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GT-Autolion 을 활용한 Battery Rack 에 관한 수치해석적 연구
권오창(Ochang Kwon),박정수(Jungsoo Park) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.6
탄소중립시대의 도래로 인해 태양광발전, 풍력발전과 같은 신재생 에너지가 발전 및 보급되고 있으나, 전력시스템과 연계되어 활용하는데 불규칙한 전력 수급으로 인한 주파수 저하 및 환경 조건에 따라 발전량이 변동되는 단점이 있기에 이를 해결하기 위해 가스터빈과 같이 안정적인 전력수급과 높은 에너지 밀도를 가진 차세대 발전원과 불안정한 전력 공급 및 출력의 변동을 최소화 시키며 전력 품질을 향상 시킬 수 있는 에너지 저장 시스템(energy storage system; ESS)을 결합한 조합 시스템 ESS integrated gas turbine(EIGT)의 성능을 수치 해석적으로 연구하였다. 연구 구성을 위해 1-D simulation tool인 GT-suite을 사용하여 모사된 가스터빈의 성능을 해석하였으며, 안정적으로 전력이 저장되는지 확인하기 위해서 battery에서의 state of charge(SOC)를 측정하였다. 배터리 template은 Gamma technology社 Autolion 배터리를 사용하였으며, 이는 Pseudo 2D(P2D) 전기화학 모델로서 Li-ion 셀 내부에서 발생하는 전기화학 반응을 포착하여 셀 전체에 걸쳐 리튬의 단자 전압, 전류, 전력 등의 양을 예측할 수 있다. 배터리 cell type은 Li-ion 18650 NCM622 배터리를 사용하였으며, 전압은 3.6V, 용량은 2.2Ah이다. 모듈 1개당 직렬 12개 병렬 40개로 구성하였다. 1 Rack의 경우 19개의 모듈로 구성을 하였다. 이에 대한 배터리의 성능 및 전력 저장을 알기 위해 모듈당 SOC, 전압, 전류, 전력을 측정하였다. 본 연구의 아이디어는 GE의 electric gas turbine(EGT), LM 6000 모델을 참고하여 도출되었다. [그림 본문 참조]