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가설 설정
- 홈 서버가 아닌 다른 서버에 Database를 구축한 이유는 2가지이다. 첫째, 관리의 용이성이다. 홈 서버는 스마트 멀티탭 관리, Database 서버는 전체 시스템 관리를 담당한다.
제안 방법
- 본 논문에서는 대중들의 생활에 밀접한 제품인 멀티탭을 이용하여 저렴한 가격으로 홈 네트워킹을 구축하고, 수동적인 전원의 ON/OFF가 아닌 모바일 기기(혹은 PC)로 멀티탭을 제어할 수 있도록 한 시스템을 구현하였다.
- 그림 6은 메인 페이지와 설정 페이지로 메인 페이지는 만든 이, 도움말, 설정, 스타트 버튼으로 구성된다. 설정 페이지는 홈 서버 한 대로 제어할 수 있는 멀티탭의 갯수를 등록할 수 있게 하였고, 멀티탭 각 콘센트의 이름 설정을 할 수 있도록 하였다. 설정 초기화 기능은 이름설정을 비롯해 모든 설정을 초기화하기 위한 기능이고, 모든 전원 OFF기능은 사용자가 집밖으로 외출 시 멀티탭의 모든 전원을 간편하게 OFF 하기 위한 기능이다.
- 그 과정은 그림 3의 알고리즘과 같다. 수신된 데이터는 표 1과 같이 3개의 숫자 신호로 해석되어 중앙처리부에서 SSR (Solid State Relay) 제어를 통해 각 콘센트의 전원을 제어한다.
- 둘째, 보안상의 문제이다. 앞서 언급한 사용자의 개인 정보는 민감한 정보이기에 따로 계정을 두어 Database 서버를 구축함으로써 보안을 강화하였다. 덧붙여서, 각 멀티탭의 전원 정보(On/Off)는 데이터화해서 홈 서버에 파일로 저장되어 있고, 검증된 사용자라면 누구나 홈 서버에 접속하여 각 멀티탭의 전원 정보 조회 및 제어가 가능하다.
- Java comminications API의 경우 Java 2 플랫폼의 옵션 패키지에서 제공하는 API(RXTXcomm)를 사용하였으며, 이는 컴퓨터 주변기기와 직렬, 병렬 포트를 이용하여 양방향 통신할 수 있는 기능을 제공한다. 이 API를 이용하여 멀티탭과 홈 서버 간의 Zigbee pairing이 된 상태에서 serial port를 개방하고 홈 서버와 멀티탭 간의 통신이 가능하도록 하였다.
- 제안한 시스템은 스마트 멀티탭의 Zigbee와 홈 서버, 모바일 기기와의 통신을 통해 정보를 공유하고 멀티탭을 제어하는 시스템이다. 일반적으로 멀티탭은 사용자가 손으로 직접 키고 끄는 수동적인 방식이다.
대상 데이터
- 클라이언트와 스마트 멀티탭 간의 중계자 역할을 하는 홈 서버는 소형 PC로 잘 알려진 Raspberry Pi를 사용하였다.
데이터처리
- HTML DOM Window 객체에서 제공하는 setInterval() 메소드는 지정된 시간 후 특정 자바 스크립트 코드가 실행되게 하는 메소드이다. 스케줄링 기능은 JSP에서 setInterval() 메소드를 사용하여 구현하였다.
성능/효과
- 표 3은 국내 기업인 담솔사의 전력 검출기 minifee로 가전기기의 대기전력량, 한 달 예상 전기요금, 한 달 예상 CO2발생량을 측정한 결과값과 스마트 멀티탭의 소비전력을 측정한 결과값이다. 셋탑박스나 LCD 모니터 등 대기전력을 많이 소모하는 가전기기를 스마트 멀티탭의 콘센트에 꽂은 후 기기가 OFF인 상태에서 측정한 스마트 멀티탭의 전체 전력은 2와트로, 가전기기의 대기전력이 모두 차단되었음을 확인하였다.
- 위 실험을 통해 스마트 멀티탭을 사용하면 사용자 어플리케이션에서 OFF 명령을 내릴 경우, 소비전력은 물론 불필요하게 소모되는 대기전력까지 차단하여 전기에너지 절약이 가능함을 확인되었다. 스마트 멀티탭은 메인스위치를 ON하였을 때(다른 전자기기를 꽂지 않고 스마트 멀티탭만 구동시켰을 때), 2와트의 낮은 전력 소모가 측정된다.
- 한편, 대기전력과 소비전력의 낭비가 심한 셋탑박스와 공부방에 설치된 스위치 허브의 전원을 켜고 끄는 것은 무척이나 귀찮고 성가신 일이다. 하지만 제안한 시스템으로 소비전력은 물론, 대기전력 차단으로 전기에너지를 손쉽게 절약할 수 있다.
후속연구
- 향후 연구과제로 과전류에 의한 화재를 미연에 방지하고 전력량 측정 기능을 위해 온도센서, 전류측정 모듈을 추가하여, 스마트 멀티탭의 온도와 전력량을 체크하게 할 것이다. 또한, Database 서버에서 각 사용자의 사용 패턴(스마트 멀티탭 사용 시간, 소비 전력량 및 사용 데이터)을 관리할 계획이다. 마지막으로 스마트 멀티탭이 소모하는 전력(2와트)을 줄이는 방안에 대한 연구를 진행할 계획이다.
- 또한, Database 서버에서 각 사용자의 사용 패턴(스마트 멀티탭 사용 시간, 소비 전력량 및 사용 데이터)을 관리할 계획이다. 마지막으로 스마트 멀티탭이 소모하는 전력(2와트)을 줄이는 방안에 대한 연구를 진행할 계획이다.
- 스마트 멀티탭 시스템은 WPAN 서버와 연동하는 형태로 개발되었기에 현재 연구 진행 중인 사물인터넷 관련 과제에 적용하기 용이할 것으로 기대된다.
- 일반적으로 멀티탭은 사용자가 손으로 직접 키고 끄는 수동적인 방식이다. 하지만 통신기능을 탑재한 멀티탭을 제안함으로써 1대의 스마트 기기로 한 공간 안의 다수의 멀티탭을 편리하게 제어할 수 있고, OFF시엔 대기전력이 차단됨으로써 전기에너지를 절약하는데 효과적으로 기여할 것이다. 이를 통해 회사나 가정에서 사용되는 전자제품과 가전제품의 전원 제어에 대한 새로운 패러다임을 제공하게 될 것이다.
- 향후 연구과제로 과전류에 의한 화재를 미연에 방지하고 전력량 측정 기능을 위해 온도센서, 전류측정 모듈을 추가하여, 스마트 멀티탭의 온도와 전력량을 체크하게 할 것이다. 또한, Database 서버에서 각 사용자의 사용 패턴(스마트 멀티탭 사용 시간, 소비 전력량 및 사용 데이터)을 관리할 계획이다.
- 향후에는 Database 서버에서 각 사용자의 스마트 멀티탭 사용기록과 소비 전력량에 대한 데이터를 축적해서, 그래프를 통해 사용자에게 이 정보를 제공하는 기능을 구현할 계획이다.
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