• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.835-844
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• 2021

본 논문에서는 스마트 그리드 전력설비 간 통신을 통해 고장구간을 자율적으로 판단, 분리하기 위한 기반기술인 통신제어장치를 설계하였다. 통신제어장치에서 제어모듈은 3상 전압, 전류를 계측할 수 있도록 DSP, 통신모듈은 전력설비 간 통신을 통해 고장구간을 판단, 고장구간 분리를 실현할 수 있도록 라즈베리 파이로 설계되었다. DSP와 라즈베리 간 통신은 SPI 통신방식을 기반으로, 반면에 라즈베리 간 통신은 Wi-Fi 기반으로 설계되었다. 끝으로, 3개의 전력설비 통신제어 장치로 구성되는 성능 평가 시스템을 구축하였으며, 선로 상의 다양한 고장 이벤트들에 대한 모의 검증을 실시하였다. 평가 결과, 모든 시험경우들에 대해서 통신제어장치가 요구된 응답을 보임으로서 통신제어장치 설계 방법론의 유효성을 확인할 수 있었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제8권1호
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• pp.15-19
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• 2022

The radial distribution systems (RDS) commonly used around the world has the following disadvantages. First, when the DL is operated on a radial system, the line utilization rate is usually kept low. Second, if a fault occurs in the radial DL, a power outage of 3 to 5 minutes is occurring depending on the operator's proficiency and fault situation until the fault section is separated and the normal section is replaced. To solve this problem, Various methods have been proposed at domestic and foreign to solve this problem, and in Korea, research is underway on the advanced system of operating multiple linked DL always. A system that is electrically linked always, and that is built to enable high-speed communication during the protection coordination is named networked distribution system (NDS). Because the load shares the DL, the line utilization rate can be improved, and even if the line faults, the normal section does not need to be cut off, so the normal section does not experience a power outage. However, since it is impossible to predict in which direction the fault current will flow when a failure occurs in the NDS, a communication-based protection coordination is used, but there is no backup protection coordination method in case of communication failure. Therefore, in this paper, we propose a protective cooperation method to apply as a backup method when communication fails in NDS. The new method is to change TCC by location of CB using voltage drop in case of fault.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제8권1호
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• pp.43-48
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• 2022

Although the distribution system has been structured as complicated as a mesh in the past, the connection points for each line are always kept open, so that it is operated as a radial distribution system (RDS). For RDS, the line utilization rate is determined according to the maximum load on the line, and the utilization rate is usually kept low. In addition, when a fault occurs in the RDS, a power outage of about 3 to 5 minutes occurs until the fault section is separated, and the healthy section is transferred to another line. To improve the disadvantages of the RDS, research on the construction of a networked distribution system (NDS) that linking multiple lines is in progress. Compared to the RDS, the NDS has advantages such as increased facility utilization, load leveling, self-healing, increased capacity connected to distributed generator, and resolution of terminal voltage drop. However, when a fault occurs in the network distribution system, fault current can flow in from all connected lines, and the direction of fault current varies depending on the fault point, so a high-precision fault current direction determination method and high-speed communication are required. Therefore, in this paper, we propose an accurate fault current direction determination method by comparing the peak value polarity of the fault current in the event of a fault, and a communication-based protection coordination method using this method.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.129-136
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• 2020

컷아웃스위치(COS: Cut Out Switch 이하 COS)는 전력계통에서 수용가로 전력을 송배전하기 위해 사용되는 변압기의 입력단에 설치되어 사고전류로부터 변압기를 보호하기 위해 설치되는 보호장치이다. COS는 크게 퓨즈링크와 COS몸체 및 접속부로 구성되어 사고전류시 퓨즈링크의 엘리먼트가 용단되어 사고전류를 차단하는 역할을 한다. COS 퓨즈링크가 용단되어 발생하는 강력한 아크가 화염과 소음을 유발시켜 주변지역 거주자에게 불쾌감 및 공포감을 주며, 아크화염으로 인하여 주변기기의 2차 피해를 유발시킬 수 있다. 본 논문에서는 COS 동작 시 발생되는 아크와 소음 및 보호협조의 문제점을 해결하기 위해 폭발형이 아닌 한류형 COS 퓨즈를 개발하였다. 또한 과전류 차단 기능이 없는 한류형 퓨즈의 단점을 개선하기 위해 퓨즈 엘리멘트, 스트라이커와 COS 퓨즈금구 개발을 통하여 과전류 차단성능의 신뢰성을 향상시켰다. COS의 동작 특성 향상은 퓨즈 엘리멘트의 최적 형상 도출, 스트라이커의 원활한 동작을 위한 동작선의 재질과 두께 및 저항 산정, 그리고 스트라이커와 연계된 하부금구류의 구조 개선을 통하여 수행하였다. 본 연구에서 개발한 COS 퓨즈링크는 공인기관의 시험을 통하여 차단성능과 보호협조 성능을 검증하였다. 시험은 본 연구의 한류형 COS와 기존의 폭발형 비한류형 COS의 비교 시험으로 수행하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.592-599
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• 2016

프랑스 파리에서 2015년 12월 개최된 제21차 기후변화협약 당사국총회(COP21)는 신기후체제 합의문인 "파리 협정"을 채택하였다. 이는 2020년 만료 예정인 교토의정서를 대체하는 것으로 모든 국가가 전지구적인 기후변화대응에 참여하는 것으로 국제사회는 공동의 장기 목표로 산업화 이전 대비 지구 평균 기온 상승을 $2^{\circ}C$ 보다 상당히 낮은 수준으로 유지하고 온도 상승을 $1.5^{\circ}C$ 이하로 제한하기 위한 노력을 추구하여야 하며, 모든 국가는 장기 저탄소 개발 전략을 마련하여 2020년까지 제출하는 것을 요청하고 있다. 철도교통분야에서는 저탄소화에 대한 연구를 활발히 지속적으로 진행하고 있다. 본 논문에서는 국내 고속철도 역사 중 최대 건축규모이며 2014년 기준 여객수송인원 약 7백만명을 담당하는 광명역 역사 지붕을 활용한 1.5MW급 태양광 발전시스템을 설계를 위한 연구를 다룬다. 이를 위해 최적의 태양광발전시스템 설비를 구성한 후 PVsyst소프트웨어를 활용하여 연간 예상 발전량을 산출하고 배전계통 연계시에 예상 수익을 산출하여 철도역사의 태양광발전시스템 도입에 따른 저탄소 에너지화에 대한 기여도를 분석하고자 한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권7호
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• pp.199-204
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• 2021

디지털변전소는 전력망 지능화를 위해 감시, 계측, 제어·보호, 운전 등 변전소를 구성하는 전력설비 기능과 통신방식을 국제표준인 IEC61850 기반으로 디지털화한 변전소를 말한다. 지능화된 운영시스템을 기반으로 효율적인 전력설비의 감시제어가 가능하며, 사고 발생 시 자동 복구 기능과 원격제어가 가능해 신속한 전력 장애 복구가 가능하다. 디지털 기술의 발달과 친환경 신재생에너지 및 전기차의 도입이 확대 되면서 직류 배전시스템의 보급이 확대될 전망이다. MVDC는 기존 송전계통에 적용되는 HVDC와 수용가에서의 LVDC 사이의 전압 레벨 및 전송용량을 갖는 직류 선로를 활용한 시스템이다. 대부분의 전력설비들이 교류 중심인 기존변전소의 기존 선로를 직류 선로로 변환하면 송전 손실 감소 및 더 큰 전류 용량이 확보된다. 디지털변전소의 프로세스 버스는 베이 레벨과 프로세스 레벨의 설치된 장치 간을 연결하는 이더넷스위치 등의 통신장비로 구성된 통신네트워크이다. 기존 디지털변전소에 MVDC 연계를 위해 프로세스 레벨을 교류부와 직류부로 나누어 두 개의 버스로 구성을 하였고 감시, 제어만 아니라 진단 IED와 연계되어 종합적으로 관리할 수 있는 시스템을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.587-593
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• 2021

2017년을 시작으로 2020년 6월까지 총 29건의 화재사고가 발생하여 많은 재산피해가 보고되고 있으며, 전기적인 위해요인중의 하나인 공통모드 전압(CMV: common mode voltage)이 화재원인으로 추정되고 있다. 즉, ESS가 설치되어 있는 수용가의 연계용 변압기는 분산전원연계기준에 따라 Y-△결선방식을 채용해야 하지만, 일부 수용가들은 기존의 △-Y 결선방식을 적용하고 있으며, 실제 ESS 운용현장에서 배터리 측 절연레벨을 초과하는 CMV가 발생한 사례가 보고되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 실제 ESS가 운용되는 사이트에서 발생하는 CMV의 특성을 분석하고, 이를 검증하기 위하여 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 사용하여 AC전원부, PCS부, 배터리 부로 구성된 ESS 사이트의 모델링을 수행한다. 상기의 모델링을 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 실제 측정 결과와 유사하게 PCS용 내부변압기 중성점의 접지방식에 따라 CMV의 특성이 크게 달라지고, 중성점이 접지된 경우 CMV의 값이 정격전압을 초과하여 배터리 측 절연레벨에 심각한 악영향을 줄 수 있음을 확인하였다. 또한, PCS용 내부변압기의 중성점을 비접지로 운용한 경우, CMV가 크게 감소하여, 전기설비기준의 절연레벨을 만족하는 것을 알 수 있었다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제30권1호
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• pp.113-126
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• 2021

미래 에너지 소비 패턴은 신재생 에너지 등의 분산 전원의 증가와 프로슈머의 탄생 등으로 현재와는 크게 다른 양상을 보일 것이다. 이에 따라서 전력망 전체의 안정성 및 소비 효율을 고려한 적절한 생산 및 공급 계획 수립의 방향성 역시 지금과는 상이할 것으로 예측할 수 있다. 본 논문은 앞으로 발생할 수 있는 여러 환경에 직면하였을 때 새로운 운영 전략을 시험할 수 있는 시뮬레이션 모델을 제안한다. 제안된 모델을 통해서 에너지 저장 장치, 에너지 분산자원과 같은 새로운 개념이 다량 추가될 미래 스마트 그리드(Smart Grid) 환경에서 소비되고 공급되는 전력을 모의하고 분석하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 그리드에 존재하는 각 요인(Agent)별 의사결정을 모델링할 수 있는 ABM(Agent-Based Model) 방법론 중 DEVS 형식론을 이용하여 복잡한 시스템을 구조적으로 모델링하고, 여러 요인들을 그리드에 쉽게 추가할 수 있도록 하였다. 본 시뮬레이션 모델은 현 상황에서 주어진 데이터셋을 이용하여 검증하였고, 추가로 스마트 그리드의 주요 요소 중 하나인 에너지 저장 장치(ESS)를 본 모델에 간단하게 추가함으로써 시나리오 분석을 시행하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.53-62
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• 2017

경제 및 산업의 원천 에너지원인 전력은 생산과 소비의 지역적 상이함으로 장거리 수송을 필수로 하며, 다중환상망(Multi-loop) 형식의 송배전계통으로 전력을 공급한다. 실질적 사용에 앞서, 변전소내 변압기를 통해 변전과정을 거쳐 각 사용처의 특성을 고려하여 전력공급이 이루어지고 있으며 변압기는 본체, 권선, 절연유, 부싱등의 구조로 결합되어 있다. 변전소에서 발생하는 변압기화재는 가구와 상업시설등에 전기공급을 중단시키고 각종 안전사고를 발생시키는 1차 손실뿐만 아니라 2차적으로 경제 손실을 야기한다. 화재의 원인은 부싱 하부파손에 따른 절연유 유출과 약 1초 이내 발화점에 도달하는 절연유에 의한 화재의 연쇄반응으로 파악된다. 화재피해의 최소화를 위해 연기감지기, 자동소화설비 등이 구축되어있으나 감지기의 동작 및 소화가스 방출지연 등으로 화재진화를 위한 골든타임 확보의 부재가 문제되고 있다. 이에 본 연구는 초기 화재진화에 따른 골든타임 확보의 중요성에 따라 화재확산을 방지하고 절연유 누출을 차단하는 능동적 메커니즘의 필요에 따라 수행되었다. 따라서 화염에 의해 팽창하는 고온형상 유지물질과 기계적 화염차단장치를 적용한 부싱방화구조체를 개발하였다. 실제 부싱 및 프렌지규격을 적용하여 제작된 변압기모형에 부싱방화구조체를 설치하여 실규모 화재실험을 수행하였다. 초기화염으로부터 3초내에 정확한 위치와 높이에 부싱방화구조체가 작동함을 확인하였으며 이는 실제 변압기화재 시 화염 확대를 효과적으로 차단할 수 있을 것으로 사료된다.