전력선 통신(Power Line Communication)은 전력선과 연결되어 있는 디바이스들을 간단히 제어하기 위한 기술로 제안 되었으며, 홈오토메이션, 원격 검침(AMR) 분야에서 많이 사용되고 있다. 최근에는 스마트 홈, 유비쿼터스와 관련해 다양한 홈 네트워크 시스템들이 제안되면서 이들 시스템을 효과적으로 구현할 수 있는 방안으로 전력선 통신기술이 많이 제안되고 있다. 전력선 통신은 많은 유용성에도 불구하고 전력선 채널에 대한 정확한 채널 모델링과 전력선 모뎀의 성능에 관해서는 많은 문제점을 나타내고 있다. 본 논문에서는 전력선 통신을 위한 전송선로의 주파수에 대한 잡음과 임피던스 특성 및 전력선 채널에 데이터 신호를 Chirp-SS(Spread Spectrum) 신호로 맵핑하여 채널의 Zero Cross Point 구간에 전송하였을 때의 시뮬레이션 결과와 설계된 FPGA 보드를 비교분석 하였다. 채널 모델은 배경 잡음과 할로겐 잡음, 전송선로의 감쇄 특성만을 고려하였으며, 전력선 채널 상에서의 Zero Cross Point를 이용한 전력선 통신 모뎀의 성능을 분석하였다.
전력선통신 위해방지 기술기준은 전력선통신 장치가 인체나 다른 설비에 위해를 주지 않도록 준수해야 할 기술적 사항을 규정하고 있다. 전력선통신 위해방지 기술기준은 내용면에서 선로설비 설치에 대한 기술기준과 통합 운영하는 것이 효율적이다. 본 논문에서는 국내 전력선통신의 기술적 배경과 기술기준 개편방향에 대해 같이 논하기로 한다.
최근 에너지 효율에 따른 에너지 관련 통신기술의 스마트화 및 융복합화가 진행되고 있다. 또한 기존에 인터넷망만을 이용한 통신기술 외에 유사시 상황을 위한 전력선 통신 기술 개발이 진행되고 있다. 현재 전력선통신은 변복조 모뎀을 전력선 양단에 연결한 뒤 기존에 사용되는 무선통신기술을 변환하는 형태로 사용되고 있다. 이는 낮은 주파수와 높은 전력을 가지는 전력선 특성에 맞지 않아 전력선 통신에 알맞은 통신기술 개발이 필요하다. 이에 본 논문은 전력의 부하에 따라 최적의 에너지 효율을 검색하고 이에 따라 통신 방식을 변경하는 방식을 연구하였다. 이를 위하여 전력선 통신에서 규격별 잡음 모델링을 연구하고 이에 따른 통신방식을 연구하였다.
본 연구는 2005. 7. 1 시행 공포된 전파법 시행령 개정안 내용 중 전력선통신설비의 주파수 대역이 9kHz${\sim}$450kHz에서 그 상한선 범위가 30MHz까지 확대 시행됨과 관련하여 전력선통신설비가 단파대 무선통신에 혼신을 야기할 수 있음에 따라 그 영향여부를 평가하는 방법을 제시하고 향후 전력선통신설비를 운용함에 있어서 단파대 무선통신에 영향을 회피하기 위한 대책방안을 제안하는데 있다. 전력선통신의 운용주파수 확대와 관련하여 정보통신부 전파연구소에서 전력선통신이 단파대 무선통신의 혼신여부에 대하여 측정 관찰해 왔으며 그 간섭정도를 판단하기 위해 노력해 왔다. 본 연구에서는 전파수신기, 신호발생기 및 SINAD(Signal to Noise and Distortion) Meter를 사용한 측정방법을 제시하고 있으며 이는 무선(RF : Radio Frequency) 환경에 적합한 측정방법으로 기존의 EMC(electromagnetic compatibility) 환경에 의한 한계를 극복할 수 있다. 또한, 본 연구에서는 전력선통신설비가 단파대 해상이동통신에 영향을 최소화하기 위하여 보호구역을 설정 또는 해당 주파수에 대하여 운용금지하는 방안을 제시함으로써 무선통신환경을 보호하는데 그 목적이 있다.
전력선 통신은 전기공급을 위해 기존에 설치되어 있는 전력선을 그대로 이용한 것으로 통신망을 새롭게 설치할 필요가 없다는 편의성 및 경제적 잇점을 가지고 있다. 최근 전력선 통신 기술은 홈오토메이션, 자동원격 검침, 원격모니터링에 적합한 기술로 주목받고 있다. 특히 전력선통신을 이용한 전력 감시시스템의 구축도 가능할 것으로 보여진다. 본 논문에서는 기존의 전력선 모뎀과 전력 측정 장비인 ACM meter를 이용하여 감시 시스템을 구성하였고, 전력선 모뎀과 ACM meter의 연계를 위하여 8051 kit를 자체 제작하여 ACM meter의 측정 데이터가 전력선 모뎀을 거쳐 컴퓨터에 모니터링 되도록 함으로써 차후 전력선 통신을 이용한 원격 감시시스템의 가능성을 연구하였다.
본 논문에서는 전력전달 매체인 전력선을 이용하여 신뢰성 있는 통신환경을 구축하기 위해 필요한 전력선 통신 시스템에서의 임피던스, 잡음, 특성 등을 고찰했다. 이를 바탕으로 기존 네트워크에 사용 되어온 DS-SS(Direct sequence-Spread Spectrum) 기법을 전력선 통신에 적용하여 전력선통신 시스템을 구성하고 다중 액세스 기법인 CSMA를 적용하여 시스템 효율에 대한 성능 평가를 하였다.
본 논문에서는 현재 국내에서 활발히 연구 개발되고 있는 전력선 통신 모뎀의 공인 시험을 위한 요구 사항을 분석하였다. 이를 위해 전력선 통신 기술의 표준화 및 기술 개발 동향과 Homeplug 표준화 단체에서 제시하는 전력선 통신 모뎀의 실험실 테스트 규정을 분석하였으며, 국내 전력선 통신 모뎀의 공인 시험을 위해서는 국내 전력선 통신 환경에 적합한 공인 시험 항목의 도출과 각 시험 항목별 시험 절차서 개발, 그리고 시험 결과에 대한 인중 체계의 수립이 필요함을 제시하였다.
최근 홈 네트워킹 기술과 연동된 가전제어 및 서비스에 대한니즈가 증대�� 있어 다양한 디지털 가전기기가 개발되고 있다. 특히 국내외적으로 많은 홈 네트워크 관련 제품들이 생산되고 있으며 이는 궁극적으로 이기종 네트워크 환경에서 유무선 통신의 구된 없이 다양한 기기를 네트워크에 접속할 수 있는 서비스를 제공한다. 기존 중 저속 전력선 모뎀의 경우 홈 네트워크에서 전력선으로 들어오는 신호를 수신하기 위해 전력소모가 가장 많은 Main Processor에서는 항상 Wake-On 상태를 유지하고 있다. 하지만 중 저속 전력선 모뎀의 송수신을 관장하는 Main Processor를 보게 되면 크게 통신 프로토콜을 관장하는 Main CPU와 실제 전력선 신호 송수신을 관장하는 PLC Core로 나뉠 수 있다. 홈네트워크상에 전력선으로 들어오는 신호를 수신하기 위해서는 PLC Core는 항상 Wake-On 상태를 유지해야 하지만 Main CPU의 경우는 전력소모를 최소화하기 위해 Idle 상태를 유지하더라도 Host Controller와의 Stand-by & Wake On 신호와 인터럽트 발생기능을 이용하게 되면 전력선 통신에 문제가 없이 대기모드를 지원하는 저전력 전력선 통신 모뎀 개발이 가능하다. 이에 본 연구에서는 저전력 대기모드를 지원하는 전력선 통신 모뎀 개발에 관한 연구를 하고자 한다.
전력선통신은 다른 통신기술과 달리 표준화 작업이 현재 이루어지지 않고 있으며 타 모뎀과의 호환성이 없다는 단점이 있다. 그러나, 이러한 제약사항들을 극복함으로써 전력선통신의 개발 및 상용화 시기를 앞당길 수 있다. 본 논문에서는 전력선통신의 종합시험장 구축모델 및 시험기준 설계 방안에 관하여 논의하며 전력선통신기기와 관련된 적합성, 성능 및 안정성, 상호운용성에 관한 기준수립 방안에 관하여 고찰하여 전력선통신의 객관적인 성능지표를 마련하고자 한다.
전력선에 전기, 즉 에너지와 통신을 동시에 전송하는 전력선 통신은 최근 IT기술의 큰 흐름인 융합기술(Conversance Tech.)와 잘 부합하는 특성을 보여준다. 아울러, 통신선로보다 전력선이 보다 광범위하게 포설되어 있는 점을 고려하면 최근 크게 부각되는 유비쿼터스기술의 요구도 상당부분 수용할 수 있는 특성이 있다. 본 논문에서는 이러한 전력선통신의 융합성과 유비쿼터스적인 특성을 더욱 발전시키고 최근 전력설비의 IT화하는 전력IT추세에 맞추어, 전력선 통신이 내장된 전력설비를 설계하고 이에 따른 전력제어용 통신망의 변화에 대하여 살펴 보겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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