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신재생 에너지
확산 인프라 기술 -
국가를 지탱하는 주요 인프라 중 에너지는 다른 분야보다 더욱 급격한 변환 과정에 있다. 기후변화 대응, 온실가스 감축이라는 절체절명의 전 지구적 과제가 닥치면서 우리 정부도 재생에너지로 전환과 그린뉴딜을 적극 추진하고 있다. 이러한 흐름에 발맞춰 최근 ETRI 연구진은 신재생 에너지를 효율적으로 관리하고 적재적소에 활용할 수 있는 인프라 기반 기술과 신산업 지원 상용화 플랫폼 기술을 개발했다. 이로써 친환경 에너지 활용은 극대화하고 부가가치는 한층 더 높아질 전망이다.
ETRI가 개발한 ‘신재생 에너지 확산 인프라 기술’은 3가지 종류가 있습니다. 첫 번째로 ‘태양광 발전소 관리 및 유지보수를 위한 모니터링 플랫폼’은 빅데이터를 기반으로 태양광 발전소의 발전량 예측부터 모니터링, 자동복구, 폐기진단까지 전 단계에 걸쳐 운영관리를 최적으로 수행할 수 있는 지능형 플랫폼 기술입니다. ETRI는 전국 3,000여 개 태양광 발전소를 대상으로 개발된 모니터링 기술에 대한 실증작업을 수행했습니다. 이후 각 발전소의 운영현황 데이터를 실시간으로 수집하고 모니터링하며 빅데이터 분석을 수행 중입니다.
두 번째 기술은 전력중개 사업자들이 태양광, 풍력 등 분산 에너지 자원을 모아 전력 시장에 거래할 수 있도록 하는 ‘전력중개 플랫폼’입니다. 쉽게 말해 태양광 발전량 예측 기술을 적용해 안정적인 전력 자원을 전력망에 참여할 수 있도록 하는 플랫폼입니다. 연구진과 전력거래소가 추진한 재생에너지 예측제고 정산금 제도 기초연구는 ‘예측제고 정산금 제도’에 반영되었으며, 관련 규칙개정과 시스템 반영 절차를 거쳐 2021년 4월 본격 시행될 예정입니다.
세 번째 기술은 태양광 발전 전력을 전기에너지 저장장치와 연계하여 최적의 경제성으로 운영할 수 있도록 하는 ‘태양광 발전-에너지저장장치(ESS) 최적 연계 기술’입니다. 태양광 용량에 따라 적절한 에너지저장장치 용량을 산출하고 운영에 따라 출력 에너지가 전력망에 얼마나 영향을 미치는지 안정도를 평가하기 위한 기술입니다. 태양광 발전기가 단일로 존재할 경우, 발전량이 들쭉날쭉해 안정적인 운영이 어려워 에너지저장장치로 잔여 전력을 저장해 필요한 시점에 공급하도록 보조합니다. 하지만 장치 단가가 비싸고 종류도 다양해 구축이 힘든 단점이 있었습니다. 이에 ETRI는 출력을 안정화하기 위한 관련 지표와 운영 방안 설계 구조 및 평가 툴을 개발했습니다.
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01
신재생 에너지 확산인프라 기술 3종을
설명 중인 이일우 단장
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기술개발 동기와
기대효과는? -
재생에너지 확산을 위한 인프라 구축과 분산에너지 자원 관리 문제, 태양광 에너지의 불확실성과 변동성이라는 간헐성 문제 그리고 태양광 발전소 소유자들의 경제성 확보 문제 등을 해결하기 위한 방안이 필연적인 상황이었습니다. 특히, 전국에 산발적으로 설치되고 있는 태양광 설비를 확인하기 위한 실시간 모니터링이 필요하고 폐기 전까지 라이프 사이클(Life cycle) 전 주기에 걸쳐 발전 성능을 최대로 유지해야 합니다. 기상 상황에 따라 들쭉날쭉한 출력 특성을 가진 태양광의 발전량을 더욱 정확하게 예측하고 태양광 발전소를 보유한 국민들의 경제적인 이익 확보도 필요한 상황입니다. 이에 재생에너지 산업의 난제 해결과 플랫폼 비즈니스로의 확대를 지향하기 위해 본 기술개발을 추진하게 되었습니다.
한편 에너지 전환과 재생에너지 확대는 에너지 산업에서 이미 게임 체인저(Game Changer)가 된 상황입니다. 전력망에서 다양한 에너지 자원 유입에 따른 유연성을 제공하는 신기술은 필수입니다. 이번 기술개발 결과물은 이러한 환경 변화에 가장 중요하게 작동하게 될 기술 지원이 될 것입니다.
그간 재생에너지를 포함한 분산에너지 자원의 수요와 공급의 최적화, 마이크로 그리드(Microgrid) 최적 운영, 에너지 데이터 수집과 분석 등 기반 기술을 연구해오며 본 기술들을 완성할 수 있었습니다. 특히, 이번에 개발한 기술들은 산업통상자원부 에너지 기술개발의 실증사업으로 진행되어 현장에 바로 구축, 동작할 수 있는 플랫폼입니다. 덕분에 태양광을 소유한 국민, 재생에너지 사업자, 전력중개 사업자 등 민간의 참여를 기대할 수 있다는 관점에서 의미가 큽니다.
현재 태양광 유지관리 사업, 전력중개 사업 등에 기술이전이 되고 있으며, 이러한 사업자들의 에너지 신사업 영위를 통해 유지관리, 중개거래 관련 일자리 창출을 확대해 나갈 수 있습니다.
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라이프 사이클
(Life cycle)
상품 등이 개발되고 사용되는 생애 주기
마이크로 그리드
(Microgrid)
소규모 지역에서 전력 자급자족할 수 있는
스마트그리드 시스템
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추가 보완되어야 할
연구는? -
재생에너지, 분산에너지가 활성화되기 위해서는 안정성 및 경제성 확보가 우선입니다. 이를 위해 적정한 인공지능 기반 발전량 예측 성능의 향상 기술, 전력망 보조서비스 등의 역할 증대, 블록체인 기반 전력중개 시장 체계구축 등 추가 기술들을 개발 중입니다.
이와 더불어 고신뢰 네트워킹, 빅데이터, 인공지능 기술이 적용되는 에너지 실세계 환경의 완벽한 에너지 디지털 트윈화를 통해 예방진단, 고장회피, 신뢰성 향상 등의 예측 및 최적화를 이루어낼 수 있는 기술개발을 추진해야 합니다. 이러한 기술들은 ETRI가 장기적으로 목표로 하는 가상발전소(VPP) 통합 플랫폼으로 활용될 것입니다.
이를 통해 ETRI는 분산형 에너지로 현재 개발된 플랫폼을 통합하여 플랫폼 비즈니스로의 확대를 추진하고자 합니다. 단순히 에너지 재화 사용 측면에서 벗어나 에너지 OTT 서비스를 지향하고자 하는 것입니다. 개방형 플랫폼을 제공하여 신에너지 서비스를 제공하기 위한 발판을 마련하는 쪽으로 연구를 진행할 계획입니다.
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보조서비스
(Ancillary Service)
전력계통의 주파수 조정, 전압유지, 운전 예비력,
부하추종 등 망의 안정성을 유지하기 위해
투입되는 서비스가상발전소
(VPP, Virtual Power Plant)
소규모 신재생 에너지 발전설비 등 여러 군데
분산된 전원을 클라우드 기반의 소프트웨어를
이용해 통합하여 하나의 발전소처럼 관리하는
시스템OTT
(Over the X)
인터넷을 통해 방송프로그램, 영화, 교육 등의
각종 미디어 콘텐츠를 제공하는 서비스
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02
ETRI가 개발한 태양정보 수집 장치
03
태양광 발전소 모니터링 시스템
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에너지·환경연구단의
최종 목표는? -
포스트 코로나 시대에 성장엔진을 재가동해야 하는 국가적 문제(한국판 뉴딜)와 ETRI 비전과 R&R을 실현하기 위한 에너지 및 환경 분야 지능화 솔루션과 플랫폼 필살기 확보가 연구단의 목표입니다. 에너지 전환은 공급 측면에서 신재생 에너지 공급과 수요 측면에서의 에너지 효율화, 새로운 산업의 창출로 대별될 수 있습니다.
ETRI와 정부 부처 간 협업으로 재생에너지 서비스 플랫폼 기반은 어느 정도 마련하였습니다. 지난 5월에는 산업부의 대형 플래그십 에너지 효율화 사업인 공장에너지관리 과제를 수주하기도 했습니다. 현재는 우리나라 전력 소비량의 56%를 차지하는 에너지 다소비 공장과 산업단지의 에너지관리 시스템 개발을 진행 중입니다. 이와 같은 재생에너지 인프라 기반 기술과 에너지 다소비 분야 에너지효율 기술을 기반으로 비즈니스를 창출할 수 있는 개방형 플랫폼 개발하는 것이 우리 연구단의 목표입니다.
한편 환경 분야도 에너지 분야만큼 스펙트럼이 넓은 산업입니다. 그 중에서 안전한 상수원수 확보를 위한 무인 수상이동체 기반 실시간 녹조 모니터링 기술을 개발하고 있습니다. 에너지와 수자원의 통합관리 및 미래 먹거리까지 확보할 수 있는 디지털 트윈기반의 스마트 아쿠아 양식 기술도 기획 중입니다. 아울러 출연연 미세먼지 협의체 참여를 통해 인공지능 기반의 공기 예측 등 공기환경에 대한 영역의 기술개발도 모색 중입니다.
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Editor epilogue
에너지·환경ICT융합연구단의 모토는 “Make Energy & Environment Intelligent”이다. 크게는 미래 성장동력을 확보하고 에너지와 환경산업의 선순환 구조 구축에 기여하는 기반 기술과 산업의 난제를 해결하기 위한 기술을 확보하기 위함이다. 이를 위해 이일우 단장과 연구진들은 다양한 이해 당사자들이 활동할 수 있는 지속가능하고 유기적으로 변화하는 에너지 환경 생태계를 만들어가고 있다.
