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대학 캠퍼스 기반의 국내 마이크로그리드 활성화 추진 방안
이수연(Suyeon Lee),강이주(Iju Kang),손예지(Yeji Son) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
현재 전 세계의 메가트렌드는 에너지전환(Energy Transition)이라고 할 수 있으며, 한국 역시 이 트렌드에 맞춰 한국판 그린 뉴딜 정책을 시행하고 있다. 이 정책의 핵심은 현재의 중앙 집중형 발전 방식을 분산 에너지 환경으로 전환하여 지역 맞춤형 인프라를 구축하는 것이다. 이러한 전환점에 있어 주목받고 있는 것이 바로 ‘마이크로그리드(Microgrid)’이다. 미국과 일본은 이미 캠퍼스 마이크로그리드를 통해 지역 기반 분산형 에너지 실증 단계에 있지만, 한국은 여전히 독립적인 섬 형태 위주로 구축되어 있다. 따라서 본 연구를 통해 도심형 분산 에너지로 확대 가능한 한국형 캠퍼스 마이크로그리드 모델을 도출하고자 하였다. 우선 미국의 선진사례를 중심으로 분석하여 한국 경우와 비교해 보았다. 미국 대학은 ACUPCC 위원회를 결성하여 에너지 수요가 많은 캠퍼스의 탄소 배출량을 마이크로그리드를 통해 줄이고자 하였다. 이들은 미국 내 천연가스 가격이 저렴하고 캠퍼스 부지가 넓다는 장점을 활용하여 열 병합 및 태양광 위주로 완전한 자가발전을 이루고자 한다. 이와 더불어 대학과 기업이 협력하여 교내 및 지역 환경문제를 해결하고, 학생도 프로젝트와 연구에 참여하여 많은 성과를 내고 있다. 하지만 미국과 한국의 상황이 다르기 때문에 그린 캠퍼스 달성을 위해서는 산학연 연계를 통한 시스템 구축과 맞춤형 법안 도입이 필수적이다. 캠퍼스 마이크로그리드의 구축은 LINC 사업단을 중심으로 한 산학연 연계를 통해 이루어질 수 있도록 한다. 정부는 사업에 참여할 대학을 선발하여 투자금을 지원하고, 대학은 이를 바탕으로 협력할 기업을 선정한다. 기업은 재학생에게 현장실습 참여 기회를 제공하여 학부생의 관련 프로젝트에 대한 적극적인 참여를 돕는다. 이렇게 형성된 협력 체계는 인재를 육성하고 교내 연구를 활성화시켜 기술 발전을 도모할 수 있다. 나아가 정부는 대학에서 수행한 데이터를 확장하여 도심형 분산 에너지 시스템을 구축도 가능할 것이다. 이외에도 정부는 ‘직접 PPA’ 법안 활성화를 통해 지역 사회 내 전력 거래가 가능하도록 해야 한다. 이렇게 된다면 대학은 남은 전력을 판매하여 수익을 얻을 수 있고, 또 하나의 ‘에너지 프로슈머(Energy prosumer)’로서의 역할을 기대할 수 있다. 이렇듯 본 발표에서 제시한 한국형 캠퍼스 마이크로그리드는 캠퍼스를 넘어 재생에너지 기반의 분산형 에너지 체계로의 발판이 될 것이다.
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이명용(Lee, Myeongyong),이창구(Lee, Changkoo),조용희(Cho, Yonghee) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
세계적으로 신재생에너지에 대한 관심이 높아지면서 이에 대한 국가적인 지원이 2006년에 1000억을 넘어 불과 3년 만에 그 2배인 2000억을 돌파했다. 또한 내년부터 2015년까지 민 관 합동으로 총 40조원을 신재생에너지에 투입한다고 보고되어 주위를 술렁이게 하고 있다. 우리는 신재생에너지가 더 이상 일부 국한된 기관이나 기업만의 단순 관심분야가 아닌, 세계 시장에서의 우위를 점령하기 위한 국가차원의 광대한 경쟁분야임을 다시 한번 인식해야 한다. 이러한 시점에서 국내 신재생에너지 R&D산업의 과거 발자취를 통해 미래에 나아가야 할 방향을 예측해 보는 것은 상당히 의미가 있을 것으로 생각된다. 본 고에서는 신재생에너지 분야 중 현재 가장 큰 비중을 차지하고 있는 태양광 분야에 초점을 맞추어 보았다. 그간 진행되거나 현재 진행되고 있는 R&D관련 데이터들을 수집하여 다양한 방면으로 검토해본 결과 눈에 띄는 경향을 일부 확인할 수 있었는데, 이를 통해 향후 태양광 R&D산업이 나아가야 할 방향을 예측해 보고자한다.
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신재생에너지와 Critical Raw Materials
김유정(Kim, Yujeong) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
신재생에너지 수요가 확대됨에 따라 신재생에너지 관련 제품에 소요되는 물질에 대한 관심이 확대되고 있다. 이들 물질은 공급리스크가 존재하는 희유금속이 주를 이루고 있다. 본 연구에서는 신재생에너지 등의 high tech 기술 확대로 인한 희유금속의 수요 및 공급을 전망하고 있는 미국의 critical raw material 관리 전략을 살펴보고자 한다. 미국은 2010년 12월 미국 에너지성(DOE : Department of Energy)에서 위기 물질 전략(Critical Materials Strategy)에 관한 리포트를 공표하였다. 클린 에너지 기술 4개 분야(영구자석, 선진 전지, 태양전지 박막, 형광 물질)에서 핵심이 되는 물질(희유금속 등)의 수급 불균형이 일어날 가능성에 대해 조사를 실시하여 리스크 평가하여 단기, 중단기로 구분하여 위기물질을 선정하였다. 클린 에너지 기술 4개 분야에서 핵심이 되는 물질(네오디움, 디스프로슘, 코발트, 리튬, 랜턴, 세륨, 테룰, 인듐, 갈륨, 유로피움, 테르비움, 이트륨)의 12광종 수급을 2025년까지 전망한 결과 전체적으로 단기(2010년~2015년)보다 중기(2015년~2025년)에 공급 부족이 확대한다고 예측되었다. 단기적으로는 인듐이 약간 부족하는 것 외에 디스프로슘과 이트륨에 관해서도 공급 부족할 것으로 예측되었다. 중기적으로는 코발트(전지 기술에 사용)와 유로피움(고효율 조명용의 형광 물질에 사용) 외 대상이 된 다른 모든 물질은 공급 부족이 발생할 것으로 전망되었다. 이를 종합하여 단기적으로는 디스프리슘, 유로피움, 인듐, 테르븀, 네오디움, 이트륨 등이, 중기적으로는 디스프리슘, 유로피움, 테르븀, 네오디움, 이트륨 등이 위기물질(Critical Material)로 분석되었다. 에너지성은 위기물질을 공급원다각화, 대체물질개발, 리유즈, 리사이클링 등을 국제적 파트너와 함께 추진하여 리스크를 관리할 것이며, 2011년까지 최신정보를 구축하여 위기물질 전략을 재설정할 예정이다. 체계적인 위기물질 선정 및 관리전략 등을 참조하고, 신재생에너지기술 변화에 따른 원재료의 중요성 및 리스크 관리현황을 기초로 우리나라에 적합한 위기관리 물질 선정 및 관리가 필요할 것이다.
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이응신(Eung-Shin Lee),김현아(Hyun Ah Kim),변수영(Su Young Byun),이명주(Myoung Ju Lee) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
N 제로에너지주택단지는 난방부하와 냉방부하가 기존 주택보다 많이 줄어든 상태에서 제로에너지를 달성하는데 필요한 에너지는 신재생에너지로 공급하는 개념으로 설계, 시공이 되었다. 급탕부하는 기존의 주택과 비교해서 차이가 거의 없는 상태에서 난방과 냉방 등을 포함한 모든 열부하를 지열에너지를 생산하여 공급했다. 본 연구에서는 장기적인 지열에너지 생산이 가능한지 검증하기 위해 지중열교환기의 열적 성능 변이와 히트펌프의 성능 변화 사이의 관계를 3년 이상 조사하였다. 지중열교환기의 교차 배치를 통해 냉방과 난방에너지의 생산량이 균형을 이루도록 하였고, 급탕에너지 생산은 지중열교환기의 단지의 가장자리로 배치하여 연중 온수생산을 연속으로 해도 성능저하가 많이 발생하지 않도록 하였다. 겨울철 온수생산이 많은 계절에도 지중열교환이 되는 온도는 2도 가까이 유지를 해서 히트펌프의 성능에는 거의 변동이 없었다. 본 연구를 통해 제로에너지주택단지에서 전체 열부하를 감당하는 지열에너지는 타 열원에 비해 운영상 큰 문제점 없이 적용 가능하다는 결과를 도출하였다. 앞으로 제로에너지건축물의 의무화를 앞두고 N 제로에너지주택단지의 지열에너지 적용 결과는 긍정적인 사례로 평가되었다.
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플라이휠 에너지 저장장치를 이용한 전력계통의 안정도 향상
이정필(Lee, Jeong-Phil),한상철(Han, Snag-Chul),한영희(Han, Young-Hee) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
플라이 휠 에너지 저장장치(Flywheel Energy Storage System: FESS)는 전기 에너지를 회전 운동 에너지로 저장하였다가 필요시 회전 운동에너지를 전기 에너지로 변환하여 재사용 가능한 에너지 저장장치 이다. 최근 전력 변환 기술의 발전으로 인하여 플라이휠 에너지 저장 장치의 에너지 입출력 속도가 빨라지고 대용량의 에너지를 저장할 수 있게 되었다. 본 논문에서는 이러한 플라이휠 에너지 저장 장치의 전력 입출력 특성을 이용하여 전력 시스템에서 발생하는 저주파 진동(Low frequency oscillation)을 억제하는 방안을 제시 하여 안정도를 향상 시키고자 하였다. 전력 시스템은 발전조건, 전송조건, 부하조건에 따라 동작 조건이 지속적으로 변하고 있다. 이러한 동작 환경 변화는 전력 시스템에 대한 수학적인 표현과 실제 전력계통간의 차이가 발생하기 때문에 정확한 제어 목적을 달성하기가 힘들다. 따라서 본 논문에서는 제어기 설계 단계에서 전력 계통의 불확실성을 고려할 수 있는 H_{infty} 제어 기법을 이용하여 플라이휠 에너지 저장장치를 위한 강인 제어기를 설계 하였다. 제안한 플라이휠 에너지 저장장치의 강인 제어기의 유용성을 입증하기 위하여 1기 무한대 모선에 적용한 결과를 비선형 시뮬레이션을 통하여 다양한 외란이 발생한 경우에 외란 억제 성능과 강인성에 대하여 고찰 하였으며, 제안한 방식이 기존의 전력계통 안정화 장치(Power system stabilizer: PSS) 보다 효율적이며 전력계통의 안정도 향상에 크게 기여함을 보이고자 하였다.
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신재생에너지 보급사업 평가에 있어 Process evaluation 적용 가능성 고찰
김지효(Kim, Ji-Hyo),박주영(Park, Joo-Young),허은녕(Heo, Eun-Nyeong) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
미국 DOE(Department of energy) 산하 EERE(the office of energy efficiency and renewable energy)에서는 시행되고 있는 일반 프로그램 평가(General Program Evaluation) 중 하나인 과정 평가(Process Evaluation)는 프로그램의 수행의 효율성과 유효성을 평가하기 위해 수행된다. EERE에서는 프로그램 별로 매 2~3년에 한번, 프로그램의 진행에 장애요인을 시행하기 위해 부정기적으로 과정평가를 수행하여 프로그램의 진행과정을 개선할 것을 제안하고 있다. 과정평가의 방법론으로는 사례연구(case study), 내용분석(content analysis), 메타평가(meta evaluation), 델파이분석(delphi-analysis), 외부 동료평가(peer review) 등의 방법론이 사용될 수 있다. 특히, EERE는 Peer Review Guide(2004)을 발간하여 과정평가에서 있어 외부 동료평가의 방법론을 정리하였다. 과정평가를 통해 프로그램 수행결과의 중간점검과 동시에 프로그램의 발전을 위하 전문가의 제언을 수집할 수 있다. 따라서 과정평가의 결과는 프로그램의 개선에 도움을 줄 수 있으며, 장기 과제인 경우 프로그램 관리에 효과적으로 사용될 수 있다. 우리나라의 경우, 사업 수행 시 '진도보고'나 '중간결과 발표' 등을 통하여 동일한 내용의 평가를 시행하고 있으나, 평가의 항목.시기.예산 등에 대한 지침(guideline)이 구축되었다고 볼 수 없는 상황이다. 한국의 신재생에너지 보급사업은 국가적인 중요도, 투입예산의 규모 및 수행기간 등을 고려할 때 과정평가를 통해 정기적으로 사업의 진행과정을 점검할 필요가 있다 하겠다. 따라서 신재생에너지 분야의 사업의 관리에 적용될 수 있는 EERE의 과정평가를 한국의 상황에 맞게 수정하고 이를 정규적으로 시행하는 방안에 대한 논의가 필요하다 하겠다.
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