서울시 스마트그리드발표자료 수정

「스마트그리드조명도시서울」구축계획1

광주과학기술원 김기선교수

‘녹색도시서울’의 글로벌도시경쟁력제고방안

2011. 06. 07


1. 스마트그리드소개

2. 사업의필요성

3. 사업개요

4. 사업내용

5. 통합관리개념

6. 시스템의주요 기능

7. 상세 개념도

8. 세부구성기술

9. 도입효과


1. 스마트그리드소개 : 모델

• 스마트그리드는 몇 개의 도메인으로구성됨• 각 도메인은서로 연계된 다양한 응용과 참여자로 구성됨


1. 스마트그리드소개 : 응용 예

• 광대역 전력 상황 인지(WASA)


1. 스마트그리드소개 : 응용 예

• 요구 수요 충족 서비스 (DR)


1. 스마트그리드소개 : 인프라

• 유선 무선 혼합망에 근간한 공유형 통신 인프라


1. 스마트그리드소개 : 통신인프라


2. 사업의 필요성

수동관리한계민원처리미흡

• 가로등에 관한 민원이빈번하게발생하여관리자 업무폭주 해결 필요• 가로등고장 시 즉시대처할수 없어 민원인불편 초래• 전체가로등수량파악 및 위치조사등 현장조사가미비• 관리자및 관리 체계의연속성이떨어짐• 한정된유지관리요원이많은 수의보안등을관리함에있어 애로 발생• 현장위치 파악의미흡으로수리 시간 과다소비

대학

스마트그리드용 조명 지원 유무선 양방향 통신모듈 및 LED가로등 제어모듈

양방향제어및 감시기능 고장감시기능 가로등외 타 조명제어 용이한확장성

신속한민원처리

선진행정수립

지능형관리시스템도입

보수시간절약

효율적인업무관리


3. 사업개요

* (E-스퀘어) 의미 ** (E-스퀘어) 스마트조명시스템

• E-스퀘어 [ ]스마트그리드도시건설• 전력IT를활용한그린에너지시장창출 기반 제공• 지속적인저탄소녹색성장달성과친환경디자인부가가치를창출• 경관조명을체계적으로통합 관리할수 있는스마트그리드조명관리시스템구축

사업목적

사업기간

총사업비

E 2

• 2011년하반기 ~ 2013년까지

• 15,000백만원 (실증센터 5,000, 시설/시스템 2,500, 통합제어시스템 7,500)


조명기기 제어 시설 및 디자인

통신제어 및 통합 향후 확장성

가로등, 보안등, 간판등, 경관조명등을 포함한도시조명

움직임센서, 현장감시, 스피커등을 부착, 다기능시설물로도시미관을고려한고부가

디자인적용

다중홉유무선통합통신체계와위치기반라우팅기술을적용견고한데이터전송시스템구축

향후 전력, 복지, 의료, 안전, 교육 등의관리

시스템과연동을고려해확장성있는 통합시스템구축

1. 실증센터구축2. 조명 시설 및 디자인

3. 통합시스템구축

4. 사업내용


5. 통합관리 개념

조명기기분야

시설및 디자인분야

통신및 제어분야

향후확장성고려

가로등

보안등

간판등

경관조명

고효율 LED

다기능시설물

통합네트워크

원격조명제어실증센터

구축및 운영

LED기반스마트조명도입등을통한에너지절감및 친환경디자인

자율제어및통합네트워크기반원격스마트그리드조명관리시스템

구축

E-스퀘어스마트그리드도시건설을 위한지속적인저탄소녹색성장달성과친환경디자인부가가치를창출하는경관조명을체계적으로통합관리할수 있는스마트그리드조명관리시스템구축

통합제어영역확장및 지능형교통망등통합시스템구축

전력 복지

의료안전

교육

E-스퀘어스마트그리드도시건설


6. 시스템의 주요 기능

• 가로등상태감시

• 회로별부하감시

• 회로별누전감시

• 정전감시

• 차단기이상유무감시

• 상태갱신및 정보요청감시

• 실시간보고

• 이벤트보고

• 설정 및 예약, 비상제어감시

• 가로등제어기등록및 개통

• 주소, 위치등 입력

• 지도별시설물분할등록

• 가로등 Dimming 제어

• 개별및 그룹 제어

• 설정및 예약 제어

스마트 Dimming 제어기능- 센서정보를활용하여구역별조도를고려한절전기능수행- 움직임에따라밝기를제어하여소비전력절전효과, 조명수명연장

-> 효과적인에너지절감실현

유무선통신기능활용- 유무선통신을활용하여각 단말기가주변정보를공유- 공유된정보를활용한조명제어실현

-> 사용자를배려한에너지절약

가로등고장유무확인- 중앙제어시스템을통해각 가로등별 이상유무정보확인- 누전상황, LED모듈, SMPS모듈등 가로등의전기적인장치를통합구성및 고장상태확인-> 시설물관리와유지보수비용절감

중앙제어시스템을통해모니터링- 조명상태모니터링및 상황별다양한모드로변경제어- 새로운모드추가, 변경, 삭제가손쉬운구조적으로유연한미들웨어플랫폼탑재

- 원격자동/수동겸용제어-> 현장관리자를위한무선리모콘제어기능

보고서기능- 실시간보고기능, 각종통계데이터및 지역별설비현황보고- 각 통계데이터를기반으로요구되는다양한보고서및 차트제공

-> 시설물관리와유지보수비용절감


6. 시스템의 주요 기능 : 유무선 양방향 제어 방식

구 분 전자식

무선 RF 방식

(단방향)

유무선양방향

제어방식비고

가로등 이상사항확인 기능 없음 없음 우수가로등 LED모듈, SMPS

이상사항확인 기능

시간보정및

Dimming 제어 정확성보통 우수 우수

제어신호의즉시성,

정확성 매우 우수

전력 에너지 절감 효과 없음 보통 우수 센서신호연동을 통한 조명제어

고장 신고

민원 예방 효과없음 없음 우수 관리자 휴대전화로확인가능

자체 순찰 비용 절감 효과 없음 보통 우수 메인(통제실)에서확인후 현장 점검

고장 수리시간절감 효과 없음 보통 우수 중앙집중식개별제어

격등/상등조정 효율성 없음 보통 우수 중앙집중식개별제어

그룹/개별제어 기능성 보통 보통 우수 그룹,개별제어자유자재

종합 감시 및 통계의

편의성/지능성없음 없음 우수 DB저장및 Reporting Form제공

원격 강제 Dimming

수행 능력없음 보통 우수 (경보 대응력)

비상상태자동 복구 능력

(수해시자동 누전 차단 등)없음 없음 우수

정상동작상태, 고장유무등

정기 레포트 가능

주요 적용 대상 구형 가로등 기존 가로등 신규 지능형 가로등 차세대 가로등 제어 시스템


7. 상세 개념도 : 중앙관제시스템 (E-스퀘어센터)

User

PLC 기반스마트그리드

E-Square 센터

Gateway Service

Client GUI

제어명령, 링크설정

상태이벤트

제어명령, 링크설정

상태이벤트

명령, 상태이벤트

환경설정, 가로등정보

DB - 서비스제어- 가로등정보관리- 가로등제어- 보고서출력

Manager

- 상태모니터링- 소비전력 Chart- 가로등상황판

User

GUI

- 서비스제어및 상태관리- 가로등및 설정관리- 가로등 상태 및 경고표시- 가로등 제어 및 설정

가로등이력

고정센서온·습도기상정보

CCTV현장감시

유무선통신PLCZigbeeWLAN

LED 가로등

다중홉위치기반라우팅

움직임감지자동점멸교통량에따른조도 제어

유무선양방통신기

AC Power Line(220V)

발광광고물제어및 정보관리

그리드단말기n

그리드단말기1

릴레이 릴레이

PLC 고압전력선

PLC 저압전력선

PLC 고압전력선

PLC 저압전력선

DALI Protocol


CCTV현장감시


LED 가로등




AC Power Line(220V)

보안등제어및 정보관리


CCTV현장감시


LED 가로등




AC Power Line(220V)

가로등제어및 정보관리


7. 상세 개념도 : 유무선통신망 구성

E-Square 센터

그리드 단말기3

그리드단말기n


릴레이릴레이



조명제어 통신시스템 및 네트워크PLC 고압전력선

PLC 저압전력선

PLC 고압전력선 PLC 저압전력선

DALI Protocol

※다양한회사의제품을그룹관리할 수 있는오픈된 표준프로토콜을사용이필수


7. 상세 개념도 : 조명 제어 단말기 구성

고정센서

온·습도기상정보

LED 가로등


조명 단말기 제어 및 환경정보 관리

움직임 감지 자동점멸교통량에따른 조도 제어


E-Square 센터


그리드단말기n

릴레이PLC 고압전력선

AC Power Line(220V)

유무선통신

PLCZigbeeWiFi

CCTV

현장감시


8. 세부 구성기술 : 통신모듈및 LED 가로등제어모듈

움직임감지센서/통신기능을이용구역별조도를조절 -> 효과적인에너지절감실현

고정센서

온·습도인체감지, 주광감지조도감지

Dimming

전력절감도시미관

LED 제어

MCU기반정전류제어

유무선통신

PLCWiFi무선MESH

PLC, WI-FI 유무선통신을통해 Dimming 제어가

가능한 80lm/w 마이크로그리드용그린 네트워크

LED 가로조명용제어 모듈

MCU기반효율 90%이상정전류방식의 SMPS 모듈

5가지(인체감지, 주광감지, 온도, 습도, 조도)정보

를 수집, 가변배광및 전력절감제어를 위한 유무

선 양방향 통신모듈

그룹 및 개별제어가가능한 DALI기반의마이크

로 그리드용 가로등 모니터링 GUI 통합 시스템

가로등제어모듈

유무선통신모듈

GUI통합시스템


LED모듈 SMPS LED제어모듈


8. 세부 구성기술 : 유무선통신모듈

SMPS 통신모듈

WiFiPLC

Zigbee

Control/SensorModule

LightingModule

LED제어모듈

Dim

min

g

조명제어

상태정보

수집

/제어정보

Interface

인체감지, 주광감지,온도, 습도, 조도

센서모듈


8. 세부 구성기술 : 통신프로토콜

서버-Sink Node(AP) 통신

주기

(1회/1일)

서버AP 제어모드, Dimming 정보, 일출/일몰시간, 전등 OFF 지연시간

(방범등의경우), 서버접속시각

AP서버 동작상태, 고장여부

비주기서버AP 시험모드제어명령

AP서버 세부기기이상시 즉시서버로통보

Sink Node(AP)-LED Node 통신

주기APLED Node 제어모드, Dimming 정보, 전등 OFF 지연시간, 통신확인

LED NodeAP LED 등 상태

비주기APLED Node ON/OFF 명령, 시험모드제어명령

LED NodeAP LED모듈, 센서모듈, 통신모듈의이상시보고

통신모듈-LED 모듈 통신

LED 가로등의 ON/OFF, Dimming등의제어는통신모듈에의해 이루어짐


9. 도입효과 : 에너지절감측면 (예상)

구분 가로등 보안등 터널/차도등 계

서울시현황

갯수(만대) 18.4 22.7 5.7 18.4

사용전력(M․KWh) 161 80 46 161

전기 사용료(억원/년) 150 72 46 150

LED등형광등메탈등고압나트륨등

0.3만대(50W)0.8만대8.5만대(70,200,350)8만대(100,250,400)

0.1만대0.4만대2.9만대(70)19.3만대(50,100)

100W LED ~350/250W 메탈등과유사성능

가로등 교체 시 [메탈등 ① 350W를 LED 100W로 교체, ② 250W를 LED 100W로 교체]

절감예상

전력소비감소효과(CO2 감소이득)

전력①161MKWh에서 46MKWh로 감소(115MKWh절감)②161MKWh에서 64MKWh로 감소( 97MKWh절감)

CO2①115MKWh절감 시 연간 CO2감소이익은 $1.5M② 97MKWh절감 시 연간 CO2감소이익은 $1.2M

CO2 배출감소(Kg)는 0.425×사용량(KWh), CO2 1To

n = $30

전기료 감소효과 전기료①115MKWh절감 시 연간 전기료 107억원 감소② 97MKWh절감 시 연간 전기료 90억원 감소


감사합니다.

Law

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