[논문]태양광 에너지를 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터 개발

주종율; 이영재; 박경욱; 오재철

doi:10.13067/jkiecs.2020.15.6.1061

태양광 에너지를 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터 개발
Development of a System-Independent Mobile Smart Shelter using Solar Energy 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.6, 2020년, pp.1061 - 1068

주종율 ((주)데이스타) , 이영재 ((주)데이스타) , 박경욱 (전남대학교 문화콘텐츠학과) , 오재철 (순천대학교 컴퓨터공학과)

초록
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본 논문에서는 걷기 여행길이나 계통 전원 사용이 어려운 공원, 시골, 행사장, 공사현장 등 다양한 장소에 자유롭게 설치할 수 있는 태양광 에너지 기술을 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터를 제시한다. 제안된 스마트 쉼터는 태양광 발전과 에너지 저장장치를 갖추고 IoT 기술을 접목하여 실내외 온습도, 미세먼지, 여행객 인지를 실시간으로 수집이 가능하며. 이를 통해 폭염, 한파 상황 및 여행객 유무에 따른 최적의 에너지 운영을 수행함으로써 효율적으로 에너지 관리가 가능하며, 계통 전원 없이 최대한 장시간 대피소의 역할이 가능하다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents a system-independent mobile smart shelter using solar energy technology that can be freely installed in various places, such as parks, countryside, event area, construction area and walking tour places where the system power are difficult to use. The proposed smart shelter is equipped with solar power generation and energy storage devices that is combined with IoT technology to collect indoor and outdoor humidity, fine dust and tourist awareness in real time. It is possible to efficiently manage energy by performing the optimal energy operation during the heat- wave, cold-wave situation and the presence of travelers and it is possible to serve as a shelter for as long as possible without system power.

주제어

표/그림 (13)

그림 그림 1. 스마트 쉼터 현황 Fig. 1 Smart shelter status
그림 그림 2. 태양광에너지를 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터 구성도 Fig. 2 Configuration diagram of a system-independent mobile smart shelter using Solar energy
그림 그림 3. 태양광 에너지를 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터 사양 Fig. 3 System independent mobile smart shelter using solar energy specifications
그림 그림 4. 스마트 쉼터 외형 설계 Fig. 4 Smart appearance shelter design
그림 그림 5. 스마트 쉼터 Fig. 5 Smart shelter
그림 그림 6 스마트 쉼터 공조 및 조명제어 시스템 구성도 Fig. 6 Smart shelter air conditioning and lighting control system configuration diagram
그림 그림 7. 스마트 쉼터 공조 및 조명제어 시스템 Fig. 7 Smart shelter air conditioning and lighting control system
그림 그림 8. 스마트 쉼터 환경 모니터링 시스템 구성도 Fig. 8 Smart shelter environment monitoring system configuration diagram
그림 그림 9. 스마트 쉼터 환경 모니터링 센서 모듈 Fig. 9 Smart shelter environment monitoring sensor module
그림 그림 10. 스마트 쉼터 에너지 관리시스템 구성도 Fig. 10 Smart shelter energy management system configuration diagram
그림 그림 11. PMU(Power management Unit) Fig. 11 PMU(Power management Unit)
그림 그림 12. 스마트 쉼터 에너지관리시스템 Fig. 12 Smart shelter energy management system
그림 그림 13. 스마트 쉼터 에너지 관리시스템 제어/센서 모니터링 화면 Fig. 13 Smart shelter energy management system control/sensor monitoring screen

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 걷기 여행길이나 계통 전원 사용이어려운 공원, 시골, 행사장, 공사현장 등 다양한 장소에 자유롭게 설치할 수 있는 신재생에너지를 이용한계통 독립형 이동식 스마트 쉼터를 제시한다. 제안된스마트 쉼터는 태양광 발전과 에너지 저장장치를 갖추고 IoT 기술을 접목하여 실내외 온습도, 미세먼지, 사람 인지 센서 데이터를 실시간으로 수집한다.
본 논문에서는 전력 연결이 힘든 둘레길, 관광지, 트래킹 길 등에 폭염, 한파, 폭우 등 이상 기후 현상에 대응할 수 있는 태양광 발전을 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터를 설계 및 개발하였다.

제안 방법

개발된 스마트 쉼터는 기존의 쉼터의 임시 구조물로 설치되어 설치와 철거가 반복되는 문제와 비좁은공간 개방형 구조로 설치되어 미세먼지, 황사 등 안전에 취약한 문제점을 보완하여 설계하였으며, 계통이없는 공원, 시골, 행사장, 공사현장 등 다양한 장소에자유롭게 설치할 수 있는 태양광 발전을 이용한 계통독립형 이동식 스마트 쉼터로 개발하였다.
계통이 없는 다양한 장소에 자유롭게 설치할 수 있는 태양광에 에너지를 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터를 제작하기 위해 그림 4과 같이 외형을 설계하였다.
제어할 수 있다. 냉난방기 제어에서는 제어의 설정 온도 값을 입력하여 설정하며, 폭염/냉방, 한파/ 난방 등 이상 기후의 상황에 따라 자동으로 실내 온도를 설정할 수 있도록 구현하였다.
또한, 실내 LED 조명 설치, 실내 온열, 냉․난방기 등 편의시설을 제공하여 이용자들이 편하게 쉼터를 이용할 수 있도록 제작하였고, 스마트 쉼터 내부에 HMI 디스플레이를 설치하여 스마트 쉼터 실내․외부의 환경 센서 정보와 생활 정보를 제공하여 이용자들이 실시간으로 스마트 쉼터의 정보를 확인할 수 있도록 제작되었다.
본 논문에서 제안하는 태양광 에너지를 이용한 계통 독립형 이동식 스마트 쉼터는 계통이 없는 공원, 시골, 행사장, 공사현장 등 다양한 장소에서 자유롭게 설치할 수 있는 태양광 에너지를 이용하였으며, IOT 기술을 적용하여 스마트 쉼터를 효율적으로 관리될 수 있도록 그림 2과 같이 구성하였다.
스마트 쉼터 환경 모니터링 시스템은 실내․외 온도, 습도, 조도, 미세 먼지 량을 측정하여 스마트 쉼터의 실내․외부의 환경정보를 제공하여 이용자들이 실시간으로 정보를 확인할 수 있도록 스마트 쉼터 환경 모니터링 시스템을 개발하였으며, 그림 8과 같이 구성하였다.
스마트 쉼터는 개방감을 위해 투명 소재 소개를 활용하여 벽면 처리를 하였고 손쉬운 이동과 설치를 고려한 포터블 한 형태로 구성하도록 하였다.
같이 구성하였다. 스마트 쉼터의 에너지를 효율적으로 사용하고 관리하기 위하여 태양광 모듈, PCS, BMS의 전력 장비들과 연계하여 충․방전, 전력을 제어하는 PMU(Power Management Unit)를 그림 10과같이 제작하였으며, 고정밀, 고속의 전력센서, RS485 통신, 이더넷 통신으로 전력 장비들과 연계하였다.
실제 제작된 스마트 쉼터는 그림 5와 같으며, 스마트 쉼터의 지붕 부위에 태양광 패널을 설치하였고, BMS(battery management system) 및 Hybrid PCS(Power Conditioning System) 전력 설비들을 설치하여 태양광 발전을 이용한 전력 공급이 가능하도록 제작하였다.
에너지 절감을 위해 실내 환경 센서 내에 탑재된 사용자인지 센서와 실내 온도에 따라 온열 의자의 전원을 자동으로 제어하며, 실외 환경 센서에 탑재된 조도 센서를 통해 LED조명을 제어할 수 있다.
이 시스템은 실내․외부의 온도 값에 따라 에너지소비를 최소화하도록 공조 제어 시스템의 환풍기 자동 제어 시스템과 연동하는 통신 인터페이스 기능을제공하며, 계절에 따라 스마트 쉼터의 실내․외부 온도, 습도 미세 먼지 량에 따른 환풍기를 자동 제어할수 있도록 하였다.
저 전력 LED를 이용한 스마트 쉼터 조명시스템은 조도 센서에 따라 조명을 자동으로 On/Off 기능을 제공하고, 통합 서버 관리자의 요청에 따라 수동으로 제어가 가능토록 하였다. 개발된 스마트 쉼터 공조 및 조명제어 시스템은 그림 7과 같다.
전력생산 정보와 소비정보인 총 발전량, 총 방전량, 금일, 금월, 금년 방전량 표시하며, PCS의 충전, 방전상태 및 운전모를 표시하고 PV 입력, Grid 입력, AC 출력, DC 출력의 전압 및 전류 값을 표시한다. 또한, BMS의 충전, 방전 상태를 표시하고 전압, 전류, 온도, 셀 최고/최저 전압, 모듈 최고/최소 온도를 표시한다.
화면을 나타낸다. 한 화면에 스마트 쉼터의 전반적인 내용을 파악할 수 있도록 에너지 생산량, 소비량, 환경 센서 데이터를 표시하며 관리자의 요청에 따라 전력 장비, 공조 시스템, 조명 시스템을 원격으로 제어할 수 있도록 사용자 인터페이스를 구성하였다.

대상 데이터

제안된스마트 쉼터는 태양광 발전과 에너지 저장장치를 갖추고 IoT 기술을 접목하여 실내외 온습도, 미세먼지, 사람 인지 센서 데이터를 실시간으로 수집한다. 이를통해 폭염, 한파 상황 및 여행객 유무에 따른 최적의에너지 운영을 수행함으로써 계통 전원 없이 최대한장시간 대피소의 역할을 한다.

성능/효과

또한, IoT 기술을 활용하여 스마트 쉼터 관리시스템을 구축하여 스마트 쉼터의 에너지를 관리 효율적으로 사용 가능하고, 스마트 쉼터 실내․외부의 환경정보 및 생활 정보를 모니터링 할 수 있으며, 스마트쉼터 에너지 관리 시스템으로 안전하게 에너지를 저장이 가능하며, 효율적으로 에너지 관리가 가능하다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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