한전 전력연구원, IoT 센서 위한 에너지 하베스팅 전원장치 개발

한전 전력연구원(원장 배성환)은 배전설비 관리를 위한 사물인터넷(IoT, Internet of Things)용 무선센서에 외부와 연결된 전원선이나 전지 등을 사용하지 않고 전원을 공급할 수 있는 ‘IoT 무선센서용 에너지하베스팅 전원장치’를 개발했다.

한전은 변압기 및 스위치 등 각종 배전 설비의 원격 관리를 위해 배전 가공선로, 전주 등에 IoT 무선센서를 설치해 운영 중이다.

현재 IoT 무선센서는 전원으로 전지(배터리)를 사용하지만 전지의 수명이 1개월로 짧아 사람이 직접 교체해야 하는 등 높은 유지비용이 필요하다.

따라서 센서의 무선통신 출력를 줄이거나 낮은 빈도로 데이터를 취득하는 등의 방법으로 전지의 수명을 늘리는 방법을 사용하고 있다.

에너지 하베스팅 (Energy Harvesting)은 태양광, 자동차 등의 운동에너지·진동·통신전파·체온 등의 에너지원에서 적은 양의 전기를 생산하는 친환경 기술이다. 저전력이 필요한 센서나 무선통신 등에 사용될 수 있다.

IoT 무선센서용 에너지하베스팅 전원장치는 배전용 전선에서 발생하는 전자계를 전력으로 변환하고 IoT 센서에 공급함으로써 IoT 센서의 전지를 제거하는 것은 물론, 충분한 전원 공급으로 무선통신 거리를 늘리고 센서의 기능을 확대하게 된다.

변류기(Current Transformer)와 마찬가지로 배전용 전선에 흐르는 교류를 이용하고 IoT 무선센서에 필요한 전력을 생산하는 원리를 이용해 관통형 방식과 진동, 방수방진 설계를 적용해 배전용 전선에 직접 설치한다.

배전선로에 연결된 소비자의 전력소비에 따라 최대 250A까지 시시각각 변하는 배전선로의 전류로부터 5W와 30W 용량의 전력을 안정적으로 공급하도록 제작돼 무선센서 및 통신용 게이트웨이 등 IoT 설비가 요구하는 전력공급이 가능하다.

전력연구원은 오는 7월까지 고창전력시험센터에서 각종 무선센서와 IoT용 전원장치를 일체화한 무선센서 노드의 성능시험을 마치고 2018년까지 장기 신뢰성 검증을 거쳐 사업화할 예정이다.

전력연구원은 4차 산업혁명의 핵심기술인 IoT 기반기술을 지속적으로 개발하는 한편 개방형 IoT 사업환경을 구축해 관련 산업생태계의 활성화 및 글로벌 시장 경쟁력 강화에 주도적인 역할을 수행할 예정이다.

이를 위해 전력연구원은 지난 16년 '전력 IoT 에너지플랫폼'의 통신규격 및 개발환경 등을 SPIN 홈페이지(http://spin.kepco.co.kr)를 통해 산업체에 공개하고, 지난 3월에는 한국전력 전력연구원과 전력시험센터(고창) 및 창조경제혁신센터(나주)에 각종 시험장비 등이 설치된 '전력 사물인터넷 오픈랩'을 구축해 산학연 개발자가 설비 및 서비스 개발을 위해 사용할 수 있도록 개방했다.