폐배터리를 활용한 이동식 파력발전 시스템의 기술경제성 및 사업화 타당성 분석 = Techno-Economic and Commercial Feasibility Analysis of a Mobile Wave Energy System Utilizing Second-Life EV Batteries

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 이동식 파력발전과 전기차 사용후 배터리(폐배터리) 기반 에너지저장장치(ESS)를 통합한 10 MW급 시스템의 기술·경제·사업화 타당성을 종합적으로 평가하였다. 기존 파력발전 연구는 장치 성능 및 실증 중심으로 축적되어 왔으나, 이동식 파력발전-폐배터리 ESS 통합 시스템에 대해 정량적 기술경제성 지표와 사업화 구조를 함께 제시한 연구는 제한적이다. 이에 본 연구는 기술 설계 결과를 기반으로 경제성 및 사업화 타당성을 재현 가능한 가정 하에서 제시하는 데 목적이 있다. 스윙판-실린더 복합 1차 변환장치, 주파수·시간영역 해석 기반 부유체/ 계류/PTO 연성 모델, 태풍 시 분리·재결합이 가능한 계류 시스템을 적용하여 극한환경에서의 생존성과 유지관리 효율을 확보하였다. 경제성 평가는 설비 이용률 80%, SMP 90원/kWh, REC 62.7원/kWh, 총사업비 600억원(분석기간20년, 할인율 r = 본문 적용값)을 기준 가정으로 하였으며, B/C = 1.18, NPV ≒ 140억원, IRR = 6.6%로 나타났다.
보수적 시나리오에서도 B/C ≒ 1.0 수준을 유지하였고, 전력단가 상승 혹은 비용 절감 시 B/C = 1.6~2.1로 증가하였다. SPC(특수목적법인) 기반의 사업화 모델(발전사-항만공사-조선소-지역사회)을 제안하였고, 폐배터리 팩을 재가공없이 활용하는 ESS 구조는 비용 절감과 해상 충전소·도서 마이크로그리드 등 다양한 응용 확장성을 제시하였다. 본모델은 에너지 자립섬·탄소중립 정책과 정합성이 높으며, 향후 파력자원이 풍부한 해외시장으로의 수출형 표준으로발전할 잠재력이 크다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study evaluates the techno-economic and commercialization feasibility of a 10-MW mobile wave energy system integrated with second-life EV battery energy storage. A hybrid swing-plate–cylinder converter and a coupled hydrodynamic–mooring–PTO simulation framework were developed to ensure survivability and operational efficiency under typhoon-level seas. Economic analysis assumes an 80 % capacity factor, SMP of 90 KRW/kWh, REC of 62.7 KRW/kWh, and a total CAPEX of 60 billion KRW. The resulting indicators are B/C=1.18, NPV≒14.0 billion KRW, and IRR=6.6 %. Even in conservative scenarios (CAPEX 75 billion KRW, price −10 KRW/kWh), B/C remains near 1.0, while favorable conditions raise B/C to 1.6~2.1. A commercialization strategy through a special-purpose company (SPC) including utilities, port authorities, and shipyards is proposed. The ESS employs EV battery packs in pack-as-is configuration, offering cost advantages and enabling maritime fast-charging or island microgrids. The concept aligns with Korea’s net-zero policy and demonstrates high export potential to wave-resource-rich regions.