- 운영 현장에서 직접 설비의 성능 및 상태를 주기적으로 시험평가 가능한 기술 확보

- 향후 현장 성능시험평가에 대한 기술 표준화 제정을 위한 기반 확보에도 큰 역할

□ 국가 에너지 계획에서 높아진 재생에너지 비중에 대응하고 지역별 에너지자립도를 높이기 위해 분산전원설비의 역할이 중요해지고 있는 가운데, 국내 연구진이 분산전원*설비 성능과 안정성에 신뢰를 높일 수 있는 기술을 개발했다.

* 분산전원: 에너지 실수요자 근처 혹은 건물 내부에 소형 발전 설비를 설치해 에너지 손실과 송·배전 설비를 줄이려는 노력에서 출발했다. 현재는 통신 기술의 발전에 따라 원격 자동운전 등을 통해 경제성 있는 규모로도 분산전원의 구현이 가능해졌다. 특히 최근에는 태양광·풍력·지열·마이크로가스터빈·연료전지 등 다양한 신재생에너지 개발과 적용이 분산전원을 지칭하는 형태로도 이해되고 있다.

■ 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 전력시스템연구팀 연구진은 운영 현장에서 이동형 장비를 활용해 직접 분산전원설비의 성능 및 상태를 시험평가 할 수 있는 기술을 개발했다.

□ 재생에너지의 비중이 높아지면서 발전형태도 집중형보다 분산형으로 바뀌고 있다. 또한 설비 건설 갈등과 태풍, 지진 등 자연재해에 취약한 모습을 볼 때 분산형 에너지시스템으로 전환은 전력공급의 유연성을 확대시켜줄 것으로 보인다.

□ 또한 정부의 ‘에너지기술개발계획’, ‘재생에너지 3020정책’, ‘그린뉴딜’ 등 에너지 전환 정책과 수소경제 활성화와 맞물려 분산형 전원 확대가 가속화되고 있으며, 20년 연말까지 수립될 ‘분산에너지 활성화 로드맵’을 통해 체계적인 에너지 생태계 구축이 추진되고 있다.

■ 이러한 가운데, 연구진은 확대되는 분산전원설비에 대응하기 위해 장비를 탑재한 차량을 활용해 현장에서 직접 프로슈머 단위의 전기저장장치 ESS를 포함한 분산전원시스템에 대한 성능과 안정성을 주기적으로 검증 할 수 있는 ‘30kW급 이동형 현장 성능시험평가 설비’를 개발했다.

□ 현장에서 설치 및 운영되는 분산전원 설비는 작업자의 오류, 다양한 설치환경에서 오는 문제점, 설치 전·후 성능 및 안정성을 지속적으로 검증할 기술이 없어 사고를 미연에 방지할 수 없었다. 또한 현장 시험평가에 대한 표준이 제정되어 있지 않은 상황에서 시험평가를 어떻게 수행해야 하는지에 대한 절차 마련이 필요한 상황이다.

■ 이에 연구팀은 먼저 스마트그리드협회 단체표준(SGSF-025-4*)에 기초한 시험평가서를 마련했고, 이에 따른 시험평가를 수행할 수 있는 부하 및 계통모사장치 등을 개발해 통합했다. 또한 부하, 배전망, 신재생에너지, 계통을 모사할 수 있는 주요 장치로 구축했으며 이를 현장상황을 모사할 수 있는 시험평가 설비로 개발했다. 이 시스템은 배터리 랙 또는 전력변환장치 등과 같은 개별 장치들에 대한 실험도 가능하다.

* SGSF-025-4: 전기에너지저장시스템에 사용되는 전력변환장치(=EES 시스템용 PCS)에 적용되는 표준으로, EES 시스템용 PCS의 안전 및 성능과 계통연계를 위한 요구사항 및 시험방법을 규정

□ 개발된 설비는 현장에서 직접 시험평가가 가능하도록 설비의 구조 및 사이즈를 최적화했으며, 범용적인 설계에 기반하고 있기 때문에 30kW급 이상의 전기저장 설비에 대해서는 손쉽게 설비와 차량의 크기를 늘려나갈 수 있는 장점을 가지고 있다.

■ 연구책임자인 고희상 선임연구원은 “향후에는 고장형태예측기술과 인공지능에 기반 한 예지진단기술을 확보해 설비의 성능 및 안전성에 대한 유지보수 기술과 현장 시험평가도 가능할 수 있도록 할 것이며, 전기차 배터리 재사용 기반의 전기저장장치 및 융복합 분야에도 활용할 수 있도록 기술개발의 가속화를 진행할 것이다.”라고 밝혔다.

□ 이번 연구개발은 한국에너지기술연구원 주요사업 ‘에너지자립형 전기충전시스템 및 안정화 시험평가 시스템 개발’ 과제와 산업통상자원부 한국에너지기술평가원이 지원하는 에너지기술사업의 일환으로 2018년부터 3년 간 진행됐다.

□ 한편, 2020년 4월부터 한국산업기술진흥원이 지원하는 지자체 스마트특성화 기반구축 사업의 일환으로 전기버스 배터리 재사용 ESS급까지 점검이 가능한 “100kW급 이동형 현장 성능시험평가 설비 개발”을 목표로 제주테크노파크와 협력하여 개발을 진행하고 있다.