본 논문에서는 새로운 기후변화 체제 수립 이후 신재생 에너지의 지속적인 증가와 디지털 부하의 증가로 DC배전으로 마이크로그리드 계통을 구성하고 운영하여 기존 교류기반의 배전계통에서 발생하는 전력변환 단계의 손실을 줄이고, 무효전력에 의한 손실을 배제하는 DC 마이크로그리드가 확대될 것이라는 주장을 국내 에너지 정책의 검토, 국내외 마이크로그리드 현황, 국내외 DC배전 현황으로 뒷받침하고, 실제 현장에서 마이크로그리드 구축에 DC배전을 적용하기 위한 방안을 제언한다.
본 논문에서는 새로운 기후변화 체제 수립 이후 신재생 에너지의 지속적인 증가와 디지털 부하의 증가로 DC배전으로 마이크로그리드 계통을 구성하고 운영하여 기존 교류기반의 배전계통에서 발생하는 전력변환 단계의 손실을 줄이고, 무효전력에 의한 손실을 배제하는 DC 마이크로그리드가 확대될 것이라는 주장을 국내 에너지 정책의 검토, 국내외 마이크로그리드 현황, 국내외 DC배전 현황으로 뒷받침하고, 실제 현장에서 마이크로그리드 구축에 DC배전을 적용하기 위한 방안을 제언한다.
In this paper, After the Paris climate conference (COP21) in December 2015, 195 countries adopted the first-ever universal, legally binding global climate deal. As sustained increase of renewable energy and digital load, to implemented and operated Microgrid system's power distribution by DC power d...
In this paper, After the Paris climate conference (COP21) in December 2015, 195 countries adopted the first-ever universal, legally binding global climate deal. As sustained increase of renewable energy and digital load, to implemented and operated Microgrid system's power distribution by DC power distribution. This reduce the loss of power conversion step occurring based on the AC power distribution system and eliminate the loss caused by the reactive power in power distribution system. For this reason, DC Microgrid will be extended to support evidence of National energy policies, Microgrid project status, DC distribution status, and to suggest process of DC power distribution in Microgrid construction project.
In this paper, After the Paris climate conference (COP21) in December 2015, 195 countries adopted the first-ever universal, legally binding global climate deal. As sustained increase of renewable energy and digital load, to implemented and operated Microgrid system's power distribution by DC power distribution. This reduce the loss of power conversion step occurring based on the AC power distribution system and eliminate the loss caused by the reactive power in power distribution system. For this reason, DC Microgrid will be extended to support evidence of National energy policies, Microgrid project status, DC distribution status, and to suggest process of DC power distribution in Microgrid construction project.
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문제 정의
하지만 현재 상태에서 DC배전이 적용된 마이크로 그리드 사이트를 만들기 위해서는 DC배전 전압 표준의 부재, DC배전 전기 설비의 미상용화, DC배전에 대한 우려와 사용전 점검 등의 현실적인 문제가 해결되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 국내 에너지 정책의 검토, 국내외 마이크로그리드 현황, 국내외 DC배전 현황, 그리고 마이크로그리드 구축에 DC배전을 적용하기 위한 방안을 제언하고자 한다.
이러한 목적으로 마이크로그리드를 구축하면서 DC배전을 적용하기 위해서는 그림3에 도식화된 프로세스와 프로세스별 내용을 검토해야 한다. 본 논문에서는 각 프로세스 상에서 DC배전과 연관된 부분의 구체적인 내용을 검토하기로 한다.
성능/효과
더불어 신재생 정책에선 총 10가지, ① RPS사업의 태양광-비태양광 시장통합, ② RPS 의무공급량 확대, ③ 공공기관 신재생에너지설비 설치의무비율 확대, ④ 태양광 대여사업 활성화, ⑤ 신재생에너지 보급사업 참여 기업 선정기준 개선, ⑥ 태양광 재활용센터 구축사업 본격실시, ⑦ 바이오혼소 REC 발급기준 변경, ⑧ FIT 설비의 RPS 전환 금지, ⑨ 신재생 산업통계를 정부승인통계로 전환, ⑩ ‘16년 신재생에너지 예산(5386억)의 집행 효율성 제고를 발표하였다.
이미 전세계적으로 직류 기술 중에서 초고압 직류 송전 HVDC(High Voltage DC Transmission) 분야는 지중 및 해저 송전, 대형 해상 풍력 단지 계통의 연계, 비동기(50Hz, 60Hz) 국가간의 계통 연계 등에 사용되고 있다. 또한 그림 2에서와 같이 교류와 직류의 송전 비용을 비교해보면 교류의 경우는 교류를 송전하기 위한 터미널 비용이 저렴하지만 거리가 늘어날수록 송전 자체 비용이 가파르게 증가하고, 반대로 직류의 경우는 직류를 송전하기 위한 터미널 비용은 고가이지만 거리가 늘어날수록 송전 자체 비용의 증가 비율이 낮기 때문에 송전 거리가 길수록 직류 송전이 경쟁력을 갖는 것을 확인할 수 있다.
둘째로 DC배전을 통해 운영될 DC 부하 또한 제조사에서 DC 전용 제품을 출시하지 않았기 때문에, 일반적으로 소비자가 제조사로부터 받을 수 있는 품질 보증이나 A/S 등의 서비스를 제공 받을 수 없다는 것이다. 셋째로 상용 건물에서 일반화되지 않은 DC배전을 적용하면서 발생할 수 있는 준공 이후 운영관리상의 문제점과 전기 안전에 대한 우려를 건축주, 설계사, 건설사, 운영사로부터 받게 되고, 이를 해결하지 못하면 현장 적용 자체가 불가능하다는 것이다.
후속연구
그리고 이러한 신재생 에너지를 활용한 분산형 전원의 공급 확대 방안 중에는 수용가 인근에서 에너지를 생산 · 저장 · 소비하는 소규모 전력망인 마이크로그리드의 활성화가 중요한 역할을 할 것이다.
따라서 신재생에너지가 계통에 많이 연계될수록 기존의 단일 전원 단방향조류의 계통이 다중전원 복잡조류의 계통으로 변화하면서 계통 운영의 변수가 증가하고 이에 따른 조류 분석 및 계통 운영 고도화가 필수적으로 수반되어야하기 때문이다. 따라서 마이크로그리드는 이러한 복잡한 계통 내에서 신재생에너지의 생산 및 부하의 사용을 단위 셀처럼 배전망에서 자체적으로 해결하고, 이를 통해서 계통의 안정성을 확보해주는 새로운 송배전 계통의 패러다임이 될 것으로 판단된다. 특히나 마이크로그리드는 기존 송배전 선로의 노후화로 인한 신규 건설 및 미전화 지역의 전화 사업 등에 적합한 모델로 자리 잡을 것이다.
따라서 향후 디지털 부하가 많은 건물과 미전화 지역의 전화 사업에 DC배전으로 마이크로그리드 계통을 구성하고 운영하여 기존 교류기반의 배전계통에서 발생하는 전력변환 단계의 손실을 줄이고, 무효전력에 의한 손실을 배제하는 DC 마이크로그리드가 확대될 것이라고 판단된다. 또한 이러한 변화는 태양광 패널을 지붕에 설치하고, ESS를 가정에 설치하며, 전기자동차를 이용하는 일반 소비자가 증가하게 되면 Home Appliance의 DC화와 함께 주택 규모의 DC배전 형태로 빠르게 도래할 것이라고 예측된다.
특히나 마이크로그리드는 기존 송배전 선로의 노후화로 인한 신규 건설 및 미전화 지역의 전화 사업 등에 적합한 모델로 자리 잡을 것이다. 따라서 향후 신재생에너지를 활용한 분산형 전원의 공급 확대와 함께 마이크로그리드 분야의 기술개발 및 확산은 함께 이루어질 것으로 판단된다.
따라서 향후 디지털 부하가 많은 건물과 미전화 지역의 전화 사업에 DC배전으로 마이크로그리드 계통을 구성하고 운영하여 기존 교류기반의 배전계통에서 발생하는 전력변환 단계의 손실을 줄이고, 무효전력에 의한 손실을 배제하는 DC 마이크로그리드가 확대될 것이라고 판단된다. 또한 이러한 변화는 태양광 패널을 지붕에 설치하고, ESS를 가정에 설치하며, 전기자동차를 이용하는 일반 소비자가 증가하게 되면 Home Appliance의 DC화와 함께 주택 규모의 DC배전 형태로 빠르게 도래할 것이라고 예측된다.
우리나라의 Post-2020 온실가스 감축목표는 ‘30년 배출전망치(850.6백만톤 CO2-eq) 대비 37%로써, 제 21차 기후변화협약 당사국총회(COP21, 프랑스 파리) 에서 채택된 신기후체제 합의문(Paris Agreement)의 국가별 장기목표 설정에 부합하며, 향후 매 5년마다 상향된 감축 목표의 제출 및 종합적인 이행점검의 도입을 준수해야 할 것이다.
이러한 관점에서 에너지 정책의 검토, 마이크로그리드 현황, DC배전 현황, 그리고 마이크로그리드 구축에 DC배전을 적용하기 위한 방안을 제언을 수행하였으며, 향후 후속 연구를 통해서 마이크로그리드의 DC배전 적용 방안을 상세히 설명하고 마이크로그리드의 경제성과 신뢰성을 평가 할 수 있는 방안을 도출하고자 한다.
하지만 향후 주요국들은 신재생에너지 보급을 표2와 같이 지속적으로 추진할 예정이며 전 세계 국가들의 동향 또한 다르지 않기 때문에 현재 빠르게 성장하는 신재생에너지 시장의 선점을 위해서 정부와 기업이 함께 노력해야 할 때이다.
향후 신재생에너지는 풍력, 태양광 등의 형태로 대규모 발전소를 건설하고 이를 송전계통에 연결하여 수요처에 공급하는, 즉 기존의 화석 연료를 사용하는 발전소의 신규 건설을 대체하는 방식과 함께 화석연료 및 재생에너지 기술(태양광, 풍력 터빈, 마이크로 터빈, 왕복 내연기관, 연료전지, 내연기관, 증기터빈), 에너지 저장 장치(배터리, 플라이휠), 열병합 시스템을 활용하여 최종 사용자 가까이의 배전계통에만 연결되어 전기나 열을 공급하는 분산형 발전 방식으로 분화되어 성장할 것으로 예측된다.
향후 직류로 전력을 생산하는 분산전원이 증가하고, 수용가 측에서 디지털 부하가 지속적으로 증가하면, 기존 교류기반의 배전계통에서는 전력변환 단계에 의한 손실이 지속적으로 발생하게 된다. 따라서 배전계통이 직류로 구성된다면 직류로 생산된 전력을 교류로 변환하지 않고 직류 부하에 연결하여 사용함으로써 에너지효율을 높일 수 있게 된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
DOE에서 정의한 마이크로그리드란?
DOE(Department of Energy, USA)에서는 마이크로그리드를 일정 지역의 수용가에 에너지관리시스템, 분산전원 및 신재생에너지원, 에너지 저장장치를 갖춘 소규모 전력망을 구성하고, 에너지 서비스를 제공하여, 외부 전력계통에 연계 또는 독립적으로 운전할 수 있도록 하는 소규모 전력망(수백㎾~수십㎿ 규모)이라고 정의하고 있다. 또한 국내의 한국전력공사에서도 이와 동일한 정의를 사용하고 있다.
2014년과 2015년에 발표된 우리나라의 향후 에너지 정책의 기준이되는 두 가지 계획은?
지난 ’14년과 ‘15년에는 우리나라의 향후 에너지 정책의 기준이 되는 중요한 두 가지 계획이 발표되었다. 첫째는 ‘14년 1월에 발표된 제2차 에너지기본계획으로써 저탄소 녹색성장 기본법 제41조 및 에너지법 제10조 제1항에 의거하여, 20년을 계획기간으로 5년마다 수립 · 시행하며 ① 국내외 에너지 수요와 공급의 추이 및 전망, ② 에너지의 안정적 확보, 도입 · 공급 및 관리를 위한 대책, ③ 에너지 수요목표, 에너지원 구성, 절약 및 에너지 이용효율 향상, ④ 신재생에너지 등 환경친화적 에너지의 공급 · 사용을 위한 대책, ⑤ 에너지 안전관리를 위한 대책, ⑥ 기술개발, 전문 인력 양성, 국제협력, 자원개발, 에너지 복지 등을 주요 내용으로 하고 있다.
둘째는 ‘15년 7월에 발표된 제7차 전력수급기본계획으로써 전기사업법 제25조에 의거하여, 15년을 계획기간으로 2년 단위로 수립 · 시행하며 ① 안정적 전력수급을 최우선 과제로 추진, ② POST 2020 감축을 위한 저탄소 전원믹스 강화, ③ 에너지 신산업 적극 활용을 통한 수요관리 강화, ④ 원전산업의 중장기적 발전을 위한 고리 1호기 원전의 영구정지, ⑤ 신재생 에너지 등 분산형 전원의 확충 등을 주요 내용으로 하고 있다.
신재생에너지는 어떤 방식으로 성장할 것으로 예측되는가?
향후 신재생에너지는 풍력, 태양광 등의 형태로 대규모 발전소를 건설하고 이를 송전계통에 연결하여 수요처에 공급하는, 즉 기존의 화석 연료를 사용하는 발전소의 신규 건설을 대체하는 방식과 함께 화석연료 및 재생에너지 기술(태양광, 풍력 터빈, 마이크로 터빈, 왕복 내연기관, 연료전지, 내연기관, 증기터빈), 에너지 저장 장치(배터리, 플라이휠), 열병합 시스템을 활용하여 최종 사용자 가까이의 배전계통에만 연결되어 전기나 열을 공급하는 분산형 발전 방식으로 분화되어 성장할 것으로 예측된다.
참고문헌 (12)
Ministry of Trade, Industry & Energy : "The 2nd Energy Master Plan", Ministry of Trade, Industry & Energy, (2014)
Ministry of Trade, Industry & Energy : "The 7th Electricity Supply Plan", Ministry of Trade, Industry & Energy, (2015)
Cho Young Tak : "The 2nd Energy Master Plan's Main Contents and Future Challenges, Journal of the Electric, volume 447, pp.58-63 (2014)
Ministry of Trade, Industry & Energy : "The 7th Electricity Supply Plan", Ministry of Trade, Industry & Energy, Department of Electric Power Industry, (2015)
Ministry of Trade, Industry & Energy : "2016 Energy Demand Management & Renewable Energy Policy Briefing", Ministry of Trade, Industry & Energy, Korea Energy Agency (2016)
Korea Institute of Energy Research : "Renewable Energy Pros & Cons", http://www.kier.re.kr>Energy Information, (2016)
Department and Trade and Industry : "The UK Government's Business Task Force on Sustainable Consumption and Production", pp. 7 (2008)
Park Geon Woo : "DC low-voltage power distribution Technical Status and Outlook", Journal of the Electric, volume 453, pp.61-67 (2014)
Lee Seung Yun : "KEPCO's DC Power Distribution Efforts to Promote New Power Industry Markets", Journal of the Electric Webzine, pp.38-43 (2015. 7)
Lee Soon myung : "A Study on the Microgrid Design Process", The Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, Fall Season Symposium, (2015)
Kim Seong Yeol : "Economic Evaluation of Gridconnected Renewable Energy of the DC Power Supply Rate", Journal of the KIIEE, (2014)
Kim Seong Man : "Application and Operating Practices of Microgrid Technologies", Journal of the Electric Webzine, pp.37-44 (2014. 11)
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