비대칭 발전기 구동을 고려한 선박의 전력관리시스템 부하별 연료소모량 비교평가 연구

최영석 부산대학교 대학원 2020 국내석사

현재 각 선사들은 선박의 전력시스템을 효율적으로 운영하기 위한 방안으로 항해, 하역 또는 특수목적에 맞는 발전용량을 비대칭적으로 구비하려는 경향이 있다. 이는 발전기의 부하별 연료소모량이 다르기 때문에 기인하며, 필요한 전력에 맞게 가장 적절한 부하를 달성할 수 있는 발전기를 구동하여 연비를 절감하고자 하는 목적이다. 기존 선박은 일반적으로 대칭적 구조로 발전기를 구비하여 전력관리시스템에서 운용 하였으나, 선박 내의 다양한 전력의 소비처에 효율적으로 대응하기 위하여 비대칭적 구조로 발전기를 구비하는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 비대칭적 구조의 특성을 고려한 전력관리시스템은 현재 상용화 되지 않고 있고, 기존의 전력관리시스템과 동일하게 운전자의 선택과 전력 부하에 의해서만 전력관리시스템이 운용되고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위한 방안으로 비대칭 구조의 특성을 고려한 전력관리시스템에 대한 방법을 제시하고자 하며, 그 방법의 핵심은 기존의 전력관리시스템에 각 발전기의 부하별 연료소모량을 입력하여 전력관리시스템이 현재 부하에서 가장 적절한 발전기의 가감을 스스로 결정하여 kW당 연료소모를 줄이는 것이다. 이는 기존의 전력관리시스템 보다 부하를 가장 적절한 범위에서 사용할 수 있도록 하여 연료소모를 절감 시키며, 연료소모의 절감만큼 유해가스의 배출을 줄일 수 있다. 또한 상대적 부하를 증가시키는 방법으로 기존의 전력관리시스템에 비하여 저부하 운전이 줄어들기 때문에 저부하 운전으로 기인하는 디젤발전기의 문제를 어느 정도 극복하여 발전기 자체의 수명을 향상시킬 수 도 있다.

건물 에너지 효율 최적화를 위한 스마트 BEMS용 전력관리시스템(PCS-PMS) 연구

박병훈 고려대학교 대학원 2019 국내박사

Recently, energy policy paradigm has changed from supply-oriented to demand-response policy. In addition, the need for efficient management of renewable energy sources, such as new energy storage systems (ESS) and solar power generation (Photovoltaic, PV), has increased, and integrated efficiency model with ICT become needed for various technologies, including peak control and dem Therefore, this study suggests two things: one is to produce a Power Conversion System (PCS) for the purpose of efficiently controlling system connected with the existing grid power and renewable energy sources and the energy storage device, and the other is to develop a Power Management System (PCS-PMS) for smart BEMS, which integrates a power management system (PMS) with management and monitoring functions in each load. For this purpose, this paper designed and implemented a lightweight Bi-Directional PCS hardware with embedded ESS, that is able to control a Variable Refrigerant Flow (VRF) in an independent operation. Furthermore, this paper implies PCS-PMS that efficiently improves the energy demand imbalance in buildings with heterogeneous distributed power supply and that carries out a technology (Demand & Peak control) to prevent energy disturbances in advance. At this time, the PMS enables monitoring the operation status of the entire system and identifying the power supply status, the current converted power as well as the current supply power. The implemented PCS-PMS system was applied to an 11-story office building in Seoul and this confirmed power consumption reduction and peak power reduction through power control and demand & peak control. The system, which is suitable for air-conditioning system in building, determined the effectiveness of building energy contro 최근 에너지 정책은 공급 위주에서 수요반응 정책으로 패러다임이 변화하고 있다. 또한 새로운 에너지저장장치(Energy Storage System, 이하 ESS) 기술과 태양광 발전(Photovoltaic, 이하 PV) 등 다양한 신 재생에너지 공급원에 대한 효율적인 관리 기술의 필요성이 증대 하였고, 피크제어와 수요반응 등 다양한 기술에 ICT를 적용한 융․복합 효율화 모델이 필요로 하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 기존 계통 전력과 신 재생에너지 공급원들과 에너지 저장장치가 연계된 시스템을 효율적으로 제어하기 위한 전력변환시스템(Power Conversion System, 이하 PCS)을 제작하고, 각 부하로 전력을 배분 및 저장 관리하고 감시하는 기능을 갖는 전력관리시스템(Power Management System, 이하 PMS)을 연계한 스마트 BEMS용 전력관리 PCS-PMS 통합 시스템을 제안한다. 이를 위하여 본 논문에서는 VRF(Variable Refrigerant Flow)를 독립운전 방식으로 제어가 가능하고, ESS가 내장된 계통 연계형 경량화된 Bi-Directional PCS 하드웨어를 설계 구현하였다. 또한 이종 분산 전원을 가진 건물에서 효율적으로 에너지 수급 불균형을 해결하고, 에너지 대란에 대한 사전 방지하는 기술(Demand & Peak 제어)을 구현한 PCS-PMS를 제안한다. 이때 PMS는 전체 시스템 작동 상태 모니터링을 가능하게 하며 전력 수급 현황 및 현재까지의 변환전력/공급전력을 확인할 수 있다. 구현된 PCS-PMS 시스템은 서울의 11층 사무용 빌딩에 적용하여 전력제어와 Demand & Peak 제어를 통하여 전력 에너지 사용량 감소와 피크 전력감소를 확인하였고, 이는 빌딩 공조 시스템에 적합한 시스템으로 빌딩 에너지 관리에 효과적인 결과를 나타내었다.

공공청사의 지능형 수배전반 구축 방안에 관한 연구

최인호 서울産業大學校 産業大學院 2007 국내석사

최근 산업사회 경제발전으로 인하여 다양한 에너지의 소비형태 사회로 변화해 가고 있으며, 기술과학이 복합되어 전력설비 기반의 환경으로 공공청사 및 빌딩에서도 일괄적인 시스템 제어가 현실화 되어 가고 있으며 다양화, 복합화, 전문화됨에 따라 전력의 소비가 급속히 증가되어 가고 있는 추세이다. 이에 본 논문은 지능형 수배전반 구축 방안에 대하여 논하였다. 최근 국내에 사용되고 있는 지능형 수배전반의 종류로는 일체형과 축소형 및 지능형 디지털 수배전반 시스템으로 구분 할 수 있다. 과거의 수배전반은 아날로그 방식의 전원설비를 중심으로 이용되어 왔으나 최근 디지털 그래픽 방식의 수배전반은 디지털보호 계전기 및 계측기를 탑재하여 컴퓨터를 통한 감시, 제어를 함으로써, 건물의 수전설비 및 부하설비에 대한 분석, 진단이 가능하게 되었다. 특히 수용가에 안정적인 전기를 공급해주는 전원설비로써 최근 인텔리전트빌딩 IBS(Intelligent Building System)증가로 네트워크와 통신기술을 상호 연계함으로써, 건물의 전력 시스템 통합과 효율적인 운영 및 유지관리를 위한 Web기반의 지능형 수배전반의 시스템 구성이 매우 중요한 설비이다. 정부의 에너지 절약 정책에 따라 에너지효율과 전력품질을 향상시켜 나아가서는 에너지 사용량과 전력요금을 절감 할 수 있는 지능형 전력관리 시스템을 구축하여 청사내 안정적인 전력공급과 함께 신뢰도를 향상하고, 전력품질과 에너지 손실 및 비용 등을 절감 할 수 있는 신뢰성과 안전성을 갖춘 시스템에 대해서 알아보았다. 효율과 손실전력의 개선 전·후를 비교하여 적용 했을 때 개선 전보다 개선 후 전력에너지의 손실전력과 효율을 줄일 수 있고, 기대효과가 매우 큰 것으로 나타났다. Through the analysis on power-receiving equipment and load equipment in Educational Office buildings, amelioration the loss and efficiency of electricity and load equipment can be expected. Furthermore, we can construct the 'Smart Realtime System(based on the Web)' managing electric power not only to improve energy efficiency and the quality of electric power, but also to reduce the usage of energy and electric fee. In order to achieve the above, we will examine the method of constructing Integrated Smart Switchboard Systems for the predicting of electricity demand and managing power-receiving equipment, which accompany reduction of public utility charges and expenses for the first investment, maintenance and repairs.

Development of Bioelectrochemical Systems for VFA Electrosynthesis using C1 Gas and Practical Bioelectricity Generation with Power Management System

송영은 부산대학교 대학원 2020 국내박사

The bioelectrochemical system (BES) is a novel energy conversion process for production bioelectricity and value-added chemicals. The BES uses an electrochemically active microorganism as biocatalyst which interacts with electrode. The BES are developed to produce bioelectricity by oxidation of the anodic reaction (i.e. MFC: microbial fuel cell), and to produce chemicals by electrosynthesis in the cathodic reduction reaction (i.e. MEC: microbial electrosynthesis cell). In this study, the enhancement of bioelectrochemical system performance for practical application by physical or biological improvement has been examined. In the MFC, the bio-electricity generation or low output voltage was derived to enhance and maintain by using utilities of physical methods as MPPT technology and power management system (i.e., DC/DC boost converter). In addition, the metal-free, cost-effective alternative catalyst is NPOMC, which was developed and used in order to reduce the material cost in the MFC instead of the Pt catalyst. In the MEC, the biological CO or CO2 electrosynthesis investigated the acetate production via WLP, in which enhanced the production yield by using the electrochemical and biological improvement as proton and electron migration, CODH expression, and electron carrier effects. A logic-based maximum power point tracking (MPPT) and LabVIEW interface for the digitally controlled variable resistive load was able to consistently traced and managed the maximum power generation point by the change in the status of the MFC. The MPPT can dynamically derive the optimal performance from varied operating conditions of FPMs such as organic concentration, flow rate, and sampling interval, and produce a maximum power density. The fermented microalgal biomass residue (FMR) discharged from fermentation and digester contains as much as 50% organic matters. The MFC use such organic waste to produce electricity and simultaneously reduce organic contaminant. MFC with MPPT produced the highest amount of energy (1.82 kJ/L) from FMR, which is 1.82 times higher than the MFC with fixed resistance. The MFC with MPPT produced a maximum power density (88.6 mW/m2) and COD removal efficiency (620.0 mg COD/L removal with 85% removal efficiency). The electricity generation of MFC has drawbacks for application which the output voltage and power are generally low and fluctuated by environmental parameter changes. In this study, the MFC customized power management system (PMS) and developed and implemented to MFC. The control devices were fabricated with a capacitor-based boost circuit (CBBC) and DC/DC boost converter (DBC). The developed PMS achieved maximum output voltage of 3.3V from the low input from MFC (below 0.5 V). A novel metal-free cathode catalyst with nitrogen- and phosphorus-doped ordered mesoporous carbon (NPOMC) was developed and applied to MFC. The MFC with NPOMC achieved around 60–75% of the ORR activity as compared with the conventional Pt/C catalyst in the two-chamber MFC (OCV 0.42 V and power density of 245.8 mW/m2). The stability of NPOMC is comparable to Pt/C. The cost of NPOMC is approximately 5% of Pt/C catalyst. The effect of electron and proton migration on CO electrosynthesis was examined in a BES. The main parameters of anodic and cathodic pH, electron mediator, applied potential and ion exchange membrane were examined with acetate and VFA productions. The maximum volumetric acetate production rate was 0.71 g/L/day in the BES, which is 2-6times higher than those in previous reports of CO2 electrosynthesis. The CODH expression in CO electrosynthesis was investigated for coulomb recovery and acetate and VFA production. The yeast extracts augmented BES showed significantly higher CODH expression, in which the specific CODH activity achieved was eight times higher than the control. The acetate production presented 3.53 g/L which is two times higher than the control with less CODH activity. The microbial community on biological CO2 electrosynthesis was investigated with different electron mediators of HNQ, and NR. The suspended bacteria and electrode-associated community were separately analyzed by taxonomy analysis using the next-generation sequence. The mediator uses in electrosynthesis influence the community development on both suspension and electrode surface. The maximum acetate production was achieved 15.07 g/L in HNQ, and 9.55 g/L in NR for 45 days of operation, respectively.

스마트 그리드를 활용한 향상된 전력 관리 운용 시스템의 설계 및 구현

김명순 경원대학교 일반대학원 2012 국내석사

최근 기후 변화와 지구 온난화에 따른 전 세계적인 에너지 절감 노력과 환경 규제가 강화되고 있다. 그럼에도 불구하고 IT산업이 확산되면서 에너지 사용이 급격하게 증가했고, IT 산업 부문의 배출량이 세계 배출량의 2%를 차지하면서 Green IT에 대한 관심이 급증하고 있다. 국내 온실가스 배출량의 27%를 차지하고 있는 전력 산업은 Green IT가에 가장 크게 주목하는 분야[1]이며, IT 부문 전력 소비량의 대부분을 차지하고 있는 전산실(IT 센터)의 에너지 효율 향상과 전력 사용량 감소가 중요하다. 스마트그리드를 위한 기존 전력 관리 시스템의 주요한 목적은 동적인 가격제도와 함께 소비자들에게 전력사용에 대한 정보를 제공함으로써, 수요의 반응을 유도하고, 전력 계통의 투자와 운영에 있어 효율을 향상시키는데 있다. 하지만, 현재 전력 관리 시스템들은 실시간 가격 등 전력 가격 제도에 주로 초점을 두는 경향이 있다. 본 논문에서는 전력 가격 제도에 초점을 둔 기존 전력관리 시스템을 개선하여, 전력 에너지 사용에 초점을 둔 전력 에너지 운영 관리 시스템을 제안한다. 본 논문에서는 전력 에너지 데이터 수집하여 이를 모니터링하고, 데이터 마이닝을 통하여 전력 데이터 간의 상관관계를 밝혀 전력 데이터에 이상 데이터 값이 발생했을 시, 이에 발생할 수 있는 문제점을 파악하여 이를 대비할 수 있게 해주는 전력 에너지 관리 운용 시스템을 설계하고, 이를 구현하였다. 제안한 전력 에너지 운영 관리 시스템의 성능을 검증하기 위해, 기존 전력 관리 시스템과의 차이점을 분석하였다. 본 시스템은 전력 사용량만을 측정하였던 기존 시스템에 전압, 전류, 전력, 주파수, 역율 등을 추가하여 36가지 전력에너지 데이터를 수집, 측정하였다. 이로써 전력 에너지 사용량에 대한 심도 깊은 수집이 가능하게 되었다. 또한 수집된 전력 에너지 데이터의 데이터 마이닝을 통해 전력 에너지 데이터 간의 상관관계를 밝혔다. 이를 통하여 고조파가 증가되면 역률 저하, 유효전력 증가, 무효전력 증가된다는 상관관계를 확인하였다. 이를 통해 전력 에너지 데이터에 비정상 값이 발견되면, 해당 PMU의 전원을 차단하는데, 이를 통해 전력 에너지 사용 효율이 0.53% 향상되었다. 추후 연구에서는 전력 에너지 관리 운용 시스템이 비즈니스 애플리케이션의 경계를 넘나들며 정보를 공유하도록 프로세스를 연결한 통합적인 플랫폼을 구현해보고자 한다. Recent, Energy conservation efforts and the environmental regulations are being strengthened due to climate change and global warming. Nevertheless, as IT industry proliferates, energy use has increased sharply. As emissions from IT industry sector account for 2% of global emissions, the interest in Green IT is rapidly growing. The power industry, accounting for 27% of Domestic greenhouse gas emissions, has been the biggest impact on Green IT. Improve energy efficiency and decrease power consumption of the server room(IT Center) that captures most of the power consumption should be made mandatory. The main object of existing energy management system for smart grid is to induce demand, and to improve efficiency investment and operation of power by providing information about dynamic pricing system and the use of power for consumers. However, recent power management system tends to focus only the real-time price and the price system. In this paper, we proposed power energy management system that focus on using electrical energy by improving the existing power management system that focus on power pricing schemes. In this paper, we designed and implemented advanced power energy management system that collects power energy data, monitors that, reveals correlations between power energy data through data mining, identifies problems and prepares potential problems. To verify the performance of proposed Power Energy Management System. we analyzed the differences between the existing power management systems. The proposed power energy management system collected and measured 36 kinds of electric energy data by adding voltage, current, power, frequency, power factor on an existing system. So, it was possible to collect power energy data in-depth. In addition, through data mining for collected power energy data, we stated the relationship between energy data. The relationship was confirmed that the more harmonic increases, the more power factor decrease, active power increases, and reactive power decreases. If we find the abnormal values in ​​power-energy data, the PMU will power off. As a result, efficiency of using power energy has improved 0.53%. In future studies, we wish to design and implement the integrate platform that connects processes to share information across business applications.

미생물연료전지의 전기화학적 특성 및 전력관리시스템 적용 연구

박혜민 전북대학교 일반대학원 2018 국내석사

미생물연료전지(Microbial Fuel Cell, MFC)는 전기화학적 활성을 지닌 미생물의 촉매작용을 이용하여 유기물로부터 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 본 연구에서는 MFC의 규모 확대와 경제성 문제 등의 문제를 해결하고자 전기화학적 분석을 통해 MFC의 내부저항과 성능을 비교하였고, 효율적인 재료를 선택하였다. 선택된 전극으로 MFC를 스택(stack)하여 전압을 향상시키고 전기 장치에 전압 부하를 충족하여 낮은 전압문제를 해결하고자 하였다. 산화 전극으로 스테인리스 망 전극을 사용한 MFC_SGp에서 최대 전력 밀도는 5.82 W/m3, 최대 전류 밀도 47.53 A/m3로 MFC_GGp보다 약 1.2배 높았다. 또한 MFC_SGp는 흑연펠트를 사용한 MFC_GGp보다 저항 손실이 작게 발생하여 전자의 이동에 의한 손실이 적은 것으로 사료된다. 내부저항을 보면 스테인리스 망 전극(옴 저항 : 0.56 Ω, 전하 이동 저항 : 0.02 Ω)은 흑연펠트 전극(옴 저항 : 2.10 Ω, 전하 이동 저항 : 88.8 Ω)보다 내부저항이 작아 전기화학적 성능이 우수하다고 할 수 있다. 따라서 스테인리스 망 전극은 전도성이 좋고 전극 표면의 활성도가 높아 높은 전기화학적 성능을 보였다. 산화 전극으로 스테인리스 망 전극을 사용하였고, 환원 전극으로 고가의 백금촉매를 사용한 MFC_SGp의 OCV는 스테인리스 망을 사용한 MFC보다 약 40 % 높았다. 스테인리스 망을 사용한 MFC_SS의 옴 저항(RΩ)은 1.33 Ω이고, MFC_SGp의 옴 저항은 0.68 Ω으로 약 2배 정도 높게 나왔다. 그러나 전류차단법 실험 결과 활성화 손실(activation loss, Va)과 저항 손실 모두 MFC_SS가 작았다. 이는 산화, 환원전위 손실이 작았기 때문에 스테인리스 망 전극(MFC_SS)의 산소환원반응이 더 잘 일어난다고 사료된다. 또한 최대 전류밀도는 MFC_SS(61.21 A/m3)가 MFC_SGp(47.53 A/m3)보다 약 1.3배 높았고, 최대 전력밀도와 최대전력은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 위 결과를 통해 스테인리스 망 전극의 흑연펠트 전극보다 내부저항이 높다고 해서 성능이 떨어진다고 판단할 수 없다. 스테인리스 망 전극은 기공이 큰 특징 때문에 물질전달이 잘 일어나는 장점이 있어 내부저항을 줄이면 고가의 백금 촉매를 대신하여 MFC의 성능을 향상시키고 규모 확대의 가능성이 있을 것으로 판단된다. 위의 결과를 통해 스테인리스 망 전극은 산화, 환원 전극으로의 사용하여 MFC를 제작하여 직렬, 병렬연결을 통해 스택하고 전력관리시스템을 이용하여 실험을 진행하였다. 각 연결방법에 따른 미생물연료전지의 성능은 병렬연결(MFC 1//2//3//4. 46.9±2.0 mV), 병렬-직렬연결(MFC 1//2-3//4, 28.6±0.1 mV), 직렬-병렬연결(MFC 1-2//3-4, 28.0±0.2 mV)), 직렬연결(MFC 1-2-3-4, 15.3±0.1 mV)순으로 높았다. 병렬연결의 개수가 많을수록 전압이 높은 것을 알 수 있었다. 또한 직렬과 병렬연결 후 PMS를 하였을 때와 LED 연결할 때 유기물 제거효율은 약 80% 이상의 제거 능을 보였다. 또한 전기를 소모할 때 더 높은 유기물 제거율을 보였다. 이를 통해 MFC를 스택하면 높은 전기를 생산하는 동시에 효율적으로 폐수를 처리할 수 있는 것을 보여주었다.

저전력 장거리 통신기술 기반의 타이어 관리 시스템에 관한 연구

김승기 전남대학교 2017 국내석사

사물인터넷(Internet of Thing)은 기존의 유선통신 기반 인터넷 및 모바일 인터넷보다 진화된 단계의 인터넷을 의미하고 있다. 초기 유선통신 시대에는 PC 같은 사물 간의 연결을 통해서만 데이터 교환이 발생했으며, 매개체로서 사람의 개입이 요구되었다. 그 후 무선통신 기술의 발달로 사람과 사람, 사람과 사물, 사물과 사물로 통신 가능 범위가 확대되고, 나아가 사물 간의 자율적 통신도 가능한 사물통신(M2M)으로 발전하게 되었다. 한편, 이러한 사물인터넷의 한 분야로 저전력 장거리 통신기술(LPWA)이 특징에 맞는 다양한 분야로의 응용, 향후 End-device로부터 수집되는 정보를 기반으로 한 빅 데이터 분석 등으로 각광받고 있는 추세이다. 본 논문에서는 현재 IoT의 새로운 분야 중 하나로 각광받고 있는 저전력 장거리 통신기술을 이용한 차량 관리 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 주기적으로 차량의 주행 거리를 포함한 다양한 센서에서 측정하는 정보를 데이터베이스로 전송하고, 전송한 데이터를 기반으로 차량의 상태를 파악하여 운전자에게 알려주는 구조를 가진다. 제안한 시스템은 차량 정비소가 기존에 고객들을 관리하는 데 있어 수동적이고 평균적인 데이터를 산출하여 예측된 서비스를 제공하는 것에 비하여, 좀 더 능동적으로 서비스를 제공함에 따라 새로운 수익 모델을 창출할 수 있을 것으로 예상된다. 제안한 시스템을 구현하기 위하여 저전력 장거리 통신기술의 종류에 대하여 살펴보고, 프로토콜을 일정한 기준을 두고 분석하였다. 결과적으로, LoRa가 본 논문에서 설계하고자 하는 타이어 관리 시스템에 가장 적합한 기술이라고 판단하였다. LoRa 프로토콜을 이용한 타이어 관리 시스템을 설계하기 위해 LoRa 표준을 참고하여 절차를 도시하였다. 타이어 관리 시스템 송·수신 절차는 크게 Join Procedure와 타이어 정보 송·수신 절차로 나누어져 있다. 타이어 관리 시스템은 각각의 목적에 맞도록 설계되었다. 설계된 소프트웨어 및 하드웨어를 기반으로 동작 테스트를 진행한 결과, LoRa 프로토콜의 절차에 맞게 Join Procedure를 진행하고, 그 후에 타이어와 관련된 정보를 송·수신하는 것을 확인함으로써 End-device와 게이트웨이가 정상적으로 통신하는 것을 확인하였다. 제안한 타이어 관리 시스템은 본 논문에서는 타이어와 관련된 정보만을 송·수신하는 것에 한정되어 있지만, 향후 CAN과 연동하여 차량의 안전에 관여하는 다양한 센서의 정보를 송·수신하는 서비스로 발전할 가능성이 있다.

에너지프로슈머를 위한 국민참여형 전력거래시스템의 이용의도에 영향을 미치는 요인에 관한 연구

정호석 숭실대학교 대학원 2021 국내박사

정부에서는 에너지 수급의 안정을 위해 공급능력 확대도 필요하지만, 수요 측면에서 전력수요를 줄이거나 분산시켜야 하고 우리나라 경제 산업 구조를 에너지 저소비형으로 바꾸어나가야 할 필요성을 갖게 되었다. 즉, 전력산업의 패러다임이 공급중심에서 수요중심으로 전환되면서 수요자원에 관한 관심이 급증하게 되었고, IT 융복합 기술을 활용하여 에너지 수요관리 기술과 에너지 인프라를 통합하여 에너지 소비 최적화를 통해 수요가 공급의 균형 맞추고 전력공급의 안정성을 확보하기 방안이 필요하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 전력수요관리를 통해서 사용량이 집중되는 시기에 전기사용량을 줄임으로써 전력수급의 안정화를 가져올 수 있다. 전력거래소에서는 2019년 12월 공장 등 대규모 사업장 중심으로만 운용되었던 수요자원 거래시장을 소규모 전기소비자도 참여할 수 있게 “에너지 쉼표 제도(국민 DR)”를 시행하였다. 이러한 제도는 수요관리사업자의 전력거래시스템을 통하여 참여할 수 있고, 전력거래소는 수요관리사업자를 통해서 전력수급과 미세먼지 예보를 고려하여 수요감축 요청하고 정산금을 지급한다. 본 연구에서는 소규모 전기소비자가 수요자원 거래시장에 참여를 위해서 전력거래시스템의 특성과 요인을 분석하여 전력거래시스템의 이용을 활성화하고 합리적인 정책 방향을 결정하고자 한다. 이에 따라 국민참여형 전력거래시스템의 유용성과 이용태도를 매개 변인으로 국민참여형 전력거래시스템 이용의도에 영향을 미치는지에 대하여 분석하고자 하였다. 현재 전력거래시스템을 이용 경험이 있는 대상과 앞으로 사용하게 될 일반인들을 대상으로 설문조사를 하여 분석하였다. 측정모형의 확인적 요인분석을 하였고, 구성 요인들 간의 판별 타당성과 집중 타당성을 분석하였다. 연구모형을 통한 가설 검증을 위해 구조방정식의 모형 분석을 수행하였고, 마지막으로 조절 효과를 보기 위해 다중집단분석(Multiple Group Analysis)을 분석하였다. 그 결과로 국민참여형 전력거래시스템의 시스템 특성 요인(상대적 이점, 복잡성, 접합성), 정책 특성 요인(정책이해, 정책신뢰, 지각된 보상), 수요자 특성 요인(자기 효능감, 혁신성, 주관적 규범)의 연구가설이 지각된 유용성과 이용태도에 유의미한 영향을 주었고, 이러한 매개변수가 이용의도에 유의미한 영향을 준 것으로 확인되었다. 본 논문은 소규모 전기 소비자인 에너지프로슈머가 수요관리사업자가 운영 중인 에너지참여형 소비자가 전력거래시스템의 이용의도에 영향을 미치는 요인 분석 결과에 따라 시스템의 활용 효과와 참여율 향상, 합리적인 정책을 수립하는 데 중요한 지침이 될 것이다. The government also needs to expand supply capacity to stabilize energy supply and demand, but there is a need to reduce or distribute electricity demand in terms of demand and change the nation's economic and industrial structure to low energy consumption. In other words, as the paradigm of the power industry shifted from supply-oriented to demand-oriented, interest in demand resources soared, and IT convergence technology was used to integrate energy demand management technology and energy infrastructure. To solve this problem, power demand management can lead to stabilization of power supply and demand by reducing electricity use at a time when usage is concentrated. In December 2019, the Korea Electric Power Exchange implemented the "Energy Comma (National DR) System" to allow small electricity consumers to participate in the demand resource trading market, which was operated only at large-scale businesses such as factories. Such a system can be participated through the demand management business operator's power transaction system, and the Korea Electric Power Exchange requests demand reduction and pays settlement fees through demand management businesses in consideration of electricity supply and fine dust forecasts. In this doctoral dissertation, it is necessary to analyze the characteristics and factors of the power trading system to enable the use of the power trading system and determine a reasonable policy direction for small electricity consumers to participate in the demand resource trading market. Accordingly, it was intended to analyze whether the usefulness and attitude of the public-participating power transaction system affect the intention to use the public-participating power transaction system as a parameter. This doctoral dissertation was conducted on subjects who have experience using the current power transaction system and the general public who will use it in the future. We did a confirmatory factor analysis of the measurement model and analyzed the feasibility and concentration feasibility of the components. Model analysis of structural equations was performed for hypothesis validation through the research model, and finally, Multiple Group Analysis was analyzed to see the conditioning effect. As a result, studies of system characteristics (relative benefits, complexity, connectivity), policy characteristics (policy understanding, policy trust, perceived rewards) and consumer characteristics (self-efficacy, innovation, subjective norms) in a participatory power transaction system have significantly affected usage. In this doctoral dissertation, Energy Prosumer a small consumer of electricity, will be an important guide for energy-participating consumers operating by demand management operators to improve the utilization effect, participation rate, and establish reasonable policies.

프리패치 버퍼의 동적변경에 기반한 디스크 전력관리 기법

임종호 연세대학교 대학원 2006 국내석사

Since the quality of contents and performance of mobile devices have been dramatically improved, power control technique for mobile devices became an important issue. Most of mobile devices have a disk drive which has large capacity, to store the high quality contents. Since the disk consumes most of the power of a mobile device, we need disk power management technique to improve the performance of mobile device with limited power. Disk power management techniques use the fact that a disk has four different states, active, idle, standby and sleep, and the amount of disk power consumption is different in each state. The disk power management which uses Prefetching is an active and practical method.In this paper, we propose a disk power management technique based on dynamic change of the prefetch buffer size. In this technique, Kernel decides whether the application has characteristics of periodic or interactive applications, and changes the prefetching size based on the characteristics. We analyzed the effect of the prefetching. Prefetching reduce the disk power consumption with periodic applications. To validate this fact, we analyzed the influence of prefetching to executing time of applications and disk power consumption both with periodic applications and interactive applications. Furthermore, we propose a disk power model and optimal Kernel Prefetching size through the model and experimental results. Our method is implemented on Harmonia, a system power management framework, which is based on Linux 2.6.9. 모바일 기기의 성능 향상과 콘텐츠의 고품질화로 인하여 모바일 기기의 전력관리 기법은 중요한 문제가 되었다. 또한 고품질의 콘텐츠를 저장하기 위하여 대용량 디스크를 탑재한 모바일 기기의 경우 젼력의 상당 부분을 디스크가 소모한다. 이 때문에 한정된 전력자원을 효율적으로 활용하여 모바일 기기의 성능을 향상시키는 측면에서 디스크 전력관리 기법이 필요하다. 디스크 전력관리 기법은 디스크가 Active, Idle, Standby, Sleep 네 가지 상태를 갖고 있으며 각각 전력사용이 다르다는 점을 이용한다. 디스크 전력관리의 여러 기법 중에서 Prefetching 을 사용하는 전력관리는 매우 적극적이고 유용한 방법이다.본 논문에서는 디스크 드라이브의 전력관리를 위하여 프리패치 버퍼의 동적 변경에 기반한 디스크 전력관리 기법을 제안한다. 이 기법은 Kernel 이 응용의 특성을 능동적으로 파악하여 응용이 Periodic 응용의 특성을 보일 경우와 Interactive 응용의 특성을 보일 경우로 구분하고 각각의 특성에 맞추어 Prefetching 크기를 변경하는 방법이다. 이를 위하여 우선 Prefetching 의 효과에 대하여 분석한다. Prefetching 은 Periodic 응용의 경우에 디스크 전력감소 효과가 있다. 이것을 확인하기 위하여 Periodic 응용과 Interactive 응용에 대하여 Prefetching 이 응용의 수행시간 및 디스크 전력소모에 관계하는 영향에 대해 실험을 통하여 분석한다. 또한 한정된 메모리를 갖는 모바일 기기의 특성을 고려하여 디스크 드라이브에 대한 전력사용 모델을 제시하고 모델을 통한 분석과 실제 실험을 통하여 Periodic 응용에서 디스크 전력감소를 위한 최적의 Kernel Prefetching 값을 제시한다. 제안하는 기법은 시스템 통합 전력관리 기법의 연구에 대한 기반을 구축하기 위하여 Linux 2.6.9 를 기반으로 하는 Harmonia 시스템 통합 전력관리 Framework 에 구현되었으며 이를 통하여 성능을 평가하였다.

내장형 시스템에서 중앙처리장치와 그래픽처리장치의 상호연관성을 이용한 전력 관리 기법

황근호 한양대학교 2016 국내석사

전력 관리는 스마트폰(smart phone)이나 태블릿 PC(tablet PC) 등과 같은 고성능 내장형 시스템에서 가장 중요한 사항 중의 하나이다. 스마트폰과 태블릿 PC는 안정적으로 전력 공급을 받지 못하고, 장치에 내장된 전지를 통해서 사용되는 시간이 매우 길기 때문이다. 전력 소모는 이러한 장치들의 실제 사용시간과 매우 밀접하기 때문에 효율적으로 전력 소모를 조절함으로써 사용자들이 오랜 시간을 이동하며 사용할 수 있도록 하여야 한다. 최근 스마트폰 사용자들이 3D 게임과 같은 그래픽 애플리케이션(graphic application)을 많이 사용하는데, 그래픽 애플리케이션은 중앙처리장치와 그래픽처리장치의 일련의 동작으로 이루어진다. 중앙처리장치는 화면에 어떠한 것이 표시되어야 하는지 결정하고, 그것을 그래픽처리장치에게 프레임(frame)으로 그려내어 화면에 표시하도록 명령을 전달한다. 따라서 그래픽 애플리케이션의 초당 프레임 수(Frame Per Second, FPS)는 두 처리장치 모두의 성능에 큰 영향을 받는다. 그러므로 좋은 초당 프레임 수를 유지하여 사용자들을 만족시킬 수 있도록 고성능의 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)와 그래픽처리장치(Graphic Processing Unit)가 사용되는 추세이다. 하지만 고성능의 처리장치들은 좋은 성능을 제공해주지만 그만큼 전력 소모도 크다. 이러한 내장형 시스템의 특징과 사용자들의 요구로 인해 중앙처리장치와 그래픽처리장치의 전력 관리에 대하여 많은 연구가 이루어졌다. 하지만 대부분의 연구는 두 처리장치를 서로 독립적인 처리장치로 간주하고 전력 관리를 하여 그래픽 애플리케이션을 동작시키는 경우 나타나는 두 처리장치간의 상호연관성을 고려하지 못하고 있다. 그래픽 애플리케이션을 실행시킬 때 두 처리장치는 서로 상호연관성을 가지며, 하나의 처리장치의 동작속도가 변할 때 다른 처리장치의 요구 성능에 영향을 주게 된다. 이러한 상호연관성을 고려하지 않는 경우 비효율적인 전력 관리가 이루어질 가능성이 있다. 본 논문에서는 그래픽 애플리케이션의 특성으로 인해 나타나는 두 처리장치간의 상호연관성으로 인한 영향을 추정함으로써 더 효율적인 전력관리를 할 수 있는 전력관리 기법을 제안한다. 제안된 전력관리 기법을 사용함으로써 기존의 처리장치간의 상호연관성을 고려하지 않은 전력관리 기법보다 더 나은 전력 효율 및 사용자 경험(user experience)을 제공할 수 있었다. 처리장치들에 대한 요구 성능이 높은 벤치마크 프로그램(benchmark program)의 경우 전력 소모를 약 1% 감소시키면서 벤치마크 점수를 약 9% 상승시켜 전력 효율을 약 10% 개선할 수 있었고, 사용자 경험 저하(user experience degradation)도 약 12% 줄일 수 있었다. 요구 성능이 상대적으로 낮은 벤치마크 프로그램에서도 기존의 전력관리 기법보다 더 효율적으로 전력관리를 하여 아무런 사용자 경험 저하를 일으키지 않으면서 전력 소모를 약 30% 줄일 수 있었다.