배전반의 상시 통전 과정에서 버려지는 폐열을 에너지원으로 재활용하여, 외부 전원 공급 없이도 전기 화재를 선제적으로 감지하고 차단할 수 있는 무선 모니터링 시스템을 구축할 수는 없을까?
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배전반 전기 화재의 높은 빈도와 전조증상 감시의 부재
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화재 발생 전 골든타임을 확보할 수 있도록 과열 신호를 실시간으로 선제 감지하고 회로를 차단하는 시스템이 필요
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배전반 내부 환경에 영향을 주지 않고 유지보수가 필요 없는 외부 전원 독립형 전원 공급 구조의 적용이 필요
기존 방식의 문제점
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상시 밀폐된 배전반 특성으로 인한 작업자의 육안 점검 한계
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배터리 구동 방식의 주기적 교체 부담 및 감시 공백 발생
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기존의 유선 온도 감시 센서를 도입하려면 밀폐된 배전반 내부로 복잡한 전원 선로와 통신선 추가 설치 필요, 하지만 고전압·대전류가 흐르는 내부 환경 특성상 이러한 유선 선로 자체가 열화되거나 접촉하여 절연 파괴 및 2차(단락) 사고를 유발
핵심 아이디어
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위험 신호인 과열 폐열을 시스템 구동 에너지로 역활용
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초저전압 승압(LTC3108) 기술을 통한 외부 전원·배터리로부터 독립
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초저전력 무선 통신(블루투스)과 자동 차단(릴레이)의 일체화
활용된 핵심 기술 또는 이론
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제베크 효과(Seebeck Effect) 기반의 열전 발전 이론
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ESP32 및 릴레이를 활용한 회로 제어 및 자동 차단 기술
기존 방식과의 차별성
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외부 전원선 및 배터리가 전혀 필요 없는 완전한 에너지 자립성
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위험 신호 그 자체를 시스템의 구동 원천으로 삼는 역발상적이고 안전성이 극대화된 메커니즘을 구현
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단순 모니터링을 넘어선 실시간 무선 감시 및 자동 차단 일체화
문제 해결 과정
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기초 설계 및 발열·발전 테스트 환경 구축
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변환부 회로 설계 및 초저전압 승압(LTC3108) 검증 (회로 구성)
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초저전력 무선 통신(블루투스) 및 시스템 통합·릴레이 차단 구현
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실시간 전력 모니터링 구현 및 전력 관리 알고리즘 최적화
최종 사용자
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고전압 배전반/분전반을 관리하는 안전관리자 (직접 사용자)
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대규모 전력 설비를 운영하는 기업 및 산업체 (경제적 수혜자)
기대효과
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배터리 제로화에 따른 설비 유지보수 비용 및 리스크 절감
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화재 전조증상 선제 차단을 통한 대형 화재 예방 및 자산 손실 방지
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밀폐·고전압 위험 구역의 안전성 확보 및 산업 재해 발생률 감소
참여 정보
팀명
제아(제베크의 아이들)
수강 교과목
Capstone Design 1
지도 교수
최장영
참여 개발자
백지안(전기공학과), 송강산(전기공학과), 권진아(전기공학과)
