무인도서의 지속가능한 이용을 보장하기 위해서는 이용 개발계획을 수립할 때 무인도서 생태계의 높은 가치를 충분히 고려하고, 이용 개발 행위가 이루어지기 전에 환경수용력을 먼저 평가할 필요가 있다. 이 연구에서는 에머지 개념과 방법론을 이용하여 무인도서인 인천광역시 옹진군 소재 선갑도의 생태계 가치와 환경수용력을 평가하였다. 선갑도의 에머지 평가경계는 육지부뿐만 아니라 '무인도서의 보전 및 관리에 관한 법률'의 무인도서 관리범위를 따라 만조수위선으로부터 1 km이내의 해역까지 포함하였다. 선갑도 생태계로 유입하는 재생가능 에머지량은 $1.04{\times}10^{20}$ sej/yr로, 해면부의 조석 에머지가 가장 중요하였다. 선갑도의 가치는 연간 299억 Em₩으로 높게 나타났다. 선갑도 육지부와 해면부의 에머지 기여도를 모두 포함하여 환경수용력을 계산한 결과, 우리나라 평균 수준개발 시나리오의 경우 6,586명, 장기적 지속가능성 시나리오의 경우 2,337명이었다. 그러나 선갑도 육지부가 공급하는 에머지만 고려할 경우 환경수용력은 우리나라 평균수준 개발을 가정할 경우 14명, 장기적 지속가능성을 고려할 경우 5명에 불과하였다. 따라서 선갑도를 포함한 무인도서의 생태계 가치를 유지하고 무인도서 이용의 지속성을 보장하기 위해서는 이용 개발계획 수립단계에서부터 환경수용력을 고려하도록 제도화 할 필요가 있다.
본 논문은 DC (Direct Current) 배전망 혹은 DC 마이크로그리드 운영을 위한 실시간 DC 계통해석 응용프로그램의 개발에 대한 내용을 다룬다. 응용프로그램은 중앙 에너지 관리시스템(EMS: Energy Management System)에 탑재되어 운영자에게 실시간으로 운영 솔루션을 제공한다. DC 배전계통을 해석하기 위한 프로그램의 구성 및 시퀀스를 제안한다. 각 프로그램의 알고리즘과 AC 계통 프로세스와의 차이점을 분석한다. 한국전력공사 고창전력시험센터 내 DC 배전망 실증사이트를 소개하고, EMS 구축 내용을 기술한다. 개발된 DC 계통해석 응용프로그램을 실증 사이트 EMS에 탑재하여, 검증 시험을 수행한다. DC 배전망 전압 제어를 위한 시험 시나리오를 구성에 대해 논한다. 마지막으로 실증시험 결과 측정 데이터, 응용프로그램 결과 데이터를 PSCAD/EMTDC를 이용한 오프라인 시뮬레이션 결과값과 비교 분석하여 정합성을 검증한다.
Energy Management System(EMS)는 전력 시스템에서 운영자에 의해 발전과 송전의 성능을 감시 제어 그리고 성능 최적화를 위하여 운영하는 시스템이다. 본 연구에서는 EMS(Next Generation Energy management System : NG-EMS)에서 클라이언트의 운영 시스템 자동 동기방법 및 웹 기반 온라인에서 뷰어를 실행, 운영하는 방법을 제안 한다. 본 연구는 인트라넷 망에서 클라이언트 운영 시스템의 효율적인 유지보수를 위하여 소프트웨어 패치 및 엔지니어링을 통해 도출된 그래픽 화면을 다수의 클라이언트에 자동 동기, 갱신하는 기능을 특징으로 한다. 또한 자동 동기 빌더를 사용하여 클라이언트에 동기 할 항목을 패키징하는 기능도 포함하고 있다. 자동 동기 서버 측에서는 본 연구의 구성에 의해 클라이언트의 동기 및 갱신 주기를 효율적으로 관리한다. 클라이언트가 메인서버로 접속할 시 자동동기 상태를 체크하는 서버에 문제가 발생했을 경우 다중 동기 서버 형태로 운영하여 불시 장애 발생에 효율적으로 대처가 가능하다. 또한 자동동기 시스템을 적용한 웹 기반 온라인 뷰어의 운영 시스템 및 방법을 제안한다.
스마트 그리드 확산사업으로 에너지 저장시스템의 보급이 활발히 이루어지고 있다. 대규모 EES(Electric Energy Storage system)의 경우 수용가에 설치된 BEMS(Building Energy Management System) 또는 BAS(Building Automation System)등과 연동하여 효율적인 제어가 가능하나 일반 주택에 설치되는 EES는 운전 및 제어를 위한 전문 인력이 없어 이를 원격에서 통합관리할 수 있는 시스템이 필요하다. 또한, 태양광 발전과 EES가 동시에 설치된 경우 태양광 발전이나 전력부하에 따라 효율적인 제어를 할 수 있는 소규모의 EMS(Energy Management System)가 필요하게 된다. 본 논문에서는 주택에 설치된 태양광 발전과 EES를 효율적으로 제어하기 위한 EMS를 구현하고 그 유용성을 실험을 통해 확인하였다.
PADS(Precision Aerial Delivery System)은 원형 낙하산을 이용한 공중 물자수송 시스템의 낮은 착륙 정확도를 개선해줄 수 있는 장비로 AGU(Airborne Guidance Unit)을 장착하여 원하는 목적지로 안전하게 물자를 수송할 수 있다. 현재 외국에서 개발된 PADS 성능은 착륙 정확도가 CEP50 100m 범위로 보고되고 있으나 실제 지형 및 기상환경에 따라 많은 차이를 보인다. 산악지역이 많은 국내 환경에서는 국부적인 지형변화에 따른 풍향, 풍속 변화가 심하고 이는 착륙 정밀도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 PADS의 6DOF 비선형 모델링을 기반으로 HILS(Hardware In the Loop Simulation)를 구축하여 바람 환경에서 Ram air parachute의 기동 특성을 분석하였다. 이러한 기동 특성을 고려하여 EM(Energy Management) 기동과 FA(Final Approach) 기동을 포함한 정밀 연착륙 알고리즘을 설계하였다. PADS 시뮬레이션 결과 CEP50 40m 이내로 정밀 연착륙이 가능하였으며, 향후 이러한 연구 결과를 바탕으로 실제 PADS 투하시험을 통하여 정밀 공중 물자수송 시스템에 적용될 수 있을 것이다.
마이크로그리드(MG:Microgrid)의 에너지 관리 시스템(EMS:Energy Management System)은 마이크로그리드 내 기기로부터 데이터를 수집, 분석하여 운영자를 비롯하여 사용자 및 타 시스템에 정보를 제공한다. 이 과정에서 유무선 통신망을 통하여 안전하게 정보를 제공하기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 내의 장치로부터 데이터를 수집하는 RTU(Remote Terminal Unit)와 EMS간의 데이터 전송 과정에서 발생 가능한 데이터의 노출 및 변조로부터 안전한 시스템을 개발하기 위하여 암/복호화, 키 관리 및 키 분배, 메시지 인증 기능을 제공하는 모듈을 설계, 구현하였다. RTU에 대해 하나의 VD(Virtual Device)를 연결하여 통신함으로써 RTU에 대한 연결 관리 및 키 관리의 효율성을 증대할 수 있다.
전력계통의 감사제어 목적으로 도입되어 운영되고 있는 EMS(Energy Management System)의 경보 기능은 급전소 운영자에게 계통의 변동 정보를 실시간으로 제공하는 기능을 수행한다. 이 기능은 특히 설비고장 시 운영자의 계통복구 조작에 필수적이며 계통복구 실패 시에는 광역정전이 발생할 수 있어 보다 간결한 경보를 제공하여 운영자의 빠른 판단에 도움이 되어야 한다. 본 논문에서는 현재 한국전력거래소에서 운영 중인 EMS의 경보 기능을 소개하고, 다음으로 경보기능의 발전 동향을 살펴보고자 한다.
전력거래소에서 전력계통 및 전력시장 운영을 위해 도입한 핵심시스템은 EMS, MOS, CBP 이다. 이 세개 시스템은 각각 고유의 기능을 가진 별도의 시스템으로 구축되었다. 우리나라의 전력시장이 발전경쟁단계에 머무르면서 당초 양방향전력시장용으로 도입된 MOS시스템이 활용되지 못함에 따라 MOS시스템의 실시간 급전기능을 활용해 전력계통 운영의 안정성 및 경제성 향상을 꾀하고자 이 세 개의 시스템을 2006년 10월부터 연계 운영하고 있다. 이를 위해 CBP입찰값을 MOS의 입찰형식으로 변환하기위한 CBP-MOS 입찰변환시스템, 실시간 수요예측을 위한 수요예측 프로그램, MOS와 EMS를 일괄적으로 연계하기 위한 연계Mode, 각 발전기 운전원들에게 발전기의 급전계획값 및 실시간 운전현황을 전송하기 위한 급전지시시스템(MX) 및 전반적인 시스템 연계운영을 종합적으로 감시하기 위한 종합감시시스템 등을 개발하여 운영하고 있다.
본 논문은 한국형 에너지관리시스템에 적용되는 발전계획 응용프로그램 기능중 최적조류계산 기능을 실제 시스템에 적용하기 위한 준비과정을 설명하고 있다. 최적조류계산 기능은 운영자가 정의한 계통모델, 제어요소, 목적함수, 제약요소를 기반으로 운영자가 선택하는 전력계통 BaseCase를 해석하여 계통운영 한계값의 위반을 제거하거나 최소화하여 전력계통의 안정성을 향상시키며, 유효전력 손실 최소화, 연료 비용 최소화 등 목적함수를 최소화하는 해를 생성하고 계통운영상의 주요 제어 및 비용권고 사항 등 계통 해석상태를 제시하는 기능을 수행하는 응용프로그램으로 K-EMS Prototype 개발 기간에 개발되었다. 이에 본 논문에서는 언급한 OPF 기능을 실제 계통 데이터를 Interface하는 과정과 검증방법들에 대해서 설명하고자 한다.
EMS(Energy Management System: 에너지 관리 시스템)에서 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition: 집중원격감시 시스템)은 RTU(Remote Terminal Unit), RCC(Remote Control Centre) 등을 통해 데이터를 취득한다. 이렇게 취득된 데이터는 토폴로지(Topology)를 구성하고, 계통을 감시하고 해석하는데 사용된다. EMS에서 계통해석 기술은 발전, 송전, 변전, 배전 계통이 유기적으로 결합되어 원활한 전력의 공급과 높은 신뢰도를 제공할 수 있어야 하는데 이를 위해서는 항상 신뢰할 수 있는 데이터를 사용해야 한다. 하지만 SCADA 취득 데이터는 통신 선로 상의 지연 등 통신 오류를 포함하고 있기 때문에 항상 신뢰할 수는 없으며, 오차를 포함한 측정 데이터를 사용하여 계통 해석을 할 경우 계통 해석 결과 전체를 신뢰할 수 없게 된다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 원격 장치 신호 품질 불량 시 계통해석 데이터를 보다 신뢰할 수 있도록 취득, 사용하는 방안에 대해 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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