COP21에서 채택된 파리협정에서 명시한 지구 대기온도 $2^{\circ}C$ 이하 상승억제 목표를 달성하기 위해서는 현재 각 당사국이 제출한 감축 목표치로만은 부족한 상황이다. 이에 따라 향후 감축목표를 상향하기 위한 작업이 이루어질 것이다. $CO_2$ 배출량을 줄이기 위한 여러 수단 중 이산화탄소 포집 및 저장(CCS: Carbon Capture and Storage)은 필수 옵션으로 현재 전세계에서 대규모 실증이 진행되고 있다. 실증 단계에 있는 1세대 기술의 경우 높은 포집비용 및 발전원가 상승으로 정책적 뒷받침 없이는 시장보급이 어려운 실정이다. 이에 비용을 저감하기 위한 2세대, 3세대 혁신 포집기술들이 개발되고 있으며 2세대 기술들은 파일럿 규모로, 3세대 기술들은 벤치규모로 연구되고 있다. 본 리뷰 논문에서는 전세계 대규모 CCS 실증 사업 현황을 살펴보고, 2세대, 3세대 포집기술에 대해 연소전, 연소후, 신연소기술로 구분하고 습식 포집기술, 건식 포집기술, 분리막 기술, 산소연소기술의 세부 기술개발 내용에 대한 현재까지의 기술개발 결과를 요약정리하였다.

$CO_2$ 지중저장 기술은 가장 유력한 대용량 온실가스 감축기술의 하나이다. 이 기술을 적용하여 국제적으로 노르웨이, 알제리, 캐나다, 미국 등에서 이미 대규모 실증 및 상용화 사업이 수행되고 있으며, 호주, 일본, 네덜란드, 독일 등 그 밖의 여러 나라에서 다양한 내용과 규모를 갖는 중소규모 실증사업이 진행되고 있다. 한국도 소규모 육상 파일럿 저장 프로젝트와 중규모 해상 저장실증 프로젝트가 추진되어 착실하게 기술개발과 경험확보를 위해 노력하고 있다. $CO_2$ 지중저장 사업은 화석연료의 사용이 다른 에너지원으로 대체되기 전까지 지속적으로 확장될 것으로 예측되고 있으나, 온실가스 감축시장의 불안전성, 사업의 수익구조와 관련된 경제성, 누출에 대한 안전성 등의 위협요소를 갖고 있다. 따라서 이러한 위협을 극복하기 위해 많은 국가와 기업들이 저비용-고효율 지중저장 기술과 안전한 지중저장 기술의 확보를 목표로 연구개발 및 실증사업을 추진하고 있다. 한국의 경우에 저장소가 주요 포집원으로부터 상당한 거리를 갖고 있는 해저에 발달하고 있기 때문에 지중저장 사업의 경제성 확보가 매우 불리한 조건이다. 따라서 정부나 기업이 CCS 기술을 주요 온실가스 감축수단으로 채택하여 대규모 지중저장 사업을 본격적으로 착수하는 것을 주저하고 있다. 한국과 같은 불리한 조건을 갖는 국가의 경우에 특히 대규모 저장소의 확보를 포함한 저비용-고효율 지중저장 기술의 실용화가 절실하게 필요하다. 결론적으로 한국의 $CO_2$ 지중저장 사업의 성공적인 추진을 위해서는 대규모 저장소의 확보, 저비용-고효율 지중저장 기술의 개발과 실증을 통한 실용화, 중소규모 지중저장 실증사업으로 축적한 기술과 경험으로 대규모 지중저장 사업의 효율화 달성이 요구된다. 이를 위한 실천적인 로드맵과 프로그램의 작성과 착실한 이행 역시 중요하다. 이러한 기반이 착실하게 다져질 경우에 한국에서 대규모 CCS 통합실증과 $CO_2$ 지중저장 사업이 본격적으로 개시될 수 있을 것이다.

이산화탄소의 화학적 전환기술은 온실가스 저감뿐만 아니라 탄소자원화를 통해 유한한 자원을 대체할 수 있는 기술이다. 다양한 화학반응에 의한 이산화탄소의 전환이 상용화되어 있지만, 대량의 이산화탄소를 자원화하기 위해서는 혁신적인 기술개발이 필요하며 전세계적으로 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이산화탄소를 직접 분자구조내에 삽입하는 기술 중 고분자 원료물질로 이용되고 있는 Dimethyl carbonate와 Polyol에 대한 제조기술 현황에 대해 소개하였다. RIST에서는 Dimethyl carbonate 제조기술로 urea methanolysis에 의한 촉매 및 공정을 개발하였으며, Polyol의 경우 고유 촉매개발 및 polyol 제품군에 대한 연구를 수행중에 있다. 이들은 분자내에 이산화탄소를 40%이상 포함할 수 있는 화학제품이므로 실용화 성공 시 온실가스 저감에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

전세계의 인구 증가와 경제 발전은 지속적인 에너지 수요의 증가를 가져오고 있다. 특히, 전력부분에서는 아시아 및 아프리카, 그리고 중남미 등의 개발도상국을 중심으로 그 수요가 지속적으로 증가하고 있어 주요 에너지원인 석탄의 이용도 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 그러나, 이산화탄소 및 대기오염원, 그리고 미세먼지 등의 배출 등은 석탄을 이용한 전력생산에 있어 환경친화적인 기술로의 대응방안 마련과 더불어, 고효율의 다양한 저급연료를 활용할 수 있는 발전 기술의 개발이 요구되고 있다. 이에, 기술개발 및 그 상용화 시장이 점차 증대되고 있는 초초임계 순환유동층 보일러에 대한 관심이 증대하고 있다. 초초임계 순환 유동층 보일러는 중소형의 아임계의 드럼형 구조에서 벗어나 대용량화의 기본 구조인 Once Through 형태의 증기 순환 구조를 지니고 100-300 MWe의 상업용 모듈의 복제를 통해 600 MW급이 상용화 운전 중에 있으며, 향후 설계가 완성된 800 MWe의 상업화 진행이 기대되고 있다. 초초임계 순환유동층 보일러는 2017년 이후 아임계 순환유동층 보일러 설치 용량을 추월하여 표준형 모델이 될 것으로 전망되고 있어, 본 논문에서의 이의 기술적 배경과 개발 현황 그리고 시장전망 등을 통해 기술적 이해를 도모하고자 한다.

The newly proposed analysis method using a direct-current current-voltage (DCIV) simulation is introduced for investigating leakage current composing MOS transistor. From comparing the density and location of traps using DCIV method and investigating the leakage current of gate channel transistor, we proposed the graphical analysis method to correlate the DCIV current and leakage mechanism by the traps. And, our graphical method intuitively explains that leakage current in MOS transistor is well correlated with the DCIV current of the MOS transistor arrays due to two kinds of traps created by Fowler-Nordheim (F-N) stress and Hot carrier stress, respectively.

To test the effectiveness of using an energy storage system for frequency regulation, the Energy New Business Laboratory at KEPCO Research Institute installed a 4 MW energy storage system (ESS) demonstration facility at the Jocheon Substation on Jeju Island. And after the successful completion of demonstration operations, a total of 52 MW ESS for frequency regulation was installed in Seo-Anseong (28 MW, governor-free control) and in Shin-Yongin (24 MW, automatic generation control). The control system used in these two sites was based on the control system developed for the 4 MW ESS demonstration facility. KEPCO recently finished the construction of 184 MW ESS for frequency regulation in 8 locations, (e.g. Shin-Gimjae substation, Shin-Gaeryong substation, etc.) and they are currently being tested for automatic operation. KEPCO plans to construct additional ESS facilities (up to a total of about 500 MW for frequency regulation by 2017), thus, various operational tests would first have to be conducted. The high-speed characteristic of ESS can negatively impact the power system in case the 500 MW ESS is not properly operated. At this stage we need to verify how effectively the 500 MW ESS can regulate frequency. In this paper, the effect of using ESS for frequency regulation on the power system of Korea was studied. Simulations were conducted to determine the effect of using a 524 MW ESS for frequency regulation. Models of the power grid and the ESS were developed to verify the performance of the operation system and its control system. When a high capacity power plant is tripped, a 24 MW ESS supplies power automatically and 4 units of 125MW ESS supply power manually. This study only focuses on transient state analysis. It was verified that 500 MW ESS can regulate system frequency faster and more effectively than conventional power plants. Also, it was verified that time-delayed high speed operations of multiple ESS facilities do not negatively impact power system operations. It is recommended that further testing be conducted for a fleet of multiple ESSs with different capacities distributed over multiple substations (e.g. 16, 24, 28, and 48 MW ESS distributed across 20 substations) because each ESS measures frequency individually. The operation of one ESS facility will differ from the other ESSs within the fleet, and may negatively impact the performance of the others. The following are also recommended: (a) studies wherein all ESSs should be operated in automatic mode; (b) studies on the improvement of individual ESS control; and (c) studies on the reapportionment of all ESS energies within the fleet.

Smart grid is called it as a system of systems. There are diverse types of systems in smart grid environment. Therefore, one of key factors to achieve smart grid successfully is interoperability among diverse systems. To secure interoperability, smart grid operating system should be developed complied with standards in terms of the data representation and communication. Common Information Model (CIM) and OLE Process for Control - Unified Architecture (OPC-UA) are the representative international standards in smart grid domain. Each standard defines data representation and communication by providing common information model and the unified architecture. In this paper, we explain a smart grid platform that we have developed to comply with CIM and OPC-UA standards for secure interoperability among numerous legacy systems.

Despite the exponential throughput improvement in mobile communications systems, their ability to satisfy requirements of state-of-the-art and future applications of advanced metering infrastructure (AMI) is still under investigation. Challenges are mainly due to the inadequacy of third generation partnership project (3GPP) networks to support large amounts of devices simultaneously, while the number of AMI end-devices and the frequency of their data transmission increase with new AMI-based applications. In this introductory survey, innovative and future AMI applications and their communication requirements are first reviewed. Then, we identify challenges of 3GPP long term evolution (LTE) in enabling future AMI applications. More importantly, the latest improvements to LTE-A standard release 12 and 13 are reviewed and analyzed with regards to their potential to improve the quality of LTE-enabled AMI. It is found that 3GPP enhancements on machine type communications (MTC) standards will significantly enhance AMI communications. Beyond MTC specifications, non-MTC-specific enhancements such as carrier aggregation and multi-connectivity for user equipment will also contribute greatly to improving reliability and availability of AMI devices. The paper's focus is towards improved backhaul support for innovative and future AMI applications, beyond traditional automatic meter reading.

This paper analyzes voltage control method in order to supply high-quality power for stand-alone microgrid. Stand-alone microgrid is composed of battery bank, stand-alone PCS and controllable loads. The main role of stand-alone PCS is to supply high-quality power to loads as main source by using stable voltage method regardless of load conditions. In particularly, output voltage of stand-alone PCS gets severely unbalanced voltage under unbalanced loads. Fundamental positive and negative sequences are transformed by two coordinates transformation which are rotated in each opposite direction, respectively. Each fundamental d-q voltage is regulated by each fundamental PI control. In addition, low-order harmonics are compensated through resonant controllers. Performance of stand-alone microgrid is tested for feasibility, and it is verified that output voltage of THD is improved to 1% from 2.2% under 50 kW balanced load, and is improved to 1.1% from 2.6% under 50 kW unbalanced load.

한국전력공사는 200년부터 저압 고객에 대한 AMI (Advanced Metering Infrastructure) 기반의 검침시스템을 구축하여 운영하고 있다. 한전의 AMI 검침시스템은 현재 255만호에 설치되어 운영되고 있으며 2020년까지 2200만호를 설치하여 운영할 예정이다. 본 연구에서는 원활한 AMI 검침망 운영을 위해 DCU (Data Concentration Unit) 및 모뎀에 대한 네트워크 동작상태를 감시할 수 있는 AMI 망관리시스템을 개발하였다. AMI 망관리시스템은 네트워크 장비에 대한 속성 데이터 및 네트워크 토플로지 정보, 통신성능 정보, 장애정보 등을 수집하고, 데이터 분석을 통해 장애내역을 생성하며, 원격에서 장비를 제어하는 등의 기능을 제공하고 있다. AMI 망관리시스템은 전력선 통신망에서 네트워크 장비에 대한 약 370여개의 MIB (Management Information Base) 정보를 SNMP (Simple Network Management Protocol)를 이용하여 수집과 제어를 수행하고 있다. 본 논문에서는 AMI 망관리시스템에 대한 주요 기능과 설계내용, 구현된 서비스 화면을 소개하고자 한다.

Distribution management system or microgrid energy management system plays an important role in monitoring, operation and control of electrical distribution systems by utilizing IT infrastructure. Nowadays, the rapid increase of the distributed resources makes the conventional management system have some additional functionality for the reliable operation due to intermittent renewables and the efficient operation on the economical purpose. In this paper, the brief standard software functional requirements of microgrid energy management system are provided through survey of the recent commercial products of the major vendors, and furthermore the architectures of microgrid energy management system are provided in comparison with major suppliers' microgrid energy management system. The summary of investigation will be able to make the developers and researchers focus on the specific functionality in the real world.

In order to evaluate the lifespan of high-temperature parts with thermal barrier coating in gas turbines used for power generation, this study was performed on an 80 MW-class gas turbine exceeding 24 k equivalent operating hours. Degradation characteristics were evaluated by analyzing the YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) top coat, which serves as the thermal barrier coating layer, the NiCrAlY bond coat, and interface layers. Microstructural analysis of the top, middle, and bottom sections showed that Thermal Growth Oxide (TGO) growth, Cr precipitate growth within the bond coat layer, and formation of diffusion layer occur actively in high-temperature sections. These microstructural changes were consistent with damaged areas of the thermal barrier coating layer observed at the surface of the used blade. The distribution of Cr precipitates within the bond coat layer, in addition to the thickness of TGO, is regarded as a key indicator in the evaluation of degradation characteristics.

Assessing the handling properties of coal becomes a major issue for the operation of a fuel supply system in power plants, due to the increased types of coal imported into Korea. In this study, the cohesion strengths of 13 bituminous and sub-bituminous coals from different countries were tested by measuring the amount of force that leads to a failure of consolidated particles. The particle size was in the range of 0.1-2.8 mm, which represents the coarse particles before pulverization. While the cohesion strength was proportional to the compression force in the tested range, the effects of the surface moisture content and the weight fraction of fines were crucial for cohesive coals. At fixed conditions of surface moisture and particle size, large variations were found in the cohesion propensity between coals. For coals of 0.1-0.5 mm with the moisture added close to the critical value, cohesive coals had the density over $900kg/m^3$ after consolidation. The cohesion propensity was not correlated with the basic properties of coals with sufficient statistical significance.

In chemical-looping combustion, pure oxygen is transferred to fuel by solid particles called as oxygen carrier. Chemical-looping combustion process usually utilizes a circulating fluidized-bed process for fuel combustion and regeneration of the reduced oxygen carrier. The performance of an oxygen carrier varies with the active metal oxide and the raw support materials used. In this work, spraydried Mn-based oxygen carriers were prepared with different raw support materials and their physical properties and oxygen transfer performance were investigated to determine that the raw support materials used are suitable for spray-dried manganese oxide oxygen carrier. Oxygen carriers composed of 70 wt% $Mn_3O_4$ and 30 wt% support were produced using spray dryer. Two different types of $Al_2O_3$, ${\gamma}-Al_2O_3$ and ${\alpha}-Al_2O_3$, and $MgAl_2O_4$ were applied as starting raw support materials. The oxygen carrier prepared from ${\gamma}-Al_2O_3$ showed high mechanical strength stronger than commercial fluidization catalytic cracking catalyst at calcination temperatures below $1100^{\circ}C$, while the ones prepared from ${\alpha}-Al_2O_3$ and $MgAl_2O_4$ required higher calcination temperatures. Oxygen transfer capacity of the oxygen carrier prepared from ${\gamma}-Al_2O_3$ was less than 3 wt%. In comparison, oxygen carriers prepared from ${\alpha}-Al_2O_3$ and $MgAl_2O_4$ showed higher oxygen transfer capacity, around 3.4 and 4.4 wt%, respectively. Among the prepared Mn-based oxygen carriers, the one made from $MgAl_2O_4$ showed superior oxygen transfer performance in the chemical-looping combustion of $CH_4$, $H_2$, and CO. However, it required a high calcination temperature of $1400^{\circ}C$ to obtain strong mechnical strength. Therefore, further study to develop new support compositions is required to lower the calcination temperature without decline in the oxygen transfer performance.

Recently, interests for maintenance of transmission tower are increasing to extend life of structures and reduce maintenance cost. However, existing classical diagnosis method of corrosion deteriorated degree on the transmission tower steel members, visual inspection, has a problem that error often due to difference of inspector's individual knowledge and experience. In order to solve the problem, this study carried out to develop the corrosion deterioration inspection tool for transmission tower steel members. This tool is composed of camera equipment and computer-aided diagnosis system. We standardized the photographing method by camera equipment to obtain suitable pictures for image processing. Diagnosis system was designed to evaluate automatically degree of corrosion deterioration for member of transmission tower on the basis of the RGB color image processing techniques. It is anticipated that developed the corrosion deterioration inspection tool will be very helpful in decision of optimal maintenance time for transmission tower corrosion.

초전도 전력 케이블의 상용화 노력에 따라 점차 장선화 되면서, 단위 냉각 시스템당 냉각용량이 큰 대용량 냉동기의 필요성이 증가하고 있다. 국내에서는 극저온 냉동기에 대한 기술 부족으로 인해 현재 극저온 냉동기는 해외 선진사로부터 고가의 비용으로 수입되고 있다. 초전도 전력 케이블의 상용화를 위해서는 대용량 브레이튼 냉동기의 국내 개발이 시급하다. 대용량 브레이튼 냉동기의 구성은 복열식 열교환기, 압축기, 극저온 터보 팽창기로 구성되어 있으며, 냉동기 효율과 가장 직접적인 연관이 있는 것은 극저온 터보 팽창기이다. 극저온 터보 팽창기는 극저온에서 고속으로 회전하면서 고압의 헬륨 혹은 네온 가스를 팽창시켜 온도를 낮추는 역할을 한다. 본 논문에서는 역브레이튼 냉동 사이클을 설계하고, 이에 적합한 극저온 터보 팽창기를 설계하였다.

The operational cost for maintaining the superconductivity of high-temperature superconducting (HTS) cables needs to be reduced for feasible operation. It depends on factors such as AC loss and heat transfer from the outside. Effective operation requires design optimization and suitable operational conditions. Generally, it is known that critical currents increase and AC losses decrease as the operational temperature of liquid nitrogen ($LN_2$) is lowered. However, the cryo-cooler consumes more power to lower the temperature. To determine the effective operational temperature of the HTS cable while considering the critical current and AC loss, critical currents of the HTS cable conductor were measured under various temperature conditions using sub-cooled $LN_2$ by Stirling cryo-cooler. Next, AC losses were measured under the same conditions and their variations were analyzed. We used the results to select suitable operating conditions while considering the cryo-cooler's power consumption. We then recommended the effective operating temperature for the HTS cable system installed in an actual power grid in KEPCO's 154/22.9 kV transformer substation.

인공신경망과 같은 기계학습에 기반한 네트워크 침입탐지/방지시스템은 특징 조합에 따라 탐지의 정확성과 효율성 측면에서 크게 영향을 받는다. 하지만 침입탐지에 사용 가능한 여러개의 특징들 중 정확성과 효율성 측면에서 최적의 특징 조합을 추출하는 특징 선택 문제는 많은 계산량을 요구한다. 본 논문에서는 NSL-KDD 데이터 집합에서 제공하는 6가지 서비스 거부 공격과 정상 트래픽을 구분해 내기 위한 최적 특징 조합 선택 문제를 다룬다. 최적 특징 조합 선택 문제를 해결하기 위해 대표적인 메타 휴리스틱 알고리즘 중 하나인 다중 시작 지역탐색 알고리즘에 기반한 최적 특징 선택 알고리즘을 제시한다. 제안한 특징 선택 알고리즘의 성능 평가를 위해 NSL-KDD 데이터를 상대로 41개의 특징 모두를 사용한 경우와 비교한다. 그리고 선택된 특징 조합을 사용했을 때 가장 높은 성능을 보여주는 기계학습 방법을 찾기위해 3가지 잘 알려진 기계학습 방법들 (베이즈 분류기와 인공신경망, 서포트 벡터 머신)을 사용해 성능을 비교한다.

In recent years, the U.S, Japan, Europe and other developed countries are strategically developing technologies in order to prepare for paradigm shift affecting the electric power industry in a preemptive way. In particular, a chance for new business models and innovation in the electric power industry would rapidly increase with convergence of various technologies including Information and communication technologies. This study gathered up the theories and methodologies, and sorted out emerging technologies for the electric power industry with those theories. In order to find the emerging technologies, first, we identified the possible key issues of the electric power industry in the future using four mining techniques such as STEEP. Second, we drew agenda related with each key issue. Third, we organized candidates of the emerging technologies for solving the agenda and set the priority after evaluating the possibility of technical innovation and business. Finally, we selected the top fourteen of emerging technologies and assessed their feasibility. This study has a methodological significance because the emerging technologies were developed with a market-oriented approach rather than technical-push one that has been primarily used in another studies. The results of this study are able to be used in establishment of technology policy and R&D planning in the electric power industry.