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동적 토픽분석을 활용한 스마트그리드 연구동향 분석
Research Trend Analysis for Smart Grids Using Dynamic Topic Modeling 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.4, 2017년, pp.613 - 620  

나상태 ,  안주언 (서울과학기술대학교 SW분석.설계학과) ,  정민호 (서울과학기술대학교 SW분석.설계학과) ,  김자희

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The power grid has been changed to a smart grid system to satisfy the growing need for power grid complexity, demand, reliability, security, and efficiency with a combination of existing power and ICT technology. This study analyzes the research trends in smart grid technology in the period since th...

주제어

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제안 방법

  • 본 연구에서는 스마트그리드 용어사전의 범주가 모두 도출될 정도로 충분한 토픽 수량 중 최솟값으로 토픽수량을 설정한다[26]. 반복적인 시도를 통해 표 1에서와 같이 스마트그리드 용어사전의 5개 카테고리(송배전계통, AMI/서비스, 신재생에너지, 전기자동차, 정보통신)에 부합하는 분류체계가 만들 어지는 8개의 토픽과 토픽 내 연구이슈에 해당하는 단어를 해당 토픽과 근접확률이 높은 순서로 10개씩 추출하였다. 표 1에서와 같이 분석기간 중 10개 순위에서 벗어난 이슈는 대각선을 그었으며, 새롭게 순위에 오른 이슈는 음영처리 하였으며, 소멸과 생성을 반복한 이슈는 대각선과 음영을 모두 표시하였다.
  • 본 연구는 국내 스마트그리드 연구동향을 시계열적으로 분석하기 위해 그림 1과 같이 연구논문을 취득 후 동적토픽모델링을 하고 해외 기술동향과 비교하는 순서로 연구를 진행하였다.
  • 이러한 한계를 극복하기 위해 최근에는 DTM (Dynamic Topic Modeling) 알고리즘을 사용하여 각 세부기간의 문서에 대한 기간별 토픽을 도출한 후, 각 토픽의 유사도에 기반을 두어 토픽동향을 파악하는 연구가 시도되고 있다[16]. 본 연구에서는 DTM 알고리즘을 사용하여 스마트그리드 연구 분야의 핵심토픽을 도출하고 연구동향을 파악한다. 아울러 해외 저명한 기관이분석한 기술동향을 참조하여 향후 개발기술을 전망한다.
  • 본 절에서는 가트너에서 2016년 발표한 "Hype Cycle for Smart Grid Technologies"를 통해 전문가들이 정성적으로 관측한 스마트그리드 기술동향과 본 연구에서 동적 토픽모델링을 통해 정량적으로 분석한 연구동향을 비교한다. 하이프 사이클은 신기술이 시장에서 미디어에 의해 어떻게 인식되고 사라지며 사용되는지를 각 기술별로 성숙도, 기대감, 적용시기로 보여준다.
  • 1장에서 본 연구의 필요 성에 대한 문제를 제기하고, 2장에서 본 연구의 연구절차와 각절차에서 이용한 방법론을 정리한 후 동적토픽분석을 실시한다. 아울러 미국의 정보기술 연구 및 자문회사인 가트너의 스마트그리드 기술동향 분석결과와 비교하며, 한국전력공사에서 분석한 스마트그리드 동향분석을 참조하여 연구동향의 특성을 국내 산업현황에서 확인한다. 마지막으로 3장에서는 본 연구의 결론을 기술한다.

대상 데이터

  • 본 연구는 스마트그리드 기술동향을 정량적으로 분석하기 위해 Web of Science에 저장된 3,723건의 논문을 대상으로 동적 토픽분석을 하였다. 모델링한 5개 범주의 8개 토픽 중 연구점유율과 증가율을 기준으로 Grid Operation 토픽과 ESS 토픽을 선정하여 전반적인 연구동향은 물론, 생성 및 소멸하는 연구이슈의 시계열적 트래킹을 통해 특징적인 진화과정도 확인할 수 있었다.
  • 일정수준 이상의 연구논문만을 자료추출 대상으로 삼기위해 톰슨로이터(Thomson Reuters Co.)의 Web of Science에 1997년부터 2016년까지 게재된 논문 중 Smart Grid라는 영어검색어로 검색된 3,723건의 논문에서 명사형 단어를 분석대상으로 삼기위해 키워드를 추출하였다. 토픽들의 범주는 2011년 한국전력공사에서 제작한 스마트그리드 용어사전의 범주에 기반하여 결정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스마트그리드란? 2000년대 이후 전력생산의 주원료였던 화석연료의 가격이 상승하고, CO2 저감을 위한 기후협약에 따라 전력부문에서는 스마트그리드의 필요성이 강조되었다[1]. 스마트그리드란 발전, 송전, 배전, 판매의 단계로 이루어지던 기존의 단방향 전력망에 정보통 신기술을 접목하여 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력망이다 [2-3]. 1990년대에 개념이 소개된 스마트그리드는 에너지 소비패턴 분석을 통해 비용을 절감하고, 정전의 영향과 탄소배출량을 줄이기 위해 발전하면서 최근에는 전력망 그 자체를 의미할 정도로 전 세계적으로 확산되었다[4].
동적 토픽분석에서 토믹 연구증가율은 Hype Cycle에서 기술성숙도(x축) 형태와 유사한 상관관계가 있는데 이것은 무엇을 의미하는가? 먼저, 동적 토픽분석에서 토픽의 연구증가율은 Hype Cycle에서 기술성숙도(x축) 형태와 유사한 상관관계가 있다. 즉, 기술 성숙도 초기에 시장의 기대감으로 연구증가율이 상승하지만 거품제 거기에서 연구증가율이 잠시 하락하고 거품제거기와 재조명기에 증가율이 다시 상승한다. 예를 들어 ESS 토픽의 Battery 연구이슈와 Hype Cycle에서 Consumer Energy Storage를 비교해 보면, Battery는 그림 6에서와 같이 연구증가율이 2014년에서 2015 년까지 잠시 정체를 보이다가 다시 상승하고 있다.
최근에는 스마트그리드가 전력망 그 자체를 의미할 정도로 전 세계적으로 확산되었는데 초기 무엇을 위해 발전했는가? 스마트그리드란 발전, 송전, 배전, 판매의 단계로 이루어지던 기존의 단방향 전력망에 정보통 신기술을 접목하여 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력망이다 [2-3]. 1990년대에 개념이 소개된 스마트그리드는 에너지 소비패턴 분석을 통해 비용을 절감하고, 정전의 영향과 탄소배출량을 줄이기 위해 발전하면서 최근에는 전력망 그 자체를 의미할 정도로 전 세계적으로 확산되었다[4]. 미국은 2000년 캘리포니아 대정전 사고 이후 노후한 송배전선로를 업그레이드와 스마트미터 설치를 통한 수요관리 촉진 및 신재생에너지 확대보급에 주력하고 있으며, 유럽은 회원국 간 전력거래 활성화에 초점을 맞추고 있다.
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참고문헌 (37)

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  33. Kobayashi, M. Takasaki, "Demonstration study of autonomous demand area power system." Transmission and Distribution Conference and Exhibition, 2006. 

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