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4차 산업혁명 시대를 위한 가장 중요한 성장동력 중 하나로 주목받던 신재생에너지는 세계 경제 침체와 트럼프발 친화석 연료정책, 공급 과잉 및 환경훼손 영향 등으로 최근 성장이 둔화되는 추세였다. 하지만 제23차 파리 유엔기후변화협약 이후 원자력 발전의 문제점과 대기오염 등 환경문제에 대한 심각성이 다시금 부각되고, 수요가 개도국으로 확산되면서 신재생에너지는 최근 재도약의 시기를 맞이하고 있다. 특히 지능형 배전송망인 스마트그리드와 신재생에너지 및 전기차를 기반으로 하는 마이크로그리드 스마트 에너지시스템 구축과 같은 새로운 에너지관리서비스 창출에 대한 시장이 대안으로 떠오르고 있다. 

 마이크로그리드는 분산전원 및 다양한 전력부하·계측기 등으로 구성돼 전력회사와 독립적 혹은 연계 운영되는 통합에너지시스템으로, 북미·유럽·중동 등 고급(High-End) 시장을 중심으로 배전급 마이크로그리드 시장 규모가 급증할 전망이다. 2015년 Navigant는 전 세계적으로 15GW 규모의 마이크로그리드 프로젝트가 진행 중이라고 발표했는데 이는 전년보다 3배 정도 증가한 수치였고, GlobalData 역시 세계 마이크로그리드 시장 규모는 2016년 120억 달러에서 2021년 230억 달러로 두 배 성장할 것으로 전망하였다. 

 더불어 부하 평준화, 전압 및 주파수 조정, 비상전원, 독립전원, 분산발전에 적용할 수 있는 ESS는 신재생에너지 발전시스템 및 배터리 등의 가격 하락과 자가소비에 대한 인센티브 증가가 주요성장 동인으로 꼽히고 있다. 국내 역시 신재생에너지 연계형 ESS에 REC 가중치 부여, 공공기관 ESS 설치 의무화 등의 정책을 통해 ESS 확산에 집중하고 있다. 2018년 상반기 피크저감용 ESS 시장은 전년 대비 266배 증가하였고, 태양광·풍력 등 신재생에너지 연계 ESS 시장 역시 가중치를 통해 전년 대비 16배 증가하였다.

 이에 본원 R&D정보센터에서는 앞으로 다가올 에너지 패러다임 변화에 적극 대처하기 위하여 「스마트/마이크로그리드 신기술 및 국내외 EMS/ESS시스템 운영전략」을 발간하였다. 본서에서는 국내외 정부지원 정책변화, 스마트그리드 구성요소별 주요동향, ESS시스템 구축사례와 관리방안, 마이크로그리드 구성요소별 주요기술이슈, 정보통신 에너지산업 융합동향 등을 수록하였다. 본서가 학계･연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

제 1장 국내외 에너지/전력/수요관리 동향분석

1. 주요국 에너지전환 정책과 전력분야 현황

1) 주요국의 에너지전환 정책 동향

(1) 미국

(2) 독일

(3) 중국

(4) 일본

2) 국내 에너지전환 정책 관련 우리의 현주소

(1) 태양광

(2) 풍력

(3) 전력계통

(4) 원전해체

2. 주요국 수요관리 분야별 동향분석

1) 국내외 정책동향 분석

(1) 국외 동향

(2) 국내 동향

2) 국내외 기술동향 분석

(1) 국외 동향

(2) 국내 동향

가. ESS

나. e-프로슈머

다. 스마트그리드

3) 국내외 시장동향 분석

(1) 세계 시장동향

(2) 국내 시장동향

3. 지능형전력망 기본계획(2018-2022)

1) 제1차 지능형전력망 기본계획(‘12. 7월)에 대한 평가

(1) 총론

가. 1차 계획 주요내용

나. 성과 및 한계

(2) 4개 부문별 주요 실적

가. 제도 개선

나. 시장 창출

다. 기술 개발

라. 기반 조성

2) 해외 동향

(1) 시장 동향

(2) 국가별 동향

가. EU : CO2 감축목표 달성 ⇒ 국가간 전력망 통합, 소비자 권한 강화

나. 미국 : 노후 전력망 현대화, 전력효율화

다. 일본 : 수요관리, 마이크로그리드

3) 추진 계획

(1) 스마트그리드 新서비스 활성화

가. 계절별·시간대별 요금제 확대

나. 국민 DR 시장 도입

다. 전력 빅데이터 기반 新사업모델 확산

라. 전력중개사업 도입·시행

(2) 스마트그리드 서비스 체험단지 조성

(3) 스마트그리드 인프라 및 설비 확충

가. AMI 인프라 확충

나. 실시간 기반 전력망 운영체계 구축

다. 전력망의 ICT 인프라 확충

(4) 스마트그리드 확산 기반 조성

가. 민․관 정책 협력 네트워크 강화

나. 5대 부문별 기술개발 및 표준화

다. 상호운용․표준 기반 확충

라. 산업진흥 및 수출산업화 지원

마. 융합형 혁신인력 양성

제 2장 스마트그리드 분야별 주요동향

1. 정보통신과 전력망의 융합, 스마트그리드

1) 정의

2) 특징

3) 구성요소

2. 국내외 스마트그리드 실증프로젝트 및 선도사례

1) 스마트그리드 실증 프로젝트 및 성과

(1) 미국

가. 스마트그리드 실증 프로젝트

나. 스마트그리드 프로젝트 성과

(2) 일본

가. 주요 스마트그리드 프로젝트

A) 요코하마 시티 스마트그리드(대도시)

B) 교토 스마트그리드 프로젝트(R&D 중점)

C) 도요타 시티 스마트그리드 프로젝트(소도시, 지방)

D) 키타큐슈 스마트그리드 프로젝트(산업도시)

나. 4개 프로젝트 성과

(3) 한국

가. 주요 스마트그리드 프로젝트

나. 실증 프로젝트 성과

2) 스마트그리드 시티 분야 선도사례 분석

(1) 일본

가. 기타큐슈

나. 요코하마

다. 도요타

라. 교토 케이하나

(2) 유럽

가. 독일 E-Energy

A) E-DeMa

B) eTelligence

C) MeRegio

D) moma

E) RegModHarza

F) Smart Watts

나. 스페인 말라가

다. 스웨덴 스톡홀름

라. 네덜란드

A) 암스테르담

B) 파워매칭 시티(Groningen)

마. 영국 런던

(3) 미국 스마트그리드 시티

가. 메사추세츠 우스터 카운티

나. 하와이

(4) 호주 뉴캐슬 및 시드니

3. 스마트그리드 및 마이크로그리드 시장현황 및 업체동향

1) 시장규모 현황 및 전망

2) 기술개발 및 주요 사업자 동향

(1) 기술개발(마이크로그리드) 동향

가. ABB

나. Schneider Electric

다. S&C Electric

라. Siemens

마. Toshiba

바. GE

(2) 서비스 동향

가. Smart Energy, 미국

나. 미츠우로코社, 일본

(3) 에너지플랫폼 분야

가. ConEdison社 

나. Engie社

다. GE社

(4) 빅데이터 분야

가. Centrica社

나. Energy@Home

다. Vestas社

(5) 전력중개서비스 분야

가. 재판매자(Reseller)

나. 제3중개사업자(Third Party Intermediary, TPI)

다. 중개사업자(Aggregator)

4. 국내외 스마트그리드 표준화 동향 및 보안이슈

1) 국제 표준화 동향

(1) SyC(스마트에너지 시스템 위원회)

(2) TC 13(전기에너지 측정계측 기술위원회)

(3) TC 69(전기자동차 위원회)

(4) TC120(전기에너지저장시스템)

(5) PC118(스마트그리드 유저 인터페이스

(6) 스마트그리드 관련 국제표준 제안 현황

(7) 국가별 표준화 동향

가. 미국

나. EU

다. 일본

라. 호주

2) 국내 표준화 동향

(1) 기구

(2) 표준개발 현황

(3) 시사점

3) 스마트그리드 서비스별 보안 표준화 동향

(1) 스마트그리드 보안 아키텍처

(2) AMI 및 수요반응

가. AMI(Advanced Metering Infrastructure)

나. 수요반응(Demand Response)

다. 댁내 기기 보안

(3) 전기차 충전 인프라

(4) 배전관리 및 분산전원

가. 전력시스템 보안관리

나. 통신보안 기능

4) 스마트 그리드 개인정보 보안이슈 및 대책

(1) 스마트 그리드와 개인정보

(2) 스마트 그리드 보안 구성요소

(3) 공격 침투적/위협적 요소

가. 네트워크 공격

나. 전력 제어시스템 위협

다. 무선 통신 위협

라. 스마트 미터기 램 위협

마. 인터넷 보안 취약

바. 펌웨어 공격

(4) 대책 방안

가. 수요 공급에 따른 안정성 대책

나. 네트워크 공격 대책

다. 제어 시스템 공격 대책

라. 무선 통신 위협 대책

마. 스마트 미터기 램 보안 대책

바. 인터넷 보안 대책

사. 펌웨어 공격 대책방안

제 3장 스마트미터/AMI 분야 최신동향

1. AMI 활용분야와 국내외 보급현황

1) AMI(Advanced Metering Infrastructure) 개념과 구성요소

2) AMI 특징 및 활용분야

3) 주요국 AMI 보급 및 운영 현황

(1) 미국

가. 미국의 AMI 보급현황

나. 美 5개 권역별 AMI 보급 현황

다. 미국 : 그린 버튼 이니셔티브

(2) 유럽

가. 유럽 AMI 보급 현황

나. 이탈리아 Enel社의 AMI 보급사례

다. AMI 전력 정보 제공 - 미터데이터관리

(3) 일본

(4) 한국

(5) 중국

(6) 인도

(7) 캐나다

(8) 브라질/멕시코

2. 스마트미터링 최신기술 동향

1) ICT를 활용 스마트미터링 최신이슈

(1) 지구 온난화에 대한 에너지 자원 효율화 중요성 부각

(2) 기후변화 에너지 효율화를 위한 스마트 미터링 중요성 부각

가. 스마트 미터링(Smart Metering) : 스마트 미터의 기능 중심(고객중심)

나. 지능형 검침 인프라(AMI, Advanced Metering Infrastructure)

(3) 기후변화 대응을 위한 ICT 융복합 에너지신산업의 등장

(4) 최신 ICT를 적용한 스마트 미터링

(5) 스마트 미터링을 통한 전통적 제조업에서 지식 기반 산업으로 혁신

(6) 국내 법정계량기 표준 및 시험인증 대표기관, KTC 스마트 미터링 표준 선도

2) 스마트 계량 아키텍처 기술동향

(1) 이탈리아

(2) 독일

(3) 네덜란드

(4) 영국

(5) 일본

(6) 인도

3) 스마트 미터링 통신기술 최신동향

(1) DLMS/COSEM 표준 기술의 개념

(2) 스마트 미터의 주요 이슈

(3) 스마트 미터링과 DLMS/COSEM

(4) DLMS/COSEM 기능성(Functionality)

(5) DLMS/COSEM 보안 및 프라이버시(Security and Privacy)

(6) DLMS/COSEM 효율성(Efficiency)

(7) DLMS/COSEM 상호운용성(Interoperability)

(8) DLMS/COSEM 표준화 프레임워크

4) 스마트 미터링 보안기술 최신동향

(1) 보안 및 사생활 보호 양상

가. 사기

나. 원격 업그레이드

다. 원격 연결/분리

라. 개인 정보 보호 환경과 도전 과제

마. 스마트 미터링과 스마트 그리드, 스마트홈

바. 스마트 미터링 보안 - 에너지 객체를 담다

(2) 스마트 미터링 보안기술(DLMS/COSEM 표준)

가. 식별 및 주소 체계

나. 논리적 디바이스 연결 및 통신을 위한 Application Association

다. AA 인증 보안 메커니즘 이해

5) 국내 스마트 미터링 ICT 표준기술 동향

(1) 범국가 차원의 스마트 미터링 프로젝트 추진 필요

(2) 에너지신산업/디지털 마켓 플랫폼으로 활용

(3) 스마트 미터링 ICT 관련 제안 단계인 국내 표준

가. 스마트 미터링 SW 분야

A) 소프트웨어로 제어되는 계량기를 위한 일반 요구사항 (KS 표준 초안)

B) 스마트미터 FW 업그레이드(KS 초안)

나. 스마트 미터링 데이터 모델 분야

A) 가정용 에너지의 계량을 위한 COSEM 객체 모델 정의

다. 스마트 미터링 정보보호 분야

A) 스마트 미터 보호용 전자봉인-데이터 교환을 위한 명령어

라. 스마트 미터링 통신 프로파일 분야

A) 스마트미터용 SUN 프로토콜 - 제1부 HDLC 기반 RF 통신 프로파일

B) 스마트미터용 SUN 프로토콜 - 제2부 RF-메시 기반 IP 프로파일

C) 스마트 워터 미터링 - 통신 프로토콜 표준

3. 원격검침 인프라(AMI)의 데이터 집중장치(DCU) 기술동향

1) 개요

2) DCU 기능 및 망 구성형태

(1) DCU의 기능

가. 계기 자동 등록

나. 검침 데이터 수집, 저장, 전송

다. 변압기 부하 감시

라. 원격 소프트웨어 업그레이드

마. 간선망 공유를 통한 DCU 간 데이터 연계

(2) DCU의 망 구성 형태

가. 유선(PLC 통신) 방식

나. 무선 방식

A) Zigbee 통신방식

B) WiSUN 통신방식

다. LTE 통신 방식

3) DCU 발전 방향

(1) IoT 용 프로토콜 지원

가. DCU 소프트웨어 구성

나. IoT 프로토콜 종류 및 특징

A) CoAP(Constrained Application Protocol)

B) MQTT(Message Queue Telemetry Transport)

C) HTTP

D) XMPP(eXtensible Messaging and Presence Protocol)

(2) 다양한 Connectivity 지원

(3) 다양한 서비스와의 결합

4. 스마트미터 데이터 전송장치와 전력 IT 시스템 관련 기술동향

1) 개요

2) 국내 관련 기술 현황

(1) 나오 디지털

(2) 그리드위즈

(3) LS 산전

3) 해외 관련 기술 현황

(1) EnerNOC

(2) IPKeys

5. AMI 기반의 소비자 서비스 선도사례 동향

1) 서비스 사례

(1) 에너지 컨설팅

가. Opower社

나. SDG&E社

다. ENNET社

라. Bidgely社

(2) 시간대별 차등요금제 및 상세화된 고지서 제공

가. PG&E社

나. ComEd社

2) 유틸리티 편익 분석

(1) Con Edison社

가. AMI 비즈니스 플랜 운영 시 유틸리티 편익 분석

나. AMI기반 요금제 운영에 따른 유틸리티 편익 분석

(2) Ameren Illionis社

3) AMI 활용 비즈니스 모델과 고려사항

(1) AMI의 비즈니스 모델 확장 요소

(2) 유틸리티의 AMI 기반 비즈니스 모델 사례

가. [EV+AMI] SMUD社의 EV 충전 인프라 실증

나. [DR+AMI] Con Edison社의 DR 운영 경제성 평가

다. [스마트기기+AMI] LG&E社와 GE社의 스마트가전 실증사업

(3) EMS(Energy Management System)와 AMI의 연관성

(4) AMI 활용 시 고려사항

(5) 한국형 그린버튼을 활용한 예상 비즈모델

가. 한국형 그린버튼 도입에 따른 기대효과

A) 소비자 권리 강화

B) 소프트웨어, 컨설팅 분야 고급 일자리 창출

C) 정부차원의 공공정보 활용 모범 사례 창출

D) 에너지 산업 수출 경쟁력 증대

나. AMI와 연관된 국내 스마트홈 비즈 모델

A) 에너지 컨설팅 서비스

B) 에너지 정보 분석 솔루션 공급 비즈 모델

C) IoT기반 에너지 정보 및 관리 서비스

다. 공동주택에서의 에너지 관리 시스템 비즈 모델

6. 스마트미터 시장동향 및 기업동향

1) 스마트미터 시장동향

(1) 종류에 따른 스마트 미터 시장동향

가. 전기 미터

나. 가스 미터

다. 수도 미터

(2) 용도에 따른 스마트 미터 시장동향

(3) 기술에 따른 스마트 미터 시장동향

(4) 지역에 따른 스마트 미터 시장동향

2) 스마트미터 기업동향

(1) 주요 업체 동향

가. Landis+Gyr (Toshiba Corporation)

나. Itron Inc

다. Honeywell International

라. Sensus(Xylem)

마. Kamstrup A/S

바. Schneider Electric

7. 스마트 미터링 법/제도, 규제기술 분야 최신동향

1) 개요

2) 유럽의 법정계량기 제도

3) 법정계량기 분야 위험관리

4) SW로 제어되는 계량기 일반요구사항(OIML D-31:2008)

제 4장 국내외 EMS 기술/산업 주요동향

1. EMS 시스템 산업동향

1) 개요

(1) xEMS 정의 및 필요성

(2) 범위 및 분류

가. 제품분류 관점

나. 공급망 관점

2) 산업환경 분석

(1) 산업의 특징

(2) 산업의 구조

(3) 국내 EMS 산업규모

2. EMS 기술현황 및 관련 업체 개발동향

1) 기술환경 분석

(1) EMS 관리 기술 역할의 확대

(2) EMS 관리 기술 관리대상의 확대

(3) EMS 관리 기능의 확대

(4) EMS 관리 기술 구성 형태의 변화

(5) EMS 관리 기술 용도의 확대

2) 기술개발 이슈

3) 생태계 및 기술현황

(1) EMS 생태계 구성요소

(2) EMS 디바이스

(3) EMS 통신

가. AMI 구성

나. 구축사례

(4) EMS 플랫폼

가. 기술 개요

나. 기술요구사항

(5) EMS 서비스

가. 개요

나. 지능형 실시간 요금제

다. 지능형 수요반응 기술

라. 지능형 전력거래 기술

4) 기업 기술개발 동향

(1) 주요기업 비교

(2) 주요 해외업체 기술개발 동향

가. 해외 업체동향

나. 주요 업체동향

A) Asea Brown Boveri Ltd(ABB)

B) CISCO System Inc

C) General Electric Company

D) Honeywell International

E) International Business Machine Corporation(IBM)

F) Siemens AG

G) Schneider Electric SE

H) Emerson Process Management

(3) 주요 국내업체 기술개발 동향

가. 주요 업체 동향

나. 중소 기업 동향

3. 국내외 EMS산업 표준화 현황 및 특허동향 분석

1) 국내외 EMS 산업 표준화 현황

(1) BEMS

(2) FEMS

(3) HEMS

2) xEMS 시스템 특허 동향 분석

(1) xEMS 시스템 특허 주요 기술

(2) 세부 분야별 특허동향

가. 주요 기술별 국가별 특허동향

나. 주요 기술별 출원인 동향

다. 표준화 기술 분야 주요 출원인 동향

라. 관리 기술 분야 주요 출원인 동향

(3) xEMS 시스템 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술 

(4) 최신 국내 특허기술 동향

4. 국내외 EMS 시스템 시장동향

1) 에너지 관리 시스템 시장

(1) 세계 시장

(2) 국내 시장

2) 시장환경 분석

(1) 용도에 따른 EMS 시장동향

(2) 디바이스에 따른 EMS 시장동향

(3) 종류에 따른 EMS 시장동향

가. 해외

나. 국내

(4) 솔루션에 따른 EMS 시장동향

(5) 최종 사용자 산업에 따른 EMS 시장동향

(6) 지역별 EMS 시장동향

3) 무역현황

5. EMS 시스템 구축사례 현황

1) BEMS

(1) 해외

가. Yokohama world Porters (MEIDENSHA)

나. 일본 ㈜ Panasonic 오사카 본사 빌딩

다. Beddington Zero Energy Development (Bed-ZED)

(2) 국내

가. SK케미칼 Eco Lab

나. 코오롱싸이언스 밸리 2차

다. 포스코 ICT

라. 호스트웨이아이디씨

마. 비씨카드 퓨처센터

바. 한국디자인진흥원

사. 선릉센터

아. KT 용산센터

자. 케이디티

차. LS산전 R&D캠퍼스

카. 한국전력공사 신사옥

타. 삼성테크윈의 SS-BEMS 시스템

파. 대전교도소 설치사례

하. 대학교 설치사례

A) 신라대학교

B) 영남대학교

C) 고려대학교

2) FEMS

(1) 대우조선해양 거제조선소

(2) 삼성중공업 거제조선소

(3) CJ 라이온

(4) ㈜ 이레코

(5) ㈜태웅

(6) 한국쓰리엠

(7) LG전자 창원 1공장

(8) 현대삼호중공업

(9) 금호타이어 평택공장

(10) Fuji Electronic

3) HEMS

(1) 해외

가. 독일 지멘스

나. Mitsui Fudosan Residential Co.,Ltd (Park Homes Okurayama, TOSHIBA)

다. Mitsubishi 전기

라. EL 탐색

마. 세키스이 하우스의 HEMS

(2) 국내

가. SK 텔레콤의 Smart [Home]

나. LG U+ - IoT@home

다. KT –GIGA IoT 홈

라. 삼성물산

마. 현대산업개발

바. 한국 CM기술원

사. 대림산업

제 5장 에너지저장장치(ESS) 주요동향과 MG연계 활용사례

1. 에너지 저장기술 주요동향

1) 개요

(1) 에너지 저장기술

가. 개념

나. 구체적 구분

다. 범위

(2) 에너지 저장시스템(ESS)

가. ESS 개념

나. ESS 속성

다. ESS 용도

2) 핵심 기술

(1) 에너지 저장 소재 기술

(2) 진동 등 에너지 하베스팅 기술

(3) 비리튬계 에너지 저장 장치(ESS) 기술

(4) 플라이휠 에너지 저장 기술

(5) 상변화 물질 에너지 저장 기술

(6) ESS 주요 저장기술의 특징과 전망

가. 리튬이온 전지

나. 레독스 흐름전지

다. 플라이 휠

라. 양수 발전

3) 국내외 트렌드 변화

(1) 트렌드 변화

(2) 국가 아젠다 이슈

4) 국내외 R&D 현황

(1) 기술개발 동향

가. 리튬이온전지

나. 납축전지

다. 나트륨황 전지

라. 레독스흐름전지

마. 슈퍼 커패시터

바. 플라이휠

(2) 연구개발 투자 동향

(3) 기술 경쟁력

가. 논문분석-Web of Science, Thomson Reuters

나. 특허분석-미국 등록 특허

5) ESS 산업동향 및 관련 기업동향

(1) 해외

가. 미국

나. 유럽

다. 일본

라. 중국

(2) 국내

(3) 국내외 ESS 사업현황

가. 국외

나. 국내

6) 정책 동향

(1) 해외

가. 미국

나. 유럽

다. 일본

라. 중국

(2) 국내

7) ESS용 표준·인증 동향

(1) ESS분야 국제표준 동향(IEC TC21, SC21A 중심)

가. IEC TC21, SC21A

나. ESS용 리튬 이차전지 성능, 안전성 시험표준(1)

다. ESS용 리튬 이차전지 성능, 안전성 시험표준(2)

라. ESS용 차세대 기술 표준

(2) ESS용 배터리 표준·인증 현황

가. IEC 국제표준 KS 부합화

나. 향후 추진계획

(3) 대용량 에너지저장장치 안전성 시험

가. 표준시험 비교분석

나. 시험 평가 인프라

(4) 시험평가

가. 시료준비

나. 안전성 시험

다. 시험평가 인증인프라 구축

(5) 결론

8) 분야별 ESS 기업현황 및 기술개발 동향

(1) 소형 ESS

가. 일본

A) Nichicon

B) Panasonic

C) Tabuchi

나. 호주

A) AllGrid Energy

B) Zen Energy

C) Solar 360

다. 미국

A) Enphase

B) Simpliphi Power

C) Tesla

D) Adara Power

E) Orison Energy

라. 독일

A) Bosch

B) BMZ

C) SMA

마. 한국

A) LG화학

B) 삼성SDI

C) 코캄

(2) 중대형 ESS

가. SunEdison

나. SunPower

다. Tesla Motors

라. Advanced Microgrid Solutions

마. Stem

바. AES Energy Storage

사. Greensmith

아. Coda Energy

자. Green Charge Networks

차. Nextera Energy Resources

2. ESS 전력계통 활용분야 사례동향

1) E-프로슈머

(1) 에너지 프로슈머 분야 ESS 활용의 장점

(2) 에너지 프로슈머 분야 ESS 활용사례

2) 비상용 전원

(1) ESS의 비상용 발전 활용사례

(2) 비상전원 기능을 갖는 하이브리드 ESS

(3) 비상(예비)전원용 ESS 가이드라인

(4) 비상전원용 ESS 시장 규모 (15년말 기준)

가. 국내 비상발전기 설치 규모

나. 시장 규모

(5) 비상전원용 ESS 활용 경제성

3) 전력설비 신증설 대체

4) 부하 평준화

(1) 부하평준화 활용사례

(2) 산업용 수용가의 ESS를 이용한 수요자원 거래시장 참여 전략

가. 적용 수용가 비교

나. 기존 ESS 운전 전략

A) 피크절감 및 차익거래

B) 피크절감 및 차익거래 전략

C) 적용 수용가 피크절감 및 차익거래

다. DR 시장 참여 경제성

A) 국내 DR 시장 개요

B) 급전감축 참여 효과

라. 통합운전

A) 통합운전 제안

B) 통합운전 예시

C) 연간 통합운전 효과

5) 주파수 조정

(1) 해외

가. 북미 지역 주파수조정예비력 확보사례

A) NERC

B) PJM

나. 유럽 지역 주파수조정예비력 확보사례

A) ENTSO-E Continental Europe(CE) 기준

다. ENTSO-E National Grid 기준(영국)

A) 주파수 응답 기준

B) Mandatory Frequency Response 기준

C) Enhanced Frequency Response(EFR) 기준

D) 예비력 기준

라. 해외 주파수 조정용 ESS 도입 사례

(2) 국내

가. 주파수 조정용 ESS 국내 최초로 준공

나. 주파수 조정용 ESS 설치의 의미

다. 주파수 조정용 ESS 운영방식

라. 현행 서안성 ESS 알고리즘 분석

마. 국내 프로젝트 추진 경과

6) 예비력 자원 제공

7) 신재생 운영보조

(1) 풍력 발전

가. 풍력발전 연계를 위한 ESS 운용 전략

나. 독립계통 연계를 위한 ESS 구성 전략

다. 풍력발전 연계 ESS 시장

라. 풍력발전기의 출력 안정화를 위한 에너지 저장장치 용량 산정 사례연구

A) 실증 데이터 분석(1)

B) 실증 데이터 분석(2)

C) 결론

마. 풍력발전 ESS 연계 구축모델 및 실증사례

A) 풍력발전 에너지저장장치(ESS) 기술

B) 한국 남부발전 국산풍력단지 연계형 ESS 구축

C) 국내 제주 행원 풍력발전용 ESS 실증

D) 국내 조천변전소 풍력발전용 ESS 실증

E) 마우이 섬, Younicos 배터리 파크 프로젝트(미국, 하와이)

F) Napa Sanitation District의 ESS 프로젝트(미국)

(2) 태양광 발전

가. 태양광 발전 연계 ESS 목적

A) 전력 품질향상(Smoothing)

나. 계통 출력안정화(Constant Power Control)

다. 계통혼잡도완화(Grid Congestion Reduction)

라. 국내외 동향

A) 국내 동향

B) 해외 동향

마. 계통 구성시의 유의사항

A) 태양광발전 연계 계통구성에 따른 유의사항

B) 태양광발전 연계 계통구성에 따른 차단기, 보호 계전기 구성

C) 태양광발전 연계 ESS 계통구성 시 인허가 관련사항

D) 태양광발전 연계 ESS 계통구성 시 기타 유의사항

바. 국내 태양광발전(PV) ESS 연계 구축모델 및 실증사례

A) 강원도 고성 ESS(3.3MWh) + 태양광(1.4MW) 발전소

B) 서부발전, 태양광 연계 ESS 설치

C) 새만금 햇빛누리사업 태양광 발전소 에너지 저장장치 실시

D) 효성, 한국남동발전 영흥본부 태양광발전단지 연계 ESS 준공

E) 현대중공업그룹, 1000억원 규모 태양광 공사 수주

F) 탑선, 해남에 국내 최대 태양광 ESS 가동

G) 두산중공업, ‘태양광+ESS’ 준공

H) LS산전, 태양광 연계 ESS 구축

I) ㈜솔라라이트, 태양광 연계 ESS 시장 공략

사. 해외 태양광발전(PV) ESS 연계 구축모델 및 실증사례

A) Baker Electric 프로젝트(미국, 캘리포니아)

B) 테슬라 파워월 주거용 ESS 설치 사례(호주)

C) 홋카이도 ESS 융복합형 치토세 태양광 발전소 준공(일본)

3. 국내외 ESS산업 생태계분석 및 시장동향

1) 개요

(1) ESS 시장 개요

(2) ESS 시장 성장배경

2) 글로벌 BTM/FTM 시장분석

(1) BTM (Behind the meter) ESS 시장

가. 정의

나. 동향

다. 전망

(2) FTM (In front of the meter) ESS 시장

가. 정의

나. 동향

다. 전망

(3) 관련 유틸리티 대응 사례

가. BTM ESS 시장 진출

A) PV + ESS ⇨ 원격 모니터링 ⇨ VPP 사업(호주, AGL Energy)

B) PV + ESS ⇨ 자문서비스 ⇨ 전력거래 플랫폼(독일, EnBW)

나. FTM ESS 시장 진출

A) 용량시장, 전력서비스 시장에 ESS 참여 개방(영국, National Grid)

다. 용량시장, 전력서비스 시장에 ESS 사업 참여(영국, centrica)

라. ESS의 기존 발전소 대체 가능성 분석(미국, CAISO)

3) ESS 산업 생태계동향 및 예측

4) 국내외 시장 경쟁 상황

5) 주요국 ESS 시장 동향

(1) 세계 ESS 시장동향

(2) 국가별 ESS 시장동향

가. 미국

나. 일본

다. 독일

라. 중국

마. 호주

바. 프랑스

A) 프랑스 정부의 다개년 에너지 프로그램(PPE)

B) 리튬이온 에너지저장 배터리 시장 규모

사. 요르단

아. 이머징 마켓

4. 신재생연계 ESS 전력변환장치(PCS) 기술관련 주요동향

1) ESS 전력변환장치(PCS) 기술동향

(1) ESS용 PCS의 요구성능

(2) ESS용 모듈라 기술

2) 신재생용 전력변환장치 표준 및 기술기준

(1) 국내 신재생용 전력변환장치 표준 및 기술기준

(2) 국외 신재생용 전력변환장치 기술기준

(3) ESS용 전력변환장치 표준 현황

(4) 국내외 ESS용 전력 변환장치 기술기준

3) 전력변환장치(PCS) 주요활동 기업 및 주력품목 현황

(1) Princeton Power System

(2) ABB

(3) S&C Electric

(4) Younicos

(5) Alfen

(6) Scneider elec

(7) Dynapower

(8) Parker Hannifin

5. 에너지저장장치(ESS) 폐배터리 자원흐름 및 효율적 관리방안

1) 폐자원흐름 분석

(1) 배출단계

가. 배출 주체 및 방식

나. 배출량 추정

A) ESS 폐배터리 배출량 추정

B) ESS 폐배터리 내 유가금속 배출 총량

(2) 수거 단계

(3) 전처리 단계

(4) 자원회수단계

(5) 활용단계

2) ESS 폐배터리 관리 개선방안

(1) 보조금 지급 ESS 폐배터리 관리체계(안) 마련

(2) 배터리팩의 용이한 해체 도모

제 6장 분산자원 기반 마이크로그리드 주요기술과 적용사례

1. 분산에너지자원 및 중개시스템 주요동향

1) 정의 및 필요성

(1) 정의

가. 분산에너지자원

나. 분산전원

(2) 필요성

가. DER 보급의 기술적 난제

나. DER 통합 운영의 필요성

다. 전 세계적인 DER 보급 확대 및 활성화의 중요성 인식향상

2) 범위 및 분류

(1) 제품분류 관점

(2) 공급망 관점

3) 산업환경 분석

(1) 산업의 특징

가. 전력산업 환경 및 전력산업 패러다임의 변화

나. 미래 전력수급 환경의 불확실성 증대

다. 분산자원의 등장

라. 전력거래

마. 소규모 분산자원 중개 기술의 수익원

바. 소규모 분산자원 중개 기술의 수익 구조 및 수익 모델

사. 국내 분산형 전원의 일반 요구 조건

아. DER의 도입 및 보급 확대

자. DER 통합 운영 관련 제도개선

차. 안정적 전력수급의 중요성

(2) 산업의 구조

가. 산업가치사슬(산업생태계) 현황

나. 주요 현안 및 문제점

다. 민간투자현황

라. 국내외 전문기업 분석

4) 시장환경 분석

(1) 분산에너지자원 시장 현황 및 제도

가. 발전차액지원제도

나. 넷미터링

(2) 분산에너지자원 확대를 위한 시장 제도 변화

가. 소비자 중심의 시장 변화

나. 분산에너지자원과 기존 전력회사의 역할 변화

(3) 분산에너지자원 확대를 위한 전력 시장 개선 과제

가. 국내 전력 시장 구조와 재생가능에너지 정책

나. 배전망 운영 관리자의 필요성

다. 분산에너지자원 확대를 위한 전력판매시장 규제 완화 필요성

라. DER 시장 제도의 필요성

(4) 세계시장 동향 및 전망

(5) 국내시장 동향 및 전망

(6) 무역현황

5) 기술 트렌드 및 주요기업 개발동향

(1) 기술개발트렌드

가. E-프로슈머 인프라 기술

나. 수요자원 거래플랫폼

다. 다양한 에너지원의 활용

라. IT 환경

(2) 기술환경분석

(3) 기업 분석

가. 주요기업 비교

나. 주요기업 기술개발동향

A) 해외업체동향

B) 국내업체동향

(4) 기술개발 현황

가. 분산자원 중개 사업자 포털 필요

나. 분산자원 계약 중개 기술

다. 분산자원 관리/통계 및 보조서비스

6) 분산발전자원을 활용한 가상발전소 기반 기술의 전력시장 참여 방안 연구

(1) 가상발전소의 기본 개념

(2) 가상발전소 기술의 유형

가. 수요반응 기반 가상발전소

나. 공급형 가상발전소

다. 혼합자산 가상발전소

라. 도매옥션 가상발전소

(3) 가상발전소 기술의 구조

가. 중앙 제어 가상발전소

나. 분산형 제어 가상발전소

다. 완전 분산형 제어 가상발전소

(4) 분산발전자원 활용 방안

가. 비상발전기 활용 방안

나. 상용발전기 활용 방안

다. 에너지저장장치 활용 방안

라. 가상발전소 자원의 국내 전력 시장 참여 방안

(5) 국내 전력시장 참여를 위한 가상발전소 활성화 방안

가. 국내 환경에 따른 가상발전소 기술 적용 방안

나. 가상발전소 기술 활성화를 위한 정책적 제언

7) 소규모 분산자원 중개 시스템 특허동향

(1) 주요 기술

(2) 세부 분야별 특허동향

가. 주요 기술별 국가별 특허동향

나. 주요 기술별 출원인 동향

다. 모집 기술 분야 주요 출원인 동향

라. 공급 기술 분야 주요 출원인 동향

(3) 소규모 분산자원 중개 시스템분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술

(4) 최신 국내 특허기술 동향

8) 신재생에너지 기반 분산형 전원 확대 방안

(1) 국내 분산형 전원 확대를 위한 경제적·비경제적 장벽들

(2) 분산형 전원의 확대 방안 제안을 위한 SWOT 분석 및 발전전략

가. S-O(Strength-Opportunity) 전략

나. W-O(Weakness-Opportunity) 전략

다. S-T(Strength-Threat) 전략

라. W-T(Weakness-Threat) 전략

2. 마이크로그리드 주요 기술동향

1) 개요

(1) 정의

(2) 마이크로그리드 유형

2) 시장 및 제도 관련 현황

3) 마이크로그리드 기술 현황

(1) 마이크로그리드 시스템의 계층제어 기술

가. 1차 제어 (Primary control)

나. 2차 제어(Secondary control)

다. 3차 제어 (Tertiary control)

(2) DC 마이크로그리드용 고효율 컨버터 기술

가. DC 마이크로그리드용 회로 기술 : 양방향 컨버터 회로 기술

나. Wide Bandgap 소자를 이용한 연구 사례

(3) 커뮤니티에너지공급(CES) 시설 기반 마이크로그리드 기술

가. 커뮤니티에너지공급(CES) 기술 개요

나. CES 마이크로그리드 추진 배경 및 현황

다. CES 마이크로그리드 기술

A) CES 마이크로그리드 기술 개요

B) CES 마이크로그리드 단지 현황

라. CES 마이크로그리드 기술 개발 및 시스템 구축

A) 전력시스템 개선: 독립운전/계통연계 MG 운영

B) 신재생에너지 및 ESS 분산자원 시스템 환경 구축

C) 에너지 정보 통합 미터링 인프라 

D) CES MG 소비자 대상 IoT 에너지 정보 서비스

E) CES 마이크로그리드 운영시스템

F) CES 마이크로그리드 보안 기술

(4) 마이크로그리드 ESS 최적운영 소프트웨어 기술

가. 기술개요

나. 기술개발 현황

A) 기존기술의 문제점

B) 본 기술의 해결방안 및 효과

다. 기술의 우수성

라. 기술 적용(활용) 가능 분야

마. 시장 현황

(5) 마이크로그리드와 신재생에너지를 위한 최적에너지관리시스템 개발 및 운전실증 연구

가. 연구개발 목적

나. 연구개발 내용

다. 기대효과

라. 활용방안

4) 에너지 ICT 기반의 마이크로그리드 개발 동향 및 사례

(1) 마이크로그리드 기술과 서비스

(2) 마이크로그리드 플랫폼 개발 사례

가. 분산 자원 연계형 개방형 IoT 프레임워크

나. 개별/다중 마이크로그리드 최적 운영 및 EMS 연동 기술

다. 분산에너지자원 정보 수집·제어·스위칭 IED/ RTU 기술

라. 스마트 MG 유무선 네트워킹 융합 기술

3. 국내외 마이크로그리드 구축 및 관리사례

1) 국내외 마이크로그리드 사례

(1) 미국

가. 군사용 마이크로그리드

나. 도시지역 마이크로그리드

(2) EU

가. Grid 4 EU

나. NiceGrid 마이크로그리드 프로젝트 (Utility Microgrid)

다. IssyGrid (City Microgrid)

라. Reflexe (Industrial VPP and Microgrid)

(3) 일본

가. 스마트 커뮤니티 마이크로그리드

나. 미·일 공동 하와이 마우이섬 실증 사업

다. 오키나와 전력의 난도 10개 섬 마이크로그리드 실증사업

(4) 국내

가. 가파도 마이크로그리드 구축 사례

A) 마이크로그리드 구축 前현황

B) 구축 개요

C) 추진 성과

나. 가사도 마이크로그리드 구축 사례

A) 마이크로그리드 구축 前현황

B) 구축 개요

C) 추진 현황

D) 추진 성과

(5) 기타 국가

가. 중국 마이크로그리드 프로젝트 현황

나. 인도 마이크로그리드 프로젝트 현황

다. 브라질 마이크로그리드 프로젝트 현황

라. 러시아 마이크로그리드 프로젝트 현황

2) 국내외 캠퍼스 마이크로그리드 구축사례

(1) 해외 캠퍼스 마이크로그리드 동향

가. UC San Diego 캠퍼스 마이크로그리드

나. UC Irvine 캠퍼스 마이크로그리드

다. IIT 캠퍼스 마이크로그리드

라. GIT 캠퍼스 마이크로그리드

마. 프린스턴 대학교 캠퍼스 마이크로그리드

바. Genoa 대학교 캠퍼스 마이크로그리드

사. 일본 나고야 츄부 대학교 (中部大學) 마이크로그리드

아. 캐나다

자. 기타

(2) 국내 캠퍼스 마이크로그리드 동향

가. 서울대 캠퍼스 마이크로그리드

나. 전남대 캠퍼스 마이크로그리드

다. 동신대 캠퍼스 마이크로그리드

3) 산업단지 마이크로그리드 스마트운영 사례 및 사업화 전략3

(1) 농공산단 마이크로그리드 내용

가. 농공산단 마이크로그리드 특징

나. 농공산단 마이크로그리드 기술개발

A) 마이크로그리드설계에 따른 축소모델

B) 마이크로그리드 EMS 개발

C) 마이크로그리드 10T 플랫폼

(2) 마이크로그리드 사업화 전략

가. 사업화 전략

나. 산업단지 마이크로그리드 경제성 분석

(3) 나주농공산단 마이크로그리드

가. 연구개발로 만들어낸 비즈니스모델 창출과 지역경제 활성화

나. 지역기업 지원 및 섬 지역 에너지 자립을 위한 노력과 성과

다. 지역기업과 도민의 든든한 멘토가 되기 위한 노력

라. 에너지 新산업을 선도하는 기관으로

(4) 대구국가산업단지 블록형 마이크로그리드

제 7장 전기차 충전서비스/폐배터리 재활용 주요동향

1. 전기차 및 충전서비스 산업 주요동향

1) 개요

(1) 충전인프라 구축 필요성

(2) 전기자동차 충전인프라 

2) 전기자동차 보급 및 충전인프라 구축 현황

(1) 세계 전기자동차 보급 및 시장점유율 현황

(2) 전 세계 및 선도국(미국, 중국, 일본)의 전기자동차 충전인프라 구축 현황

(3) 전기차 공공형 충전인프라의 보급현황과 보급목표

가. 해외 전기차 공공형 충전인프라의 보급현황 및 보급목표

나. 국내 전기차 공공형 충전인프라의 보급현황 및 보급목표

(4) 전기차 충전인프라 수요전망

가. 전기차 충전인프라 수요전망을 위한 전제전망 도출

A) 2030년까지 전기차 보급목표를 반영한 전기차 보급대수 전망

B) 2030년까지 전체 자동차 등록대수 경로

C) 2030년까지 주차면수 전망

나. 전기차 충전인프라 수요전망

A) 홈충전기(주택용 충전기) 수요전망

B) 완속 충전기 수요전망

C) 급속 충전기 수요전망

3) 전기차 충전인프라 비즈니스 생태계

(1) 전기차 충전인프라 비즈니스 생태계 식별

(2) 전기차 충전인프라 비즈니스 생태계상의 주요 사업유형

(3) 국내 전기차 충전인프라 비즈니스 생태계에 대한 평가

4) 국내 민간 전기차 충전서비스 시장의 현황

(1) 한국전기차충전서비스㈜

(2) 포스코 ICT

(3) ㈜제주전기자동차서비스

(4) 한국자동차환경협회

(5) 국내 충전소 네트워크 간 로밍서비스 현황

5) 해외 전기차 충전소 운영사업의 수익모형 사례

(1) 전기차 충전소를 광고 플랫폼으로 활용하는 사업 유형

가. 미국 OpConnect社사례 608

A) OpConnect社- DoubleTree 호텔의 수익배분 사례 609

나. 미국 Volta社사례

다. 핀란드 Ensto社사례(Ensto Chago)

라. 충전소 위치정보 제공 플랫폼 기반 광고사업 : 독일 The Mobility House社 사례

(2) 전기차 충전서비스를 부가서비스로서 제공하는 사업 유형

가. 소매점

A) 일본 Family Mart社 사례 : 편의점 체인

B) 미국 맥도날드社 사례 : 패스트푸드 체인

나. 주차장

A) 독일 APCOA社 사례 : 기존 주자창 내 전기차 충전기 설치

B) 중국 BYD(比亚迪)社 사례 : 전기차 충전 타워

C) 독일의 ChargeLounge 사례 : 전기차 충전 라운지

D) 영국의 EV Hub 사례 : 전기차 충전 라운지

다. 주유소

(3) 전기차 충전소 기반 V2G 충방전기술 활용사업 유형

가. 일본 Nissan 자동차 사례

나. U.S. DOD V2G Demonstrations 사례

다. 미국 ‘Grid on Wheels’ 사례

(4) 전기차 충전소를 신재생에너지 발전 전력 판매 창구로 활용하는 사업 유형

가. 태양광 발전: 미국 Envision Solar社및 Tesla社사례

나. 수력발전: 독일 Ubitricity社사례

2. 전기차용 에너지저장시스템 기술동향

1) 기술동향

2) 전기자동차용 이차전지 시장동향

3. 전기차 폐배터리 폐자원흐름 분석 및 개선방안

1) 폐자원흐름 분석

(1) 배출단계

가. 배출 주체 및 방식

A) 일체형

B) 분리형

나. 배출량 추정

A) 전기차 폐배터리 배출량 추정

B) 전기차 폐배터리 내 유가금속 원단위 추정

(2) 수거단계

가. 일체형

나. 분리형

(3) 전처리단계

(4) 자원회수단계

(5) 활용

2) 전기차 폐배터리 및 ESS 폐배터리 관리상 문제점 분석

(1) 현행 전기차 폐배터리 관리체계 미흡

(2) 전기차 폐배터리 –폭발성 등을 고려한 안전관리 지침 부재

(3) 전기차용 및 ESS용 배터리팩 해체의 어려움

3) 전기차 폐배터리 및 ESS 관리 개선방안

(1) 보조금 지급 전기차 폐배터리 관리체계(안) 마련

(2) 폐배터리 보관 및 성능검사 등을 위한 재사용센터(가칭) 필요

(3) 보조금 회수 지급 기준 필요

(4) 보조금 미지급 전기차 폐배터리 관리체계(안) 마련

(5) 전기차 폐배터리 안전 취급 및 재활용을 위한 지침 마련

(6) 지정폐기물의 기준 및 방법 개선(안)

(7) 전기차 폐배터리의 재사용 및 재활용 촉진을 위한 법적 근거 마련 필요

(8) 전기차 폐배터리 통계관리 체계 구축 필요

(9) 전기차 폐배터리 안전 수거를 위한 담당 부서 및 홍보 필요

4. 전기차 배터리 재사용 ESS 산업동향

1) xEV 및 배터리 시장 추이

2) 배터리 재생 추이

3) 배터리 재사용 시장

4) 국내 전기차 배터리 재사용 사업전망

5) 세계 시장 전망 및 시사점

제 8장 에너지블록체인/인공지능 융합 신기술 개발전망

1. 스마트그리드 융합 에너지 블록체인

1) 에너지 블록체인 개념

2) 에너지 블록체인 유형

3) 해외 에너지 블록체인 사례

(1) P2P 전력거래

가. Brooklyn Microgrid Project (미국)

나. Energo (중국)

다. Power Ledger (호주)

라. SolarCoin (미국)

(2) EV 충전

가. Slock.it & RWE (독일)

(3) 에너지 데이터 공유

가. Grid Singularity (오스트리아)

(4) 개발도상국 발전 (에너지 공유)

가. Bankymoon (남아프리카 공화국)

나. M-PAYG (덴마크)

(5) 탄소자산 거래

가. IBM & Energy Blockchain Labs (중국)

나. 기타

4) 국내 에너지 블록체인 기술 동향

(1) 한국전력공사 에너지 블록체인 시범사업

(2) 이젠파트너스 수요관리 블록체인 사업

2. 인공지능 연계 스마트그리드 에너지 기술동향

1) 인공지능 융합 에너지 기술 개발 사례

(1) 구글 딥마인드(Google Deepmind)

(2) IBM

(3) GE–General Electric

(4) EWeLINE 프로젝트

2) 인공지능 분석엔진을 기반으로 하는 에너지저장장치(ESS) 사업

(1) KT

(2) H Energy

3) 인공지능 자동 전력 제어시스템

4) 인공지능 융합한 재생에너지 관련 특허출원 동향

통계(도표) 목차