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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이상순
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 가천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수37
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2020
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최근 일상생활을 비롯한 모든 환경에서 IoT 화가 이루어지면서 스마트 홈을 비롯하여 업무를 보는 공간인 스마트빌딩 등 다양한 공간에서 네트워크 기반 기술들이 적용 및 이용되고 있다. 그러나 국내 에너지 시장의 경우 수입 에너지에 대한 의존도가 매우 높기 때문에 에너지 소모량을 저감시키고 효율성을 향상시키기 위한 노력이 지속되고 있다.
일반적으로 빌딩 환경은 근로자 혹은 거주자가 최저 8시간 이상을 머무르며 다양한 전자기기들을 사용하고 빌딩 내 PC, 조명기기, 냉·난방기 등 다양한 전자기기들을 통합하여 하나의 중앙관리시스템에서 통제하는 형식으로 구성되어 있다. 특히 실제로 사용하지 않는 동안 발생하는 대기전력에 대한 문제도 세계적으로 이슈화되고 있으며, 국가 차원의 대기전력 소모량은 수억 달러에 달한다고 발표되고 있다.
그러나 최신식 빌딩이 아닌 기존 빌딩의 경우 네트워크화를 염두에 두지 않았기 때문에 별도의 AP와 게이트웨이를 통해 네트워크화 해야 한다는 단점이 있을 뿐만 아니라 평일과 주말간 사용되는 전력량이 다르므로 이를 구분해야 할 필요가 있다.
따라서 본 논문에서는 IoT 표준 프로토콜인 MQTT를 적용하고, 평일/주말 분류 알고리즘을 적용한 대기전력 저감 시스템을 설계 및 구현하였다.
본 논문에서 구현한 시스템을 평가하기 위해 30일간 대기전력 소모량을 개별적으로 측정하여 기존 IEEE 802.15.4 기반 대기전력 저감 시스템과 비교평가를 진행하였으며, 평가 결과 약 19.67%, 97.95Wh가 저감된 것을 확인하였으며, 평일/주말 분류가 원활하게 이루어지는 것을 확인하였다.
일반적으로 빌딩 환경은 근로자 혹은 거주자가 최저 8시간 이상을 머무르며 다양한 전자기기들을 사용하고 빌딩 내 PC, 조명기기, 냉·난방기 등 다양한 전자기기들을 통합하여 하나의 중앙관리시스템에서 통제하는 형식으로 구성되어 있다. 특히 실제로 사용하지 않는 동안 발생하는 대기전력에 대한 문제도 세계적으로 이슈화되고 있으며, 국가 차원의 대기전력 소모량은 수억 달러에 달한다고 발표되고 있다.
그러나 최신식 빌딩이 아닌 기존 빌딩의 경우 네트워크화를 염두에 두지 않았기 때문에 별도의 AP와 게이트웨이를 통해 네트워크화 해야 한다는 단점이 있을 뿐만 아니라 평일과 주말간 사용되는 전력량이 다르므로 이를 구분해야 할 필요가 있다.
따라서 본 논문에서는 IoT 표준 프로토콜인 MQTT를 적용하고, 평일/주말 분류 알고리즘을 적용한 대기전력 저감 시스템을 설계 및 구현하였다.
본 논문에서 구현한 시스템을 평가하기 위해 30일간 대기전력 소모량을 개별적으로 측정하여 기존 IEEE 802.15.4 기반 대기전력 저감 시스템과 비교평가를 진행하였으며, 평가 결과 약 19.67%, 97.95Wh가 저감된 것을 확인하였으며, 평일/주말 분류가 원활하게 이루어지는 것을 확인하였다.
목차
목 차I. 서 론 1II. 관련연구 42.1 대기전력 42.1.1 대기전력의 종류 42.1.2 대기전력 저감 동향 62.2 스마트빌딩 72.2.1 스마트빌딩의 정의 72.2.2 스마트빌딩의 주요 기술 82.3 저전력 프로토콜 112.3.1 Zigbee 112.3.2 MQTT 152.3.3 CoAP 232.3.4 XMPP 322.3 대기전력 저감 프로그램 운용 규정 352.4 기존 대기전력 저감 시스템 49III. Zigbee-MQTT 기반 대기전력 저감 시스템 설계 523.1 시스템 개요 523.2 시스템 요구사항 543.3 시스템 구조 543.3.1 Zigbee-MQTT 연동을 위한 시스템 구성 563.3.2 대기전력 저감을 위한 시스템 구성 573.4 대기전력 저감 프로세스 설계 593.4.1 대기전력 저감 프로세스 603.4.2 평일/주말 분류를 위한 알고리즘 613.4.3 전체 프로세스 623.5 대기전력 저감 시스템 설계 63IV. Zigbee-MQTT 기반 대기전력 저감 시스템 구현 654.1 구현환경 654.2 대기전력 저감 시스템 구성 664.3 대기전력 저감 시스템 구현 674.3.1 Zigbee-MQTT 연동 674.3.2 멀티탭과 라즈베리파이 연동 734.3.3 구글 캘린더 연동 774.3.4 클라이언트 구현 824.3.5 서버 구현 824.3.6 사용자 앱 화면 구현 83V. 대기전력 저감 시스템 테스트 및 평가 855.1 테스트 방법 및 환경 855.1.1 대기전력 데이터 실제 측정 방법 865.1.2 테스트 시스템 구축 925.2 테스트 항목 945.3 기존 시스템과 제안 시스템 비교 955.4 제안 시스템 종합 평가 98VI. 결 론 100참고문헌 102감사의 글 118
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