ESP32와 n8n으로 전력 사용량·대기전력 감시하기 — 비정상 소비 탐지와 자동 차단 승인 워크플로우

ESP32와 비접촉식 전류 센서(SCT-013)를 n8n과 연동하면, 실시간 전력 적산(kWh)부터 한국전력 누진세 기준 당월 예상 요금 계산, 심야 시간대 비정상 소비 감지(Anomaly Detection), 그리고 작업 중인 기기가 강제 종료되지 않도록 슬랙 승인 버튼을 거치는 안전한 원격 차단(Human-in-the-Loop) 파이프라인을 구축할 수 있습니다.

1. 배경 — "전력 소비 그래프"만으로는 비용을 아낄 수 없다

사무실이나 작업실에서 스마트 플러그를 꽂아두면 스마트폰 앱으로 "지금 350W 쓰고 있습니다"라는 수치는 볼 수 있습니다. 하지만 이는 사후 확인에 불과합니다.

진짜 에너지 절감과 화재 예방을 달성하려면 시스템이 다음을 능동적으로 수행해야 합니다.

1. 시간대별 맥락 인지: 근무 시간(09:00~18:00)의 300W는 정상 업무지만, 새벽 03:00의 지속 300W는 히터나 납땜 인두가 켜져 있는 비정상 소비입니다.
2. 누진세 기반 비용 수치화: 단순 전력량(W) 대신 "이대로 쓰면 이번 달 전기요금 18만 원 돌파"처럼 사용자가 체감할 수 있는 금액으로 환산해야 행동 변화가 일어납니다.
3. 안전한 원격 차단(Fail-safe): 사람이 없다고 무조건 릴레이를 내려버리면 밤새 학습 중이던 GPU 워크스테이션이나 백업 서버가 강제 종료될 수 있습니다.

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2. 전체 시스템 아키텍처

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3. 부품표 및 하드웨어 구성

• ESP32 DevKit V1 (1개): 아날로그 신호 샘플링 및 Wi-Fi 전송
• SCT-013-000 비접촉식 변류기 센서 (1개): 전선을 자르지 않고 집게 형태로 감싸 교류 전류(최대 100A)를 비접촉식으로 측정
• 전압 분배 및 바이어스 회로 (1개): ESP32 ADC는 양(+)의 전압만 읽을 수 있으므로 AC 사인파를 1.65V 레벨로 끌어올리는 저항(10kΩ 2개)과 커패시터(10µF 1개) 구성
• 5V 릴레이 모듈 또는 Tuya/Tasmota 스마트플러그: 원격 전원 제어용

ESP32는 30초마다 50Hz 교류 전류를 1,000번 고속 샘플링(RMS 계산)하여 유효 전력(W)을 전송합니다.

{
  "device_id": "esp32-power-main",
  "current_rms": 1.54,
  "voltage_est": 220.0,
  "active_power_w": 338.8,
  "power_factor": 0.95,
  "timestamp": 1788053580
}

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4. n8n 워크플로우 설계의 핵심

1) 한국전력 주택용/일반용 누진세 계산기

n8n의 Code Node에 당월 1일부터 현재까지의 누적 kWh를 집계하고 누진 구간(300kWh 이하, 300~450kWh, 450kWh 초과)별 기본요금과 전력량 요금을 곱해 예상 요금을 도출합니다.

• 매주 월요일 아침 슬랙으로 "현재까지 이번 달 누적 210kWh 사용, 예상 청구 요금: 48,200원 (전월 대비 12% 절감)" 리포트를 자동 발행합니다.

2) 심야 비정상 소비 감지 & 슬랙 승인 버튼

새벽 02:00에 전력 소비가 200W 이상으로 30분 넘게 유지되면, Slack Block Kit 메시지로 위험 알림을 전송합니다.

• 메시지 하단에 [🔌 원격 전원 차단] 버튼과 [무시 (정상 작업 중)] 버튼을 배치합니다.
• 담당자가 확인 버튼을 누르면 n8n이 ESP32 릴레이에 turn_off 명령을 내려 안전하게 전원을 내립니다.

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5. 포트폴리오 면접 대비 포인트

• Q: "SCT-013 센서로 어떻게 전선 피복을 벗기지 않고 전력을 재나요?"
  • A: "패러데이 전자기 유도 법칙을 이용합니다. 교류 전류가 흐를 때 전선 주위에 형성되는 자기장을 CT 센서 코어가 유도 기전력으로 변환하여 안전하게 비접촉 방식으로 측정합니다."
• Q: "비정상 전력 감지 시 자동 차단하지 않고 굳이 승인 버튼을 거친 이유는?"
  • A: "자동화의 대원칙 중 하나는 안전성(Safety)입니다. 중요한 야간 배치 작업이나 서버 인프라가 오인 차단되는 사고를 방지하기 위해 Human-in-the-Loop 구조를 필수로 도입했습니다."

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💡 마치며

전력 모니터링은 데이터 수집(시계열), 비용 분석(알고리즘), 그리고 원격 안전 제어(슬랙 인터랙션)가 하나로 어우러진 매우 실용적인 IoT 포트폴리오입니다.

내가 머무는 공간의 대기전력을 직접 측정하고 n8n으로 스마트하게 절감해 보세요!

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참고 링크

• ESP32와 n8n IoT 포트폴리오 개요 가이드
• 실내 공기질·환기 자동화 구축기
• 냉장고·약품 보관 온도 이상 감지 파이프라인