초록 ▼

1세부과제:부유식 풍력발전시스템을 위한 핵심요소 기술개발
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
[정책적측면]
- 국정과제 92 신재생에너지 보급확대/산업육성의 해상풍력/스마트그리드 기반조기 구축분야에 부합.
- 경제혁신 3개년계획의 신재생에너지 및 스마트그리드 분야에 부합.
- 미래성장동력 9대 전략사업의 신재생에너지 하이브리드 시스템 분야에 부합.

[기술적측면]
- 풍력단지에서 전력 생산량을 최대화 할 수 있는 방안은 최초 설계 시 풍력발전기 배치를 최적화 하는 방안과

1세부과제:부유식 풍력발전시스템을 위한 핵심요소 기술개발
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
[정책적측면]
- 국정과제 92 신재생에너지 보급확대/산업육성의 해상풍력/스마트그리드 기반조기 구축분야에 부합.
- 경제혁신 3개년계획의 신재생에너지 및 스마트그리드 분야에 부합.
- 미래성장동력 9대 전략사업의 신재생에너지 하이브리드 시스템 분야에 부합.

[기술적측면]
- 풍력단지에서 전력 생산량을 최대화 할 수 있는 방안은 최초 설계 시 풍력발전기 배치를 최적화 하는 방안과 풍력단지 운용관리 기술을 최적화 하는 방안이 있는데 이 두 가지 방안의 접목을 위한 핵심기술이 후류 해석임.
- 2030년 해상풍력 Top3라는 목표로 대단위 풍력단지의 건설을 추진하고 있는 국내 실정에서 풍력단지 후류 해석기술은 반드시 갖추어야 할 기술 중의 하나임.
- 기존 후류해석 모델은 단지 전체의 유동을 해석하는 상세 해석 기술에 국한되어 있기 때문에 단지배치를 최적화 하는 방향으로 연구가 주를 이루고 있음.
- 후류 영역에 놓인 터빈의 성능 및 하중 변화를 예측하여 최적화된 피치 및 요 제어 알고리즘을 도출하여 출력 향상 및 하중저감 효과를 통합 운영제어 사전검증 시뮬레이터를 통해 도출함.

[경제적측면]
- 본 연구를 통해 개발된 부유식 풍력발전기 하부시스템 개념은 제품의 경제성을 높여 세계적인 부유식 풍력단지의 현실화에 기여 가능함.
- 실시간 단위로 유입되는 풍속변화 상태를 예측/해석하여 최적의 풍력발전기 운용 값을 도출하는 실시간 시뮬레이터를 통해 전력량 및 신뢰성/내구성 향상 확보 가능.
- 풍력단지 설계 및 운영상의 경제성 향상
→ 전력생산량을 극대화함으로써 풍력단지의 발전단가 저감(3%~10%)에 기여
→ 하중저감 운용기술에 따른 풍력발전기들의 신뢰성 향상으로 인한 유지보수 비용절감 (3%~5%)에 기여

2세부과제:융합플랫폼 실증 기반을 위한 지능형 모니터링 시스템 핵심 기술 개발 (I)
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
□ 배경
• 전통식 전력망은 발전소에서 수용가로의 단방향 전력공급 방식으로 제어의 용이성과 높은 안정도와 신뢰성이라는 장점을 가지고 있음. 그러나 분산전원/신재생에너지 기반 발전의 전력망 연계가 대용량화됨에 따라 기존 운영제어 시스템의 불안정도를 높이고, 운영효율을 떨어뜨리고 있음.
• 스마트그리드 시스템의 신뢰성 및 확장성을 확보하기 위해서는 스마트그리드의 핵심 기반기술인 상호운영 안정성 기술 확보가 필수적인데, 상호운영시스템은 다자간 운영제어시스템과 전력망 운영자의 중앙운영제어 시스템과의 연계 핵심 기술이며, 분산전원/재생에너지의 확대 보급을 위한 기술의 핵심이며, 이를 위해서는 사물인터넷(IoT)과 Energy가 접목으로써 예상되는 ‘한계비용제로사회’에 대응하기 위한 기술개발 표준화 프로세스가 요구됨.
• 이러한 변화는 인터넷에 연결된 전기 자동차에서도 엿볼 수 있으며, 동력기계에서 바퀴 달린 전자기기로 혁신한 전기차는 값비싼 화석연료가 아닌 전기를 이용하는 것 뿐 아니라 제조 공정이 단순화, 표준화되어 컴퓨터 부품처럼 전기차 생산에 참여하는 기업들이 늘어나 제품 생산의 한계비용이 대폭 낮아질 수 있을 것으로 기대됨.
• 또한, 전기차에 부착된 센서와 이를 통해 확보된 데이터는 이동의 효율성을 제고함으로써 시간과 연료를 절약해줄 것으로 기대됨.
• 국가적으로도 신재생에너지 보급확대를 위해 전기자동차 보급, 에너지자립타운 등을 집중추진 중에 있으며, 특히 전기충전인프라 보급확대를 위해서는 전력망 운영방법과 전력망전력품질의 문제점을 사전에 도출하고 대응전략을 마련하는 것이 매우 시급한 과제임.
• 이러한 해결방안은 국내의 전기차 허브를 추진하고 있는 제주도 카본프리 아일랜드 비전의 실현을 위한 핵심이 될 것임.

□ 연구필요성
• 현재 전기충전스테이션은 대부분 상용전기를 활용하여 공급하고 있어 충전인프라 확대 시, 기존발전소의 용량이 한계에 이르러 추가적인 발전소 건설이 필요한 상황에 직면할 수 있음.
• 추가적인 발전소 건설은 비현실적인 대안으로서 대안은 융합 시스템의 통합설계 및 운영기술을 통해 체계적으로 시스템을 통합 구성하여 효율적인 운영방안을 마련하는 것임.
• 또한 전기충전시스템의 핵심기술인 배터리에 대한 충전상태 및 건전성 예측기술 수준이 미진하여 유지보수 시기를 사전에 예측하는 정확도가 많이 떨어지고 있어 유지보수 비용저감 및 배터리 재활용성을 재고 할 수 있는 예측기술 개발이 필요함.
• 장기간 실증 시 에너지원/부하 상태정보 및 기상데이터 계측 등에 의해 방대한 정형 빅데이터가 발생하며, 이에 효율적인 빅데이터 수집/저장관리/분석/이용 기술 개발이 필요함. (정형 빅데이터 예, 전압, 온도, 습도, 대기압, 일사량, 진동, 소음, 유량 등의 시계열)
• 이러한 연구개발은 기후변화·에너지문제 대응, 대규모 에너지시설 설치의 수용성 문제 해결의 대안으로서 재생에너지의 경제성 측면에서 한계를 극복하며, 친환경·재생에너지 기반 분산에너지시스템의 경제성,성능, 신뢰성 향상을 통한 시장 중심의 재생에너지 보급 확대 실현으로 이루어질 수 있음.
※ 발전단가(원/kWh) : 석탄 46~65, 태양광 95~143, 해상풍력 146~238(Fraunhofer ISE, 2013)
• 이러한 연구개발 결과들은 수용성 확대를 위한 실질적인 해결방안을 제공하기 때문에 결과적으로 온실가스 감축 및 신재생에너지 보급 확대를 위한 정부 정책목표 달성에도 핵심적인 지표로 활용할 수 있을 것임.

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 3목차 ... 5I 부유식 풍력발전시스템을 위한 핵심요소 기술개발 ... 7 목차 ... 9 Ⅰ. 일반현황 ... 11 Ⅱ. 과제의 목표 및 내용 ... 12 Ⅲ. 추진 전략 ... 15 Ⅳ. 추진 실적 ... 17 Ⅴ. 향후 계획 ... 52II 융합플랫폼 실증 기반을 위한 지능형 모니터링시스템 핵심 기술 개발 (I) ... 53 목차 ... 55 Ⅰ. 일반현황 ... 57 Ⅱ. 과제의 목표 및 내용 ... 58 Ⅲ. 추진 전략 ... 60 Ⅳ. 추진 실적 ... 64 Ⅴ. 향후 계획 ... 71끝페이지 ... 72