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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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박주영(Park, Joo-Young),김진수(Kim, Jin-Soo),이유아(Lee, You-Ah),허은녕(Heo, Eun-Nyeong) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
신재생에너지 보급 확산을 위해서 정부에서는 2009년부터 2030년까지의 시평을 가진 '제3차 신재생에너지 기술개발 및 이용 보급' 기본계획을 수립하고, 이의 달성을 위하여 예산투자와 함께 기술개발 지원, 보급 보조 및 융자, 발전차액지원제도, 그린홈 100만호 보급사업 등을 다각적으로 추진하고 있다. 이러한 보급지원제도의 하위제도로써의 융자지원제도는 신재생에너지 설치자 및 생산자를 대상으로 장기저리의 융자지원을 해주는 제도이다. 이를 통해 초기 투자비를 경감, 사업적 경제성을 확보하여 신재생에너지설비 및 관련 산업을 보급, 육성하고자 하는 것이다. 융자지원을 위한 금리는 기준금리(국고채 3년물 수익률)에 연동하여 분기별로 조정되고, 시설자금, 생산자금, 운전자금으로 분류하여 태양열, 태양광, 바이오, 폐기물, 수력, 지열, LFG, 풍력, 연료전지 등의 분야에 지원한다. 따라서 본 연구에서는 융자지원제도 현황을 고찰하고, 기준금리의 변동에 따른 융자지원 금리의 변동을 함께 살펴보았다. 각 에너지원별 지원에 어떠한 영향을 주는지 알아보았다.
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이상돈(Lee, Sang-Don) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
지열에너지는 지구가 생성될 당시부터 지구 내부에 존재하는 무한한 열에너지로 온실가스 배출이 적으며 태양광이나 풍력 등 다른 신재생 에너지와는 달리 일정한 에너지를 공급할 수 있는 항상성 에너지로 기저부하를 담당할 수 있다. 지열을 이용한 전력 생산은 1904년에 이탈리아 라데렐로에서 처음으로 시작되었으며, 현재까지 화산지대를 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 2001년에서 2005년 사이에 전세계 지열발전용량은 약 13% 증가하였으며, 2005년을 기준으로 약 8,933MWe의 지열발전설비가 가동 중이다. 최근 들어 지하 심부까지 시추하여 지열저장소(geothermal reservoir)를 형성하고 이를 통해 지열에너지를 생산하는 새로운 시스템인 EGS(Enhanced Geothermal Systems)가 개발됨에 따라 비화산지대에서도 지열발전소를 건설하려는 움직임이 가속화되고 있다. EGS는 지하 심부의 불투수성 결정질 암반에 존재하는 지열에너지의 경제적인 생산뿐만 아니라 물을 주입하여 생산시키는 순환 방식을 이용하여 지열에너지 획득의 매개 역할을 하는 지열수의 고갈 문제를 해결하였다. 결정질 암반에서의 지열저장소의 형성은 암반 내에 분포하는 불연속면에서 주로 발생하며, 이를 위한 압력 조건은 현지 암반의 응력 분포 특성과 암반 및 불연속면의 물성에 좌우된다. 시추공을 통해 지하 심부의 암반에 수압이 가해지면 물의 주입으로 불연속면의 마찰력이 감소하며, 이로 인해 불연속면에 전단변형이 발생하게 된다. 전단변형은 불연속면을 열린 상태로 유지시켜 지열저장소를 형성하게 된다. 불연속면의 전단 변형시 발생하는 미소 탄성파는 시추공 주변에 설치한 모니터링 장비에서 측정되며, 모니터링 장비에 의해 측정된 미소 탄성파 발생 지점의 클러스터는 지열저장소의 공간적 분포 및 규모를 추정할 수 있는 자료가 된다. 현재 EGS를 이용한 지열발전 프로젝트는 프랑스 슐츠, 스위스 바젤, 호주 하바네로에서 대표적으로 진행 중이다. 슐츠는 현재 1.5MWe의 파일럿 플랜트를 가동 중이며, 하바네로는 파일럿 플랜트 건설 단계를 진행중이다. 스위스 바젤은 지열저장소를 형성시킬 목적으로 수행된 주입시험에서 발생된 문제에 대한 기술의 신뢰성을 확보할 목적으로 잠시 중단된 상태다. 제주도는 신생대에 분출하여 형성된 대표적인 한국의 화산지형으로 지열부존 가능성이 높을 것으로 예상되는 지역이다. 따라서 폐사는 지열에너지 부존 특성을 파악하기 위한 심부 물리 탐사 및 탐사정 시추가 실시될 예정이며 궁극적으로 국내 최초의 상용화된 지열발전소 건설을 목표로 하고 있다.
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김태영,진세준,박세헌,표희동,Kim, Tae-Young,Jin, Se-Jun,Park, Se-Hun,Pyo, Hee-Dong 한국에너지학회 2013 에너지공학 Vol.22 No.2
경제 발전과 산업의 발달로 화석연료를 대체할 신재생에너지 개발의 필요성이 대두되고 있다. 환경과 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 에너지 개발이 필수적이며, 그 대안으로 해양 미생물에 기초한 신재생에너지 개발이 해결방법으로 떠오르고 있다. 정부의 제3차 신 재생에너지 기술개발 및 이용 보급 계획에 근거하여, 2030년까지 바이오에너지 부분의 50%인 500만TOE를 해양 바이오에너지에서 생산하려 한다. 본 연구는 국가 경제에서 해양바이오에너지 개발사업이 국내 경제에 미치는 파급효과에 대하여 산업연관분석을 적용하여 분석하고자 한다. 생산유발, 부가가치 유발, 취업유발에 미치는 효과 및 연구개발 유발효과 4가지를 분석하되, 수요유도형 모형을 적용한 분석 결과를 제시한다. 한국은행 산업연관표 기본부문 기준 403부문 중에서 66개 부문을 해양 바이오에너지 관련 부문이라 정의한 후, 해양바이오에너지 관련 부문을 중심에 놓고 이를 외생화하여 분석한다. 해양바이오에너지 개발사업에 2,234억원의 예산이 투입되면, 생산유발효과 3,123억원, 부가가치 유발효과 865억원, 취업유발효과 1,151명, 연구개발 유발효과 47.8억원으로 분석되었다. 이러한 정량적 정보는 해양바이오에너지 개발사업의 상용화에 대한 정책 결정에 활용될 수 있다.
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V2G 도입이 2050 탄소중립 에너지시스템에 미치는 영향
문효동(Hyodong Moon),운성권(seonggwon Yun),임현지(Hyunji Im),김윤성(Yunsung Kim),권필석(Pilseok Kwon) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
탄소중립은 더 이상 특정 국가만의 슬로건이 아닌 전 세계적인 흐름을 진행되고 있다. 우리나라도 지난 해 2050년까지 탄소중립 목표를 선언하였고, 실제적으로 이를 달성하기 위한 계획의 준비가 급격하게 이루어지고 있다. 탄소중립은 전환부분(전력 및 열공급)에서 먼저 달성된 후 수요부분까지 확대되어야 한다는 것이 일반적인 생각이다. 하지만 탄소중립을 위한 선행조건인 재생에너지 중심의 에너지 시스템에서는 다르게 접근해야 한다. 재생에너지의 높은 변동성을 공급 측면에서만 다루는 것은 매우 비효율적이며, 수요 측면에서도 동시에 완화할 수 있어야 한다. 재생에너지의 높은 변동성을 공급 측면에서만 다루는 것은 매우 비효율적이며, 수요 측면에서도 동시에 완화할 수 있어야 한다. 재생에너지의 보급이 발전부문에서의 탄소 중립에 핵심이라면, 수요부문에서는 이에 연동한 전력화가 중요하다. 특히 수송부문에서 친환경차의 보급 확대는 온실가스 감축에 지배적인 영향을 미친다. 이에 따라 주요 국가 및 완성차 제조사들은 이미 탈내연기관을 선언하고 친환경차의 개발 및 생산에 주력하고 있다. 전기차의 보급은 점차 가속화되고 있으며, 2050년 시점에 더 이상 도로위에 내연기관차는 존재하지 않을 가능성이 크다. 이처럼 2050년 탄소중립 사회에서 재생에너지와 전기차가 각 부문에서 지배적인 영향력을 보여줄 것임이 예상된다. 따라서 이들을 연계하여 최대한 효율적으로 활용해야 한다. 이 같은 목적에서 본 연구에서는 먼저 2050년의 에너지시스템을 전망하였다. 그리고 이를 참조시나리오로 V2G를 적용하였을 때의 변화를 비교 분석하였다. 분석을 위해 연구에서 개발한 GESI 에너지 시스템 모형을 활용하였다. 결과적으로 V2G의 적용은 에너지 시스템 전반에 상당한 영향을 미치고, 이는 온실가스 감축에도 긍정적으로 작용한다. V2G의 적용을 통해 백업설비의 감소와 태양광과 같은 보다 변동성이 큰 설비를 수용할 수 있게 된다. 보다 큰 장점으로 배터리와 같은 유연성 설비의 요구량이 참조 시나리오 대비 32%의 수준으로 감소한다. 그리고 에너지 사용을 최대한 실시간으로 운영함으로써 에너지 저장설비 용량을 회피하게 한다. V2G 기술의 적용만으로도 2050년 약 7.6MtCO<sub>2</sub>의 온실가스 감축 효과가 있다. 또한 참조 시나리오와 비교할 때 14.7%의 비용 감소가 발생하는 등 에너지 시스템이 얻는 편익이 상당하다. 본 연구는 제한적이지만 V2G의 도입 효과를 에너지시스템과 연계하여 살펴보았으며, 그 결과 2050년 탄소중립을 달성하기 위해서는 부문별 접근 방식보다는 부문간 통합된 방안들을 좀 더 고민해야 함을 시사한다.
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도로 환경 모니터링을 위한 차량 유도풍 에너지 변환 시스템
이제윤(Lee, Jae-yun),민철기(Min, Chul-ki),한의석(Han, Eui-seok),한상주(Han, Sang-ju),오재근(Oh, Jae-geun) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
도로 환경 모니터링을 위한 센서 노드의 전력원으로 유도풍을 이용한 압전에너지 하베스팅 기술은 기존 재생 에너지의 설치 및 작동 조건에 영향을 받지 않고, 도로상에 주오염원인 자동차에서 발생되는 폐에너지를 활용하는 친환경적 에너지 순환시스템을 구현하는 핵심 요소이다. 차량 유도풍에 의해 발생되는 풍압으로 도로 상의 구조물에 진동을 유발한다. 이 때 발생한 진동 에너지는 압전체를 통해 전기 에너지로 변환, 저장할 수 있다. 이렇게 저장된 에너지는 센서의 구동과 무선 데이터 송수신을 위한 센서 노드의 전력원으로 사용함으로써 별도의 전력원이 필요없게 된다. 본 연구에서는 60km/h로 주행하는 한 대의 차량에 의해 2.7m/s의 유도풍이 발생하여 0.6g로 도로 상의 구조물에 에너지를 전달하게 된다. 전달된 에너지가 압전체를 통해 15uJ 전기에너지로 저장된다.
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