스킵네비게이션

그림 1. 스마트그리드 환경 구축 모식도

○ 연구배경 

2011년 9월 15일 이상 고온에 따라 전력소비가 급증하였으며 그 결과 전력예비력이 부족하여 관계 기관이 급전 중지를 지시하였다. 또한 태풍 매미로 인하여 대규모 정전사태가 발생하여 큰 피해가 발생하였으며 정전가구는 650만 세대에 이르고 8,962건의 피해사례가 접수되었다. 특히 9. 15. 정전사태 당시 비상발전기의 60% 이상이 관리 부재로 인해 가동이 어려웠던 것으로 밝혀졌다. 따라서 비상발전기 고장 및 관리 인력의 비상발전기 가동방법 숙지 미흡 등이 정전 피해를 더욱 확대시킨 원인으로 밝혀졌다.

전력부족 현상을 해결하기 위해서 장기적으로는 전력공급의 확충, 전력의 수요관리, 전기요금의 현실화, 신재생에너지의 보급은 물론 스마트그리드를 적극 추진할 필요가 있으며, 전력소비의 증가/감소 패턴의 복잡계적(Complex-System based) 분석에 대한 fractal적 모형 만들기는 물론, 전력소비에서 보일 critical transition의 여부에 대한 파악이 필요하다.

즉 전력부하의 평준화를 위하여 스마트그리드의 핵심요소라 할 수 있는 에너지저장장치를 보급·확산하여 하절기 및 동절기의 전력피크에 적극 대응하고 대규모 정전사고 등에 효과적으로 대응하는 방안을 모색하여야 한다. 즉 Big Data기반의 Social Media를 이용한 전력소비 예측 시스템은 물론, 전력소비 합리화를 위한 Social-Smart 관리 시스템의 연구개발이 필요하다.

현재 국내 ESS 기술개발 현황은 상용화 정도, 원천 및 부품소재 기술 수준, 실증 경험 측면에서 선진국 보다 열세이다. 일부 기술은 상용화 단계까지 도달하였으나, 그 외의 기술은 초기 기술개발 단계 수준이며, 리튬이온전지는 세계최고수준의 제조기술로 해외수출이 가시화되었으나, 전반적인 ESS 원천 부품소재 기술은 미흡한 실정이다. 국내 및 세계시장의 전망은 매우 가파른 상승을 보여주고 있으므로, 우리도 조기에 기술시장에 진입하여 선점해야 할 필요성이 절실하다.

Social-Smart 관리 시스템의 효율적인 개발을 위하여, 일반인들이 사용하는 Social Media분석을 통하여 전력사용량 예측하고 Smart Grid에 기초하여 관리함으로서 기존의 Static Model에 기초한 전력관리 시스템의 단점을 극복하고 보다 유연하게 전력을 관리할 필요가 있다.

○ 강연내용

신재생에너지 공급 계획이 세계 각국에서 점차 증가하고 있으며, 계통 연계에 의한 전력품질 공급 신뢰도를 확보하는 것과 전력계통 안정화와 부하 평준화의 중요성이 높아지고 있다. 태양광, 풍력 발전 등의 분산전원을 위한 전력저장 장치로서 저장밀도가 높고 순간적인 충전·방전 특성이 우수한 대용량의 슈퍼커패시터 및 플라이휠 등의 에너지 저장장치에 대한 개발의 중요도가 높아짐에 따라 국가 간의 경쟁을 감안할 경우, 관련 기술을 선점하는 것이 매우 중요하므로 그러한 내용을 포함한다.

신재생에너지 발전과 플라이휠 에너지 저장장치의 연계를 통해 신재생에너지의 이용 효율 증가가 기대되며, 계통 연계에 대한 신뢰성 확보로 신재생에너지 사업의 활성화가 기대됨. 수백 MWh급 대규모 슈퍼커패시터 및 플라이휠 에너지 저장단지 사업을 통해 부하 평준화와 계통 안정화를 달성하여 국내의 안정적인 전력 수급에 큰 역할을 담당하게 된다.

전동차 제동에 따른 회생전력의 저장, UPS, 소규모 신재생 에너지 저장, 주파수 조정, 차량용 슈퍼커패시터 및 플라이휠 에너지 저장 시스템 등 다양한 영역으로의 응용이 기대됨. 실제로 미국 롱아일랜드 철도는 재생 브레이크로부터 에너지 저장을 위해 탄소섬유 플라이휠을 채택하여 뉴욕 MTA에 탄소섬유 플라이휠을 공급함으로써 수익을 창출하는 비즈니스 모델을 구축하기 위한 다양한 응용 기술의 확보와 관련된 것들을 설명한다.

○ 연구팀 및 연구 소개

부산대학교 전기공학과 김희제 교수 연구팀은 2015년부터 미래창조과학부의 기초연구실(BRL) 사업으로 “ICT 융합 차세대 에너지저장장치의 최적제어 및 운용” 연구를 수행하고 있다. 현재 석사/박사 전일제 재학생만 30 여 명 이상이 항시 세계적인 수준의 성과를 창출하고자 연구에 전렴하고 있는 부산대학교 내에서 가장 우수한 연구 그룹 중의 하나이다. 이러한 연구사업의 결과로 현재 세계 최초 및 최고 수준에 근접하는 뛰어난 연구결과를 보이고 있다. 또한, 김희제 교수는 차세대 친환경 에너지의 발전, 저장, 관리 및 운용과 관련하여 현재 부산산업단지공단이 주관하는 에너지저장장치 기술교류회 회장 직책을 맡고 있는 등, 지역 에너지 관련 산업체의 기술자문은 물론, 기술지도 등으로 실질적으로 돕고 있으며, 에너지의 발생 및 저장, 관리 및 운용에 관한 세계적인 권위자이다.

햇빛을 이용해 전기 에너지를 얻으려는 태양광발전 연구는 환경오염과 대체 에너지 개발과 같은 인류의 당면한 문제를 해결할 새로운 기술이다. 이와 같은 대체에너지의 발생, 저장, 관리, 및 운용관련 연구는 에너지 자원 빈국들을 도울 수도 있으며, 21세기 친환경 에너지 기술의 선두 주자로 도약하기 위하여 가장 중요한 기술이다.