초록 ▼

□ 최종목표
응급상황 시 비상발전용 전원 공급이 가능한 정류 축전지반을 개발하여 각 건축물들과 공장의 비상발전기 또는 소방용 전동기 등의 전원장치 및 축전지 등의 상태를 확인하여 동작불능에 따른 비상전원을 백업할 수 있는 소방용 부하관리 시스템을 개발한다.

□ 개발내용 및 결과
• 정류기반 보드 설계 및 고효율 스위칭 기술 개발
정류 축전지반으로 인입되는 AC전압을 DC전압으로 변환하여 배전반의 전력기기 등에 조작전원으로 공급하되, 한전 정전 및 비상발전기(축전지)의 작동불능 시는 릴레이 보드의 제어를

□ 최종목표
응급상황 시 비상발전용 전원 공급이 가능한 정류 축전지반을 개발하여 각 건축물들과 공장의 비상발전기 또는 소방용 전동기 등의 전원장치 및 축전지 등의 상태를 확인하여 동작불능에 따른 비상전원을 백업할 수 있는 소방용 부하관리 시스템을 개발한다.

□ 개발내용 및 결과
• 정류기반 보드 설계 및 고효율 스위칭 기술 개발
정류 축전지반으로 인입되는 AC전압을 DC전압으로 변환하여 배전반의 전력기기 등에 조작전원으로 공급하되, 한전 정전 및 비상발전기(축전지)의 작동불능 시는 릴레이 보드의 제어를 통해 축전지반의 축전지 전원으로 동작할 수 있게 하는 보드로써，릴레이 보드의 제어 신호에 따른 동작을 관장한다.

정류보드는 IGBT 소자 적용으로 최적의 변환효율을 판단하였으며, 상기 소자의 스위칭 시뮬레이션을 통한 검증을 진행하였다.

• 비상전원 백업기술
한전의 정전 상태 및 소방부하용 비상발전기의 구동신호. 축전지의 전원을 감시(전원확인 및 이후 전원 불안정시 )하도록 하고, 동작불능상황에 따라 이를 축전지반의 전원으로 절체하기 위한 릴레이 보드를 설계하였다. 릴레이 보드는 정류부로부터 입력되는 전압을 보드의 동작전압으로 변환하는 변압부와 모니터링 프로그램과의 연결을 위한 통신부(RS-485 ), 비상발전기의 구동신호와 축전지의 전원 신호를 처리하고 제어하는 중앙처리부(MCU). 비상발전기의 구동 및 완료 신호를 입력받는 신호입력부, 축전지의 전압과 전류를 감시하는 상태입력부로 구성되어 있다.

제작된 릴레이 보드는 축전지반 축전지 전원으로의 절체에 따른 지연시간이 0.5초 이내에 동작할 수 있도록 개발하였으며，모니터링 프로그램의 UI를 통하여 프로그램 상에서 한전의 정전 및 비상발전기(축전지)의 구동 여부. 동작불능 시의 현황을 쉽게 파악할 수 있도록 하였다.

• 축전지 충 방전 기술
축전지의 개별 충전상태를 감시하고, On/Off 제어를 수행하여 축전지의 충전 밸런스를 유지할 수 있는 보드를 개발하였다. 충 방전 감시제어 보드는 축전지 팩 내부에서 다수개의 축전지 상태를 확인 이후 축전지 간 상태 값이 일정하도록 스위칭되며, 상태 값이 10% 이내 시는 대기모드로 전환되도록 개발하였다.

1) 축전지 CC/CV 병렬 셀 밸런싱 알고리즘
측전지 별 균등한 충 방전을 구현하는 알고리즘은 비상전원 공급 장치와 축전지의 전원 확인이후 축전지 용량이 20% 이하, 95% 이상시 충 방전을 수행하도록 하고 이때의 상태오차가 5% 이상 시는 개별축전지 중 저충전 및 고충전 축전지를 정지시켜 균등한 충 방전 결과를 얻을 수 있도록 개발하였다.

2 ) 축전지 상태 및 온 습도 감시
축전지의 실시간 정보를 측정하고，DB화하여 관리자 및 점검자가 데이터 분석이 용이한 감시기능을 구현하였다. 관리자는 모니터링 서버 PC와의 통신이후 프로그램 상에서 개별 축전지의 측정 전압 및 충 방전 전류량， 잔존용량， 온/습도 등의 수치를 확인할 수 있으며,Inquiry 조회로 저장일시，축전지 불량의 빈도수, 내용을 파악할 수 있도록 하였다.

• 모니터링 기술
1 ) 축전지 별 상태감시/제어
텍스트 코딩 방식의 C++를 사용하여 프로그램의 UI에 BMS 메뉴를 구성하였다. 본 BMS에서는 축전지반의 개별 축전지 (최대 4개) 팩에 대한 상태와 전압, 습도 및 충 방전 전류，잔존용량과 셀 별 온도，전압의 실시간 열람이 가능하도록 하였으며, 관리자가 임의의 기간을 선택하면 일별, 월별，년별 단위의 이력 확인 및 엑셀 파일로의 저장 기능을 지원한다.

2 ) 상태진단 원격 모니터링
정전 및 비상발전기의 구동신호와 발전기의 축전지를 감시하고，동작불능 상황에 따른 정류 축전지반의 운전정보(비상전원 백업 기능 )를 보여주는 System, 축전지반의 개별 축전지 및 정류기반 상태를 실시간 열람할 수 있는 BMS와 PCS, 본 상태를 이해하기 쉽도록 그래프로 표현한 View, 그리고 여타 설정을 세팅하도록 한 Setup과 파라미터들의 이력 및 이벤트에 대하여 조회해 볼 수 있는 기능으로 개발하였다.

□ 기술개발 배경
기존 비상발전기 축전지는 잦은 고장 및 분기별 수동적 점검만으로 인해 한전 정전 시 비상발전기의 정상작동 보장이 어렵다. 이러한 축전지 성능의 신뢰성 면에서 비상전원 공급불가에 따른 대형 화재사고를 방지하기 위해 응급상황 시 비상전원을 백업하는 기술의 개발이 필요하였다.

□ 핵심개발 기술의 의의
배전반 사업영역 중의 비상발전용 전원 공급이 가능한 정류 축전지반은 기존에는 없었던 제품이며, 본 기술개발을 통해 당사 배전반 수주 물량의 증대 예상에 따른 매출 신장 및 최근 가정용, 산업용 등에 활용 폭이 커져가는 에너지저장시스템 분야로도 접근하여 새로운 성장동력으로 기대된다.

□ 적용 분야
- 소방부하용 비상전원 설비
- 소용량 에너지저장시스템

( 출처 : 초록 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1산단R&BD역량강화사업 지원사업 최종보고서 ... 2제 출 문 ... 3산단R&BD역량강화사업 최종보고서 초록 ... 4기술개발사업 주요 연구성과 ... 10목차 ... 13제 1 장 서론 ... 14 제 1 절 과제의 개요 ... 14제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 25 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 25 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 27 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 27 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 32 제5절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 33제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 34 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 34 1. 연구개발 추진 일정 ... 34 2. 연구개발 추진 실적 ... 35 3. 성능시험 ... 52 4. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 69 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 72 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 72 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 73 제 4 절 고용 창출 효과 ... 76 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 77끝페이지 ... 78