아두이노 기반 IT융합 스마트 대지저항 측정 기술 연구

국문 초록 (Abstract)

연구목적: 아두이노를 이용하여 실시간 대지저항 데이터를 취득할 수 있는 스마트 대지저항 측정장치를 개발하여 낙뢰 등 이상전압으로부터 안전한 설비환경을 구축하는것에 목적이 있다. 연구방법: 본 논문 은 아두이노와 전력선 통신(PLC) 체계를 갖춘 대지저항 취득 및 분석 시스템을 개발하여 설계모델과 적 용사례를 연구하였다. 경남지역의 풍력발전 단지 내 일부 부지를 테스트 베드로 선정하여 신기술을 적용한 실시간 대지저항 데이터를 취득하였다. 전극배열은 웨너(Wenner) 4전극배열과 슐렘버거(Schlumberger) 전극배 열을 혼용한 스마트 전극배열을 채택하였다. 연구결과: 본 기술의 특징은 첫 번째로 스마트 다 전극의 깊 이를 각기 다르게 편성해 층간에 특이성을 가지는 지층 구조에도 취득 데이터의 오차범위를 축소하였 다. 두 번째로 스마트 접지전극에서 취득한 대지저항 데이터의 정보를 사물인터넷으로 실시간 송·수신 이 가능하도록 IT융합 기술을 적용하였다. 마지막으로 규칙적인 관리 체계를 구축하고 Server에 축적된 빅 데이터를 분석하여 다양한 요소들의 변화추이를 확인할 수 있으며, IT융합 환경에 최적의 접지 알고 리즘과 접지시스템 설계 모델링이 가능하다. 결론: 본 기술은 4차 산업 시대에 근간이 되는 도시 기반시 설에 낙뢰로 인한 서지(Surge)의 피해를 줄이고 최적화된 접지시스템 모델을 설계하여 사용자의 안전과 생명을 보호 할 것이다. 또한 순수 국산 기술력의 지적재산권을 확보하여 포스트 코로나 시대에 팬데믹 으로 정체되어있는 우리산업의 일자리 창출과 활기를 불어넣는 효과도 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose: The purpose is to establish a safe facility environment from abnormal voltages such as lightning by developing a smart land resistance measuring device that can acquire real-time land resistance data using Arduino. Method: This paper studied design models and application cases by developing a land resistance acquisition and analysis system with Arduino and a power line communication (PLC) system. Some sites in the wind power generation complex in Gyeongsangnam-do were selected as test beds, and real-time land resistance data applied with new technologies were obtained. The electrode arrangement adopted a smart electrode arrangement using a combination of a Wenner four electrode arrangement and a Schlumberger electrode arrangement. Result: First, the characteristic of this technology is that the depth of smart multielectrodes is organized differently to reduce the error range of the acquired data even in the stratigraphic structure with specificity between floors. Second, IT convergence technology was applied to enable real-time transmission and reception of information on land resistance data acquired from smart ground electrodes through the Internet of Things. Finally, it is possible to establish a regular management system and analyze big data accumulated in the server to check the trend of changes in various elements, and to model the optimal ground algorithm and ground system design for the IT convergence environment. Conclusion: This technology will reduce surge damage caused by lightning on urban infrastructure underlying the 4th industrial era and design an optimized ground system model to protect the safety and life of users. It is also expected to secure intellectual property rights of pure domestic technology to create jobs and revitalize our industry, which has been stagnant as a pandemic in the post-COVID-19 era.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT
• 요약
• 서론
• 스마트 대지저항 측정 기술
• 개발환경
• 스마트 대지저항 측정기술의 알고리즘
• 연구모델
• 테스트 베드 환경
• 현장고도 및 경사도
• 스마트 대지저항 측정 시험 환경 설정
• 시뮬레이션 결과
• 스마트 측정 측정전극 전송응답
• 스마트 대지저항 시뮬레이션 결과
• 결론
• References

참고문헌 (Reference)

1 김홍용, "해상 매립 지역 산업 플랜트 건설 시 감전 재해 예방을 위한 안전 접지에 관한 연구" 한국재난정보학회 13 (13): 305-312, 2017

2 김홍용, "태양광 발전단지 내부 그리드의 안전 특성화 접지 설계에 관한 연구" 한국재난정보학회 14 (14): 130-140, 2018

3 부창진, "Image reconstruction of subspace object using electrical resistance tomography" 한국지능시스템학회 6 (6): 47-51, 2006