보고서 정보
주관연구기관 |
이지몬 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2015-09 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201600014567 |
과제고유번호 |
1711019798 |
사업명 |
ICT기술사업화기반구축 |
DB 구축일자 |
2016-12-17
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키워드 |
사물인터넷.전력통합감시.절전.3상 상밸런스.누전감시.
|
초록
▼
핵심기술
o NanoQplus를 활용한 지능형 데이터 수집장치 개발
- 사물인터넷을 활용하는 단말에 자가 진단기능 부여
- 데이터 수집이나 제어 등의 기능 외에 사물의 정상 동작 상태를 알수 있는 기능 개발
- SNMP 등의 무거운 프로토콜을 사용하지 않고 센서노드의 상태를 관리할 수 있는 기술 개발
o 가벼운 상관 관계 분석 기술 개발
- 고성능 컴퓨터가 아닌 저성능 저전력 환경에서 동작
- 데이터 수집 장치들 간의 데이터(전력량, 누전량, 전선온도) 상관관계 분석
최종목표
핵심기술
o NanoQplus를 활용한 지능형 데이터 수집장치 개발
- 사물인터넷을 활용하는 단말에 자가 진단기능 부여
- 데이터 수집이나 제어 등의 기능 외에 사물의 정상 동작 상태를 알수 있는 기능 개발
- SNMP 등의 무거운 프로토콜을 사용하지 않고 센서노드의 상태를 관리할 수 있는 기술 개발
o 가벼운 상관 관계 분석 기술 개발
- 고성능 컴퓨터가 아닌 저성능 저전력 환경에서 동작
- 데이터 수집 장치들 간의 데이터(전력량, 누전량, 전선온도) 상관관계 분석
최종목표
o 건물 내 전기 사용 환경의 안전성을 판단할 수 있는 전력 정보(전력량,전압, 전류, 전선온도, 누전 등)와 전기 소비 현황을 통합적으로 감시하여 전기적 요인에 의한 화재를 사전 예방하고 절전 활동을 통한 효율적인 전력 사용을 실천 할 수 있는 IoT/ WoT 기반 지능형 전력통합감시플랫폼의 제품화를 목표로 개발된 시제품의 시범적용 및 성능평가, 인증획득까지를 목표로 함
- 지능형 전력통합감시 플랫폼 개발
- 지능형 전력통합감시 장치 시제품 제작
- 지능형 전력통합감시 플랫폼 통합 테스트
- 현장 적용 및 성능 평가, 최적화
- KC 인증, GS(Good Software) 인증, 현장적용 품질검증
개발내용 및 결과
1. 지능형 전력통합감시 플랫폼 개발
o 지능형데이터수집장치와 컨트롤패널을 개발
o 지능형 데이터수집장치
- 통신 기능과 전력측정기능, 누설전류 측정 기능을 추가하기 위해서 새로운 전력칩 솔루션과 누설전류 측정 기술을 적용하여 하드웨어 및 소프트웨어를 개발
- 지능형 데이터수집장치 하드웨어
·스마트콘센트(단상) : 구별 전압, 구별 전류, 구별 순시전력, 구별 누적전력, 구별 누설전류, 전선온도, 내부온도, 환경온습도 데이터 수집
·스마트스위치(단상) : 전압, 전류, 순시전력, 누적전력, 누설전류,전선온도, 내부온도, 환경온습도 데이터 수집
·스마트스위치(3상) : 각상의 전압, 각 상의 전류, 각 상의 누적전력, 전체 전력, 누설전류, 각 상의 전선온도, 상불평형률,내부온도, 환경온습도 데이터 수집
- 지능형 데이터수집장치 소프트웨어
·Agent Application : 수집장치 하드웨어의 Firmware와 프로세스 간 통신(IPC : interprocess communication)을 수행하는 소프트웨어로 데이터 수집(Data Collector), 자가진단(Data Diagnosis), 제어(Command Actor), 통신(iotacom) 등 4개의 주요 기능을 수행하는 모듈을 개발
- 지능형데이터수집장치 기능 요약
o 컨트롤패널
- 컨트롤패널은 하드웨어와 소프트웨어로 구성되어 있으며 하드웨어는 본체 하드웨어와 통신을 담당하는 코디네이터 하드웨어를 개발하고, Manager Application 및 사용자인터페이스 소프트웨어를 개발
- 컨트롤패널 하드웨어
·본체 하드웨어 : Touch Panel 형태
·코디네이터 : 통신 기능을 수행하는 장치로 어디에나 설치할 수 있도록 무선 통신을 근간으로 개발
- 컨트롤패널 소프트웨어
·Manager Application : 총 6가지의 대표적 처리흐름에 대해서 정상처리가 가능하도록 개발
·사용자인터페이스
ν 현재 전력 사용 데이터 및 전력 사용 환경의 안전에 영향을 미치는 위험 요소 즉 누전 , 과전류 등과 같은 보이지 않는 데이터를 수집, 분석하여 사용자에게 안전상태 및 전력 사용현황정보를 제공하고, Manager Application을 사용자가 사용할 수 있도록 하는 기능을 제공
ν 사용자인터페이스는 전달하려는 정보에 따라 크게 대시보드,안전현황, 전력현황, 장치제어, 시스템관리 화면으로 구성됨
- 컨트롤패널 기능 및 특징
2. 지능형 전력통합감시 플랫폼 시제품 제작
o 1, 2, 3차의 시작품 개발 및 시제품 개발 단계로 구분하여 하드웨어를 제작하고 소프트웨어를 탑재하여 개발
o 지능형데이터수집장치
- 1차 시작품 : 원보드 형태의 스마트콘센트(단상) 및 스마트스위치(단상) 제작
- 2차 시작품 : 콘센트 형태 스마트콘센트(단상) 시작품 제작
- 3차 시작품 : 기구물 조립을 고려한 수집장치 시작품 개발
o 컨트롤패널(본체 하드웨어)
- 1차 시작품 : 컨트롤패널 원보드(개발 Kit) 도입 및 테스트
- 2차 시작품 : 컨트롤패널 본체 하드웨어 도입 및 테스트
o 컨트롤패널(코디네이터)
- 1차 시작품 : Zigbee를 이용한 RF 통신 모듈과 구동 전원 및 컨트롤패널 연결 부위 분리 형태로 제작
- 2차 시작품 : 원보드 형태의 시작품
- 3차 시작품 : 컨트롤패널 본체에 부착 가능한 시작품
o 시제품 : 데이터수집장치 3종(스마트콘센트(단상), 스마트스위치(단상), 스마트스위치(3상))과 컨트롤패널을 제작
3. 지능형 전력통합감시 플랫폼 검증 및 통합 테스트
o 지능형 데이터 수집장치와 컨트롤패널과 연동하여 지능형 전력통합감시 플랫폼에 필요한 요구사항 및 설계사양이 정상적으로 구현되어 기능이 동작 하는지 검증, 보완함
o 테스트 구성 및 범위
- 테스트용 배전함을 이용하여 스마트콘센트(단상) 7개, 스마트스위치(단상) 3개, 스마트스위치(삼상) 1개 총 11개의 지능형데이터수집장치와 컨트롤패널을 설치하고 테스트 진행
o 테스트 결과
- 총 191개의 통합테스트 시나리오에 대하여 테스트하고 8개의 실패기능을 발견하고 보완함
4. 현장 적용 및 성능 평가, 최적화
o 지능형 데이터수집장치와 컨트롤패널 현장 설치 과정을 통해 수렴되는 제품에 대한 개선 요구사항과 설치 후 사용 과정에서 요구되어지는 개선 사항들을 수렴하여 지능형 전력통합감시 플랫폼의 완성도와 함께 품질, 성능을 개선 반영하여 상품성을 제고함
o 현장 테스트 구성 및 범위
- 현장 배전함 및 사무실 공간에 스마트콘센트(단상) 12개, 스마트스위치(단상) 16개, 스마트스위치(3상) 2개 총 30개의 데이터수집장치와 컨트롤패널을 설치하고 설치 중 발생하는 개선 사항과 설치 후 사용시 발생하는 개선 요구사항을 수렴
o 테스트 결과
- 기구 조립시 발생한 문제을 통한 PCB 개선사항 등 양산을 위해 필요한 개선 방안을 마련하고, 실사용 환경에서의 시스템 정량적평가를 위한 테스트 수행
5. 하드웨어 및 소프트웨어 인증
- KC 인증, GS 인증, 현장적용품질검증을 획득함
기술개발 배경
o 전기 화재로 인한 피해 다발, 대형화
- ’08~‘12 5년 간 발생한 전기적 요인 화재 발생(24.6%)
‧ 일평균 27건 발생, 인명 피해 0.9명, 재산피해 2.1억원 발생
‧ ‘11-’13년 초중고교 전기요인 화재발생(33%)
o 정부 “정보통신기술기반 에너지 수요관리 신 시장 창출 방안” 마련
- 기존 공급위주의 관리에서 소비자 수요관리형으로 전환
- 정부 에너지관리시스템(EMS) 보급 추진
‧ 공공기관, 에너지 다소비 건물, 공장
‧ “눈에 보이는 전기, 스마트 플러그 확산 노력”을 주요 실행전략으로 추진함
핵심개발기술의 의의
o NanoQplus 활용 검증에 따른 사물인터넷 분야 주도권 확보
- 데이터 수집 및 제어 기능 외에 사물의 정상 동작 상태를 알 수 있는 기능 개발
- SNMP 등의 무거운 프로토콜을 사용하지 않고 센서노드의 상태를 관리할 수 있는 기술 개발
o 소비자 관점에서 건물 내 전력 소비 행태 분석 기술
- 기존 스마트그리드의 전력 공급자가 제공하는 정보에 기반을 둔 에너지 절감 기술에 더하여 전력 소비자 관점의 전력 사용 현황 및 전력 사용 환경 정보 제공
- 공급된 전기가 어떻게 소비 되는지 수요자 전력 소비행태(소비맵)를 제공하여 효율적인 전기 소비 유도
- 가벼운 데이터 상관관계 분석을 통한 전기 사용 환경의 안정성 감시에 의한 안전하고 편리한 전기 에너지 사용 환경 조성
o 장치 및 데이터 자가진단 기술에 의한 정보 신뢰성 제고
- 수집된 데이터의 실시간 분석을 통한 자가진단 및 보고기능,이벤트 상관분석/시계열 분석을 통한 데이터 보정 기능으로 데이터 신뢰성 확보
- 지능형데이터수집장치의 상태 관리 기능
적용 분야
o 가정/건물의 안전관리 및 절전시스템 (전원장치 및 전기에너지 관리)
o 표준화된 수집장치 개발로 타 산업의 수집장치의 기반기술로 활용 가능
- BEMS(Building Energy Management System) 전기 에너지 관리분석 분야
- FEMS(공장에너지관리시스템) 산업에 핵심기술요소로 활용 가능
- 수도, 도시가스 미터링 산업에 활용 적용 가능
- 도시가스누출에 따른 자동 경보관리 적용 가능
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