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지능형 전력망이란 정보통신기술을 적용, 전기공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하고 에너지 이용효율을 극대화하는 전력망을 의미한다. 이 분야 선도국들은 분산자원 수용을 위해 분산자원의 시장 참여를 허용하고, 유연한 전력시스템 구축을 적극 추진하고 있다. 실제 미국은 분산자원이 도매전력시장에서 경쟁할 수 있도록 허용하는 규정을 승인했으며, 유럽연합은 회원국 간 전력거래를 활성화하고 국가 간 전력거래 시장체계를 구축하고 있다. 글로벌 스마트그리드 시장 규모도 빠른 속도로 증가하며, 2021년 360억 달러에서 연평균 18.2% 성장해 2030년에는 약 1,600억 달러 시장을 형성할 것으로 전망된다. 국내시장도 꾸준한 성장이 예상되고 있으며, 2022년 시장 규모는 약 3.3조원 수준이었다. 이에 정부의 투자 및 추진계획도 활발하게 진행되고 있다.

전 세계적으로 탄소중립의 중요성이 부각되고 있는 현 상황에서 전력산업과 발전 분야는 국가의 주요 기반 산업인 동시에 탄소중립 달성을 위한 핵심 산업이다. 국가 전력망을 구성하는 송전·배전·변전망은 다량의 온실가스를, 발전소에서는 다량의 오염물질과 미세먼지 등을 배출하고 있다. 이를 저감하기 위해 전력망에 적용할 수 있는 탄소중립형 전력기기와 발전 설비, 공정 기술이 요구되고 있다. 또한, 초전도체에 대한 관심이 높아지면서 산업계에서는 ‘초전도 케이블’에 대한 관심이 높아지고 있다. 초전도 케이블은 전기 저항이 0이라는 점을 활용해 무손실로 대규모 전력을 수송하는 케이블이다. 기존 구리 케이블보다 크기는 20% 수준이지만 송전량은 교류의 경우 5배, 직류는 10배 더 많다.

이에 본원 R&D정보센터에서는 전력소비 체계를 구축하고 에너지효율을 높여 글로벌시장 선점과 신기술 개발에 도움이 되고자, 관련 기관들의 분석 정보자료를 토대로 「탄소중립을  위한 지능형전력망 추진 및 초전도 R&D동향과 전력분야 활용사례」을 발간하였다. 1편에서는 탄소중립을 위한 전력/발전/에너지 부문 기술연구 동향을, 2편에서는 분산에너지 활성화와 스마트 전력시스템 구축을 위한 기술연구 동향을 수록하였으며, 3편에서는 초전도 기술과 전력/에너지부문 활용 연구를 수록하였다. 본서가 학계·연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다. 

Ⅰ편 탄소중립을 위한 전력/발전/에너지부문 기술연구

제1장 탄소중립을 위한 전력‧전기 산업 핵심기술과 발전방향

1. 탄소중립 실현을 위한 전기산업발전정책 수립

1) 탄소중립을 위한 전기물성·응용부문회(C)의 전기산업 방향

2) 탄소중립 달성을 위한 중점분야 및 전략 수립

(1) 탄소중립 달성을 위한 중점분야 선정

(2) 친환경/고효율 전력기기 분야 기술동향

(3) Asset Management(자산관리) 분야 기술동향

3) 탄소중립을 위한 핵심기술 확보방안

(1) 친환경 SF₆ Free 전력기기

(2) HVDC

(3) MVDC/LVDC

(4) 에너지관리 플랫폼

(5) 자산관리 및 재제조

(6) 미터링/지능화/IoT

2. 탄소중립에 따른 전력기술 발전동향

1) 글로벌 및 국내 탄소중립과 전력 기술

(1) 국제에너지기구(IEA)의 탄소중립 전망과 전력 기술

(2) 미국의 탄소중립과 전력 기술

(3) 영국의 탄소중립과 전력 기술

(4) 일본의 탄소중립 로드맵과 전력 기술

(5) 유럽연합(EU)의 탄소중립 로드맵과 전력 기술

(6) 전력시스템 유연성 기술과 전력시장 제도

2) 국내 탄소중립과 전력 기술

(1) 국가 온실가스 감축목표(NDC) 상향과 탄소중립 시나리오

(2) 전력계통 및 전력시장 기술개발

3. 디지털 탄소중립형 전력기기 기술 주요동향

1) 디지털 탄소중립형 전력기기 시장 동향

2) 디지털 탄소중립형 전력기기 기술 동향

(1) 탄소중립 달성을 위한 탄소중립형 전력기기 핵심기술

가. 탄소중립형 절연가스

나. 탄소중립형 가스개폐기

다. 탄소중립형 가스변압기

라. 초고압 부싱

마. 초고압 변성기

(2) 지능형 전력망 구축을 위한 배전용 디지털 전력기기 핵심기술

가. 반도체 변압기

나. 하이브리드 전자식 변압기

4. 글로벌 전력회사의 탄소중립을 위한 전략

1) 연대·협력 추진 배경

2) 해외 주요 기업의 연대·협력 사례

(1) 공급망 온실가스 감축

(2) 기술개발 및 사업화 클러스터

(3) 청정수소 기술개발 및 사업화

(4) 탄소 포집·저장·활용 기술개발 및 사업화

(5) 재생에너지 공급 확대

(6) 에너지효율 및 전기화

3) 부분별 연대·협력 특성과 전력회사 역할

(1) 공급망 온실가스 감축

(2) 기술개발 및 사업화 클러스터

(3) 청정수소 기술개발 및 사업화

(4) 탄소 포집·저장·활용 기술개발 및 사업화

(5) 재생에너지 공급 확대

(6) 에너지효율 및 전기화

4) 국내 현황 진단 및 검토

제2장 탄소중립 실현을 위한 발전설비 기술과 신재생E 현황

1. 국내외 석탄화력발전 현황

1) 국내 석탄화력발전의 현황

2) 국내외 에너지 전환 정책 동향과 추진현황

(1) 국외 주요국의 탈석탄 현황

가. 미국

나. 유럽

다. 중국

(2) 우리나라의 탈석탄 현황

2. 화력발전 대기오염물질 저감⋅제거를 위한 시스템/설비 개발현황

1) 국내 복합화력발전의 대기오염 방지시설

(1) 질소산화물

(2) 황연

(3) 일산화탄소 및 총탄화수소

(4) 철산화물

(5) 온실가스

2) 1,000MW 석탄화력발전소 오염물질 제거효율 향상을 위한 탈황설비 성능개선

(1) 서론

가. 연구배경 및 목적

나. 연구내용

(2) 탈황설비 성능개선 방법 및 사례

가. 장치 특성 및 원리

A) 통풍설비 개요

B) 흡수탑설비 개요

C) 탈황설비의 성능개선 방법

나. 설치대상 발전소 분석

A) 신보령화력 기존 탈황설비 설계현황

다. 신보령화력 탈황설비 효율향상 방안

A) 흡수탑 재순환펌프/흡수탑 개조 공사

B) 흡수탑내 스프레이뱅크 노즐, 배관교체

C) 흡수탑 철골 개조공사 시행

D) OAB 개조 공사

E) GGH 개조 공사

라. 신보령화력 기존 탈황설비 설계현황

(3) 성능시험 결과 및 고찰

가. 성능시험 조건 및 방법

A) 시험의 세부 목적

B) 시험방법

나. 황산화물 제거 효율

다. GGH 누설률

라. 먼지 제거 효율

3. 미세먼지 저감기술 동향

1) 1차 생성 미세먼지 저감기술

(1) 원심력집진기(cyclone)

(2) 여과집진기(bag filter)

(3) 전기집진기(electrostatic precipitator)

(4) 습식 세정장치(scrubber)

2) 2차 생성 미세먼지 전구물질 저감기술

(1) 질소산화물(NOx) 저감기술

(2) 황산화물(SOx) 저감기술

4. 국제 재생에너지 산업 동향

1) 국가별 재생에너지 보급 현황

2) 국가별 재생에너지 균등화발전비용(LCOE) 비교

5. 글로벌 해상풍력 및 소형풍력 주요동향

1) 해상풍력발전

(1) 관련 정책 및 제도

(2) 시장 동향

(3) 해상풍력 기술 동향

가. 에너지 섬

나. 부유식 해상풍력

다. Power to X(P2G)

(4) 해외 주요국 해상풍력 배후항만

가. 덴마크 [에스비에르]

나. 독일 [브레머하펜]

다. 일본 [기타큐슈]

2) 소형 풍력 발전

(1) 관련 정책 및 제도

(2) 시장 동향

가. 시장 규모 및 전망

나. 경쟁 현황

6. 건물일체형 태양광 발전과 고효율 모듈/장치 주요동향

1) 건물일체형 태양광 발전(BIPV)

(1) 정부 정책 및 규제현황

(2) 시장동향 및 전망

가. 시장 규모

나. 경쟁 현황

2) 고효율 태양광발전 모듈 및 장치 개발동향

(1) 기술개발 이슈

가. 태양광발전 모듈 효율증가

(2) 해외 기업 동향

(3) 국내 기업 동향

Ⅱ편 분산에너지 활성화와 스마트 전력시스템 구축

제1장 전력공급 유연성 강화를 위한 추진전략별 기술분석

1. 제3차 지능형전력망 기본계획(2023~2027)

1) 지능형전력망

(1) 정의

(2) 구성요소

2) 국내외 동향

(1) 국내 환경 변화

(2) 해외 동향

가. 세계 시장 전망

나. 국가별 정책 동향

A) 미국 : 분산자원 활성화와 신산업 기반 구축

B) EU : 탈탄소화 및 에너지안보 확립

C) 중국 : 전력망 고도화 및 신기술 활성화

D) 일본 : 분산자원 활용을 위한 시장·체계 구축

다. 시사점

3) 주요 추진 과제

(1)전력 공급 유연성 강화

가. 전력공급 유연성 자원 확보

나. 통합발전소(VPP) 도입

(2)스마트한 전력소비 체계 구축

가. 수요자원 시장 운영 확대

A) 능동적 전력 소비 환경 조성을 위한 국민DR 활성화

B) 재생에너지 출력제한 해소를 위한 플러스 DR 시장 운영 확대

나. 스마트 전력계량 시스템 구축 및 계시별요금제 확대

A) 전력 新서비스 확산을 위한 계량인프라 구축 지속 확대

B) 수요관리 유도 및 소비자 선택권 확장을 위한 계시별 요금제 확대

(3)전력계통 시스템 디지털화

가. 분산에너지 핵심 기술개발

A) 분산에너지 계통수용성 제고를 위한 전력망 핵심기술 개발

나. 분산에너지 운영시스템 마련

다. ICT 기반의 전력시스템 스마트화

(4) 마이크로그리드 활성화

가. 유형별 핵심 마이크로그리드 모델 개발

나. 에너지 프로슈머 활성화 촉진

(5) 지능형전력망 산업 생태계 구축

가. 지능형전력망 표준·인증 활성화

나. 지능형전력망 산업 활성화 기반 조성

2. 섹터커플링 기술 개발 및 활용사례

1) 섹터커플링

2) Power to Gas(P2G) 핵심기술

(1) P2G 시장동향

가. 세계시장

나. 국내시장

(2) P2G 프로젝트‧실증 현황

가. 해외 P2G 프로젝트 현황

A) HyBalance 프로젝트

B) Green Fuels for Denmark 프로젝트

C) HyStock 파일럿 프로젝트

나. 해외 P2G 실증 사례

A) 영국

B) 독일

C) 프랑스

D) 일본

다. 국내 P2G 실증 사례

(3) P2G 생태계 기술동향    

가. 해외 플레이어 동향

나. 국내 플레이어 동향

(4) P2G 특허동향

가. 특허 증가율

나. 특허 점유율

다. 주요 출원인 동향

3) Power-to-Heat(P2H) 핵심기술

(1) P2H 기술 동향

(2) 해외 P2H 프로젝트‧실증 현황

가. 해외 P2H 프로젝트 현황

A) Aarhus市 P2H 프로젝트

B) Heat Smart Orkney 프로젝트

C) 칭다오市 지역난방 네트워크 구축 프로젝트

나. 해외 P2H 사례

4) Vehicle–to-Grid(V2G) 핵심기술

(1) V2G 시장동향

가. 세계시장

나. 국내시장

(2) V2G 프로젝트 현황

가. 미국 Nuvve사와 캘리포니아 지역 V2G 프로젝트

나. 덴마크 EDISON 프로젝트

(3) V2G 생태계 기술동향

가. 해외 플레이어 동향

나. 국내 플레이어 동향

(4) V2G 특허동향

가. 특허 증가율

나. 특허 점유율

다. 주요 출원인 동향

5) 국내외 섹터커플링 동향

(1) 섹터커플링 유형

가. 섹터커플링과 P2X (Power-to-X)

A) Power-to-Heat(P2H, 전기-열 결합)

B) Power-to-Mobility(P2M, 전기-수송 결합)

C) Power-to-Gas(P2G, 전기-가스 결합)

D) X-to-Power(X2P, 재전력화)

나. 섹터커플링과 스토리지 믹스(Storage Mix)

다. 멀티에너지허브시스템(MEHS: Multi Energy Hub System)

(2) 국내외 섹터커플링 동향

가. Power-to-Heat

나. Power-to-Mobility

다. Power-to-Gas

3. 가상발전소(VPP) 유형별 기술과 운영현황 

1) 가상발전소

(1) 개념

(2) 유형

(3) 배경

2) 가상발전소 시장 동향

3) 국내외 VPP 운영현황

(1) 해외 VPP 운영현황

가. 유럽

A) 영국

B) 독일

나. 미국

A) Sunrun社 VPP

B) Tesla社 VPP

다. 일본

A) 미야코지마 가상발전소 설립(2021~)

라. 호주

A) Ausgrid 배터리 VPP 실증(2019~2022)

마. 중국

A) VPP 발전 단계 및 국가 실증 사업

(2) 국내 VPP 운영현황

4) VPP 사례 및 사업모델

(1) 가상발전소 사례

가. 테슬라(Tesla)    

나. 쉘(Shell)

다. 한화솔루션

(2) 가상발전소 사업모델

가. 사업모델 ①

나. 사업모델 ②

4. 재생에너지 입찰제도와 시범사업

1) 재생에너지 입찰제도 도입

(1) 재생에너지 입찰제도 도입

(2) 재생에너지 입찰제도 주요내용

(3) 재생에너지에 대한 정산 및 결제

2) 전력시장 제도개선 제주 시범사업

(1) 재생에너지 입찰제도

(2) 실시간 시장

(3) 보조서비스(예비력)시장

제2장 스마트한 전력소비 체계 구축을 위한 기술‧제도 현황

1. 수요반응시장(DR)의 환경변화와 전망

1) 국내 수요반응시장 환경변화

2) 국민DR

(1) 국민 DR 활성화(에너지쉼표)

(2) 실증 사업

3) 플러스DR

(1) 플러스DR 개요

(2) 국내·외 활용사례

가. 美 캘리포니아, PG&E XSP(eXcess Supply Pilot) 프로그램

나. 韓 제주도, 한전 플러스DR 제도

(3) 섹터커플링을 통한 신규 플러스DR 자원 발굴 추진

2. AMI 보안과 표준화 현황

1) AMI 보안 적용에 따른 원격검침 성능

(1) 국내 AMI 현황

(2) AMI 보안 요구사항 분석 및 적용방안

가. AMI 보안 요구사항

나. AMI 2.0 보안 기능

다. DLMS 보안 APDU 오버헤드 크기 분석

(3) 모의환경 구성 및 검침 성능분석

가. DCU 검침 항목 및 주기

나. HDLC 프레임 오버헤드 크기 계산

다. 원격검침 모의환경 구성

라. 원격검침 성능분석

2) 공동주택 전력 AMI 데이터 플랫폼 기능 및 표준화

(1) 연구 배경

(2) 공동주택 전력 AMI 데이터 플랫폼 기능 및 구성요소

(3) 공동주택 전력 AMI 데이터 플랫폼 국내 표준화 현황

(4) 결론

3. 계시별 요금제 현황 및 프로슈머/소비자간 전력거래 연구

1) 제주지역 계시별 요금제 현황과 시사점

(1) 제주지역 계시별 요금제

(2) 누진제와 계시별 요금제 전기요금 비교

2) 계시별 전기요금에서의 프로슈머와 소비자간 전력거래 가격추정 연구

(1) 기존연구 동향

가. 전력거래 플랫폼 사례

나. 전력거래 메카니즘

(2) 프로슈머와 소비자간 거래가격 추정

가. 전력거래 개념

나. 전력수요 및 태양광 발전패턴

다. 프로슈머와 소비자간 거래가격 모델

A) 프로슈머의 전력 직거래 조건

B) 전력소비자의 전력 직거래 조건

(3) 사례연구

가. 기본전제

A) 전력사와의 전력거래 가격

B) 프로슈머 및 소비자의 전력소비

나. 모의시나리오 및 분석

A) 모의시나리오

B) 모의결과

(4) 결론

3) 선택권 확대를 위한 계시별 시간대 구분

제3장 전력계통 시스템 디지털화 -직류전력망/그리드포밍-

1. 분산에너지 계통수용성 제고를 위한 직류(DC)전력망 기술개발 동향

1) LVDC(저압)

(1) LVDC의 적용 확대를 위한 전력품질과 지락검출에 대한 연구

가. 연구 배경

나. LVDC 시스템의 전력품질

A) LVDC 계통의 전력품질 요소

B) LVDC의 전력품질 항목    

다. 지락검출장치(IMD)

라. 결론

(2) LVDC용 반도체 차단기 기술 동향

가. 연구 배경

나. 반도체 차단의 이해

다. 전력용 반도체 차단기 개발 현황

라. 결론

(3) 직류 배전용 전력케이블 개발의 핵심 요소

가. 교류 및 직류 배전용 전력케이블 설계 개념 차이

나. 직류 배전용 전력케이블의 개발 시 핵심 요소 제안

다. 결론

2) MVDC(특고압)

(1) MVDC 배전망 구축 및 운용을 위한 전력기기 개발 현황

가. MVDC 시스템용 전력기기

나. MVDC용 컨버터 스테이션 전력기기

A) 국내

B) 해외

다. MVDC용 직류차단 및 보호용 전력기기

(2) 차세대 AC/DC Hybrid 배전 네트워크 R&D사업

가. 연구 배경

나. 비전 및 목표

다. 추진전략

(3) AC/DC Hybrid 배전망 운영 기술

가. 국내외 MVDC배전 운영기술 동향

나. Medium Voltage AC/DC 하이브리드 운영기술 개발

다. 결론

(4) AC/DC Hybrid 배전망 테스트베드 구축현황

가. 에너지 관련 이슈

나. 국내외 기술개발 동향    

다. AC/DC Hybrid 배전망 테스트베드

3) HILS 기반 제주 HVDC(초고압) 제어 성능 분석 플랫폼 개발동향

(1) HVDC(초고압) 시스템

(2) HILS 기반 제주 #1 HVDC 제어 성능 분석 플랫폼 

가. HILS 기반 제주 #1 HVDC 제어 성능 분석 플랫폼 H/W 구성

나. 제주 #1 HVDC 성능 검증 플랫폼 실시간 해석 모델

(3) HILS 기반 제주 #1 HVDC 제어 성능 시험

(4) 결론

4) 대용량 전력변환 기술동향

(1) 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC) 기술의 국산화

가. HVDC 시스템 개발

나. MVDC 시스템 개발

다. STATCOM 개발

(2) MV급 대용량 전동기 구동용 모듈러 멀티레벨 컨버터 개발동향

가. MMC의 주파수에 따른 전압변동 분석

나. MMC의 서브 모듈 전압 변동 제한 방법

2. 그리드포밍 및 동기조상기 기술개발 및 사례분석

1) 재생에너지 수용성 증대를 위한 그리드포밍 기술동향

(1) 인버터 기반 발전원 중심의 계통 환경변화

(2) 그리드팔로잉(GFL : Grid Following), 그리드포밍(GFM : Grid Forming) 기술 비교

(3) 그리드포밍(GFM : Grid Forming) 제어의 동작

2) 전력계통 내 관성확보를 위한 동기조상기 기술⋅사례 분석

(1) 전력계통 내 관성의 영향성

(2) 동기발전기 및 동기조상기의 구조

가. 동기발전기 구조

나. 동기조상기 구조

(3) 관성 증대를 위한 flywheel(축세륜)의 활용

(4) 축세륜 시스템의 구조

가. 축세륜 회전자

나. 베어링

다. 하우징

(5) 국내외 기술동향

가. 국내

나. 국외 기술동향

(6) 동기조상기 해외사례 분석

가. 동기조상기 설치 사례

A) 이탈리아

B) 호주

C) 에스토니아

나. 동기조상기 전환 사례

A) 미국

B) 캐나다

(7) 동기조상기 설치를 위한 경제성 분석

가. 동기조상기 설치 및 전환 비용

나. 동기조상기 설치 및 전환 추정 비용 비교

3) 재생에너지 출력예측 기반 유연접속기술

(1) 재생에너지 연계현황

(2) 재생에너지 출력예측 기술

(3) 재생에너지 유연접속 기술

제4장 전력계통 시스템 디지털화 -배전/ADMS/LRMS/디지털변전소-

1. 분산에너지 운영시스템 개발 추진동향과 배전계통 분야 기술동향

1) 차세대 배전망 관리시스템(ADMS)

(1) 추진 배경

(2) 추진 내용

(3) 향후 계획

2) 신재생발전 지역 관제시스템(LRMS)

(1) 추진 배경

(2) 추진 내용

가. 추진 전략

A) 신재생발전 출력예측시스템 개발

B) 신재생발전 연계 계통 안정도 평가시스템 개발

C) 신재생에너지 증가에 대응하기 위해 신재생발전 지역 관제시스템(LRMS) 개발을 추진

D) 기대 효과

(3) 향후 계획

3) 분산전원 단독운전을 이용한 배전계통 정전복구 방식 연구

(1) 연구 배경

(2) 계통 분할 기반 분산전원 단독운전

가. 의도적 분산전원 단독운전 기술

나. 배전계통 분할 방법

(3) 최적화 기반 배전계통 정전복구 방안 도출

가. 정전복구 목적함수 및 제약조건

나. 메타-휴리스틱 기법을 이용한 정전복구 방안 도출

(4) 결론

4) 태양광 발전 계통운전 유지 기능과 배전계통 보호 연구

(1) 태양광 발전 계통운전 유지 기능 요구사항

가. 국가별 그리드 코드(Grid Code)

나. 한전 분산형전원 계통지원 기능

다. 계통연계 유지를 위한 태양광 인버터 성능개선

(2) 태양광 발전이 연계된 배전계통의 고장 영향

가. 전력계통 고장 위치에 따른 배전계통 저전압 발생 영향

나. 태양광 발전이 연계된 배전계통 고장 영향 분석

(3) 결론

5) 분산 에너지 자원 관리 시스템 주요동향

(1) 분산 에너지 자원 관리 시스템

(2) 관련 정책 및 제도

(3) 시장 동향

2. ICT 기반의 전력시스템 스마트화 기술동향

1) 안정적 전력계통 운영시스템 구축을 위한 PMU 동향

(1) 전력망 광역 관리 시스템

가. 배경

나. PMU 개념

다. PMU 응용 프로그램(애플리케이션)

A) 실시간 측정 시스템

B) 전력망 광역 감시 시스템, WAMS(Wide Area Monitoring System)

C) 전력망 광역 제어 시스템, WACS(Wide Area Control System)

D) 전력망 광역 감시제어 시스템, WAMAC(Wide Area Monitoring and Control)

E) 전력망 광역 감시제어·보호 시스템, WAMPAC(Wide Area Monitoring, Protection and Control)

라. 해외 사례

A) 북미

B) 유럽

C) 기타

(2) 변전소의 PMU 빅 데이터를 이용한 전처리 및 사고 분석에 관한 연구

가. 최근 이슈

나. ○○ S/S 및 PMU 빅 데이터

A) ○○ S/S의 PMU 소개

B) PMU 빅 데이터

다. ○○ S/S의 전처리 및 사고 분석

A) 전압 및 전류의 Snapshot 전처리

B) 사고 구간의 전압 분석

C) 사고 구간의 전력 차이 비교

D) 순시 전압 변동률 분석

라. 결론

2) 전력기기의 지능화를 위한 디지털 변전소 동향 및 발전방향

(1) 디지털 변전소

(2) 디지털 변전소 동향

가. 디지털 변전소 표준화 동향

나. 디지털 변전소 해외 동향

다. 디지털 변전소 국내 동향

A) 추진 배경

B) 추진 내용

C) 향후 계획

(3) 디지털 변전소 발전방향

가. Full 디지털 변전소 구현을 위한 Process 레벨 기반 기술

나. 상태감시·진단 및 보호 계전 일체화 기술

3. 배전계통/전력계통 디지털화를 위한 기술활용

1) 배전계통 인공지능 적용 기술개발 동향

(1) 연구 배경

(2) 배전선로 부하 예측을 위한 전처리 및 부하 절체 탐지

가. 인공지능 기반의 부하 절체 탐지 방법

나. 다항식 및 표준패턴 기반의 부하 절체 탐지 방법

(3) 배전선로 부하 예측 모델

(4) 결론

2) 전력계통 디지털 트윈 구현을 위한 인공지능 기술활용

(1) 연구 배경

(2) 디지털 트윈 기술 동향

(3) 인공지능 기반 전력계통 디지털 트윈 요소기술

가. 실시간 데이터 동기화 기술

나. AI 계통 해석 기술

다. AI 최적 운영 기술

라. AI 고장 진단 및 복구 기술

(4) 결론

3) 재생에너지 기반의 전력망 디지털트윈 기술 동향

(1) 최근 이슈

(2) 국내외 기술 동향

(3) 재생에너지 기반의 전력망 디지털트윈 기술

(4) 결론

제5장 마이크로그리드 연구동향 및 ESS/P2P 활용사례

1. 글로벌 스마트그리드 현황과 우리기업의 진출 유망시장 분석

1) 스마트그리드

(1) 스마트그리드 개념

(2) 스마트그리드 특징

(3) 스마트그리드 기술분야    

2) 국내외 스마트그리드 시장 동향

(1) 세계 스마트그리드 시장 동향

가. 미국

나. EU

다. 일본

라. 중국

(2) 국내 스마트그리드 시장 동향

3) 스마트그리드 진출 유망 시장

(1) 베트남

(2) 인도네시아

(3) 인도

(4) 필리핀

2. 마이크로그리드 제어기술과 운영에 관한 연구동향

1) 마이크로그리드의 독립운영 및 연계운영에 관한 연구

(1) 마이크로그리드 구성

(2) 운전 알고리즘

가. 독립운전 제어

나. 연계운전 제어

다. 운영 결과

(3) 결론

2) 그리드포밍 인버터 기반 마이크로그리드 제어

(1) 인버터 기반 컨버터 제어기술

(2) 그리드 포밍 기반 가상동기발전기(virtual synchronous generator, VSG)

(3) 실험

가. RCP 기반 성능테스트

나. Pilot Plant 기반 테스트

3) P2G 마이크로그리드의 배전계통 유연자원화 기술    

(1) 최근 이슈

(2) 재생에너지 변동성과 전력계통

(3) P2G 마이크로그리드 개발 현황

가. P2G MG 사이트 설계 및 구축

나. EMS 설계 및 개발

다. 전력중계장치 설계 및 개발

(4) 재생에너지의 유연자원화 방안 

(5) 결론

4) 통신장애를 고려한 분산형 마이크로그리드 제어기술과 연구

(1) 마이크로그리드에서 발생 가능한 통신장애 분류

(2) 통신장애를 고려한 분산형 마이크로그리드 제어

가. 통신 네트워크 장애를 고려한 제어

A) 통신 선로 고장

B) 통신 시간 지연

C) Packet drop

D) 다중 통신 선로 고장에 따른 분산전원 격리

나. 사이버 공격을 고려한 제어

A) False data injection(FDI)

B) Denial-of-service(DOS)와 반복 공격

C) 공모 및 비공모 공격

(3) 결론

3. 국내외 에너지저장장치(ESS) 활용 현황과 Storage Mix 대응방안

1) 국내외 Storage Mix 동향 분석

(1) Storage Mix 개요

(2) 해외 주요국 Storage Mix 사례

가. 계획 수립 형태

나. 대상 저장장치

다. 제공 서비스

라. Storage Mix 결과 및 사용되는 방법론

(3) 국내 에너지저장장치(ESS) 현황 및 Storage Mix 대응

가. 국내 ESS 현황

나. 국내 유연성 이슈 및 대응 계획    

다. Storage Mix 대응 계획

(4) 시사점

2) ESS 활용 다목적 NTAs(Non-Transmission Alternatives) 운영기술 동향

(1) 연구 배경

(2) ESS를 이용한 NTAs 운영기술

(3) 해외 기술동향

(4) 한전의 기술동향

(5) 육지계통 확대적용

(6) 결론

4. 에너지 신산업 관련 기업동향과 P2P 전력거래의 가능성

1) 글로벌 에너지 신산업 관련 기업 동향분석

(1) 에너지 신산업과 에너지의 서비스화

(2) 해외 에너지 혁신기업의 비즈니스 모델

가. 운영 최적화

나. 플랫폼 운영

다. 중개 서비스

라. 종합솔루션

마. 구독 상품화

(3) 해외 유틸리티의 신산업 현황

가. 운영 최적화

나. 플랫폼 운영

다. 중개 서비스

라. 종합솔루션

마. 금융 옵션

(4) 혁신기업과 유틸리티의 협력 추진 방안

가. 지분 투자 방식

나. 제품 파트너십

다. 조인트벤처

라. 판매권 계약 및 공동 제공

2) P2P 전력거래와 에너지 프로슈머의 가능성

(1) 소규모 전력중개거래 구조

(2) 파란홈

(3) 파란홈 서비스 내용 및 이용 방법

(4) 파란홈 이용 조건

(5) 파란홈 P2P 전력거래의 핵심기술

Ⅲ편 초전도기술과 전력/에너지 부분 활용연구

제1장 초전도 기술개발 연구동향 -고온초전도자석/전력/에너지-

1. 초전도 현상과 응용분야

1) 초전도 현상과 특징

2) 초전도 응용분야

3) 상온 초전도체 LK99 이슈과정

(1) 초전도체

(2) 상온 초전도체(LK99)의 일장춘몽

2. 고온초전도자석 기술 개발동향

1) 고온초전도자석 기술동향

(1) 초전도자석 연구개발 동향

(2) 국내 고온초전도자석 개발 현황    

가. 무절연 고온초전도 자석의 개발 동향

A) 45.5 T magnet - world record DC magnet

B) 26 T Magnet

C) Axion Detector용 고온초전도 자석 - 세계 최초 상업 판매된 고온초전도 자석

D) 400MHz NMR Magnet    

나. 향후 연구 개발

(3) 연구단 소개 및 기대효과

2) 고온초전도 NMR 자석 기술 동향

(1) HTS NMR 자석 관련 기술 동향

가. 무절연(No-insulation) 기술

나. 차폐전류(Screening current) 저감 기술

다. HTS 선재 접합기술

라. 기계적 스트레스 저감 기술

(2) HTS NMR 개발 현황

가. 독일 Bruker bio-spin

나. 일본 NIMS/ RIKEN/ Kobe steel/ JEOL 연합

다. 미국 MIT

라. 한국 KBSI 연합

마. 뉴질랜드 HTS-110

3) 2세대 고온초전도 선재의 기술개발 동향

(1) 연구 배경

(2) 2세대 고온초전도 선재 구조

(3) 2세대 고온초전도 선재 제조방법

가. 펄스레이저 증착(PLD)법

나. 유기금속증착(MOD)법

다. 유기금속 화학기상증착(MOCVD)법

라. 동시증발(co-evaporation)법

(4) 국내외 2세대 고온초전도 선재 연구개발 투자

(5) 결론

4) 초전도 벌크

(1) YBa₂Cu₃O7-y(Y123) 산화물 초전도체

(2) 결과 및 전망

3. 초전도기기 및 재료의 에너지/전력 분야 활용 연구동향

1) 수소-초전도 융합 기술 동향

(1) 수소 경제

(2) 액체 수소를 초전도 마그넷 냉각재로 활용

(3) 수소 액화기 제작

(4) 초전도 코일 전원용 연료 전지

(5) 결론

2) 국내 초전도 전력기기의 동향

(1) 선행 연구

(2) 초전도 케이블 시스템

가. 초전도케이블 시스템의 연구 개발

나. 한국의 초전도케이블 시스템 사업 모델 구축 및 사업화

(3) 초전도 한류기

(4) 결론

4. 한국형 초전도 중이온 가속기 프로젝트

1) 중이온가속기, 초전도선형가속기 진공시스템의 이해

(1) 연구 배경

(2) 라온 초전도가속기 진공시스템 구성

(3) 초전도가속기 상온구간 진공챔버 조립 및 설치

(4) 중이온가속기 저에너지 초전도가속기 구축 현황

(5) 결론

2) 한국형 초전도 중이온 가속기 전체 가속구간 빔 인출 및 시운전 성공

(1) 중이온가속기 전체 가속구간 빔 시운전 시험 결과

(2) 중이온가속기 장치 구축 현황 및 저에너지 연구 분야

(3) 중이온가속기 구축 사업 및 저에너지 가속장치 현황

가. 중이온가속기(RAON) 구축 사업

나. 저에너지 가속장치 현황

(4) 중이온가속기 활용 분야

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