본 논문에서는 가정, 사무실 등에서 전력 사용을 절약할 수 있게 하기 위해 실시간으로 전력 사용량을 측정할 수 있는 스마트 멀티탭을 개발하였다. 멀티탭은 클라우드 웹 서비스로 전력 사용량을 실시간으로 송신해 사용자가 현재의 사용량과 전기 요금을 확인할 수 있게 함으로써 불필요한 전력을 절약하는 것을 도울 수 있다. 또한 멀티탭 제어의 편리성을 위해 음성으로 쉽게 제어할 수 있게 하였다.
본 논문에서 소개하는 스마트 멀티탭은 스마트 폰으로 서버 PC를 통해 제어되는 전자기기이다. 네트워크 망에서 동작하는 스마트 멀티탭은 기존 멀티탭에 무선통신 프로토콜인 Zigbee 통신 모듈을 내장시켜서 사용자가 홈서버를 통해 원격에서 가전기기의 전원을 제어할 수 있게 한다. 게이트웨이의 역할을 하는 홈 서버는 인터넷을 통해 스마트 기기와 연결되어 있다. 본 논문의 최종 결과물을 통해 사용자는 스마트 기기로 멀티탭의 ON/OFF 상태정보를 확인하고 즉시 제어를 하거나 사용자가 원하는 시간에 맞춰 제어를 할 수 있다. OFF시에는 SSR모듈로 전기가 지나가는 통로를 막기 때문에 스마트 멀티탭을 구동하는데 드는 미량의 전력 소모(2watt) 이외에 모든 대기전력이 차단된다. 이를 통해 전기에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.
전 세계적으로 많은 국가들이 에너지 소비 효율화에 관심을 갖고 관련된 연구와 제품 개발을 활발히 진행하고 있다. 효율적인 에너지 사용을 위한 필수 요소기술로는 소비자가 실시간으로 가전기기의 동작 상태를 확인하고, 자동 제어를 가능하게 해주는 스마트 미터링 시스템에 대한 중요성과 필요성이 크게 부각 되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 가전기기의 사용 전력 측정과 제어 기능을 갖는 기존의 멀티탭타입의 스마트 미터를 기반으로 대기전력을 갖는 가전기기의 원활한 제어가 어려웠던 기존의 문제점을 개선하고, 멀티탭에서 얻어진 전력 정보를 원격 전송하여 스마트폰에서 소비자가 사용전력량과 동작 상태를 확인하고 on/off 명령을 통해 원격제어를 가능케 하는 양방향 통신 시스템을 구현하였다.
본 논문은 라즈베리 파이(Raspberry Pi)를 이용한 스마트 원격 제어 멀티탭 시스템(Smart Remote Control Multitap System)을 사용자 지향적인 목표를 두고 개발하여 단순화, 간편화 하였다. 오늘날 사물 인터넷(IoT)을 통한 가정 자동화(Home Automation)을 통해 편리한 일상생활이 가능해졌으며, 과거에 비해 많은 이점을 누리게 됐다. 이에 따라 본 논문은 일상생활 중 접할 수 있는 가전제품 중 멀티탭을 중심으로 개발하였다. 또한 가정이나 사무실에서 사용함에 따라 편의성과 휴대성, 접근성에 수익성까지를 고려하여 시스템을 구현하였다.
'대기전력(standby power)'이란 전원을 끈 상태에서 전기제품이 소비하는 전력이다. 한국전기연구원의 2011년 전국 대기전력 실측조사에 따르면 일반 가정의 경우 보통 전체 전기 사용량의 6% 이상이 대기전력으로 버려지고 있으며, 한해 약 4천2백억 원이 낭비되는 셈이라고 발표하였다. 이에 따라 본 논문에서는 'Fitbit'를 이용하여 수면 패턴을 파악하고, 사용자가 잠자는 사이에 사용하지 않는 기기의 전원을 차단할 수 있는 수면 분석 기반 스마트 멀티탭을 제안한다.
IoT 시장이 날로 성장하는 요즘 원룸 촌이나 회사, 학교 등의 기숙사에서 사용되고 있는 공용 세탁기의 여러 불편한 문제점을 해결하기 위한 방안이 필요하다. 기존의 기기를 교체할 필요 없이 멀티 탭 하나로 누구나 쉽게 설치 가능하고, 누구나 쉽게 확인할 수 있는 시스템을 구축함으로써, 공용세탁기 사용자들의 불편함을 개선하도록 돕는다.
모든 사물들이 인터넷에 연결되는 사물 인터넷 시대에 즈음하여 본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등과 멀티탭을 on/off 하고 조명등의 밝기와 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어하는 시스템을 제안한다. 라즈베리파이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다. 리모트컨트롤이 가능한 모든 가전제품들을 원격 제어하기 위해서는 IR 송신코드를 알아내어야 하는데 AVR 마이크로컨트롤러를 이용해서 IR 송신코드를 알아내는 방법을 제안했다. 상용의 사무실용 도어락을 개조하여 원격으로 개폐하는 방법을 제안했다. LED 조명의 밝기는 ATmega88로 PWM 신호를 발생시켜서 0에서 10 레벨까지 컨트롤했고 멀티탭의 제어는 ATmega32와 포토커플러, TRIAC를 사용하였다. 측정된 온도 및 조도는 Tiny44A를 사용하여 A/D 변환되고 SPI 통신으로 라즈베리파이에게 송신된다. 카메라는 라즈베리파이의 CSI(Camera Serial Interface) 헤드에 연결하였다. 스마트 멀티탭은 일정시간 동안 on 시킬 수 있고 미래시점에 on이 되도록 예약할 수 있다. 대기전력을 줄이기 위해서는 수동으로 멀티탭의 콘센트를 뽑거나 스위치을 꺼면 되지만 스위치를 꺼지 않고 외출한 경우에도 스마트폰으로 원격 제어하여 스위치를 꺼면 대기전력을 줄이는데 많은 도움이 될 것이다.
본 논문에서는 내장형 웹서버를 구현하여 원격지에서 실시간으로 소비전력 및 대기전력을 감시하고 제어할 수 있는 새로운 스마트 스위치를 제안하였다. 제안한 스위치는 상용화된 스마트 미터 제품과 같이 전력을 측정하고, 유. 무선 통신을 통하여 원격지에서 실시간으로 소비전력을 모니터링하고 각 스위치를 온/오프 할 수 있다. 또한, 기존의 절전형 콘덴서와 멀티 탭의 기능인 대기전력, 과전류 및 과부하에 대한 자동 차단 기능을 모두 갖는다. 본 논문에서 설계한 스마트 스위치는 원격 제어 및 모니터링을 위하여 PC를 이용하지 않고 전용의 내장형 웹서버를 구현함으로서 기존의 제품들보다 하드웨어 및 전력소비가 적으며 소형화된 단일제품으로 상용화가 가능하다.
현재 스마트폰의 급격한 대중화가 이루어짐에 따라, 터치스크린에서 한글을 효율적으로 입력하는 방법의 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 많은 터치스크린 한글 키패드가 만들어졌음에도 불구하고, 사용자가 습득하는데 시간이 오래 걸리며 오타가 빈번하게 나타나고 있다. 따라서 본 논문에서는 한글 키패드의 표준인 '천지인'의 장점인 사용자 습득율을 최대화하고, 단점인 자음의 멀티탭(반복누름)방식으로 인한 오타발생 빈도율을 스마트폰의 터치 슬라이드방식을 이용하여 최소화한 SC-Keyboard를 제안하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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