초록 ▼

연구개요
지구 온난화 (기상이변), 환경오염 (방사선 폐기물) 등의 당면문제를 고려할 때 기존 전력 그리드의 저탄소 신재생 그린에너지 기반의 SG (smart grid)로의 대체가 시급하다. SG는 기존의 중앙 집중형 에너지 공급체계가 아닌 태양전지, 풍력, 조력 등의 각종 신재생에너지원 기반의 분산형 에너지 공급체계이며 누구든지 자유롭게 에너지 거래(발전/저장/판매)에 참여하는 미래 전력망으로 DR, BEMS, 스마트 시티, PHEV 등의 각종 고급 지능형 에너지 서비스가 가능하여 진다. 이러한 고급 에너지 서비스를 제공하는

연구개요
지구 온난화 (기상이변), 환경오염 (방사선 폐기물) 등의 당면문제를 고려할 때 기존 전력 그리드의 저탄소 신재생 그린에너지 기반의 SG (smart grid)로의 대체가 시급하다. SG는 기존의 중앙 집중형 에너지 공급체계가 아닌 태양전지, 풍력, 조력 등의 각종 신재생에너지원 기반의 분산형 에너지 공급체계이며 누구든지 자유롭게 에너지 거래(발전/저장/판매)에 참여하는 미래 전력망으로 DR, BEMS, 스마트 시티, PHEV 등의 각종 고급 지능형 에너지 서비스가 가능하여 진다. 이러한 고급 에너지 서비스를 제공하는 신뢰성/안정성 보장되는 SG 구축을 위해서는 효과적인 전력품질 (PQ: Power Quality) 감시/관리/모니터링이 가능한 분산형 전력품질모니터링 (PQM: Power Quality Monitoring) 기능을 갖춘 SCADA 시스템의 개발이 전제된다고 볼 수 있다. 특별히 최근 전기자동차, 에너지 저장장치, 인버터기반의 에너지원 등 각종 다양한 노드의 증가로 인해 SG 망내에 인입되는 PQ 데이터 부하가 급속히 증가하고 있어 SG의 신뢰성 저하가 극히 우려되고 있다. 가까운 장래에 전기자동차 시대와 신재생 에너지원의 증가 추세를 감안할 경우, 네트워크 운용자에게 있어 가장 시급한 당면과제는 SG의 신뢰성/안정성을 보장하는 PQM 기술기반의 SCADA 시스템 구축임을 알 수 있다. 본 과제에서는 전력계통 지능화 기능을 갖는 미래 분산형 IoT 기반의 SG SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) PQM 시스템 구축을 위해 요구되는 PQM 관련 핵심기술 획득을 목표로 삼고 있다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제에서는 전력계통 지능화 기능을 갖는 SG의 신뢰성/안정성을 보장하는 미래 분산형 IoT 기반 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) PQM 시스템 구축을 위해 요구되는 핵심 전력품질모니터링 (PQM) 관련 기술의 확보를 목표로 삼고 있다. 이를 위해 사업기간 (3년) 동안 3 가지 주제, 즉, 1) WPC 기반의 PQ 신호 Denoising 및 PQE (power quality event) 검출, 2) 인공지능 기술 (DNN + DM or DL + DM) 기반의 PQE 분류, 3) IoT 기반 SG SCADA 시스템 전송 모델 및 프로토콜 설계에 대한 연구를 각각 수행하였다. 본 과제추진을 통해 미래 신재생에너지 전력망인 IoT 기반 SG 내에서 발생하는 Sag, Swell, 신호왜란, 에너지 도적 등의 각종 이상(anomaly) 이벤트 발생을 실시간으로 모니터링 가능케하는 SCADA PQM 용 핵심 IP를 개발하였다. 개발된 IP는 신뢰성 있는 SCADA PQM 시스템 구축의 주요 핵심 기술로 지능형 에너지 서비스를 제공하는 미래 SG의 조기 구축에 기여하였다.
본 과제의 수행을 통해 얻어진 연구결과는 학술지논문 5편(SCI 3편 포함), 학술대회논문지 4편, 특허 10건 (등록 2건, 출원8건), 기술이전계약 1건 등을 들 수 있다. 그 외 성과로 PQ 검출 관련 국제공동연구 1건, 국제학술회의 2건, 기술이전 1건, 연계과제수행 2건 등을 들 수 있다. 아울러 사업기간중에 본 과제 분야 관련 2명의 전문인력(박사)을 배출하였다.

연구개발결과의 중요성
본 과제 추진을 통해 획득된 SCADA PQM IP는 미래 신재생에너지 지능형 전력망인 스마트 그리드 구축을 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. 웨이브 렛 패킷을 활용한 PQE 검출 기술, 인공지능 기반의 PQD 확인/분류 기술은 그리드 내에서 발생하는 기술적 및 비기술적인 다양한 전력 이상을 효과적이고 신속하게 검출/분류/관리를 가능하게 하는 PQM 기술로 보다 안정된 에너지 인터넷 서비스 제공을 위한 각종 모니터링 장치(서비스) 개발, 즉, BEMS, AMI, DR 시스템 개발에 직접 적용이 가능하다. 더욱이 IoT 기반의 분산형 SG SCADA의 실시간 PQ정보 전송 방식은 기존의 집중형 전력 공급 체계가 아닌 분산형 전력 공급 체계인 full IoT 기반의 미래형 SG 구축을 앞당길 수 있을 것으로 판단된다. 결과적으로 본 과제를 통해 획득한 IP는 기술적으로도 최첨단일 뿐 아니라 미래의 IT융합 및 지능형 에너지 분야 응용, IoT 기반의 여타 모니터링 분야 응용에 직접 적용이 가능할 것으로 판단되어 상응한 결과의 중요도와 파급효과가 높다고 볼 수 있다.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1.1 필요성 ... 6
• 1.2 최종목표 ... 6
• 1.3 연구범위 및 년차별 계획 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2.1 연구수행내용 ... 7
• 2.2 연구결과 ... 12
• 2.3 연구수행 방법 및 과정의 적절성 ... 19
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 20
• 4. 참고문헌 ... 21
• 5. 연구성과 ... 22
• 대표적 연구실적 ... 26
• 끝페이지 ... 44