본 논문에서는 기존에 전력소비자들의 전기요금을 낮추기 위해 전력사업자가 설치하는 스마트미터(smart meter)에 의존하는 대신 가정 내 PLC(Power Line Communication)망을 활용하여 소비자의 기기별로 에너지모니터링 환경을 구축하여 스마트그리드를 통해 소비자가 얻을 수 있는 많은 혜택을 제공할 수 있는 스마트플러그 기반 AMI 시스템을 개발하고자 한다.
최근 국내의 한전을 비롯한 해외 여러 전력회사에서 스마트 그리드라는 개념의 전력망 구축을 위한 활동이 활발하게 이루어지고 있다. 스마트 그리드는 전력망에 정보통신망을 융합하여 전력의 효율성을 증대시키는 기술로, 전력 사업자와 소비자가 양방향 통신을 통해 에너지 효율을 극대화 시킬 수 있다. 그러나 전력망이 정보통신망과 융합되면서 기존 전력망보다 보안의 위협이 증대되고 있다. 전력망 특성상 보안의 위협으로 인한 피해는 개인의 사생활뿐만 아니라 사회의 경제적 손실까지 이어져 그 피해규모가 크므로, 스마트 그리드는 여러 해커 집단의 공격 대상이 되고 있다. 본 논문에서는 스마트 그리드의 보안 피해를 예방하기 위해, 스마트 그리드 구축의 핵심 기술이라 할 수 있는 Advanced Metering Infrastructure (AMI)의 보안 취약점과 그에 대응하는 보안 기술 현황을 살펴보도록 한다.
최근 전국 각 지역 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 원격검침 시스템의 보급사업이 활성화되고 있으며, 전력수요 관리를 위한 양방향 통신 및 보안 요금제 기능 등 다양한 계량 기능을 제공하고 있다. 현재 AMI 시스템은 새로운 내부 IoT 장비 및 네트워크 규모의 증가로 인해 기존 RDB(Relational Database) 기반 장애 분석이 어렵다. 본 연구는 기존 RDB 데이터를 활용하는 새로운 GDB(Graph Database)기반 장애 분석 방법을 제안한다. 내부 임계치와 상태 값 등 누적된 데이터를 통해 새로운 장애 패턴의 상관관계를 분석한다. GDB 기반 시뮬레이션 결과 RDB에서 분석이 어려웠던 새로운 장애 패턴을 예측할 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 Hierarchical K-means 군집화 알고리즘을 이용해 서울의 A아파트 가구들의 전력 사용량 패턴을 군집화 하였다. 차원을 축소해주면서 패턴을 파악할 수 있는 Hierarchical K-means 군집화 알고리즘은 기존 K-means 군집화 알고리즘의 단점을 보완하여 최근 대용량 전력 사용량 데이터에 적용되고 있는 방법론이다. 본 연구에서는 여름 저녁 피크 시간대의 시간당 전력소비량 자료에 대해 군집화 알고리즘을 적용하였으며, 다양한 군집 개수와 level에 따라 얻어진 결과를 비교하였다. 결과를 통해 사용량에 따라 패턴이 군집화 됨을 확인하였으며, 군집화 유효성 지수들을 통해 이를 비교하였다.
The firmware upgrade, which is remotely performed, is an essential function in smart metering or AMI (Advanced Metering Infrastructure). In other words, the AMI software and firmware can be switched for maintaining and improvement without replacement of H/W devices in AMI environment. Also, if number and type of devices are increase, the demand of remote update service will be increased. Through the firmware upgrade service remotely, the electric power corporation may be able to benefit various fields. For example, there are to adapt more easily in many environments, real-time service and to cut maintenance costs. In this paper, we proposed to design an international level FUMS(Firmware Upgrade Management System) which includes requirement function, architecture and protocol related with DCU, Smart Meter.
최근 스마트그리드가 발달함에 따라 AMI망에서의 보안은 전력정보통신에 많은 변화를 주었다. 본 연구는 사이버 공격으로부터 AMI시스템과 제품사이에 연결되어있는 각각의 구성품을 안전하게 보호하고, 댁내와 사용자에게 발생할 수 있는 2차 피해를 막기 위해 설계되었다. AMI망에서의 보안문제를 해결하기위해 공개된 암호키를 기반으로 보안알고리즘을 구성하고 키를 생성하여, 새로운 AMI설비가 보호될 수 있도록 제안하였다.
자동전력량 측정이 가능한 AMI(: Advanced Metering Infrastructure)의 설치 비율은 전국적으로 43% 미만이고 특히 지역 기준인 경우에는 10.5%로 매우 열악한 상태이다. 따라서 스마트그리드를 위해서는 전력량계의 자동 정보 기록이 필요하므로 이를 위해서 기존 전력계량계를 개선하여 원격검침 및 사용 제어가 가능한 시스템 개발이 필요하다. 본 논문에서는 기존 전력량계를 AMI기능이 가능하게 하려면 IoT 및 AI를 이용하여 스마트 그리드 핵심인 AMI를 위한 기존 전력 계량기의 원격검침 및 제어 기술 개발을 수행하였다. 주요 연구 내용은 SG를 위한 전력계량기 감지 장치로 변환하기 위하여 Tensorflow와 Open-cv를 이용하여 숫자를 인식하였고, SG를 위한 전력계량기 원격검침 기능 테스트를 위해서는 Intel-Edson 하드웨어와 연동하여 장치를 구성하여 성능을 확인하였다.
자동전력량 측정이 가능한 AMI (advanced metering infrastructure)의 설치 비율은 전국적으로 43% 미만이고 특히 지역 기준인 경우에는 10.5%로 매우 열악한 상태이다. 따라서 스마트그리드를 위해서는 전력량계의 자동 정보 기록이 필요하므로 이를 위해서 기존 전력계량계를 개선하여 원격검침 및 사용 제어가 가능한 시스템 개발이 필요하다. 본 논문에서는 기존 전력량계를 AMI기능이 가능하게 하려면 IoT 및 AI를 이용하여 스마트 그리드 핵심인 AMI를 위한 기존 전력 계량기의 원격검침 및 제어 기술 개발을 수행하였다. 주요 연구 내용은 SG를 위한 전력계량기 감지 장치로 변환하기 위하여 Tensorflow와 Open-cv를 이용하여 숫자를 인식하였고, SG를 위한 전력계량기 원격검침 기능 테스트를 위해서는 Intel-Edson 하드웨어와 연동하여 장치를 구성하여 성능을 확인하였다.
선진국 주요 전력사는 단방향 전력망에 정보통신기술을 접목하여 전력공급자와 소비자가 양방향 실시간 정보를 교환함으로써 전력설비운영 최적화와 전력 수요관리 서비스를 통해서 전기에너지 사용 효율을 극대화할 수 있는 SmartGrid 핵심 application인 AMI(Advanced Metering Infrastructure)시스템에 대한 연구개발과 대규모 사업화를 추진 중에 있다. 본고에서는 AMI시스템을 구성하고 있는 유 무선 통신망 중에서 규제 없이 누구나 사용가능한 AMI용 근거리 통신기술의 표준화 기술동향과 관련 이슈에 대해 살펴보고자 한다.
Purpose: This paper introduces Pohang University of Science Technology (POSTECH) advanced metering infrastructure (AMI) and Open Innovation Big Data Center (OIBC) platform and analysis results of electricity consumption data collected via the AMI in POSTECH campus. Methods: We installed 248 sensors in seven buildings at POSTECH for the AMI and collected electricity consumption data from the buildings. To identify the amounts and trends of electricity consumption of the seven buildings, electricity consumption data collected from March to June 2019 were analyzed. In addition, this study compared the differences between the amounts and trends of electricity consumption of the seven buildings before and after the COVID-19 outbreak by using electricity consumption data collected from March to June 2019 and 2020. Results: Users can monitor, visualize, and download electricity consumption data collected via the AMI on the OIBC platform. The analysis results show that the seven buildings consume different amounts of electricity and have different consumption trends. In addition, the amounts of most buildings were significantly reduced after the COVID-19 outbreak. Conclusion: POSTECH AMI and OIBC platform can be a good reference for other universities that prepare their own microgrid. The analysis results provides a proof that POSTECH needs to establish customized strategies on reducing electricity for each building. Such results would be useful for energy-efficient operation and preparation of unusual energy consumptions due to unexpected situations like the COVID-19 pandemic.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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