교류 이용 사물인터넷 무선센서에 전력 공급
[한국에너지신문] 배전선로에 흐르는 전자파를 모아 변환해 사물인터넷용 무선 센서에 전력을 공급하는 전원으로 사용하는 장치가 국내에서 개발됐다.
한국전력 전력연구원(원장 배성환)은 배전설비 관리를 위한 사물인터넷용 무선센서에 외부와 연결된 전원선이나 전지 등을 사용하지 않고 전원을 공급할 수 있는 ‘IoT 무선센서용 에너지하베스팅 전원장치’를 개발했다.
‘IoT 무선센서용 에너지하베스팅 전원장치’는 배전용 전선에서 발생하는 전자계를 전력으로 변환하고 IoT 센서에 공급한다. 센서에 붙어 있는 기존 전지를 제거할 수 있는 것은 물론, 전원을 충분히 공급할 수 있어 무선통신 거리를 늘리고 센서의 감지 범위를 확대하는 등 기능을 강화할 수 있다.
이 장치는 변류기와 마찬가지로 배전용 전선에 흐르는 교류를 이용하고 IoT 무선센서에 필요한 전력을 생산하는 원리를 이용해 관통형 방식과 진동, 방수방진 설계를 적용하고 배전용 전선에 직접 설치한다.
배전선로에 연결된 소비자의 전력소비에 따라 최대 250A까지 시시각각 변하는 배전선로의 전류로부터 5W와 30W 용량의 전력을 안정적으로 공급하도록 제작되어 무선센서 및 통신용 게이트웨이 등 IoT 설비가 요구하는 전력을 공급할 수 있다.
한전은 변압기 및 스위치 등 각종 배전 설비의 원격 관리를 위해 배전 가공선로, 전주 등에 IoT 무선센서를 설치해 운영하고 있다. IoT 무선센서는 전원으로 전지를 사용하지만 전지의 수명이 1개월로 짧아 사람이 직접 교체해야 한다. 센서의 무선통신 출력를 줄이거나 낮은 빈도로 데이터를 취득하는 등의 방법으로 전지의 수명을 늘리는 방법을 사용하고 있다.
전기의 전압이 영향을 미치는 범위를 ‘전계’라고 하고, 전기의 전류가 영향을 미치는 범위와 방향을 ‘자계’라고 하는데, 이를 합쳐서 부르는 개념이 전자계다. 전자계가 만들어내는 파장을 전자파라고 한다.
에너지하베스팅은 태양광, 자동차 등의 운동에너지, 진동, 통신전파, 체온 등의 에너지원에서 적은 양의 전기를 생산하는 친환경 기술이다. 저전력이 필요한 센서나 무선통신 등에 사용될 수 있다.
사물인터넷은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 더해 인터넷에 연결해 사물들간에 데이터를 교환하고 학습을 통해 유의한 정보를 추출하고 제어하는 기술이다.
전력연구원은 오는 7월까지 고창전력시험센터에서 각종 무선센서와 IoT용 전원장치를 일체화한 무선센서 노드의 성능시험을 마치고 2018년까지 장기 신뢰성 검증을 거쳐 사업화할 예정이다.
