초록 ▼

□ 연구개요
최근 세계적으로 국가 간, 대륙 간 에너지 교환 량이 늘어나고 그 필요성이 증대됨에 따라 대규모 장거리 전력 전송에 대한 요구가 급증하고 있다. 이러한 흐름에 맞추어 전기 에너지를 서로 공유하기 위한 슈퍼그리드(Supergrid)의 개념이 도입되어 추진되고 있다. 본 연구과제에서는 국가 간, 대륙 간 광역 전력망인 슈퍼그리드를 위한 전압형 HVDC 전력 전송 컨버터 시스템으로 가장 적합하다고 알려져 있는 모듈형 멀티레벨 컨버터 (Modular Multilevel Converter, MMC) 기반의 HVDC(High

□ 연구개요
최근 세계적으로 국가 간, 대륙 간 에너지 교환 량이 늘어나고 그 필요성이 증대됨에 따라 대규모 장거리 전력 전송에 대한 요구가 급증하고 있다. 이러한 흐름에 맞추어 전기 에너지를 서로 공유하기 위한 슈퍼그리드(Supergrid)의 개념이 도입되어 추진되고 있다. 본 연구과제에서는 국가 간, 대륙 간 광역 전력망인 슈퍼그리드를 위한 전압형 HVDC 전력 전송 컨버터 시스템으로 가장 적합하다고 알려져 있는 모듈형 멀티레벨 컨버터 (Modular Multilevel Converter, MMC) 기반의 HVDC(High Voltage Direct Current) 전력변환시스템과 그 제어방법을 제안한다. 특히, 멀티터미널 형태의 슈퍼그리드 HVDC 전력전송을 위한 MMC 시스템 중 최근 각광받고 있는 ASYM-MMC(Asymmetric mixed MMC) 회로구조의 모델링과 정상운전 및 사고 시 대처 운전 알고리즘을 수립하는 것을 본 연구의 최종 목표로 한다. 이를 검증하기 위해 실제 시스템 용량을 반영한 시뮬레이션을 수행하고, 멀티터미널 HVDC 축소모델 실험세트를 제작하여 실험한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표에 따른 연구결과는 다음과 같이 요약이 가능하다.
1. 기존 멀티터미널 HVDC 관련 논문 특허 및 선진사 기술 센싱
유럽의 슈퍼그리드 실증사례에 대해서 조사하고 멀티터미널 HVDC 구현 방식을 참조하여 전력변환장치의 필요 기능에 대하여 정리하였으며, Hitachi-ABB의 특허 회로와 제안하는 ASYM-MMC와 비교 분석을 수행하였다.
2. Hybrid HVDC 시스템 운영 알고리즘 제시
멀티터미널 HVDC에는 전력의 흐름에 따라서 송전과 수전 단 전력변환시스템의 제어가 필요하다. 특히, 전류형 시스템은 전류의 방향을 바꾸기 쉽지 않으므로, 전압형 시스템의 전압을 조정하여 송전 량과 수전 량을 조절할 수 있다. 따라서 전력량 제어를 위한 전력변환시스템 상호간의 협조제어 알고리즘을 제안하였다.
3. ASYM-MMC(Asymmetric mixed MMC)의 최적 설계
전력전자 전문 시뮬레이션 툴을 이용하여 실제 시스템 파라미터를 반영한 제안 회로의 정상 및 과도 상태 시뮬레이션을 개발하고 최적의 설계가이드라인을 제시하였다.
4. ASYM-MMC(Asymmetric mixed MMC) 제어 알고리즘 개발
멀티터미널 구성에서의 안정적인 전력흐름제어를 위하여 통합 제어알고리즘을 수립하였다. 정상동작 뿐만 아니라, 사고 시의 컨버터 제어 알고리즘을 개발하였다. 또한 안정적인 컨버터 운전을 위하여 제안 회로의 내부 에너지 균형제어 알고리즘을 제안하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구 과제의 개발 성과는 다음과 같다. 첫 번째로 본 연구의 제안하는 회로의 하이브리드 HVDC 시스템에 대한 적용이다. 현재, 전 세계적으로 전류형 시스템이 다수를 차지하지만, 새로 설치될 시스템은 전압형이 주를 이룬다. 따라서, 두 시스템 간의 연계를 위한 하이브리드 시스템 구축이 필요하다. 두 번째로 개발 회로의 멀티터미널 HVDC 송전시스템에 대한 적용이다. 개발 회로는 회로 구조상 송전 시스템의 운전 효율을 극대화하고 사고 시 유연한 대처가 가능하다. 또한, 멀티터미널 구조에 매우 적합한 구조이다. 따라서, 본 연구에서 개발된 기술은 향후 동북아 및 전 세계 슈퍼그리드 HVDC 송전을 위한 기본 기술로 활용될 수 있고, 국내외 시장에 진입하는데 있어서 초석이 될 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 15