DC 스마트 그리드 시스템

2021-1 세종대학교 캡스톤 프로젝트
2021 세종대학교 창의설계경진대회 최우수상

Description

 현재 전력 소비는 IT기기, LED조명, 디스플레이 기기 등 고밀도 DC전력을 중심으로 이루어지고 있다. DC는 특성상 송전 자체의 효율성이 AC보다 높고, 전압 변경기술의 발전으로 인해 DC의 단점이던 원거리 송전 부문에서도 DC의 우월성을 인정받고 있다. 하지만 우리나라는 현재 교류(AC)를 기반으로 한 전력 시스템을 사용하고 있어 직류(DC)를 기반으로 한 전력 시스템으로 바꿀 필요성이 있다. 또한, 전력 소비의 증가로 공급량을 맞추기 위해 많은 발전소가 지어지고 있는데, 현재 지어지고 있는 발전소들은 탄소 배출량이 많은 화석 연료를 사용하거나, 위험성이 높은 원자력 발전소 등을 사용하여 환경 오염 및 안전성 등에 대한 우려가 커지고 있다. 이러한 환경 오염 문제와 전력 부족 현상을 최소화하기 위해서는 현재의 중앙집중형 에너지 분배 시스템을 개선할 필요가 있다고 생각했다. 이에 우리는 공적으로 생산되고 있던 전기에너지를 신재생 에너지를 활용하여 개개인이 생산함으로써 발전소의 필요성을 낮춘다면, 공적 전력 소비를 줄일 수 있게 되고, 환경오염 문제 등에 대한 해결책이 될 수 있을 것이다.

 우리는 앞의 결론에 의해 도출된 방안으로 DC 스마트 그리드 홈 네트워크 시스템을 개발하였다. 이는 기존의 AC-DC변환으로 인한 전력 손실을 DC-DC형태의 전력망으로 변경함으로써 에너지 효율을 2~10%정도 증가시킬 수 있을 것이고, 기존의 단방향 전력망에서 양방향 전송이 가능하게 하여 에너지 효율을 더욱 개선할 수 있다. 우리는 사용자의 접근성과 효과적인 전력 관리를 위해 웹 기반의 스마트 홈 기능을 적용하여 홈 네트워크에 연결된 전자기기의 전원(On/Off)을 원격으로 제어할 수 있고, 현재 사용하고 있는 전력량, 배터리의 잔량, 생산하고 있는 전력에 대한 정보를 제공하여 사용자가 효율적으로 전력을 관리할 수 있도록 도왔다. 또한, 소규모 홈 네트워크 그룹을 구성하여 그룹 간의 자급자족 네트워크를 구성하여 p2p 전력 거래를 가능하게 하였다. 이러한 기능들은 사용자가 자신의 전력 상황을 빠르게 파악하고 관리할 수 있게 돕고, 이를 통하여 거래할 수 있게 함으로 전력의 과소비를 줄이는 효과와 개개인의 전력을 거래함으로써 잉여 전력의 낭비를 줄이는 효과를 기대할 수 있다.

Contributor

서지상	장현희	조성우	박찬영	양효식	이수정
팀장	팀원	팀원	팀원	지도교수 (세종대학교 컴퓨터공학)	지도교수 (세종대학교 컴퓨터공학)

Environment

Hardware

• Arduino Uno (R3) 5V

Software

• node 14.15.4
• npm 6.14.10
• mongo DB 4.4

Install

npm install

+ Mongo DB 설치 필요 -> https://www.mongodb.com/try/download/community

Using

npm run dev:assetW	// window일 경우
npm run dev:assets	// mac일 경우
npm run dev:server

+ 이메일 관련 기능은 따로 설정해야 함 (아이디, 비밀번호 등)

Features

1. 원격 기기 제어 (On/Off)

 ‘원격 제어’ 페이지에 생성된 기기 전원 버튼을 클릭함으로써, 기기의 동작 상태를 제어할 수 있다.

2. 전력 확인

 등록된 기기들에 한하여 실시간 에너지 소비량, 에너지 생산량, 배터리 잔량을 웹에 표기한다.

3. P2P 전력거래

 해당 플랫폼에 가입한 유저들에 한하여 전력 거래를 진행한다. 판매자가 거래 게시판에 글을 게시하고 구매자가 판매자 글에 거래를 신청하는 방식으로 이루어진다. 구매자가 거래를 신청했을 경우 판매자와 구매자에게 거래 승인에 관한 이메일이 전송되고, 구매자와 판매자 모두 수락 시 거래가 진행된다.

4. 기타 기능

• 날씨 기능 : 현재 접속된 기기의 위치정보를 기반으로 기상청 API를 활용해 현재 날씨 웹페이지 좌측 상단에 표시한다. 클릭 시 네이버 날씨 페이지로 이동한다.

• 회원가입, 로그인, 로그아웃

• 회원정보 수정

Video

References

• 소득 및 에너지소비와 환경오염의 관계에 대한 분석 (정수관, 강상목 2013 109)
• 에너지원별 발전량 현황
• 에너지쉼표 전력거래소
• 독일의 스마트그리드 시스템
• 직류배전시스템의 부각과 확산 전망 (박찬국, 용태석 2010)
• 전력 P2P 거래 관련 기사

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