보고서 정보
주관연구기관 |
(주)아트테크놀로지 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-11 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
중소기업청 Small and Medium Business Administration |
등록번호 |
TRKO201500011560 |
과제고유번호 |
1425091734 |
사업명 |
중소기업R&D기획지원사업 |
DB 구축일자 |
2015-07-18
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키워드 |
최대전력 추종.풍력 발전기.에너지 저장장치.MPPT.Controller.ESS.
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초록
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□ 신청과제의 내용
기획지원 대상기술은 풍력 발전 시스템을 위한 ESS 및 BMS 시스템 개발에 관한 기술로서, 첫째, 가변풍속하에서 풍력발전기로부터 생산되는전력의 최대 인출을 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracking)알고리즘과 둘째 ESS(Energy Storage System)을 위한 배터리의 충방전 알고리즘 및 셋째, 배터리의 효율적 관리를 가능케 하는 BMS(Battery Management System)을 동시에 가능케 하는 통합 제어 및 관리 시스템을 개발하고자 한다.
□ 기획결
□ 신청과제의 내용
기획지원 대상기술은 풍력 발전 시스템을 위한 ESS 및 BMS 시스템 개발에 관한 기술로서, 첫째, 가변풍속하에서 풍력발전기로부터 생산되는전력의 최대 인출을 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracking)알고리즘과 둘째 ESS(Energy Storage System)을 위한 배터리의 충방전 알고리즘 및 셋째, 배터리의 효율적 관리를 가능케 하는 BMS(Battery Management System)을 동시에 가능케 하는 통합 제어 및 관리 시스템을 개발하고자 한다.
□ 기획결과
1. 기술분석 및 기술성 진단결과
기획지원 대상기술은 풍력시설이 늘어나면서 신재생에너지 이용과 기술개발에 대한 관심이 늘면서 풍력 발전 시스템을 위한 ESS 및 BMS 시스템은 기존의 풍력 생산만의 기술에서 효율적인 활용 기술로 차별화된 첨단기술로 판단되며, 해당 분야에서의 경험과 노하우가 필요한 기술로 타사가 쉽게 모방하기는 힘들다고 판단된다. 기획지원 대상기술은 일정하게 공급되지 않는 풍력 에너지를 데이터베이스(DB)에 기존의 풍향의 방향 및 풍력의 세기에 대한 최적의 열에너지저장방법을 저장하고 저장 시 이를 이용하여 보다 객관적이고 적당한 열에너지 저장이 가능하도록 구성되어 있으며, 열에너지저장의 결과 및 예후를 미리 예측하여 사용자에게 제시할 수 있고 열에너지 저장 대한 표준화를 제공할 수 있다. 이러한 DB에 풍력의 세기와 방향 대한 최적의 열에너지 저장방법을 저장하고 이를 이용하여 풍력/열에너지의 상태진단 및 ESS 및 BMS 시스템에 대한 표준화가 가능한 기술이 없으므로 기술 개발이 반드시 필요하며, 기존 기술과는 차별성을 가지고 있다고 판단된다. 풍력 발전 시스템을 위한 ESS 및 BMS 시스템은 아직 실용화전으로 국내외 모두 개발 중인단계이므로 기술의 성장기(B)에 위치해있다고 판단된다 신청기업은 기획지원 대상기술과 관련하여 특허 및 원천기술을 보유하고 있으며, 해당 분야에서 20년 이상의 개발경력을 가진 특급 개발자를 보유하고 있으므로 자체 기술만으로 제품화가 가능하며, 개발기술만으로 제품화 및 구동이 가능하여 기획지원 대상기술은 제품 기여도가 매우 높다고 판단된다. 기획지원 대상기술은 현재 생산 판매되고 있는 풍력 발전 시스템에 직접적인 적용이 가능한 기술로 풍력 에너지 제어를 효과적으로 시행될 수 있으며, 인버터 대신에 대용량의 전력저장이 가능한 풍력발전용 배터리 충전 알고리즘을 사용한다면 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하여 최적의 조건으로 사용할 수 있도록 제어하고 배터리의 잔존용량 및 교체 시기를 예측하여 전지 보호와 자가진단을 통한 시스템 신뢰성 및 안전성 확보 및 유지보수 비용 절감을 실현하므로 이에 응용과 확장이 가능하다고 판단된다. 기획지원 대상기술은 제품화 과정에서 신청 기업은 풍력 발전기 알고리즘 기법과 기기 제어방법 등 특허 기술을 충분히 보유하고 있고 개발 경험이 풍부한 개발 인력을 충분히 보유하고 있으므로 보유 기술만으로 제품화가 가능하다고 판단된다. 신청 기업이 개발하는 풍력발전기 배터리 충전 알고리즘과 MPPT 알고리즘 개발 역시 독자적으로 개발하여 기존의 풍력발전기에서 적용하고 있는 단순 계통연계형 MPPT Controller에서 벗어나 새로운 배터리 충전 알고리즘을 개발할 것이며, 자체 개발을 통해 생산비용의 부담이 적다. 따라서, 기획지원 대상 기술은 신청기업의 보유 기술 및 보유 시설을 이용하여 제품화 하는데 있어서 어려움은 없다고 판단된다. 현재 본 연구개발과 관련하여 미국 및 중국 등에서는 ESS을 이용하여 발전기에서 생산되는 효율적으로 관리하는 기술이 개발되고 있으나 아직까지 전용 MPPT Controller 제어 알고리즘을 개발하여 바람에너지를 효율적으로 관리하려는 시도는 아직까지 존재하지 않는다. 본 기술은 풍력발전기에서 생산되는 전기에너지를 배터리 관리 시스템을 통해 관리 기존의 기술에 비해 효율적인 면에서 상당히 유리하다고 판단된다. 또한 국내에서 풍력발전전용 MPPT Controller 장비가 개발초기에 있는 실정이나 이들 제품의 상용화를 위해서는 선결해야 할 많은 문제가 있는 것으로 판단되어 신청기술을 대체할 수 있는 기술의 출현은 어려울 것으로 판단된다.
2. 기술개발 전략
기술확보전략 측면에서 기술계통도와 평가지표를 통해 12개 세부기술요소 중 ①MPPT 알고리즘, ②전력제어 및 배터리 데이터베이스, ③ESS 배터리 충방전 알고리즘 기술, ④BMS 통합 제어 관리 시스템 기술을 핵심기술요소로 선정하였다. 신청기업은 핵심기술에 대한 오랜 개발 경험과 특허 및 개발인력을 보유하고 있으므로, 핵심 기술요소를 자체 개발(In-house R&D)을 통해서 충분히 개발할 수 있으며, 내부 기술역량을 지속적으로 키워 나가는 것이 바람직하다. 개발인프라 구축전략 측면에서 기술개발중심의 연구조직이 제시되었으며 그 외 기술개발에 필요한 장비와 지적자산 확보 전략이 제시되었다. 마지막으로 주요 기술개발을 위한 상세 일정, 추진체계 및 소요자원 계획이 상세히 제시되어 있다.
3. 시장분석 및 경제성평가 결과
기획지원 대상기술은 풍력발전용 MPPT 및 ESS 충전 모듈을 개발하는 것으로 대상기술은 풍력 시장, 그 중에서도 특히 전력변환장치 시장이 될 것이다. 시장의 규모와 성장성을 살펴보면, 기획 지원 대상기술이 적용되는 국내시장은 2015년 약 344억 원으로 추정되고, 연평균 51.7%씩 고속 성장이 예상된다. 기획지원 대상기술의 주요 수요처는 고부가가치 대형 풍력발전기용 핵심부품 업체들이 주요 수요처가 될 것으로 판단된다. 향후 국내외 대형 풍력발전기용 핵심부품 업체 및 개발업체로 확대할 계획이다. 이를 적극적으로 활용하여 시장진입장벽을 극복할 전략을 수립할 필요가 있다. 신청기업은 2020년에 8,801백만원 매출을 달성하여 국내 시장의 2.5%, 해외시장의 0.03%의 시장점유율을 확보할 계획이다. 기획지원 대상기술의 투자수익률을 살펴보면, NPV, ROI, IRR이 기준값을 상회하고 있어 수익성이 우수한 것으로 판단된다. 기획지원 대상기술을 사업화하는 경우 2016년부터 2020년까지 5년간 총 생산유발효과는 약 44,795백만원, 부가가치유발효과는 약 12,632백만원, 고용창출유발효과는 약 149명, 수입유발효과는 약 8,774백만원, 수입대체효과는 약 14,953백만원에 이를 것으로 예상되며, 경제적 파급효과 역시 우수한 수준으로 판단된다.
4. 사업화 전략
신청기업은 기술개발 단계에서 자금운용 계획, 사업화 단계에서 기술개발 종료 후 3년째까지의 자금운용 계획을 수립하고 있으며, 이들 자금 조달을 위한 구체적인 방법을 제시하고 있다. 또한 사업화 단계에서 연도별 인력 채용 계획을 보유하고 있고 국내 및 해외 시장에 대하여 1차적인 목표시장 진입 전략 및 이후의 시장 진입 전략과 관련한 마케팅 전략을 보유하고 있다. 이처럼 신청기업은 기획지원 대상기술의 사업화 단계에서 자금운용 계획, 인력채용 계획, 마케팅 계획을 보유하고 있으므로, 신청기업의 사업전략과 부합하고 실현가능성이 높은 사업화계획을 수립하고 있는 것으로 판단된다. 신청기업의 과제책임자 성기문은 광운대 제어계측을 전공한 후 습득한 전공지식과 실무 경험을 바탕으로 관련 분야에 대한 풍부한 기술 지식을 보유하고 있으며, 기획지원 대상기술 개발과 관련하여 기술 아이디어 단계에서부터 적극적으로 연구개발에 참여하고 있고 기획지원 대상기술 개발 과정에도 지속적인 참여를 할 예정에 있는 바, 과제책임자의 신기술 개발 의지가 강한 것으로 보인다. (주)아트테크놀로지의 경영진들은 설립 후 독자적으로 영업, 판매, 개발, 서비스를 총괄적으로 운영해 나가고 있고 사업도 확장해 나가고 있어서 사업화 능력도 뛰어난 것으로 판단된다. 기술 개발 사업에 경영진들이 주도적 역할을 하고 있어 신기술 개발 의지가 상당히 큰 것으로 보인다. 본 신기술 개발 사업을 통해 국내 시장의 한계를 극복하고 해외 시장에 진출하여 사업을 확장하려는 장기적인 사업화 전략을 계획하고 있어 사업화 의지도 강한 것으로 판단된다. 신청기업의 주요 경영진은 이사를 포함하여 6명으로 이루어져 있으며, 담당업무가 분야별로 분화되어 있어 상호 유기적인 업무 프로세스를 구축하고 있는 것으로 보인다. 또한 기술 개발 담당 직원들은 각 분야별로 다년간 업무경험을 보유하고 있어 기술개발 및 사업화를 위한 기본역량을 갖추고 있는 것으로 판단된다. 특히 기술 개발 업무를 총괄하는 이사 성기문은 광운대에서 학사학위를 취득한 후 20년 이상 실무에 종사한 경험이 있어 기획지원 대상기술의 완성 및 질적 우수성을 확보할 수 있는 가능성을 충분히 가지고 있다고 판단된다.
5. 결론
기획지원 대상기술은 풍력 발전 시스템을 위한 MPPT와 연계한 ESS 및 BMS 시스템 개발에 관한 것으로, 기획지원 대상기술의 세부적 핵심기술을 모두 구비하는 국내외 선행기술은 없었으며, DC-DC 변환장치, MPPT 알고리즘, MPPT 알고리즘과 동시에 구동되어 배터리의 효율적인충․방전을 가능케 하는 알고리즘 및 배터리의 효율적 관리를 가능케 하는 BMS을 제공하는 기술의 독창성은 인정된다. 또한, 풍력시장, 그 중에서도 특히 전력변환장치 관련시장에서 기획지원 대상기술의 수요가 더욱 증가할 것으로 예측되는 등 시장 매력도는 상당히 높은 편이다. 신청기업은 기획지원 대상기술 관련 기술사업을 영위 중에 있고 과제의 상용화를 위한 이해도, 목표 시장 설정 등 다양한 점에서 사업성이 인정된다.
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