KR20230076743A - 디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법 및 장치 - Google Patents

디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법 및 장치 Download PDF

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KR20230076743A
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Abstract

본 발명은 디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내의 제1 재실자 수를 추정하고, 상기 추정된 제1 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이하인지 여부를 판단하고, 상기 제1 기준 시간에 제2 스마트 스페이스 내의 제2 재실자 수를 추정하고, 상기 추정된 제2 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이상인지 여부를 판단하고, 상기 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 상기 추정된 제1 재실자 수 및 제2 재실자 수가 미리 설정된 범위 내에서 유지되는 경우, 상기 제2 기준 시간 이후 상기 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템과 상기 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템 간 에너지 공유 또는 거래를 진행하도록, 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치가 제공된다.

Description

디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법 및 장치{Digital twin-based energy management method and apparatus}
본 발명은 디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.
급속한 산업화 및 도시화로 인한 에너지 소비의 증가로 기후 및 환경에 많은 영향을 미치고 있다. 기후 및 환경을 보호하기 위해 국가에서는 탄소중립을 목표로 에너지 모니터링, 에너지 운영관리 시스템 및 에너지 IoT 기술을 응용한 에너지 효율 향상 기술 등 다수의 기술이 연구되고 있지만, 파편화가 되어 있어 통합적으로 관리할 수 있는 플랫폼이 부족하다.
이에, 종래에는 개별 시스템 운영으로 인한 추가적인 비용이 발생하는 문제점이 있다.
KR 등록특허공보 10-2253734
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 에너지 관리 효율성을 높일 수 있는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내의 제1 재실자 수를 추정하고, 상기 추정된 제1 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이하인지 여부를 판단하고, 상기 제1 기준 시간에 제2 스마트 스페이스 내의 제2 재실자 수를 추정하고, 상기 추정된 제2 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이상인지 여부를 판단하고, 상기 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 상기 추정된 제1 재실자 수 및 제2 재실자 수가 미리 설정된 범위 내에서 유지되는 경우, 상기 제2 기준 시간 이후 상기 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템과 상기 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템 간 에너지 공유 또는 거래를 진행하도록, 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치가 제공된다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 제1 스마트 스페이스 내에 제1 공조 시스템은 설정 온도를 조정하여 에너지 소비량을 줄이고, 상기 제2 스마트 스페이스 내에 제2 공조 시스템은 설정 온도를 조정하여 에너지 소비량을 늘릴 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 제1 스마트 스페이스 내에 제1 공조 시스템은 냉방 온도를 높이거나 난방 온도를 낮추고, 상기 제2 스마트 스페이스 내에 제2 공조 시스템은 냉방 온도를 낮추거나 난방 온도를 높일 수 있다.
상기 제1 스마트 스페이스와 상기 제2 스마트 스페이스가 분산 에너지 자원을 공유하는 동일한 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지를 공유하고, 상기 분산 에너지 자원을 공유하지 않는 다른 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지 거래를 수행할 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 제2 기준 시간에 상기 제1 에너지 저장 시스템의 잔여 전력이 제1 비율 이상하고, 상기 제2 에너지 저장 시스템의 잔여 전력이 제2 비율 이하인 경우 상기 에너지 공유 또는 거래를 진행할 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 제1 및 제2 스마트 스페이스 내에 위치한 무선 액세스 포인트에 접속한 재실자들의 단말을 이용하여 상기 제1 재실자 및 제2 재실자를 추정할 수 있다.
상기 제1 기준 시간은 오전 8시 내지 10시 중 하나의 시간으로 설정될 수 있다.
상기 제2 기준 시간은 오후 1시 내지 7시 중 하나의 시간으로 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서 디지털 트윈 기반으로 에너지를 관리하는 방법으로서, 제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내의 제1 재실자 수를 추정하는 단계; 상기 추정된 제1 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이하인지 여부를 판단하는 단계; 상기 제1 기준 시간에 제2 스마트 스페이스 내의 제2 재실자 수를 추정하는 단계; 상기 추정된 제2 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 상기 추정된 제1 재실자 수 및 제2 재실자 수가 미리 설정된 범위 내에서 유지되는 경우, 상기 제2 기준 시간 이후 상기 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템과 상기 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템 간 에너지 공유 또는 거래를 진행하는 단계를 포함하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 방법을 수행하는 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 스마트 스페이스 내의 재실자의 수에 따라 에너지 공유 또는 거래를 수행하기 때문에 에너지 관리 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 플랫폼을 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 에너지 관리 과정을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치는 프로세서(100) 및 메모리(102)를 포함할 수 있다.
프로세서(100)는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있는 CPU(central processing unit)나 그 밖에 가상 머신 등을 포함할 수 있다.
메모리(102)는 고정식 하드 드라이브나 착탈식 저장 장치와 같은 불휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다. 착탈식 저장 장치는 콤팩트 플래시 유닛, USB 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 메모리(102)는 각종 랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리도 포함할 수 있다.
메모리(102)에는 디지털 트윈 기반으로 에너지를 관리하기 위한 프로그램 명령어들이 저장된다. 상기한 프로그램 명령어들은 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 저장된다.
본 실시예에 따른 프로그램 명령어들은, 제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내의 제1 재실자 수를 추정하고, 상기 추정된 제1 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이하인지 여부를 판단하고, 상기 제1 기준 시간에 제2 스마트 스페이스 내의 제2 재실자 수를 추정하고, 상기 추정된 제2 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이상인지 여부를 판단하고, 상기 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 상기 추정된 제1 재실자 수 및 제2 재실자 수가 미리 설정된 범위 내에서 유지되는 경우, 상기 제2 기준 시간 이후 상기 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템과 상기 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템 간 에너지 공유 또는 거래를 진행한다.
도 2는 본 실시예에 따른 플랫폼을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 스페이스는 태양광(PV) 및 에너지 저장 시스템(ESS)와 같이 다양한 분산 에너지 자원으로부터 전력을 공급 받으며, 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서, 먼지 센서 및 전력 소비량 측정 센서와 같이 다양한 IoT 센서가 설치되어 에너지가 효율적으로 관리되는 빌딩, 공장 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 에너지 관리 장치는 도 2에 도시된 에너지 관리를 제어하는 에너지 데이터 서버(Energy Data Server)일 수 있으며, 이는 웹 어플리케이션(Web application)과 모바일 AR/VR 어플리케이션(AR/VR application)을 통해 디지털 트윈 시뮬레이션이 가능하다.
본 실시예에 따르면, 서로 다른 스마트 스페이스 간에 공조 시스템에서의 전력 소비를 기반으로 에너지 공유 또는 거래가 진행된다.
상기한 바와 같이, 제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내에 존재하는 제1 재실자 수를 기반으로 제1 스마트 스페이스 내에서의 전력 소비량을 예측하고, 또한, 제2 스마트 스페이스 내에 존재하는 재실자 수를 기반으로 제2 스마트 스페이스 내에서의 전력 소비량을 예측하여 에너지 공유 또는 거래를 진행한다.
제1 스마트 스페이스가 제2 스마트 스페이스에서보다 전력 소모량이 적은 것으로 예측되는 경우, 제1 스마트 스페이스에서 제2 스마트 스페이스로 에너지를 제공하게 된다.
예를 들어, 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 제1 스마트 스페이스에서 추정된 제1 재실자 수가 평소보다 적고, 제2 스마트 스페이스는 평소와 비슷하거나 그 이상으로 제2 재실자가 많은 경우, 제2 기준 시간 이후 상기 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템에서 상기 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템으로 에너지를 공급한다.
상기한 예시에서, 제1 스마트 스페이스 내에 제1 공조 시스템은 설정 온도를 조정하여 에너지 소비량을 줄이고, 상기 제2 스마트 스페이스 내에 제2 공조 시스템은 설정 온도를 조정하여 에너지 소비량을 늘리며, 냉난방 시, 제1 공조 시스템은 냉방 온도를 높이거나 난방 온도를 낮추고, 제2 공조 시스템은 냉방 온도를 낮추거나 난방 온도를 높이게 된다.
본 실시예에 따르면, 에너지 공유 및 거래는 제1 스마트 스페이스와 제2 스마트 스페이스가 동일한 커뮤니티인지 여부에 따라 달라진다.
제1 스마트 스페이스와 상기 제2 스마트 스페이스가 분산 에너지 자원을 공유하는 동일한 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지를 공유하고, 분산 에너지 자원을 공유하지 않는 다른 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지 거래를 수행한다.
동일한 커뮤니티에 속하는지 여부는 각 스마트 스페이스의 거리에 따라 결정될 수도 있다.
본 실시예에 따른 에너지 공유 또는 거래는 에너지 저장 시스템의 잔여 전력에 따라 수행될 수 있다.
제2 기준 시간에 상기 제1 에너지 저장 시스템의 잔여 전력이 제1 비율 이상하고, 상기 제2 에너지 저장 시스템의 잔여 전력이 제2 비율 이하인 경우 상기 에너지 공유 또는 거래를 진행한다.
예를 들어, 제1 스마트 스페이스에 속하는 제1 에너지 저장 시스템의 잔여 전력이 제2 기준 시간에 60% 이상인 경우에만 제2 에너지 저장 시스템으로 에너지를 공급하는 것으로 설정될 수 있으며, 그 이하인 경우에는 에너지 소모가 적은 것으로 예측된다고 하더라도 에너지 거래 또는 공유 과정은 진행되지 않을 수 있다.
본 실시예에 따른 재실자 추정은 스마트 스페이스 내에 설치되는 무선 액세스 포인트에 접속된 재실자의 단말을 이용하여 수행될 수 있다.
일반적으로 직장인인 경우, 회사 내에서는 WiFi를 통해 인터넷에 접속하게 되며, 회사 내에 설치된 복수의 무선 엑세스 포인트에 접속된 단말의 수를 통해 재실자 수를 추정될 수 있다.
근래에 재택 근무의 확산으로 회사에 출근하는 직장인의 수가 유동적인 점을 고려하여, 본 실시예에서는 서로 다른 스마트 스페이스 내에서의 재실자의 수를 추정한다. 이때, 제1 기준 시간은 통상적인 출근 시간으로 정의되는 8시 내지 10시일 수 있으며, 탄력적인 근무가 많은 점을 고려하여, 에너지 공유 또는 거래가 이루어지는 제2 기준 시간은 오후 1시 내지 7시 중 하나의 시간으로 설정될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 에너지 관리 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 에너지 관리 장치에서 수행되는 과정이며, 제1 스마트 스페이스 내의 재실자가 평소보다 적고, 제2 스마트 스페이스 내의 재실자가 평소 수준이거나 그 이상인 경우를 중심으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내의 제1 재실자 수를 추정한다(단계 300).
전술한 바와 같이, 제1 기준 시간은 출근 완료 시간으로 설정될 수 있다.
이후, 제1 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이하인지 여부를 판단한다(단계 302).
단계 302에서 미리 설정된 비율은 70%로 설정될 수 있으며, 현재 추정된 제1 재실자의 수가 평균 재실자 수의 70% 이하의 수준인지 여부를 판단한다.
또한, 제1 기준 시간에 제2 스마트 스페이스 내의 제2 재실자 수를 추정한다(단계 304).
이후, 제2 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이상인지 여부를 판단한다(단계 306).
예를 들어, 단계 306에서 미리 설정된 비율은 90%로 설정될 수 있다.
다음으로, 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 상기 추정된 제1 재실자 수 및 제2 재실자 수가 미리 설정된 범위 내에서 유지되는지 여부를 판단한다(단계 308).
제1 및 제2 재실자의 수가 소정 시간 동안 유지되는 경우, 제2 기준 시간 이후 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템과 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템 간 에너지 공유 또는 거래를 진행한다(단계 310).
전술한 바와 같이, 단계 310에서, 제1 스마트 스페이스와 제2 스마트 스페이스가 분산 에너지 자원을 공유하는 동일한 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지를 공유하고, 상기 분산 에너지 자원을 공유하지 않는 다른 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지 거래를 수행한다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되,
    상기 메모리는,
    제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내의 제1 재실자 수를 추정하고,
    상기 추정된 제1 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이하인지 여부를 판단하고,
    상기 제1 기준 시간에 제2 스마트 스페이스 내의 제2 재실자 수를 추정하고,
    상기 추정된 제2 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이상인지 여부를 판단하고,
    상기 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 상기 추정된 제1 재실자 수 및 제2 재실자 수가 미리 설정된 범위 내에서 유지되는 경우, 상기 제2 기준 시간 이후 상기 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템과 상기 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템 간 에너지 공유 또는 거래를 진행하도록,
    상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 제1 스마트 스페이스 내에 제1 공조 시스템은 설정 온도를 조정하여 에너지 소비량을 줄이고,
    상기 제2 스마트 스페이스 내에 제2 공조 시스템은 설정 온도를 조정하여 에너지 소비량을 늘리는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 제1 스마트 스페이스 내에 제1 공조 시스템은 냉방 온도를 높이거나 난방 온도를 낮추고,
    상기 제2 스마트 스페이스 내에 제2 공조 시스템은 냉방 온도를 낮추거나 난방 온도를 높이는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스마트 스페이스와 상기 제2 스마트 스페이스가 분산 에너지 자원을 공유하는 동일한 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지를 공유하고, 상기 분산 에너지 자원을 공유하지 않는 다른 커뮤니티에 속하는 경우에는 에너지 거래를 수행하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 제2 기준 시간에 상기 제1 에너지 저장 시스템의 잔여 전력이 제1 비율 이상하고, 상기 제2 에너지 저장 시스템의 잔여 전력이 제2 비율 이하인 경우 상기 에너지 공유 또는 거래를 진행하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 제1 및 제2 스마트 스페이스 내에 위치한 무선 액세스 포인트에 접속한 재실자들의 단말을 이용하여 상기 제1 재실자 및 제2 재실자를 추정하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기준 시간은 오전 8시 내지 10시 중 하나의 시간으로 설정되는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기준 시간은 오후 1시 내지 7시 중 하나의 시간으로 설정되는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 장치.
  9. 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서 디지털 트윈 기반으로 에너지를 관리하는 방법으로서,
    제1 기준 시간에 제1 스마트 스페이스 내의 제1 재실자 수를 추정하는 단계;
    상기 추정된 제1 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이하인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제1 기준 시간에 제2 스마트 스페이스 내의 제2 재실자 수를 추정하는 단계;
    상기 추정된 제2 재실자 수가 평균 재실자 수의 미리 설정된 비율 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제1 기준 시간 이후, 제2 기준 시간까지 상기 추정된 제1 재실자 수 및 제2 재실자 수가 미리 설정된 범위 내에서 유지되는 경우, 상기 제2 기준 시간 이후 상기 제1 스마트 스페이스에 설치된 제1 에너지 저장 시스템과 상기 제2 스마트 스페이스에 설치된 제2 에너지 저장 시스템 간 에너지 공유 또는 거래를 진행하는 단계를 포함하는 디지털 트윈 기반 에너지 관리 방법.
  10. 제9항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.


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KR102253734B1 (ko) 2019-11-26 2021-05-20 주식회사 비엠티 건물의 전력 수요 관리 시스템

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