최근 들어, 저탄소 녹색성장에 대한 관심이 높아지면서, 전력 시스템과 IT 기술의 융합이 주목받고 있다. 이에 각국 정부에서는 스마트 그리드 사업을 추진하고 있으며, 관련 연구도 활발히 진행되고 있다. 스마트 그리드는 기존의 전력시스템과 IT 기술을 융합한 차세대 지능형 전력시스템으로, 모든 전자 기기들을 네트워크에 연결하고 실시간으로 에너지 사용량을 수집하여 사용자 및 에너지공급업체에 제공한다. 이를 통해 사용자는 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 공급업체는 에너지 공급 효율성을 극대화할 수 있다. 이러한 서비스를 제공하기 위해서는 전력을 사용하는 각 사업장 및 가정에 스마트미터라는 장치를 설치해야만 한다. 하지만 스마트미터는 일반적으로 건물 외부에 설치되기 때문에 물리적으로 많은 공격 위협에 노출되어 있다. 따라서 플랫폼 무결성 보장, 신뢰할 수 있는 데이터 암호화 안전한 키 저장 등을 위해 최근 스마트미터에 TPM을 도입하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 이에 본 논문에서는 TPM 지술 및 개발 현황을 살펴보고, TPM과 관련된 평가인증 제도를 비교 분석하고자 한다.
신 재생에너지자원의 적극적인 활용을 위해서 에너지 절약 및 대체기술, 대기환경 평가 등을 위한 신재생에너지자원의 표준데이터 작업이 요구되며, 장기간에 걸쳐 데이터를 꾸준한 수정과 보완이 이루어져야 할 것이다. 이에 앞서 본 연구에 의해 얻어지는 지역별/자원별 데이터를 토대로 관련 기술 분야에 활용될 수 있도록 관련 자료의 측정 수집 및 전송은 물론 방대한 데이터가 보다 용이하게 활용될 수 있도록 지속적인 IT기술 접목을 통한 다양한 응용시스템 및 에너지원 발굴의 기반환경이 필요하다. 이러한 배경으로 본 연구에서는 지역 특성을 고려한 최적의 신 재생에너지 이용 발전 시스템 구축 방안을 도출하고, 신 재생에너지 발전 시스템 최적 운용을 위한 데이터베이스를 구축하여 지역별 신 재생에너지 통합관리 운영 시스템 개발을 최종 목표로 한다.
에너지 하베스팅(Harvesting)은 1954년 미국 벨 연구소가 태양광을 에너지로 바꾸는 태양전지 연구를 진행하면서 소개된 개념이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일상생활 속 버려지거나 미활용 되는 에너지를 모아 전력으로 재활용하는 기술로서 에너지를 효율적으로 활용할 수 있게 하는 친환경 에너지 방안 중 하나로서 다양한 에너지를 적용할 수 있다. 특별히 태양광발전시스템의 경우 맑은 날에 비해 흐린 날씨에 전력생산 Loss가 발생하는 형태로 인버터에서 발생하는 전력 소모를 줄이기 위해, 배터리를 이용하여 발생하는 전기를 저장함으로써 에너지 하베스팅을 적용할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 일출, 일몰, 흐린 날씨 등의 낮은 일조량 구간에서 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 인버터 동작 최저전압 이하 및 소멸하는 전력을 회수하여 발전량을 개선하고자 한다. 이에 따라 태양광발전 전력량에 따른 시스템 및 알고리즘 개발과 일몰, 일출, 그 밖에 환경에서 발전되는 저 전력을 이용한 시스템과 알고리즘 개발을 통해 연구내용을 증명하였다.
에너지 다소비산업구조로 되어 있는 국내 산업시설 및 건축물 분야에서의 초에너지절약형 시스템으로의 개선이 절실하다. 전력다소비건물을 중심으로 대형건물의 시간대별 전력사용량과 년간 전력사용량을 조사하였고, 연면적, 계약전력, 최대수요전력 등의 전력소비 특성을 조사 분석하였다. 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였다. 이를 토대로 에너지 성능 중심의 전력원단위 기준(안) 및 연간 전기에너지 사용 총량을 분석하였고, 전기에너지 연간사용총량 산정에 필요한 자료를 데이터베이스화하였다.
최근 태양광, 에너지 저장 시스템 등의 발전으로 인해 가정에서 에너지 관리 시스템을 구축하고 에너지 생산을 스스로 하고자 하는 에너지 자립형 스마트 홈 시스템에 대한 연구가 활발해 지고 있다. 특히, 일본의 경우 후쿠시마 원전 사태 이후 전력망의 불안정성으로 인해 태양광을 통해 발전하고 이를 전력 에너지 저장 시스템에 저장하고 사용하는 가정용 시스템이 상용화되었다. 북미나 유럽에서도 태양광과 에너지 저장 시스템을 결합하여 신재생에너지 보급사업을 통해 보조금을 지급하면서 설치 가정을 확대하고 있다. 본 논문에서는 댁내 홈 네트워크를 통해 태양광과 에너지 저장 시스템을 연결하고 실시간 요금제에 기반을 둔 에너지 자립형 스마트 홈 시스템 개발에 대해 기술한다. 사용자의 개입을 최소화하면서 자동화된 운전으로 전력망으로부터의 에너지 사용을 최적화하여 에너지 자립형 홈을 구현하였다.
국내 난방 시스템은 대부분 화석에너지를 열원으로 하는 온수순환방식이다. 화석에너지를 사용하기 때문에 난방 시스템 가동에서 발생되는 공해는 대기-오염의 여러 원인 중 하나이며 가동 효율도 떨어진다. 이러한 단점들을 보완하기 위하여 새롭게 보급되고 있는 난방 시스템 중 히프파이프를 이용한 난방시스템은 전기에너지를 열원으로 사용하는 청정에너지로서 기존 난방시스템 보다 $40\%$의 에너지 절감 효과를 나타내고 있다. 본 논문은 전기에너지를 사용하는 히팅 시스템의 제어를 위하여 개발된 컨트롤러에 관한 것이다.
AMI(Advanced Metering Infrastructure)는 전력회사와 전력소비자와의 양방향 통신을 통한 소비자의 자발적인 에너지 절감과 능동적인 에너지 트랙잭션 참여를 통한 효율적인 전력시스템 운영을 위한 인프라를 제공한다. AMI 시스템은 소비자의 전력사용 데이터 취득 통로인 동시에 전력회사의 에너지 서비스 정보 제공의 통로로서 HAN(Home Area Network)을 통해 소비자 내부 전력기기들과의 정보교환을 가능하게 해준다. 본 논문은 AMI기반 HAN 서비스 기술에 대하여 소개한다. AMI기반 HAN 서비스를 통해 전력회사가 제공하는 서비스가 소비자 내부 전력기기들과 연계된 자동 수요반응 서비스 등으로까지 확대되며 다양하고 유용한 서비스들을 제공할 수 있다.
최근 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드 시스템(Smart Grid System)이 국내외에 널리 보급되고 있다. 그로 인해 그리드 시스템의 효율적인 운영을 위해 적용되는 EMS(Energy Management System) 기술의 중요성이 커지고 있다. EMS는 에너지 사용량 예측의 높은 정확성이 요구되며, 예측이 정확하게 수행될수록 에너지의 활용성이 높아진다. 본 논문은 전력 사용량 예측의 정확성 향상을 위한 새로운 기법을 제안한다. 구체적으로, 먼저 사용량에 영향을 미치는 환경적인 요인들을 분석한다. 분석된 요인들을 적용하여 유사한 환경을 가지는 전력 사용량 데이터의 사전 군집화를 수행한다. 그리고 예측 일에 관련된 환경 정보와 가장 유사한 군집의 전력 사용량 데이터를 기반으로 전력 사용량을 예측한다. 제안하는 기법의 성능을 평가하기 위해, 다양한 실험을 통하여 일간 전력 사용량을 예측하고 그 정확성을 측정하였다. 결과적으로, 기존의 기법들과 비교했을 때, 최대 52.88% 향상된 전력 사용량 예측 정확성을 보였다.
최근 건물의 조명설비 사용전력이 전체 소비전력의 30% 이상을 상회하여 조명설비 소비전력이 급증하고 있는 추세로 조명설비 전력을 환경에 맞게 최적화하여 에너지 소비전력을 절감하는 것이 조명절전제어 시스템이다. 이러한 조명절전제어장치는 각 층 분전반에 설치하여 건물내에 조명설비를 각종 Program-mable Switch 등으로 수동 및 원격 제어하는 System이면 내장된 마이크로프로세서에 의해 제어된다.
그동안 2007년 6월호부터 꾸준히 태양광발전시스템에 대하여 계획에서부터 설계에 이르기 까지 새로운 자료들을 소개했었다. 그러는 동안 많은 분들께서 깊은 관심으로 독려해 주신데 대하여 지면을 통하여 깊이 감사드립니다. 그러나 소수이지만 몇몇 분들의 경우 태양광발전시스템에 대하여 아직까지도 비현실적인 에너지라고 생각하시는 분들이 있어서 이번호에서는 신.재생에너지에 대한 세계적인 흐름과 국내 현실에 대하여 우리 전력기술인들이 꼭 알아야 할 사항을 중심으로 설명해 보기로 하겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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