KR20170097091A - 에너지관리 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 에너지관리 시스템은 각 기기별로 전력 사용량을 측정하여 적산 과 지역별 토탈 전력 사용량을 적산, 모니터링을 할 수 있으며 각 기기들 간의 사물인터넷(IoT)을 통해 사용 패턴, 데이터 등을 수집, 분석, 저장, 전달하고 기기를 사용하지 않는 동안 기기에서 낭비되는 전력을 완전히 자동으로 차단, 제어하여 에너지를 효율적으로 사용하도록 한다.
또한, 기기의 제어를 원격으로 하고 기기들을 사용하지 않는 경우에는 기기에 전원공급을 자동으로 완전히 차단 할 뿐 아니라 시스템에 연결된 모든 기기들의 전원이 차단된 경우와 시스템 대기상태인 경우 시스템에 공급되는 전원도 차단하여 전력을 소비를 최소화하여 에너지를 효율적으로 관리할 수 있도록 한다.

Description

에너지관리 시스템 및 그 제어방법
본 발명은 가정(스마트홈), 사무실, 빌딩 및 공장 등의 에너지를 효율적으로 사용하기 위한 스마트 홈/빌딩 에너지관리 시스템에 관한 것이다.
전자기기의 융, 복합으로 사물인터넷(IoT) 기기들이 증가 추세에 있어 향후 에너지 소비가 급진적으로 늘 것으로 예상된다. 국제에너지기구(IEA)에서도 이런 예상 때문에 소비전력이 적은 저전력 전자 기기의 개발을 권고하고 있는 실정이다.
기존의 에너지관리시스템은 주로 가구별 전력 사용량을 적산하여 소비자에게 보여주거나, 아니면 전자 기기별 사용패턴을 분석하여 소비자들이 생활패턴을 바꾸도록 유도하는 형태였다.
이러한 시스템은 에너지관리를 하기 위한 시스템 구성 기기들이 또 다른 전력을 소비하여 에너지 사용을 줄이는 데는 한계가 있다. 또한, 기존의 전자기기들의 전력을 차단할 수가 없는 문제점이 있었다.
에너지관리 시스템에 관한 기존 기술로는, 예를 들어, 스마트 계량기(smart meter), 전력 측정 AC 콘센트, 원격 제어 AC 콘센트, 스마트 멀티탭(smartpower strip), 스마트 홈 시스템, 또는 네트워크 제어 및 모니터링을 통한 캠퍼스 광역 에너지 관리 시스템 등을 들 수 있다.
스마트 계량기는 가정용 전기 계량기로서, 비용 청구 및 전력 공급 계획의 목적으로 유틸리티 시설에 즉시 또는 매월 사용량을 제공하는 통신 서브 시스템을 또한 가지고 있으며, 유틸리티 시설들과 고객 사이에서 역동적인 양방향 대화를 창출한다. 이러한 대화는 에너지 효율 제고와 수요 반응 파악을 목표로 하며, 시장에서 사용 가능한 예로는 '텐드릴(TENDRIL)'이 있다. 전기전력 소비량은 가구당 누적 합계이다.
전력 측정 AC 콘센트는 일반적으로, 일반AC 콘센트 및 이와 연결된 기기(각 전자제품) 사이에 삽입되는 일종의 보조장치로서, 일반 AC콘센트에서 기기로 들어가는 전기 전력을 측정한다. 측정결과는 일반적으로 장치에 연결된 디스플레이 상에 도시된다. 이러한 결과에 의해, 사용자는 특정 제품이 어떤 동작 모드에서 얼마나 많은 전기를 소비하는지를 이해할 수 있다. 또한, 에너지 절약을 용이하게 하기 위해 사용자가 사용 계획을 결정할 수 있으며, 시장에서 사용 가능한 예로는 '킬-A-와트(Kill-A-Watt)'가 있다.
원격 제어 AC 콘센트는 일반적으로, 일반AC 콘센트와 기기 사이에 삽입되는 일종의 보조장치로서, 일반적으로 기기의 메인 전원을 켜거나 또는 끄기 위한 스위치를 포함한다. 이러한 장치는 적외선, RF파(radio frequency wave), 전력라인 신호 등과 같은 다양한 기술을 통해 원격으로 제어될 수 있다. 모뎀, 라우터 및 인터넷과 같은 일부 기술들에 의해, 장치 및 기구가 설치된 구내로부터 더 멀리 떨어진 곳에서도 제어가 가능하다. 이 장치에 의해, 기기의 사용량이 원격으로 제어될 수 있어 에너지 이용률의 개선이 가능하며, 시장에서 사용 가능한 예로는 '웨인달튼(Wayne Dalton)'이 있다.
스마트 멀티탭은 AC 콘센트의 한 갈래로, 일반적으로 두 종류, 즉 마스터(master)와 주변기기(peripheral)로 구분되며, 마스터 플러그삽입구의 전력 소비량이 모니터링 된다. 마스터 플러그삽입구에 연결된 기기가 임계값 이하의 전력(대기전력)을 소모하는 경우, 그 주변기기 플러그삽입구에 전력 소모를 더욱 줄이기 위해 자동으로 전원을 차단하여 주변기기가 꺼진다. 반대로, 마스터 삽입구에 임계값보다 높은 전력(정상으로 재활성화)을 소모하는 경우, 그 주변기기 플러그삽입구는 자동적으로 전원이 공급되어 켜진다. 예를 들면, 컴퓨터가 마스터 플러그삽입구에 연결시, 관련되어 있는 모니터, 프린터, 라우터, 스피커는 주변기기 플러그삽입구에 연결된다. 시장에서 사용 가능한 예로는 '인텔리패널(IntelliPanel)'과 '불로직스(BuLogics)'가 있다.
스마트 홈 시스템은 일반적으로, 전등 스위치, AC 콘센트, 도어 잠금 장치, 실내 온도 조절 장치, 원격 컨트롤러등과 같은 장치를 집대성하는 광역 홈 네트워크이다. 이 장치들은 네트워크 형성을 위해 서로 통신을 주고 받으며, RF, 적외선, 또는 송전선(power-line)이 네트워킹 매체로 사용될 수 있다. 이러한 시스템을 홈 콘트롤 오토메이션(home control automation)이라고 부른다. 일부 장치들이 전력 측정 기능을 포함하고 있으나, 사용자가 에너지를 절약하기 위한 사전적인 에너지 절약기법은 일반적으로 나타나 있지 않다. 시장에서 사용 가능한 예로는 'HAI', 'EnergvHub' 및 'Energate'가 있다.
캠퍼스 광역 에너지 관리 시스템은 네트워크 인프라를 활용하여 전력 측정 AC 콘센트 및 원격 제어 AC 콘센트 등과 같은 다양한 서브 시스템을 연결시키며, 캠퍼스 전체에 설치되고, 관리 작업을 용이하게 하기 위해 일반적으로 작은 영역의 클러스터로 분할된다. 콘트롤 센터는 에너지 사용량을 검토한 후, 전력 소비 활용의 개선을 위해 제어 기기를 개별적으로 또는 클러스터별로 제어한다. 시장에서 사용 가능한 예로는 '시스코 에너지 와이즈(Cisco's Energy Wise)' 및 '애질 웨이브즈(Agile waves)'가 있다.
그러나, 상기 에너지 관리 장치 또는 시스템들은 각기 약점을 갖고 있다. 예를 들어, 스마트 미터는 가구당 총 전기 사용량만을 리포트하고, 개별 기구가 어떻게 소비하는지에 대해서는 알려주지 않으므로 에너지 관리를 어렵고 비효율적으로 만든다.
전력 측정 AC 콘센트의 경우, 기기가 얼마나 전력을 소비하는지 알 수 있기는 하나, 에너지 절약에 대해서는 사전에 사용자에게 도움을 주는 것이 전혀 없다.
마찬가지로, 원격제어 AC 콘센트의 경우는, 에너지를 절약하기 위해 스위치를 오프 시킬 경우 사용자의 개입이 필요하다. 이와 반대로, 스마트 멀티탭은 사용자가 에너지 절약을 할 수 있도록 적극적으로 지원하며, 마스터 기기를 측정한 후 주변기기들을 자동으로 스위치 오프 시킨다. 유일한 단점은 마스터와 그 주변기기들을 동일한 스마트 멀티탭에 연결시켜야 한다는 점이다.
캠퍼스 광역 에너지 관리 시스템은 가장 완전한 자동 솔루션이기는 하나, 구현의 복잡성, 장비 비용, 유지 보수 작업은 홈 사용자의 에너지 절감의 효과를 압도한다.
그러나 더 큰 단점은 에너지를 효율적으로 관리하여 전력 낭비를 최소화하기 위해 도입한 상기의 기술들이 적용된 기기에서 추가적으로 에너지를 소비한다는 것이다.
상기의 기술을 적용하기 위해 새로운 기기로 원격제어 AC콘센트, 스마트멀티탭, 에너지관리 시스템 등의 도입이 필요한데 이 기기(AC콘센트, 스마트멀티탭)에서 연결된 기기의 전원을 차단해도 상기 기기 자체가 소비전력이 항상 소비되고 있어 기기의 전원을 차단해도 별도의 전력 낭비를 하고 있다는 것이다.
또 시스템에서 발생된 이벤트 처리가 끝나 다음 이벤트 발생을 기다리는 동안도 시스템에는 계속 AC 전원 공급되어 전력을 소비하고 있다.
또한 향후 사물인터넷(IoT) 시대를 열기 위해 개발되는 기기들은 기능 추가로 소비전력이 더욱 더 증가하게 될 것은 자명하다.
가트너(Gartner) 보고서에 의하면 2020년이 되면 사물인터넷(IoT) 관련 시장규모는 3000억달러, 인터넷에 연결된 기기들은 최대 260억개까지 증가할 것으로 전망하고 있다.
이와 같이 에너지 소비가 더 늘어날 곳에 대비하여 보다 더 효율적인 에너지관리 방안 및 이와 더불어 사물인터넷의 구현이 필요하다.
예를 들어 한 가정에 상기의 AC 콘센트 10개라 가정하고 AC 콘센트 자체 소비전력이 1W 라 가정하면 기기들의 전원이 모두 차단되더라도 가구당 하루 240W의 전력이 낭비되고 년간 가구당 87KWH를 소비하며 또한 무선 인터넷 기기, 모뎀, 에너지관리 시스템 자체의 소비 전력이 40W라 가정하고 하루 10시간 기기를 사용하지 않는다면 하루 400W, 년간 146KWH가 소비된다.
이 경우, 국내의 예를 들면, 약 1,800만 가구가 소비한다면 소비 전력량은 년간 4,194GWH의 전력이 낭비된다. 여기에 기기의 대기전력이 더해지면 낭비되는 전력량은 더욱 많을 것이다.
이와 같이 에너지를 줄이기 위해서 시행한 규제 및 시스템 도입이 또 다른 소비전력을 낭비하게 되어 에너지를 줄이기 위한 본래의 목적에 반하는 결과가 초래되는 문제점이 있다.
본 발명의 에너지관리 시스템은 스마트그리드와 통신을 통해 에너지를 효율적으로 사용할 수도 있고 각 전자제품(이하 기기라 함) 별로 전력 사용량을 측정하여 적산과 지역별 토탈 전력 사용량을 적산, 모니터링을 할 수 있으며 각 기기들 간의 사물인터넷(IoT)을 통해 사용 패턴, 데이터 등을 수집, 분석, 저장, 전달하고 기기를 사용하지 않는 동안 기기에서 낭비되는 전력을 완전히 자동으로 차단, 제어하여 에너지를 효율적으로 사용하도록 한다.
또, 인터넷이나 스마트폰, PDA로 기기의 제어를 원격(유, 무선)으로 하고 가정(스마트홈)이나 사무실, 빌딩 및 공장 등의 기기들을 사용하지 않는 경우에는 기기에 전원공급을 자동으로 완전히 차단 할 뿐 아니라 시스템에 연결된 모든 기기들의 전원이 차단된 경우와 시스템의 제어 이벤트가 종료되어 대기상태인 경우 시스템에서 불필요하게 낭비되는 전력을 없애기 위해 시스템에 공급되는 전원도 차단하여 전력을 소비를 최소화하여 에너지를 효율적으로 관리할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서는, 일반적으로 현재 사용중인 콘센트(단순히 전원만 연결 기능을 가짐)를 그대로 사용하면서 상기의 기능을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명의 일부 실시예에서는, 시스템에 모든 기기를 자동으로 연결하고, 시스템에 연결된 각 기기의 소비 전력을 측정하고, 시스템에 연결된 임의의 기기를 원격으로 전원 온 또는 오프 할 수 있는 시스템을 제공한다. 일 실시 예에서, 하나 또는 다수의 주변기기를 사전에 자동적으로 관리하도록 소프트웨어 애플리케이션을 구성하거나 자동으로 그룹을 설정함으로써, 하나 또는 다수의 마스터 기기의 소비 전력에 기초하여 스위치 온 또는 오프가 가능하다.
이들 마스터 및 주변기기는 동일한 멀티탭에 연결해야 할 필요가 없다.
예컨대, (공부방과 침실에 있는) 모든 컴퓨터가 대기 전력을 소모한 경우, (거실에 있는) 인터넷 라우터 및(공부방에 있는) 레이저 프린터가 자동적으로 스위치 오프되도록 설정 가능하다.
본 발명의 일부 실시예에서는, 또한 사용자에게 기기의 사용 상태를 통지하는 기능을 (예를 들어, 음성, 경보음, 영상 등으로) 제공한다. 시스템에 연결되어 있는 모든 기기가 모니터링 되고 제어되기 때문에 각 기기에 대한 정확한 식별이 중요하다. 이러한 감지 및 통지 기능에 의해 시스템에 합류하는 새로운 기기의 식별이 가능하며, 어느 한 기기가 한 콘센트에서 시스템이 관리하는 다른 콘센트로 이동한 경우에도 이전 콘센트에서 사용한 생활 패턴 데이터를 그대로 인식하여 생활 패턴에 따라 자동으로 제어 가능할 수 있도록 한 것이 특징이다.
또한, 모든 기기 및/또는 스마트콘센트의 전원이 완전히 차단된 상태에서도 원격 또는 수동으로 전원을 끄고 켜고 할 수 있도록 설계한 것이 특징이다.
또한, 스마트그리드에서 피크전력 관리 요구가 수신되면 이 시간 중에 관리되는 기기들을 수동으로 전원을 켤 수 없도록 설계한 것이 특징이다.
한편, 시스템의 전원이 차단된 상태에서도 기기의 전원을 사용자가 켜면 기기에서 무선통신을 통해 전원 온 신호를 송신하면 시스템에서 이 신호가 수신되면 시스템에 자동으로 AC 전원을 공급하여 시스템이 이 이벤트 처리를 한다.
기 사용중인 기기에는 외부망과 유/무선 통신을 하기 위한 외부망 통신부와 수동/원격 전원공급/차단부, 전력측정부가 없어 이런 기기의 전력사용을 관리하기 위해서 시스템과 기기 중간에 내부망과 유/무선 통신을 하기 위한 내부망 통신부와, 전원공급/차단부, 전력측정부, 마이크로콘트롤러를 구비한 스마트콘센트(도 3참조)를 구비하여 기기의 전력 사용을 적산 하여 시스템과 데이터를 송수신하고 기기가 꺼지면 스마트콘센트의 전원 공급도 완전히 차단하여 스마트콘센트 자체의 소비전력을 제로가 되게 한다.
기기에 수동, 원격으로 전원 공급과 제어하기 위해 AC 콘센트(도 4참조)는 기기의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구와 기기의 수동, 원격 전원공급/차단부에 시스템으로부터 펄스전원을 전달하기 위한 수단(USB 또는 이더넷 커넥터)으로 구성한다.
본 발명의 다른 실시예들(예를 들어, 제2실시예)에서는, 기기에 수동, 원격으로 전원 공급과 제어하기 위해 AC 콘센트는 기기의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구와 자신의 콘센트에 구비될 수 있는 수동, 원격 전원공급/차단부에 시스템으로부터 펄스전원을 전달 받기 위한 수단(USB 또는 이더넷 연결을 위한 케이블)으로 구성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예들(예를 들어, 제3실시예)에서는, 시스템에 연결된 각 기기의 소비 전력을 측정하고, 모든 기기를 시스템으로 연결하고 임의의 기기를 원격으로 전원 온 또는 오프 할 수 있는 시스템을 제공한다.
또한 기기별 사용패턴을 분석하여 계절별, 사용 시간대, 제어조건을 분석 하여 예측 제어한다.
또한, 어느 한 기기가 한 콘센트에서 시스템이 관리하는 다른 콘센트로 이동한 경우에도 본래 콘센트에서 사용한 생활 패턴 데이터를 그대로 인식하여 생활 패턴에 따라 자동으로 생활 패턴에 따라서 제어 가능하도록 한 것이 특징이다.
또 기존의 콘센트를 별도의 공사 없이 그대로 사용하여 사물인터넷 기능을 구비한 기기 및 아답터 형태의 콘센트를 구비하여 콘센트와 기존의 일반 기기를 연결하여 소비전력을 효율적으로 관리한다.
한편, 전원이 차단된 상태의 시스템 및 기기의 전원공급을 자동으로 제어할 수 있다.
본 발명의 상기한 실시예들에 따른 시스템은 최소 노력이 투입되고, 사용자의 개입이 없으면서도 사용자의 생활 패턴을 바꾸지 않으면서 효과적이고 효율적인 에너지 절약의 유지가 가능할 수 있다. 또한, 이와 더불어, 에너지관리 동작을 수행하면 사물인터넷 기능을 수행하도록 설계된 점이 특징이다.
본 발명의 적어도 일부 실시예에 따르면, 기기의 최소 노력이 투입되고 사용자의 개입이 없이도 효과적이고 효율적인 에너지 관리 시스템의 제공이 가능하다. 또한, 본 발명의 적어도 일부 실시예에서는, 별도의 공사 없이 기존의 콘센트에 그대로 연결함으로써, 효율적인 에너지 관리 시스템의 제공이 가능하다.
향후, 사물인터넷(IoT) 기능을 추가하는 기기들의 증가로 전력소비는 더욱 더 증가될 것이 예상되어 국제에너지기구(IEA)에서도 소비전력을 줄이 수 있는 방법을 강구하도록 권고하고 있는 실정이다.
본 발명은 불필요하게 낭비되는 전력을 차단함으로써 발전소를 추가로 건설하는 비용을 줄이고 온실가스 배출을 줄여CO2 발생을 줄이는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 에너지관리 시스템의 블록 구성도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기본형 콘센트와 스마트 콘센트의 외관 형상을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘센트의 블록 구성도
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 기본형 콘센트의 블록 구성도
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 제1타입의 기기(24시간 전원을 끄지 않는 기기)의 블록 구성도
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 제2타입의 기기의 블록 구성도
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 피크전력 관리시 강제로 관리 기기의 전원을 차단하는 마그네트 스위치의 블록 구성도
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 기기에 장착, 탈착 가능하게 구성한 탈부착형 모듈의 블록 구성도
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 에너지관리 시스템의 중앙 관리 기기의 블록 구성도
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 에너지관리 시스템의 블록 구성도
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트의 외관 형상을 나타낸 도면
도12는 본 발명의 제2실시예에 따른 전등스위치의 외관 형상을 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트의 블록 구성도
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 전등스위치의 블록 구성도
도 15는 본 발명의 제2실시예가 적용될 수 있는 일반 기기의 블록 구성도
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른, 스마트미터에 적용된 중앙관리 기기의 블록 구성도
도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트 또는 전등스위치 등에 적용될 수 있는 수동/원격 전원공급/차단부의 내부 주요 회로 구성의 일 예시도
도 18은 발명의 제2실시예가 적용될 수 있는 제1타입의 기기(24시간 전원을 끄지 않는 기기)의 블록 구성도
도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트 또는 전등스위치 등에 적용될 수 있는 수동/원격 전원공급/차단부의 내부 주요 회로 구성의 다른 예시도
도 20은 본 발명의 제3실시예에 따른 에너지관리 시스템의 블록 구성도
도 21은 본 발명의 제3실시예에 따른 제1타입의 사물인터넷 기기의 블록 구성도
도 22는 본 발명의 제3실시예에 따른 제2타입의 사물인터넷 기기의 블록 구성도
도 23은 본 발명의 제3실시예에 따른 콘센트의 외관 형상을 나타낸 도면
도 24는 본 발명의 제3실시예에 따른 콘센트의 블록 구성도
도 25는 본 발명의 제3실시예에 따른 중앙관리 기기의 블록 구성도
도 26은 본 발명의 제3실시예에 따른 전등스위치의 블록 구성도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 에너지관리 시스템의 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 에너지관리 시스템은 중앙관리 기기(1)(스마트 미터, 월패드, 별도의 전용 장치, PC, 스마트TV, 스마트냉장고 등에 적용 가능)와, 적어도 하나의 마스터 기기(Master Device)(참조 번호 3 중 적어도 하나)와 다수의 슬레이브 기기(Slave Devices)(참조 번호 3 중 마스터 기기(들)를 뺀 나머지 기기)를 포함하는 홈 또는 오피스용 광역 네트워크이다.
각 슬레이브 기기들(3)은 TV, PC, 게임 콘솔, 오븐, 세탁기, 조명, 냉/난방기와 같은 다수의 홈용 기기 또는 오피스용 기기로서, 원격으로 제어할 수 있고 에너지 측정이 가능하다. 이들은 마스터 기기와 유, 무선으로 통신을 주고 받을 수 있으며, 컴퓨터나 스마트 폰이나 태블릿 PC와 같은 휴대용 기기 등 외부와 유, 무선으로 통신하여 관리가 가능하다.
본 발명의 에너지관리 제어 동작을 위해, 컴퓨터 또는 휴대용 장치에서 실행되는 소프트웨어 또는 앱(애플리케이션)은, 서버 등을 통해 중앙관리 기기(1)와 원격에서 접속하여, 에너지 측정 데이터를 수집, 분석, 관리하고 시스템에 연결된 기기들을 제어할 수 있는 유저 인터페이스를 제공한다. 사용자는 모뎀, 라우터 및 인터넷 서비스 제공자를 통해, 기기들이 있지 않는 곳에 위치해 있는 경우에도 원격으로 중앙관리 기기(1)에 액세스하여 측정 및 제어를 할 수 있다.
일 실시 예에서, 기본형 콘센트(4)(도 4의 40 참조)의 플러그삽입구(409)에 기기(3)의 전원플러그가 삽입되고, 기본형 콘센트(4)의 USB 또는 이더넷 커넥터(403)에 기기의 USB 또는 이더넷 접속단자가 연결되어, 기기의 전원이 차단된 상태에서도 이를 통해 원격으로 전원을 켜고 끌 수 있도록 기능을 할 수 있다.
또한, 슬레이브 기기(3)(도 6참조)들은 기본형 콘센트(40)에 연결 가능하도록 USB 또는 이더넷 커넥터를 구비하고, 수동이나 원격으로 전원을 기기에 공급, 차단 할 수 있도록 수동, 원격 전원공급/차단부(대한민국 등록특허번호 제10-0094210호 참조)를 구비하고, 소비전력량을 측정하기 위한 전류측정부, 시스템과 전력적산 데이터, 기기의 ID, 사용시간 및 각종 데이터를 주고 받을 수 있게 유, 무선으로 내부망 통신 가능하도록 내부망 통신부를 구비할 수 있다. 상기에서 수동, 원격 전원공급/차단부에서, '수동, 원격'의 의미는 사용자로부터 수동으로도 온/오프 조작을 받을 수 있으며, 추가로 원격에서 제공되는 제어신호에 의해 적어도 온 동작을 할 수 있는 구성을 진다는 것이다. 한편, 슬레이브 기기(3)를 시스템에 연결을 원치 않을 경우 소비자에게 기기의 가격을 싸게 공급할 수 있게, 슬레이브 기기에서 상기의 본 발명의 기능을 담당하는 구성부들을 개별적인 모듈로서 별도로 구현한 탈부착형 모듈(도 8 참조)을 별도의 부품으로서, 기기의 소정의 위치에 장착, 탈착이 가능한 구조로 설계할 수 있다. 이에 따라 탈부착형 모듈이 없는 상태로 해당 기기를 독립적으로 사용할 수 있고 향후 필요 시 탈부착형 모듈만 구매해서 기기에 장착하면 시스템에 자동으로 등록되어 원격으로도 제어, 관리할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 탈부착형 모듈은 예를 들어, 해당 기기에서 콘센트와 연결하는 커넥터와 일측이 연결되며, 타측은 콘센트와 연결되는 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기의 본 발명의 실시예가 적용되는 슬레이브 기기 대신 기존 사용중인 일반 기기를 시스템에 연결, 제어하기 위하여, 스마트 콘센트(도3의 41 참조)를 구비할 수 있다. 이 경우 원격으로 기기를 끈 경우는 기기를 수동으로 켜기 위해서 중간 개입이 필요할 수 있다.
또한, 기기를 어느 AC 콘센트에 연결하여도 인식이 가능하도록 하기 위해서 기기에 고유 ID(예를 들어, 국가코드, 제조사코드, 제품코드, 시리얼NO., O.S 버전NO.(단말기), 대기저력값 등으로)를 부여하여 기기 제조시 기기 내부 메모리에 입력 및 저장하도록 하고, 통신시 이 ID 코드를 포함한 적절한 포맷의 데이터 패킷으로 데이터를 주고 받게 할 수 있다. 이렇게 하여 향후 국제표준을 통해서 전세계 어디서든 기기의 인식이 가능하여 모든 국가에서 에너지 관리가 효율적으로 관리가 수월해 질것이다.
일 실시 예에서 피크전력 관리를 위해 스마트그리드에서 피크전력 관리 요청이 수신되면 지정해 놓은 기기부터 전원을 차단한 경우 수동으로 기기를 사용할 수 없도록 해당 전원 라인에 전원을 강제로 차단하는 수단(도 7 참조)을 구비할 수 있다.
수동, 원격 제어 모두 가능하기 때문에, 마스터 기기 또는 주변기기 중 하나를, 시스템 구성에 따라 컴퓨터상의 소프트웨어 또는 스마트폰, 태블릿 PC 상의 앱을 통해 기본형 콘센트, 스마트 콘센트에 연결된 모든 기기의 전원 관리, 제어가 가능하다.
일 실시 예에서 에너지관리 시스템은 마스터 기기 또는 슬레이브 기기로 오고 가는 전력 측정 데이터 및 원격 제어 명령이, 와이파이(또는 Z-웨이브, 향후 라이파이 도 가능) 기능을 지원하는 컴퓨터, 스마트폰 및 태블릿 PC 에서 허용될 수 있도록 변환하는 산업 표준 규격의 와이파이 모듈을 포함함으로써, 향후 새로운 기능을 거의 업그레이드할 수 없는 기존의 버튼식 구동 리모컨 대신, PC 소프트웨어 및 앱의 유저 친화적 쌍방향 인터페이스를 통해 기기 제어 및 데이터 분석이 가능하다.
최근, 일부 홈 또는 오피스 자동화 시스템 또한, WiFi 사용이 가능한 컴퓨터, 스마트폰 또는 태블릿 PC에서 제어를 행하도록 하는 동일한 WiFi 변환 기능이 있으나, 이들은 기존의 WiFi 네트워크에 접속한다. 그에 반해서 본 발명의 일부 실시예들에서는, 기존의 WiFi 네트워크가 없는 경우에도 새로운 WiFi 네트워크를 생성할 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 시스템은 컴퓨터, 스마트폰 또는 태블릿 PC가 있는 곳에서 일부 블라인드 스팟(blind spots)을 커버할 수 있는 무선 와이파이(WiFi) 네트워크를 제공할 것이다.
다른 실시예에서, 사용자의 편의를 향상시키기 위해서, 기기가 콘센트에 연결 또는 분리될 때마다, 사용자는 컴퓨터 소프트웨어 또는 앱을 통해 그 사실을 통지 받을 수도 있다. 따라서, 사용자는 보안이 확보되지 않은 플러그의 삽입 또는 잘못된 플러그의 분리에 대해 즉각적인 통지를 받으며, 이에 따라 주요 기기가 제대로 작동하도록 보호 가능하다.
한편, 원격에서 사용자 접속을 할 수 있도록 인터넷 서버에 제공될 수 있는, 원격제어 웹 페이지는 아이디와 패스워드로 사용자를 인증하는 인증수단을 포함하며 보안기능을 구비한다.
또 기기가 연동으로 동작되는 경우 예를 들어 컴퓨터와 모니터, 프린터와 같이 컴퓨터의 상태에 따라서 주변기기의 전원도 공급/차단을 하기 위해서 그룹핑이 가능하도록 그룹 번호를 부여할 수 있도록 구성할 수 있다. 사무실 같은 경우 여러 대의 컴퓨터를 사용하더라도 그룹을 자동으로 지정하여 콘센트 위치에 관계없이 제어할 수 있도록 구성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 에너지관리 시스템의 중앙관리 기기의 블록 구성도이다. 도 9를 참조하면, 중앙관리 기기(1)에서, 외부망 통신부(101)는 하나이상의 네트워크와 연결 가능한데, 예를 들면 키네틱 사의 패스트패스(fastpath)라는 애플토크(AppleTalk)와 이더넷(Ethernet) 네트워크를 연결 할 수 있도록 게이트웨이 또는 라우터를 외부 연결 장비로 구성하여 외부의 휴대용기기(스마트폰이나 태블릿 PC)와 통신을 할 수 있다. 또한, 내부망의 근거리 통신을 무선으로 할 수 있도록 WIFI 또는 Z-웨이브(향후 라이파이로 적용 가능)로 구성한 내부 통신부(102)를 구비하여 시스템을 구성하는 기기(3)들과 통신을 해서 데이터를 주고 받을 수 있게 구비한다.
상기 게이트웨이(Gateway)는 네트워크 서비스를 제공하기 위해 다양한 액세스 망과 연결된다. 액세스 망으로 PSTN, ADSL, FTTH, 이동 통신망 등 다양한 기술이 적용 가능하다. 상기 게이트웨이는 XML기반으로 적어도 하나 이상의 표준 프로토콜과 호환되며, 솔루션 업체의 제품(3rdParty)과도 호환되며 Modbus, BACnet, Lonworks, DNP3, DLMS, ANSI C12.22, IEC61850 등의 지원이 가능하도록 구현될 수 있다. 또한, 유무선 통신 RS485, Zigbee, PLC, WiFi, LAN 기능을 수행하며 플러그 앤 플레이(Plug ＆ Play)형태의 확장이 가능하다.
또한, 시스템을 구성하는 각 기기(3)에 전원공급/차단을 제어하기 위한 제어 신호(펄스전원)를 제공할 수 있도록 하기 위해, 기기들(3)과 연결되는 USB 또는 이더넷 커넥터(103)(또는 이에 사용하는 통신용 케이블)를 구비하고, 해당 중앙관리 기기(1) 자체 소비전력을 측정하기 위한 전력측정부(104)를 구비할 수 있다.
한편, 중앙관리 기기(1)는 모든 데이터(예를 들면, 기기별 전력사용 데이터, 사용시간, 날짜 등) 수집, 연산, 분석, 판단, 제어를 하고 관리를 하는 제어부(105)로 마이크로콘트롤러를 구비하고, 여기에 내부 메모리(미도시)로는 SSD(Solid State Drive)로 구성하여 데이터를 저장 읽기(read)/쓰기(write)의 속도가 원활하게 한다.
여기서, 해당 중앙관리기기(1)의 사용자 인터페이스를 위한 입력장치로는 월패드(미도시)등과 같은 터치스크린 입력장치 또는 키보드(미도시)로 구성하여 사용자는 쉽게 터치스크린 입력장치를 통해 혹은 키보드를 통해 해당 중앙관리 기기(1)에 연동제어 그룹핑 등 제어 프로그램을 입력 하거나, 자동으로 그룹핑하여 중앙관리 기기(1)가 이에 따른 제어 동작을 수행하도록 구성할 수 있다.
또한, 이벤트처리가 끝나면 중앙관리 기기(1)에 공급되는 AC 전원을 차단하기 위한 수단으로 수동 전원공급/차단부(106)를 구비하여 이벤트 처리가 끝나고 대기상태에서 AC 전원 공급을 차단하여 불필요하게 소비되는 전력을 없게 한다. 상기 수동 전원공급/차단부(106)에서, '수동'의 의미는 상기 대한민국 등록특허번호 제10-0094210호에 개시된 기술과 같이, 사용자에 의해 수동으로 온/오프 동작하는 구성을 추가로 구비하는 구성을 가진다는 것으로서, 사용자의 수동 조작에 의해서만 동작하는 구성을 가지는 의미가 아님을 이해할 것이다.
이 상태에서는 외부나 내부의 입력신호를 감지하기 위한 게이트웨이 또는 라우터 와 WIFI 또는Z-웨이브(향후 라이파이로 적용 가능함)로 구성한 통신부(101, 102), 제어부(105)에만 전원 공급을 위하여 슬립모드전원부(107)(전원 공급시 충전하는 슈퍼캐패시터나 충전용 배터리 등으로 구성할 수 있다)를 구비하여 시스템 자체의 소비전력을 최소로 할 수 있다.
또한, 중앙관리 기기(1)에는 외부 AC 전원을 제공받아 해당 중앙관리 기기(1)의 동작 전원으로 변환하여, 해당 중앙관리 기기(1)의 각 내부 기능부들에 제공하는 전원부(108)를 구비한다. 상기 수동 전원공급/차단부(106)는 외부 AC 전원이 전원부(108)로 제공되는 경로에 설치되어, 해당 전원 제공 경로를 차단 또는 연결시키는 구성을 가질 수 있다.
또한, AC 전원이 차단된 상태로 너무 오래 유지되어 슬립모드전원이 너무 방전되어 정상동작을 못할 경우를 방지하기 위해 주기적으로 전원을 체크하여 일정전압(VT1) 이하가 되면 마이크로콘트롤러는 수동전원공급/차단부(106)를 제어하여 전원을 전원부(108)에 공급하여 슬립모드전원에 전원을 공급하여 충전한다. 이후 충전이 완료되면 마이크로콘트롤러는 수동 전원공급/차단부(106)를 제어하여 전원공급을 차단하여 중앙관리 기기에서 소비전력이 없도록 한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 기본형 콘센트의 블록 구성도이다. 도 4를 참조하면, 기본형 콘센트(4)는 외부 AC 전원과 연결되며 기기(3)의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구(409)와, 기기(3)에(즉, 기기 내부의 수동, 원격 전원공급/차단부)에 중앙관리 기기(1)로부터 제공되는 펄스전원을 전달하는 기능과 유선통신을 할 수 있도록 USB 또는 이더넷 커넥터(401)를 포함하여 구성한다.
상기 도 4 및 후술하는 도 3에 도시된 콘센트(41, 40)의 외관 구성은 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘센트의 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 스마트 콘센트(41)는 이미 구매하여 사용하는 기존의 기기들의 관리를 하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 스마트 콘센트(41)는 기기의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구(419)와, 외부 AC 전원이 상기 삽입구(419)제공되는 경로에 설치되어 해당 경로를 도통/차단하는 수동, 원격 전원공급/차단부(416)를 구비하고, 중앙관리 기기(1)로부터 제공되는 펄스전원을 전달하는 기능과 유선통신을 할 수 있도록 연결되는 기기가 접속될 수 있는 USB 또는 이더넷 커넥터(413)를 구비하여, 중앙관리 기기(1)에서 기기를 켜기 위한 펄스전원을 받거나 수동으로 동작시키면, 상기 수동, 원격 전원공급/차단부(416)의 동작을 제어하여 플러그삽입구(419)에 AC전원을 공급하여 기기에 전원이 공급되게 한다. 또한, 외부 AC 전원을 제공받아 상기 수동, 원격 전원공급/차단부(416)를 통해 제공받아 내부 동작 전원으로 변환하는 전원부(418)와, 플러그 삽입구(419)를 통해 연결된 기기에서 소비되는 전력을 측정하기 위한 전력측정부(414)와, 측정된 정보를 무선으로 통신하기 위한 내부망 통신부(412)(WIFI 또는 Z웨이브모듈), 및 해당 스마트 커넥터(41)의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부(415)(예를 들어, 마이크로콘트롤러)를 포함할 수 있다.
상기한 구성을 가지는 스마트 콘센트(41)의 동작을 설명하면, 초기에 전원이 공급되면 스마트 콘센트(41)에 연결된 기기의 대기전력을 연산하여 자동으로 설정하고 스마트 콘센트 ID를 중앙관리 기기(1)에 송신하여 중앙관리 기기(1)에 등록한다. 이후 기기의 동작이 종료되어 기기의 전원이 꺼지면, 전력측정부(414)를 통해 대기 전력이 흐르는 것을 확인함으로써 해당 기기의 전원이 꺼진 것으로 판단하고, 그 동안 수집한 데이터를 중앙관리 기기(1)로 송신하고, 수동, 원격 전원공급/차단부(416)를 제어하여 스마트 콘센트(41) 자체에 공급되던 AC 전원을 차단하여 스마트 콘센트(41) 자체의 소비전력도 완전히 없도록 구성한다.
이와 같이, 중앙관리 기기(1)는 등록된 스마트 콘센트의 ID로 스마트 콘센트(41)에 연결된 기기의 정보를 관리한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 제1타입의 기기(24시간 전원을 끄지 않는 기기)의 블록 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 24시간 연속 전원 공급을 하는 제1 타입의 기기(31)(예를 들어, 김치냉장고, 냉장고, 전기레인지, 비데, 손 건조기, 정수기 등)는 기본형 콘센트(40)로부터 제공되는 외부 AC 전원의 입력 경로에 설치되어 해당 경로를 도통/차단하는 수동, 원격 전원공급/차단부(316)와, 상기 수동, 원격 전원공급/차단부(316)를 통해 외부 AC 전원을 제공받아 내부 각 기능부들의 동작 전원들을 비롯한 부하(310)(예를 들어, 모터, 히터, 콤프레서 등)의 구동 전원을 발생하는 전원부(318)와, 상기 전원부(318)로 제공되는 전력을 측정하여 해당 기기(31)에서 소비되는 전력을 측정하기 위한 전력측정부(314)와, 측정된 정보를 중앙관리 기기로 전달하기 위한 통신 및 기기간 통신을 하기 위한 WIFI 또는 Z웨이브모듈 등으로 구성되는 내부망 통신부(312)를 포함한다.
또한, 기본형 콘센트(40)를 통해, 중앙관리 기기(1)로부터 제공되는 펄스전원을 전달하는 기능과 유선통신을 할 수 있도록 USB 또는 이더넷 커넥터(313)를 구비하여, 중앙관리 기기(1)에서 기기를 켜기 위한 펄스전원을 받거나 수동으로 동작시키면, 상기 수동, 원격 전원공급/차단부(316)의 동작을 제어하여 해당 기기에 공급되게 한다. 이때, 기기의 제어조건을 만족하면(예를 들어, 냉장고에서 설정된 온도 조건을 만족하는 상태이면), 낭비전력을 줄이기 위해 수동, 원격 전원공급/차단부(316)를 제어하여 AC 전원을 차단한다. 만일, 제어조건이 만족되지 않으면 다시 수동, 원격 전원공급/차단부(316)를 제어하여 AC 전원을 기기 내부에 공급하여 구동 조건이 만족 될 때까지 동작하며 만족되면 상기의 제어를 반복한다.
또한, 이 경우에, 최소한의 기능만 살려 전력소비를 최소로 하기 위해 내부망 통신부(312) 및 제어부(315)에만 전원을 공급하기 위한 슬립모드 전원부(317)를 구비한다. 슬립모드 전원부(317)는 전원 공급시 충전하는 슈퍼캐패시터나 충전용 배터리 등으로 구성할 수 있다.
또한, 상기 제1타입의 기기(31)에는 해당 기기(31)의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부(315)(예를 들어, 마이크로콘트롤러)를 구비하며, 이외에도, 사용자로부터 해당 기기의 동작을 조작받기 위한 각종 스위치들을 구비하는 스위치 입력부(319)와, 사용자에게 해당 기기의 동작 상태 및 동작 설정을 받기 위한 정보 등을 표시하기 위한 표시부(311)를 구비할 수 있다.
이러한 제1타입의 기기(31)에는 기기의 생산 시 ID를 저장시켜 출하하는 구성을 가질 수 있어서, 콘센트 어디에 연결하든 중앙관리 기기에 자동으로 등록하여 인식이 가능하게 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 제2타입의 기기의 블록 구성도이다. 도6에 도시된 제2타입 기기(30)는 상기 도 5에 도시된 제1타입의 기기(31)와 마찬가지로 수동, 원격 전원공급/차단부(306)와, 부하(300)와, 전원부(308)와, 전력측정부(304)와, 내부망 통신부(302)와, USB 또는 이더넷 커넥터(303)와, 스위치 입력부(309)와, 표시부(301) 및 제어부(305) 등을 구비할 수 있으며, 그 구성 및 동작은 상기 도 5에 도시된 관련 구성부들의 구성 및 동작과 유사할 수 있다. 다만, 도 6에 도시된 제2타입의 기기(30)에서는 도 5에 도시된 슬립모드 전원부(317)와 대응되는 구성을 구비하지 않는다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 피크전력 관리시 강제로 관리 기기의 전원을 차단하는 마그네트 스위치의 블록 구성도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 피크전력 관리를 위해 구비한 수단으로 분전반(2)에 구비되는 피크전력 관리 전원라인에 마그네트 스위치(21)를 직렬로 연결한다. 스마트그리드에서 피크전력 관리요구가 중앙관리 기기(1)에 수신되면, 중앙관리 기기(1)는 강제 전원차단신호를 분전반(2)의 마그네트 스위치(21)에 보내어 마그네트 스위치(21) 접점을 오픈시켜 피크 전력 관리용 콘센트라인의 전원 공급을 강제로 차단하여 기기의 사용을 못하게 하여 피크전력을 관리한다. 피크전력관리 해제 신호가 입력되면 중앙관리 기기(1)는 마그네트 스위치(21)를 제어하여 마그네트 스위치(21)의 접점을 접속시켜 피크 전력 관리용 콘센트라인의 전원 공급을 재개한다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 기기에 장착, 탈착 가능하게 구성한 탈부착형 모듈의 블록 구성도이다. 도 8을 참조하면, 탈부착형 모듈(50)은 상기 도 5 및 도 6에 도시된 기기 내부에 내장되는 구성부들 중에서, 주요부만을 별도의 구비할 수 있다. 예를 들어, 수동, 원격 전원공급/차단부(506)와, 전력측정부(504)와, 내부망 통신부(502)와, USB 또는 이더넷 커넥터(503)와, 제어부(505) 등을 구비할 수 있다. 경우에 따라서는 제어부(505)는 별도로 구비되지 않고 연결된 기기의 전체 동작을 제어하는 마이크로콘트롤러에 해당 기능이 추가되는 형태로 구성될 수 있다.
상기 도 8에 도시된 바와 같은 탈부착형 모듈(50)을 이용하여, 중앙관리 기기에 연결을 원치 않은 기기를 소비자가 원할 경우에 상기 탈부착형 모듈(50)이 없는 상태로 기기를 구매하여 독립적으로 사용할 수 있도록 할 수 있으며, 향후 필요시 상기 탈부착형 모듈(50)만을 구매해서 기기에 장착하면 중앙관리 기기에 자동으로 등록되어 원격으로도 제어, 관리할 수 있도록 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 소프트웨어 응용프로그램은 사용자 인터페이스(user interface)를 제공하여, 시스템의 각 기기에 대한 전력 측정치 및 온/오프 상태를 표시한다. 각 기기는 소프트웨어 응용프로그램을 통해 원격으로 켜거나 끌 수 있다.
또한, 과거의 순시 전력(instantaneous power)과 전력소비 이력도 소프트웨어 응용프로그램을 통해 검색 및 디스플레이 가능하다. 또한, 분당, 시간당, 주당, 월간, 년간 전력 사용량을 그래픽으로 제공하는 분석의 제공에 의해 개별 기기의 사용 패턴에 대한 검토가 가능하다.
모든 기기의 전원이 차단되거나 이벤트가 처리가 끝나 시스템이 대기상태에서 소비되는 전력을 최소로 하기 위해 시스템의 전원까지도 차단하고 이때는 이벤트를 발생을 체크하기 위한 최소한의 수단인 통신부 및 제어부(마이크로콘트롤러)에만 슬립모드전원을 공급한다. 이런 경우에는 소비전력이 100％ 차단되어 시스템 전체에 공급되는 전력이 제로가 되는 순간도 있을 것으로 기대된다. (소위 '에너지 소비 제로빌딩'의 구현이 가능할 수 있다.)
상기 상태에서 외부에서 무선으로 통신 신호가 수신되거나, 기기를 사용하기 위해 기기 전원을 켜면 기기는 유/무선으로 중앙관리 기기와 통신을 한다. 이때 이 신호를 받은 중앙관리 기기는 해당 중앙관리 기기에 전원을 공급하기 위한 수동 전원 공급/차단부(그 상세 구성은 대한민국 등록특허번호 제10-0094210호의 구성과 유사할 수 있다)를 제어하여 내부 전원부에 전원을 공급하여 시스템은 이벤트 제어를 수행한다.
이하, 이벤트 발생시 그 제어 절차를 보다 상세히 설명하기로 한다.
[단계1] 시스템 초기화 단계로 중앙관리 기기에 전원 투입되면 연결된 모든 기기의 수동, 원격 전원공급/차단부를 제어하여 모든 기기에 전원을 공급하여 기기를 활성화시켜 연결된 기기들과 통신을 통해 기기의 ID(국가코드, 제조사코드, 제품코드, 시리얼NO., O.S 버전NO. 등으로 구성된 패킷 데이터)를 확인 등록한다. 이후 등록이 끝난 기기에게 등록 완료 신호를 보내 등록이 확인된 기기는 스스로 전원을 차단하는 제어를 수행한다.
[단계2: 외부로부터 제어 요청 처리단계] 외부로부터 제어 신호가 중앙관리 기기에 수신되면, 중앙관리 기기의 전원이 차단된 상태라면 해당 중앙관리 기기에 전원을 공급한다. 중앙관리 기기에 전원이 공급된 상태라면 중앙관리 기기는 수신된 신호에서 아이디와 패스워드를 체크하여 보안점검을 한다. 이후 보안점검 결과 이상이 없으면, 제어대상인 기기가 현재 사용중인 기기인지 확인하여 해당 기기에 제어신호를 송신한다. 이에 따라 해당 제어대상 기기 제어신호에 따른 동작을 수행하고 수행 결과를 중앙관리 기기에 송신하면, 중앙관리 기기는 외부로 제어 완료 신호를 송신한다.
[단계3] 현재 사용하지 않는 기기의 제어 이벤트가 발생하면 전원이 차단된 모든 기기에 전원을 공급하기 위해, 해당 기기들의 수동, 원격 전원공급/차단부에 펄스전원을 공급하여 전원이 차단된 모든 기기가 활성화되도록 한다. 이후 중앙관리 기기에서 제어하고자 하는 기기의 ID를 송신하면, 해당 ID가 아닌 기기는 자동으로 수동, 원격 전원공급/차단부를 제어하여 기기에 전원공급을 완전히 차단하고, 해당 ID의 기기는 제어신호에 따른 동작을 수행하여 수행 결과를 중앙관리 기기로 송신한다. 이에 따라 중앙관리 기기는 외부로 제어 완료 신호를 송신한다.
[단계4] 다른 기기를 사용하고 있는 경우, 또 다른 기기의 제어를 요청하면 중앙관리 기기는 상기 단계3의 제어를 반복 수행할 수 있다.
[단계5] 피크전력을 관리하는 신호가 스마트그리드로부터 입력되면 마그네트 스위치를 제어하여 피크전력관리용 전원 라인의 전원을 공급을 차단하여 수동으로 기기 사용이 불가능하도록 제어하고, 피크전력 관리 해제 신호가 입력되면 마크네트 스위치를 제어하여 피크관리 전원 라인에 전원을 공급을 재개한다.
[단계6] 그룹으로 연동 제어 단계는 외부나 수동으로 컴퓨터(즉, 마스터 기기)를 켜면 모든 기기에 전원을 공급하는 제어를 수행하고, 컴퓨터와 연동되는 주변기기(즉, 슬레이브 기기; 모니터, 프린터, 스피커 등)는 그대로 전원을 공급하고 나머지 독립적으로 동작되는 기기는 해당 기기의 수동, 원격 전원공급/차단부를 제어하여 기기의 전원공급을 차단한다. 주변 기기는 일정시간(판단시간) 동안 소비전력을 측정하여 대기전력값이 보다 크면, 연동하여 사용하는 주변기기로 판단하여 해당 기기가 연동기기이라는 정보를 중앙관리 기기에 전송한다. 중앙관리 기기는 수신된 데이터를 받아 그룹으로 자동으로 등록하는 동작을 수행한다. 이때 주변기기의 소비전력값이 대기전력값을 유지하면 다른 그룹이므로 주변기기가 스스로 전원을 차단하도록 제어할 수 있다.
[단계7] 상기 단계 6의 연동제어되는 마스터 기기(예를 들어, 컴퓨터)를 수동으로 끄면, 마스터 기기(컴퓨터)가 중앙관리 기기에 전원 오프신호와 적산전력값 등 각종 데이터를 통신으로 전달하게 되고, 중앙관리 기기는 해당 컴퓨터와 같은 그룹으로 등록된 주변기기(슬레이브 기기)에 전원 오프 명령을 송신할 수 있다. 이때 슬레이브 기기에 오프 신호가 수신되면 슬레이브 기기도 스스로 전원을 차단한다.
원격으로 컴퓨터 오프 신호가 수신되면, 중앙관리 기기는 컴퓨터와 같은 그룹의 슬레이브 기기에 종료 신호를 송신하고 이 신호를 수신한 컴퓨터 및 슬레이브 기기들은 각각의 적산전력값 등 각종 데이터를 중앙관리 기기에 송신하고 종료할 수 있다.
[단계8] 모든 기기는 전원을 차단할 때 ID, 사용한 시간, 전력의 적산치, 종료신호 등 관리 데이터를 시스템에 전송하고 차단한다.
[단계9] 중앙관리 기기는 이벤트 처리가 끝나면 중앙관리 기기에서 소비되는 전력을 줄이기 위해서 AC 전원을 차단하도록 제어하고 최소한의 기능만 가동 할 수 있도록 슬립모드 전원을 원격 입력 신호를 받기 위한 수신단(게이트웨이와 통신부 그리고 마이크로콘트롤러)에만 공급하고 이벤트 발생이 수신되면 중앙관리 기기에 AC 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
[단계10] 슬립모드 전원이 방전이 되는 것을 방지하기 위해 주기적으로 슬립모드 전원을 체크해서 기준 전압 이하가 되기 전에 전원을 공급하여 충전하고 만 충전이 되면 AC 전원을 차단할 수 있다.
상기와 같이 중앙관리 기기의 구성 및 제어 동작을 통해, 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.
[제2실시예]
한편, 상기 제1실시예에 따른 구성에서는, 모든 기기의 구별을 위해 기기의 ID를 기본적으로, 기기 생산시 제조회사에서 설정을 해서 출시하도록 하여 관리하는 방안을 기본적으로 제안하고 있다. 그러나, 모든 제조사에게 적용을 하기 위해서는 오랜 시간이 걸릴 것으로 보급에 어려움이 예상된다.
이에, 본 발명의 제2실시예에서는 이러한 문제를 해결하고자 한다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 에너지관리 시스템의 블록 구성도이다. 도 10을 참조하면, 도 10에 도시된 에너지관리 시스템은 상기 도 1에 도시된 구성과 대부분 유사하게, 중앙관리 기기(1-1)(도 10의 예에서는, 스마트 미터에 적용된 상태)와, 적어도 하나의 마스터 기기(Master Device)(참조 번호 3 중 적어도 하나)와 다수의 슬레이브 기기(Slave Devices)(참조 번호 3 중 마스터 기기(들)를 뺀 나머지 기기)를 포함하는 홈 또는 오피스용 광역 네트워크이다.
이때, 마스터 기기 및 각 슬레이브 기기들(3)은 일반적인 TV, PC, 게임 콘솔, 오븐, 세탁기, 조명, 냉/난방기와 같은 다수의 홈용 기기 또는 오피스용 기기일 수 있는데, 마스터 기기와 슬레이브 기기로의 역할은 실제로 본 발명의 제2실시예에 따라 해당 기기들과 연결된 콘센트(4)(또한, 이에 추가하여 전등스위치(60))에서 수행하는 구성을 가진다.
즉, 각 기기들은 콘센트(4) 또는 전등스위치(60)에 연결되며, 콘센트(4)에 연결된 기기와 전등스위치(60)에 연결된 전등을 원격/수동으로 제어할 수 있고, 기기 각각의 전력 사용량 측정 및 일별, 월별 사용 시간대, 사용 패턴 등의 분석 및 관리가 가능하다.
일부 실시예에서, 각 기기들은 콘센트(4: 43)(예를 들어, 도 13)에 기기의 전원플러그를 삽입하는 것으로 연결되며, 콘센트(43)는 USB, 이더넷 또는 이에 상응하는 케이블로 중앙관리 기기(1-1)와 연결하여 기기의 전원이 차단된 상태에서 원격으로 기기를 켜고 끌 수 있도록 수동이나 원격으로 전원을 기기에 공급, 차단 할 수 있도록 수동, 원격 전원공급/차단부를 구비하고, 소비전력량을 측정하기 위한 전류측정부, 중앙관리 기기(1-1)와 전력적산 데이터, 콘센트의 ID, 사용시간 및 각종 데이터를 주고 받을 수 있게 유, 무선으로 통신 가능하도록 내부망 통신부를 구비한다.
또한, 콘센트 및 전등스위치의 ID를 자동으로 형성, 등록하기 위해 ID가 중복되면 다른 ID를 랜덤하게 발생시켜 콘센트들끼리, 전등스위치끼리 또한 중앙관리 기기와 통신을 하여가며 각각의 고유 ID를 생성하여 콘센트 및 전등스위치 자체 메모리에 저장 등록하고 중앙관리 기기에도 등록할 수 있다.
일부 실시 예에서 전력 사용 피크타임인 경우 전력요금이 싼 시간대에 기기를 사용할 수 있도록 유도하기 위해 경보나 메시지 또는 음성으로 사용자에게 통보하여 준다.
일 실시 예로 원격으로 기기 또는 전등을 제어하기 위해 중앙관리 기기에서 콘센트, 전등스위치에 연결된 케이블을 통해서 제어신호(펄스전원)를 공급하면 모든 콘센트 및 전등스위치에 전원이 공급되어 자신의 ID를 확인하고 확인이 되면 기기 또는 전등에 전원을 공급하는 수단을 구비한다. 만일 자신의 ID가 아닌 콘센트들 및 전등스위치들은 자신에게 공급되는 전원을 차단하여 자체 소비 전력이 없앤다.
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른, 스마트미터에 적용된 중앙관리 기기의 블록 구성도이다. 도16을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 중앙관리 기기(1-1)는 도 9에 도시된 제1실시예의 구조와 비교하여, 스마트미터에 적용된다는 점에서만 차이가 있으며 대부분 동일한 구성 및 동작을 가진다. 물론 해당 스마트 미터는 전력 사용량을 측정하는 기본적인 구성을 갖고 있으나 도 16에서는 그 도시를 생략하였다.
또한, 상기 도16에서와 같이, 중앙관리 기기(1-1)는 스마트 미터에 적용되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 다른 일부 실시예들에서는, 스마트 TV, 스마트냉장고 등에 적용하는 구성도 물론 가능할 것이다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트의 블록 구성도이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트(43)는 기기(3; 32)의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구(439)와, 기기(3)의 수동, 원격 전원공급/차단부(436)에 중앙관리 기기로부터 제공된 제어신호(펄스전원)를 전달하며, 유선통신을 할 수 있도록 USB 또는 이더넷(이에 상응하는) 커넥터(433)를 구비한다. 또한, 콘센트(43)에 수동/원격으로 AC전원을 공급/차단하는 수단으로 수동, 원격 전원공급/차단부(436)와; 콘센트(43)에 필요한 전원을 공급하는 전원부(438); 콘센트(43)의 모든 기능을 총괄적으로 제어하는 제어부(마이크로콘트롤러)(435)를 구비한다. 제어부(435)는 사용 시간대, 사용시간, 사용전력 측정 및 각종 데이터를 저장하고, ID를 생성하여 메모리(EE-PROM(미 도시))에 저장하고 통신을 관장한다.
또한, 수동, 원격 전원공급/차단부(436)로부터 삽입구(439) 사이의 전원 경로에 설치되어, 제어부(435)의 제어에 의해 해당 전원 공급 경로를 차단 또는 도통할 수 있는 기기 전원 공급/차단부(430)를 구성한다. 제어부(435)는 원격으로 제어시 콘센트(43)에 전원이 공급되어 자신의 ID가 확인된 경우에만 전원플러그 삽입구(439)에 삽입된 기기에 전원을 공급하여 불필요하게 기기에서 낭비되는 전력이 없도록 기기전원 공급/차단부(430)의 동작을 제어한다.
또한, 수동, 원격 전원공급/차단부(436)로부터 삽입구(439) 사이의 전원 경로에 설치되어, 기기의 대기전력 측정 및 사용전력량을 측정하기 위한 전력측정부(434)를 구비하고, 다른 콘센트들 또는 중앙관리 기기와 통신을 하는 기능을 수행하는 WIFI 또는 Z-웨이브모듈로 구현되는 내부망 통신부(432)를 구비한다.
이러한 구성을 가지는 콘센트(43)의 외관 형태는 도 11에 도시된 것과 같을 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 전등스위치의 블록 구성도이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 전등스위치(60)는 전등(70)과 연결되어 전등(70)을 구동하기 위한 등구동부(600)와, 전등스위치(60))의 수동, 원격 전원공급/차단부(606)에 중앙관리 기기로부터 제공된 제어신호(펄스전원)를 전달하며, 유선통신을 할 수 있도록 USB 또는 이더넷(이에 상응하는) 커넥터(606)를 구비한다. 또한, 전등스위치(60)에 수동/원격으로 AC전원을 공급/차단하는 수단으로 수동, 원격 전원공급/차단부(606)와; 전등스위치(60)에 필요한 전원을 공급하는 전원부(608); 전등스위치(60)의 모든 기능을 총괄적으로 제어하는 제어부(마이크로콘트롤러)(605)를 구비한다. 제어부(606)는 사용 시간대, 사용시간, 사용전력 측정 및 각종 데이터를 저장하고, ID를 생성하여 메모리(EE-PROM(미 도시))에 저장하고 통신을 관장한다. 이때, 제어부(605)는 원격으로 제어시 전등스위치(60)에 전원이 공급되어 자신의 ID가 확인된 경우에만 등구동부(600)와 연결된 전등(70)에 전원을 공급하여 불필요하게 전등에서 낭비되는 전력이 없도록 등구동부(600)의 동작을 제어한다.
또한, 수동, 원격 전원공급/차단부(606)로부터 등구동부(600) 사이의 전원 경로에 설치되어, 전등(70)의 대기전력 측정 및 사용전력량을 측정하기 위한 전력측정부(434)를 구비하고, 다른 전등들 또는 중앙관리 기기와 통신을 하는 기능을 수행하는 WIFI 또는 Z-웨이브모듈로 구현되는 내부망 통신부(602)를 구비한다.
이러한 구성을 가지는 전등스위치(60)의 외관 형태는 도 12에 도시된 것과 같을 수 있다. 이때, 전등스위치(60)에서 사용자가 조작하는 스위치는 상기 수동, 원격 전원공급/차단부(606)에 구성의 일부로서 구현되는 수동 조작 스위치에 해당할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트 또는 전등스위치 등에 적용될 수 있는 수동, 원격 전원공급/차단부의 내부 주요 회로 구성의 일 예시도이다. 도 17을 참조하면, 수동, 원격 전원공급/차단부(436 또는 606)는, 기기(또는 전등) 및 콘센트의 전원이 차단된 경우, 원격으로 기기(또는 전등)의 전원을 켜기 위한 제어신호를 받기 위해 중앙제어 기기와 케이블로 연결된 연결점 B 에서 펄스전원을 제공받는다. 또한, 기기(또는 전등)의 전원을 오프하기 위한 제어신호를 해당 콘센트(또는 전등스위치)의 제어부인 마이크로콘트롤러로부터 제공받기 위해, 이와 연결된 연결점D 로부터 펄스전원을 받는 구조를 가진다. 각 연결점B 또는 연결점D로부터 제공되는 펄스전원은 솔레노이드 스위치 구조를 포함하는 수동, 원격전원공급/차단회로(436, 606)의 온/오프 구동을 위한 구동신호를 발생하기 위한 스위칭 트랜지스터 Q1, Q2, Q3, Q4로 구성된 브릿지회로에 제공된다.
이러한 브릿지회로에 의해서, 수동, 원격 전원공급/차단회로(436, 606)로 연결점A가 '+', 연결점 C가 '-' 인 상태로 전압이 가해지면 스위칭 접점 a, b가 접속되어 AC전원이 콘센트 또는 전등 측으로 공급되고, 반대로 연결점 A가 '-', 점 연결점 C가 '+' 인 상태로 전압이 가해지면, 스위칭 접점a, b가 떨어져 AC전원이 차단되도록 구성한다. 또한, 사용자로부터 수동으로 조작받기 위해 구비되는 노브가 (사용자에 의해) 눌려지면 스위칭 접점 a, b 가 접속되어 콘센트 또는 전등측으로 AC전원이 공급된다. 또한 이 경우에, 노브와 연결된 별개의 스위칭 접점 c, d 도 접속되도록 구비하여, 해당 스위칭 접점 c, d와 연결되도록 구성되는 마이크로콘트롤러로 온, 오프 신호를 보내도록 구성한다.
도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트 또는 전등스위치 등에 적용될 수 있는 수동, 원격 전원공급/차단부의 내부 주요 회로 구성의 다른 예시도이다. 도 19에 도시된 예에서는 도 17의 구성과는 달리, 포토커플러, 포토트라이악 등을 이용한 구성을 가진다. 도 19를 참조하면, 원격으로 중앙관리 기기에서 펄스 전원이 공급되면 포토트라이악 PT1의 LED가 점등되어 이 LED 빛으로 PT1 트라이악이 온 되어 콘센트나 전등스위치의 전원부(438 또는 608)에 AC 전원이 공급된다.
전원부(438 또는 608)는 마이크로콘트롤러(435 또는 605)에 필요한 전원을 공급하여 마이크로콘트롤러(435/605)는 출력0에 전원을 출력하여 포토트라이악 PT2의 LED가 점등되어 이 LED 빛으로 포토트라이악 PT2가 턴온되어 결국, 전원부(438/608)에 AC 전원은 계속 공급된다.
또한 원격으로 전원을 끄기 위해 펄스전원이 입력되면 포토커플러 PQ1의 LED가 점등되어 포터커플러 PQ1의 트랜지스터를 턴온 시키며, 이에 따라 마이크로콘트롤러(435/605)의 입력 I로 입력 신호(예를 들어, 로우 레벨 신호)가 발생된다. 마이크로콘트롤러(435/605)는 전원 공급 동작 중에, 입력 I로 입력 신호가 발생되면 전원을 차단하는 것으로 판단하여 출력0에 전원을 출력을 중지하고, 결국 포토트라이악 PT2 는 턴오프되어 AC전원 공급이 차단된다.
도 15는 본 발명의 제2실시예가 적용될 수 있는 일반 기기의 블록 구성도이다. 도 15를 참조하면, 일반 기기(32)는 부하(320), 전원부(328), 표시부(321), 스위치 입력부(329) 및 제어부(325) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 본 발명의 제2실시예에 적용될 수 있는 일반 기기는 기존의 일반적인 기기를 그대로 사용할 수 있음을 이해할 것이다.
도 18은 발명의 제2실시예에 따른 제1타입의 기기(24시간 전원을 끄지 않는 기기)의 블록 구성도이다. 도 18을 참조하면, 제1타입의 기기는(33)은 예를 들어, 사물인터넷 기능을 구비한 기기로서, 전원이 공급되면 기기에 필요한 전원을 만들어 공급하는 전원부(338)와; 대기시 전력소비를 줄이기 위해서 제어부(마이크로콘트롤러)(335)와 내부망 통신부(WIFI 또는 Z-웨이브모듈)(332)에만 전원을 공급하는 슬립모드전원부(전원부1)(333)를 포함하여 구성한다.
또한 사용전력을 측정하기 위한 수단으로 전력측정부(334)를 구비하고, 입/출력장치로 스위치입력부(339) 및 표시부(331)를 구비할 수 있다. 또한 해당 기기의 고유 기능을 수행하는 수단으로 기기에 따라서 기기의 부하(여러 종류)(330)를 기본적으로 구성한다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 시스템의 전체 동작을 상세히 설명하기로 한다.
[전원공급제어]
중앙제어 기기(1)에서 콘센트(43)들과 전등스위치(60)들을 동작시키기 위해서, 콘센트와 전등스위치로 연결된 케이블을 통해서 펄스전원을 공급하면, 이는 콘센트 및 전등스위치, 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같은, 회로의 연결점B에 공급된다. 이에 따라, 예를 들어 도 17에 도시된 바와 같은, 브릿지회로의 트랜지스터 Q1, Q4가 턴온되어 수동, 원격 전원공급/차단회로(4360)의 연결점A가 '+', 점 C가 '-' 로 전압이 인가된다. 이후 솔레노이드 코일에 전류가 흘러 스위칭 접점 a, b가 접속되어 콘센트 또는 전등스위치에 AC전원이 공급되어 콘센트 및 전등스위치가 활성화된다.
[전원차단제어]
콘센트 또는 전등스위치의 전원 공급을 차단하는 제어는, 콘센트 및 전등스위치의 마이크로콘트롤러에서 펄스전압을 연결점D에 공급하여 상기의 브릿지회로의 스위칭 트랜지스터Q2, Q3을 턴온시킨다. 이에 따라 수동, 원격 전원공급/차단회로(4360)의 연결점C가 '+', 연결점A가 '-'로 전압이 인가된다. 이에 따라 솔레노이드 코일에 역으로 전류가 흘러 스위칭 접점a, b가 오픈되어 콘센트 및 전등스위치에 제공되는 AC전원을 차단한다. 이때, 차단된 콘센트 및 전등스위치는 자체의 소비전력이 제로가 된다.
[시스템 초기화: ID 설정단계]
중앙관리 기기(1)에 콘센트(43)들, 전등스위치(60)들, 기기(3)들이 연결된 상태에서 전원을 공급하면. 중앙제어 기기는 모든 콘센트와 전등스위치에 펄스전원을 공급한다. 이러한 전원 공급 제어를 통해 콘센트와 전등스위치에 전원이 공급되면, 콘센트들과 전등스위치들의 마이크로콘트롤러는 자신의 고유 ID를 생성하며, 상호간에 통신을 수행하여 서로 ID가 중복되지 않도록 확인함으로써 자신의 ID를 설정한다. ID 설정이 완료되면, 자신의 메모리(EE-PR0M)에 저장하고 중앙관리 기기에 통보하여 중앙관리 기기에도 저장하도록 한다.
만일, 상기와 같은 동작 중에, 동일한 ID가 여러 콘센트(또는 전등스위치)에서 중복되게 발생되면 ID 설정 동작을 취소하고, 다시 시간 차이를 갖고 랜덤한 수를 랜덤하게 연산해서 서로 간의 ID가 중복이 안될 때까지 ID 설정 동작을 수행하여, 각자 고유 ID를 결정한다.
[시스템 초기화: 기기-콘센트, 전등-전등스위치 매칭 설정단계]
중앙관리 기기는 모든 ID의 설정이 완료되면, 순차적으로 첫 번째 ID를 갖는 콘센트에게 통신을 통해 기기의 등록을 요구한다. 콘센트는 이때, 기기에 전원을 공급하여 기기로 흐르는 대기전력을 측정하여 기기의 대기전력값을 연산 결정하여 메모리(EE-PROM)에 저장한다. 이때 대기전력값이 제로이면 기기가 연결이 안된 것으로 판단하여 기기의 유, 무에 대한 데이터를 중앙관리 기기에 통보하고 중앙관리 기기는 이 데이터를 기억시키고 기기의 유무를 확인할 수 있다.
중앙관리 기기에서 완료 신호를 받으면 콘센트는 상기의 전원차단제어를 수행하여 콘센트 자체의 전원 공급을 차단하여 소비전력은 제로가 된다.
중앙관리 기기는 다음 순서의 콘센트와 통신을 하여 상기의 제어를 반복한다.
만일 콘센트에 연결된 기기가 사물인터넷 기능을 갖는 기기(도 18 참조)인 경우 이러한 기기는 전원이 공급되면 바로 활성화 되므로, 기기와 중앙관리 기기와 통신이 가능하다. 이에 중앙관리 기기는 연결된 기기 사물인터넷 기기임을 대응되는 콘센트에 통보하여 콘센트는 대기전력값을 측정할 필요없이 매칭 기기의 종류를 메모리(EE-PROM)에 저장하고 중앙관리 기기에 완료 신호를 보내고 중앙관리 기기에서 확인 완료 통보가 오면 전원차단제어를 수행한다.
이와 같이하여 등록된 ID의 콘센트는 순차적으로 콘센트와 기기의 매칭이 끝나면, 다음으로 전등스위치도 콘센트와 같은 방법으로 전등스위치와 전등의 매칭 과정을 수행한다.
다만 전등스위치는 전등에 전원을 공급하기 등구동부를 제어하여 전류가 흐르면 전등이 연결되어 있고, 안 흐르면 전등이 연결 안된 것으로 판단하여 전등의 유, 무 데이터를 중앙관리 기기에 통보하여 중앙관리 기기에서 파악할 수 있게 하고 콘센트와 같은 방법으로 순차적으로 등록하여 자동으로 설정을 마친다.
[시스템 초기화: 기기의 이동과 신규로 등록하는 단계]
연결된 기기가 분리된 경우, 해당 기기가 분리되어 기기로 흐르는 전류가 제로이면 콘센트는 기기의 대기전력 값을 클리어 시키고 기기 유, 무 데이터를 중앙관리 기기에 통보한다. 중앙관리 기기는 해당 기기가 제거되었음을 저장하고 콘센트에 통보한다. 콘센트는 중앙관리 기기로부터 확인 신호가 수신되면 상기의 전원차단 제어를 수행한다.
기기를 추가로 연결하는 경우, 기기를 콘센트에 연결하고 콘센트의 노브를 누르는 것에 의해, 콘센트에 전원이 공급되어 활성화되고 콘센트의 마이크로콘트롤러는 노브를 누를 때 스위칭 접점 c, d 가 접속된 것을 인식해 기기를 새로 추가한 것으로 판단한다. 기기를 새로 추가한 것으로 판단되면 기기전원 공급/차단부(430)를 제어하여 기기에 전원을 공급하여 기기 종류에 따라서 상기의 대기전력을 측정 저장하고 기기의 유, 무 데이터를 중앙관리 기기에 전송한다. 중앙관리 기기는 이 데이터로 해당 콘센트에 기기가 추가된 것을 인지한다. 만일 추가된 기기가 도18 에 도시된 바와 같은 종류의 기기라면, 전원이 공급되면 바로 활성화 되므로 기기와 중앙관리 기기와 통신이 가능하므로, 중앙관리 기기는 해당 연결된 기기가 사물인터넷 기기임을 콘센트에 통보하여 콘센트는 대기전력값을 측정할 필요없이 매칭 기기의 종류를 메모리(EE-PROM)에 저장하고 중앙관리 기기에 완료 신호를 보내고 중앙관리 기기에서 확인 완료 신호를 받으면 상기의 전원차단 제어를 수행한다.
[외부에서 원격으로 기기 제어]
원격에서, 사용자가 인터넷이나 휴대폰을 통해 시스템의 기기를 켜거나 끄기 위해 메시지를 보내면, 중앙관리 기기는 외부기기와 통신을 통해 제어 대상 기기의 ID, 패스워드 등을 확인하고 확인이 되면 기기를 제어하기 위해서 기기가 연결된 모든 콘센트에 펄스전원을 보내 콘센트에 전원이 공급되게 한다.
콘센트들은 깨어나서 자신의 ID인지 확인하고 일치하지 않으면 바로 상기의 전원차단 제어를 수행하여 콘센트의 전원을 차단하여 콘센트 자체의 소비전력은 제로가 된다. 자신의 ID가 맞으면 기기전원공급/차단부(430)를 제어하여 전원플러그 삽입구(439)에 전원을 공급하여 연결된 기기에 전원이 공급하여 기기는 활성화 된다.
기기가 활성화 되면 기기를 사용한 시간대, 사용시간, 전력 사용량 등을 측정 연산하고 데이터를 저장하고 시스템과 통신을 해 가며 데이터를 전송한다. 이때, 원격으로 기기를 끄라는 명령을 중앙관리 기기로부터 받으면 기기전원공급/차단부(430)를 제어하여 기기에 전원 공급을 차단하고 저장중인 데이터들을 중앙관리 기기에 전송하고 중앙관리 기기에서 종료확인 통보를 받으면 상기의 전원차단 제어를 수행한다. 이렇게 하여 콘센트 자체의 소비전력은 제로가 된다.
원격 전등 제어에 대해서도 마찬가지로, 원격지의 외부기기로부터 전등을 켜거나 끄기 위한 신호를 수신한 중앙관리 기기는 외부기기와 통신을 통해 ID, 패스워드 등을 확인하고 확인이 되면 전등을 제어하는 경우 전등스위치에 펄스전원을 보내 전등스위치(60)에 전원을 공급한다. 이때 모든 전등스위치들은 깨어나서 자신의 ID인지 확인하고 일치하지 않으면 바로 상기의 전등종료 제어를 수행하여 전등스위치의 전원을 차단하여 전등스위치 자체의 소비전력은 제로가 된다. 자신의 ID가 일치하는 전등스위치는 등구동부를 제어하여 연결된 전등(70)에 전원을 공급하여 전등을 켠다. 이후 전등을 사용한 시간대, 사용시간, 전력 사용량 등을 측정, 연산하고 데이터로 저장하고 시스템에 관련 데이터를 전송한다. 전등을 끄라는 명령을 중앙관리 기기로부터 받으면 등구동부를 제어하여 전등에 전원공급을 차단하고, 저장중인 데이터를 중앙관리 기기에 전송하고 중앙관리 기기에서 종료확인 통보를 받으면 상기의 전원차단제어를 수행한다. 이렇게 하여 전등스위치의 자체 소비전력은 제로가 된다.
[수동으로 기기 제어]
수동으로 기기를 사용하기 위해 전원을 켜는 방법을 설명하면, 기기가 사물인터넷이나 통신기능 갖지 않은 기기( 도15참조), 일반적인 기기인 경우, 콘센트(43)의 수동, 원격 전원공급/차단부(436)의 노브를 누르면, 예를 들어 도 17에 도시된 바와 같은 회로의 스위칭 접점a, b가 접속된다. 이에 따라 전원부에 전원이 공급되어 콘센트가 활성화되고 마이크로콘트롤러에 연결된 스위칭 접점 c, d가 접속되어 마이크로콘트롤러에서 이를 인지하여 수동으로 기기전원을 켜는 것으로 인식한다. 이후 마이크로콘트롤러는 기기 전원공급/차단부를 제어하여 전원플러그 삽입구에 연결된 기기에 전원을 공급하고, 기기를 사용하면 중앙관리 기기와 통신을 통해서 자신의 기기의 사용정보(ID와 기기의 관련 데이터)데이터를 전송하여 기기의 사용을 통보한다.
기기(도 15참조)의 사용을 종료하면, 기기에는 대기전력만 공급되는데 콘센트는 기기의 저장된 대기전력값과 비교하여 대기전력값이면 기기의 사용이 종료된 것으로 판단한다. 이후 기기를 사용한 시간대, 사용시간, 전력 사용량 등을 측정, 연산한 데이터를 중앙관리 기기에 전송하고 중앙관리 기기에서 종료 확인 통보를 받으면 상기의 전원차단 제어를 수행한다.
또, 사물인터넷 기능을 갖는 기기(도18 참조)인 경우, 콘센트(40)의 수동, 원격 전원공급/차단부(436)의 노브를 누르면 마찬가지로, 마이크로콘트롤러에서 기기 전원공급/차단부를 제어하여 기기에 전원이 공급하면 기기가 활성화 된다. 기기가 활성화 되면 기기를 사용한 시간대, 사용시간, 전력 사용량 등을 측정 연산하여 데이터를 저장하고 중앙관리 기기와 통신을 해 가며 데이터를 전송한다. 수동으로 기기를 끄면 기기는 중앙관리 기기로 자신의 관련 데이터(사용시간대, 사용시간, 사용전력량 등)와 종료신호를 전송하고 중앙관리 기기로부터 수신완료 신호가 수신되면 기기는 스스로 기기의 전원을 차단한다.
이때 콘센트는 기기의 대기전력만 공급되는 것을 감지하여 기기가 전원이 꺼진 것을 판단하고 중앙관리 기기에 콘센트에서 기억하고 있는 기기의 관련 데이터와 종료 신호를 전송하고 중앙관리 기기는 이 신호가 수신되면 종료 확인신호를 콘센트에 송신한다. 콘센트는 시스템으로부터 종료 확인 신호가 수신되면 상기의 전원차단 제어를 수행한다.
[수동으로 전등 제어]
전등을 켜기 위해 사용자가 전등스위치의 수동, 원격 전원공급/차단부(606)의 노브를 누르면, 마이크로콘트롤러에서 수동으로 전등을 켜는 것으로 인식하여 등구동부(600)를 제어하여 연결된 전등에 전원을 공급하고, 전등이 켜지면 중앙관리 기기와 통신을 통해서 자신의 전등의 사용정보(ID와 전등의 관련 데이터)데이터를 전송하여 전등의 사용을 통보한다.
전등을 끄기 위해 사용자가 전등스위치의 수동, 원격 전원공급/차단부(606)의 노브를 누르면, 마이크로콘트롤러는 전원 오프 신호와 전등관련 데이터를 중앙관리 기기에 전송한다.
중앙관리 기기는 이 신호가 수신되면 종료 확인신호를 전등스위치에 송신한다. 전등스위치는 중앙관리 기기로부터 종료 확인 신호가 수신되면 상기의 전원차단 제어를 수행한다.
상기와 같이 시스템을 구성, 제어하여 에너지 효율적으로 관리할 수 있다.
[제3실시예]
한편, 상기한 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 구성은 기존의 콘센트에 별도의 배선공사가 필요하여 공사비가 상승하는 문제가 있다.
이에, 본 발명의 제3실시예에서는 상기의 문제를 해결하고자 한다.
도 20은 본 발명의 제3실시예에 따른 에너지관리 시스템의 블록 구성도이다. 도 20을 참조하면, 본 발명의 3실시예에 따른 에너지관리 시스템은 상기 제2실시예의 구성과 유사하게, 중앙관리 기기(1-2)와 다수의 기기(3)들 콘센트(4)를 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명의 제3실시예에서는, 일부 슬레이브 기기들(예를 들어, 사물인터넷 기기 중 적어도 일부)은 기존 콘센트에 기기의 전원플러그를 삽입하고 수동이나 원격으로 전원을 기기에 공급, 차단할 수 있도록 수동, 원격 전원공급/차단부를 구비할 수도 있다. 또한, 소비전력량을 측정하기 위한 전류측정부, 중앙관리 기기와 전력적산 데이터, 기기의 ID, 사용시간 및 각종 데이터를 주고 받을 수 있게 유, 무선으로 통신 가능하도록 내부망 통신부를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3실시예에서는, 사물인터넷 기능을 갖지 않는 기기의 전력관리 및 제어를 하기 위해 기기와 기존 콘센트 사이에 아답터 형태의 콘센트를 구비하여 기존 기기(사물인터넷 기능이 없는)와 연결하여 기존 기기의 사용 패턴을 분석 및 제어하여 전력을 관리하는 구성을 가진다.
또한, 전원이 차단된 상태에서 적외선 리모콘으로 기기를 켜는 경우 적외선 신호를 받기 위한 IR수신부를 구비한다.
도 25는 본 발명의 제3실시예에 따른 중앙관리 기기의 블록 구성도이다. 도 25를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 중앙관리 기기(1-2)는 상기 제2실시예의 구조와 비교하여, 대부분 동일한 구성 및 동작을 가진다. 다만, 제2 실시예의 구조와 비교하여USB 또는 이더넷 커넥터를 구비하지 않고, 적외선 리모콘의 신호를 받기 위한 IR수신부(109)를 구비하여 리모콘신호를 수신하도록 한다.
도 21은 본 발명의 제3실시예에 따른 제1타입의 사물인터넷 기기의 블록 구성도이며, 도 22는 본 발명의 제3실시예에 따른 제2타입의 사물인터넷 기기의 블록 구성도이다. 도 21 및 도 22를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 제1타입 및 제2타입의 기기(34)들은, ID 설정을 구조에 따라 나누어진다. 즉, ID설정부(347-1)를 하드웨어 모듈로 구비한 제1타입(A1)과, 제조시 ID를 내부 메모리에 설정한 제2타입(A2)으로 나누어질 수 있다.
이러한 제1타입 및 제2타입의 기기(34)들은 부하(340), 수동, 원격 전원 공급/차단부(346), 전원부(348), 슬립모드 전원부(전원부1)(343), 전력측정부(344), 내부망 통신부(342), 제어부(345) 및 표시부(341) 등을 구비하며, 각 기능부들의 구성 및 동작은 이전 설명한 다른 실시예들에서의 기기들의 구성 및 동작과 유사할 수 있다. 다만 이러한 구성과 더불어, 적외선 리모콘 신호를 받기 위한 IR수신부(347)가 추가로 구성된다. 슬립모드 전원부(343)는 슬립모드시에 상기 내부망 통신부(342)와 제어부(345)를 비롯하여, 상기 IR수신부(347)에만 전원을 공급한다.
이러한 도 21 및 도 22에 도시된 기기 구성은 기존의 콘센트의 변경 없이 그대로 기기의 전원플러그를 기존의 일반 콘센트에 연결하여 사용할 수 있는 구조이다.
도 23은 본 발명의 제3실시예에 따른 콘센트의 외관 형상을 나타낸 도면이며, 도 24는 본 발명의 제3실시예에 따른 콘센트의 블록 구성도이다. 도 23 및 도 24를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 콘센트(45)는 기기에 사물인터넷 기능을 적용하지 않은 기존의 기기를 연결하기 위한 구조를 가진다. 예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이, 그 외형이 아답터 형태를 가지는 콘센트(45)로서, 기기의 전원플러그가 연결 할 수 있는 플러그 삽입구(459)를 일측에 형성하고, 타측에는 기존 콘센트(44)에 연결 할 수 있는 플러그(4501) 구조를 소정 위치에 구비한다. 플러그(4501)는 해당 콘센트(45)의 내부 수동, 원격 전원공급/차단부(456)와 연결된다.
상기 콘센트(45)는 상기와 같은 플러그 삽입구(459) 및 수동, 원격 전원공급/차단부(456)를 비롯하여, 플러그에 연결된 기기의 전원 공급을 제어하는 전원공급부(458-1), 전원부(458), 슬립모드 전원부(전원부1)(453), 전력측정부(454), 내부망 통신부(452) 및 제어부(455) 등을 구비하며, 각 기능부들의 구성 동작은 이전 설명한 다른 실시예들에서의 콘센트 등의 대응되는 기능부들의 구성 및 동작과 유사할 수 있다. 다만 이러한 구성과 더불어, 적외선 리모콘 신호를 받기 위한 IR수신부(457)가 추가로 구성된다. 이때, 상기 IR수신부(457)는 커넥터(미도시)로 연결하여 외부의 소정의 위치에 부착하게 구성하는 것도 가능할 수 있다. 슬립모드 전원부(453)는 슬립모드시에 상기 내부망 통신부(452)와 제어부(455)를 비롯하여, 상기 IR수신부(457)에만 전원을 공급한다.
또한, 상기에서 콘센트(45)는 해당 콘센트의 ID를 콘센트 제조시 저장하여 출하하거나 ID설정부(미도시)를 구비하여 현장에서 설치시 설정할 수 있도록 구성할 수 있다.
도 26은 본 발명의 제3실시예에 따른 전등스위치의 블록 구성도이다. 도 26을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 전등스위치(62)는 전등에 사물인터넷 기능을 적용하지 않은 조명등(71)을 제어하기 위한 구성을 가진다. 이러한 전등스위치(62)는
연결된 전등의 전원 공급을 제어하는 전원공급부(628-1)를 비롯하여, 수동, 원격 전원공급/차단부(626), 전원부(628), 슬립모드 전원부(전원부1)(623), 전력측정부(624), 내부망 통신부(622) 및 제어부(625) 등을 구비하며, 각 기능부들의 구성 및 동작은 이전 설명한 다른 실시예들에서의 전등스위치 등의 대응되는 기능부들의 구성 동작과 유사할 수 있다. 다만 이러한 구성과 더불어, 적외선 리모콘 신호를 받기 위한 IR수신부(627)가 추가로 구성된다. 이때, 상기 IR수신부(627)는 커넥터(미도시)로 연결하여 외부의 소정의 위치에 부착하게 구성하는 것도 가능할 수 있다. 슬립모드 전원부(623)는 슬립모드시에 상기 내부망 통신부(622)와 제어부(625)를 비롯하여, 상기 IR수신부(627)에만 전원을 공급한다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 시스템의 전체 동작을 상세히 설명하기로 한다.
[외부 원격 제어] 중앙관리 기기(1-2)의 전원이 차단된 상태에서, 외부기기 즉, 스마트폰이나, PDA, 웨어러블기기 등으로부터 제어신호가 중앙관리 기기(1-2)에 수신되면, 중앙관리 기기(1-2)의 제어부인 마이크로콘트롤러는 전원공급/차단부를 제어하여 전원부에 전원을 공급한다. 이후 외부기기와 통신을 통해 ID 및 보안체크를 한 뒤 미확인 정보이면 해킹을 하는 것으로 판단하여 마이크로콘트롤러는 전원공급/차단부를 제어하여 전원부에 전원을 차단하고 통신을 차단한다. 만일 정상적인 정보이면 시스템에 등록된 해당 기기(3), 해당 콘센트(43) 또는 해당 전등스위치(62)에 선택된 ID를 전송한다.
상기 전송 ID를 수신하면, 기기(3), 콘센트(45) 또는 전등스위치(62)는 자신의 ID와 일치하는지 확인하여, 자신의 수동, 원격 전원공급/차단부를 마이크로콘트롤러가 제어하여 전원을 공급하여 정상 동작하게 된다.
[데이터를 연산, 분석, 사용패턴에 따른 제어] 중앙관리 기기에 공급되던 전원이 모두 차단된 상태에서 수집된 데이터를 분석하여 주기적으로 관리를 하기 위하여, 중앙관리 기기에서는, 주기적으로 적절히 설정된 관리를 하는 시간이 되면 마이크로콘트롤러는 슬립모드에서 깨어나 이를 확인하고, 제어가 필요한 경우에는 전원을 공급하여 동작하고, 아닌 경우에는 다시 슬립모드로 들어가 슬립모드전원의 소비를 더욱 절약한다.
또한, 중앙관리 기기에 공급되던 전원이 모두 차단된 상태에서 적외선(I.R) 리모콘으로 기기(또는 콘센트, 전등스위치)를 사용하기 위해 사용자가 리모콘을 누르면 해당 기기(또는 콘센트, 전등스위치)의 IR수신부에서 이러한 신호를 수신한다. 신호가 수신되면 해당 기기, 콘센트, 또는 전등스위치의 마이크로콘트롤러는 자신의 수동, 원격 전원공급/차단부를 제어하여 동작을 시작한다.
이때 동작된 기기. 콘센트 또는 전등스위치는 중앙관리 기기에게 사용중 데이터(ID 등)를 전송하고 중앙관리 기기는 수신된 데이터를 확인하고 확인이 되면 기기에게 수신완료 신호를 전송한다.
[ID 등록 제어] 시스템 초기화 구성시에, 전원을 공급하면 중앙관리 기기는 시스템을 구현하는 각종 기기, 콘센트, 전등스위치와 자신의 ID를 포함한 초기화 데이터를 상호 주고받음으로써, 각각의 고유 ID를 저장하여 등록한다.
[대기전력 측정, 등록] 콘센트는 자신의 ID가 결정, 등록되면 콘센트)에 연결된 기기에 전원을 공급하여 기기의 대기전력을 측정하여 내부 메모리에 기억할 수 있다. 마찬가지로, 전등스위치는 자신의 ID가 결정, 등록되면 전등스위치에 연결된 조명등의 대기전력을 측정하여 전등스위치에 기억한다.
[기기, 콘센트, 전등스위치 전원차단]
각 기기에서는, 이벤트 처리 동작이 끝나면 자동으로 중앙관리 기기(1)에 해당 기기의 관련데이터(예를 들면, 고유 ID, 사용전력량, 사용시간, 날자, 등 관련 정보)를 전송하고, 중앙관리 기기로부터 수신 완료 신호가 수신되면 자동으로 전원을 차단한다.
각 콘센트에서는, 해당 콘센트에 연결된 기기의 사용이 종료되면 대기전력이 발생되는데 이것을 콘센트에 기억된 대기전력과 비교하여 대기전력이면 기기에 공급되는 전원을 차단한다. 이후 기기에 관련데이터(예를 들면, 콘센트 고유 ID, 전력사용량, 사용시간, 날자 등)를 중앙관리 기기에 전송하고 중앙관리 기기로부터 데이터 처리 완료 신호가 수신되면 자동으로 자신에게 공급되던 전원을 차단한다.
마찬가지로, 각 전등스위치에서도 상기의 콘센트)의 전원차단 동작과 동일한 동작을 수행할 수 있다.
[중앙관리 기기 전원차단]
중앙관리 기기는 연결된 모든 기기, 콘센트, 전등스위치의 전원이 모두 차단되고, 해당 중앙관리 기기의 이벤트 처리 동작이 모두 끝나면 자신의 전원을 차단하여 시스템에 공급되는 모든 전원을 차단한다.
상기와 같이 시스템의 구성 및 동작을 통해, 기존의 콘센트에 별도의 공사 없이 그대로 연결함으로써 설치가 용이하고 불필요하게 낭비되는 전력을 완전히 차단하여 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.
이상, 본 발명의 다양한 실시예들에 대한 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (12)

  1. 에너지 관리 시스템(energy management system)에 있어서,
    내부망으로 연결된 기기들 및/또는 콘센트와 통신하여 상기 기기 및/또는 콘센트의 동작 및 사용전력을 관리하는 중앙관리 기기와;
    상기 중앙관리 기기와 내부망으로 연결되어 상기 중앙관리 기기로 사용전력에 대한 정보를 전송하며, 상기 중앙관리 기기로부터 동작 제어를 받는 기기 및/또는 콘센트를 포함하며,
    상기 기기 및/또는 콘센트는 대기 모드시에 자신에게 공급되는 전원을 차단하며, 전원차단시에 상기 중앙관리 기기로부터 제공되는 턴온 신호에 따라 전원 공급을 재개하도록 구성됨을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중앙관리 기기는,
    하나이상의 외부 네트워크와 연결하는 외부망 통신부와,
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    상기 기기 및/또는 콘센트의 전원공급/차단을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 커넥터와,
    외부 전원을 제공받아 해당 중앙관리 기기의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원부로 제공되는 외부 전원을 공급 또는 차단하는 전원공급/차단부와,
    상기 전원부로부터 제공되는 동작 전원을 이용하여 슬립모드시에 동작 전원을 제공하는 슬립모드전원부와,
    해당 중앙관리 기기 자체 소비전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전력측정부로부터 제공되는 정보를 통해 대기모드시에 상기 전원공급/차단부를 제어하여 외부 전원 차단 동작을 수행하며, 상기 외부망 통신부 및 상기 내부망 통신부를 통해 외부 및 내부 기기와 통신하며, 전원이 차단된 기기 및/또는 콘센트 중에서 동작하여야 할 장비에 상기 커넥터를 통해 상기 제어신호를 출력하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콘센트는
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    상기 기기의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구와,
    상기 플러그 삽입구를 통해 연결된 기기에서 소비되는 전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 제공되는 제어신호를 상기 연결된 기기로 제공하기 위한 커넥터와,
    외부 전원이 상기 삽입구로 제공되는 경로에 설치되어 해당 경로를 도통/차단하며, 상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 수신된 제어신호에 의해 턴온동작을 수행하는 전원공급/차단부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 외부 전원을 제공받아 해당 콘센트의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전력측정부를 통해 해당 연결된 기기의 대기모드를 확인하고 상기 전원공급/차단부를 제어하여 전원 차단 동작을 수행하며, 상기 내부망 통신부를 통해 상기 중앙관리 기기로 상기 전력측정부에 의해 측정된 정보를 제공하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 콘센트는
    상기 기기의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구와,
    상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 제공되는 제어신호를 상기 연결된 기기로 제공하기 위한 커넥터를 포함함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서 상기 기기는
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    상기 커넥터와 연결되어 중앙관리 기기의 커넥터로부터 제공되는 제어신호를 수신하기 위한 커넥터와,
    상기 커넥터의 삽입구와 연결되어 외부 전원을 제공받아 해당 기기의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원부로 제공되는 외부 전원을 공급 또는 차단하며, 상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 수신된 제어신호에 의해 턴온동작을 수행하는 전원공급/차단부와,
    해당 기기 자체 소비전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전력측정부를 통해 해당 자신의 대기모드를 확인하고 상기 전원공급/차단부를 제어하여 전원 차단 동작을 수행하며, 상기 내부망 통신부를 통해 상기 중앙관리 기기로 상기 전력측정부에 의해 측정된 정보를 제공하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 콘센트는
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    상기 기기의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구와,
    상기 플러그 삽입구를 통해 연결된 기기에서 소비되는 전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 제공되는 제어신호를 수신하는 커넥터와,
    외부 전원이 상기 삽입구로 제공되는 경로에 설치되어 해당 경로를 도통/차단하며, 상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 수신된 제어신호에 의해 턴온동작을 수행하는 전원공급/차단부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 외부 전원을 제공받아 해당 콘센트의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 상기 삽입구 사이의 전원 경로에 설치되어, 제어부의 제어에 의해 해당 전원 공급 경로를 차단 또는 도통할 수 있는 기기 전원 공급/차단부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전력측정부를 통해 해당 연결된 기기의 대기모드를 확인하고 상기 전원공급/차단부를 제어하여 전원 차단 동작을 수행하며, 상기 내부망 통신부를 통해 상기 중앙관리 기기로 상기 전력측정부에 의해 측정된 정보를 제공하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중앙관리 기기와 내부망으로 연결되어 상기 중앙관리 기기로 사용전력에 대한 정보를 전송하며, 상기 중앙관리 기기로부터 동작 제어를 받는 전등스위치를 더 포함하며,
    상기 전등스위치는 대기 모드시에 자신에게 공급되는 전원을 차단하며, 전원차단시에 상기 중앙관리 기기로부터 제공되는 턴온 신호에 따라 전원 공급을 재개하도록 구성됨을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전등스위치는,
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    연결된 전등에서 소비되는 전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 제공되는 제어신호를 수신하는 커넥터와,
    외부 전원이 제공되는 경로에 설치되어 해당 경로를 도통/차단하며, 상기 중앙관리 기기의 커넥터로부터 수신된 제어신호에 의해 턴온동작을 수행하는 전원공급/차단부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 외부 전원을 제공받아 해당 전등스위치의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 상기 연결된 전등의 전원 경로에 설치되어, 제어부의 제어에 의해 해당 전원 공급 경로를 차단 또는 도통할 수 있는 등구동부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 내부망 통신부를 통해 상기 중앙관리 기기로 상기 전력측정부에 의해 측정된 정보를 제공하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 중앙관리 기기는,
    하나이상의 외부 네트워크와 연결하는 외부망 통신부와,
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    외부 적외선 리모콘의 신호를 받기 위한 IR수신부와,
    외부 전원을 제공받아 해당 중앙관리 기기의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원부로 제공되는 외부 전원을 공급 또는 차단하는 전원공급/차단부와,
    상기 전원부로부터 제공되는 동작 전원을 이용하여 슬립모드시에 동작 전원을 제공하는 슬립모드전원부와,
    해당 중앙관리 기기 자체 소비전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전력측정부로부터 제공되는 정보를 통해 대기모드시에 상기 전원공급/차단부를 제어하여 외부 전원 차단 동작을 수행하며, 상기 외부망 통신부 및 상기 내부망 통신부를 통해 외부 및 내부 기기와 통신하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  10. 제1항에 있어서 상기 기기는
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    외부 적외선 리모콘의 신호를 받기 위한 IR수신부와,
    외부 전원을 제공받아 해당 기기의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원부로 제공되는 외부 전원을 공급 또는 차단하는 전원공급/차단부와,
    해당 기기 자체 소비전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    상기 전원부로부터 제공되는 동작 전원을 이용하여 슬립모드시에 동작 전원을 제공하는 슬립모드전원부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전력측정부를 통해 해당 자신의 대기모드를 확인하고 상기 전원공급/차단부를 제어하여 전원 차단 동작을 수행하며, 상기 내부망 통신부를 통해 상기 중앙관리 기기로 상기 전력측정부에 의해 측정된 정보를 제공하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 콘센트는
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    상기 기기의 전원플러그를 삽입하기 위한 삽입구와,
    상기 플러그 삽입구를 통해 연결된 기기에서 소비되는 전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    외부 적외선 리모콘의 신호를 받기 위한 IR수신부와,
    외부 전원이 상기 삽입구로 제공되는 경로에 설치되어 해당 경로를 도통/차단하는 전원공급/차단부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 외부 전원을 제공받아 해당 콘센트의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원부로부터 제공되는 동작 전원을 이용하여 슬립모드시에 동작 전원을 제공하는 슬립모드전원부와,
    /차단부로부터 상기 삽입구 사이의 전원 경로에 설치되어, 제어부의 제어에 의해 해당 전원 공급 경로를 차단 또는 도통할 수 있는 기기 전원 공급/차단부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전력측정부를 통해 해당 연결된 기기의 대기모드를 확인하고 상기 전원공급/차단부를 제어하여 전원 차단 동작을 수행하며, 상기 내부망 통신부를 통해 상기 중앙관리 기기로 상기 전력측정부에 의해 측정된 정보를 제공하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
  12. 제7항에 있어서, 상기 전등스위치는,
    상기 내부망과 통신하는 내부망 통신부와,
    연결된 전등에서 소비되는 전력을 측정하기 위한 전력측정부와,
    외부 적외선 리모콘의 신호를 받기 위한 IR수신부와,
    외부 전원이 제공되는 경로에 설치되어 해당 경로를 도통/차단하는 전원공급/차단부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 외부 전원을 제공받아 해당 전등스위치의 동작 전원으로 변환하는 전원부와,
    상기 전원부로부터 제공되는 동작 전원을 이용하여 슬립모드시에 동작 전원을 제공하는 슬립모드전원부와,
    상기 전원공급/차단부로부터 상기 연결된 전등의 전원 경로에 설치되어, 제어부의 제어에 의해 해당 전원 공급 경로를 차단 또는 도통할 수 있는 등구동부와,
    상기 각 기능부들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 내부망 통신부를 통해 상기 중앙관리 기기로 상기 전력측정부에 의해 측정된 정보를 제공하도록 제어함을 특징으로 하는 에너지관리 시스템.
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