[논문]대기전력 차단장치의 개발

김진근; 홍성훈; 강문성

대기전력 차단장치의 개발
Development of a Cutoff Device for Saving Standby Power 원문보기

김진근 ((주)지엠지 시스템) , 홍성훈 ((주)지엠지 시스템) , 강문성 (청주대학교)

본 논문에서는 전기전자 기기가 외부전원에 연결된 상태에서 그 주 기능을 수행하지 않거나 내부 혹은 외부로 부터 주 기능 수행을 위한 명령을 기다리고 있는 상태에서 소모하는 대기전력(Standby Power)을 저감할 수 있는 장치를 개발하고자 하였다. 기존의 멀티탭 형대기전력 차단장치는 그 장치 자체의 소비전력이 커서 사용 의미를 퇴색시키는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 기존 제품의 이러한 문제점을 보완시키고 대기전력을 획기적으로 감시킬 수 있는 멀티탭 형식의 외장형 대기전력 차단장치와 가전기기 내장형 차단장치의 회로를 설계 및 구현하고 비교 실험을 통하여 그 우수성을 확인하였다.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 대기전력 차단장치의 자체 소비전력을 최소화하기 위하여 리니어 방식의 전원장치(최적의 전원 장치)를 설계하였다. 또한 출력부의 구조 변경에 의하여 사용중 자체소비전력 0W를 구현하였으며, ON -> OFF, OFF -> ON시의 순간 전력만 필요하도록 설계하였고, 출력의 ON/OFF시 노이즈 최소화를 위한 제어 방법을 채택하여 오동작 방지, 제품 수명 연장, 타기기 보호가 가능하도록 하였다.
본 논문에서 기존 제품의 이러한 문제점을 보완하고 대기전력을 획기적으로 줄일 수 있는 회로를 설계 및 구현하였으며, 비교 실험을 통하여 그 우수성을 확인하고자 하였다.

제안 방법

또한 출력부의 구조 변경에 의하여 사용중 자체소비전력 0W를 구현하였으며, ON -> OFF, OFF -> ON시의 순간 전력만 필요하도록 설계하였고, 출력의 ON/OFF시 노이즈 최소화를 위한 제어 방법을 채택하여 오동작 방지, 제품 수명 연장, 타기기 보호가 가능하도록 하였다. 그리고 감지부의 데이터와 전원 ON/OFF시의 출력 전류를 비교 분석하여 동작중 또는 대기중의 상태를 정확히 파악할 수 있는 제어 알고리즘[2]을 설계하였다. 제어부는 저전력 마이크로컨트롤러를 탑재한 디지털 제어방식이며, 실시간 제어를 위한 알고리즘으로 펌웨어를 구현하였다.
또한 출력부의 구조 변경에 의하여 사용중 자체소비전력 0W를 구현하였으며, ON -> OFF, OFF -> ON시의 순간 전력만 필요하도록 설계하였고, 출력의 ON/OFF시 노이즈 최소화를 위한 제어 방법을 채택하여 오동작 방지, 제품 수명 연장, 타기기 보호가 가능하도록 하였다.
즉, 멀티 탭 형식의 대기전력 차단장치는 가전기기와 전원코드 사이에 외장형 멀티 탭을 설치하여 가전기기의 플러그를 뽑지 않더라도 대기전력 소모가 전혀 없도록 하였고 내장형 대기전력 차단장치는 가전기기 제품 안에 설치하여 대기전력을 원천적으로 차단하였다. 이러한 기능을 부여하기 위하여 그림 2의 전체 시스템 구성도에서 보는 바와 같이 출력부는 가전기기의 동작 및 대기모드 상태와 외부 신호의 수신 여부에 의한 제어신호에 따라 릴레이가 동작하도록 구성하였다.
그리고 감지부의 데이터와 전원 ON/OFF시의 출력 전류를 비교 분석하여 동작중 또는 대기중의 상태를 정확히 파악할 수 있는 제어 알고리즘[2]을 설계하였다. 제어부는 저전력 마이크로컨트롤러를 탑재한 디지털 제어방식이며, 실시간 제어를 위한 알고리즘으로 펌웨어를 구현하였다.
즉, 멀티 탭 형식의 대기전력 차단장치는 가전기기와 전원코드 사이에 외장형 멀티 탭을 설치하여 가전기기의 플러그를 뽑지 않더라도 대기전력 소모가 전혀 없도록 하였고 내장형 대기전력 차단장치는 가전기기 제품 안에 설치하여 대기전력을 원천적으로 차단하였다. 이러한 기능을 부여하기 위하여 그림 2의 전체 시스템 구성도에서 보는 바와 같이 출력부는 가전기기의 동작 및 대기모드 상태와 외부 신호의 수신 여부에 의한 제어신호에 따라 릴레이가 동작하도록 구성하였다.

대상 데이터

기존 제품과 개발한 장치의 소비전력을 측정하기위해 Agilent 34401A 계측기를 활용하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.

성능/효과

개발된 장비는 기존 제품의 이러한 문제점을 보완하고 대기전력을 획기적으로 줄일 수 있는 회로를 설계 및 구현하였으며 실험을 통하여 그 우수성을 확인할 수 있었다.
개발한 시스템은 멀티 탭 형식의 외장형 대기전력 차단장치와 가전기기 내장형 차단장치로, 대기동작 상태에서의 전력 소비를 외부의 인위적 전원 차단 없이 방지함으로써 가전기기의 대기전력을 절감하는 기능을 보유하였다.
이 실험 결과로부터 본 연구에서 개발한 장치의 순수 대기전력이 기존 제품의 약 2 %에 지나지 않을 정도로 대폭 저감되었음을 확인할 수 있었다. 또한 기존 제품의 경우는 사용중 전력이 대기전력의 2배 정도로 크나, 개발한 장비의 경우는 사용중 전력과 대기전력의 차이가 큰 차이를 보이지 않아 기존 제품에 비해 에너지 절감 효율이 뛰어남을 확인할 수 있었다. 기존의 멀티탭 형 대기전력 차단제품은 그 제품 자체의 소비전력이 높아 사용 의미를 퇴색시키는 문제점을 안고 있다.
이 실험 결과로부터 본 연구에서 개발한 장치의 순수 대기전력이 기존 제품의 약 2 %에 지나지 않을 정도로 대폭 저감되었음을 확인할 수 있었다. 또한 기존 제품의 경우는 사용중 전력이 대기전력의 2배 정도로 크나, 개발한 장비의 경우는 사용중 전력과 대기전력의 차이가 큰 차이를 보이지 않아 기존 제품에 비해 에너지 절감 효율이 뛰어남을 확인할 수 있었다.

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