에어컨 배관을 이용한 지능형 빌딩 제어용 통신 시스템 개발

에어컨 배관을 이용한 지능형 빌딩 제어용 통신 시스템 개발

저자명 변치환

문서유형 동향/연구보고서

발행정보 대호아이앤티 |2013년 |한국어

서지링크 KISTI

<초록>
핵심기술
◦ CTC 통신 모뎀 관련 기술
◦ 임베디드 시스템 기술
최종목표
CTC 기술을 이용한 지능형 빌딩 시스템(Intelligent Building System, IBS) 제어용 통신 시스템 개발 및 상용화
개발내용 및 결과
가. 비접촉식 신호 결합 장치 개발
- 자심 재료의 선택
- 자심재료 형상 최적화 : 모의해석
- 고성능 자심 재료 제조와 평가
- 비접촉식 신호결합장치의 구성기술 개발
나. CTC용 통신 장치 개발
- CTC용 모듈 개발 : 전력선 모뎀의 CTC화를 위한 최적화
다. ZigBee 모듈 개발
- ZigBee 모듈 개발
- ZigBee S/W 개발
- 전자장치 제어용 Board 개발
- 무선 통신 Test
라. 통합 제어용 임베디드 개발
- CPU 모듈 개발 : 고성능 ARM Core를 적용, CPU 모듈 개발
- I/O 보드 개발 : ZigBee와 CTC 인터페이스 및 터치 기반 제어 기능을 제공하기 위한 인터페이스 모듈 개발
- 임베디드 OS 포팅
- 임베디드 응용 프로그램 개발
마. 선로 통신 특성 분석
- 노이즈 분석 : 실선로 분석을 통해 노이즈의 유입 정도와 대역 파악
- 임피던스 분석 : 임피던스 매칭 회로 설계를 위한 실선로의 임피던스를 분석
기술개발배경
◦ 지능형 빌딩 시스템을 구축하기 위해 유무선 통신 네트워크가 이루어져야하며, 신축 빌딩의 경우는 유무선 통신 네트워크가 설치되어 지능형 빌딩 시스템 구축에는 큰 어려움이 없다. 그러나 기축 빌딩에 대한 통신 네트워크를 구축하기 위해 별도의 통신선로를 구축하기에는 상당히 비용과 기간이 소요되기 때문에 많은 어려움이 있다.
◦ 에어컨의 배관을 이용한 구리관 통신(CTC)은 실매기와 실외기 사이의 통신거리가 가장 짧고, 분기가 적어 노이즈가 없기 때문에 위 문제에 대한 가장 적합한 해결책이며, 지능형빌딩시스템을 구축하기 위한 최선의 선택이다.
핵심개발기술의 의의
적용분야
◦ 지능형 빌딩, 공장 자동화, 환경 모니터링, 시스템 에어컨을 사용하는 다중 이용 건물 등의 자동화 시스템 및 센서 모니터링 시스템

<목차>

표지 ... 1
제출문 ... 2
지역산업기술개발사업 보고서 초록 ... 3
연구개발사업 주요 연구성과 ... 11
목차 ... 15
제1장. 서론 ... 20
제1절. 기술개발의 필요성 ... 20
 1. 개발 대상 기술․제품의 개요 ... 20
 2. 개발 대상 기술․제품의 중요성과 파급효과 ... 22
 2.1. 기술적 측면 ... 22
 2.2. 산업 및 경제적 측면 ... 25
제2절. 관련 현황 ... 30
 1. 국내 ․ 외 기술 현황 ... 30
 1.1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 30
 1.2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 32
 2. 국내․외 시장 현황 ... 34
 2.1. 국내․외 시장 규모 및 수출․입 현황 ... 34
 2.2. 국내․외 주요 수요처 현황 ... 34
 3. 국내․외 경쟁업체 현황 ... 34
 4. 국내․외 지식재산권 현황 ... 35
 4.1. 관련 기술․제품의 국내 지식재산권(특허, 실용신안 등) 현황 ... 35
 4.2. 관련 기술․제품의 국외 지식재산권(특허 등) 현황 ... 36
 4.3. 연구팀 보유 특허 ... 36
제2장. 기술 개발 내용 및 방법 ... 37
제1절. 주관기관 기술개발 내용 및 방법 ... 37
 1. ZigBee 모듈 개발 ... 37
 1.1. ZigBee 모듈 H/W 개발 ... 37
 1.2. S/W 구현 ... 44
 1.3. 전자장치 제어용 ZigBee Base 보드개발 ... 54
 1.4. 상호 연결 프로토콜 정의 ... 58
 1.5. 무선 통신 테스트 ... 61
 1.6. 소비전력 테스트 ... 62
 1.7. 신뢰성 시험 ... 64
 2. 통합 제어용 임베디드 개발 ... 68
 2.1. H/W 개발 ... 68
 2.2. WIn CE OS 포팅 ... 74
 2.3. 임베디드 장치 어플리케이션 개발 ... 91
 2.4. 케이스 설계 및 제작 ... 92
 3. 선로 통신 특성 분석 ... 94
 3.1. 노이즈 분석 ... 94
 3.2. 임피던스 분석 및 Earthing Coil ... 96
 3.3 통신 특성 시험 ... 97
 3.4. 통합 테스트 베드 시제품 제작 ... 98
제2절 참여기업 기술개발 내용 ... 100
 1. CTC용 신호결합장치 개발 ... 100
 1.1. 자심재료의 선택 ... 100
 1.2. 자심재료 형상 최적화 : 모의해석 ... 101
 1.3. 고성능 자심재료 제조와 평가 ... 102
 1.4. CTC용 신호결합장치의 구성기술 개발 ... 107
 2. 비접촉식 신호결합장치의 특성 시험 ... 116
 2.1. 공인 인증 시험 수행 ... 116
 3. 소형 비접촉식 신호결합장치의 개발 ... 125
 3.1. 소형 신호결합장치의 자심 재료 개발 ... 125
 3.2. 소형 신호결합장치의 케이스 개발 ... 126
 3.3. 소형 신호결합장치의 제작 ... 128
 3.4. 소형 신호결합장치의 온도 특성 시험 ... 129
제3절. 주관 및 참여기업 연계협력 기술개발 내용 ... 133
 1. CTC용 통신 장치 개발 ... 133
 2. CTC용 통합 통신 장치의 특성 시험 ... 136
 2.1. 전력선 통신 시험 ... 136
 2.2. PLC-Serial 통신 ... 137
 2.3. 온도에 따른 구동 특성 실험 ... 140
 3. CTC용 통합 통신 장치 개선 ... 143
 3.1. CTC 통합 통신 장치 개선 개발 개요 ... 143
 3.2. CTC 통합 통신 장치의 내부 회로 개선 및 PCB 제작 ... 143
 3.3. CTC 통합 통신 장치의 하우징을 통한 최종 개발 ... 146
제3장. 최종 개발 결과물 및 평가결과 ... 148
제1절. 최종 개발 결과물 ... 148
 1. ZigBee 모듈 ... 148
 2. 임베디드 보드 ... 148
 3. ZigBee I/O Board ... 148
 4. 소형 신호 결합 장치 ... 149
 5. CTC 통신 장치 ... 149
 6. 임베디드 장치 어플리케이션 ... 150
 7. 통합 테스트 베드 ... 150
제2절. 평가방법 및 평가 결과 ... 151
 1. 정량적 평가항목 ... 151
 2. 평가방법 및 결과 ... 152
 2.1. 무선 모듈 평균 대기 소모 전력 ... 152
 2.2. 데이터 손실율 ... 153
 2.3. 모듈 EMC 시험 ... 154
 2.4. CTC용 신호결합장치의 특성 평가 ... 155
 2.5. CTC용 신호결합장치의 내환경 특성 평가 ... 156
 2.6. 신호결합장치의 체결 방식 ... 157
 2.7. CTC용 통합통신장치의 특성 평가 ... 158
 2.8. CTC용 통합통신장치의 EMC 시험 ... 159
제4장. 결론 ... 160
 ① 신호결합장치 개발 ... 160
 ② CTC용 통신 모뎀 개발 ... 161
 ③ Zigbee 통신 모듈 개발 ... 161
 ④ 통합 제어용 임베디드 개발 ... 161
 ⑤ 통신 선로 분석 ... 161
 ⑥ 통합 통신 장치 개발 ... 162
 ⑦ 특허 ... 162
 ⑧ 인증 ... 162
 ⑨ 고용 ... 162

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