정보통신 산업 발전에 따라 통신장치의 크기는 소형화 되고 발열량이 많이 발생하는 시스템으로 변화하고 있다. 그러므로 무선기지국에는 무선장비의 발열량이 많이 발생하여 에너지가 계속 많이 소모되고 있고 그로 인하여 무선기지국의 장애가 발생 할 우려가 있어 본 연구에서는 효율적이고 효과적인 방법으로 무선기지국내 에너지를 절감하고 기지국운영을 위하여 본 연구를 분석하게 되었다. 연구방법으로는 발열량 및 전기료를 많이 발생하는 기지국 대상으로 실시하였고 기지국 25개를 선정하여 2주간 데이터를 확보 하였다. 신뢰성을 확보하기 위해 실내 온도를 일정하게 $27^{\circ}C$로 유지 하였으며, 제어시스템을 설치하여 2주간 똑 같이 설치하여 date를 분석 확보 하였다. 연구방법에 있어 시험결과를 산출하기 위해 계측기는 전산전력계, 디지털온도계, 분진측정 등이 활용하였다. date분석을 위해 Control Sysetm 설치 전 date와 설치 후 date 분석을 위해 25개 무선기지국대상으로 연구 시험 하였다.
정보통신 산업 발전에 따라 통신장치의 크기는 소형화 되고 발열량이 많이 발생하는 시스템으로 변화하고 있다. 그러므로 무선기지국에는 무선장비의 발열량이 많이 발생하여 에너지가 계속 많이 소모되고 있고 그로 인하여 무선기지국의 장애가 발생 할 우려가 있어 본 연구에서는 효율적이고 효과적인 방법으로 무선기지국내 에너지를 절감하고 기지국운영을 위하여 본 연구를 분석하게 되었다. 연구방법으로는 발열량 및 전기료를 많이 발생하는 기지국 대상으로 실시하였고 기지국 25개를 선정하여 2주간 데이터를 확보 하였다. 신뢰성을 확보하기 위해 실내 온도를 일정하게 $27^{\circ}C$로 유지 하였으며, 제어시스템을 설치하여 2주간 똑 같이 설치하여 date를 분석 확보 하였다. 연구방법에 있어 시험결과를 산출하기 위해 계측기는 전산전력계, 디지털온도계, 분진측정 등이 활용하였다. date분석을 위해 Control Sysetm 설치 전 date와 설치 후 date 분석을 위해 25개 무선기지국대상으로 연구 시험 하였다.
With the development of the information communication industry, the size of the communication device has been reduced to a system that generates a large amount of heat. Therefore, since the amount of heat generated by the wireless equipment is large in the wireless base station, the energy consumpti...
With the development of the information communication industry, the size of the communication device has been reduced to a system that generates a large amount of heat. Therefore, since the amount of heat generated by the wireless equipment is large in the wireless base station, the energy consumption is continuously consumed and the failure of the wireless base station may occur. Therefore, in this study, The study was analyzed. As a research method, we performed base station with a lot of calorific value and electric charge. We selected 25 base stations and obtained data for two weeks. To ensure reliability, the room temperature was kept constant at $27^{\circ}C$, and the control system was installed and equiped for two weeks to obtain the date analysis. In order to calculate the test results in the study method, the instrument was used with a computer, a digital thermometer, and dust measurement. For the date analysis, we conducted a research study on 25 wireless basestations before and after the installation of Control Sysetm.
With the development of the information communication industry, the size of the communication device has been reduced to a system that generates a large amount of heat. Therefore, since the amount of heat generated by the wireless equipment is large in the wireless base station, the energy consumption is continuously consumed and the failure of the wireless base station may occur. Therefore, in this study, The study was analyzed. As a research method, we performed base station with a lot of calorific value and electric charge. We selected 25 base stations and obtained data for two weeks. To ensure reliability, the room temperature was kept constant at $27^{\circ}C$, and the control system was installed and equiped for two weeks to obtain the date analysis. In order to calculate the test results in the study method, the instrument was used with a computer, a digital thermometer, and dust measurement. For the date analysis, we conducted a research study on 25 wireless basestations before and after the installation of Control Sysetm.
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문제 정의
그 가동으로 인하여 전기사용량을 많이 찾지 하고 있다. 또한 냉방기 수명 단축을 위하고 전기 절약를 위한 외부 자연 공기를 활용하여 무선기지국내 공기를 유입하여 전기절약 및 에어컨 수명 단축을 위하여 본 연구에서 제시 하고자 한다. 이동통신국사 설계 시 밀폐된 국사의 장시간 장비운용 및 배터리사용으로 발생하는 유해가스등의 혼탁 하고 유해한 공기를 환기하여 기지국사내 공기환경과 운용환경을 개선하기 위해 설계되었다.
본 연구는 무선기지국 국사 설계 시 밀폐된 국사의 장시간 장비운용 및 배터리사용으로 발생하는 유해가스등의 혼탁하고 유해한 공기를 환기하여 무선기지국 사내 공기환경과 운용환경을 개선하기 위해 설계되었다. 자연 공조 Control System은 국사 내 온도보다 낮은 외기를 주기적으로 흡/배기 하여 기지국사 내 적정온도를 유지하는 방식으로 본 장치를 가동 함으로써 기지국 실내 온도 조절 및 적절한 온도를 유지하고 또한 냉방기의 가동 시간을 현저하게 줄여준다.
본 연구에서 무선기기지국의 환경개선을 위하고 에너지 절약과 냉방기에서 배출하는 이산화탄소 배출량을 줄이고 시스템 안정화를 위하여 Control system 을 설치 하여 기지국date를 분석하고 안정된 무선기지국을 운영을 위하여 본 연구의 배경이다.
본 연구에서 무선기지국의 환경에 따라 발열량이 다르고 또는 기지국의 공기흐름을 좋게 하기 위해 상위 2m지점에 환풍기를 설치하고 맞은편 환풍기 또한 2m지점에 설치하였으며, 이런 방법이 에너지 절감효과가 나기 때문에 설치하였다.
본 연구에서는 무선기지국에는 1년 365일 통신서비스를 위해 통신장비는 24시간 가동되어야 하기 때문에 무선기지국에는 통신장비에서 발열하는 열을 없애기 위해 냉방기를 주/에비로 가동하는 형편이다. 이에 본 연구는 냉방기에서 발생하는 이산화배출량을 줄이고 무선기 지국에 사용하는 에너지를 절약하고져 Control system을 개발하여 그에 따른 데이터를 효과적으로 분석하여 현장에 적용하였다〔5〕.
또한 냉방기 수명 단축을 위하고 전기 절약를 위한 외부 자연 공기를 활용하여 무선기지국내 공기를 유입하여 전기절약 및 에어컨 수명 단축을 위하여 본 연구에서 제시 하고자 한다. 이동통신국사 설계 시 밀폐된 국사의 장시간 장비운용 및 배터리사용으로 발생하는 유해가스등의 혼탁 하고 유해한 공기를 환기하여 기지국사내 공기환경과 운용환경을 개선하기 위해 설계되었다. 자연공조 Control System은 국사 내 온도보다 낮은 외기를 주기적으로 흡/ 배기 하여 기지국국사 내 적정온도를 유지하는 방식으로본 장치를 가동 함으로써 냉방기의 가동시간을 현저하게 줄여주어 냉방전력의 절감 및 냉방기 수명 연장, 냉방기 장애 시 보조적인 냉방수단으로써의 효과를 볼 수 있다[1-3].
본 연구에서는 무선기지국에는 1년 365일 통신서비스를 위해 통신장비는 24시간 가동되어야 하기 때문에 무선기지국에는 통신장비에서 발열하는 열을 없애기 위해 냉방기를 주/에비로 가동하는 형편이다. 이에 본 연구는 냉방기에서 발생하는 이산화배출량을 줄이고 무선기 지국에 사용하는 에너지를 절약하고져 Control system을 개발하여 그에 따른 데이터를 효과적으로 분석하여 현장에 적용하였다〔5〕. 시스템 개발하기전 우선 데이터를 분석하기 위하여 무선기지국를 50개 기지국을 선정하였고, 신뢰성을 확보하기 위해 50개 기지국의 발열량과 전기량을 분석하였다.
제안 방법
또한 , Control system 설치 전에 전기분석을 위해 전산 전력계 계측기를 설치하여 전기량의 date와 온도 계측를 하였다. Control system 설치전의 date를 3월5일부터 3월20일까지 분석하였고, Control system 설치 후의 date를 3월21일부터 4월1일까지 분석하였다.
FAN의 소음을 줄이 위한 FAN설치 방안으로는 지면으로 부터 1200mm 의 높이, Control system로부터 1500mm 의 거리에서 설치 권장 하였다. Control system에 사용되는 부품은 온도 -20℃~+60℃ 에서 정상 동작할 수 있는 부품 들을 선정하여 설계 되었다.
내부 온도 Max : 33˚ Min : 0˚, 내부 습도 Max : 60%, Min : 0%, 외부 온도 Max : 20˚ Min : 영하30˚, 외부 습도 Max : 80%, Min : 0%, 흡기 : 동작 30분, 정지 5분, 배기:동작 30분, 정지 5분 (실내온도 35도 이상 고온 발생시 배기팬 동작 , AC전원 연결 후 제어기의 전원 스위치를 ON 한다. 정상 연결 시 [전원 녹색LED] 만 켜진다.
또한 , Control system 설치 전에 전기분석을 위해 전산 전력계 계측기를 설치하여 전기량의 date와 온도 계측를 하였다. Control system 설치전의 date를 3월5일부터 3월20일까지 분석하였고, Control system 설치 후의 date를 3월21일부터 4월1일까지 분석하였다.
시스템 개발하기전 우선 데이터를 분석하기 위하여 무선기지국를 50개 기지국을 선정하였고, 신뢰성을 확보하기 위해 50개 기지국의 발열량과 전기량을 분석하였다. 또한 Control system와 기지국 환풍기를 설치전에 전기량을 우선 30일간 분석하였고, Control system와 환풍기 설치 후 데이터분석을 하였다. 그 결과 냉방기 가동없이도 자연공기로 무선기지국의 실내 충분히 운영 할 수 있다는 분석이 되었다.
본 연구에서 무선기지국의 date 분석을 위하여 하고 대상 기지국을 선정하여 에너지 전기량을 분석하기 위하여 25 개 기지국을 선정하였으나 가능 대상 기지국은 17개 기지국 으로 선정하여 사전 현장실사를 통해 전기량을 분석하였다.
본 연구에서 외부온도에 의해 내부온도영향이 있으므로 실제 Control system이 가동하는 일수를 분석 하였다. 17℃이하 기준으로 가동 할 때 240일이 작동되고 125일이 미 작동 될 것으로 분석 되었다.
본 연구에서는 한 대의 환풍기로 외부공기를 유입하는 흡기동작과 내부의 공기를 밖으로 배출하는 배기동작을 교번한다. 교번 시 변환완료 소요시간은 1분 이내이다.
본 연구에서의 Control system 구성으로는 감시용 DO (Digital Output)는 2개 이상이며, 온도/습도 설정 값을 지정할 수 있는 내부 온/습도 감시센서 1포트, 외부온/습도 감시센서 1포트가 되어있고, 방수처리 및 최대한 외부 영향이 없도록 구성하여야 한다6〕. 제어용 DO (Digital Output)는 2개 이상이며, 환풍기의 흡기 동작 1포트, 환풍기의 배기 동작 1포트로 구성되어 있고 Control system 자체 process 경보 1포트가 내장되어야 한다.
본 연구의 Hardware기능구성은 전원부에서는 Controller 부 입력된 AC 220V를 DC 전원으로 변환하여 각 구성품 에서 필요한 전원을 공급한다. Switch부에서는Controller부 운용자의 요구에 의한 설정 값을 Controller부로 전송하며, Controller부에서는 표시부로 Switch부에 의한 설정 값을 Controller부에서 변환하여 표시부에서 표현한다.
본 연구의 시험방법은 우선 Control system에 전원AC 220V를 확인 후 입력단자에 연결하여 Control system이 동작하는지 test를 한다. 이후 Control system에 있는 장치의 Display 값을 설정한다.
무선기지국의 외부의 온/습도를 계측하는 온도센서는 SHT71으로 온도에 의한 저항의 변화를 디지털 값으로 변환하여 -20℃~ +60℃ 의 범위를 계측할 수 있다. 센서와 센서케이블의 접속 부위에는 방수처리제를 사용하여 비 또는 눈 등의 환경 변화에 영향을 받지 않도록 하였다. 센서의 값을 128분주하여 온도의 허용오차를 ± 2℃ 이내의 특성을 갖도록 하였다.
센서의 값을 128분주하여 온도의 허용오차를 ± 2℃ 이내의 특성을 갖도록 하였다.
이에 본 연구는 냉방기에서 발생하는 이산화배출량을 줄이고 무선기 지국에 사용하는 에너지를 절약하고져 Control system을 개발하여 그에 따른 데이터를 효과적으로 분석하여 현장에 적용하였다〔5〕. 시스템 개발하기전 우선 데이터를 분석하기 위하여 무선기지국를 50개 기지국을 선정하였고, 신뢰성을 확보하기 위해 50개 기지국의 발열량과 전기량을 분석하였다. 또한 Control system와 기지국 환풍기를 설치전에 전기량을 우선 30일간 분석하였고, Control system와 환풍기 설치 후 데이터분석을 하였다.
장애 검출은 Software 특성과 Hardware 특성을 비교하여 특성이 상이한 경우에 장애 처리하도록 구현하 였으며, 장비의 점검은 설정모드에서 내부온도, 외부온도 등의 설정 값을 변경하여 환풍기의 동작 여부를 점검할수 있도록 되어있다. 시스템의 기본적인 운용관리 및 유지보수 기능의 구현이 시스템의 서비스 제공에 영향이 미치지 않도록 구조를 설계하였다.
연구에서 시스템구성은 Control시스템, 환풍기(흡/배 기), 내부/외부 온· 습도 센서, 외부닥트로 구성되어 있다[2].
FAN의 전기적 특성 또한 단상 AC 220V/60Hz, 소비전력 70W 되어 있다. 연구에서는 외부의 소음을 줄이 위해 RPM이 작은 FAN을 선정을 하였다14].
설정 값에서 벗어나면 FAN 정지할 수도 있고, 시간 설정 값에 따라 운영이 되고, FAN고장 또는 정지 시는 RMS장치를 통해 운영센터 경보 송출하는지 확인 한다. 온도센서 에러 발생 시에도 자체 경보 확인이 가능하고 RMT장치를 통해 경보 송출이 되는지 확인 한다.
이로서 환풍기의 정방향 동작과 역방향 동작에 따른 Motor의 성능 저해가 발생하지 않도록 하였다.
설정 값 설정시 Switch부의 조작만으로 Mode를 설정하고 Mode에 따른 설정 값 만을 설정하는 구조로 되어 있어 Control system 운용도 높이 며, 다양한 기능을 배제시킨 특성으로 인하여 장비의 신뢰도를 높이도록하였다 [11]. 장애 검출은 Software 특성과 Hardware 특성을 비교하여 특성이 상이한 경우에 장애 처리하도록 구현하 였으며, 장비의 점검은 설정모드에서 내부온도, 외부온도 등의 설정 값을 변경하여 환풍기의 동작 여부를 점검할수 있도록 되어있다. 시스템의 기본적인 운용관리 및 유지보수 기능의 구현이 시스템의 서비스 제공에 영향이 미치지 않도록 구조를 설계하였다.
대상 데이터
Control system에 사용되는 부품은 온도 -20℃~+60℃ 에서 정상 동작할 수 있는 부품 들을 선정하여 설계 되었다. Control system에 사용되는 부품은 습도 10%~90% 에서 정상 동작할 수 있는 부품들을 선정 하여 설계하였다.
FAN의 소음을 줄이 위한 FAN설치 방안으로는 지면으로 부터 1200mm 의 높이, Control system로부터 1500mm 의 거리에서 설치 권장 하였다. Control system에 사용되는 부품은 온도 -20℃~+60℃ 에서 정상 동작할 수 있는 부품 들을 선정하여 설계 되었다. Control system에 사용되는 부품은 습도 10%~90% 에서 정상 동작할 수 있는 부품들을 선정 하여 설계하였다.
FAN Motor에 Thermisstor를 사용하여 일정 온도가 되면 Thermisstor의 저항값이 커지며 이로 인하여 “Motor” 에 공급되는 전압이 Down되고 그 결과로 “Motor”는 정지 하게 된다. FAN 및 Control Board에 사용되는 재료 및 부품은 기구적으로 견고하고 전기적인 특성을 만족하는 KS규 격품 등 양질의 것으로 신뢰성이 보장되었으며, 외형 케이스는 두께 1.0mm 이상의 냉각압연강판의 재질을 사용하였다. FAN의 흡기 풍량은 500(㎥/h)이며, 배기 풍량은 500(㎥/h) 이다.
본 연구의 자연공기 유입시 중요한 사항은 먼지가 장비에 영향을 주면 시스템 장애가 발생할 우려가 있어 Filter가 중요하므로 사용되는 부품은 규격을 만족하는 부품으로서 신뢰성이 보장되어야 한다. 또한 Control system에 사용되는 부품의 고장으로 인하여 인접 부품에 손상을 주거나 이로 인하여 Control system에 손상을 주지 않는 부품을 선정하여 사용하였다. Control system에 사용되는 모든 부품은 반도체 및 전자부품으로서 유독성 물질이나 부식성 가스를 배출하지 않으며, 특히 중금속 성분이 없는 부품을 사용하여야 한다.
본 연구에서 내구성과 신뢰성을 확보하기위하여 Control system의 입력전원 특성은 단상 AC 220V/60Hz이며 소비전력은 10W로 되어 있다. FAN의 전기적 특성 또한 단상 AC 220V/60Hz, 소비전력 70W 되어 있다.
본 연구에서 환풍기의 구동은 Control장치에 인입되는 데이터를 읽어서 설정된 값의 조건에 따라 구동하며, 인입되는 date는 온도센서1과 온도센서2의 데이터이다. 내부 온/습도에 대한 범위를 설정 Control장치는 내부 온/습도의 설정을 할 수 있으며, 설정은 설정모드에서 Mode 옮겨 선택하고 Next로 Cursor를 옮겨 Up 또는 Down을 이용하여 원하는 내부 온/습도의 최고/최저 값을 설정함으로써 내부온도의 온도 범위를 설정한다.
본 연구의 Hardware 구성은 8부로 구분하도록 설계되어 있다. 전원부, Controller부, 동작제어부, 표시부, 배기부, 흡기부, 경보부, 센서부로 분리 되어 운영 된다[8].
센서의 값을 128분주하여 온도의 허용오차를 ± 2℃ 이내의 특성을 갖도록 하였다. 온도센서의 케이블은 신호의 전송특성이 우수한 UTP cable을 사용하였으며 그 길이는 데이터의 케이블의 손실을 줄이기 위해 내부 센서 5Cm, 외부 센서를 2m로 하였다.
성능/효과
또한 Control system와 기지국 환풍기를 설치전에 전기량을 우선 30일간 분석하였고, Control system와 환풍기 설치 후 데이터분석을 하였다. 그 결과 냉방기 가동없이도 자연공기로 무선기지국의 실내 충분히 운영 할 수 있다는 분석이 되었다.
본 연구에서 무선기지국 국사의 내부 온/습도를 계측하는 Temperature Sensor는 SHT71으로 온도에 의한 저항의 변화를 디지털 값으로 변환하여 -20℃~ +60℃ 의 범위를 계측할 수 있다. 무선기지국의 외부의 온/습도를 계측하는 온도센서는 SHT71으로 온도에 의한 저항의 변화를 디지털 값으로 변환하여 -20℃~ +60℃ 의 범위를 계측할 수 있다.
후속연구
4%)가 절감되는 것으로 확인 할 수 있다. 또한 냉방기 가동율도 현저히 줄일수 있으므로 이산화배출량도 줄이고 산업발전에 기여가 될 것으로 보인다.
본 연구 결과는 자연공조를 활용한 산업분야에 좀 더 효과적인 학문과 분석이 필요할 것 같다. 무인 설비가 설치 된 장소에 냉방기 설치가 어려움이 있을 때 다양한 방법으로 설치하여 이산화탄소 배출량과 환경에 맞게 개발 연구하여 자연공조을 활용한 마련이 필요하고 볼 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자연공조 Control System은 무엇인가?
이동통신국사 설계 시 밀폐된 국사의 장시간 장비운용 및 배터리사용으로 발생하는 유해가스등의 혼탁 하고 유해한 공기를 환기하여 기지국사내 공기환경과 운용환경을 개선하기 위해 설계되었다. 자연공조 Control System은 국사 내 온도보다 낮은 외기를 주기적으로 흡/ 배기 하여 기지국국사 내 적정온도를 유지하는 방식으로본 장치를 가동 함으로써 냉방기의 가동시간을 현저하게 줄여주어 냉방전력의 절감 및 냉방기 수명 연장, 냉방기 장애 시 보조적인 냉방수단으로써의 효과를 볼 수 있다[1-3].
무선기지국은 어떤 방향으로 변화되고 있는가?
정보통신 산업발전이 지속적으로 빠르게 변화는 시점에 이동통신 시스템 또한 5G 시대에 접어든 시기에 정보 Date량은 시간이 갈수 록 많아지고 서비스도 다변화되고 있다. 정보통신 발전으로 이동통신 서비스를 제공하는 무선기지국은 소형화되고 데이터 량은 많은 구조로 변화 되고 있다. 하지만 무선기지국 시스템의 발열량은 갈수록 많고 시스템의 중요성이 더욱 부각되고 있는 것이 현재 시스템이다.
무선기지국에 자연공조 Control System을 제시하려는 이유는?
그러므로 무선기지국에는 통신서비스를 위한 각종 통신장비가 보급되어 있다. 시스템은 24시간 운영하므로 냉방기는 주. 예비로 항상 가동되고 있다. 그 가동으로 인하여 전기사용량을 많이 찾지 하고 있다. 또한 냉방기 수명 단축을 위하고 전기 절약를 위한 외부 자연 공기를 활용하여 무선기지국내 공기를 유입하여 전기절약 및 에어컨 수명 단축을 위하여 본 연구에서 제시 하고자 한다. 이동통신국사 설계 시 밀폐된 국사의 장시간 장비운용 및 배터리사용으로 발생하는 유해가스등의 혼탁 하고 유해한 공기를 환기하여 기지국사내 공기환경과 운용환경을 개선하기 위해 설계되었다. 자연공조 Control System은 국사 내 온도보다 낮은 외기를 주기적으로 흡/ 배기 하여 기지국국사 내 적정온도를 유지하는 방식으로본 장치를 가동 함으로써 냉방기의 가동시간을 현저하게 줄여주어 냉방전력의 절감 및 냉방기 수명 연장, 냉방기 장애 시 보조적인 냉방수단으로써의 효과를 볼 수 있다[1-3].
참고문헌 (15)
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