정보를 수신하고 적어도 하나의 센서로부터 감지 신호를 수신하여 조명 제어 명령을 생성하거나, 상기 관리용 컴퓨터로부터 조명 제어 명령을 수신하는 그룹 제어기, 그리고 상기 그룹 제어기에 의하여 관리되고, 상기 그룹 제어기로부터 조명 제어 명령을 수신하는 적어도 하나의 조명기구를 포함한다.
조명 제어 정보는 시간대 별 점등 또는 소등 정보, 시간대 별 조도 설정 정보, 구역 별 점등 또는 소등 정보, 구역 별 조도 설정 정보 및 조명기구의 점등 유지 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
관리용 컴퓨터는 상기 피크타임 관리 정보에 포함된 수용가의 목표 전력량과 상기 수용가의 전력 사용량을 비교하고, 상기 목표 전력량과 상기 전력 사용량 간의 차이가 임계치 이하인 경우, 상기 그룹 제어기에게 상기 조명기구의 조도를 낮출 것을 명령하는 조도 제어 명령을 전송할 수 있다.
관리용 컴퓨터는 상기 피크타임 관리 서버로부터 전력 차단 단계에 대한 정보를 포함하는 피크타임 관리 메시지를 수신하고, 상기 전력 차단 단계에 대한 정보와 상기 조명 제어 정보에 기초하여 상기 조명 제어 명령을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 조도 제어 시스템의 조도 제어 방법은 수용가의 목표 전력량을 포함하는 피크타임 관리 정보 및 조명 제어 정보 중 적어도 하나를 저장하고 관리하는 단계, 상기 목표 전력량과 상기 수용가의 전력 사용량을 비교하는 단계, 그리고 상기 목표 전력량과 상기 전력 사용량의 차이가 임계치 이하이면, 상기 수용가 내의 조명기구의 조도를 낮게 설정하는 단계를 포함한다.
조도 제어 방법은 전력회사의 피크타임 관리 서버로부터 전력 여유분의 부족으로 인한 전력 차단을 명령하는 피크타임 관리 메시지를 수신하는 단계, 그리고 상기 피크타임 관리 메시지와 상기 조명 제어 정보에 기초하여 상기 수용가 내의 조명기구의 조도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
피크타임 관리 메시지는 전력 여유분의 부족 정도를 나타내는 정보를 포함하고, 상기 조명기구의 조도는 상기 전력 여유분의 부족 정도에 따라 단계적으로 조절할 수 있다.
전력회사의 입장에서, 전력 사용이 집중되는 때에도 수용가의 피해를 최소화하면서 전력 부하를 줄일 수 있다. 또한, 전력회사는 발전 용량을 늘리지 않고도 전력 여유분을 늘릴 수 있다.
수용가의 입장에서, 투입되는 전력에 대비하여 인지 조도가 크게 약화되지 않으므로, 큰 불편 없이 전력 요금을 줄일 수 있다.
도 1은 조명에 투입되는 전력 대비 인간이 인지하는 조도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 조도 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 조도 제어 시스템의 조도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조도 제어 시스템의 조도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 조명에 투입되는 전력 대비 인간이 인지하는 조도를 나타내는 그래프이다.
도 1을 참고하면, 가로 축은 인간이 인지하는 조도를 나타내고, 세로 축은 조명에 투입되는 전력을 나타낸다. 인간이 인지하는 최대 밝기를 위하여 조명에 투입되는 전력을 1로 두었을 경우, 0.2만큼의 전력을 투입하면 최대 밝기의 약 50%로 인지할 수 있고, 0.6의 전력을 투입하면 최대 밝기의 약 80%로 인지할 수 있다.
이와 같이, 조명에 투입되는 전력을 줄이더라도 생활에 큰 불편을 미치지 않을 수 있다.
이하, 전력 피크타임에 수용가의 조도를 제어함으로써 전력 회사의 전력 부하를 줄이는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 조도 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 조도 제어 시스템(200)은 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n), 그룹 제어기(220-1, 220-2), 이더넷 게이트웨이(Ethernet gateway)(230) 및 관리용 컴퓨터(240)를 포함한다.
조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)는 수용가에 설치된 조명장치를 의미하고, 각각의 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)는 발광 다이오드(Lignt Emitting Diode, LED) 또는 할로겐 조명등(211-1, 211-2, ..., 211-n), 조명등의 조도를 조절하는 조광기(212-1, 212-2, ..., 212-n) 및 조명등의 방전을 안정시키는 안정기(213-1, 213-2, ..., 213-n)를 포함한다.
그룹 제어기(220-1, 220-2)는 수용가 내의 복수의 조명장치(210-1, 210-2, ..., 210-n)를 일괄 관리한다. 수용가 내에는 적어도 하나의 그룹 제어기가 설치될 수 있다. 그룹 제어기는 수용가 내의 구역 별로 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그룹 제어기(220-1, 220-2)는 각각 센서(미도시)와 연결되어 있고, 센서는 조명장치(210-1, 210-2, ..., 210-n) 주변의 사람 또는 차량 등의 움직임을 감지하거나 밝기를 감지하여 감지 신호를 그룹 제어기(220-1, 220-2)에게 전달할 수 있다. 그룹 제어기(220-1, 220-2)는 센서로부터 수신한 감지 신호에 기초하여 자신이 관리하는 조명장치(210-1, 210-2, ..., 210-n)의 점등/소등 여부 또는 조도를 제어할 수 있다.
게이트웨이(230)는 수용가 내에 복수의 그룹 제어기(220-1, 220-2)가 있는 경우, 복수의 그룹 제어기(220-1, 220-2)를 하나로 묶어서 네트워크(Network)로 연결시킨다.
관리용 컴퓨터(240)는 수용가 내의 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)를 자체적으로 관리한다. 관리용 컴퓨터(240)는 수용가의 조명 제어 정보를 미리 저장하고 관리할 수 있다. 조명 제어 정보는 관리용 컴퓨터(240)의 사용자 인터페이스를 통하여 관리자에 의하여 설정되거나 변경될 수 있다. 조명 제어 정보는 시간대 별 점등/소등 정보, 시간대 별 조도 설정 정보, 구역 별 점등/소등 정보, 구역 별 조도 설정 정보 및 점등 유지 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 관리용 컴퓨터(240)는 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n) 정보를 더 저장하고 관리할 수 있다. 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n) 정보는 소모 전력 정보, 교체 날짜 정보 및 예상 교체 시기 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
수용가와 전력회사 간에 피크타임 관리에 대한 계약이 설정되어 있는 경우, 조도 제어 시스템(200)은 인터넷을 통하여 전력회사의 피크타임 관리 서버(300)와 연결된다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 조도 제어 시스템의 조도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 관리용 컴퓨터(240)는 조명 제어 정보 및 피크타임 관리 정보를 저장하고 관리한다(S300). 조명 제어 정보는 시간대 별 점등/소등 정보, 시간대 별 조도 설정 정보, 구역 별 점등/소등 정보, 구역 별 조도 설정 정보 및 점등 유지 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 피크타임 관리 정보는 전력회사와의 계약에 의해 설정된 목표 전력 정보를 포함할 수 있다.
그룹 제어기(220-1, 220-2)는 관리용 컴퓨터(340)로부터 조명 제어 정보를 수신하고(S310), 센서로부터 조명장치(210-1, 210-2, ..., 210-n) 주변의 사람, 차량 등의 움직임 또는 밝기에 대한 감지 신호를 수신한다(S320).
그룹 제어기(220-1, 220-2)는 조명 제어 정보 및 감지 신호에 기초하여 점등/소등 명령 또는 조도 조절 명령을 생성하고(S330), 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)에게 전송한다(S340). 예를 들면, 조명 제어 정보가 소정의 밝기에서의 조명장치(210-1, 210-2, ..., 210-n)의 조도 설정 정보를 포함하는 경우, 감지 신호에 포함된 밝기 정보에 해당하는 조도 조절 명령을 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)에게 전송할 수 있다.
한편, 관리용 컴퓨터(340)는 미리 저장된 피크타임 관리 정보, 즉 수용가의 목표 전력 정보와 수용가의 전력 사용량을 비교한다(S350). 수용가의 전력 사용량은 관리용 컴퓨터(340)의 사용자 인터페이스를 통하여 관리자에 의하여 입력되거나, 수용가의 IBS(Intelligent Building Management System)으로부터 전송될 수 있다. 관리용 컴퓨터(340)는 목표 전력 정보와 전력 사용량을 주기적으로 비교하거나, 새롭게 전력 사용량이 입력된 경우 비교할 수 있다.
비교 결과, 목표 전력 정보와 전력 사용량의 차이가 임계치 이하인 경우, 즉 소정 시간 이내에 전력 사용량이 목표 전력량을 초과할 가능성이 커진 경우, 관리용 컴퓨터(340)는 그룹 제어기(220-1, 220-2)를 통하여 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)에게 조도 조절 명령을 전송한다. 이때, 조도 조절 명령은 단계적으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 목표 전력량과 전력 사용량의 차이가 작을수록 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)의 조도를 낮게 조절하도록 명령할 수 있다.
한편, 전력 사용량이 급증하여 전력회사의 전력 여유분이 부족해지면, 전력회사의 피크타임 관리 서버는 피크타임 관리 계약이 이루어진 수용가에 대한 송전을 통제할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조도 제어 시스템의 조도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 수용가의 관리용 컴퓨터(240)가 피크타임 관리 서버(300)로부터 피크타임 관리 메시지를 수신한다(S400). 피크타임 관리 메시지는 전력회사의 전력 여유분이 부족하므로, 수용가의 전력 사용을 줄일 것을 명령하는 메시지이다. 피크타임 관리 메시지는 전력 차단 단계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전력 여유분의 부족 상태가 심각할수록 높은 단계의 전력 차단을 명령할 수 있다.
관리용 컴퓨터(240)는 피크타임 관리 메시지에 포함된 전력 차단 단계에 대한 정보와 관리용 컴퓨터(240)에 저장되어 있는 조명 제어 정보에 기초하여 조명 제어 메시지를 생성한다(S410). 일 예로, 전력 차단 단계가 심각할수록 즉, 전력 여유분의 부족 상태가 심각할수록 조도를 낮게 설정하거나, 소등하도록 설정할 수 있다. 다른 예로, 시간 대 및 구역의 특성을 고려하여 조명 제어 메시지를 생성할 수 있다. 즉, 낮 시간인 경우 밤 시간인 경우에 비하여 조도를 더 낮게 설정할 수 있다. 지상의 복도는 지하 주차장에 비하여 조도를 더 낮게 설정할 수도 있다.
관리용 컴퓨터(240)는 그룹 제어기(220-1, 220-2)를 통하여 조명기구(210-1, 210-2, ..., 210-n)에게 조명 제어 메시지를 전송한다(S420).
이와 같이, 수용가 내의 관리용 컴퓨터의 제어 하에 조명기구의 조도를 조절하면, 전력 사용이 집중되는 때에도 수용가의 피해를 최소화하면서 전력 부하를 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 전력회사의 피크타임 관리서버와 네트워크를 통하여 연결되고, 피크타임 관리 정보 및 조명 제어 정보 중 적어도 하나를 저장하고 관리하는 관리용 컴퓨터,
    상기 관리용 컴퓨터로부터 상기 조명 제어 정보를 수신하고 적어도 하나의 센서로부터 감지 신호를 수신하여 조명 제어 명령을 생성하거나, 상기 관리용 컴퓨터로부터 조명 제어 명령을 수신하는 그룹 제어기, 그리고
    상기 그룹 제어기에 의하여 관리되고, 상기 그룹 제어기로부터 조명 제어 명령을 수신하는 적어도 하나의 조명기구
    를 포함하는 조명 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조명 제어 정보는
    시간대 별 점등 또는 소등 정보, 시간대 별 조도 설정 정보, 구역 별 점등 또는 소등 정보, 구역 별 조도 설정 정보 및 조명기구의 점등 유지 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 조명 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관리용 컴퓨터는
    상기 피크타임 관리 정보에 포함된 수용가의 목표 전력량과 상기 수용가의 전력 사용량을 비교하고, 상기 목표 전력량과 상기 전력 사용량 간의 차이가 임계치 이하인 경우, 상기 그룹 제어기에게 상기 조명기구의 조도를 낮출 것을 명령하는 조도 제어 명령을 전송하는 조도 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관리용 컴퓨터는 상기 피크타임 관리 서버로부터 전력 차단 단계에 대한 정보를 포함하는 피크타임 관리 메시지를 수신하고, 상기 전력 차단 단계에 대한 정보와 상기 조명 제어 정보에 기초하여 상기 조명 제어 명령을 생성하는 조도 제어 시스템.
  5. 조도 제어 시스템의 조도 제어 방법에 있어서,
    수용가의 목표 전력량을 포함하는 피크타임 관리 정보 및 조명 제어 정보 중 적어도 하나를 저장하고 관리하는 단계,
    상기 목표 전력량과 상기 수용가의 전력 사용량을 비교하는 단계, 그리고
    상기 목표 전력량과 상기 전력 사용량의 차이가 임계치 이하이면, 상기 수용가 내의 조명기구의 조도를 낮게 설정하는 단계
    를 포함하는 조도 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력회사의 피크타임 관리 서버로부터 전력 여유분의 부족으로 인한 전력 차단을 명령하는 피크타임 관리 메시지를 수신하는 단계, 그리고
    상기 피크타임 관리 메시지와 상기 조명 제어 정보에 기초하여 상기 수용가 내의 조명기구의 조도를 조절하는 단계
    를 더 포함하는 조도 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 피크타임 관리 메시지는 전력 여유분의 부족 정도를 나타내는 정보를 포함하고,
    상기 조명기구의 조도는 상기 전력 여유분의 부족 정도에 따라 단계적으로 조절되는 조도 제어 방법.
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