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IR 센서 어레이를 통한 초단말 현장 전원공급 모듈 검사 장비 설계
김완택 ( Wantaek Kim ),이정규 ( Jungkyu Lee ),상완규 ( Wankyu Sang ),이동훈 ( Donghoon Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
친환경 자원을 사용 가능한 형태로 변환시키는 현장 전원 공급 모듈은 농업현장, 주택 등으로 공급이 이루어져왔다. 범용으로 사용되는 태양광 모듈은 장기적으로 외부환경에 노출되면 음영, 오염, 파손 등에 의해 고장이 발생한다. 태양광 시스템의 고장 진단은 인버터를 중심으로 모든 측정이 이루어지고 있다. 반면 개별 모듈의 이상 여부 판단과 부분적인 효율 저하에 대한 즉각적 대처가 어렵다. 이는 현장에서 장비의 이상 여부 판단을 위해 개별 모듈 단위 또는 패널 어레이 진단 등의 방법들의 개선이 요구된다. 본 연구에서 태양광 모듈과 같이 현장 전원공급 모듈 검사를 위한 초단말 기반 IR 센서 어레이 설계를 수행하였다. 하드웨어는 마이크로 컨트롤러(D1 mini, LOLIN, China)와 전원 공급부, IR 센서(SZH-CH247, Melesis, Belgium)로 구성하였다. 현장 전원공급 모듈의 진단을 위해 사용한 IR 센서의 온도 측정 범위는 -70℃ ~380℃이며, FOV(Field of View)는 90° 이다. 적절한 IR 센서 어레이의 높이와 어레이를 구성하는 IR 센서의 개수를 선정하기 위해 공학용 수치해석 소프트웨어(MATLAB R2014a, MathWorks, USA)를 사용하였다. 어레이의 센서 배치를 도식화하기 위해 2D CAD 응용 소프트웨어(AutoCAD 2020, AutoDesk, USA)를 사용하였다. 70% 이상의 정확도로 데이터를 측정하기 위해 80° 의 화각만 취하도록 설계하였다. 검사 장비는 태양광 패널로부터 149.6mm의 높이에서 13개의 IR 센서를 251.1mm 간격으로 배치하였다. 각 IR 센서는 마이크로 컨트롤러와 I2C로 통신하고, 데이터 정합을 위해 TCP/IP 통신으로 하나의 게이트웨이로 전송하였다. 본 연구를 통해 개발된 장비로 1차원으로 적외선 데이터를 확인할 수 있었다. 또한 모듈형으로 설계되었으므로 현장 대응에 용이하였다. 본 장비로부터 1차원으로 받아들인 적외선 데이터를 정합 및 재배치를 통해 2차원으로 현장 전원공급 모듈의 검사 및 진단을 할 수 있다. 추후 진단 장비의 추가 모듈 확장으로 LBS(Local based service) 기반 태양광 모듈의 이상 감지 및 알림 등으로 활용이 가능할 것이다.
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