[공학] 스마트그리드에서 신재생에너지를 이용한 DC발전 및 배전에 관한 연구

소개글

[공학] 스마트그리드에서 신재생에너지를 이용한 DC발전 및 배전에 관한 연구에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1 장 서 론

제 2 장 스마트 그리드의 개념 및 추진 동향
2.1 스마트 그리드의 개념
2.2 스마트 그리드의 국내 추진 현황

제 3 장 신재생에너지와 배전시스템과 DC배전 동향
3.1 신재생에너지 배전시스템 고찰
3.2 DC배전의 국내외 동향
3.2.1 국내
3.2.2 미국
3.2.3 유럽
3.2.4 일본
3.2.5 향후 전망
제 4 장 결 론

본문내용

와 교류가 공준한다면 직류배전은 전압안정성을 경감시키거나 악화시키지 않는다. 또한 입력단계에서 직류역률이 1일 뿐만 아니라 교류전압ㅇ르 제어하고 전압 안정성을 유지하기 위하여 무효전력을 공급할 수도 있다.
라.조명과 전자기기의 연계
형광등 및 LED조명의 안정기는 직류전원을 수용할 수 있으며 교류에서 직류로 변환단계를 생량할 수 있으므로 에너지를 절약할 수 있다. 같은 맥락으로 가정 및 사무용 전자기기의 경우 정류손실의 감소를 통하여 효율을 향상 시킬 수 있다.
마.전동기 가변속제어
입력과 출력을 일치시키는 전동기 가변속제어는 직류원으로 쉽게 구현할 수 있으므로 에너지 효율을 개선할 수 있다.
바.전력품질
전력전자기기의 사용증가는 교류전력의 품질을 악화시킬 수 있지만, 직류전원을 사용함으로써 역률개선과 우수한 전력품질을 rdb지할 수 있다. 향후 직류배전이 UPS를 대체할 것이다.
사.인체안전
인체안전상 저압의 경우 직류가 교류보다 안전하다는 관점에서 직류의 사용을 촉진할 수 있다.
미국전력연구원에서는 디지털 전력부하가 2020년까지 전체부하의 50%까지 증가될 것을 예상하고 있고 차세대광원인 LED전원도 향후 주광원으로 활용이 예상되고 있다. 신재생에너지원인 태양광, 풍력, 연료전지 등도 직류기반의 발전원이며 첨단 IT 관련장비들이 직류기반 부하원으로서 변환효율을 개선할 수 있는 직류기반 전원체제 구축이 요구되고 있다.
3.1국내
경원대, 건국대를 주축으로 직류배선의 주택적용에 관한 기초연구가 수행되었으며, 2008년 KT 남수원 인터넷데이터센터에서 직류배전을 적용하여 13.2%의 효율향상을 실증한바 있다. 현재 에너지 효율 향상을 위하여 당사 제로에너지하우스에 직류배전을 적용한 프로젝트를 수행하고 있다.
3.2미국
로렌스버클리연구소에서 IDC 380V DC배전시스템을 10～15% 효율향상 실험을 실시하였다.
3.3유럽
스웨덴, 네덜란다, 벨기에에서는 오피스 및 주택분야 적용을 위한 DC빌딩, DC홈의 개념안 및 신재생에너지 적용방안에 대하여 활발하게 연구를 진행하고 있다.
직류를 사용함으로써 에너지 이용효율이 높아지는 것과 함께 태양광발전이나 에너지 축적시스템과의 신뢰성이 높은 점, 유지관리 부담이 억제되는 점 등을 기대하고 있다.
3.4일본
전기기기에 필요한 전력을 직류로 공급하는 직류배전의 도입이 최근 들어 다양한 분야에 활기를 띠고 있다. 특히 2008년 일본의 이토추기술은 직류배전을 도입한 데이터센터를 가동한 것 외에, 여러 서버업체가 직류배전에 대응할 수 있는 기종을 갖춰가기 시작했다. 이와함께 NTT그룹은 그룹전체가 직류배전방식의 도입과 보급을 추진하겠다고 발표했으며 2009년초 360～380V 직류배전을 실증하기 위한 실험ㅇ르 실시하고 있다. CENATEC JAPAN 2008년 전시회에서는 샤프와 TDK가 태양전지와 조합해 직류를 가정내에 공급하는 DC홈 방안을 잇달아 선보였다. 또한 파나소닉은 2010년 가정용하이브리드분전반을 시장에 출시할 계획으로 있다.
3.5 향후전망
일본NTT그룹 에너지연구소는 직류전원공급에 의해 데이터센터의 소비전력을 14～17% 절감할 수 있다고 한다. 이만큼 효과가 있다면 IDC에서 도입사례는 한층 더 늘어날 것이다. IDC에서의 체택이 활발해 지면서 사무실이나 공장, 사무실, 가정 등에도 서서히 보급이 진행될 것으로 보인다. 구체적으로는 200V가 넘는 직류배전이 데이터센터나 산업 용도로 먼저 진행되고, 이러한 용도로 안전성에 대한 확보가 이루어진 후에, 사무실 및 가정으로 도입이 확대될 것이다.
가정에 직류를 공급하기 위한 주요한 열쇠는 태양전지이며 2010년 시장에 선보일 예정인 하이브리드카나 스마트플러그 개념의 전기자동차 등의 등장과 태양전지와 축전지를 조합한 시스템을 저렴하게 설치하게 되면 가정용 직류전원 공급은 한층 더 커질것으로 예상된다.
제 4 장 결론
전력산업은 중앙집중형, 생산자 제어 방식으로부터 소비자와 상호연동하는 분산형 계통으로의 변화를 시작하고 있다. 전통적인 전력계통보다 더 똑똑한 망(Smart Grid)으로의 변화는 전력산업의 전체 사업모델을 변화시킬 것이다. 물론 그와 연관된 모든 전력회사, 규제기관, 설비 회사, 소프트웨어 회사, 전력 소비자들의 관계도 바뀌게 된다. 전력시스템에 대한 새로운 기술의 적용이 가속화 될 것이고 새로운 일자리가 생겨날 것이다. 에너지 효율은 개선되고 전력 공급비용은 낮아지며, 대규모 정전사고의 가능성은 상당히 줄어들게 된다. 분산형 재생에너지원의 성장이 두드러지게 되고 공해를 줄일 수 있게 된다. DC배전은 분산형 신재생에너지원 사용의 열쇠로 정격전압, 커넥터의 형상, 안정성의 규격 등에 대해 국제 표준이 마련되어 있지 않으므로 국내에서 직류 배전에 관한 연구와 표준화를 주도한다면 분산전원 및 직류 분야 국제규격의 선두주자가 될 수 있을 것이다. 국내 전력전자 기술의 능력을 볼 때 직류의 효율을 좌우하는 전력장치를 국제기술기준으로 개발하는 것이 가능하므로 직류배전의 보급도 가능할 것이다. 아울러 전기 안전을 위하여 직류전용 차단기와 누전 차단기의 개발 및 접지 방식의 심층적인 연구가 필요하다. 또한 스마트 그리드 사업이 반도체, 조선, 자동차 등과 같이 대한민국의 성장 동력이 될 수 있도록 제도를 개선하고 시스템을 구축하는 일을 성공적으로 진행하여야 할 것이다. 정부와 한국전력공사, 전력거래소와 같은 시스템 운영자, 대학과 연구기관, 관련 산업체들이 모두 참여하여 녹색성장 시대를 이끌고 스마트 그리드를 완성하기르 기대한다. 그 결과 스마트 그리드의 세계시장에서 선도적 역할을 하고 국가 경제에 기여할 수 있을 것이다.
참고문헌
1) 문승일, “녹색성장과 전력산업”, 전기위원회 특강자료, 2009.
2) 지식경제부 전기위원회 뉴스레터, Vol. 61, 03-04, 2009.
3) Ali Ipakchi and Farrokh Albuyeh, \"Grid of the Future\", IEEE Power & Energy Magazine, pp. 52-62, March/April 2009.
4) 손성영, 목형수, 홍준희, 교류배전 시스템과 직류배전 시스템이 적용된 IDC 전?오

키워드

스마트 그리드 ,   DC배전,   신재생에너지,   smart grid,   배전시스템,   스마트그리드란