현대사회는 석유나, 석탄 같은 화석에너지는 산성비나 대기오염 지구온난화 등 심각한 오염문제를 유발시킬 뿐 아니라 고가이며 유한한 에너지이다. 불안정한 시장 상황으로 인하여 태양광, 풍력, 조력, 수소 등 무공해 신재생에너지 개발 및 연구에 적극적이다. 또한 코로나와 같은 전염병으로 대면생활이 어려워 오지에서 생활 하거나, 캠핑, 전원생활이 많아졌다. 이러한 상황으로 계통이 없는 오지나 섬, 캠핑장, 건설현장 등에서 활용할 수 있는 태양광/디젤 발전 기반 컨테이너 하우스를 설계 및 구현하였다.
본 논문에서 제안하는 스마트 컨테이너는 태양광 발전을 이용하여 생성되는 전기 에너지로 각종 센서, 냉난방, 조명 및 환기, 환경 모니터링이 가능한 계통 독립형 발전 시스템이다. 생산된 에너지는 전기로 사용할 수 있도록 변환하고, 잉여 전력은 배터리에 저장하여 자연 태양광이 없는 환경에서도 스마트 컨테이너가 원활한 구동이 가능하도록 개발하였다. 여름철 긴 장마나 겨울철 긴 폭설로 태양광 발전이 어려워 에너지 생성이 안 될 경우 디젤발전으로 전기 에너지를 공급하여 시스템이 멈추지 않고 구동할 수 있도록 하이브리드 발전 시스템으로 구성하였다.
태양광 및 디젤 발전 에너지의 전력 관리를 위해 BMS를 구축하여 에너지 충·방전 및 사용량을 모니터링 및 제어한다. 배터리로부터 저장된 직류 전력을 교류로 변환하여 전력계통에 전력을 공급하고, 직접 교류부하에 전력을 공급하는 기능과 전력계통으로부터 교류 전력을 직류로 변환하여 배터리에 전력을 저장하는 기능 모두가 가능한 하이브리드 전력조절장치를 설치하였다.
스마트 컨테이너의 각종 센싱 데이터는 자동으로 기록 전송하기 위해 LTE라우터를 설치하여 Wifi 환경을 제공하고, 컴퓨터 및 스마트폰 앱을 통해 무선 모니터링이 가능하도록 개발하였다.
기존의 전력시설은 태양광이나 계통 연계형으로 독립적인 시설로 전력을 공급하지 못하였으나 본 연구를 통해 계통 전원이 없는 오지, 섬, 캠핑장, 행사장, 산업현장 등에서 최적의 에너지 운영을 수행함으로써 효율적인 에너지관리로 스마트 컨테이너를 활용할 수 있다.