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사회연결망분석을 활용한 스마트그리드 연구동향 분석
Research Trend Analysis for Smart Grid using Social Network Analysis 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.12, 2017년, pp.1697 - 1704  

나상태 (Department of Grid Planning, KEPCO) ,  안주언 (DANAM SYSTEMS) ,  김자희 (Graduate school of policy and information technology, SeoulTech)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the power grid has been changed to a smart grid, existing power technologies are evolving into convergence technology through interdisciplinary research. According to the government policy to increase the proportion of renewable energy to 20% by 2030, the speed seems to be accelerating. This stud...

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문제 정의

  • 이러한 학술적 분석 단위 사이의 링크는 동시인용 분석, 공동저자 분석, 동시출현단어 분석 등의 계량서지분석의 다양한 기법에 기인하여 작성된다[20-21]. 본 연구에서는 토픽모델링에서 추출된 키워드를 노드로 하여 한 문서에 동시에 등장한 키워드를 연결 관계로 지정하고 다른 문서에 해당 키워드가 등장한 횟수를 가중치로 하여 행렬을 구축함으로써 토픽 내 세부 기술간 연계성을 파악하며, 20년간의 논문을 5년 단위로 분리하여 기술 연결망 구조변화 및 영향력 있는 연구기술의 시계열적 동향을 파악하고자 한다.
  • 이번 절에서는 기술연결망 분석결과를 동적 토픽모델링 결과와 연계하여 해석함으로써, 토픽의 변이과정에 대한 원인을 살펴보고 더 나아가 향후 스마트 그리드 연구동향에 대한 예측을 시도하고자 한다. 먼저 논문 수량이 적어 연결망 분석은 불가했던 1997년부터 2001년까지의 구간에서 토픽모델링 결과도 특이사항을 찾을 수 없으며, Grid Operation과 Energy Resource 토픽의 연구량이 상위에 있으며, 이러한 경향은 이후 기간에서도 동일하다.
  • 이상과 같이 토픽간의 연결망과 함께 저자 키워드 중 토픽모델링에서 추출된 키워드만을 대상으로 연결망을 추출하여 기존 연구의 한계점을 극복하고, 토픽모델링 결과와 연결망분석 결과를 공유할 수 있게 하여 거시적 연구동향의 파악과 연구토픽 내 세부 기술간 관계성에 대한 동향파악을 동시에 하는 것이 목적이다. 본 연구의 전체구성은 다음과 같다.
  • 즉, 기술연결망에서의 군집형태가 시계열적으로 변이하는 모습을 통해 전력기술간 연구는 물론, ICT기술을 통한 융복합 연구가 보편화 되고 있음을 확인하였고, 중앙성 지표를 통해 최근의 다양한 연구에서 배전계통 및 battery 관련 기술의 역할 중요도가 공통적으로 높다는 동향을 찾아내었다. 이와 같이 본 연구의 공헌은 시계열적 토픽모델링(Dynamic Topic Modeling)과 사회연결망 기법(Social Network Analysis)을 활용하여 그 간 많은 시간과 비용이 수반되는 정성적 연구동향 분석을 정량적으로 분석할 수 있는 패키지(package) 방법론을 제시한 데 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전력망의 스마트 그리드의 필요성이 강조된 계기는? 이 목표를 달성하기 위해서는 신재생발전소 건설이 중요하지만, 신재생에너지가 연계되는 장소와 생산된 전력의 소비처가 연계되는 장소가 동일한 전력망이므로 보다 스마트한 그리드 개발이 지속적으로 필요하다. 전력망은 2000년대 이후 전력생산의 주원료였던 화석연료의 가격이 상승하고, CO2 배출절감을 위한 기후협약에 따라 스마트 그리드의 필요성이 강조되었다[8]. 1990년대에 개념이 소개된 스마트 그리드는 에너지 소비패턴 분석을 통해 비용을 절감하고, 정전의 영향과 탄소배출량을 줄이기 위해 발전하면서 최근에는 전력망 그 자체를 의미 할 정도로 확산되었다[9], 한국에서는 2009년부터 2013년에 걸쳐 정부가 주도한 제주실증단지 구축사업을 통해 관련 기술개발이 활발히 진행되었다[10].
스마트 그리드가 가져온 산업의 변화는? 스마트 그리드는 전력망과 기기의 센싱으로 기존에 없었거나 불가능 하였던 새로운 산업의 변화를 가져오게 되었다[2]. 양수발전 등에 의존해 오던 전력수급조절을 전기자동차의 충전전력으로 보완할 수 있는 V2G(Vehicle to Grid) 기술[3], 전력의 생산자와 소비자 간 양방향 통신을 통해 소비자가 전력소비의 시간을 결정하고 소비자의 부하상황 등 다양한 정보가 계통 운영자에게 전달됨으로써 전력생산의 조절과 계획도 가능하게 되는 스마트 미터 기술[4], 대형 발전소로부터 말단의 소비자에게 전달되던 단방향 전력공급의 패러다임을 풍력, 태양광, 연료전지 등 신재생 에너지 형태의 분산형 전원이 가능케 하는 분산형전원 접속계통의 운영기술[5], 그리고 전력공급의 신뢰성 확보를 위해 송전선로는 물론 변전소, 배전선로 등 전력공급을 위한 모든 주요설비가 각종 센서와 시스템으로 감시 및 제어되어 고장을 신속하게 진단하고 스스로 복구(self-healing)하는 전력계통 보호협조 기술 등이 그 사례이다[6].
토픽 모델링이 찾아낸 주제간 관계 파악에 한계가 있는 이유는? 이처럼 토픽 모델링 방법론은 연구 논문을 분석하여 연구 주제및 시간에 따른 동향을 파악하는데 효율적이지만 찾아낸 주제간 관계 파악에는 한계가 있다[13]. 왜냐하면 토픽 모델링은 개별 토픽의 생성, 소멸, 분화 등 시계열적 변이과정은 찾아주지만, 변이발생의 원인이 다른 토픽으로부터 영향을 받았을 경우라면 그 영향성까지는 찾아줄 수 없기 때문이다[14]. 특히 스마트 그리드와 같이 학제 간 연구가 활발히 이루어지는 분야에서는 각각의 토픽이 독립적이기 보다는 한 토픽 내에 다른 토픽이 공존하므로 토픽 내 연구기술간 연결 관계가 중요한 정보가 될 수 있다[15].
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참고문헌 (29)

  1. C. M. Pakr, "ICT-based smart energy infrastructure platform research," Information & communications magazine, vol. 30.7, pp. 58-62, 2013 

  2. C. M. Pakr, "ICT-based smart energy infrastructure platform research," Information & communications magazine, vol. 30.7, pp. 58-62, 2013 

  3. S. H. Lee and D. W. Han, "Application Status and Future of Smart Technology," Journal of Korea Information Science, 9(2), pp.45-52, 2010 

  4. K. C. Divya and J. Ostergaard, "Battery energy storage technology for power systems - An overview," Electric Power Systems Research, vol. 79, no. 4, pp. 511-520, Apr. 2009. 

  5. R. S. de Carvalho and S. Mohagheghi, "Analyzing impact of communication network topologies on reconfiguration of networked microgrids, impact of communication system on smart grid reliability, security and operation," presented at the 2016 North American Power Symposium (NAPS,2016, pp. 1-6. 

  6. I. H. Lim, S. J. Lee, J. H. Park, Y. H. Shin, "Design of Advanced Distribution Management System based on IT / OT Convergence." The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers 65, no. 5. 2016. pp. 753-759. 

  7. M. Amin and J. Stringer, "The electric power grid: Today and tomorrow," MRS bulletin, 2008. 

  8. J. H. Yun, "KIER R & D Strategy for Renewable 3020," Korean Society for New and Renewable Energy, pp. 57-57. 

  9. H. R. Kim and S. I. Moon, Understanding of Smart Grid. World of Electricity, 58, 2009, pp. 22-26. 

  10. H. J. Lee and J. W. Park, "Latest Trend of Smart Grid Technology." Korean Society for Internet Information, 12, 2011, pp. 24-28. 

  11. Y. S. Kim, W. M. Oh and S. S. Choi, "Simulation of network architecture for smart grid," Korean Institute for Information and Communication Engineering, 2013, 38, no. 2, 2013, pp. 122-129. 

  12. D. M. Blei, "Probabilistic topicmodels," Commun. ACM, 2012. 

  13. D. M. Blei and J. D. Lafferty, "Dynamictopic models," presented at the Proceedings of the 23rd international conference, 2006. 

  14. M. S. Lim and N. G. Kim, "A Study on Dynamic Variation Process of Issue Using Unstructured Text Analysis," Journal of Intelligence and Information System, 2016, 22(1), pp. 1-18. 

  15. Zhang, X., &Wang, T. (2010). "Topic tracking with dynamic topic model and topic-based weighting method," Journal of Software, 5(5), 482-489. 

  16. J. H. Kim and P. S. Kang, "Analysis of Internet research trends using topic modeling and social network analysis," Journal of Korean Management and Science, 2016 

  17. A. Duvvuru, S. Kamarthi, and S. Sultornsanee, "Undercovering research trends: Network analysis of keywords inscholarly articles," presented at the 2012 Ninth International Conference on Computer Science and Software Engineering (JCSSE, 2012, pp. 265-270. 

  18. H. Y. Lee and H. H. Kim, "Topic Analysis of data mining research using network analysis," Journal of Korean Society of Computer and Information, 21(5), 2016. pp. 141-148. 

  19. S. T. Na, J. Y. Ahn, M. H. Jung and J. H. Kim, "Smart grid research trend analysis using dynamic topic analysis," Journal of Electrical Engineering, 6.4, 2017, pp. 613-620. 

  20. S. H. Kim, R. Jang, "A Study on the Application Trend of Social Network Analysis Research Trend and Information Science," Jounal of Korean society for Information, 27(4), 2010, pp. 71-87. 

  21. E. Noyons, "Bibliometric mapping of science in a policy context," Scientometrics, 2001. 

  22. A. L. Barabasi, H. Jeong, Z. Neda, and E. Ravasz, "Evolution of the social network of scientific collaborations," Physica A: Statistical mechanics and its applications 311(3), 2002. pp. 590-614. 

  23. R. Dunn and F. Dudbridge, "The use of edgebetweenness clustering to investigate biological function in protein inter action networks," BMC bioinformatics, 2005, 6(1), pp. 39. 

  24. L. C. Freeman, "Centrality in Social Networks Conceptual Clarification," Social networks, , -, pp. 1-25, Mar.2002. 

  25. C. W. Eum, "Policy and National Road map for Smart Grid," TTA Journal, 129, pp. 36-41. 

  26. S. M. Yoo, "A Study on Smart Grid Trends and Policy Promotion Plan," Jounal of Korean Society of Information Engineering, 12(7), pp.163-177. 

  27. R. E. Brown, "Impact of Smart Grid on distribution system design," presented at the 2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008, pp. 1-4. 

  28. M. Erol-Kantarci and H. T. Mouftah, "Wireless Sensor Networks for Cost-Efficient Residential Energy Management in the Smart Grid," IEEE Trans. Smart Grid, vol. 2, no. 2, pp. 314-325,2011. 

  29. H. Farhangi, "The path of the smartgrid," IEEE Power and Energy Mag., 2010. 

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