KR20210100995A - IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 각 가정에 설치된 IoT 모듈에 의하여 데이터가 측정되고, 상기 측정된 데이터로부터 단열효율을 표시하는 온도변화지수를 산출하고, 상기 IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 기준 범위와 비교분석하여 데이터 조작여부를 판단하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 거주자 수, 가계소득, 거주지의 면적 등이 포함된 가계요인을 가중치로 변환하고, 상기 온도변화지수와 상기 가중치를 이용하여 단열수치를 산출하고, 상기 단열수치를 에너지소외계층의 새로운 집계기준으로 사용하여 에너지 복지예산총액이 차등적으로 분배되도록 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법 {IoT-based building insulation efficiency measurement system and method}
본 발명은 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 각 가정에 설치된 IoT 모듈에 의하여 데이터가 측정되고, 상기 측정된 데이터로부터 단열효율을 표시하는 온도변화지수를 산출하고, 상기 IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 기준 범위와 비교분석하여 데이터 조작여부를 판단하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 거주자 수, 가계소득, 거주지의 면적 등이 포함된 가계요인을 가중치로 변환하고, 상기 온도변화지수와 상기 가중치를 이용하여 단열수치를 산출하고, 상기 단열수치를 에너지소외계층의 새로운 집계기준으로 사용하여 에너지 복지예산총액이 차등적으로 분배되도록 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
에너지 빈곤층은 적정한 수준의 에너지 소비를 감단할 경제적 수준이 안 되는 가구로, 보다 구체적으로 겨울철 거실 온도 21℃, 거실 이외의 온도 18℃를 유지하기 위해 지출하는 에너지 구매 비용이 소득의 10%를 넘는 가구를 에너지 빈곤층이라 규정한다.
우리나라는 외국의 선례를 인용해 에너지 구매 비용이 소득의 10%를 넘는 가구를 에너지 빈곤층으로 간주하지만, 대상을 충분히 특정하지 않고 있기 때문에 적절한 지원 체계를 확립하기에는 어려운 실정이다.
또한, 에너지 빈곤은 에너지 가격과 해당 가구의 소득 및 에너지 효율 등 다양한 요인에 의한 영향을 받기 때문에 이들 요소의 변동에 따라 에너지 빈곤층의 비율은 상당한 변화를 보이나, 이 변화에 즉각적으로 대응할 수 있는 시스템이 전무하므로 에너지 빈곤을 겪는 가정이 줄어들지 않고 있다.
최근 가정별 에너지 수요 측정 및 에너지 관리를 위해 설치된 전력 계량기, 수도량계, 가스계량기와 이들을 공급하는 공급업체의 운영관리 서버가 설치 및 운영되고 있으나 주로 부하관리 및 요금산정을 목적으로 개발된 알고리즘을 사용할 뿐이다.
관련문헌 1은 에너지 통합 관리 시스템에 관한 것으로, 특히, 가정, 건물 및 도시 시설물에 사용되는 에너지를 효율적으로 통합 관리하는 지능형 에너지 통합 관리 시스템에 관한 것이다.
다만, 관련문헌 1은 건물의 여러 군데 각종 센서를 구비하고 각 건물의 최대수요 전력을 제어 목표전력과 비교하여 상기 각 건물에 설치된 전력기기의 동작을 조절하여 건물자체의 에너지 효율성은 증대시킬 수 있으나, 각종 센서를 설치 및 유지보수 하는데 많은 에너지를 소비해야하며 에너지 복지가 필요한 건물을 선정할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 관련문헌 1은 각종 센서에 의도적인 조작이 가해질 경우 이를 확인할 수 있는 구성이 포함되어 있지 않으므로, 누군가에 의한 의도적인 조작이 가해지더라도 이를 해결할 수 있는 방법이 없는 문제점이 있다.
KR 10-1029300
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 가정 내 여러 곳에 센서를 설치하지 않기 위해서 하나의 IoT 모듈에 각종 센서를 구비하고 데이터가 측정되도록 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 데이터로부터 산출된 온도변화지수가 보다 정확하고 신뢰성 있게 산출될 수 있도록 하기 위해서 IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 기준 범위와 비교분석하여 조작여부가 판단되도록 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 해당 가정 내 단열재 등급, 단열재 두께, 외부와 외벽의 접촉면적, 냉난방기의 성능, 거주민의 생활습관 등의 추가적인 세부정보가 없더라도 해당 가정이 단열되는 정도를 보다 정확하게 도출해내고 이에 따른 에너지소외계층의 집계기준을 제공하여 에너지소외계층 복지예산을 차등적으로 분배할 수 있도록 하기 위해서 상기 온도변화지수와 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가계요인을 이용하여 단열수치를 제공하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 및 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템은 일정 시간당 각종 데이터를 측정하는 IoT 모듈; 상기 각종 데이터를 분석하고 시각화 자료를 도출하는 메인서버; 및 상기 시각화 자료를 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링부;를 제공한다.
본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템에 있어서, 상기 메인서버는 온도변화지수를 산출하는 온도변화지수 산출부; 상기 IoT 모듈의 조작여부를 판단하는 조작 판단부; 가계요인을 빅데이터로부터 추출하는 빅데이터부; 상기 가정요인을 가중치로 변환하고, 상기 가중치와 상기 온도변화지수를 이용하여 단열수치를 산출하는 단열수치 산출부; 각 가정이 에너지 취약계층인지 일반 계층인지를 판단하는 에너지 취약계층 판단부; 에너지 취약계층으로 판단된 가정을 대상으로 단열수치에 따라 에너지 복지예산총액을 차등적으로 분배하는 예산 분배부; 및 가정별 온도변화지수, 단열수치, 에너지 취약계층 여부, 분배된 에너지 복지예산총액을 저장하는 데이터베이스;를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법은 데이터 측정단계; 온도변화지수 산출단계; 조작여부 판단단계; 빅데이터 추출단계; 및 단열수치 산출단계;를 제공하고, 에너지 취약계층 판단단계; 및 예산 분배단계;를 더 제공한다.
본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법에 있어서, 상기 조작여부 판단 단계는 변인 구분단계;를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 하나의 IoT 모듈에 각종 센서를 구비하고 데이터를 측정함으로써, 가정 내 여러 곳에 센서를 설치할 필요가 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 기준 범위와 비교분석하여 조작여부를 판단하는 조작 판단부를 구비함으로써, 상기 데이터로부터 산출된 온도변화지수를 보다 정확하고 신뢰성 있게 산출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 온도변화지수와 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가계요인을 이용하여 단열수치를 제공하는 단열수치 제공부를 구비함으로써, 해당 가정 내 단열재 등급, 단열재 두께, 외부와 외벽의 접촉면적, 냉난방기의 성능, 거주민의 생활습관 등의 추가적인 세부정보가 없더라도 해당 가정이 단열되는 정도를 보다 정확하게 도출해내고 이에 따른 에너지소외계층의 집계기준을 제공하여 에너지소외계층 복지예산을 차등적으로 분배할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일창을 갖는 원룸의 일정 시간당 온도 데이터를 표시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙난방 방식 아파트의 일정 시간당 온도 데이터를 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 조작여부 판단단계 세부흐름도이다.
도 6은 본 발명의 이 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 삼 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템 구성도이다.
도 1을 보면, 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템은 일정 시간당 각종 데이터를 측정하는 IoT 모듈(10a, 10b, 10c), 상기 각종 데이터를 분석하고 시각화 자료를 도출하는 메인서버(20), 및 상기 시각화 자료를 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링부(30)를 포함한다.
상기 메인서버(20)는 온도변화지수를 산출하는 온도변화지수 산출부(21) 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 조작여부를 판단하는 조작 판단부(22), 가계요인을 빅데이터로부터 추출하는 빅데이터부(23), 상기 가정요인을 가중치로 변환하고, 상기 가중치와 상기 온도변화지수를 이용하여 단열수치를 산출하는 단열수치 산출부(24), 각 가정이 에너지 취약계층인지 일반 계층인지를 판단하는 에너지 취약계층 판단부(25), 에너지 취약계층으로 판단된 가정을 대상으로 단열수치에 따라 에너지 복지예산총액을 차등적으로 분배하는 예산 분배부(26), 및 가정별 온도변화지수, 단열수치, 에너지 취약계층 여부, 분배된 에너지 복지예산총액을 저장하는 데이터베이스(27)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명해보면, 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)은 각종 센서를 구비하고, 각 가정의 내부에 설치되어 일정 시간당 각종 데이터를 측정한다.
더욱 바람직하게는, 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)은 온도계, 습도계, 자이로 센서를 구비하고, 각 가정의 내부에 설치되어 일정 시간당 온도 데이터, 습도 데이터, 방향 데이터 등을 측정할 수 있다.
상기 온도계는 미리 정해진 시간당 주변온도를 측정하여 온도 데이터를 도출하고, 상기 습도계는 미리 정해진 시간당 주변습도를 측정하여 습도 데이터를 도출한다. 그리고 상기 자이로 센서는 일반적으로 각속도를 측정하여 위치 및 방향을 확인하므로, 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)이 각 가정의 내부에 최초로 설치될 때의 위치 및 방향을 알 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 메인서버(20)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)과 무선으로 연결되고, 상기 각종 데이터를 분석하고 시각화 자료를 도출한다.
즉, 상기 메인서버(20)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)과 와이파이, 블루투스, 저전력 블루투스(BLE), 지그비(Zigbee) 등으로 무선 연결될 수 있다.
그리고 상기 시각화 자료는 상기 온도 데이터, 상기 습도 데이터, 상기 방향 데이터 등이 포함된 각종 데이터를 가공한 그래프, 도표 등일 수 있다.
다음으로, 모니터링부(30)는 에너지 복지예산총액이 입력되고, 상기 메인서버(20)와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 시각화 자료를 모니터링할 수 있도록 한다.
상기 모니터링부(30)는 스마트폰, 개인PC, 태블릿PC, 대시보드 등 상기 메인서버(20)로부터 전송된 시각화 자료를 화면에 표시할 수 있도록 한다.
또한, 상기 모니터링부(30)는 입력부를 더 구비하고, 사용자에 의하여 에너지 복지예산총액이 입력 및 수정될 수 있다.
또한, 상기 모니터링부(30)는 상기 메인서버(20)로부터 알림을 전송받아 디스플레이 또는 화면에 알림을 텍스트로 표시하거나 소리로 나타내어 사용자가 상기 알림을 확인할 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 메인서버(20)에 있어서 상기 온도변화지수 산출부(21)는 상기 각종 데이터 중에서 상기 온도 데이터를 이용하여 단열효율을 표시하는 온도변화지수를 산출한다. 상기 온도변화지수 산출부(21)는 하기 [수학식 1]로 상기 온도변화지수를 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 [수학식 1]에서, Tup은 일정 시간당 상승한 온도이고, Tdown은 일정 시간당 하강한 온도이다.
상기 온도변화지수는 상승한 온도가 일정시간 이후에 하강한 정도를 알 수 있고, 이로 인해 각 가정의 단열효율을 파악할 수 있는 지표로 사용할 수 있다. 상기 온도변화지수가 높을수록 단열효율이 좋은 것이고, 낮을수록 단열효율이 좋지 않은 것이다.
다음으로, 상기 조작 판단부(22)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 조작여부가 의심될 경우 상기 각종 데이터와 상기 온도변화지수를 기준 범위와 비교분석 하여 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 조작여부를 판단한다.
또한, 상기 조작 판단부(22)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 조작여부가 의심되는 구간에 대해 장기적 변인과 단기적 변인으로 구분하여 판단한다.
즉, 상기 조작 판단부(22)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 이동, 상기 온도 데이터 및 상기 온도변화지수의 이상패턴 지속이 감지될 경우 상기 장기적 변인으로 판단한다.
또한, 상기 조작 판단부(22)는 특정시점에서의 급격한 온도 변화, 평소와 다른 온도의 차이가 감지될 경우 단기적 변인으로 판단한다.
한편, 상기 조작 판단부(22)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)로부터 측정된 각종 데이터 중에서 방향 데이터가 상기 기 저장된 방향 데이터와 달라졌을 때 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 이동되었다고 판단한다. 상기 기 저장된 방향 데이터는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)이 각 가정의 내부에 최초로 설치될 때의 위치 및 방향을 저장한 데이터이다.
여기서, 상기 조작판단부(22)는 상기 측정된 방향 데이터가 상기 기 저장된 방향 데이터를 기준으로 비교분석 될 경우 오차범위를 완전히 벗어나면 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)이 의도적으로 조작되었으므로 장기적 변인으로 판단하고, 상기 측정된 방향 데이터가 상기 기 저장된 방향 데이터와 달라졌지만 오차범위 내에 존재한다면 조작되지 않았다고 판단한다.
다음으로, 상기 빅데이터부(23)는 공공기관의 빅데이터와 연결되고, 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가계요인을 상기 빅데이터로부터 추출한다.
또한, 상기 빅데이터부(23)는 국세청의 가계소득 데이터베이스, 가구원 수 데이터베이스, 거주지 관련 데이터베이스와 연결되어 해당 가정의 가정요인을 추출할 수 있다.
이때, 해당 가정에 거주하는 자의 동의를 반드시 받고, 필수자료만을 추출할 수 있도록 하여 개인정보유출의 위험을 최소화하도록 유의한다.
다음으로, 단열수치 산출부(24)는 상기 가정요인을 가중치로 변환하고, 상기 가중치와 상기 온도변화지수를 이용하여 단열수치를 산출한다.
즉, 단열수치 산출부(24)는 상기 빅데이터부(23)로부터 추출된 상기 가정요인을 가중치 산정기준에 따라 가중치로 변환하고, 상기 가중치와 상기 온도변화지수 산출부(21)로부터 산출된 온도변화지수를 이용하여 단열수치를 최종적으로 산출한다.
다음으로, 상기 에너지 취약계층 판단부(25)는 상기 온도 데이터와 상기 온도변화상수를 기준으로 각 가정이 에너지 취약계층인지 일반 계층인지를 판단한다.
예컨대, 보건복지부에서 공표한 겨울 기준 거주적절온도가 18도이고 한 가정의 온도 데이터가 지속적으로 18도를 하회하는 경우 상기 에너지 취약계층 판단부(25)는 상기 온도변화상수와 상관없이 상기 온도 데이터만으로 상기 가정을 에너지 취약계층이라고 판단한다.
한 가정이 평균적인 가정의 온도 데이터를 지속적으로 상회하는 경우 상기 에너지 취약계층 판단부(25)는 과도하게 난방을 할 수 있을 정도의 경제적 여력이 있다고 판단하고 일반 계층으로 판단한다.
다음으로, 상기 예산 분배부(26)는 상기 에너지 취약계층 판단부(25)로부터 에너지 취약계층으로 판단된 가정을 대상으로 단열수치에 따라 에너지 복지예산총액을 차등적으로 분배한다.
즉, 상기 예산 분배부(26)는 에너지 취약계층으로 판단된 가정 중에서도 상기 단열수치가 매우 낮은 순으로 예산이 분배될 수 있도록 함으로써, 종래의 단편일률적인 복지예산의 분배방식에서 상기 단열수치라는 새로운 기준을 사용한 차등적인 복지예산 분배방식이 가능하도록 한다.
다음으로, 상기 데이터베이스(27)는 상기 가정별 온도변화지수, 단열수치, 에너지 취약계층 여부, 분배된 에너지 복지예산총액을 저장한다.
또한, 상기 데이터베이스(27)는 상기 메인서버(20)로부터 도출, 산출되는 모든 데이터를 그룹화 하여 저장할 수 있고, 저장된 데이터를 바탕으로 학습할 수 있다.
예컨대, A아파트의 모든 가정의 온도변화지수 및 단열수치 등을 그룹화하여 저장할 수 있고, 00동 90년대 건축된 가정집의 온도변화지수 및 단열 수치 등을 그룹화하여 저장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법 흐름도이다.
도 2를 보면, 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법은 데이터 측정단계(S100), 온도변화지수 산출단계(S200), 조작여부 판단단계(S300), 빅데이터 추출단계(S400) 및 단열수치 산출단계(S500)를 포함한다.
본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법에 있어서, 상기 조작여부 판단 단계(S300)는 변인 구분단계(S310)를 제공한다.
보다 구체적으로 설명해보면, 상기 데이터 측정단계(S100)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)에 의하여, 일정 시간당 각종 데이터가 측정된다.
더욱 바람직하게는, 상기 데이터 측정단계(S100)는 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)이 설치된 가정의 내부 환경에 대해 일정 시간당 온도 데이터, 습도 데이터, 방향 데이터 등이 측정될 수 있다. 이는 상기 IoT모듈(10a, 10b, 10c) 내에 어떤 센서가 들어가는가에 따라 측정되는 데이터가 추가될 수 있다.
다음으로, 온도변화지수 산출단계(S200)는 상기 온도변화지수 산출부(21)에 의하여, 상기 온도 데이터를 이용하여 온도변화지수가 산출된다.
즉, 상기 온도변화지수 산출단계(S200)는 상기 온도변화지수 산출부(21)에 의하여, 상기 [수학식 1]에 상기 온도 데이터가 대입되어 상기 온도변화지수가 산출된다.
상기 온도변화지수 산출단계(S300)는 도 3과 도 4를 이용하여 보다 구체적으로 설명될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일창을 갖는 원룸의 일정 시간당 온도 데이터를 표시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙난방 방식 아파트의 일정 시간당 온도 데이터를 표시한 도면이다.
도 3을 보면, 일정 시간당 상승한 온도인 Tup은 나중값 11.7에서 처음값 8.8을 빼서 구할 수 있고, Tup은 2.9이다. 일정 시간당 하강한 온도인 Tdown은 나중값 9.901에서 처음값 11.7을 빼서 구할 수 있고, Tdown은 1.799이다.
따라서 상기 [수학식 1]에 상기 Tup과 상기 Tdown을 대입하면 온도변화지수 1.611을 산출할 수 있다.
다음으로, 도 4를 보면 일정 시간당 상승한 온도인 Tup은 나중값 11.1에서 처음값 7.776을 빼서 구할 수 있고, Tup은 3.324이다. 일정 시간당 하강한 온도인 Tdown은 나중값 11.604에서 처음값 11.1을 빼서 구할 수 있고, Tdown은 0.504이다.
따라서 상기 [수학식 1]에 상기 Tup과 상기 Tdown을 대입하면 온도변화지수 6.406을 산출할 수 있다.
즉, 단일창을 갖는 원룸의 온도변화지수는 1.611이고, 중앙난방 방식 아파트의 온도변화지수는 6.406이므로 중앙난방 방식 아파트의 단열효율이 월등하다는 것을 알 수 있다.
다음으로, 상기 조작여부 판단단계(S300)는 상기 조작 판단부(22)에 의하여, 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 조작여부가 의심될 경우 상기 각종 데이터와 상기 온도변화지수가 각 기준 범위와 비교분석 되어 상기 IoT 모듈의 조작여부가 판단된다.
도 5는 본 발명의 상기 조작여부 판단단계(S300) 세부흐름도이다.
도 5를 보면, 상기 조작여부 판단단계(S300) 있어서, 상기 변인 구분단계(S310)는 상기 조작 판단부(22)에 의하여, 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 조작여부가 의심되는 구간에 대해 장기적 변인과 단기적 변인으로 구분된다.
상기 변인 구분단계(S310)는 상기 조작 판단부(22)에 의하여, 장기적 변인으로 구분된 경우 장기적 변인에 대한 후속조치를 요구하는 알림이 상기 모니터링부(30)에 표시되고, 단기적 변인으로 구분된 경우 상기 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 조작여부가 의심되는 구간이 특정패턴으로 저장 및 학습되고, 상기 구간은 상기 단열수치 산출단계에서 제외되도록 한다.
다시 말하면, 상기 변인 구분단계(S310)로부터 장기적 변인으로 판단될 경우 상기 모니터링부(30)에 후속조치 요구 알림을 전송한다. 장기적 변인은 상기 IoT 모듈(10a, 10b, 10c)의 이동, 상기 온도 데이터 및 상기 온도변화지수의 이상패턴 지속이 감지될 경우임으로 다음 단계가 진행되는 것이 무의미하고 이에 따라 상기 알림이 전송된 후 종료된다.
또한, 상기 변인 구분단계(S310)로부터 단기적 변인으로 판단될 경우 특정패턴을 상기 데이터베이스(27)에 저장하고, 상기 특정패턴이 어떤 상황인지 학습하여 다음번에 동일한 특정패턴이 나타나면 어떤 상황인지 알 수 있도록 한다. 그리고 상기 특정패턴이 나타나는 해당 구간이 상기 단열수치 산출단계(S400)에서 제외되도록 한다.
예컨대, 밥솥 취사 시 급격한 온도 상승 패턴이 나타날 수 있고, 환기 시 급격한 온도 하강 패턴이 나타날 수 있다. 이러한 특정패턴은 비의도적인 조작임으로 상기 특정패턴, 상기 특정패턴이 확인되는 시간 등이 상기 데이터베이스(27)에 저장 및 학습될 수 있도록 하고, 상기 특정패턴이 나타나는 해당 구간이 상기 단열수치를 산출하는데 방해되지 않도록 제외시킨다.
다음으로, 상기 빅데이터 추출단계(S400)는 상기 빅데이터부(23)에 의하여, 공공기관의 빅데이터로부터 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가정요인이 추출된다.
즉, 상기 빅데이터 추출단계(S400)는 국세청의 가계소득 데이터베이스, 가구원 수 데이터베이스, 거주지 관련 데이터베이스와 연결되어 해당 가정의 가정요인을 추출할 수 있다.
다음으로, 상기 단열수치 산출단계(S500)는 상기 단열수치 산출부(24)에 의하여, 상기 가정요인이 가중치로 변환되고, 상기 온도변화지수와 가중치를 이용하여 단열수치가 산출된다.
즉, 상기 단열수치 산출단계(S500)에서는 상기 가정요인이 가중치 산정기준에 따라 가중치로 변환되고, 상기 가중치와 상기 온도변화지수를 이용하여 상기 단열수치가 최종적으로 산출된다.
예컨대, 상기 빅데이터 추출단계(S400)로부터 한 가정이 8평의 방에 2명이 거주한다는 것과 2명의 소득이 확인된다면 이러한 가정요인이 가중치 산정기준에 따라 가중치로 변환될 수 있고, 상기 단열수치 산출단계(S500)는 상기 가중치와 상기 온도변화지수를 이용하여 상기 단열수치가 최종적으로 산출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 이 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법 흐름도이다.
도 6을 보면, 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법은 데이터 측정단계(S100), 온도변화지수 산출단계(S200), 조작여부 판단단계(S300), 빅데이터 추출단계(S400), 단열수치 산출단계(S500), 및 에너지 취약계층 판단단계(S600)를 포함한다.
본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법에 있어서, 상기 조작여부 판단 단계(S300)는 변인 구분단계(S310)를 제공한다.
본 발명의 이 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법은 데이터 측정단계(S100), 온도변화지수 산출단계(S200), 조작여부 판단단계(S300), 빅데이터 추출단계(S400), 단열수치 산출단계(S500)는 본 발명의 일 실시예와 상동하다.
상기 에너지 취약계층 판단단계(S600)는 상기 에너지 취약계층 판단부(25)에 의하여, 상기 온도 데이터와 상기 온도변화상수를 기준으로 각 가정이 에너지 취약계층인지 일반 계층인지가 판단된다.
즉, 상기 에너지 취약계층 판단단계(S600)는 상기 데이터베이스(27)로부터 그룹화된 온도변화지수 및 단열 수치에 대한 평균값을 산출하고, 상기 평균값을 미만으로 큰 차이를 두고 온도변화지수 및 단열 수치가 지속적으로 측정된다면 에너지 취약계층으로 판단될 수 있다.
반대로, 상기 에너지 취약계층 판단단계(S600)는 상기 평균값을 초과하여 큰 차이를 두고 온도변화지수 및 단열 수치가 지속적으로 측정된다면 난방을 충분히 할 수 있는 가정인 일반 계층으로 판단될 수 있다.
도 7은 본 발명의 삼 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법 흐름도이다.
도 7을 보면, 본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법은 데이터 측정단계(S100), 온도변화지수 산출단계(S200), 조작여부 판단단계(S300), 빅데이터 추출단계(S400), 단열수치 산출단계(S500), 에너지 취약계층 판단단계(S600) 및 예산 분배단계(S700)를 포함한다.
본 발명의 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법에 있어서, 상기 조작여부 판단 단계(S300)는 변인 구분단계(S310)를 제공한다.
본 발명의 삼 실시예에 따른 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법은 데이터 측정단계(S100), 온도변화지수 산출단계(S200), 조작여부 판단단계(S300), 빅데이터 추출단계(S400), 단열수치 산출단계(S500), 에너지 취약계층 판단단계(S600)는 본 발명의 이 실시예와 상동하다.
상기 예산 분배단계(S700)는 상기 예산 분배부(26)에 의하여, 에너지 취약계층으로 판단된 가정을 대상으로 단열수치에 따라 에너지 복지예산총액이 차등적으로 분배된다.
일반적으로 에너지 복지예산총액이 1000만원이고, 에너지 취약계층으로 판단된 가정이 10가구라면 종래의 단편일률적인 복지예산의 분배방식으로는 1000만원을 10등분하여 각 가정에 100만원씩 지원한다.
상기 예산 분배단계(S700)는 상기 단열수치라는 새로운 기준을 사용한 차등적인 복지예산 분배방식이 가능하도록 한다.
예컨대, 상기 예산 분배단계(S700)는 에너지 복지예산총액이 1000만원이고, 에너지 취약계층으로 판단된 가정이 10가구라면 상기 10가구의 단열수치를 기준으로 단열수치가 가장 낮은 가구에 우선적으로 비율을 높여 지원되도록 하고, 나머지 가구에 순차적으로 비율을 낮춰 복지예산이 분배되도록 한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
10.. IoT 모듈
20.. 메인서버
21.. 온도변화지수 산출부
22.. 조작 판단부
23.. 빅데이터부
24.. 단열수치 산출부
25.. 에너지 취약계층 판단부
26.. 예산 분배부
27.. 데이터베이스
30.. 모니터링부

Claims (9)

  1. 각종 센서를 구비하고, 각 가정의 내부에 설치되어 일정 시간당 각종 데이터를 측정하는 IoT 모듈;
    상기 IoT 모듈과 무선으로 연결되고, 상기 각종 데이터를 분석하고 시각화 자료를 도출하는 메인서버; 및
    에너지 복지예산총액이 입력되고, 상기 메인서버와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 시각화 자료를 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링부;를 포함하고,
    상기 메인서버는,
    상기 각종 데이터 중에서 온도 데이터를 이용하여 단열효율을 표시하는 온도변화지수를 산출하는 온도변화지수 산출부;
    상기 IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 상기 각종 데이터와 상기 온도변화지수를 기준 범위와 비교분석 하여 상기 IoT 모듈의 조작여부를 판단하는 조작 판단부;
    공공기관의 빅데이터와 연결되고, 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가계요인을 상기 빅데이터로부터 추출하는 빅데이터부;
    상기 가정요인을 가중치로 변환하고, 상기 가중치와 상기 온도변화지수를 이용하여 단열수치를 산출하는 단열수치 산출부;
    상기 온도 데이터와 상기 온도변화상수를 기준으로 각 가정이 에너지 취약계층인지 일반 계층인지를 판단하는 에너지 취약계층 판단부;
    에너지 취약계층으로 판단된 가정을 대상으로 단열수치에 따라 에너지 복지예산총액을 차등적으로 분배하는 예산 분배부; 및
    가정별 온도변화지수, 단열수치, 에너지 취약계층 여부, 분배된 에너지 복지예산총액을 저장하는 데이터베이스;를 포함하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도변화지수 산출부는,
    하기 [수학식 1]로 온도변화지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템.
    [수학식 1]
    Figure pat00002

    상기 [수학식 1]에서,
    Tup은 일정 시간당 상승한 온도이고,
    Tdown은 일정 시간당 하강한 온도이다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조작 판단부는,
    상기 IoT 모듈의 조작여부가 의심되는 구간에 대해 장기적 변인과 단기적 변인으로 구분하고, 상기 IoT 모듈의 이동 또는 상기 온도 데이터 및 상기 온도변화지수의 이상패턴이 지속적으로 감지될 경우 상기 장기적 변인으로 판단하고, 상기 온도 데이터 및 상기 온도변화지수가 특정시점에서 급격한 온도 변화가 감지될 경우 단기적 변인으로 판단하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 시스템.
  4. 일정 시간당 각종 데이터가 측정되는 데이터 측정단계;
    상기 각종 데이터 중에서 온도 데이터를 이용하여 온도변화지수가 산출되는 온도변화지수 산출단계;
    IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 상기 각종 데이터와 상기 온도변화지수가 각 기준 범위와 비교분석 되어 상기 IoT 모듈의 조작여부가 판단되는 조작여부 판단단계;
    공공기관의 빅데이터로부터 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가정요인이 추출되는 빅데이터 추출단계; 및
    상기 가정요인이 가중치로 변환되고, 상기 온도변화지수와 가중치를 이용하여 단열수치가 산출되는 단열수치 산출단계;를 포함하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 조작여부 판단 단계는,
    IoT 모듈의 조작여부가 의심되는 구간에 대해 장기적 변인과 단기적 변인으로 구분되는 변인 구분단계;를 더 포함하고,
    장기적 변인인 경우 모니터링부에 장기적 변인에 대한 후속조치를 요구하는 알림이 모니터링부에 표시되고, 단기적 변인인 경우 상기 구간이 특정패턴으로 저장 및 학습되고, 상기 구간은 상기 단열수치 산출단계에서 제외되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법.
  6. 일정 시간당 각종 데이터가 측정되는 데이터 측정단계;
    상기 각종 데이터 중에서 온도 데이터를 이용하여 온도변화지수가 산출되는 온도변화지수 산출단계;
    IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 상기 각종 데이터와 상기 온도변화지수가 각 기준 범위와 비교분석 되어 상기 IoT 모듈의 조작여부가 판단되는 조작여부 판단단계;
    공공기관의 빅데이터로부터 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가정요인이 추출되는 빅데이터 추출단계;
    상기 가정요인이 가중치로 변환되고, 상기 온도변화지수와 가중치를 이용하여 단열수치가 산출되는 단열수치 산출단계; 및
    상기 온도 데이터와 상기 온도변화상수를 기준으로 각 가정이 에너지 취약계층인지 일반 계층인지가 판단되는 에너지 취약계층 판단단계;를 포함하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 조작여부 판단 단계는,
    IoT 모듈의 조작여부가 의심되는 구간에 대해 장기적 변인과 단기적 변인으로 구분되는 변인 구분단계;를 더 포함하고,
    장기적 변인인 경우 모니터링부에 장기적 변인에 대한 후속조치를 요구하는 알림이 모니터링부에 표시되고, 단기적 변인인 경우 상기 구간이 특정패턴으로 저장 및 학습되고, 상기 구간은 상기 단열수치 산출단계에서 제외되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법.
  8. 일정 시간당 각종 데이터가 측정되는 데이터 측정단계;
    상기 각종 데이터 중에서 온도 데이터를 이용하여 온도변화지수가 산출되는 온도변화지수 산출단계;
    IoT 모듈의 조작여부가 의심될 경우 상기 각종 데이터와 상기 온도변화지수가 각 기준 범위와 비교분석 되어 상기 IoT 모듈의 조작여부가 판단되는 조작여부 판단단계;
    공공기관의 빅데이터로부터 가구원수, 가계소득, 거주지의 면적이 포함된 가정요인이 추출되는 빅데이터 추출단계;
    상기 가정요인이 가중치로 변환되고, 상기 온도변화지수와 가중치를 이용하여 단열수치가 산출되는 단열수치 산출단계;
    상기 온도 데이터와 상기 온도변화상수를 기준으로 각 가정이 에너지 취약계층인지 일반 계층인지가 판단되는 에너지 취약계층 판단단계; 및
    에너지 취약계층으로 판단된 가정을 대상으로 단열수치에 따라 에너지 복지예산총액이 차등적으로 분배되는 예산 분배단계;를 더 포함하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 조작여부 판단 단계는,
    IoT 모듈의 조작여부가 의심되는 구간에 대해 장기적 변인과 단기적 변인으로 구분되는 변인 구분단계;를 더 포함하고,
    장기적 변인인 경우 모니터링부에 장기적 변인에 대한 후속조치를 요구하는 알림이 모니터링부에 표시되고, 단기적 변인인 경우 상기 구간이 특정패턴으로 저장 및 학습되고, 상기 구간은 상기 단열수치 산출단계에서 제외되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 건물 단열효율 측정 방법.
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