한전 전력연구원, IoT 센서 위한 에너지 하베스팅 전원장치 개발
전원 공급 확대, 비용절감과 IoT 설비의 무선통신 성능 향상 기여

외부 전원장치없이 사물인터넷(IoT) 전원으로 배전선로에 흐르는 전력을 공급하는 장치가 개발됐다.

한전 전력연구원(원장 배성환)은 배전설비 관리를 위한 사물인터넷(IoT)용 무선센서에 외부와 연결된 전원선이나 전지 등을 사용하지 않고 전원을 공급할 수 있는 'IoT 무선센서용 에너지하베스팅 전원장치‘를 개발했다고 밝혔다.

에너지하베스팅(Energy Harvesting)이란 태양광, 자동차 등의 운동에너지나 진동, 통신전파, 체온 등 에너지원에서 적은 양의 전기를 생산하는 친환경 기술이다. 저전력이 필요한 센서나 무선통신 등에 사용될 수 있다.

한전은 변압기, 스위치 등 각종 배전설비의 원격 관리를 위해 배전 가공선로, 전주 등에 IoT 무선센서를 설치해 운영 중이다. 하지만 현재 IoT 무선센서는 전원으로 전지(배터리)를 사용하지만 전지의 수명이 1개월에 불과해 사람이 직접 교체해야 하는 등 높은 유지비용이 들어간다. 이에 한전은 센서의 무선통신출력을 줄이거나 낮은 빈도로 데이터를 취득하는 방법으로 전지의 수명을 늘리는 방법을 사용하고 있다.

이번에 한전 전력연구원이 개발한 IoT 무선센서용 에너지하베스팅 전원장치는 기존의 센서 전지 수명 문제를 해소하는데 도움이 될 것으로 기대된다. 한전 전력연구원은 배전용 전선에서 발생하는 전자계를 전력으로 변환하고 IoT 센서에 공급함으로써 센서에 들어가는 전지를 제거하는 것은 물론, 충분한 전원공급을 통해 무선통신거리의 증가, 센서 기능 확대까지 이끌어냈다.

여기에는 변류기(Current Transformer)처럼 배전용 전선에 흐르는 교류를 이용해 IoT 무선센서에 필요한 전력을 생산하는 원리가 활용됐다. 전원장치는 관통형 방식과 진동, 방수방진 설계를 적용해 배전용 전선에 직접 설치된다.

특히 IoT 무선센서용 에너지하베스팅 전원장치는 배전선로에 연결된 소비자의 전력소비에 따라 최대 250A까지 시시각각 변하는 배전선로의 전류로부터 5W와 30W 용량의 전력을 안정적으로 공급하도록 제작됐다. 무선센서나 통신용 게이트웨이 등 IoT설비가 요구하는 전력공급도 가능하다.

한전 전력연구원 스마트배전연구소 관계자는 “오는 7월까지 고창전력시험센터에서 각종 무선센서와 IoT용 전원장치를 일체화한 무선센서 노드의 성능시험을 마치고, 2018년까지 장기 신뢰성 검증을 거쳐 사업화할 예정”이라며 “전력연구원은 4차산업혁명의 핵심기술인 IoT 기반기술을 지속적으로 개발하는 한편 개방형 IoT 사업환경을 구축해 관련 산업생태계의 활성화와 글로벌 시장 경쟁력 강화에 주도적인 역할을 수행할 것”이라고 밝혔다.

한편 전력연구원은 지난해 ‘전력 IoT 에너지플랫폼’의 통신규격과 개발환경 등을 SPIN 홈페이지를 통해 산업체에 공개하고, 지난 3월 각종 시험장비가 설치된 ‘전력사물인터넷 오픈랩’을 전력연구원과 고창전력시험센터, 나주 창조경제혁신센터에 구축해 산학연 개발자가 설비 및 서비스 개발을 위해 사용할 수 있도록 개방했다.