GH 신개념에너지*

초전도 에너지 저장장치란?

초전도 에너지 저장장치(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)는 초전도체의 특성을 이용하여 전기에너지를 자기장 형태로 저장하는 장치입니다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질로, 이러한 특성을 이용하면 전류가 흐를 때 에너지 손실 없이 자기장을 형성할 수 있습니다.

원리

1. 초전도 코일: SMES의 핵심 부품은 초전도 코일입니다. 이 코일에 강한 전류를 흘리면 주변에 강력한 자기장이 형성되고, 이 자기장 안에 에너지가 저장됩니다.
2. 저온 유지: 초전도 상태를 유지하기 위해 극저온 환경을 만들어야 합니다. 액체 헬륨 등을 사용하여 초전도 코일의 온도를 절대영도에 가깝게 유지합니다.
3. 에너지 저장 및 방출: 필요한 경우, 초전도 코일에 연결된 변환기를 통해 전력망과 연결하여 에너지를 저장하거나 방출할 수 있습니다.

특징

• 전력품질: 전압이나 주파수의 변동억제에 의한 전력품질의 유지등에 효과
• 계통안정화:
  • 유효전력의 제어가 가능해 전력계통의 안정화에 보다 효과적으로 공헌
  • 정전류원이기 때문에 계통의 단락용량을 본질적으로 증가시키지 않음
  • 응답성, 부하 추종성 우수
• 높은 에너지 저장 효율: 운전효율이 90%이상 향상되어 이산화탄소의 저감효과
• 친환경적: 환경오염을 일으키는 폐기물발생이 없으므로 지구환경의 보전에 기여
• 높은출력밀도: 소규모 용량에서도 실용화가 가능

활용 분야

• 전력계통 안정화: 전력 수요가 급변하는 상황에서 전력 공급의 안정성을 확보하고 주파수를 조절하는 데 활용
• 대규모 전력 시스템: 연속 공정을 갖고 있는 제지, 화학 및 철강 플렌트에 활용 가능
• 재생에너지 연계: 간헐적으로 발생하는 태양광, 풍력 발전 등의 에너지를 저장하여 안정적인 전력 공급을 가능하게 합니다.
• 전력품질 개선: 전압 변동, 고조파 등 전력 품질 문제 해결에 활용
• 우주선 추진: 우주선의 추진 시스템에 적용되어 효율적인 에너지 관리를 가능

한계점

• 높은 구축비용: 고성능 초전도체의 제작 비용이 높아 상용화에 어려움
• 복잡한 기술: 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 초전도 상태를 유지하기 때문에 냉각 시스템이 필요하며, 이는 시스템의 복잡성과 비용을 증가시키는 요인입니다.
• 대규모 시스템 구축 어려움: 아직까지 대규모 시스템 구축 경험이 부족하여 기술적 어려움이 존재합니다.

신재생에너지 발전 시스템이 전력망과 연결되어 운전될 때, 예기치 못한 상황으로 인해 전력망과 분리되어 단독으로 운전되는 경우가 발생할 수 있습니다. 이러한 단독발전 운전은 다양한 문제점을 야기하며, 이를 방지하기 위한 대책이 필요합니다.

단독발전 운전의 문제점

• 전압 및 주파수 불안정: 전력망과 연결되지 않은 상태에서 발전량과 부하량의 불일치로 인해 전압과 주파수가 불안정해져 연결된 기기의 손상을 유발할 수 있습니다.
• 고조파 발생: 비선형 부하의 증가로 인해 고조파가 발생하여 전력품질을 저하시키고, 전력설비의 수명을 단축시킬 수 있습니다.
• 계통 보호장치 오동작: 단독 운전 시 계통 보호장치가 오동작하여 발전 시스템이나 부하에 손상을 입힐 수 있습니다.
• 인명 안전 위험: 전압 및 주파수 불안정으로 인해 감전이나 화재 등의 위험이 증가할 수 있습니다.

단독발전 운전 방지 대책

• 단독 운전 검출 장치: 전압, 주파수, 위상 등을 측정하여 전력망과의 연결 상태를 지속적으로 감시하고, 단독 운전이 발생하면 발전을 중단시키는 장치를 설치합니다.
• 계통 연계 보호 계전기: 전력망과의 연결이 끊어졌을 때 발전 시스템을 신속하게 차단하여 단독 운전을 방지하는 계전기를 설치합니다.
• 무효전력 보상 장치: 발전 시스템에서 발생하는 무효전력을 보상하여 전압 안정성을 확보하고, 전력 품질을 향상시킵니다.
• 고조파 필터: 고조파 발생을 억제하고 전력 품질을 향상시키기 위해 고조파 필터를 설치합니다.
• 정기적인 점검 및 유지보수: 발전 시스템 및 보호 장치에 대한 정기적인 점검과 유지보수를 통해 고장 발생 가능성을 줄입니다.
• 표준화된 설계 및 시공: 관련 규정 및 표준을 준수하여 발전 시스템을 설계하고 시공하여 안전성을 확보합니다.

계통연계의 목적

• 발전된 전력을 전력망에 공급: 생산된 전력을 전력망에 안정적으로 공급하여 다른 전력 소비자에게 전력을 공급합니다.
• 계통 안정도 유지: 분산형 전원의 출력 변동에 따른 전압 및 주파수 변동을 최소화하여 계통의 안정도를 유지합니다.
• 양방향 에너지 흐름 실현: 필요에 따라 전력망에서 전력을 공급받거나 전력을 공급하는 양방향 에너지 흐름을 구현합니다.

계통연계 방법

1. 인버터를 이용한 계통연계

• 가장 일반적인 방법: 대부분의 분산형 신재생에너지 시스템은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터를 사용하여 전력망에 연결됩니다.
• 기능:
  • 직류 전력을 교류 전력으로 변환
  • 전압, 주파수, 위상을 전력망과 동기화
  • 무효전력을 조절하여 전압 안정화
  • 고조파를 감소시켜 전력 품질 향상
• 장점:
  • 유연한 제어가 가능하여 다양한 계통 조건에 적용 가능
  • 소형화 및 경량화가 가능
• 단점:
  • 인버터의 비용이 상대적으로 높음

2. 직접 연계

• 특수한 경우에 적용: 발전원의 출력 전압과 주파수가 전력망의 전압과 주파수와 일치하는 경우에 적용 가능합니다.
• 장점:
  • 인버터가 필요 없어 시스템 구성이 간단하고 비용이 저렴
• 단점:
  • 적용 가능한 발전원이 제한적이며, 계통 조건 변화에 민감함

3. 전력 변환기를 이용한 계통연계

• 대규모 발전 시스템에 적용: 고압 직류 송전(HVDC) 시스템과 연계하거나, 발전원의 전압을 변환해야 하는 경우에 사용됩니다.
• 장점:
  • 장거리 송전에 유리하며, 전력 품질을 향상시킬 수 있음
• 단점:
  • 시스템 구성이 복잡하고 비용이 높음

계통연계 시 고려 사항

계통 영향: 분산형 전원의 출력 변동이 전력망에 미치는 영향을 최소화해야 합니다.

안전성: 단락사고, 과전류 등 다양한 이상 상황에 대비하여 보호 계전기를 설치하고, 안전 기준을 준수해야 합니다.

신뢰성: 장기간 안정적으로 운전될 수 있도록 시스템의 신뢰성을 확보해야 합니다.

경제성: 초기 투자 비용과 운영 유지 비용을 최소화하여 경제성을 확보해야 합니다.

지능형 전력망은 정보통신 기술(ICT)을 기반으로 전력망의 효율성을 극대화하고, 에너지 효율을 높이며, 신재생에너지의 연계를 용이하게 하는 차세대 전력망입니다. 즉, 전력 생산, 송배전, 소비 전 과정에 걸쳐 정보를 실시간으로 교환하고 분석하여, 전력 시스템을 최적화하는 시스템이라고 할 수 있습니다.

지능형 전력망의 주요 특징 및 기능

• 양방향 에너지 흐름: 전력 생산자와 소비자가 능동적으로 참여하여 전력을 생산하고 소비하는 양방향 에너지 흐름을 가능하게 합니다.
• 실시간 정보 교환: 전력망 내 모든 구성 요소 간에 실시간으로 정보를 교환하여 시스템 상태를 정확하게 파악하고 제어합니다.
• 자율적인 에너지 관리: 스마트 기기 및 시스템을 통해 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고 제어하여 에너지 효율을 극대화합니다.
• 신재생에너지 연계 용이: 태양광, 풍력 등 변동성이 큰 신재생에너지를 안정적으로 계통에 연계하고, 에너지 저장 시스템과 연동하여 에너지 효율을 높입니다.
• 전력 품질 향상: 전압 변동, 주파수 변동 등 전력 품질 문제를 해결하고, 고품질의 전력을 공급합니다.

지능형 전력망 구축의 필요성

• 기후 변화 대응: 신재생에너지 확대를 통해 온실가스 배출을 감축하고 기후 변화에 대응합니다.
• 에너지 효율 향상: 에너지 사용량을 최적화하여 에너지 효율을 높이고, 에너지 비용을 절감합니다.
• 전력 시스템 안정성 확보: 예측 불가능한 전력 수요 변동에 유연하게 대응하여 전력 시스템의 안정성을 확보합니다.
• 신산업 창출: 지능형 전력망 관련 기술 개발 및 서비스 산업 육성을 통해 새로운 성장 동력을 창출합니다.

지능형 전력망의 구성 요소

• 스마트 미터: 실시간으로 전력 사용량을 측정하고, 요금 정보를 제공합니다.
• 에너지 저장 시스템 (ESS): 전력 생산과 소비 간의 불균형을 해소하고, 전력 품질을 향상시킵니다.
• 분산형 전원: 태양광, 풍력 등 다양한 신재생에너지 발전 시스템을 포함합니다.
• 전력선 통신 (PLC): 전력선을 통해 데이터를 전송하여 각종 기기를 제어합니다.
• 중앙 관리 시스템: 전체 시스템을 통합 관리하고, 최적화된 운영을 지원합니다.

지능형 전력망의 미래

지능형 전력망은 단순히 전력을 공급하는 시스템을 넘어, 에너지 시스템 전체를 연결하고 관리하는 플랫폼으로 진화할 것입니다. 인공지능, 빅데이터 등 첨단 기술과 융합되어 더욱 스마트하고 효율적인 에너지 시스템을 구축할 수 있을 것으로 기대됩니다.

지능형 전력망은 단순한 기술적 변화를 넘어, 우리 사회의 에너지 패러다임을 근본적으로 바꿀 수 있는 핵심 기술입니다.

1. 신재생에너지의 특성 이해

• 간헐성: 태양광, 풍력 등은 기상 조건에 따라 발전량이 변동하기 때문에 안정적인 전력 공급을 위한 보완 대책이 필요합니다.
• 변동성: 발전량이 실시간으로 변동하기 때문에 계통 안정성을 유지하기 위한 정밀한 예측과 제어 기술이 요구됩니다.
• 분산성: 소규모 발전 시스템이 다수 존재하기 때문에 계통 운영의 복잡성이 증가합니다.

2. 계통 안정성 확보

• 주파수 조절: 신재생에너지의 변동성으로 인해 주파수가 불안정해질 수 있으므로, 빠르고 정확한 주파수 조절 시스템이 필요합니다.
• 전압 조절: 전력 수요와 공급의 불균형으로 인해 전압이 불안정해질 수 있으므로, 효과적인 전압 조절 장치가 필요합니다.
• 단락 전류: 단락 사고 발생 시 과도한 전류가 흐를 수 있으므로, 단락 전류를 제한하고 보호 시스템을 구축해야 합니다.

3. 계통 연계 기술

• 인버터: 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 계통에 연계하는 장치로, 계통 안정성 확보에 중요한 역할을 합니다.
• ESS(에너지저장장치): 신재생에너지의 간헐성을 보완하고 계통 안정성을 높이기 위해 ESS를 활용합니다.
• 스마트 그리드: 다양한 에너지원과 소비자를 효율적으로 연결하여 에너지 관리를 최적화하는 시스템입니다.

4. 정책 및 제도

• 신재생에너지 의무할당제(RPS): 신재생에너지 발전량을 의무적으로 확대하는 제도로, 신재생에너지 시장 성장을 촉진합니다.
• 계통 연계 기준: 신재생에너지 시스템이 계통에 안전하게 연계될 수 있도록 기술 기준을 마련하고 관리합니다.
• 경제성 확보: 신재생에너지 발전 비용을 절감하고 경제성을 높이기 위한 다양한 지원 정책이 필요합니다.

5. 기타 고려 사항

• 기술 개발: 신재생에너지 발전 효율을 높이고 새로운 기술을 개발하여 경쟁력을 강화해야 합니다.
• 환경 영향 평가: 신재생에너지 발전 시설 건설 및 운영에 따른 환경 영향을 평가하고 최소화해야 합니다.
• 사회적 수용성: 지역 주민들의 의견을 수렴하고 사회적 합의를 도출하여 신재생에너지 발전을 추진해야 합니다.

• 실시간 에너지 모니터링 및 제어:
  • 각종 전력 사용량을 실시간으로 측정하고 분석하여 효율적인 에너지 관리를 지원합니다.
  • 스마트폰 앱이나 웹 인터페이스를 통해 사용자가 직접 에너지 사용량을 확인하고 제어할 수 있습니다.
  • 특정 기기의 전력 사용량이 과도할 경우 자동으로 차단하거나 경고를 보내는 기능을 제공합니다.
• 양방향 통신 기능:
  • 스마트 그리드 시스템과 실시간으로 데이터를 주고받으며, 전력 사용 패턴 분석, 수요 반응 등 다양한 서비스를 제공합니다.
  • 전력 회사는 스마트 세대분전반을 통해 사용자의 에너지 소비 패턴을 파악하고, 피크 시간대 전력 사용량을 조절하는 등 효율적인 전력 관리를 수행할 수 있습니다.
• 신재생에너지 연동:
  • 태양광, 풍력 등 신재생에너지 발전 시스템과 연동하여 자가 발전된 전력을 효율적으로 사용하고, 남는 전력은 전력망에 판매하거나 저장할 수 있습니다.
  • 에너지 자립률을 높이고, 전력 요금을 절감하는 효과를 기대할 수 있습니다.
• 전력 품질 관리:
  • 전압 변동, 주파수 변동 등 전력 품질 문제 발생 시 자동으로 감지하고 보호 기능을 수행합니다.
  • 민감한 전자 기기의 손상을 방지하고 안정적인 전력 공급을 보장합니다.
• 원격 제어 기능:
  • 스마트폰 앱이나 웹 인터페이스를 통해 외부에서도 세대분전반을 제어할 수 있습니다.
  • 외출 시 가전제품을 원격으로 끄거나 켤 수 있어 편리하며, 에너지 절약에도 도움이 됩니다.
• 확장성:
  • 다양한 홈 네트워크 시스템과 연동하여 스마트 홈 환경을 구축할 수 있습니다.
  • 조명, 난방, 보안 시스템 등을 통합 관리하여 편리하고 안전한 생활 환경을 조성할 수 있습니다.

스마트 세대분전반 도입의 기대 효과

미래형 주택 구현: 다양한 홈 네트워크 시스템과 연동하여 스마트 홈 환경을 구축할 수 있습니다.

에너지 효율 향상: 실시간 에너지 모니터링 및 제어를 통해 불필요한 전력 소비를 줄이고 에너지 효율을 높일 수 있습니다.

전력 요금 절감: 에너지 사용량을 줄이고 신재생에너지를 활용하여 전력 요금을 절감할 수 있습니다.

전력 시스템 안정화: 스마트 그리드 시스템과의 연동을 통해 전력 시스템의 안정성을 높이고 블랙아웃 등의 위험을 줄일 수 있습니다.

편리한 에너지 관리: 스마트폰 앱 등을 통해 언제 어디서든 에너지 사용량을 확인하고 제어할 수 있어 편리합니다.

6️⃣분산형 전원의 장점

• 높은 신뢰성: 중앙집중식 시스템과 달리 분산되어 있어 한 곳의 고장이 전체 시스템에 미치는 영향이 적습니다.
• 에너지 효율성 향상: 송배전 손실을 줄이고, 지역 특성에 맞는 에너지원을 활용하여 에너지 효율을 높일 수 있습니다.
• 환경 친화성: 화석연료 사용을 줄이고 신재생에너지를 활용하여 온실가스 배출을 감소시킬 수 있습니다.
• 지역 경제 활성화: 지역 내 에너지 자립도를 높이고, 지역 주민의 참여를 유도하여 지역 경제를 활성화할 수 있습니다.
• 계통 안정화 기여: 전력 수요 변동에 유연하게 대응하여 계통 안정화에 기여할 수 있습니다.

6️⃣분산전원의 단점

1)분산전원이 배전전압에 미치는 영향

• 배전계통에서의 전압은 변전소에서의 LTC변압기와 피더의 전압조정기 및 캐패시터 등에 의하여 조절되고, 각 나라별 또는 전력회사가 정해 놓은 적정유지 전압 범위 내에서 운전되어야 한다

2)전력손실과 분산전원의 위치

3)고조파의 증대

• 태양광 발전이나 연료전지와 같은 분산전원의 풀력은 직류에서 교류로 변환하는 장치, 즉 인버터의 사용이 불가피하다. 배전선의 종합 전압왜형률을 5[]특별고압계통의 종합전압외형률은3[]로 설정하고 있다

4)단락용량의 증대

• 복합배전계통에서 단락사고가 발생하면 계통전원뿐 아니라 분산전원도 사고전류의 공급원이 될 수있으므로 분산전원을 도입하지 않은 경우보다 단락용량이 커질 가능성이 있으며 고장 전류가 커져 케이블 소손의 우려도 있다. 따라서 단락전류를 억제하는 한류리액터의 설치를 하고 있다

• 간헐성 및 변동성: 태양광, 풍력 등의 신재생에너지는 기상 조건에 따라 발전량이 변동되어 안정적인 전력 공급이 어려울 수 있습니다.
  • 대책: 에너지저장장치(ESS)를 활용하여 과잉 생산된 전력을 저장하고, 부족할 때 사용하여 안정적인 전력 공급을 확보할 수 있습니다. 또한, 수요반응(DR) 시스템을 도입하여 부하를 조절하고, 다양한 발전원을 연계하여 발전량 변동성을 완화할 수 있습니다.
• 경제성: 초기 투자 비용이 높고, 발전 단가가 높아 경제성이 낮을 수 있습니다.
  • 대책: 정부의 지원 정책, 기술 개발을 통한 비용 절감, 발전 효율 향상 등을 통해 경제성을 확보할 수 있습니다.
• 계통 연계 문제: 분산형 전원이 급증하면 계통 안정성에 문제가 발생할 수 있으며, 계통 연계 기준 및 표준이 명확하지 않은 경우가 있습니다.
  • 대책: 계통 연계 기준 및 표준을 마련하고, 스마트 그리드 기술을 활용하여 분산형 전원을 효율적으로 관리할 수 있습니다.
• 운영 및 유지보수: 소규모 발전 시스템이 많아져 관리가 복잡해질 수 있으며, 전문 인력 부족 문제가 발생할 수 있습니다.
  • 대책: 통합 관제 시스템을 구축하여 효율적인 운영 및 유지보수를 수행하고, 전문 인력 양성 프로그램을 운영할 수 있습니다.

분산형 전원 분리의 필요성

• 분산형 전원의 고장 발생 시: 분산형 전원에 고장이 발생하면 전력계통에 이상 전류가 흐르거나, 전압 불안정 등의 문제를 야기할 수 있습니다. 이러한 상황에서 분산형 전원을 신속하게 분리하지 않으면 전력계통 전체에 영향을 미쳐 대규모 정전 등의 심각한 문제를 초래할 수 있습니다.
• 전력계통의 고장 발생 시: 전력계통에 고장이 발생하면 분산형 전원이 계통에 역전력을 공급하거나, 섬효과(islanding)를 일으켜 작업자의 안전을 위협하고, 계통 복구를 지연시킬 수 있습니다.
• 보호협조: 분산형 전원과 전력계통의 보호계전기는 서로 협조하여 고장 발생 시 신속하게 고장 구간을 분리해야 합니다. 분산형 전원이 분리되지 않으면 보호계전기의 오동작을 유발하거나, 고장 구간을 확대시킬 수 있습니다.

분산형 전원 분리 방법

• 과전류 보호: 분산형 전원에 과전류가 흐르면 과전류 보호계전기가 동작하여 차단기를 트립시켜 분리합니다.
• 지락 보호: 분산형 전원에 지락 사고가 발생하면 지락 보호계전기가 동작하여 차단기를 트립시켜 분리합니다.
• 저주파 보호: 전력계통의 주파수가 저하되면 저주파 보호계전기가 동작하여 분산형 전원을 분리합니다.
• 고주파 보호: 전력계통에 고주파 성분이 발생하면 고주파 보호계전기가 동작하여 분산형 전원을 분리합니다.
• 전압 이상 보호: 전력계통의 전압이 과도하게 상승하거나 저하하면 전압 이상 보호계전기가 동작하여 분산형 전원을 분리합니다.

분리 시점 및 조건

• 분리 시점: 전력계통의 고장 발생 시 분산형 전원의 분리 시점은 해당 계통의 재폐로 시점 이전이어야 합니다.
• 분리 조건: 이상 발생 후 해당 계통의 전압 및 주파수가 정상 범위 내에 들어올 때까지 분리 상태를 유지해야 합니다.

분리 시 주의사항

섬효과 방지: 분산형 전원이 분리된 상태에서 섬효과가 발생하지 않도록 적절한 조치를 취해야 합니다.

보호협조: 분산형 전원과 전력계통의 보호계전기는 서로 협조하여 오동작 없이 정확하게 동작해야 합니다.

재폐로: 분리된 분산형 전원을 재연결하기 전에 고장 원인을 파악하고, 안전이 확보된 후에 재연결해야 합니다.

1. 태양광 발전

• 발전 방식: 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하여 직류 전력으로 변환하고, 이를 다시 교류 전력으로 변환하여 사용합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 인버터 연계형: 대부분의 태양광 발전 시스템이 이에 해당하며, 태양광 패널에서 생성된 직류 전력을 인버터를 통해 교류 전력으로 변환하여 전력계통에 연결합니다.
  • 직접 연계형: 일부 특수한 경우에 사용되며, 태양광 패널에서 생성된 직류 전력을 직접 전력계통에 연결하는 방식입니다.

2. 풍력 발전

• 발전 방식: 풍력 터빈을 이용하여 바람의 운동 에너지를 회전 에너지로 변환하고, 이를 다시 전기 에너지로 변환합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 유도 발전기 연계형: 전통적인 풍력 발전 방식으로, 풍력 터빈에 연결된 유도 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.
  • 인버터 연계형: 최근에는 유도 발전기 대신 인버터를 사용하여 직류 전력을 교류 전력으로 변환한 후 전력계통에 연결하는 방식이 주로 사용됩니다.

3. 수력 발전

• 발전 방식: 물의 위치 에너지 또는 운동 에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고, 이를 통해 전기를 생산합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 발전기 직접 연계형: 수력 터빈에 연결된 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.

4. 지열 발전

• 발전 방식: 지열 에너지를 이용하여 물을 끓여 증기를 발생시키고, 이 증기를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 발전기 직접 연계형: 지열 발전소에서 생산된 증기 터빈에 연결된 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.

5. 바이오매스 발전

• 발전 방식: 바이오매스를 연소시켜 발생하는 열에너지를 이용하여 물을 끓이고, 생성된 증기를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 발전기 직접 연계형: 바이오매스 발전소에서 생산된 증기 터빈에 연결된 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.

1. 태양광 발전

• 원리: 태양광을 이용하여 직접 전기를 생산합니다.
• 장점: 친환경적이며, 건물 지붕이나 부지 등에 설치 가능하여 공간 활용도가 높습니다. 특히 여름철 낮 시간대 전력 생산량이 많아 피크 시간대 전력 수요를 줄이는 데 효과적입니다.
• 단점: 일조량에 따라 발전량이 변동되며, 초기 투자 비용이 높습니다.

2. 풍력 발전

• 원리: 바람의 힘을 이용하여 풍력 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
• 장점: 친환경적이며, 대규모 발전 단지뿐만 아니라 소규모 발전 시설로도 활용 가능합니다.
• 단점: 풍속에 따라 발전량이 변동되며, 소음 문제가 발생할 수 있습니다.

3. 연료전지

• 원리: 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생산합니다.
• 장점: 높은 에너지 효율과 낮은 오염 물질 배출량을 가지고 있습니다. 또한, 부하 변동에 빠르게 대응할 수 있어 전력 품질을 향상시킬 수 있습니다.
• 단점: 수소 저장 및 운송에 대한 기술 개발이 필요하며, 초기 투자 비용이 높습니다.

4. 소형 가스터빈

• 원리: 천연가스 등의 연료를 연소시켜 발생하는 열에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
• 장점: 빠른 시간 내에 전력 생산이 가능하며, 부하 변동에 유연하게 대응할 수 있습니다.
• 단점: 연료비가 상대적으로 높고, NOx 등의 대기 오염 물질을 배출할 수 있습니다.

5. 에너지저장장치(ESS)

• 원리: 전력 생산량이 많을 때 전기를 저장하고, 전력 수요가 많을 때 저장된 전기를 방출하여 전력 균형을 맞춥니다.
• 장점: 태양광, 풍력 등 간헐적인 재생에너지와 연계하여 사용하면 안정적인 전력 공급이 가능하며, 전력망 안정화에도 기여합니다.
• 단점: 초기 투자 비용이 높고, 배터리 성능 저하 및 안전 문제에 대한 우려가 있습니다.

결론

각 분산전원은 장단점이 있으므로, 지역 특성, 설치 환경, 예산 등을 종합적으로 고려하여 적절한 분산전원을 선택해야 합니다. 특히, 하절기 수요 관리를 위해서는 태양광 발전과 ESS를 연계하여 활용하는 것이 효과적입니다.

분산전원 도입 시 고려 사항

• 경제성: 초기 투자 비용, 운영 유지비, 발전 단가 등을 종합적으로 고려해야 합니다.
• 안전성: 화재, 폭발 등의 위험성을 최소화하기 위한 안전 대책을 마련해야 합니다.
• 환경성: 친환경적인 에너지원을 활용하여 환경 오염을 최소화해야 합니다.
• 정책 지원: 정부의 지원 정책을 적극 활용하여 분산전원 도입을 추진해야 합니다.

분산전원 도입을 통해 얻을 수 있는 효과

• 지역 경제 활성화: 지역 주민들의 참여를 유도하여 지역 경제를 활성화시킬 수 있습니다.
• 전력 안정성 향상: 분산전원은 중앙 집중식 발전 시스템의 의존도를 낮추고 전력망의 안정성을 높입니다.
• 재생에너지 확대: 태양광, 풍력 등 재생에너지의 비중을 높여 에너지 자립도를 향상시킬 수 있습니다.
• 피크 시간대 전력 수요 감소: 하절기 피크 시간대 전력 수요를 줄여 전력 부족 문제를 해결할 수 있습니다.

스마트 에너지 관리 시스템(EMS)은 급변하는 에너지 환경 속에서 효율적인 에너지 사용과 관리를 위해 필수적인 시스템입니다.

• 에너지 효율 향상:
  • 실시간 에너지 소비 데이터 분석을 통해 에너지 낭비 요소를 파악하고 개선합니다.
  • 건물, 산업 시설 등의 에너지 사용 패턴을 분석하여 최적의 에너지 사용 방안을 제시합니다.
  • 재생에너지와의 연계를 통해 에너지 자립도를 높이고, 에너지 비용을 절감합니다.
• 전력망 안정화:
  • 분산형 전원의 증가와 함께 전력망의 불안정성이 커지고 있는데, EMS는 이러한 문제를 해결하고 전력망의 안정성을 확보하는 데 기여합니다.
  • 실시간으로 전력 수요와 공급을 조절하여 전력망 과부하를 방지하고, 블랙아웃 등의 대규모 정전을 예방합니다.
• 환경 보호:
  • 에너지 효율 향상을 통해 온실가스 배출량을 감축하고, 환경 오염을 줄이는 데 기여합니다.
  • 재생에너지 활용을 촉진하여 친환경 에너지 시스템 구축에 기여합니다.
• 미래 에너지 시대 대비:
  • 스마트 그리드, 전기차 충전 인프라 등 새로운 에너지 시스템과의 연동을 통해 미래 에너지 시대에 대비합니다.
  • 다양한 에너지원을 효율적으로 관리하고 통합하는 플랫폼 역할을 수행합니다.

스마트 에너지 관리 시스템의 주요 기능

• 실시간 에너지 모니터링: 에너지 소비량을 실시간으로 모니터링하고 분석합니다.
• 에너지 효율 분석: 에너지 사용 패턴을 분석하여 개선점을 도출합니다.
• 자동 제어: 에너지 사용량을 자동으로 조절하여 에너지 효율을 극대화합니다.
• 예측 분석: 미래 에너지 수요를 예측하고, 이에 맞춰 에너지 시스템을 운영합니다.
• 데이터 관리: 에너지 사용 데이터를 저장하고 관리하여 효과적인 의사 결정을 지원합니다.

스마트 에너지 관리 시스템의 구성 요소

• 센서: 에너지 사용량, 온도, 습도 등 다양한 데이터를 수집합니다.
• 통신 네트워크: 수집된 데이터를 중앙 서버로 전송하고, 제어 신호를 전달합니다.
• 중앙 서버: 수집된 데이터를 분석하고, 에너지 사용을 최적화하기 위한 알고리즘을 실행합니다.
• 사용자 인터페이스: 사용자가 시스템을 쉽게 사용하고 관리할 수 있도록 지원합니다.

결론

스마트 에너지 관리 시스템은 에너지 효율 향상, 전력망 안정화, 환경 보호 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 수행합니다. 미래 에너지 시대를 대비하고 지속 가능한 발전을 위해 스마트 에너지 관리 시스템 도입은 필수적입니다.

분산형 전원은 전력계통에 연계되는 용량에 따라 연계 방식과 허용되는 순시 전압 변동 기준이 달라집니다. 이는 분산형 전원이 전력계통에 미치는 영향이 용량에 따라 다르기 때문입니다.

1. 분산형 전원의 용량에 따른 연계 방식 구분

분산형 전원의 연계 방식은 일반적으로 다음과 같이 구분됩니다.

• 소규모 분산형 전원:
  • 일반적으로 100kW 미만의 소규모 발전 시설입니다.
  • 저압 계통에 간단한 연계 방식으로 연결됩니다.
  • 주로 가정, 상업용 건물 등에서 자체 소비를 목적으로 설치됩니다.
• 중규모 분산형 전원:
  • 100kW 이상 1,000kW 이하의 중규모 발전 시설입니다.
  • 저압 또는 특고압 계통에 연계됩니다.
  • 상업용 건물, 공장 등에서 자체 소비와 계통 연계를 병행하는 경우가 많습니다.
• 대규모 분산형 전원:
  • 1,000kW 이상의 대규모 발전 시설입니다.
  • 특고압 계통에 연계됩니다.
  • 발전 사업자가 운영하는 대규모 발전소 형태로 운영되는 경우가 많습니다.

2. 순시 전압 변동 허용 기준

순시 전압 변동은 분산형 전원의 출력 변동, 계통 사고 등으로 인해 전압이 순간적으로 변동하는 현상을 말합니다. 이러한 전압 변동은 전력 설비의 수명을 단축시키고, 전자 기기의 오동작을 유발할 수 있으므로 허용 기준이 정해져 있습니다.

• 허용 기준:
  • 분산형 전원의 연계 용량, 계통의 종류 등에 따라 허용 기준이 다르지만, 일반적으로 3~5% 이하로 유지되어야 합니다.
  • 특히, 분산형 전원의 출력 변동이 빈번한 경우에는 더욱 엄격한 기준이 적용될 수 있습니다.
• 영향 요인:
  • 분산형 전원의 용량: 용량이 클수록 전압 변동에 미치는 영향이 커집니다.
  • 분산형 전원의 종류: 발전 방식, 출력 특성 등에 따라 전압 변동에 미치는 영향이 다릅니다.
  • 계통의 특성: 계통의 강도, 전력 수요 등에 따라 전압 변동이 달라집니다.

3. 연계 방식에 따른 고려 사항

• 소규모 분산형 전원:
  • 간단한 연계 방식으로 인해 설치 비용이 저렴하지만, 전압 변동에 대한 완충 능력이 부족할 수 있습니다.
  • 주로 자체 소비를 목적으로 설치되므로, 계통 안정도에 미치는 영향은 크지 않습니다.
• 중규모 분산형 전원:
  • 저압 또는 특고압 계통에 연계되므로, 전압 변동에 대한 관리가 필요합니다.
  • 출력 변동을 줄이기 위한 제어 장치를 설치해야 할 수 있습니다.
• 대규모 분산형 전원:
  • 계통 안정도에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 엄격한 연계 기준을 적용해야 합니다.
  • 전력 품질을 유지하기 위한 다양한 보호 장치를 설치해야 합니다.

4. 결론

분산형 전원의 용량에 따라 연계 방식과 순시 전압 변동 허용 기준이 달라지므로, 각각의 특성을 고려하여 적절한 연계 방식을 선택해야 합니다. 또한, 전력계통의 안정적인 운영을 위해서는 분산형 전원의 출력 변동을 최소화하고, 전압 변동을 허용 기준 이내로 유지하는 것이 중요합니다.

5대 분야별 실행 로드맵

스마트 그리드 구축은 일반적으로 다음과 같은 5대 분야로 나누어 진행됩니다.

1. 지능형 서비스:
   • 에너지 관리 시스템(EMS): 건물, 산업 시설 등의 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고 제어하여 에너지 효율을 높입니다.
   • 수요 반응: 실시간 전력 요금제, 피크 시간대 전력 사용량 감축 프로그램 등을 통해 전력 수요를 관리합니다.
   • 전기차 충전 인프라: 전기차 충전 시스템을 구축하고, 충전 인프라와 전력망을 연계하여 전력 수요를 관리합니다.
2. 지능형 소비자:
   • 스마트 미터: 양방향 통신이 가능한 스마트 미터를 설치하여 소비자에게 실시간 에너지 사용 정보를 제공하고, 에너지 절약을 유도합니다.
   • 프로슈머: 소비자(Consumer)와 생산자(Producer)의 합성어로, 태양광 발전 등을 통해 스스로 전력을 생산하고 소비하는 소비자를 의미합니다.
3. 지능형 운송:
   • 전기차 보급: 전기차 보급을 확대하여 전력 수요를 창출하고, V2G(Vehicle-to-Grid) 기술을 활용하여 전력망 안정화에 기여합니다.
   • 충전 인프라 구축: 전기차 충전 인프라를 확대하고, 충전 시스템을 스마트 그리드에 연계합니다.
4. 지능형 송배전망:
   • 스마트 변전소: 기존 변전소를 지능화하여 전력 흐름을 실시간으로 제어하고, 계통 안정성을 확보합니다.
   • 배전 자동화 시스템: 배전망의 고장을 신속하게 감지하고 복구하여 전력 공급의 안정성을 높입니다.
5. 지능형 신재생에너지:
   • 태양광, 풍력 발전: 신재생에너지 발전 시스템을 확대하고, 발전량 예측 및 출력 관리 시스템을 구축합니다.
   • ESS(에너지저장장치): 신재생에너지 발전량 변동성을 완화하고, 전력 수요와 공급을 조절하기 위해 ESS를 설치합니다.

이행을 위한 정책 과정

스마트 그리드 구축을 위한 정책 과정은 다음과 같이 진행됩니다.

1. 로드맵 수립: 스마트 그리드 구축 목표, 추진 전략, 투자 계획 등을 포함하는 로드맵을 수립합니다.
2. 법·제도 개선: 스마트 그리드 구축에 필요한 법·제도를 정비하고, 관련 규제를 완화합니다.
3. 인프라 구축: 스마트 미터, 통신망 등 필수 인프라를 구축하고, 기존 전력망을 스마트 그리드에 맞게 개선합니다.
4. 기술 개발: 스마트 그리드 관련 핵심 기술을 개발하고, 국제 표준을 선도합니다.
5. 사업 모델 개발: 다양한 사업 모델을 개발하여 민간 투자를 유치하고, 시장 활성화를 도모합니다.
6. 국민 참여 유도: 국민들에게 스마트 그리드의 중요성을 알리고, 참여를 유도합니다.

정책 과정에서 고려해야 할 사항

• 안전성: 스마트 그리드는 대규모 시스템이므로, 사이버 공격 등 다양한 위협에 대한 안전 대책을 마련해야 합니다.
• 경제성: 스마트 그리드 구축에 필요한 투자 비용이 높기 때문에, 경제성을 확보하기 위한 방안을 모색해야 합니다.
• 국민 수용성: 스마트 그리드 도입 과정에서 국민들의 불안감을 해소하고, 참여를 유도해야 합니다.
• 국제 협력: 스마트 그리드 기술 개발 및 표준화를 위해 국제 협력을 강화해야 합니다.

전기자동차 전원공급설비란?

전기자동차 전원공급설비는 전기자동차에 전력을 공급하기 위한 모든 시설을 의미합니다. 즉, 전기자동차를 충전하기 위한 충전기, 충전 케이블, 그리고 이들을 연결하는 전력망 등을 모두 포함합니다.

전기자동차 전원공급설비의 구성 요소

• 충전기: 전기자동차의 배터리에 전력을 공급하는 장치입니다. AC 충전기와 DC 충전기로 나뉘며, 충전 속도에 따라 레벨 1, 2, 3으로 구분됩니다.
  • AC 충전기: 일반 가정용 콘센트를 사용하여 충전하는 방식으로, 충전 속도가 가장 느립니다.
  • DC 충전기: 고속 충전이 가능한 충전기로, 대용량 배터리를 단시간에 충전할 수 있습니다.
• 충전 케이블: 충전기와 전기자동차를 연결하는 케이블입니다. 충전기의 종류에 따라 다양한 종류의 케이블이 사용됩니다.
• 전력망: 충전기에 전력을 공급하는 전력망입니다. 일반적으로 가정용 전력망, 상업용 전력망, 또는 특수한 충전소용 전력망이 사용됩니다.
• 부가적인 설비: 충전기 관리 시스템, 지불 시스템, 안전 장치 등 다양한 부가적인 설비가 포함될 수 있습니다.

전기자동차 전원공급설비의 종류

• 완속 충전기: 가정용 콘센트를 이용하여 충전하는 방식으로, 충전 시간이 오래 걸립니다.
• 급속 충전기: 고전력을 사용하여 단시간에 충전하는 방식으로, 주로 고속도로 휴게소나 대형 쇼핑몰 등에 설치됩니다.
• 초급속 충전기: 최신 기술을 적용하여 매우 빠른 속도로 충전하는 방식으로, 아직 상용화 초기 단계입니다.

전기자동차 전원공급설비의 중요성

• 전기자동차 보급 확대: 충전 인프라 구축은 전기자동차 보급 확대의 필수 요소입니다.
• 전력 시스템 안정성: 전기자동차 충전으로 인한 전력 수요 증가에 대비하여 전력 시스템의 안정성을 확보해야 합니다.
• 친환경 에너지 시스템 구축: 전기자동차 충전 인프라 확대는 친환경 에너지 시스템 구축에 기여합니다.

전기자동차 전원공급설비의 미래

• V2G(Vehicle-to-Grid): 전기자동차 배터리를 에너지 저장 장치로 활용하여 전력망에 전력을 공급하는 기술이 발전하고 있습니다.
• 무선 충전: 충전 케이블 없이 무선으로 충전하는 기술이 개발되고 있습니다.
• 스마트 충전: 인공지능을 활용하여 충전 시간과 비용을 최적화하는 스마트 충전 시스템이 도입될 것입니다.

결론

전기자동차 전원공급설비는 전기자동차 시대의 핵심 인프라입니다. 안정적이고 편리한 충전 환경을 구축하기 위해 지속적인 기술 개발과 정책 지원이 필요합니다.

마이크로 그리드는 기존의 중앙집중식 전력 시스템과는 달리, 소규모 지역에서 자체적으로 전력을 생산하고 소비하는 독립적인 전력 시스템을 의미합니다.

마이크로 그리드의 특징

• 분산형 전원: 태양광, 풍력, 연료전지 등 다양한 분산형 전원을 활용하여 전력을 생산합니다.
• 에너지 저장 장치(ESS): 생산된 전력을 저장하고 필요할 때 사용하여 전력의 안정적인 공급을 가능하게 합니다.
• 지능형 제어 시스템: 다양한 에너지원과 부하를 효율적으로 관리하기 위한 지능형 제어 시스템을 갖추고 있습니다.
• 독립 운전 및 계통 연계: 필요에 따라 독립적으로 운전하거나, 상위 전력망과 연계하여 운전할 수 있습니다.

마이크로그리드의 장점

• 재생에너지 활용 증대: 태양광, 풍력 등 재생에너지의 비중을 높여 환경 보호에 기여합니다.
• 전력 공급 안정성 향상: 중앙 전력망의 문제 발생 시에도 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
• 에너지 효율 향상: 에너지 소비량을 실시간으로 모니터링하고 제어하여 에너지 효율을 높일 수 있습니다.
• 블랙 스타트 기능: 대규모 정전 발생 시 마이크로 그리드가 먼저 복구되어 지역 사회의 기능을 유지할 수 있습니다.

마이크로그리드의 구성 요소

• 분산형 발전원: 태양광, 풍력, 연료전지 등
• 에너지 저장 장치(ESS): 배터리 등
• 전력 변환 장치: DC/AC 변환, AC/DC 변환 등
• 제어 시스템: 마이크로그리드의 전체 시스템을 제어하는 중앙 제어 시스템
• 통신 시스템: 각 구성 요소 간의 정보를 교환하기 위한 통신 시스템

마이크로그리드의 활용 분야

• 도서 지역: 전력망 접근이 어려운 도서 지역에 전력을 공급할 수 있습니다.
• 산업 단지: 자체적으로 전력을 생산하고 소비하여 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.
• 건물: 건물에 설치하여 자가 소비형 에너지 시스템을 구축할 수 있습니다.
• 군사 시설: 전력 공급의 안정성을 확보하고, 비상 시 자체적으로 운영할 수 있습니다.

마이크로그리드의 미래

마이크로그리드는 분산형 에너지 시스템의 핵심 기술로서, 앞으로 더욱 발전할 것으로 예상됩니다. 특히, 인공지능, 빅데이터 등의 기술과 접목되어 더욱 지능화되고 효율적인 시스템으로 발전할 것으로 기대됩니다.

전기저장장치(ESS)는 전력 시스템의 안정성을 높이고 재생에너지 보급을 확대하는 데 필수적인 역할을 합니다. ESS에 사용되는 전지는 다양한 종류가 있으며, 각각의 특징과 장단점을 가지고 있습니다.

전지의 기본 원리

전지는 화학 반응을 통해 전기에너지를 저장하고 방출하는 장치입니다. 양극과 음극 사이에 이온을 포함하는 전해질이 존재하며, 외부 회로와 연결될 때 전자가 양극에서 음극으로 이동하면서 전류가 흐르게 됩니다. 충전 시에는 외부에서 전기에너지를 공급하여 이 과정을 반대로 진행시켜 전기를 저장합니다.

전기저장장치에 주로 사용되는 전지 종류 및 특징

• 리튬이온 전지:
  • 장점: 에너지 밀도가 높아 소형 경량화가 가능하며, 자체 방전율이 낮고 수명이 길다. 충방전 효율이 높고, 다양한 형태로 제작이 가능하다.
  • 단점: 고온에서 성능이 저하될 수 있으며, 안전성 확보를 위한 관리가 필요하다.
  • 활용 분야: 전기자동차, 휴대폰, 노트북 등 다양한 분야에 사용된다.
• 납축전지:
  • 장점: 가격이 저렴하고, 생산 기술이 성숙하여 안정성이 높다.
  • 단점: 에너지 밀도가 낮고, 수명이 짧으며, 무겁다. 자주 충방전하면 성능이 저하될 수 있다.
  • 활용 분야: 자동차 시동용 배터리, 비상 전원 등에 주로 사용된다.
• 니켈수소 전지:
  • 장점: 고온에서도 안정적이며, 메모리 효과가 적다.
  • 단점: 리튬이온 전지에 비해 에너지 밀도가 낮고, 가격이 비싸다.
  • 활용 분야: 하이브리드 자동차, 전동 공구 등에 사용된다.
• 나트륨 이온 전지:
  • 장점: 리튬보다 지구상에 풍부하게 존재하여 가격 경쟁력이 높고, 안전성이 우수하다.
  • 단점: 에너지 밀도가 리튬이온 전지에 비해 낮으며, 상용화 초기 단계라 기술 개발이 필요하다.
  • 활용 분야: 대규모 에너지 저장 시스템에 적용되고 있다.

전지 선택 시 고려 사항

• 에너지 밀도: 단위 무게 또는 부피당 저장할 수 있는 에너지량
• 수명: 충방전을 반복해도 성능이 유지되는 정도
• 안전성: 충격, 고온, 과충전 등 외부 환경에 대한 안전성
• 가격: 초기 투자 비용 및 유지보수 비용
• 환경 영향: 제조 및 폐기 과정에서 발생하는 환경 문제

결론

전기저장장치에 사용되는 전지는 다양한 종류가 있으며, 각각의 장단점을 가지고 있습니다. 따라서 ESS의 용도와 사용 환경에 맞는 최적의 전지를 선택하는 것이 중요합니다. 미래에는 더욱 높은 에너지 밀도와 안전성을 갖춘 새로운 종류의 전지가 개발될 것으로 기대됩니다.

한전의 분산형전원 계통연계 기준 주요 내용

• 안전성 확보:
  • 계통 고장 시 보호 기능: 분산형전원이 계통 고장 시 오동작하여 계통에 추가적인 문제를 일으키지 않도록 보호 기능을 강화합니다.
  • 전압 및 주파수 유지: 분산형전원이 계통의 전압과 주파수를 안정적으로 유지하도록 합니다.
  • 역송 방지: 분산형전원에서 계통으로 전력이 역송되는 것을 방지하여 안전사고를 예방합니다.
• 계통 안정성 확보:
  • 무효전력 공급 능력: 분산형전원이 계통에 필요한 무효전력을 공급하여 전압 안정성을 확보합니다.
  • 주파수 조정 능력: 계통 주파수 변동 시 분산형전원이 주파수를 조정하여 계통 안정성을 유지합니다.
• 계통 연계 절차:
  • 계통연계 신청: 분산형전원 설치자가 한전에 계통연계를 신청하고, 한전은 신청 내용을 검토합니다.
  • 계통연계 시험: 계통연계 전에 시험을 통해 분산형전원이 계통연계 기준을 만족하는지 확인합니다.
  • 계통연계 승인: 시험 결과가 적합하면 한전은 계통연계를 승인합니다.

분산형전원 계통연계 시 고려 사항

• 발전원 종류: 태양광, 풍력 등 발전원 종류에 따라 적용되는 기준이 다릅니다.
• 용량: 분산형전원의 용량에 따라 적용되는 기준이 다릅니다.
• 계통 형태: 저압, 특고압 등 계통 형태에 따라 적용되는 기준이 다릅니다.

분산형전원 계통연계 시 유의사항

관련 법규 준수: 전기안전관리법 등 관련 법규를 준수해야 합니다.

최신 기술 기준 준수: 한전의 기술 기준은 지속적으로 변경될 수 있으므로, 항상 최신 기준을 확인해야 합니다.

전문가 상담: 분산형전원 설치 시 전문가와 상담하여 안전하고 효율적인 계통연계를 진행해야 합니다.

순시전압 변동이란?

순시전압 변동은 분산형 전원의 기동, 정지, 출력 변동 등으로 인해 전력계통의 전압이 짧은 시간 동안 급격하게 변하는 현상을 의미합니다. 이러한 변동은 전기기기의 오동작이나 계통 불안정을 야기할 수 있으므로, 분산형 전원을 계통에 연결할 때는 반드시 이를 고려하여야 합니다.

왜 순시전압 변동을 제한해야 할까요?

• 전기기기 오동작: 순시전압 변동이 클 경우, 민감한 전기기기의 오동작을 유발할 수 있습니다. 특히, 컴퓨터, 통신 장비 등 전자기기는 순시전압 변동에 취약하여 데이터 손상이나 오류를 발생시킬 수 있습니다.
• 계통 불안정: 순시전압 변동은 계통의 안정성을 저해하고, 다른 전력 설비에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 전력 품질 저하: 순시전압 변동은 전력 품질을 저하시켜, 사용자에게 불편을 초래할 수 있습니다.

분산형 전원 연계 시 순시전압 변동 요건

분산형 전원을 배전계통에 연계할 때는 다음과 같은 순시전압 변동 요건을 만족해야 합니다.

• 한전 기술기준: 한전에서는 분산형 전원의 계통연계를 위한 기술기준을 마련하여, 순시전압 변동을 포함한 다양한 기술적 요건을 제시하고 있습니다. 이 기준은 분산형 전원의 종류, 용량, 계통 형태 등에 따라 달라질 수 있습니다.
• IEC 61000-4-31: 국제전기기술위원회(IEC)에서 제정한 전자기 적합성 시험 규격으로, 전력계통 연계 설비의 순시전압 변동에 대한 시험 방법과 허용 기준을 규정하고 있습니다.

일반적으로 순시전압 변동률은 3~5% 이내로 제한됩니다.

순시전압 변동을 줄이기 위한 방법

• 출력 변동 억제: 분산형 전원의 출력을 안정적으로 유지하기 위해 출력 변동을 억제하는 제어 시스템을 도입합니다.
• 에너지 저장 장치(ESS) 활용: ESS를 활용하여 순간적인 전력 수요 변동을 완화하고, 계통 전압을 안정화시킬 수 있습니다.
• 필터 설치: 고조파나 노이즈를 제거하기 위해 필터를 설치하여 전력 품질을 향상시킬 수 있습니다.

결론

분산형 전원의 계통연계 시 순시전압 변동은 필수적으로 관리해야 할 요소입니다. 한전의 기술기준을 준수하고, 출력 변동 억제, ESS 활용, 필터 설치 등 다양한 방법을 통해 순시전압 변동을 최소화하여 안정적인 전력 계통을 구축해야 합니다.

HVDC 컨버터의 전류형과 전압형 비교 및 발전 전망

HVDC(초고압직류송전) 시스템은 장거리 대용량 전력 송전에 효율적인 방식으로, 컨버터를 통해 교류를 직류로 변환하여 송전하고, 수전단에서 다시 교류로 변환하여 사용합니다. 이때 사용되는 컨버터는 크게 전류형과 전압형으로 나눌 수 있으며, 각각의 특징과 장단점이 있습니다.

1. 전류형 HVDC 컨버터

• 원리: 사이리스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하며, 주로 라인 커뮤테이션(Line Commutation) 방식을 사용합니다.
• 장점:
  • 변환 손실이 적어 송전 효율이 높습니다.
  • 대용량 송전에 적합하며, 장거리 송전에 유리합니다.
  • 시스템이 비교적 단순하여 운영 및 유지보수가 용이합니다.
• 단점:
  • 설치 면적이 넓습니다.
  • 무효 전력 보상 설비가 필요합니다.
  • 빠른 제어에는 한계가 있습니다.

2. 전압형 HVDC 컨버터

• 원리: 전압형 소자(IGBT 등)를 이용하여 교류를 직류로 변환하며, 자연 교환(Natural Commutation) 방식을 사용합니다.
• 장점:
  • 설치 면적이 작습니다.
  • 제어 성능이 우수하여 빠른 전력 제어가 가능합니다.
  • 무효 전력 보상이 필요 없거나 적게 필요합니다.
• 단점:
  • 변환 손실이 전류형에 비해 크고, 소자 가격이 비쌉니다.
  • 고주파 노이즈 발생 가능성이 있습니다.
  • 대용량화에 어려움이 있습니다.

3. 전류형과 전압형 HVDC 컨버터 비교표

4. 향후 발전 전망

• 전압형 HVDC의 성장: 전압형 HVDC는 빠른 제어 성능과 소형화, 모듈화 등의 장점을 바탕으로 해상 풍력 연계, 신재생에너지 연계 등 다양한 분야에서 활용이 확대될 것으로 예상됩니다.
• 하이브리드 HVDC: 전류형과 전압형의 장점을 결합한 하이브리드 HVDC 시스템이 개발되어, 더욱 효율적이고 유연한 전력 시스템을 구축할 수 있을 것으로 기대됩니다.
• 인공지능 기반 제어: 인공지능 기술을 활용하여 HVDC 시스템의 운영 효율을 높이고, 계통 안정성을 확보할 수 있을 것으로 예상됩니다.

결론

HVDC 컨버터는 전류형과 전압형 각각의 고유한 특징을 가지고 있으며, 적용 분야에 따라 적합한 컨버터를 선택해야 합니다. 향후에는 전압형 HVDC의 기술 발전과 함께 하이브리드 HVDC 시스템의 등장으로 HVDC 시스템의 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 전망됩니다.

전기설비 판단기준 제283조는 계통을 연계하는 단순병렬운전 분산형전원 설치 시 안전을 확보하고 계통의 안정성을 유지하기 위한 보호장치 설치 기준을 규정하고 있습니다. 특고압 정식수전설비, 특고압 약식 수전설비, 저압수전 설비별로 보호장치 시설 방법은 다음과 같습니다.

1. 특고압 정식수전설비

• 주요 보호장치: 과전류계전기, 지락계전기, 역률계전기, 단독운전방지계전기 등
• 설치 목적:
  • 단락 고장 발생 시 분산형 전원을 계통으로부터 분리하여 화재 등의 위험을 방지합니다.
  • 지락 고장 발생 시 고장 구간을 신속하게 차단하여 계통의 안정성을 확보합니다.
  • 역률이 지나치게 낮거나 높은 경우 분산형 전원을 차단하여 계통의 전력 품질을 유지합니다.
  • 분산형 전원이 단독 운전 상태가 되는 것을 방지하여 계통 안정도를 유지합니다.
• 설치 위치: 변압기의 고압측, 분산형 전원의 출력측 등 적절한 위치에 설치합니다.
• 세부 기준: 한전의 계통보호업무처리지침 또는 계통보호업무편람의 발전기 병렬운전 연계선로 보호업무 기준 등을 참고하여 설치합니다.

2. 특고압 약식 수전설비

• 주요 보호장치: 과전류계전기, 지락계전기, 역률계전기, 단독운전방지계전기 등
• 설치 목적: 특고압 정식수전설비와 동일합니다.
• 설치 위치: 변압기의 고압측, 분산형 전원의 출력측 등 적절한 위치에 설치합니다.
• 세부 기준: 특고압 정식수전설비와 유사하게 한전의 관련 기준을 참고하여 설치합니다.

3. 저압수전 설비

• 주요 보호장치: 과전류계전기, 지락계전기, 역률계전기 등
• 설치 목적: 특고압 수전설비와 동일하지만, 저압 특성상 단독운전 방지가 상대적으로 중요하지 않을 수 있습니다.
• 설치 위치: 분산형 전원의 출력측에 설치합니다.
• 세부 기준: 한국전기설비규정(KEC) 등 관련 규정을 참고하여 설치합니다.

공통적으로 고려해야 할 사항

한전과의 협의: 분산형 전원을 계통에 연계하기 전에 한전과 충분히 협의하여 계통 연계 조건 및 보호협조 방안을 마련해야 합니다.

보호 협조: 각 보호장치 간에 보호 협조가 잘 이루어져야 오동작이나 미동작을 방지할 수 있습니다.

설정 값: 각 보호장치의 설정 값은 분산형 전원의 용량, 계통 조건 등을 고려하여 적절하게 설정해야 합니다.

정기 점검: 보호장치는 정기적으로 점검하여 정상적으로 작동하는지 확인해야 합니다.

에너지저장장치(ESS)는 생산된 전력을 저장하여 필요할 때 사용할 수 있도록 하는 시스템입니다. 이러한 ESS 시스템에서 전력을 변환하는 역할을 담당하는 장치를 전력변환장치(PCS, Power Conversion System)라고 합니다. PCS는 ESS의 핵심 구성 요소 중 하나로, 배터리와 전력망 사이에서 에너지를 효율적으로 변환시켜 주는 역할을 합니다.

PCS의 역할

• 교류(AC)와 직류(DC) 간의 변환: 전력망은 주로 교류 전력을 사용하지만, 배터리는 직류 전력으로 충전됩니다. PCS는 이러한 교류와 직류 간의 변환을 담당합니다.
• 전압 및 주파수 조절: PCS는 배터리의 전압과 주파수를 조절하여 안정적인 전력을 공급하거나 흡수합니다.
• 계통 연계: PCS는 ESS를 전력망에 안전하게 연결하고, 계통 안정화에 기여합니다.

PCS의 분류 기준

PCS는 다양한 기준으로 분류될 수 있습니다.

1. 변환 방식에 따른 분류

• AC/DC 컨버터: 교류를 직류로 변환하는 장치로, 배터리 충전 시 사용됩니다.
• DC/AC 컨버터: 직류를 교류로 변환하는 장치로, 배터리 방전 시 사용됩니다.
• AC/DC/AC 컨버터: 교류를 직류로 변환한 후 다시 교류로 변환하는 장치로, 전압 레벨 변환이나 주파수 변환 등 다양한 기능을 수행합니다.

2. 토폴로지에 따른 분류

• 벅 컨버터: 입력 전압보다 낮은 출력 전압을 얻는 데 사용됩니다.
• 부스트 컨버터: 입력 전압보다 높은 출력 전압을 얻는 데 사용됩니다.
• 벅-부스트 컨버터: 입력 전압보다 높거나 낮은 출력 전압을 얻는 데 사용됩니다.
• Cuk 컨버터: 부극성 출력을 얻거나, 높은 전압 이득을 얻는 데 사용됩니다.

3. 제어 방식에 따른 분류

• PWM 제어: 펄스폭 변조 방식으로, 스위칭 소자의 온-오프 시간을 조절하여 출력 전압을 제어합니다.
• 평균 전류 제어: 출력 전류의 평균값을 제어하여 출력 전력을 조절합니다.

PCS의 주요 기능

• 충전/방전 기능: 배터리를 충전하고 방전하는 기능을 수행합니다.
• 전력 품질 개선: 고조파, 플리커 등 전력 품질 문제를 해결하고, 전력망 안정화에 기여합니다.
• 계통 연계 기능: ESS를 전력망에 안전하게 연결하고, 계통 보호 기능을 수행합니다.
• 에너지 관리 기능: ESS의 에너지를 효율적으로 관리하고, 최적의 운전 조건을 유지합니다.

PCS의 선택 시 고려 사항

• 용량: ESS 시스템의 용량에 맞는 적절한 용량의 PCS를 선택해야 합니다.
• 효율: PCS의 효율은 ESS 시스템 전체의 효율에 영향을 미치므로, 고효율 PCS를 선택하는 것이 중요합니다.
• 신뢰성: 장기간 안정적인 운전이 가능하도록 높은 신뢰성을 갖춘 PCS를 선택해야 합니다.
• 가격: 초기 투자 비용과 운영 비용을 고려하여 경제적인 PCS를 선택해야 합니다.

결론

PCS는 ESS 시스템의 핵심 구성 요소로, 에너지 저장 및 활용 효율을 극대화하는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 종류의 PCS가 존재하며, 각각의 특징과 장단점을 고려하여 적절한 PCS를 선택해야 합니다.

스마트 그리드란?

스마트 그리드는 기존의 전력망에 정보통신 기술(ICT)을 접목하여 전력 생산, 송배전, 소비의 효율성을 높이고 양방향 소통을 가능하게 하는 차세대 전력망입니다. 스마트 그리드는 재생에너지의 불안정성을 해결하고, 에너지 효율을 높이며, 전력 시스템의 안정성을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다.

V2G(Vehicle-to-Grid) 기술이란?

• V2G는 Vehicle to Grid의 약자로, 전기차(Electric Vehicle)의 배터리를 활용하여 전력망에 전력을 공급하는 기술을 의미
• 스마트 그리드 구축 계획 5대 분야별 실행 로드맵 중 지능형 운송의 핵심
• 전기차가 단순히 전력을 소비하는 수동적인 존재가 아니라, 필요에 따라 전력을 생산하여 전력망에 되팔 수 있는 양방향 에너지 시스템의 일원으로 기능하는 것

스마트 그리드 구현 기술과 V2G의 연관성

• 피크 전력 완화: 전력 수요가 높은 시간대에 전기차 배터리에 저장된 전력을 방출하여 전력망 부하를 완화하고, 블랙아웃을 예방할 수 있습니다.
• 재생에너지 연계 강화: 변동성이 큰 재생에너지 발전량을 전기차 배터리에 저장하여 안정적인 전력 공급이 가능해집니다.
• 전력 시스템 안정화: 전기차 배터리가 가상 발전소 역할을 수행하여 전력 시스템의 균형을 유지하고, 주파수 조정 등에 기여할 수 있습니다.
• 에너지 효율 향상: 전력 수요가 낮은 시간대에 저렴한 전력으로 전기차를 충전하고, 피크 시간대에는 충전된 전력을 사용하여 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.

스마트 그리드 구현을 위한 주요 기술

• AMI(Advanced Metering Infrastructure): 지능형 전력망 인프라로, 실시간으로 전력 사용량을 측정하고 관리하는 시스템입니다.
• EMS(Energy Management System): 에너지 관리 시스템으로, 에너지 생산, 소비, 저장 등을 최적화하여 에너지 효율을 높이는 시스템입니다.
• DMS(Distribution Management System): 배전망 관리 시스템으로, 배전망의 상태를 실시간으로 모니터링하고 제어하는 시스템입니다.
• DR(Demand Response): 수요 반응 시스템으로, 전력 수요가 높은 시간대에 전력 사용량을 줄이거나, 낮은 시간대에 전력 사용을 유도하는 시스템입니다.
• V2G(Vehicle-to-Grid): 전기차와 전력망 간의 양방향 에너지 교환 기술입니다.

V2G 기술의 발전 방향

• 표준화: V2G 통신 프로토콜, 충전 인프라 표준 등의 개발을 통해 상호 운용성을 확보하고 시장 확대를 추진해야 합니다.
• 경제성 확보: 전기차 배터리의 수명 저하, 충전 인프라 구축 비용 등 경제적인 문제를 해결해야 합니다.
• 정책 지원: V2G 기술의 도입을 위한 정부 차원의 지원 정책 마련이 필요합니다.
• 기술 개발: 고속 충전 기술, 양방향 충전 시스템 고도화 등 기술 개발을 통해 V2G 기술의 성능을 향상시켜야 합니다.

결론적으로, 스마트 그리드 구현을 위해서는 V2G 기술과 같은 다양한 기술의 융합과 발전이 필수적입니다. V2G 기술은 스마트 그리드의 핵심 기술로서, 재생에너지 확대, 에너지 효율 향상, 전력 시스템 안정화에 기여할 것으로 기대됩니다.

전기차는 내연기관 대신 전기를 동력원으로 사용하는 친환경적인 차량입니다. 전기차의 핵심은 바로 전기를 저장하고 공급하는 전원설비입니다. 이번에는 전기차 전원설비의 구성 요소와 기능, 그리고 최근 기술 동향에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. 전기차 전원설비 구성 요소

전기차의 전원설비는 크게 배터리, 모터, 인버터로 구성됩니다.

• 배터리: 전기차의 심장이라고 할 수 있는 배터리는 전기에너지를 저장하고, 필요에 따라 모터에 공급하는 역할을 합니다. 주로 리튬이온 배터리가 사용되며, 에너지 밀도가 높고 충전 속도가 빠르다는 장점이 있습니다.

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• 모터: 배터리에서 공급받은 전기에너지를 회전력으로 변환하여 차량을 구동하는 역할을 합니다. 일반적으로 영구자석 동기 모터가 많이 사용되며, 높은 효율과 넓은 토크 특성을 가지고 있습니다.

• 인버터: 배터리에서 나오는 직류 전기를 모터에서 사용할 수 있는 교류 전기로 변환하는 역할을 합니다. 인버터는 모터의 속도와 토크를 제어하여 차량의 주행 성능을 조절합니다.

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2. 전기차 전원설비의 기능

• 에너지 저장: 배터리는 전기에너지를 저장하여 필요할 때 사용할 수 있도록 합니다.
• 동력 전달: 배터리에 저장된 에너지를 모터로 전달하여 차량을 구동합니다.
• 속도 및 토크 제어: 인버터를 통해 모터의 속도와 토크를 정밀하게 제어하여 부드러운 주행을 가능하게 합니다.
• 회생 제동: 감속 또는 내리막길 주행 시 발생하는 운동 에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리에 저장하는 기능입니다.

3. 전기차 전원설비의 최근 기술 동향

• 배터리 기술 발전: 에너지 밀도가 높고 충전 속도가 빠른 차세대 배터리 개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 고체 전지, 리튬 금속 배터리 등이 대표적인 예시입니다.
• 모터 효율 향상: 영구자석의 성능 향상과 모터 설계 기술의 발전을 통해 모터의 효율을 높이고 있습니다.
• 인버터 소형화 및 경량화: 실리콘 카바이드(SiC) 등 차세대 반도체 소재를 활용하여 인버터를 소형화하고 경량화하는 연구가 진행되고 있습니다.
• V2G 기술: 전기차 배터리를 거대한 에너지 저장 장치로 활용하여 전력망에 전력을 공급하는 V2G 기술이 주목받고 있습니다.
• 무선 충전 기술: 충전 케이블 없이 무선으로 전기차를 충전하는 기술이 개발되고 있습니다.

4. 전기차 전원설비의 미래

전기차 전원설비는 지속적인 기술 발전을 통해 더욱 효율적이고 안전하며, 다양한 기능을 갖춘 시스템으로 진화할 것입니다. 특히, 자율주행 기술과의 융합을 통해 새로운 가능성을 열어갈 것으로 기대됩니다.

수요자원 거래시장이란 무엇일까요?

수요자원 거래시장은 전력 수요가 높을 때, 전기 사용자가 전력 사용량을 줄이거나, 여유 전력을 전력 시장에 판매하여 수익을 얻는 시장을 말합니다. 쉽게 말해, 전기 사용자들이 마치 발전소처럼 전력을 공급할 수 있도록 하는 시스템입니다.

왜 수요자원 거래시장이 필요할까요?

• 전력 수급 안정화: 전력 수요가 급증하는 피크 시간대에 수요자원을 활용하여 전력 공급 부족을 해소하고, 전력 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다.
• 전력 생산 비용 절감: 고가의 발전기를 가동하지 않고도 수요자원을 활용하여 전력을 공급함으로써 전력 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
• 신재생에너지 연계 강화: 변동성이 큰 신재생에너지의 발전량을 수요자원과 연계하여 안정적인 전력 공급 체계를 구축할 수 있습니다.
• 에너지 효율 향상: 수요자원 참여를 통해 에너지 소비 효율을 높이고, 탄소 배출량을 감축할 수 있습니다.

수요자원의 종류

수요자원은 크게 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

• 국민 DR: 일반 가정이나 소규모 사업장이 전력 사용량을 줄이는 방식입니다.
• 산업용 DR: 대규모 산업 시설이 생산 활동을 조절하여 전력 사용량을 조절하는 방식입니다.
• 발전 연계형 DR: 발전 설비를 가진 기업이 발전량을 조절하는 방식입니다.
• ESS 연계형 DR: 에너지 저장 장치(ESS)를 활용하여 전력을 공급하거나 흡수하는 방식입니다.
• 전기차 V2G: 전기차의 배터리에 저장된 전력을 전력망으로 되돌려 보내는 방식입니다.

수요자원 거래 시장의 운영 방식

1. 수요자원 등록: 전기 사용자는 전력거래소를 통해 수요자원으로 등록합니다.
2. 입찰: 전력거래소는 수요자원별로 입찰을 받고, 전력 시장 상황에 따라 적정 가격을 결정합니다.
3. 선정 및 계약: 입찰 결과에 따라 선정된 수요자원은 전력거래소와 계약을 체결합니다.
4. 실행: 전력 수요가 높을 때, 전력거래소는 계약된 수요자원에게 전력 사용량 감축 또는 전력 공급을 요청합니다.
5. 정산: 수요자원은 전력거래소로부터 약정된 금액을 지급받습니다.

수요자원 거래 시장의 장점

• 전력 시장의 유연성 증대: 수요자원을 활용하여 전력 시장의 유연성을 높이고, 변동성이 큰 재생에너지의 도입을 촉진할 수 있습니다.
• 소비자 참여 확대: 전기 사용자들이 전력 시장에 직접 참여하여 에너지 절약과 수익 창출을 동시에 할 수 있습니다.
• 계통 안정성 향상: 수요자원을 통해 전력 수급 불균형을 해소하고, 계통 안정성을 확보할 수 있습니다.

수요자원 거래 시장의 과제

• 수요자원 발굴 및 확대: 다양한 형태의 수요자원을 발굴하고, 참여를 유도하기 위한 노력이 필요합니다.
• 시장 투명성 확보: 시장 운영 과정의 투명성을 확보하고, 참여자 간의 신뢰를 구축해야 합니다.
• 규제 개선: 수요자원 거래 시장의 활성화를 위한 제도적 기반을 마련해야 합니다.

결론적으로, 수요자원 거래 시장은 에너지 전환 시대에 필수적인 시스템입니다. 전력 수급 안정성을 확보하고, 에너지 효율을 높이며, 신재생에너지의 도입을 촉진하는 데 기여할 것으로 기대됩니다.

더 궁금한 점이 있으시면 언제든지 질문해주세요.

수요자원 거래 시장과 관련된 정부 정책은 무엇이 있나요?

예시 질문:

수요자원 거래 시장에 참여하기 위한 조건은 무엇인가요?

수요자원 거래 시장의 미래 전망은 어떻게 될까요?

분산형 전원을 배전계통에 연계 시 고려사항

분산형 전원을 배전계통에 연계할 때는 안정적인 전력 공급과 시스템 안정성 유지를 위해 다양한 기술적, 제도적 요소들을 고려해야 합니다.

1. 기술적 고려사항

• 전압 및 주파수 안정도: 분산형 전원의 출력 변동이 배전계통의 전압과 주파수에 미치는 영향을 분석하고, 이를 안정적으로 유지하기 위한 제어 시스템을 구축해야 합니다.
• 역률 조정: 분산형 전원의 역률을 조정하여 배전계통의 전력 품질을 유지하고, 전력 손실을 최소화해야 합니다.
• 고조파: 분산형 전원에서 발생하는 고조파가 배전계통에 미치는 영향을 평가하고, 고조파 필터 등을 설치하여 고조파를 감소시켜야 합니다.
• 계통 보호: 분산형 전원의 고장 발생 시 계통의 안정성을 유지하기 위해 적절한 보호 계전기를 설치하고, 보호 협조를 구성해야 합니다.
• 섬 효과: 분산형 전원이 많이 연계된 지역에서 배전계통과의 연계가 끊어질 경우 섬 효과가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 대책을 마련해야 합니다.
• 무효 전력 공급: 분산형 전원이 무효 전력을 공급하여 배전계통의 전압을 안정적으로 유지할 수 있도록 해야 합니다.

2. 제도적 고려사항

• 연계 기준: 분산형 전원의 종류, 용량, 설치 위치 등에 따라 다른 연계 기준이 적용되므로, 관련 법규 및 기술 기준을 꼼꼼히 확인해야 합니다.
• 인허가 절차: 분산형 전원 설치를 위한 인허가 절차를 준수해야 합니다.
• 계통 운영: 분산형 전원이 배전계통에 미치는 영향을 분석하고, 계통 운영 방식을 개선해야 합니다.
• 경제성 분석: 분산형 전원 설치 비용, 운영 비용, 수익 등을 종합적으로 고려하여 경제성을 분석해야 합니다.

3. 기타 고려사항

• 주변 환경: 분산형 전원 설치 시 소음, 진동, 전자파 등 주변 환경에 미치는 영향을 최소화해야 합니다.
• 안전성: 분산형 전원 설치 및 운영 시 안전 기준을 준수해야 합니다.
• 유지보수: 분산형 전원의 안정적인 운영을 위해 정기적인 유지보수가 필요합니다.

분산형 전원 연계 시 기대 효과

• 재생에너지 확대: 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전을 통해 온실가스 감축 및 에너지 자립도 향상에 기여할 수 있습니다.
• 전력 공급의 안정성 향상: 분산형 전원을 통해 전력 공급의 안정성을 확보하고, 재해 발생 시에도 전력 공급을 지속할 수 있습니다.
• 에너지 효율 향상: 에너지 효율이 높은 분산형 전원을 도입하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.
• 지역 경제 활성화: 지역 주민이 직접 분산형 전원을 설치하고 운영하여 지역 경제를 활성화할 수 있습니다.

결론

분산형 전원을 배전계통에 연계할 때는 다양한 기술적, 제도적 요소들을 종합적으로 고려해야 합니다. 이를 통해 안정적인 전력 공급을 확보하고, 에너지 효율을 향상시키며, 지속 가능한 에너지 시스템을 구축할 수 있습니다.

에너지 저장장치(ESS)는 전력 계통의 안정성을 높이고 신재생에너지의 효율적인 활용을 위해 필수적인 기술입니다. ESS의 출력과 용량은 다양한 용도에 따라 다르게 설계되며, 이에 따라 전력 계통에서 활용되는 분야도 달라집니다.

1. 출력과 용량 구분

• 출력(Power): ESS가 단위 시간 동안 공급하거나 흡수할 수 있는 전력의 양을 의미합니다. 출력이 클수록 짧은 시간에 많은 양의 전력을 공급하거나 흡수할 수 있습니다.
• 용량(Capacity): ESS가 저장할 수 있는 에너지의 총량을 의미합니다. 용량이 클수록 더 많은 양의 에너지를 저장할 수 있습니다.

2. 전력계통에서의 활용 분야

ESS의 출력과 용량에 따라 다양한 분야에 활용될 수 있습니다.

• 피크 절단: 전력 수요가 급증하는 피크 시간대에 ESS에 저장된 전력을 방출하여 피크를 완화하고, 전력 시스템의 부담을 줄입니다. (높은 출력, 적절한 용량)
• 谷(계곡) 충전: 전력 수요가 적은 시간대에 저렴한 전력으로 ESS를 충전하고, 피크 시간대에 방출하여 경제성을 높입니다. (적절한 출력, 충분한 용량)
• 주파수 조정: 전력 시스템의 주파수 변동을 감지하고, ESS를 이용하여 주파수를 안정화시킵니다. (높은 출력, 적절한 용량)
• 전압 조정: 전력 시스템의 전압 변동을 감지하고, ESS를 이용하여 전압을 안정화시킵니다. (적절한 출력, 적절한 용량)
• 신재생에너지 연계: 태양광, 풍력 등 변동성이 큰 신재생에너지의 출력 변동을 완화하고, 계통 안정성을 확보합니다. (적절한 출력, 충분한 용량)
• 비상 전원: 정전 시 비상 전원으로 사용하여 중요 시설의 운영을 지속합니다. (적절한 출력, 적절한 용량)
• 마이크로그리드: 독립된 전력망에서 에너지 자립을 실현하기 위해 사용됩니다. (다양한 출력과 용량 조합)

3. 출력과 용량에 따른 활용 예시

결론

ESS의 출력과 용량은 다양한 전력계통의 요구사항을 충족시키기 위해 적절하게 설계되어야 합니다. 높은 출력은 빠른 응답 속도와 큰 전력을 공급하는 데 유리하며, 큰 용량은 많은 에너지를 저장하고 장시간 사용하는 데 유리합니다. 따라서 ESS를 도입할 때는 시스템의 특성과 요구되는 기능을 고려하여 최적의 출력과 용량을 선택해야 합니다.

전력수요관리제도는 전력 사용량이 급증하는 피크 시간대에 전력 수요를 줄여 전력 공급의 불안정을 해소하고, 전력 시스템의 효율성을 높이기 위한 제도입니다. 쉽게 말해, 전력 사용량이 많은 시간대에는 전기를 덜 쓰고, 전력 사용량이 적은 시간대에는 더 많이 쓰도록 유도하는 제도라고 할 수 있습니다.

왜 전력수요관리제도가 필요할까요?

• 피크 시간대 전력 수요 감소: 전력 사용량이 집중되는 피크 시간대에 전력 수요를 줄여 발전소의 부담을 줄이고, 전력 공급의 안정성을 확보합니다.
• 전력 시스템 효율 향상: 발전소의 가동률을 평준화하고, 신재생에너지의 도입을 촉진하여 전력 시스템의 효율성을 높입니다.
• 에너지 절약: 전력 사용량을 줄여 에너지 소비를 절약하고, 탄소 배출량을 감소시켜 환경 보호에 기여합니다.
• 전력 요금 절감: 전력 수요를 관리하여 전력 생산 비용을 절감하고, 소비자에게는 전력 요금 할인 등의 혜택을 제공할 수 있습니다.

전력수요관리제도의 종류

• 직접 제어 방식: 전력 회사가 직접 고객의 전력 사용을 제한하는 방식입니다. 예를 들어, 대형 산업체의 전력 사용을 제한하거나, 일반 가정의 전력 사용량을 조절하는 방식이 있습니다.
• 간접 유도 방식: 고객에게 인센티브를 제공하거나, 요금 체계를 변경하여 자발적인 전력 사용량 감축을 유도하는 방식입니다. 예를 들어, 시간대별 요금제, 수요 반응 프로그램 등이 있습니다.

전력수요관리제도의 주요 수단

• 시간대별 요금제: 시간대별로 전력 요금을 차등 적용하여 피크 시간대의 전력 사용을 줄이도록 유도합니다.
• 수요 반응 프로그램: 전력 수요가 높은 시간대에 고객에게 전력 사용량을 줄이도록 요청하고, 이에 대한 보상을 제공하는 프로그램입니다.
• ESS(에너지저장장치) 활용: 전력 수요가 적은 시간대에 전력을 저장하고, 피크 시간대에 방출하여 전력 수요를 조절합니다.
• 고효율 기기 보급: 고효율 가전제품 보급을 통해 에너지 소비를 줄입니다.
• 건물 에너지 관리 시스템(BEMS) 도입: 건물의 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고, 에너지 효율을 높이기 위한 제어 시스템을 구축합니다.

전력수요관리제도의 기대 효과

• 전력 시스템 안정성 향상: 피크 시간대의 전력 수요를 줄여 전력 시스템의 안정성을 확보합니다.
• 에너지 효율 향상: 에너지 소비를 줄여 에너지 효율을 높이고, 탄소 배출량을 감소시킵니다.
• 신재생에너지 도입 촉진: 전력 시스템의 유연성을 높여 신재생에너지의 도입을 촉진합니다.
• 전력 요금 안정화: 전력 생산 비용을 절감하여 전력 요금을 안정화시킵니다.

결론

전력수요관리제도는 에너지 효율 향상, 환경 보호, 전력 시스템 안정성 확보 등 다양한 측면에서 중요한 역할을 합니다. 앞으로도 지속적인 제도 개선과 기술 개발을 통해 전력수요관리제도가 더욱 효과적으로 운영될 수 있도록 노력해야 합니다.

하이브리드 분산형 전원이란?

하이브리드 분산형 전원은 두 가지 이상의 다른 종류의 발전원을 결합하여 하나의 시스템으로 운영하는 것을 의미합니다. 즉, 태양광, 풍력, 연료전지 등 다양한 발전원을 조합하여 전력을 생산하는 시스템입니다.

왜 하이브리드 방식을 사용할까요?

• 안정적인 전력 공급: 단일 발전원의 출력 변동성을 상호 보완하여 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
• 효율성 증대: 각 발전원의 장점을 극대화하고 단점을 보완하여 시스템 전체의 효율을 높일 수 있습니다.
• 유연성 확보: 다양한 발전원을 조합하여 변화하는 전력 수요에 유연하게 대응할 수 있습니다.

ESS 충방전 방식

ESS(에너지저장장치)는 하이브리드 분산형 전원 시스템에서 중요한 역할을 합니다. ESS는 발전된 전력을 저장하고, 필요할 때 방출하여 시스템의 안정성을 높이고 효율을 향상시킵니다.

ESS 충방전 방식의 종류

• 피크 절단: 전력 수요가 높은 피크 시간대에 ESS에 저장된 전력을 방출하여 피크를 완화하고, 전력 시스템의 부담을 줄입니다.
• 밸리 충전: 전력 수요가 낮은 시간대에 저렴한 전력으로 ESS를 충전하고, 피크 시간대에 방출하여 경제성을 높입니다.
• 주파수 조정: 전력 시스템의 주파수 변동을 감지하고, ESS를 이용하여 주파수를 안정화시킵니다.
• 전압 조정: 전력 시스템의 전압 변동을 감지하고, ESS를 이용하여 전압을 안정화시킵니다.
• 신재생에너지 연계: 태양광, 풍력 등 변동성이 큰 신재생에너지의 출력 변동을 완화하고, 계통 안정성을 확보합니다.

ESS 충방전 제어

• 전력 수요: 실시간 전력 수요를 분석하여 적절한 시점에 충방전을 수행합니다.
• 발전량: 발전원의 출력 변동에 따라 ESS의 충방전을 조절합니다.
• 배터리 상태: 배터리의 상태를 모니터링하여 수명을 연장하고 안전성을 확보합니다.
• 계통 상태: 전력 계통의 상태를 감시하고, 계통 안정화를 위해 ESS를 운영합니다.

하이브리드 분산형 전원과 ESS의 시너지 효과

• 높은 신뢰성: 다양한 발전원과 ESS를 결합하여 시스템의 안정성을 높입니다.
• 높은 효율성: 각 발전원의 장점을 극대화하고, ESS를 활용하여 에너지 손실을 최소화합니다.
• 유연성: 변화하는 전력 수요에 유연하게 대응하고, 다양한 운영 모드를 지원합니다.
• 친환경성: 신재생에너지 비중을 높여 온실가스 배출을 줄이고, 환경 보호에 기여합니다.

축전지 ESS(에너지저장장치)는 전력 계통의 효율성을 높이고 안정성을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다. ESS를 효율적으로 활용하기 위해서는 다양한 용도를 고려해야 합니다. 본론에서는 ESS를 전기 계통에 도입할 때 가장 효율적인 3가지 용도와 각각의 경제성을 B/C(Benefit-Cost) 측면에서 비교하여 설명하겠습니다.

1. 피크 절단 및 골짜기 충전

• 용도: 전력 수요가 급증하는 피크 시간대에 ESS에 저장된 전력을 방출하여 피크를 완화하고, 전력 수요가 적은 골짜기 시간대에 저렴한 전력으로 ESS를 충전하는 방식입니다.
• 경제성:
  • B(편익): 피크 시간대의 높은 전력 요금을 피하고, 골짜기 시간대의 저렴한 전력을 활용하여 전력 구매 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 전력 시스템의 안정성을 향상시켜 블랙아웃 등의 위험을 줄이는 효과가 있습니다.
  • C(비용): ESS 설치 및 운영 비용, 유지보수 비용 등이 발생합니다.
  • B/C: 피크 시간대와 골짜기 시간대의 전력 요금 차이가 클수록, ESS의 용량이 클수록 B/C 비율이 높아집니다. 즉, 전력 요금 변동성이 큰 지역이나 대규모 시설에서 경제성이 높습니다.

2. 신재생에너지 연계

• 용도: 태양광, 풍력 등 변동성이 큰 신재생에너지의 출력 변동을 완화하고, 계통 안정성을 확보하는 방식입니다.
• 경제성:
  • B(편익): 신재생에너지 발전량 예측의 불확실성을 줄이고, 계통 안정성을 확보하여 신재생에너지 보급을 촉진할 수 있습니다. 또한, REC(Renewable Energy Certificate) 거래를 통해 추가적인 수익을 창출할 수 있습니다.
  • C(비용): ESS 설치 및 운영 비용, 신재생에너지 발전 시스템과의 연동 비용 등이 발생합니다.
  • B/C: 신재생에너지 발전량의 변동성이 클수록, REC 가격이 높을수록 B/C 비율이 높아집니다. 즉, 신재생에너지 발전 비중이 높은 지역에서 경제성이 높습니다.

3. 주파수 조정

• 용도: 전력 계통의 주파수 변동을 감지하고, ESS를 이용하여 주파수를 안정화시키는 방식입니다.
• 경제성:
  • B(편익): 전력 시스템의 안정성을 확보하고, 블랙아웃 등의 위험을 줄여 사회적 비용을 감소시킬 수 있습니다.
  • C(비용): ESS 설치 및 운영 비용, 계통 연동 비용 등이 발생합니다.
  • B/C: 전력 계통의 주파수 변동이 심한 지역이나 대규모 전력 시스템에서 경제성이 높습니다.

결론

ESS의 경제성은 다양한 요인에 따라 달라지지만, 일반적으로 다음과 같은 경우 B/C 비율이 높아져 경제성이 확보될 수 있습니다.

• 전력 요금 변동성이 큰 지역
• 신재생에너지 발전 비중이 높은 지역
• 전력 계통의 안정성이 중요한 지역
• 대규모 시설

ESS 도입 시에는 각 용도별 경제성을 면밀히 분석하고, 시스템의 규모, 지역 특성, 정부 지원 정책 등을 종합적으로 고려하여 최적의 투자 계획을 수립해야 합니다.

분산형 전원은 기존 중앙집중식 전력 시스템에 비해 유연성과 효율성을 높일 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다. 하지만 분산형 전원이 배전계통에 연계될 경우, 계통 안정성에 영향을 미칠 수 있는 다양한 문제점이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 한전에서는 분산형 전원 배전계통 연계기술기준을 마련하여 안전하고 효율적인 계통 운영을 위한 기준을 제시하고 있습니다.

특히, 한전계통에 이상이 발생할 경우 분산형 전원이 계통에서 분리되는 시간은 계통 안정성에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 이번 글에서는 분산형 전원 배전계통 연계기술기준에서 제시하는 분산형 전원 분리 시간에 대해 자세히 알아보고, 그 의미와 중요성을 살펴보겠습니다.

분산형 전원 분리 시간의 의미

분산형 전원 분리 시간이란 한전계통에 이상이 발생했을 때 분산형 전원이 자동으로 계통에서 분리되는 데 걸리는 시간을 의미합니다. 이 시간이 너무 길면 계통 고장이 확산될 수 있고, 반대로 너무 짧으면 분산형 전원의 운영에 지장을 줄 수 있습니다. 따라서 적절한 분리 시간을 설정하는 것은 계통 안정성과 분산형 전원의 효율적인 운영을 위해 매우 중요합니다.

분산형 전원 분리 시간 규정

분산형 전원 배전계통 연계기술기준에서는 분산형 전원의 종류, 용량, 설치 위치 등에 따라 분리 시간을 다르게 규정하고 있습니다. 일반적으로 한전계통에 이상이 발생한 후 분산형 전원이 최대 0.5초 이내에 계통으로부터 분리되어야 합니다.

• 0.5초 이내 분리: 이는 계통 고장 발생 시 분산형 전원이 신속하게 계통에서 분리되어 고장 확산을 방지하고, 계통 안정도를 유지하기 위한 것입니다.
• 분리 시간 조정: 특수한 경우에는 한전과 협의하여 분리 시간을 조정할 수 있지만, 일반적으로는 0.5초 이내 분리가 원칙입니다.

분리 시간이 중요한 이유

• 계통 안정도 확보: 분산형 전원이 계통에 남아있을 경우, 고장 전류가 증가하여 고장 확산을 가속화할 수 있습니다. 따라서 빠른 분리가 계통 고장을 제한하고 안정도를 확보하는 데 중요합니다.
• 보호 계전기 협조: 분산형 전원과 한전의 보호 계전기는 서로 협조하여 고장 발생 시 신속하게 분리되어야 합니다.
• 인명 및 재산 보호: 빠른 분리는 전기 설비의 손상을 방지하고 인명 피해를 최소화하는 데 기여합니다.

분리 시간 확보를 위한 기술

분리 시간을 확보하기 위해 다음과 같은 기술들이 활용됩니다.

• 고속 보호 계전기: 고장을 빠르게 감지하고 분리 신호를 발생시키는 고속 보호 계전기
• 통신 시스템: 분산형 전원과 한전의 보호 계전기 사이의 신속한 통신을 위한 시스템
• 자동 제어 시스템: 분리 신호에 따라 분산형 전원을 자동으로 분리하는 시스템

결론

분산형 전원 배전계통 연계기술기준에서 제시하는 분리 시간은 계통 안정성 확보를 위한 필수적인 요소입니다. 분산형 전원의 증가와 함께 분리 시간에 대한 중요성이 더욱 커지고 있으며, 관련 기술 개발과 제도 개선이 지속적으로 이루어져야 할 것입니다.

에너지저장장치(ESS)는 신재생에너지 발전량 변동성을 보완하고 전력 계통의 안정성을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다. 하지만 최근 ESS 화재 사고가 빈번하게 발생하면서 안전에 대한 우려가 커지고 있습니다. 이에 ESS 화재의 주요 원인과 이를 방지하기 위한 다양한 대책에 대해 자세히 알아보겠습니다.

ESS 화재 원인

ESS 화재는 다양한 요인이 복합적으로 작용하여 발생합니다. 대표적인 원인으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

• 배터리 내부 문제:
  • 셀 불량: 제조 불량, 열화 등으로 인한 셀 불량은 내부 단락, 열 폭주 등을 유발하여 화재로 이어질 수 있습니다.
  • 외부 충격: 외부 충격으로 인해 셀이 손상되고 내부 단락이 발생할 수 있습니다.
• 외부 환경:
  • 고온: 고온 환경은 배터리의 성능 저하와 열 폭주를 유발할 수 있습니다.
  • 습도: 높은 습도는 부식을 야기하고 절연 저하를 유발하여 누전이나 단락을 일으킬 수 있습니다.
• 설계 및 제작 문제:
  • 열 관리 시스템 미흡: 배터리에서 발생하는 열을 효과적으로 관리하지 못하면 열 폭주로 이어질 수 있습니다.
  • 안전 장치 미흡: 과전류, 과충전, 과방전 등을 방지하는 안전 장치가 미흡하면 화재 위험이 증가합니다.
• 운영 및 관리 문제:
  • 충전/방전 관리 부적절: 과충전, 과방전, 급속 충방전 등 부적절한 운영은 배터리 수명을 단축시키고 화재 위험을 높입니다.
  • 정기 점검 미흡: 정기적인 점검을 통해 이상 징후를 조기에 발견하고 조치하지 않으면 화재로 이어질 수 있습니다.

ESS 화재 방지 대책

ESS 화재를 예방하기 위해서는 다음과 같은 다양한 대책을 수립하고 시행해야 합니다.

• 배터리 선정 및 관리:
  • 고품질 배터리 선정: 품질이 검증된 고성능 배터리를 사용해야 합니다.
  • 정기적인 성능 검사: 배터리의 성능을 주기적으로 점검하고, 이상 징후가 발견되면 즉시 교체해야 합니다.
• 안전 시스템 구축:
  • 화재 감지 시스템: 조기 화재 감지를 위한 열 감지기, 연기 감지기 등을 설치해야 합니다.
  • 소화 설비: 화재 발생 시 신속한 진화를 위한 소화 설비를 구축해야 합니다.
  • 온도 관리 시스템: 배터리 온도를 적정하게 유지하기 위한 냉각 시스템을 설치해야 합니다.
• 설계 및 제작 기준 강화:
  • 안전 기준 강화: ESS 설계 및 제작 기준을 강화하여 안전성을 확보해야 합니다.
  • 시험 인증 강화: 제품의 안전성을 검증하기 위한 시험 인증 절차를 강화해야 합니다.
• 운영 관리 강화:
  • 표준 운영 절차 마련: 표준 운영 절차를 마련하고, 이를 철저히 준수해야 합니다.
  • 정기적인 점검: 정기적인 점검을 통해 이상 징후를 조기에 발견하고 조치해야 합니다.
  • 운영 인력 교육: 운영 인력에 대한 교육을 강화하여 안전 의식을 고취해야 합니다.
• 법적 규제 강화:
  • 안전 기준 마련: ESS 안전 관련 법규를 강화하고, 안전 기준을 마련해야 합니다.
  • 감독 강화: 정부 차원의 감독을 강화하여 안전 관리를 철저히 해야 합니다.

결론

ESS 화재는 다양한 요인이 복합적으로 작용하여 발생하는 만큼, 이를 예방하기 위해서는 체계적인 관리 시스템 구축과 지속적인 노력이 필요합니다. 정부, 기업, 연구기관 등이 협력하여 안전한 ESS 운영을 위한 기술 개발과 제도 개선에 힘써야 할 것입니다.

스마트 그리드란?

스마트 그리드는 기존의 전력망에 정보통신 기술(ICT)을 접목하여 양방향 통신이 가능하고, 전력 생산, 소비, 저장 등을 실시간으로 관리하는 지능형 전력망입니다. 즉, 전력 생산자, 소비자, 그리고 전력망이 서로 연결되어 에너지를 효율적으로 관리하는 시스템이라고 할 수 있습니다.

스마트 그리드가 필요한 이유

• 에너지 효율성 향상: 실시간으로 전력 수요를 파악하고 관리하여 에너지 손실을 최소화하고 효율성을 높입니다.
• 재생에너지 연계: 변동성이 큰 재생에너지의 효율적인 연계를 통해 에너지 전환을 가속화합니다.
• 전력 품질 향상: 실시간 모니터링을 통해 전력 품질을 유지하고, 안정적인 전력 공급을 보장합니다.
• 계통 안정성 확보: 예측 불가능한 전력 수요 변동에 유연하게 대응하여 계통의 안정성을 확보합니다.
• 신규 서비스 창출: 에너지 저장 시스템, 전기차 충전, 분산형 전원 등 다양한 신규 서비스를 창출할 수 있습니다.

스마트 그리드의 특징

• 양방향 통신: 전력 생산자, 소비자, 그리고 전력망 간의 양방향 통신을 통해 실시간으로 정보를 교환합니다.
• 자동화: 전력 시스템의 운영이 자동화되어 인력 의존도를 낮추고 효율성을 높입니다.
• 지능화: 빅데이터 분석, 인공지능 등을 활용하여 시스템을 최적화합니다.
• 유연성: 변화하는 환경에 유연하게 대응할 수 있도록 설계됩니다.

스마트 그리드 구현을 위한 조건

• 기반 시설 구축: 스마트 계량기, 통신망, 센서 등 필수적인 기반 시설을 구축해야 합니다.
• 법적, 제도적 기반 마련: 스마트 그리드의 도입과 운영을 위한 법적, 제도적 기반을 마련해야 합니다.
• 표준화: 다양한 기기와 시스템 간의 호환성을 위해 표준화가 필요합니다.
• 보안 강화: 사이버 공격에 대한 대비를 위한 강력한 보안 시스템 구축이 필요합니다.
• 투자 확대: 스마트 그리드 구축에는 많은 투자가 필요하므로, 정부와 민간의 투자 확대가 필요합니다.

스마트 그리드의 핵심 기술

• 센서 네트워크: 전력 시스템의 다양한 정보를 수집하는 센서 네트워크 기술
• 통신 기술: 스마트 계량기, 센서 등과의 통신을 위한 통신 기술 (PLC, LTE-M 등)
• 빅데이터 분석: 수집된 데이터를 분석하여 시스템을 최적화하는 기술
• 인공지능: 예측, 학습 등을 통해 시스템을 지능화하는 기술
• 에너지 저장 시스템: 전력 수요와 공급의 불균형을 해소하기 위한 에너지 저장 시스템
• 전력 전자 기술: 전력 변환 및 제어를 위한 전력 전자 기술

결론

스마트 그리드는 미래 에너지 시스템의 핵심이며, 에너지 효율성 향상, 재생에너지 확대, 전력 시스템 안정성 확보 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 스마트 그리드 구축을 위해서는 기술 개발뿐만 아니라 법적, 제도적 기반 마련, 투자 확대 등 다각적인 노력이 필요합니다.

수요반응이란?

수요반응(Demand Response, DR)이란 전력 수요가 많을 때 소비자가 전력 사용량을 줄이거나, 반대로 전력 공급이 부족할 때 전력 사용량을 늘리는 것을 유도하는 시스템입니다. 즉, 전력 수요와 공급의 불균형을 해소하고 전력 시스템의 안정성을 확보하기 위한 전략이라고 할 수 있습니다.

수요반응의 목적:

• 피크 전력 완화: 전력 수요가 급증하는 피크 시간대의 부하를 줄여 발전 설비 투자를 최소화하고, 전력 시스템의 안정성을 확보합니다.
• 전력 시장 효율성 증대: 전력 수요를 유연하게 조절하여 전력 시장의 효율성을 높입니다.
• 재생에너지 연계: 변동성이 큰 재생에너지의 발전량 변동에 유연하게 대응하여 재생에너지 보급을 촉진합니다.
• 계통 안정도 향상: 갑작스러운 전력 수요 변동에 대응하여 계통의 안정도를 향상시킵니다.

국내 수요반응 요금제도

국내에서는 수요반응 참여를 유도하기 위해 다양한 요금제도를 시행하고 있습니다.

• 시간대별 요금제: 시간대별로 전력 요금을 차등 적용하여 피크 시간대의 전력 사용을 줄이도록 유도합니다.
• 계약형 수요관리: 대규모 수요자가 전력 사용량을 줄이는 대신 인센티브를 제공하는 방식입니다.
• 실시간 요금제: 실시간으로 변동하는 전력 시장 가격에 따라 요금을 부과하여 수요를 유연하게 조절합니다.
• 수요반응 자원 시장: 수요반응 자원을 전력 시장에 등록하여 수요 감축량에 따라 수익을 얻을 수 있도록 하는 시장입니다.

수요반응 요금제의 특징:

• 유연성: 소비자의 전력 사용 패턴에 따라 다양한 형태의 요금제를 선택할 수 있습니다.
• 경제성: 전력 사용량을 줄여 전기료를 절약할 수 있습니다.
• 환경 친화성: 피크 전력을 줄여 발전소의 가동률을 낮추고, 온실가스 배출을 감소시키는 효과가 있습니다.

수요반응 참여 방법

• 전력 판매회사와 계약: 전력 판매회사가 제공하는 수요반응 프로그램에 가입합니다.
• 스마트 기기 설치: 스마트 계량기, 스마트 가전 등을 설치하여 전력 사용량을 실시간으로 관리합니다.
• 앱 활용: 스마트폰 앱을 통해 전력 사용량을 확인하고, 수요반응 프로그램에 참여합니다.

향후 전망

수요반응은 미래 에너지 시스템에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 특히, 재생에너지 발전 비중이 높아지면서 수요반응의 중요성은 더욱 커질 것입니다. 정부와 전력 회사는 수요반응 시장을 활성화하기 위해 다양한 정책과 제도를 마련하고 있으며, 소비자들은 수요반응에 적극적으로 참여하여 에너지 절약과 환경 보호에 기여할 수 있습니다.

왜 결선 방식이 중요할까요?

• 고장 특성: 결선 방식에 따라 고장 시 발생하는 전류의 크기와 종류가 달라지며, 이는 보호 계전기 설정에 영향을 미칩니다.
• 계통 안정도: 결선 방식은 계통의 안정도에 영향을 미치며, 특히 분산형 전원의 연계로 인해 발생할 수 있는 계통 불안정 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다.
• 전압 조정: 결선 방식은 변압기의 전압 조정 능력에 영향을 미치며, 이는 전력 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

주요 결선 방식

분산형 전원 연계용 변압기의 주요 결선 방식은 다음과 같습니다.

• Y-Δ 결선: 가장 일반적으로 사용되는 방식으로, 1차측은 접지된 Y결선, 2차측은 Delta 결선을 사용합니다. 지락 사고 시 영상 전류가 쉽게 접지될 수 있어 계통 안정도를 높일 수 있습니다.
• Y-Y 결선: 1차측과 2차측 모두 Y결선을 사용하는 방식입니다. 중성점 접지 방식에 따라 다양한 변형이 가능하며, 고조파 문제 해결에 유리할 수 있습니다.
• Δ-Δ 결선: 1차측과 2차측 모두 Delta 결선을 사용하는 방식입니다. 지락 사고에 대한 보호가 어렵고, 고조파 발생이 용이하다는 단점이 있습니다.

결선 방식 선택 시 고려 사항

전압 조정: 변압기의 전압 조정 능력을 고려하여 결선 방식을 선택해야 합니다.

분산형 전원의 종류: 태양광, 풍력 등 발전원의 종류에 따라 적합한 결선 방식이 달라질 수 있습니다.

계통의 특성: 계통의 용량, 전압 레벨, 고장률 등을 고려해야 합니다.

보호 계전기: 선택된 결선 방식에 맞는 보호 계전기를 선정해야 합니다.

고조파: 결선 방식에 따라 고조파 발생량이 달라질 수 있으므로, 고조파 문제 해결 방안을 고려해야 합니다.

2019년 6월 20일부터 시행된 ESS 화재 안전 강화 대책에 따라, 리튬, 나트륨, 레독스플로우 계열의 이차전지를 이용한 20[kWh]를 초과하는 ESS에 대한 추가 검사 항목이 마련되었습니다. 이는 빈번하게 발생하던 ESS 화재 사고를 예방하고 시스템의 안전성을 확보하기 위한 조치

추가 검사 항목의 공통 사항

새롭게 추가된 검사 항목은 크게 시스템 설계 및 제작, 설치 및 시공, 운영 관리 등 세 가지 측면에서 강화되었습니다.

• 시스템 설계 및 제작:
  • 안전 보호 장치: 전기적 충격, 과전류, 과충전 등으로부터 배터리를 보호하기 위한 다양한 안전 보호 장치의 설치 여부를 점검합니다.
  • 온도 관리 시스템: 배터리의 온도를 적정하게 유지하기 위한 냉각 시스템, 온도센서 등의 설치 여부와 작동 상태를 확인합니다.
  • 화재 감지 및 진압 시스템: 화재 발생 시 신속하게 감지하고 진압할 수 있는 시스템의 설치 여부를 점검합니다.
  • 배터리 관리 시스템(BMS): 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고 관리하는 BMS의 기능과 정확성을 평가합니다.
  • 설계 도면 및 시험 성적서: 설계 도면과 시험 성적서가 관련 기준에 적합하게 작성되었는지 확인합니다.
• 설치 및 시공:
  • 설치 기준 준수: 설치 시 관련 법규 및 기술 기준을 준수했는지 확인합니다.
  • 접지 및 절연: 안전을 위한 접지 및 절연 상태를 점검합니다.
  • 배선 및 연결: 배선 연결 상태가 정확하고 안전한지 확인합니다.
  • 방화벽 및 소화 설비: 화재 확산을 방지하기 위한 방화벽 설치 여부와 소화 설비의 작동 상태를 확인합니다.
• 운영 관리:
  • 운영 매뉴얼: 안전한 운영을 위한 매뉴얼이 마련되어 있는지 확인하고, 운영 인력의 교육 여부를 확인합니다.
  • 정기 점검: 정기적인 점검 및 유지보수가 이루어지고 있는지 확인합니다.
  • 사고 기록: 사고 발생 시 신속하게 대응하고 원인을 분석하기 위한 사고 기록 시스템 구축 여부를 확인합니다.
  • 운영 환경: 배터리실의 온도, 습도, 먼지 등 운영 환경이 적절하게 관리되고 있는지 확인합니다.

추가 검사 항목 도입의 중요성

이러한 추가 검사 항목 도입을 통해 ESS 화재 발생 가능성을 획기적으로 줄이고, 시스템의 안전성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 특히, 배터리 관리 시스템의 중요성이 강조되면서, 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고 이상 징후를 조기에 감지하여 화재를 예방하는 것이 가능해졌습니다.

1. 전원공급설비의 저압선로 시설

전기자동차 전원공급설비의 저압선로 시설은 전기자동차에 안정적으로 전력을 공급하고, 안전사고를 예방하기 위해 매우 중요합니다.

주요 고려 사항:

• 전용 개폐기 및 과전류 차단기 설치: 각 극에 전용의 개폐기와 과전류 차단기를 설치하여 단락사고나 과부하 발생 시 전원을 차단해야 합니다.
• 지락 차단기 설치: 전로에 지락이 발생했을 때 자동으로 전원을 차단하는 지락 차단기를 설치하여 감전 사고를 예방해야 합니다.
• 배선 용량: 충전 부하를 충분히 감당할 수 있도록 배선 용량을 적절하게 선정해야 합니다.
• 접지: 안전을 위해 반드시 접지를 시행해야 합니다.
• 차단기 선택: 충전 부하의 종류와 용량에 맞는 적절한 차단기를 선택해야 합니다.
• 배선 방식: 안전하고 효율적인 배선 방식을 선택해야 합니다.

https://www.seminet.co.kr/channel_micro.html?menu=content_sub&com_no=488&category=article&no=8450

[그림] 전기자동차 충전 시설 개략도

2. 전기자동차 충전장치 및 방호장치

전기자동차 충전장치는 다양한 종류가 있으며, 각각의 특징과 적용 환경에 따라 선택해야 합니다.

충전장치 종류:

• 완속 충전기: 가정용으로 주로 사용하며, 충전 시간이 오래 걸리지만 설치 비용이 저렴합니다.
• 급속 충전기: 상업용으로 주로 사용하며, 짧은 시간에 많은 전력을 충전할 수 있지만 설치 비용이 비쌉니다.
• 초급속 충전기: 고출력 충전이 가능하여 매우 짧은 시간에 충전이 가능하지만, 설치 비용이 가장 높습니다.

방호장치:

• 누전 차단기: 누전 발생 시 전원을 차단하여 감전 사고를 예방합니다.
• 과전류 차단기: 과전류가 발생할 경우 전원을 차단하여 화재를 예방합니다.
• 접지: 안전을 위해 반드시 접지를 시행해야 합니다.
• 과충전 방지 기능: 배터리 과충전을 방지하여 배터리 수명을 연장합니다.
• 온도 감지 기능: 충전 시 발생하는 열을 감지하여 과열을 방지합니다.

설계 시 고려 사항:

• 미래 확장성: 향후 충전 시스템의 변화에 대비하여 유연한 설계를 해야 합니다.
• 충전 방식: AC 충전, DC 충전 등 다양한 충전 방식을 고려해야 합니다.
• 충전 출력: 충전 속도에 따라 적절한 출력을 선택해야 합니다.
• 안전 기능: 누전, 과전류, 과충전 등 다양한 안전 기능을 갖추어야 합니다.
• 환경 조건: 설치 환경에 맞는 방수, 방진 기능을 갖추어야 합니다.

1. 제로에너지빌딩의 개념 및 조건

제로에너지빌딩이란 건물에서 사용하는 에너지량과 건물 자체에서 생산하는 에너지량이 같거나 거의 비슷한 수준을 유지하는 건물을 의미합니다. 즉, 외부에서 공급받는 에너지 없이 스스로 에너지를 생산하고 소비하여 에너지 자립을 실현하는 건물이라고 할 수 있습니다.

제로에너지빌딩의 조건은 다음과 같습니다.

• 패시브 기술 적용: 건물 외피(벽, 창호 등)의 단열 성능을 높여 에너지 손실을 최소화하고, 자연채광, 자연환기 등을 활용하여 냉난방 에너지 사용량을 줄입니다.
• 액티브 기술 적용: 태양광, 지열 등 신재생에너지를 활용하여 건물에서 필요한 에너지를 생산합니다.
• 에너지 관리 시스템: 건물 내 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고, 에너지 효율을 높일 수 있도록 제어하는 시스템을 구축합니다.

2. 제로에너지빌딩의 적용 기술

제로에너지빌딩을 구현하기 위해 다양한 기술들이 활용됩니다.

• 패시브 기술: 고성능 단열재, 고기밀 창호, 자연채광 시스템, 자연환기 시스템 등
• 액티브 기술: 태양광 발전, 지열 냉난방 시스템, BEMS(Building Energy Management System) 등
• 기타 기술: 열회수 환기 시스템, LED 조명, 고효율 가전제품 등

3. 제로에너지 빌딩의 기대효과

제로에너지빌딩은 에너지 절약, 환경 보호, 경제적 효과 등 다양한 긍정적인 효과를 가져옵니다.

• 에너지 절약: 에너지 소비량을 최소화하여 에너지 비용을 절감하고, 탄소 배출량을 줄여 기후 변화에 대응할 수 있습니다.
• 환경 보호: 화석 연료 사용을 줄이고 신재생에너지 활용을 확대하여 대기오염을 감소시키고, 환경 보호에 기여할 수 있습니다.
• 경제적 효과: 에너지 비용 절감을 통해 건물 운영비를 줄이고, 신재생에너지 산업 활성화에 기여할 수 있습니다.
• 쾌적한 실내 환경 조성: 자연채광과 자연환기를 통해 쾌적한 실내 환경을 조성하고, 건강 증진에 도움을 줄 수 있습니다.
• 국가 에너지 자립도 향상: 에너지 자립형 건축물 확산을 통해 국가 에너지 자립도를 높일 수 있습니다.

결론적으로, 제로에너지빌딩은 에너지 효율을 극대화하고 환경 보호에 기여하는 지속 가능한 건축물의 대표적인 모델입니다.

더 궁금한 점이 있으시면 언제든지 질문해주세요.

우리나라 제로에너지빌딩 정책은 어떻게 변화하고 있나요?

예시 질문:

제로에너지빌딩 인증 제도에 대해 알고 싶습니다.

제로에너지빌딩 건축 시 어려운 점은 무엇인가요?

전기사업용 ESS의 안전하고 효율적인 운영을 위해 사용 전 검사는 필수적인 절차입니다. 이 검사는 ESS가 설치 기준에 적합하고 안전하게 운용될 수 있도록 하기 위한 목적으로 진행됩니다.

1. 수검자의 사전 제출 자료

ESS 사용 전 검사를 신청할 때, 수검자는 다음과 같은 자료를 제출해야 합니다.

• 설계 도면: ESS 시스템 전체의 배치도, 단선도, 계통도 등 상세한 설계 도면
• 설비 사양: ESS 구성품(배터리, 인버터, 변압기 등)의 제조사, 모델명, 용량 등 상세한 사양
• 시험 성적서: 각 구성품에 대한 시험 성적서 (안전성, 성능 등)
• 설치 확인서: 설치 완료 후 시공자가 작성하는 설치 확인서
• 운영 매뉴얼: ESS 운영 및 유지보수에 관한 매뉴얼
• 안전 관리 계획: ESS 안전 관리를 위한 계획 및 절차

2. 사용 전 검사 항목

ESS 사용 전 검사 항목은 다음과 같이 크게 나눌 수 있습니다.

2.1. 일반 사항

• 설치 장소 및 환경 점검 (온도, 습도, 통풍 등)
• 안전 거리 유지 여부 확인
• 접지 저항 측정
• 누전 차단기 동작 확인
• 비상 정지 장치 작동 확인

2.2. 전기적 특성 시험

• 절연 저항 측정
• 내전압 시험
• 부분 방전 시험
• 고조파 측정
• 전력 품질 측정

2.3. 기능 시험

• 충전/방전 기능 시험
• 보호 기능 시험 (과전류, 과전압, 저전압 보호 등)
• 통신 기능 시험
• 제어 시스템 기능 시험

2.4. 안전 시설 점검

• 화재 감지 시스템 작동 확인
• 소화 설비 작동 확인
• 비상 조명 작동 확인
• 방폭 시설 (해당 시)

3. 검사 절차

1. 신청: 수검자가 전기안전공사에 검사를 신청하고, 위에서 언급한 자료를 제출합니다.
2. 현장 확인: 검사원이 현장을 방문하여 설치 상태를 확인하고, 필요한 시험을 진행합니다.
3. 시험 및 검사: 위에서 언급한 검사 항목에 대한 시험을 수행하고, 결과를 분석합니다.
4. 검사 보고서 작성: 검사 결과를 종합하여 검사 보고서를 작성합니다.
5. 합격/불합격 판정: 검사 결과가 기준에 적합하면 합격, 부적합하면 불합격 판정을 내립니다.

4. 주의 사항

• 최신 기준 준수: ESS 관련 법규 및 기술 기준은 지속적으로 변경될 수 있으므로, 최신 기준을 반드시 확인해야 합니다.
• 안전 관리 계획 수립: ESS 운영 중 발생할 수 있는 위험 요소를 사전에 파악하고, 이에 대한 대응 계획을 수립해야 합니다.
• 정기 검사: 사용 전 검사 이후에도 정기적으로 검사를 실시하여 안전 상태를 유지해야 합니다.

결론

ESS 사용 전 검사는 ESS의 안전성 확보를 위한 필수적인 절차입니다. 위에서 설명한 내용을 참고하여 철저한 준비를 통해 검사에 임해야 합니다.

❗V2G(Vehicle-to-Grid) 기술이란?

• V2G는 Vehicle to Grid의 약자로, 전기차(Electric Vehicle)의 배터리를 활용하여 전력망에 전력을 공급하는 기술을 의미
• 스마트 그리드 구축 계획 5대 분야별 실행 로드맵 중 지능형 운송의 핵심
• 전기차가 단순히 전력을 소비하는 수동적인 존재가 아니라, 필요에 따라 전력을 생산하여 전력망에 되팔 수 있는 양방향 에너지 시스템의 일원으로 기능하는 것

1️⃣V2G의 도입배경

해외 선진국의 V2G 기술 동향과 국제 표준등을 면밀히 파악하여 국내 실정에 맞는 기술기준제정이 필요

친환경적인 특성으로 인하여 주요 선진국(미국, 일본, 독일 등)을 중심으로 전기자동차는 많은 관심을 받고 있고, 연구개발 진행중

우리나라는 스마트 그리드 로드맵의 지능형 운송 분야에 V2G 시스템이 포함되어 있으나, 전기자동차 및 V2G 시스템의 보급을 위해서는 우선적으로 전기자동차의 V2G에 대한 규정을 마련하는 것이 시급

현재 제정된 규정(기술기준및 판단기준)들은 대부분 전기자동차 충전과 관련되어, V2G설비는 충전뿐만아니라 계통으로 전력을 공급하므로 이에 대한 규정제정이 반드시 필요