에너지 소비 증가와 환경문제의 이슈화로 전력 산업의 고도화 및 에너지 고효율화에 대한 관심이 집중되고 있다. 이러한 요구에 따라 지능형 전력시스템과 같은 전력 IT 산업이 새로운 신 성장 동력산업으로 주목받고 있으며, IT 기반의 선진화된 고효율 전력 산업이 저탄소 녹색 성장으로 대표되는 국가 경쟁력 강화의 핵심 요소로 자리 잡고 있다. 지능형 전력시스템은 발전에서부터 송전 및 변전, 그리고 배전/수용가 시스템에 이르기까지 전력의 생산에서부터 소비에 이르는 과정에 자동제어, 센서, 통신망 등의 정보기술을 적용하여 효율적 전력관리를 수행한다. 본 연구에서는 유인 또는 무인변전소의 수배전반에 적용할 수 있는 실시간 전력감시(전류,전압,전력,역률,주파수), 환경감시(배수장수위, 국부적 위험지역의 온도등), 상태감시(진공차단기, 기중차단기의 이상 상태, 배수장 모터 작동상태 등) 등 통합관리 기능을 갖는 다기능 원격 관리시스템을 구현하였으며, 구현된 시스템의 평가를 통해 실제 현장적용 가능성을 평가하였다.
최근 산업 및 가정에서 소비가 급증되고 있는 전력수요를 충족시키고, 또한 전력 계통의 안정적인 운전을 도모하기 위하여 전력 계통 및 전력 설비들의 공급 전압 규모는 초고압화로 승압 되고 있으며, 설비의 규모는 대형화로 되는 것이 현재의 추세이다. 이러한 배경으로 인하여, 전력 설비에 대한 전기적인 절연특성을 확보하면서 경제적인 비용 절감이 가능한 설비 외형 규모의 콤팩트화를 위하여 선진외국을 비롯하여 국내에서도 투자를 아끼지 않고 있다.(중략)
전력 공급과 전기안전은 전체 시스템과 네트워크에 대한 필수적인 요소이다. 전기안전기술은 u-IT, u-City 기반 기술의 발전과 함께 전력 u-IT 융복합화 제품개발은 제품에 대한 평가와 인증에 관한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 전력기기와 u-IT기기의 융복합화 제품을 u-City에 적용시킬 전기안전 통합감시시스템을 개발하기 위해, 전력기기 단말에서 가장 많이 사용되는 아울렛에서 접속불량 검출장치가 내장된 전력 u-IT 융복합화 기기를 만들었다. 또한 전기안전 통합감시시스템에서의 원격 안전점검을 위한 ZigBee, RFID의 센서를 이용하여 통신모듈과 제품의 기능에 대한 성능 평가를 하고, 누전, 고전압, Arc, 화재 검출 센서 진단 시스템에서 성능 실험 및 평가를 하여 적합판정을 받은 제품은 KS, 전기안전제품 인증을 한다.
스마트그리드(smart grid)는 발전-송전 배전-판매의 단계로 이루어지던 기존의 단방향 전력망에 IT 기술을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력망이다. 에너지와 IT의 대표적 융합사례로써 전력망의 선뢰성, 효율성, 안정성을 향상시키고, 전기자동차 충전을 지능화하고 재생에너지와 전력계통 연계를 용이하게 하여 재생에너지 보급을 촉진시켜 준다. 본 고에서는 주요 국가의 스마트그리드 관련 정책 동향을 분석하고 결론에서 우리에게 주는 시사점을 도출하고자 한다.
본 논문에서는 새로운 수요관리 자원으로 대두되고 있는 조광제어의 잠재량과 가치평가, 활용방안을 제시하고자 한다. 현재 전력IT 기술이 발전하고 있으며 이는 수요관리 분야에도 많은 기회를 제공하고 있다. 특히 조광제어는 실시간 요금이 변하는 전력시장에서 전력IT 기술을 통해 그 가치를 드러내고 있다. 또한 본 논문에서는 조광자원이 변화하고 있는 전력산업 환경에서, 효율향상 뿐 아니라 부하관리 측면에서도 매우 효과적인 수요자원임을 검증코자 한다.
최근 진행되고 있는 제주 스마트그리드 실증에서 스마트 파워 그리드는 특히 기존의 전력 IT 기술의 통합을 통한 전력 계통 운영의 개선을 목표로 하고 있다. 스마트 파워 그리드의 구축을 위해서는 전력망의 실시간 양방향 통신과 상호 연동성이 필수적이다. 그러나, 스마트그리드의 도입으로 인한 무선 센서 수와 통신망의 외부 노출기회의 증가는 전력망의 보안취약점을 증가시킨다. 또한, 통신망의 데이터 도청 및 위변조 공격을 통한 해커의 공격은 전력 계통 시스템에 대한 혼란을 야기 시킬 수 있다. 스마트 파워 그리드는 스마트그리드의 추진을 위해 가장 핵심이 되는 시스템의 하나로 문제의 발생시 스마트그리드의 존립을 위협하게 되므로 체계적인 보안설계가 필수적이다. 본 논문에서는 국내외 스마트 그리드 보안 표준 및 전력 계통 시스템의 보안 취약점 및 요구사항 분석을 기반으로 스마트 파워 그리드 실증을 위한 2단계 보안 서비스 모델을 제안하였다.
고도의 정보화 사회에서 유비쿼터스를 기반으로 하는 IT산업이 발전함에 따라 기존의 전국적으로 광범위하게 구축되어 있는 전력인프라를 활용하는 방안이 강구되었다. 또한 사회적으로 신성장 동력산업 추진에 한전의 주도적인 역할담당이 요구되어 이를 위한 사업개발이 필요하였고 그로인하여 한전 주도하에 전력선통신 사업을 추진하게 되었다. 전세계적으로 전력선통신(Power Line Communication) 기술은 디지털 통신 기술과 네트워크 기술의 발달로 차세대 유비쿼터스 네트워크를 구축하기 위한 효과적인 기술로 대두되고 있으며 일반 통신망보다도 더 광범위하게 분포하고 네트워크화가 되어 있어 최근 몇 년간 전력선 통신 기술은 전력선 통신 모뎀과 네트워크 기술에 대해 비약적인 발전이 이루어 졌다. 한전에서는 배전계통에 설치되어 있는 배전자동화시스템에 국가 연구개발과제로 개발되어진 전력선통신 기술을 시범 적용하여 전력과 IT의 융합을 통한 전력서비스의 혁신과 新 부가가치 창출을 통하여 새로운 차원의 고객만족 서비스를 실현하기 위해 노력하고 있다.
본 논문에서는 0.13㎛ 이하의 deep sub-micron 공정처럼 누설 전류가 심한 공정을 이용하여 멀티미디어 SoC를 설계할 때, 가장 전력 소모가 높은 움직임 추정 기법의 전력 소모를 줄이기 위한 저전력 움직임 추정기의 아키텍쳐를 제안하였다. 제안하는 아키텍쳐는 기존의 동적 전력 소모만을 고려한 구조와는 달리 정적 전력 소모까지 고려하여 누설 전류가 심한 공정에 적합한 구조로, 효율적인 전력 관리가 필수적인 동영상 전화기 등의 각종 휴대용 정보기기 단말기에 적합한 형태이다. 제안하는 아키텍쳐는 하드웨어 구현이 용이한 전역 탐색 기법 (full search)을 기본으로 하며 동적 전력 소모를 줄이기 위하여 조기 은퇴(early break-off) 기법을 도입하였다. 또한 정적 전력 소모를 줄이기 위하여 전원선 잡음을 고려한 메가블록 전원 차단 기법을 사용하였다. 제안된 아키텍쳐를 멀티미디어 SoC에 적용하였을 때의 효용성을 검증하기 위해 시스템 수준의 제어 흐름과 저전력 제어 기법을 개발하였으며, 이를 바탕으로 시스템 수준에서의 소모 전력을 계산하였다. 모의실험 결과 0.13㎛ 공정에서 전력 소모가 50% 정도로 감소함을 확인할 수 있었다. 선폭의 감소와 칩 내부 발열량의 증가로 인한 누설 전류의 증가를 고려할 때, 기존의 동적 전력 소모만을 고려한 구조는 전력 감소 효율이 점점 나빠짐에 반하여 제안하는 움직임 추정기 아키텍쳐는 안정적인 전력 감소 효율을 보여주었다.
기존 발열체의 전력제어는 On-Off 제어, 위상제어, PWM 제어를 사용해왔다. 최근 개발된 PTC 발열체를 기존의 방법으로 전력제어를 하였을 경우, 온도를 정밀하게 제어하지 못하고 인체에 유해한 전자파가 발생한다. 본 논문은 AC Cycles 가변을 이용한 PTC 열선의 전력 제어를 제안한다. 이것은 N개의 교류 cycle을 전력 제어의 단위로 간주하여, 각 cycle 마다 On-Off 여부를 결정하여 N cycles 내의 on-cycle 을 랜덤하게 배치하여 지속적으로 AC전력제어방법이다. 이 때 최소 전력량은 1/N이 되고 최대 전력량은 1이 되며 설정 값에 따라 on cycle의 수를 설정하여 N개의 단계로 일정하게 전력을 제어할 수 있다. PTC 열선과 온도센서를 사용한 발열 시스템에서 제안한 전력제어 방식이 전자파 발생과 온도제어 특성에서 우수함을 MATLAB simulation과 실험 및 측정을 통하여 확인하였다.
최근의 전력시스템 분야에서는 IT기술의 혁신적인 발전과 향후 전개될 유비쿼터스 네트워크 사회에서의 전력시스템 분야의 역할 및 발전 방향에 대한 많은 의견이 있었다. 이러한 노력은 IT기술과 유비쿼터스 네트워크 기술을 전력분야에 적용하여 지능화된 전력네트워크 감시 및 제어시스템을 구현하는 방향으로 전개되고 있다. 전력시스템을 구성하는 주요 시설물을 감시하고 유지하기 위한 방안으로 센서 및 센서네트워크의 구현을 통한 지능형 감시 체계를 구현하는 방법이 논의되고 있다. 전력계통시스템을 감시하기 위하여 사용되는 각종 센서 및 액츄에이터에서 계측된 데이터를 규격화하는 방법을 규정한 IEEE 1451 과 디지털변전소의 통신을 위한 프로토콜로 여겨지는 IEC 61850 규격은 전력설비내의 센서 및 센서네트워크를 구성하는 주요 프로토콜로서 프로토콜간의 상호 연계 및 변환 기술의 개발은 네트워크 시스템의 운용 성능에 직결된다. 그러므로 IEEE 1451과 IEC 61850의 연구를 통하여 최적의 지능형 전력네트워크 구현하기 위한 변환기술이 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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