[논문]전기차 충전 인프라와 전력망 간의 통신 상호운용성 연구

주승환; 이일호; 송상훈

doi:10.17662/ksdim.2018.14.1.015

전기차 충전 인프라와 전력망 간의 통신 상호운용성 연구
Communication Interoperability of Electric Uehicle Charging Infrastructure and Grid Network 원문보기

디지털산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, v.14 no.1, 2018년, pp.15 - 25

주승환 (한국산업기술시험원 전기전자표준센터) , 이일호 (한국산업기술시험원 전기전자표준센터) , 송상훈 (한국산업기술시험원 전기전자표준센터)

Abstract ▼ AI-Helper

ISO/IEC 15118 is a standard for communications and services for electric vehicle charging infrastructure. Although this standard deals only with data communication between an electric vehicle and a charge station, communication with the outside is essential for establishing an authentication system for vehicle certification and V2G service for electric power transmission. In this study, it was designed to verify the information of electric car charging infrastructure in electric power system through communication link between ISO/IEC 15118 electric vehicle model and IEC 61850 standard MMS protocol. This is demonstrated in the field so that the electric vehicle communication data is linked with the micro grid management system. This could be used as an element technology in other distributed power sources as well as electric cars in the future.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Electrical Mobility) 은 전기자동차를 전력계통에서 활용되는 IEC 61850 통신프로토콜과의 연계를 위한 표준이다. 본 연구에서는 ISO/IEC 15118의 전기자동차 데이터모델을 IEC 61850 통신을 통해 기존 시스템과 통신 상호운용성[10]을 갖도록 연구 하였다.

제안 방법

ISO/IEC 15118의 전기차 모델과 IEC 61850 표준의 MMS 프로토콜의 통신 연계를 통해 전력시스템에서 전기차 충전 인프라의 정보를 확인할 수 있도록 설계하였다. 이를 서울대학교 캠퍼스마이크로그 리드에 도입하여 전기차 통신 데이터가 마이크로그 리드 관리시스템과 연계되도록 하였다.
본 연구의 2장에서는 전기차 충전 인프라의 표준인 ISO/IEC 15118[3-4]과 전력망의 통신 프로토콜인 IEC 61850[5-6]을 통해 각각의 특성을 알아보고, 3장에서 전기차 충전 인프라와 전력시스템 사이의 통신 연계할 방법을 설명한다. 결론적으로 ISO/IEC 15118의 전기차 모델과 IEC 61850 표준의 MMS 프로토콜의 통신 연계를 통해 전력시스템에서 전기차 충전 인프라의 정보를 확인할 수 있도록 통신 게이트웨이를 설계하고 실증하였다.
데이터 모델을 정의하기 위해 전기차의 구성장치를 대표할 수 있는 추상적 모델을 설계할 수 있다. 전기차의 논리 노드(Logical Node, LN)는 모든 속성(Attribute)과 데이터(Data)를 대표할 수 있어야 하며 이 논리 노드를 이용해 정보를 교환한다.
본 연구에서는 과 같이 ISO/IEC 15118 의 전기자동차 데이터모델을 IEC 61850 기반으로 모델을 구축하고, ISO/IEC 15118 전기차 충전 인프 라의 통신 메시지와 전기차 데이터 모델을 매핑하여, 전기차 충전 인프라의 데이터 모델로 IEC 61850 기반의 통신을 할 수 있는 환경을 구축한다.
본 연구에서는 전기차 충전 인프라 IEC/ISO 15118의 데이터 모델을 이용하여 IEC 61850 통신을할 수 있는 환경을 구축하고 아래와 같은 과정을 통해 통신 상호운용성을 확인한다.
이러한 역할을 Interoper- ability Model에 부여함으로써, 데이터를 교환할 수 있는 환경 (Syntactic interoperability), 데이터를 올바르게 해석할 수 있는 환경 (Semantic interoperability), 외부 시스템과 통신이 연계될 수 있는 환경(Communication interoperability)을 만족시키고 상호운용성을 갖도록 하였다.
ISO/IEC 15118의 전기차 모델과 IEC 61850 표준의 MMS 프로토콜의 통신 연계를 통해 전력시스템에서 전기차 충전 인프라의 정보를 확인할 수 있도록 설계하였다. 이를 서울대학교 캠퍼스마이크로그 리드에 도입하여 전기차 통신 데이터가 마이크로그 리드 관리시스템과 연계되도록 하였다. 이는 추후에 전기차 뿐만 아니라 다른 분산전원에서도 요소 기술로 활용할 수 있다.
ISO/IEC 15118 은 전기차와 전기차 충전기 간의 통신을 규정한다. 전기차와 전기차 충전기 간의 메시지(V2G Message)와 유스케이스 등을 다룬다.
첫째로, 통신 연계에 필요한 구성요소 들이 모두 있는지 확인한다. 연계 실험 대상인 DUT와 실험 시나리오, 통신 결과를 분석하기 위한 지표, 그리고 통신 대상의 구조데이터 파일이 필요하다.

이론/모형

전력망에서는 V2G 전력융통을 위해 전기차 충전 인프라와 양방향 통신이 가능해야 한다. 이를 위해 전기차 충전 인프라에서 ISO/IEC 15118 표준의 메시지를 상호 운용성 모델(Interoperability Model)을 통해 IEC 61850 기반의 통신을 할 수 있게 된다.
전기차 IEC 61850-90-8의 데이터 모델은 SCL (System Configuration Description Language)을이용한다.

성능/효과

이후에는 구조데이터 파일의 이용하여 데이터 모델을 확인한다. 데이터 모델의 헤더와 데이터 통신 정보를 확인하고, IED가 Data Type Template를 기반으로 논리적으로 정의되어 있음을 확인한다. 이렇게 대상에 대한 점검이 끝나면, ISO/IEC 15118에서 제시하는 메시지들과 ACSI 모델에 대한 확인이 이루어진다.
IEC 61850은 전력 장비 간 상호운용성을 제공할 뿐만 아니라, 실시간 이상 감지 및 진단을 통하여 설비 고장에 대한 사전 예측을 가능하게 한다. 또한 어플리케이션 모델과 통신 모델을 분리함 으로써 전력계통 자동화에 필요한 모든 기능 정의가 가능하고, 새로운 통신 기술에 유연하게 대처할 수있다.
이렇게 대상에 대한 점검이 끝나면, ISO/IEC 15118에서 제시하는 메시지들과 ACSI 모델에 대한 확인이 이루어진다. <그림 8>에서의 통신 연결과 Report 제어에 관한 실험, 시간 동기화와 데이터 제어에 관한 실험, 그리고 각 데이터 조회를 통한 데이터 경로의 표준 적합성 실험 등을 통해 통신 상호운용성을 확인할 수 있다.

후속연구

본 연구에서는 전기차 충전 인프라의 데이터 모델을 수용하였으나, 이외에도 다른 분산전원 설비와 통신 연계가 필요한 경우에도 XML 기반의 데이터 모델과 메시지 연계를 이용한 여러 환경의 데이터 수집하기 위한 방법으로 활용할 수 있다. 또한 IEC 61850은 OPC UA 등 산업의 여러 프로토콜들과 연계하는 연구가 많이 진행되고 있기에, 전기자동차 충전 인프라와 IEC 61850 통신 프로토콜과 연계를 통해 다른 산업들과의 통신 상호운용성을 이용한 부가서비스를 기대할 수 있다.
이를 서울대학교 캠퍼스마이크로그 리드에 도입하여 전기차 통신 데이터가 마이크로그 리드 관리시스템과 연계되도록 하였다. 이는 추후에 전기차 뿐만 아니라 다른 분산전원에서도 요소 기술로 활용할 수 있다.
스마트그리드란 전력망에 정보기술(IT)를 접목하여, 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지효율을 최적화하며 새로운 부가가치를 창출하는 차세대 전력망이다. 이에 따라 양방향 전력 정보 교환을 통하여 합리적 에너지 소비를 유도하고, 고품질의 에너지 및 다양한 부가서비스를 제공해준다. 신재생에너지 등 청정 녹색기술의 접목 외에, 전기자동차가 스마트그리드를 구현하는 중요한 요소로 주목받고 있다[1].

참고문헌 (11)

이현기, "전기자동차 충전인프라 개발현황과 전망," KIPE MAGAZINE, Vol. 15, No. 6, 2010, pp.73-76.
박창민, "스마트그리드 표준 기술," The Journal of The Korean Institute of Communication Sciences, Vol. 27, No. 4, 2010, pp. 31-37.
ISO/IEC 15118-1: Road vehicles - Vehicle to grid Communication interface - Part 1: General information and use-case definition, 2013.
ISO/IEC 15118-2: Road vehicles - Vehicle-to-Grid Communication Interface - Part 2:Technical protocol description and Open Systems Interconnections(OSI) layer requirements, IS Ed.1, 2014.
IEC/TR 61850-7-4 Ed.2: Communication networks and systems for power utility automation - Part 7-4:Basic communication structure - Compatible logical node classes and data object classes, 2010.
IEC TR 61850-90-8 - Communication networks and systems for power utility automation - Part 90-8: IEC 61850 object models for electric mobility, 2013.
한아, 신민호, 김인택, 장혁수, "전기차와 전력계통의 정보교환을 위한 전기차 충전장치의 통신 제어기에 대한 연구," 대한전기학회, 전기학회논문지 제63권, 제11호, 2014. 11, pp. 1564-1570.
장범환, "스마트그리드 전력망의 NSM 기반 보안관리시스템 설계 및 구현," 디지털산업정보학회논문지, 9권, 3호, 2013, pp.107-117.
J. Schneider and T. Kamiya, "Efficient XML Interchange(EXI) Format 1.0," W3C Candidate Recommendation, 2009.
오도은, 정남준, 최승환, 양일권, "스마트그리드 상호운영성을 위한 AMI 시스템 표준 연구," 대한전기학회 학술대회 논문집, 2010, pp. 1906-1907.
최희식, 조양현, "스마트 그리드 개인정보 보안이슈 방안 제시," 디지털산업정보학회 논문지 12권, 4호, 2016, pp.41-49.

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