[논문]안전한 ESS 사용을 위한 System 구조와 GUI 구현에 관한 연구

김완태; 김현식; 박병준

doi:10.17662/ksdim.2019.15.2.011

안전한 ESS 사용을 위한 System 구조와 GUI 구현에 관한 연구
A Study on System Structure and GUI Implement for Secure ESS use 원문보기

디지털산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, v.15 no.2, 2019년, pp.11 - 17

김완태 (서일대학교 정보통신공학과) , 김현식 (서일대학교 소프트웨어공학과) , 박병준 (서일대학교 소프트웨어공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

As interest in the efficiency use of energy has been recently rising, studies have been performed in utilizing various types of eco-friendly green energy and natural energy. Especially there has been rapidly increase in the fields using ESS (Energy Storage System), which is the technology for storing the energy from nature. The application fields of ESS is continuously growing and expanding to various types of technologies. However, in recent years there have been continuing problems with the safety of ESS. And related researches are going on. In this paper, we has proposed a system structure to utilize more secure ESS and has monitored the system status of ESS in real time by using smart phone app. This paper has also proposed a new method to configure secure ESS by implementing GUI (Graphical User Interface) to control the system. And then explain experimental results to investigate the efficiency of the proposed ESS.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 여전히 화재원인 파악 등, ESS 안전과 관계된 연구가 부족한 상태이다. 따라서 본 논문에서는 안정적인 ESS 사용을 위한 시스템 구조를 제안한다.
본 논문에서는 ESS의 안전한 사용을 위해 위험 요소를 정의하고 이를 해결하기 위한 시스템 구조와 IoT 기술을 이용하여 스마트폰(Smart Phone)에서의 모니터링과 컨트롤을 위해 스마트폰 앱(Smart Phone App)을 이용할 수 있도록 GUI(Graphical User Interface)를 구현한다.
본 논문에서는 안전한 ESS 사용을 위한 시스템 구조를 제안하고 스마트폰 앱을 이용하여 시스템을 모니터링 하고 컨트롤 할 수 있는 GUI를 구현하였다. ESS 시스템의 사용이 증가함에 따라 안전에 대한 문제가 무엇보다 중요하며 특히 배터리의 전압, 전류가 기준치 이상으로 입력될 때 발열로 인한 화재 문제가 발생되고 있다.
본 논문에서는 안전한 ESS를 사용하기 위한 시스템 구조를 제안하고 스마트폰 앱을 이용한 ESS 상태의 모니터링과 컨트롤을 수행 할 수 있도록 GUI를 구현하였다. 논문에서 제시한 방법을 검증하기 위해 모의시험을 통해 결과를 확인해 보았다.

가설 설정

하지만 시스템 구성과 상황에 의해 자연에너지가 공급되지 않을 때를 대비하여 송ㆍ배전을 통한 상시전원을 공급받게 된다. ESS는 활용에 따라 입력 에너지원의 구성을 다양하게 할 수 있지만, 논문에서는 가장 기본형인 자연에너지를 통한 축적을 기본으로 하고 저장능력이 부족할 때 상시 전원을 통해 입력 받는 구조를 가정한다. 입력되는 전원은 AC 전압으로 입력되게 되고 전압상태를 확인한 후 DC 전압으로 변환되어 배터리 관리 시스템을 통해 배터리로 저장되게 된다.

제안 방법

ESS의 안전한 사용을 위해 스마트폰 앱을 통해 GUI를 구현하였다. GUI에 구성은 현재 시스템 상태를 확인할 수 있도록 현재 시스템에서 측정되는 값을 표시할 수 있도록 Monitoring Value를 구현하여 ESS로부터 출력되는 전압[V], 전류[mA], 온도[O^c]를 실시 간으로 확인 할 수 있도록 구현하였다.
ESS의 안전한 사용을 위해 스마트폰 앱을 통해 GUI를 구현하였다. GUI에 구성은 현재 시스템 상태를 확인할 수 있도록 현재 시스템에서 측정되는 값을 표시할 수 있도록 Monitoring Value를 구현하여 ESS로부터 출력되는 전압[V], 전류[mA], 온도[O^c]를 실시 간으로 확인 할 수 있도록 구현하였다.
제시된 시스템에서는 실시간으로 측정되는 데이터를 RF 신호를 통해 사용자의 스마트폰으로 전송하며, 사용자는 어떤 환경에서든 ESS를 모니터링하고 에너지 충전 및 시스템 동작을 차단할 수 있도록 구성하였다.

성능/효과

논문에서 제시한 시스템 구조와 GUI를 이용하여 모의시험을 해본 결과 10번의 모의시험 중 4번의 오류가 발생된 것을 확인할 수 있었으며, 전압과 전류, 온도가 기준치 이상의 측정될 경우 제시한 GUI를 통해 오류의 원인을 알 수 있었으며 또한 스마트폰 앱을 통해 시스템을 차단할 수 있으므로 보다 안전한 ESS 운용이 가능해질 것으로 기대된다. 향후에는 누적된 데이터를 기반으로 시스템 설치 장소, 날씨와 같은 시스템에 영향을 줄 수 있는 주위 환경 정보 등과 결합하여 ESS의 이상 현상에 대한 사전 예측, 대응을 할 수 있도록 데이터 학습 과정을 수행하고자 한다.

후속연구

논문에서 제시한 시스템 구조와 GUI를 이용하여 모의시험을 해본 결과 10번의 모의시험 중 4번의 오류가 발생된 것을 확인할 수 있었으며, 전압과 전류, 온도가 기준치 이상의 측정될 경우 제시한 GUI를 통해 오류의 원인을 알 수 있었으며 또한 스마트폰 앱을 통해 시스템을 차단할 수 있으므로 보다 안전한 ESS 운용이 가능해질 것으로 기대된다. 향후에는 누적된 데이터를 기반으로 시스템 설치 장소, 날씨와 같은 시스템에 영향을 줄 수 있는 주위 환경 정보 등과 결합하여 ESS의 이상 현상에 대한 사전 예측, 대응을 할 수 있도록 데이터 학습 과정을 수행하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ESS란 무엇인가?	이러한 ESS 사용을 위한 안전에 대한 관심이 높아지고 있으며, 안전한 ESS 사용을 위한 다양한 방법들이 출현되고 있다[4-7]. ESS는 자연에서 얻어지는 에너지를 저장하여 필요시 사용할 수 있는 기술로서 대표적으로 태양에너지, 수력에너지, 풍력에너지를 저장하며, 자연에서의 에너지 공급이 불가능할 경우 상시전원을 이용하여 충전하는 구조로 구성되는 것이 가장 일반적인 방법이다. ESS의 저장 능력은 적게는 몇 mA에서부터 많게는 수십 kA까지 저장하여 사용 할 수 있으며, 사용 용도에 따라 기술을 확장하여 구성한다.
	ESS를 어떻게 활용하는가?	사용자는 낯 시간을 이용하여 태양광, 풍력, 수력 등을 이용하여 에너지를 저장하며, 전력 사용이 많은 시간대 및 전력 공급이 부족해질 경우 저장해 놓은 전력을 사용할 수 있게 된다[8]. 국내에서는 주로 전력소모가 많은 산업 및 서비스 업종에서 사용하고자 시도 하였으나 기대에 못 미치는 수준에 머무르고 있지만, 해외에서는 사용하고자 하는 욕구가 점점 증가하고 있다.
	ESS 사용에 있어 문제가 되는 것들은 무엇이 있는가?	ESS 사용에 있어 가장 기본적인 문제로는 과전압, 과전류 그리고 높은 온도로 인해 발생되는 시스템 오류 및 화제에 대한 불안정 요소가 가장 큰 문제로 제시되고 있다. <그림 4>는 이러한 ESS의 안정적인 시스템 구성을 위해 제안하는 시스템 블록도이다.

참고문헌 (12)

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서두옥.이동호, "사물인터넷 환경에서 CoAP 기반의 저전력, 신뢰성 향상을 위한 경량 프로토콜," 디지털산업정보학회논문지, 제15권, 제1호, 2019, pp. 21-28.

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