플러그와 빅데이터의 만남, 스마트 피노

by 김병훈 | 2016-08-19 13:13
디자인씽킹포트폴리오 스마트가전제품

재료

  • 50A 전류 측정 센서 1개 (15000원)
  • 릴레이 모듈 1개 (12000원)
  • 와이파이 쉴드 1개 (100000원)
  • 4구 멀티탭 1개 (12000원)
  • 아두이노 1개 (4800원)
  • 온습도 센서 1개 (8000원)

1. 단말 디바이스, 서비스




    < 그림 1 > 단말 디바이스  (가상 구현)
 
     단말기 명칭 : 스마트 피노 ( 플러그의 돼지 코 모양, 피그 노즈에서 유래)
 
   1. 단말 디바이스 구성 - <그림 1>
    ① 디바이스와 연결된 가전제품을 센서를 통해 전류량을 측정
    ② Arduino와 구축한 server간의 소켓 통신을 사용하여 server에 전류 데이터를 전송 
    ③ 디바이스의 GPS 정보를 server에 전송







<그림 2> 측정 data를 활용한 DB화 및 그래프 예시
 
     2. server 구성 및 서비스 - <그림 2>
    ① 측정된 전류량 및 GPS data를 DB화 시킨 후 저장
    ② 전류량 data을 전력 공식을 사용하여 전력 data로 변형 후 DB화
    ③ DB화 되어진 data 중 사용자가 원하는 기간을 선택하여 그래프 화
    ④ 구축한 모니터링 웹페이지와 앱을 통하여 사용자가 원하는 기간 및 위치의
       전력량을 시각적으로 보여줌
    ⑤ 축적된 빅 데이터를 바탕으로 정보가 필요한 여러 기업 및 단체에게 제공










2. 네트워크 구성도


<그림 3> 네트 워크 구성도
  ⅰ. 구간별 역할 - <그림 3>


    ① 디바이스는 Arduino로 전력을 Sensing
    ② SK LoRa망을 이용하여 Network 구성
    ③ Data Receiver는 Arduino와의 소켓통신 부분
    ④ Data Lake는 습득한 data들을 계속해서 저장하는 DB
    ⑤ Data Analysis는 DB에 쌓인 수많은 data들을 분석해서 수익성 있는 결과를 도출
    ⑥ Application은 실제 서비스가 제공되는 단말기에 설치





  ⅱ. 구간별 프로토콜


    ① Device ~ Platform
      가. 웹 소켓(HTTP/2)
      나. ROLL(Routing Over Low power and Lossy Link) : 대규모 아파트 단지나 빌딩에는           근거리 PAN 기술을 사용하여, 수많은 센서 데이터를 게이트웨이에서 한 번에 처리


    ② Network
      가. 장거리 WAN구간에는 LoRA망을 이용 



현재 전 세계적으로 빅 데이터의 활용기술에 대한 다양한 관심이 쏠리고 있으며 그에 따른 데이터 수집의 수단도 중요해지고 있습니다. 이에 일상생활에서 현재 소비자들이 사용하는 가전제품에 작은 플러그 하나를 결합하여 전력사용량에 대한 정확한 빅 데이터를 수집하는 동시에 소비자에게 보다 편리한 전원 제어 권리를 제공함으로써 이를 활용하여 기업과 개인적인 측면에서 새로운 부가가치를 창출할 수 있습니다.



1. 전류 측정 센서를 통한 전력 빅 데이터 수집


스마트 피노에서 측정되어 중앙서버에 저장되는 데이터들을 바탕으로 빅 데이터를 구축하여 여러 가지 방면에 활용이 가능하며, 플러그에 내장되는 센서의 종류에 따라 측정할 수 있는 데이터가 무궁무진합니다.


-기업 및 사회적 측면에서는 스마트 피노에서 저장된 전력 데이터들을 바탕으로 전기가 많이 쓰이는 지역, 시간 등을 파악하여 효율적인 송전탑 설치 및 송배전이 가능합니다. 이를 통해 국가적인 차원에서 자원낭비를 감소시킬 수 있으며 환경문제 또한 개선할 수 있습니다.
그뿐만이 아니라 축적된 데이터를 활용하여 상업적인 용도로 그 정보가 필요한 기업이나 단체에게 판매를 하여 이익을 창출할 수 있으며 그에 따른 빅 데이터 관리 및 활용에 대한 다양한 인재가 필요하게 되어 다양한 일자리도 창조할 수 있습니다.


-개인적 측면에선 자신이 사용하는 스마트 피노 제품의 일련번호를 홈페이지에 등록하는 것만으로 자신이 사용하는 전력량을 실시간으로 휴대폰이나 홈페이지를 통해 간단히 확인할 수 있습니다. 또한 제공된 데이터를 바탕으로 가전제품의 ON, OFF와 같은 FEED BACK을 가능하게 해줌으로써 자원 절약 및 누선으로 인한 화재 등의 위험으로부터 안전을 제공합니다.


 
2. 전력 데이터와 동시에 수집되는 GPS정보


데이터 수집에 있어서 축적된 데이터를 분석하고 다양하게 활용하기 위해서는 그 데이터의 위치정보도 상당히 중요합니다. 스마트 피노는 이러한 데이터의 위치정보도 동시에 제공함으로써 스마트 홈을 구축하기 위한 수단뿐만 아니라 재난 방지와 대응수단으로도 활용할 수 있습니다.


-스마트 피노에서 측정되는 전력 데이터와 GPS 데이터를 바탕으로 전력 사용량에 대해 지역뿐만이 아니라 가정별로도 세분화 시켜 분석할 수 있어 전기 공급에 대한 시간과 공간적으로 효율적인 배분이 가능하여 전력부족으로 인한 정전을 방지할 수 있습니다.


-자연재해나 테러 등의 원인으로 전력재난이 발생 할 경우 정전으로 인한 막대한 경제적 손실이 생기므로 빠른 상황 파악과 대처가 문제해결의 중요한 관건입니다. 하지만 단순히 피해신고를 통해 정전범위 및 피해를 파악하는 것에는 상당한 한계가 있습니다.
이를 해결하기 위해 스마트 피노에서 제공되는 전력 데이터와 GPS 정보를 조합하여 지역별 전력 분포 지도를 작성하는 등 신속하고도 정확한 정전지역 파악을 통해 정전으로 인한 막대한 금전적인 손실을 상당히 줄일 수 있습니다.


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