기존 태양광 모니터링 시스템 내 소비전력 데이터 전송 프로그램 구현 Hongik SELab 기존 태양광 모니터링 시스템 내 소비전력 데이터 전송 프로그램 구현 Programming the Data Transmission of Power Consumption in the Existing Solar Monitoring System 안녕하십니까 저는 홍익대학교 소프트웨어공학연구실 발표자 안현식입니다. 제가 발표할 내용은 기존 태양광 모니터링 시스템 내 소비전력 데이터 전송 프로그램 구현에 관한 연구입니다. 홍익대학교 소프트웨어공학연구실 안 현 식 지도교수 : 김영철

Contents 01 연구 동기 02 기존 태양광 발전 모니터링 시스템 03 삼성 아틱(Artik) Hongik SELab Contents 01 연구 동기 02 기존 태양광 발전 모니터링 시스템 03 삼성 아틱(Artik) 04 통합 관리 모니터링 시스템 05 결론 및 향후 연구 목차는 연구동기, 기존태양광 발전 모니터링 시스템, 삼성 아틱, 통합 관리모니터링 시스템, 결론 및 향후 연구, 질의 및 응답으로 이루어져있습니다. 06 Q & A

1 연구 동기 먼저 연구 동기입니다.

41㎍/㎥ OECD 회원국 중에서 터키를 제외한 가장 나쁜 수준의 미세먼지 오염 세계 주요 도시 미세먼지 오염도 1위 연구 동기 OECD 회원국 중에서 터키를 제외한 가장 나쁜 수준의 미세먼지 오염 세계 주요 도시 미세먼지 오염도 1위 석탄 발전 등으로 대기 오염이 심각 -> 신재생에너지↑ 대한민국은 터키를 제외한 OECD 회원국 중에서 가장 나쁜 수준의 미세먼지를 가지고 있습니다. 통계청이 발표한 세계 주요 도시 미세먼지 오염도 자료에 따르면 서울이 41㎍/㎥로 주요 다섯 개 도시 중 오염도가 가장 높은 것으로 나타났습니다. 이처럼 석탄 발전 등으로 대기 오염이 심해지면서 점점 신재생 에너지에 관심이 높아지고 있습니다. 41㎍/㎥ 통계청

태양광 발전 단가 하락으로 인한 수요 증가 신재생에너지 중에는 태양광발전이 있습니다. 연구 동기 태양광 발전 단가 하락으로 인한 수요 증가 신재생에너지 중에는 태양광발전이 있습니다. 예전에는 태양광발전이 투자대비 효율이 떨어져 수요가 많지 않았습니다. 하지만 요즘 태양광발전 단가가 감소하면서 점점 수요가 늘어나고 있습니다. 한국 수출입 은행 해외경제연구소에 따르면 시간당 1MW를 생산하는 기준으로 전 세계 평균 태양광발전 단가가 2012년 184달러에서 작년 99달러로 떨어졌습니다.

연구 동기 석탄과 가스는 매장량이 한정되어 있기 때문에 시간이 지날수록 단가가 올라갈 것으로 예상되지만 태양광발전은 모듈과 시스템의 가격 하락과 무한한 태양에너지로 인하여 2020년 석탄, 가스 발전 단가와 비슷해 짐으로써 경제성이 확보될 것으로 예측하고 있습니다. 이런 이슈들로 인하여 저희 SELab에서는 세종시에 있는 태양광발전소와 협력하여 태양광발전 모니터링 시스템을 구축하고 있습니다. 한국수출입은행 해외경제연구소

태양광발전 모니터링 시스템은 태양광발전소의 발전량을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템입니다. 연구 동기 태양광발전 모니터링 시스템은 태양광발전소의 발전량을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템입니다. 기존 모니터링 시스템들은 태양광 발전량을 모니터링 하는 것에 치중되어 있으나 가정내 전기 사용량의 관리는 이루어지고 있지않습니다. 그래서 본 연구에서는 건물 내 소비되는 전력량의 통합적 관리를 위해 기존 태양광 모니터링 시스템에 삼성 아틱을 사용한 데이터 전송 프로그램을 구현했습니다.

2 기존 태양광 발전 모니터링 시스템 다음은 기존 태양광 발전 모니터링 시스템에 대한 설명입니다.

TCP / IP 1 ~ N개 다음은 모니터링 시스템의 구성도 입니다. 태양광 발전 모니터링 시스템 인 버 터 연 결 박 스 태 양 광 패 널 로컬 모니터링 RS232 1 ~ N개 통합 모니터링 로컬 모니터링 다음은 모니터링 시스템의 구성도 입니다. 모니터링 시스템은 여러 개의 태양광 패널에서 생성되는 에너지를 인버터들이 RS232통신을 이용해 로컬 서버로 보내줍니다. 그리고 TCP/IP를 통하여 로컬 서버에서 통합 서버로 각 태양광 발전 데이터를 보냅니다. TCP / IP

TCP / IP 다른 종류의 인버터 1 ~ N개 그런데 각 로컬에서 인버터들은 모두 같은 종류의 인버터가 아닙니다. 태양광 발전 모니터링 시스템 인 버 터 연 결 박 스 태 양 광 패 널 로컬 모니터링 RS232 1 ~ N개 다른 종류의 인버터 통합 모니터링 로컬 모니터링 그런데 각 로컬에서 인버터들은 모두 같은 종류의 인버터가 아닙니다. 각자 다른 제조사에서 만든 인버터이기 때문에 생성되는 정보의 형태가 각자 다릅니다. 이 정보들을 모니터링하기 위해서는 같은 형태로 변환해주어야 합니다. 그래서 메타 모델 프레임워크를 기반으로 이종 데이터 프로토콜을 통합할 수 있습니다. TCP / IP

isRecursive: EBoolean 태양광 발전 모니터링 시스템 type 1 TreeModel name: EString Node name: Estring upperBount: Eint lowerBount: Eint isRecursive: EBoolean Attribute upperBound: Eint lowerBount: EInt Type 0* subNode 0* attr 0* subNode parent 0 1 Ecore of Metamodel use input Metamodel (*.ecore) TreeModel Generator TreeModel (*.xml) use output 메타 모델은 이종의 데이터들을 모델 변환하는 것인데 이 과정에서 메타 모델 정보가 누락될 가능성이 있습니다. 이를 방지하기 위해 메타 모델을 트리 모델로 자동생성하는 방법을 사용했습니다. 트리 모델 생성기는 메타 모델을 입력 받고 트리 모델로 변환합니다. 트리 모델은 최상의 노드로 트리 모델 자체 이름을 저장할 수 있습니다. 서브 노드는 Node로 부모 노드인 parent와 자식 노드인 subNode로 구성되어 있습니다. Node는 Attribute와 Type을 가지고 메타 모델의 속성과 타입을 표현할 수 있습니다. TreeModel of Metamodel 트리 모델 생성기 트리 모델의 메타 모델

앞에서 설명한 것과 같이 메타 모델을 이용하여 이종의 인버터의 정보를 한 곳에서 종합모니터링 할 수 있습니다. 태양광 발전 모니터링 시스템 앞에서 설명한 것과 같이 메타 모델을 이용하여 이종의 인버터의 정보를 한 곳에서 종합모니터링 할 수 있습니다. 홈페이지 탭에서 종합모니터링, 접속반 정보, 발전량 정보 등등 원하는 데이터를 모니터링 할 수 있습니다. 모니터링 되는 데이터들은 모두 데이터베이스에 저장됩니다.

데이터베이스에 저장되면서 엑셀파일로 출력이 가능합니다. 태양광 발전 모니터링 시스템 데이터베이스에 저장되면서 엑셀파일로 출력이 가능합니다. Csv파일로 발전량 데이터들을 추출하여 머신 러닝에 사용할 수 있도록 전처리 합니다.

3 삼성 아틱(Artik) 다음은 삼성 아틱에 대한 설명입니다.

삼성 아틱은 크게 모듈과 클라우드로 이루어져있습니다. 삼성 아틱(Artik) 삼성 아틱은 크게 모듈과 클라우드로 이루어져있습니다. 삼성 아틱 모듈은 메모리, 센서, 통신, 프로세서 등으로 구성되어 있습니다. 또한, IoT 허브 및 게이트웨이에 이르기까지 광범위 한 장치를 구동 할 수 있는 초소형 IoT 모듈입니다. 아틱 클라우드는 기기 상호 운용성을 가속화하고 새로운 데이터 통찰력을 실현하도록 설계된 개방형 데이터 교환 플랫폼입니다. 아틱 클라우드를 사용하여 장치에 구애 받지 않으며 모든 IoT 응용 프로그램에 확장, 적용이 가능합니다.

삼성 아틱(Artik) 본 연구에서는 기존 태양광 모니터링 시스템에 소비전력 측정 및 클라우드로의 전송을 위해 아틱053모듈을 사용했고 아틱 클라우드로부터 소비전력 데이터와 발전량 데이터를 수신하여 데이터베이스화 작업을 위해 아틱710모듈을 사용했습니다. ARTIK 053 ARTIK 710

4 통합 관리 모니터링 시스템 다음은 통합 관리 모니터링 시스템에 대한 설명입니다.

MOBILE ARTIK 053 ARTIK 710 ⑤ 데이터 공급 ④ 데이터 및 제어신호 요청 ① ⑥ ③ ② 소비전력 + 발전량데이터 소비전력 측정 데이터 소비전력 측정 데이터 전원제어신호 MOBILE 다음 그림은 기존 태양광 모니터링 시스템에 추가된 소비전력 데이터 전송 흐름도입니다 ARTIK 053 ARTIK 710

+ + + ARTIK 053 브레드 보드 SCT-013 가정내 가전제품 먼저, 아틱 053모듈에 브레드 보드, 비접촉 전류 센서를 연결해 가정내 가전제품에서 소비전력을 측정하여 데이터를 아틱 클라우드로 전송합니다.

이렇게 할당 받은 Device정보와 WiFi정보를 Ubuntu환경의 TizenRT 오픈 소스의 설정 파일에 입력합니다. 삼성 아틱(Artik) 데이터를 전송하기 위해서는 아틱 클라우드의 Device 등록 메뉴를 이용해 아틱 053에 대한 Device ID와 Token을 할당 받고 전송할 데이터의 변수 이름, 데이터 타입을 설정합니다. 이렇게 할당 받은 Device정보와 WiFi정보를 Ubuntu환경의 TizenRT 오픈 소스의 설정 파일에 입력합니다.

소스를 빌드 후 아틱 053 모듈에 Flashing하면 소스 파일의 이름과 같은 명령어가 생성됩니다. 삼성 아틱(Artik) 소스를 빌드 후 아틱 053 모듈에 Flashing하면 소스 파일의 이름과 같은 명령어가 생성됩니다. 아틱 053에서 WiFi에 접속하고 명령어를 실행하면 실시간 소비전력 데이터가 아틱 클라우드로 전송됩니다.

MOBILE ARTIK 053 ARTIK 710 전원제어신호 데이터 요청 소비전력 + 발전량데이터 소비전력 측정 데이터 소비전력 측정 데이터 전원제어신호 MOBILE 전송된 데이터는 보시는바와 같이 아틱클라우드 웹 페이지에서 실시간으로 데이터가 그래프로 그려집니다. ARTIK 053 ARTIK 710

MOBILE ARTIK 053 ARTIK 710 ⑤ 데이터 공급 ④,⑥ 데이터 및 제어신호 요청 ① ⑦ ③ ② 소비전력 + 발전량데이터 소비전력 측정 데이터 소비전력 측정 데이터 전원제어신호 MOBILE 이렇게 수신한 소비전력 데이터를 아틱 710모듈로 전송하여 데이터베이스화 작업 후 발전량데이터와 함께 클라우드로 재전송합니다. 모바일 어플리케이션에서 아틱 클라우드로 데이터를 요청해 모니터링 할 수 있습니다. 어플리케이션에서 전원 제어신호를 요청하면 해당 가전제품에 연결되어있는 아틱 053모듈에 제어신호가 전송됩니다. ARTIK 053 ARTIK 710

4 결론 및 향후 계획

결론 향후 연구 삼성 아틱을 추가 구축하면서 하나의 시스템에서 관리가 가능하다. 결론 및 향후 계획 결론 삼성 아틱을 추가 구축하면서 하나의 시스템에서 관리가 가능하다. 효율적인 관리 시스템을 통해 긍정적인 소비전력 유도가 기대된다. 향후 연구 현재 제어 신호는 보낼 수 있지만, 전력을 차단 시켜주는 장치가 필요하다. 향후 연구에서는 장치를 개발하여 완전한 제어를 할 필요가 있다. 본 연구에서 기존 태양광 발전 모니터링 시스템에 삼성 아틱을 추가 구축하면서 하나의 시스템에서 관리가 가능하게 됐습니다. 이로 인해 효율적인 관리로 긍정적인 소비전력 유도가 기대됩니다. 현재 제어 신호는 보낼 수 있지만, 전력을 차단 시켜주는 장치가 필요합니다. 향후 연구에서는 장치를 개발하여 완전한 제어를 할 필요가 있습니다.

질의 및 응답시간을 갖겠습니다.

감사합니다