[논문]전류센서를 이용한 소비전력량 알림시스템 개발

정병수; 문미경; 김종우

문제 정의

본 논문에서는 사용자가 소비전력량을 간편하게 확인할 수 있도록 전류센서를 이용한 전력량 측정기와 LED/LCD/서보모터를 활용한 사용자 알림 시스템을 개발하였다. 본 시스템을 통해 사용자는 현재 소비전력량과 함께 전기료 누진세 3단계 구간 중 어느 구간에 포함되는지를 직관적으로 확인할 수 있어 전기료 절감에 기여할 수 있다.
하지만 현재 사용하고 있는 전력계측기는 전력량 수치가 매달 초기화되지 않고 계속 누적되며, 현재 전력량에서 지난달의 전력량을 빼서 소비전력량을 계산하기 때문에 사용자에게는 한눈에 알아보기 어려워 너무 불편하고 번거롭다. 이에 본 논문에서는 전력 사용사의 현재 전력소비량을 집 내부에서 간편하게 확인함으로써 전력소비를 조절할 수 있도록 소비전력량 알림시스템을 개발하는 것이 목적이다.

제안 방법

그림 5는 본 논문에서 제안한 소비전력량 알림시스템의 구현 결과이다. 구현된 시스템의 출력결과는 그림 5와 같이 kWh를 대신하여 단위는 W로 하였고, 시간은 초 단위로 전력을 측정하여 시뮬레이션 하였다. 그 결과 0 ~ 5000Ws에는 초록색 LED가 점등되며 0 ~ 50%의 게이지를 출력하고, 5001Ws ~ 11000Ws에는 노란색 LED가 점등되며 51 ~ 100%의 게이지를 출력하고, 마지막으로 11000Ws 이후부터는 100%를 초과하는 즉,전기세가 과하게 적용되는 구간을 표시해주었다.
본 논문에서 개발하는 소비전력량 알림시스템은 CT 센서를 이용하여 전력 사용량을 누적시키고, 한 달 간격으로 소비전력량을 초기화하며, 일정시간마다 누적된 전력량을 단계별로 구분할 수 있도록 LED, LCD, 서보모터를 이용하여 소비전력량을 안내할 수 있도록 함으로써 사용자가 간편하게 소비전력량을 확인할 수 있게 한다.
본 논문에서 제안하는 소비전력량 알림시스템은 그림2와 같이 소비자가 전력사용량을 측정한 후, 3단계 전기료 누진세 구간별로 한눈에 알아볼 수 있도록 LED/LCD로 측정값을 알려준다.
본 논문에서는 ADC 변환을 위해 공개 에너지 모니터링 라이브러리[2]를 활용하여 교류전압을 직류전압 5V로 변환하는 과정을 거쳐 변환된 직류 5V의 측정된 전류값을 유사 실효전류(Irms)로 변환하는 식[3]을 참조하여 실효전류(Irms)를 도출하였다. ADC 변환과정과 실효전류 구하는 방법은 다음과 같다.
첫 번째로는 전자적 회로로 ADC 컨버터를 구성하는 방법, 두 번째로는 윈도우 샘플링 모듈을 활용하여 소프트웨어적으로 알고리즘 구성을 통해 샘플링하는 방법이 있다. 본 논문에서는 두 번째 방법을 이용한다.
전력계산을 위하여 P = 220V * 실효전류(Irms) 식으로 계산을 하고 전력량을 구하기 위해서는 누적을 시켜야 하므로 Ps = Ps + P(roof)로 전력량을 구하였다. 시간은 RTC 모듈을 사용하여 획득할 수 있으나, 본 논문에서는 간단하게 실험하기 위하여 시간을 카운트해서 누적시키는 방식을 사용하였으며, 전력량(Ps)과 누적시간(Ts)은 일정시간이 흘러간 뒤에 초기화하게 설계하였다. 서보모터의 범위는 15000Ws를 최대전력량으로 하여서 0~180도 구간으로 나누어 주었다.
요금정산 기간을 설정하고, 이 기간마다 소비전력량과 시간을 초기화시켜준다. 전력계산을 위하여 P = 220V * 실효전류(Irms) 식으로 계산을 하고 전력량을 구하기 위해서는 누적을 시켜야 하므로 Ps = Ps + P(roof)로 전력량을 구하였다. 시간은 RTC 모듈을 사용하여 획득할 수 있으나, 본 논문에서는 간단하게 실험하기 위하여 시간을 카운트해서 누적시키는 방식을 사용하였으며, 전력량(Ps)과 누적시간(Ts)은 일정시간이 흘러간 뒤에 초기화하게 설계하였다.
전류를 측정하는 것은 두꺼비집 내부의 메인 차단기의 전류를 측정하여 집 전체의 전류를 알아낸 후 전력량을 구한다. 전력량은 설정시간마다 누적시키는데, 실제로는 한 시간마다 측정된 전력량을 kW(킬로와트)로 변환하여 한 달을 기준으로 누적시켜야 하지만, 본 논문에서는 간단하게 실험하기 위하여 20초를 기준으로 매 초마다 W(와트)단위로 누적시켰다.

이론/모형

2.1 전류센서

전류량을 알면 전력량을 계산하는 것이 가능하기 때문에, 본 시스템에서는 전력량을 계산하기 위해 전류센서를 활용한다. 전류센서(Current Sensor)는 교류 및 직류 전류를 감지하는 센서로, 변류기 방식, 홀 소자 방식 등이 있다.

성능/효과

구현된 시스템의 출력결과는 그림 5와 같이 kWh를 대신하여 단위는 W로 하였고, 시간은 초 단위로 전력을 측정하여 시뮬레이션 하였다. 그 결과 0 ~ 5000Ws에는 초록색 LED가 점등되며 0 ~ 50%의 게이지를 출력하고, 5001Ws ~ 11000Ws에는 노란색 LED가 점등되며 51 ~ 100%의 게이지를 출력하고, 마지막으로 11000Ws 이후부터는 100%를 초과하는 즉,전기세가 과하게 적용되는 구간을 표시해주었다. 서보모터로도 구간을 나타내어 주기 때문에 사용자가 더욱 알아보기 쉽다.
시뮬레이션 결과 (평균/최대 오차값)정도의 오차가 발생하였으나, 오차범위가 크지 않으며, 본 시스템의 목적 상 사용자가 인지할 수 있게 단계별 근사치 표현만 하면 되므로 이정도의 오차범위가 큰 문제가 되지 않는 범위였다.

후속연구

또한 요금을 직접 사용자가 계산하거나 고지서를 기다릴 필요 없이 누진세법에 의거한 세액 산출 공식을 적용하여 실시간으로 요금을 보여줄 수 있도록 확장도 가능하다. 본 논문에서는 프로토타입으로 유선을 이용하였지만 블루투스나 와이파이 등 무선기술을 이용한다면, 집 안 내부 각 구간별로 전기사용량을 측정 할 수 있고 전류가 많이 흐르는 구간을 감지하여 전류소모를 자동으로 줄여주는 시스템을 설계 할 수 있기 때문에 산업적인 측면으로도 도움이 될 것이다.
본 논문에서는 사용자가 소비전력량을 간편하게 확인할 수 있도록 전류센서를 이용한 전력량 측정기와 LED/LCD/서보모터를 활용한 사용자 알림 시스템을 개발하였다. 본 시스템을 통해 사용자는 현재 소비전력량과 함께 전기료 누진세 3단계 구간 중 어느 구간에 포함되는지를 직관적으로 확인할 수 있어 전기료 절감에 기여할 수 있다.
6원으로 3단계가 되면 전기료가 눈에 띄게 증가한다. 하지만 사용자가 현재의 소비전력량을 집 내부에서 간편하게 확인할 수 있다면, 스스로 전기사용을 조절할 수 있어 불필요한 전기료를 절감할 수 있을 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

전류센서를 이용한 소비전력량 알림시스템 개발
Development of Power Consumption Notification System using Current Sensor 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

2.1 전류센서

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

전류센서를 이용한 소비전력량 알림시스템 개발 Development of Power Consumption Notification System using Current Sensor 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

2.1 전류센서

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

전류센서를 이용한 소비전력량 알림시스템 개발
Development of Power Consumption Notification System using Current Sensor 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper