한국산림바이오에너지학회 회칙 외

편집부(편집자) 한국산림바이오에너지학회 2019 산림바이오에너지 Vol.29 No.1

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.

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.

공기식 BIPVT 컬렉터와 연계된 공조시스템의 최적 운전조건에 따른 건물에너지절감량 분석

유지숙(Ji-Suk Yu),김진희(Jin-Hee Kim),김준태(Jun-Tae Kim) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

IREN 21의 보고서에 따르면 신재생에너지시스템 중 태양에너지시스템의 보급이 매년 증가되고 있다. 하지만 국내의 경우 태양에너지시스템을 설치할 수 있는 면적이 한정되기 때문에, BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템의 시장규모가 커지고 있다. 이에 따라 BIPV와 BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 같이 건물에 적용 가능한 시스템을 이용해야 한다. 공기식 BIPVT 시스템은 열매체로서 공기를 이용하며, 건물 외피를 이용해 전기 및 열을 동시에 생산하는 건물 외피 기술이다. 따라서 전면의 PV 모듈에서 전기를 생산하며, 모듈 후면을 통과하는 열은 환기 및 난방시스템에 직접 사용된다. 컬렉터에서 건물 설비시스템으로 흐르는 예열 된 공기 열원은 팬 이외의 별도의 장비 없이 환기 및 난방에 사용되는 장점이 있으며, 건물 에너지 부하도 감소시킬 수 있다. 또한 공기식 BIPVT 컬렉터의 공기 열원과 실외공기가 자동제어를 통해 적절한 비율로 혼합될 경우 컬렉터와 연계된 AHU 시스템의 에너지를 효과적으로 절감할 수 있다. 본 연구에서는 Mock-up 건물에 설치된 공기식 BIPVT 컬렉터와 연계된 AHU 시스템의 동절기와 간절기의 에너지절감량을 실험을 통해 분석하였다. 실험 운전조건은 AHU로 컬렉터의 예열원(Case 1)과 외기(Case 2)가 각각 유입되는 것과 혼합비율이 자동으로 제어되는 것(Case 3)이며, 3가지 조건의 시스템 성능을 비교하였다. 또한, 각 운전조건과 계절별 공기식 BIPVT 컬렉터의 전기성능과 열성능을 비교 분석하고, AHU과 연계된 시스템의 에너지절감량을 평가하였다.

신·재생에너지법개정에 따른 재생폐기물에너지 산정방법 개선

신호철(Ho-Chul Shin),박영아(Young-A Park),최기영(Ki-Young Choi),이서연(Seo-Yeon Lee),윤현수(Hyunsu Yun),김성훈(Sung-Hoon Kim) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

2018년 12월 신에너지 및 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법(신·재생에너지법)의 개정으로 인해 국내 신·재생에너지 정의와 범위가 달라졌다. 법 개정 시행일(2019.10월)에 맞추어 20년 실적 공표시기에 변경된 기준에 따른 보급실적과 함께 신·재생에너지 국가 계획이 공표되었다. 이로써, 재생에너지 정의와 범위에 대해서는 IEA, IRENA 등 국제적 기준과 유사하게 변경되어 국제 및 국내 기준 통계작성체계가 큰 차이 없이 집계될 예정이며, 대체에너지 및 자원재활용 국내정책으로 이루어진 폐기물 에너지화정책이 새로운 국면을 맞이하게 될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 신·재생에너지 보급실적에 대한 IEA 등 국제기준에 따른 산정결과 비교와 함께 국내 폐기물 세부에너지원별 연료 구성에 대한 재생에너지 비중을 조사하고, 국내외 자료에 근거한 폐기물에너지 중 재생에너지함량에 대한 기준 및 산정방법을 제시하고자 한다.

국내 신재생에너지 사업의 지역별 특성 고찰

신영은(Shin, Youngeun),유경진(Yoo, Kyungjin),조혜연(Cho, Haeyeon) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

정부는 국가에너지 기본계획을 통하여 2030년까지 1차 에너지에 대해 신재생에너지 비중을 11%까지 확대하겠다는 목표를 설정하였다. 이에 대한 일환으로 신재생에너지 지방보급 사업 등 지역 별로 신재생에너지에 관한 투자 및 보급이 활발하게 진행되고 있는 상황이다. 더불어, 각 지방자치단체에서도 지역에 맞는 신재생에너지 계획을 수립하여 신재생에너지를 보급하고자 노력하고 있다. 신재생에너지 사업은 지역의 경제발전과 밀접한 연관을 가지고 있기 때문에 그 중요성이 더욱 부각되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 각 지역별 신재생에너지 계획안을 검토하여 어떠한 에너지원에 중점을 두고 사업을 추진하고 있는지 그 현황을 파악하고자 한다. 또한 이들 지역의 신재생에너지 계획안이 해당 지역의 신재생에너지 잠재량과 같은 지역의 특성을 잘 반영하고 있는지, 해당 지역의 신재생에너지 현황은 어떠한지 에너지기술연구원과 에너지관리공단의 관련 자료를 참고하여 검토할 것이다. 이를 통해 궁극적으로 각 지역의 신재생에너지 계획이 해당 지역이 보유하고 있는 자원(자연자원, 인력자원, 경제적 재원 등)을 효율적으로 활용하고 있는지 분석하고자 한다. 본 연구의 결과는 기존의 지역별 신재생에너지 계획을 평가하는데 사용될 수 있으며, 향후 지역 및 국가단위의 에너지 계획 수립에 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.

지역차원의 에너지 분권확대를 위한 방안 모색 - 분권확대의 필요성과 지자체 역량증진을 위한 부서 에너지 센터의 필요성

김도희(DoHee Kim),오연지(YeonJi Oh) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

2020년 10월 제2차 한국판 뉴딜 전략 회의에서 지역 균형 뉴딜은 한국판 뉴딜의 3대 축 중 하나로 채택되었다. 그린뉴딜 프로그램을 통해 기후변화에 대응하고 새로운 양식의 경제발전을 이루어 내는 것이 뉴딜 정책의 핵심 목표이며 그 중심에는 지역 에너지전환이 있다. 에너지 전환이란 재생에너지와 에너지효율을 바탕으로 한 에너지 시스템의 분권화를 의미하며, (임성진 외 4인, 지역 주도 그린뉴딜과 에너지 분권) 이때 지역자치단체(이하 지자체)에 지역의 에너지에 대한 권한인 에너지 분권의 필요성이 대두된다. 하지만 현재 우리나라는 지자체의 권한, 책임, 인력, 예산, 역량 그 어느 것 하나도 충분한 것이 없으며, 특히 에너지 분야 재무는 중앙 보조율이 52.0%로서 지역 에너지가 중앙정부의 주도아래에 있음을 시사한다. (2019 주요국 거버넌스 체계분석을 통한 에너지 분야의 지역분권 방향 연구, 김창훈) 이러한 시사점은 지자체의 주도성 쇠퇴, 민원해결 미흡 및 인력부족 문제로 이어져 최근 이격거리 규제를 강화하는 사태를 야기하기도 했다. 에너지 전환을 성공적으로 이루고 있는 국가의 경우 지방자치 상위법령에서 에너지 권한 명시, 에너지 정책과 관련한 중앙-지방협력체계 구축, 기본적으로 높은 지방재정의 특징이 나타났다. (2019. 주요국거버넌스체계분석을 통한 에너지 분야의 지역분권 방향 연구, 김창훈) 하지만 우리나라에서 지역 에너지 사업은 경직적인 재정지원을 보이며, 지역의 에너지 권한도 법적으로 명시해 놓지 않아 지역 주도 에너지전환에 어려움이 있다. 이러한 관점에서 지역 에너지 분권 이양이 필요하다는 논의가 활발하게 진행되고 있으며, 분권 시 지역의 에너지 정책을 추진하는 핵심 기구의 필요성이 대두되고 있다. 하지만 핵심 기구 또한 지자체로부터 지속적인 재정지원을 받는 데 한계가 존재하고, 정치적 요인이 개입되지 않게 하는 등의 지속가능한 에너지 센터 유지 방안이 필요함을 파악하였다. 따라서 발표를 통해 지자체에 에너지 분권의 필요성을 알리며, 지역 에너지 센터의 지속가능한 확대방안을 제언을 해보고자 한다.

HOMER를 이용한 신재생복합전력시스템의 경제성 분석

백민호(Baek, Minho),조슬기(Cho, Seulgi),김수덕(Kim, Suduk) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

국내 유인도서의 상당수는 전력의 대부분을 디젤발전으로 생산한다. 향후 발전설비의 교체 혹은 증설이 있을 경우 신재생에너지원 설비의 보급 여지가 있다. 이에 본 연구는 울릉도에 화력발전 설비만을 증설했을 경우와 이를 신재생에너지복합시스템 설비로 대체했을 때의 경제적 타당성을 비교분석한다. 우리는 복합발전 시스템을 풍력터빈, PV, 소수력발전 등의 신재생에너지 설비, Batteries, Converter와 같은 보조전원, 저장 및 back up을 위한 flywheel과 Diesel generator등으로 구성했다. 분석에 사용한 HOMER(Hybrid Optimization for Energy Renewable)는 신재생에너지복합 발전시스템 분석에 사용되며 결과를 NPC(Net Present Cost)의 오름차순으로 제시하여 발전설비구성의 조합들 중 최적의 시나리오를 보여준다. 분석결과 울릉도의 경우 신재생에너지복합 발전의 보급이 잠재적으로 가능할 것으로 보인다. 또한 계통운영의 기술적인 측면을 감안할 경우 정밀한 분석이 가능할 것이다. 따라서 본 연구는 계통운영과 경제성분석 연구의 연계를 위한 사전연구로써 그 의미를 갖는다.

플라이휠 에너지 저장장치를 이용한 전력계통의 안정도 향상

이정필(Lee, Jeong-Phil),한상철(Han, Snag-Chul),한영희(Han, Young-Hee) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

플라이 휠 에너지 저장장치(Flywheel Energy Storage System: FESS)는 전기 에너지를 회전 운동 에너지로 저장하였다가 필요시 회전 운동에너지를 전기 에너지로 변환하여 재사용 가능한 에너지 저장장치 이다. 최근 전력 변환 기술의 발전으로 인하여 플라이휠 에너지 저장 장치의 에너지 입출력 속도가 빨라지고 대용량의 에너지를 저장할 수 있게 되었다. 본 논문에서는 이러한 플라이휠 에너지 저장 장치의 전력 입출력 특성을 이용하여 전력 시스템에서 발생하는 저주파 진동(Low frequency oscillation)을 억제하는 방안을 제시 하여 안정도를 향상 시키고자 하였다. 전력 시스템은 발전조건, 전송조건, 부하조건에 따라 동작 조건이 지속적으로 변하고 있다. 이러한 동작 환경 변화는 전력 시스템에 대한 수학적인 표현과 실제 전력계통간의 차이가 발생하기 때문에 정확한 제어 목적을 달성하기가 힘들다. 따라서 본 논문에서는 제어기 설계 단계에서 전력 계통의 불확실성을 고려할 수 있는 H_{infty} 제어 기법을 이용하여 플라이휠 에너지 저장장치를 위한 강인 제어기를 설계 하였다. 제안한 플라이휠 에너지 저장장치의 강인 제어기의 유용성을 입증하기 위하여 1기 무한대 모선에 적용한 결과를 비선형 시뮬레이션을 통하여 다양한 외란이 발생한 경우에 외란 억제 성능과 강인성에 대하여 고찰 하였으며, 제안한 방식이 기존의 전력계통 안정화 장치(Power system stabilizer: PSS) 보다 효율적이며 전력계통의 안정도 향상에 크게 기여함을 보이고자 하였다.

에너지 전환 정책이 한국 반도체 산업에 미치는 영향

정예진(Yejin Jung) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

2015년에 발표된 제7차 전력수급기본계획을 에너지전환 도입 이전의 정책으로 하고, 2017년에 발표된 제8차 전력수급계획을 에너지전환 도입 이후의 정책으로 설정해서 비교해본 결과, 제조업 부문에서 약 12.5%의 전력 요금 상승이 예상된다. 제8차 전력수급기본계획이 에너지전환정책 초기에 나온 것을 고려할 때, 정책이 본격화되는 2020년 제9차 전력수급기본계획이 시행될 때 전력 요금 상승률은 더 높아질 것으로 예상된다. 한국은 반도체 강국으로 알려져 있으나 이는 메모리반도체 부문에 한정된 것이고, 시스템반도체 부문의 세계시장 점유율은 3.2%로 메모리반도체 부문이 21%인 것을 고려하면 낮은 수치이다. 시스템반도체 시장규모는 메모리반도체 시장과 비교해 약 2배 정도 더 크고, 산업 변동성이 낮아 안정적이라는 장점이 있다. 전 세계 시장 규모 또한 매년 증가하는 추세로, 2019년 2,269억 달러에서 2025년 3,389억 달러로 연평균 7.6% 성장할 것으로 전망됨에 따라 정부와 기업에서도 산업의 중요성을 인식해 많은 투자와 지원을 하고 있다. 한국의 반도체 산업은 전체적으로 11.67%라는 높은 영업이익률을 보여주고 있으나 이는 대기업과 중소기업의 영업이익률을 모두 평균 낸 값으로, 300인 이상의 기업의 경우 평균 영업이익률이 12.4%, 300인 미만에서는 0.40%에 불과하다. 에너지전환 정책으로 인한 전력 요금 상승 시 300인 이상 사업장에서는 0.38%의 영업이익률 감소로 기업에 미치는 영향이 적을 것으로 예상되지만, 300인 미만의 사업장의 경우 전력 요금 상승 시 0.17%의 영업이익률 감소가 예상되어 전체 영업이익률과 비교했을 때 전력 요금 상승으로 인한 충격이 클 것으로 예상된다. 이에 따라 에너지전환 정책으로 인한 전력요금 상승이 차세대 성장동력인 반도체 산업에 미칠 영향과 산업의 성장을 위해 에너지전환 정책이 어떻게 시행되어야 하는지 올바른 정책 방향을 제언하고, 이는 같은 제조업 내에서 성장세에 있는 신재생에너지 산업에도 참고할 만한 사례가 되길 기대한다.