• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.289-294
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• 2019

현재 국내 소규모 섬들은 주로 디젤발전기를 이용하여 전력을 공급하고 있다. 그러나 디젤발전기는 부하변동에 대한 속응성이 느리기 때문에 계통을 불안정하게 할 수 있고, 화석연료 사용에 의한 탄소가스 배출로 환경문제를 야기한다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 본 논문에서는 주전원을 디젤발전기를 통하여 전력을 공급받고 있는 추자도에 태양광발전, 풍력발전, 에너지저장장치를 도입하여 최적의 마이크로그리드를 구축하는 방안을 제안한다. 이때 각 분산형 전원의 경제적 최적용량은 HOMER(Hybrid Optimization Model for Multiple Energy Resources) 프로그램을 이용하여 산정하였고, 이를 계통의 안정성을 분석할 수 있는 PSCAD/EMTDC(Power Systems Computer Aided Design/ Electromagnetic Transients including DC) 프로그램을 활용하여 제안한 마이크로그리드의 타당성을 입증한다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제27권4호
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• pp.613-637
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• 2018

분산전원으로서의 장점을 지닌 연료전지는 높은 투자비용과 전력가격의 불확실성에 영향을 받는다. 본 논문에서는 연료전지 투자의 비가역성과 전력가격의 불확실성을 고려한 실물 옵션 모형을 제시하도록 한다. 대부분의 실물옵션 모형은 분석의 편의상 기하학적 브라운 과정을 가정하지만, 본 연구에서는 평균회귀적인 전력가격의 특성을 반영한 경제성 평가모형을 개발하되 투자옵션 가치의 닫힌 해 또한 제시하도록 한다. 20MW급 연료전지 발전을 위한 데이터와 국내 RPS 상황을 고려한 실증분석 결과, 가격 불확실성을 고려하지 않은 경우 연료전지 발전의 투자 경제성은 확보되지만, 가격 불확실성이 존재할 경우 경제성이 저감되는 것으로 나타났다. 이는 연료전지 발전시설의 도입 및 활성화를 위해서 수입과 비용을 포함하는 종합적인 수익구조 개선 외에도 정책적 지원이 추가적으로 필요함을 시사한다.

• 공업화학
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• 제33권4호
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• pp.335-342
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• 2022

화석연료 사용 비중이 큰 농업분야에서는 최근 불안한 국제정제와 맞물린 에너지 가격 상승과 활발한 스마트팜 보급으로 전력사용량까지 증가하는 에너지 사용 패턴 변화로 새로운 국면을 맞고 있다. 따라서 친환경 분산형 전원으로 연료전지를 이용하며, 바이오매스를 직접 연료로 사용할 수 있는 연료전지 열병합발전 시스템은 농가에 열 및 전기에너지를 동시에 공급할 수 있는 효과적인 에너지시스템으로 인식되고 있다. 본 총설 논문에서는 바이오매스, 특히 농업부산물을 연료로 활용하기 위한 연료전지 기반의 열병합발전 시스템에 대한 공정 구성과 기술적 동향을 제시하고, 통합 연계공정 설계 시 고려해야 할 부분들을 논의하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.91-99
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• 2023

Participation in power trading using surplus power is considered a business model active in the domestic energy trade market, but it is limited only if the legal requirements according to the type, capacity, and use of the facilities to be applied for are satisfied. The hydrogen residential demonstration model presented in this paper includes solar power, energy storage system (ESS), fuel cell, and water electrolysis facilities in electrical facilities for private use with low-voltage power receiving system. The concept of operations strategy for this model focuses on securing the energy self-sufficiency ratio of the entire system, securing economic feasibility through the optimal operation module installed in the energy management system (EMS), and securing the stability of the internal power balancing issue during the stand-alone mode. An electric facility configuration method of a hydrogen residential complex demonstrated to achieve this operational goal has a structure in which individual energy sources are electrically connected to the main bus, and ESS is also directly connected to the main bus instead of a renewable connection type to perform charging/discharging operation for energy balancing management in the complex. If surplus power exists after scheduling, participation in power trading through reverse transmission parallel operation can be considered to solve the energy balancing problem and ensure profitability. Consequentially, this paper reviews the legal regulations on participation in electric power trading using surplus power from hydrogen residential models that can produce and consume power, gas, and thermal energy including hybrid distributed power sources, and suggests action plans.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.657-667
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• 2023

배전계통에 연계되는 분산전원의 수가 증가함에 따라 계통 내 과전압 문제를 일으키지 않고 접속될 수 있는 한계접속용량인 photovoltaic(PV) hosting capacity(HC)를 추정하는 것이 매우 중요해졌다. 이에 본 연구에서는 접속점의 전압을 유지하는 제어를 수행하면서 향상된 hosting capacity를 추정하기 위한 방안을 제안하고 있다. 제안된 방안은 two-stage optimization framework로 구성되며 Stage 1에서 IEEE Std 1547-2018 가이드라인을 이용한 Volt-Var(VV) 및 Volt-Watt(VW) 제어 PV hosting capacity 추정을 수행한다. Stage 2에서는 VV 및 VW의 파라미터를 개선하는 절차를 거쳐 향상된 PV HC 값을 다시 도출해낸다. 제안한 방식의 성능 검증을 위해 IEEE 37-버스 시스템이 OpenDSS를 사용해 테스트되었으며 결과에서 제안된 방식의 적용을 통해 PV hosting capacity가 증가함을 확인하였다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제10권2호
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• pp.43-50
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• 2024

본 논문에서는 지구온난화 문제를 해결하기 위해 새로운 에너지원을 만드는 것보다 기존 에너지을 효율적으로 활용하는 인공지능 기반의 에너지 플랫폼 시스템을 제안한다. 이를 위해 공공정보 데이터 포털 및 기상청 데이터를 수집하고 분석하여 최근 5년간 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 등 전반적인 에너지 데이터를 전력공급자와 사용자에게 제공하여, 사용자 친화적인 인터페이스를 통해 실시간 에너지 정보 제공 및 효율적인 분산전원 시스템을 제공하고자 한다. 또한 기존 에너지 플랫폼의 한계점을 극복하기 위해 강력한 보안 및 개인정보 보호 기능을 제공하고 있다. 구축된 에너지 플랫폼을 통해 전력 공급자와 사용자의 편의성을 향상 시키고, 불필요한 과잉 전력 생산을 방지하여 지구온난화 문제에 기여하고자 한다. 본 논문에서는 시스템의 설계부터 구현까지의 내용을 상세하게 설명하고, 향후 보완 및 개선 방향을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제47권4호
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• pp.405-420
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• 2014

도심환경의 인위적 오염원에 의한 토양오염과 대기오염의 특성을 파악하기 위하여 서울지역 가로수의 플라타너스 잎과 토양을 격자형으로 52개의 지역에서 시료채취 및 중금속원소 함량을 측정하였다. 비교 대조를 위하여 비교적 오염이 적을 것으로 예상되는 충청남도 예산에 전원지역에서 2개 지점의 시료를 분석하였다. 서울시 토양 내 중금속 함량을 지역별로 측정한 결과, Cd, Co, Cr, Ni은 산업지역에서, Cu, Zn, Pb는 교통량 밀집지역에서 높았고, 도심 내 전원지역은 비교 대조지역보다 높은 중금속 함량을 보였다. 플라타너스 잎의 세척 전과 후의 차이는 Cd, Cu, Pb, Zn가 교통량 밀집지역에서 높았다. 토양은 Cd-Co, Cr-Ni, Cu-Zn, Pb-Zn는 상관계수 값이 0.8이상으로 양의 상관성을 보여 이들 원소간의 배출원은 유사하고, 플라타너스 잎은 Pb-Cu, Cu-Zn 원소간 상관성이 높았다. 플라타너스 잎의 중금속 조성이 토양으로부터 기인되는지를 확인하기 위해 토양과 세척한 잎과의 관계를 분석한 결과, Cr, Cu, Pb, Zn는 양의 상관성을 보였고, 반면 Cd, Co, Fe, Mn, Ni은 이들의 상관성이 낮은 것으로 보여 이들 원소들은 대기로부터 기인된 것으로 생각된다. 서울지역의 중금속 원소 분산을 등함량도의 원소별 패턴을 분석한 결과, 토양은 산업지역에서 Ni, Cr원소와 교통량 밀집지역에서 Cd, Cu, Zn원소의 오염도가 크고, 세척하지 않은 잎에 대한 Cd-Pb, Cu-Zn의 오염양상이 유사한 것으로 나타났다. 대기 중 부유된 원소별 부화지수 값을 예측을 위해 가로수 잎의 원소별 부화지수 값을 분석한 결과, Cu, Zn, Pb, Mn, Co, Ni, Cd, Cr 순으로 높았으며, 특히 서울지역에서는 Cu, Zn, Pb, Mn 으로 인한 오염이 심각한 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제19권3호
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• pp.153-163
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• 2017

데이터 처리 속도는 예보 능력과 관련이 있다. 최신의 입력 자료를 이용한 예측 데이터의 고속 생산은 신속한 대처를 가능하게 한다. 또한 알고리즘 작성, 계산, 결과 평가, 알고리즘 개선으로 이어지는 순환 구조를 원활하게 할 뿐만 아니라 오류 발생시 빠른 시간 내에 복구할 수 있게 하는 등 매우 중요한 요소이다. 현재의 조기경보 시스템은 매 계산 주기 마다 섬진강 유역의 10개 시군에 대해 30미터 해상도의 격자형 자료를 400개 이상 생성하고 있으며(중간 데이터 포함) 최대 9일까지 예보되는 자료를 포함할 경우 600개 이상이다. 이는 전국을 30미터 해상도로 약 45개를 생성하는 계산양과 비슷하다. 또한 14,000여개의 필지에 대한 구역 통계와, 각 래스터의 평균, 최대, 최소 등의 통계자료 생성도 함께 수행 해야 한다. 이와 같은 대량의 데이터를 한정된 시간 내로 처리하기 위한 몇 가지 기법을 적용하여 적용하였으며, 아직 적용은 못하였으나 가능성의 여부를 평가해 보는 것으로 본 연구를 진행하였다. 그 결과 앞서 제시된 래스터 캐시, NFS 캐시, 분산 처리를 모두 적용할 경우 데이터 처리 시간을 1/8로 단축 시킬 수 있음이 확인되었다. 또한 GPU를 이용한 연산을 적용할 경우 일부 모듈에 대해 매우 큰 폭으로 수행 시간을 단축 시킬 수 있음을 확인하였다. 다만 캐시를 위한 추가적인 디스크, GPU라는 별도의 하드웨어, 추가된 하드웨어 지원을 위한 고출력 전원 장치와 이에 따른 UPS (Uninterruptible power supply, 무정전 전원공급 장치)까지 상대적으로 높은 사양으로 준비해야 하는 비용적인 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서 제시한 네 가지 기법 중 세 가지는 계산 서버 추가를 통한 수평적 성능 확장에 관한 것이다. 하지만 서버의 추가가 처리 속도 향상으로 이어지지 않음은 물론 오히려 저하시키는 경우가 있다. 본 연구에서는 특정 시간 내로 작업을 완료 시키지 못하면 해당 작업을 반환하여 다른 서버가 처리하는 간단한 방식을 이용한다. 하지만 이런 문제를 지속적으로 발생시키는 계산 서버가 발견된다면 정해진 기준에 따라 계산 작업에서 완전히 퇴출 시켜야 성능 향상에 도움이 된다. 따라서 처리 속도에 대한 정확한 원인을 검사하고 이를 실시간으로 반영할 수 있는 기법이 필요하다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.125-148
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• 2014

본 논문은 기술-제도 복합시스템을 활용하여 우리나라의 전력 산업이 현재의 탄소의존 경로에 이르게 된 다양한 원인들을 역사적으로 분석하고, 우리나라 전력산업이 탄소고착에서 벗어나 지속가능한 체제로 전환할 수 있는 가능성에 대해 평가하였다. 분석의 결과 우리나라 전력산업의 탄소고착을 강화시키는 요인들은 시장, 기업, 소비자, 정부측면에 고르게 분포되어 있는 것으로 드러났다. 경제성에 근거한 대규모 발전설비를 선호하는 정부정책과 저렴한 전기요금제도, 요금 인상을 엄격히 억제하는 물가관리 시스템, 여름철과 겨울철 전력수요 급증, 탄력적인 요금제도의 부재, 유연탄과 천연가스 설비의 확대 등이 그것이다. 반면 원자력발전과 스마트 그리드를 제외하면, 탄소고착을 완화시키는 요인들은 주로 환경관련 법률이나 신재생관련 법률이다. 전력산업의 탄소배출이 전원구성에 의해 가장 큰 영향을 받고, 우리 경제가 제조업 기반의 수출 위주이며, 산업과 상업부문의 전력소비가 총 85% 이상이라는 점 등을 고려할 때, 우리나라 전력산업이 이른 시일 내에 탄소고착에서 벗어날 수 있을 가능성은 그리 높아 보이지 않는다. 따라서 우리나라 전력산업이 탄소고착을 탈피하기 위해서는 시장, 기업, 소비자, 정부 차원에서 복합적인 개선 노력이 필요하다. 우선, 시장측면에서는 주요국처럼 독점을 완화하여 적극적인 신재생에너지 확대와 소비자 선택권을 보장하는 조치가 필요하다. 기업측면에서는 적극적인 수요관리와 신재생을 포함하는 분산전원의 확대가 시급한 과제이다. 소비자측면에서는 탄소고착 완화를 위한 다양한 요금제 도입과 소비자의 의식전환 노력 등이 필요하다. 마지막으로, 정부에서는 수급계획 수립 시 중요하게 고려되지 못했던 다양한 외부 비용들, 예를 들어 환경비용, 사회적 갈등비용 등을 포함하는 제도 개선이 시급히 필요하다.

• 전기저널
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• 통권451호
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• pp.22-31
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• 2014

온실가스 다량 배출로 인한 지구온난화 현상은 많은 분야에서의 변화를 요구하고 있다. 특히 온실가스 배출의 주원인으로 꼽히고 있는 발전 등 에너지산업 분야의 경우 그 요구는 매우 거세다. 과거에는 경제성장이라는 측면만 고려하면 됐지만, 지금은 기후변화 대응을 위해 환경을 최우선적으로 고려할 것을 주문하고 있기 때문이다. 문제는 현재 전 세계적으로 약 20%에 이르는 인구가 전기 에너지를 사용하지 못하고 있다는 점이다. 즉 향후 에너지를 사용하고자 하는 신규 소비자는 더욱 늘 것이고, 산업의 발전으로 인한 에너지 소비 역시 큰 폭으로 증가할 수밖에 없다. 문제가 굉장히 어렵지만 해결책도 분명 존재한다. 결론적으로 말해 온실가스 배출을 최소화하면서도 에너지 효율은 높인 기술을 개발하면 되는 것이다. 그리고 이미 세계 각국은 청정에너지 기술개발을 위해 다각도의 노력을 펼치고 있는 상황이다. 그렇다면 세계 각국은 미래 에너지시장을 선도할 청정에너지 기술로 어떤 것을 꼽고 있을까. 이 질문에 대한 대답은 지난 5월 서울에서 개최된 '제5차 클린에너지장관회의(CEM, Clean Energy Ministerial)'에서 제시된 바 있다. CEM은 한국, 미국, 영국, 독일, 중국, 일본 등 세계 에너지의 70%를 사용하는 주요 국가의 관계 장관들이 모여 클린에너지 공급 확대와 에너지효율 향상을 위한 구체적 액션플랜을 논의하는 자리다. 2010년 미국에서 첫 회의가 열렸고 아랍에미리트, 영국, 인도에 이어 한국은 5번째로 CEM을 개최했다. 특히 이번 CEM에서는 회원국들의 의견을 모아 10대 청정에너지 혁신기술을 최초로 선정, 발표했다. CEM은 "향후 10년 간 에너지 시장의 변화를 선도할 유망 기술을 선정한 것으로 IEA 등 국제기구와 주요국 기술 로드맵을 기준으로 해 23개 회원국 회람을 거쳐 최종 확정하게 됐다"고 배경을 설명했다. 이번에 선정된 10대 청정에너지 혁신기술은 ${\triangle}$초고압직류송전 ${\triangle}$에너지저장장치 ${\triangle}$바이오연료 ${\triangle}$마이크로 그리드 ${\triangle}$탄소포집 및 저장 ${\triangle}$초고효율 태양광 발전 ${\triangle}$해상풍력 ${\triangle}$신재생에너지 하이브리드시스템 ${\triangle}$빅데이터 에너지관리시스템 ${\triangle}$지열 시스템이다. 이와 관련해 산업통상자원부 윤상직 장관은 "이번에 선정된 10개의 기술은 최근의 기술적 정책적 추세가 잘 반영된 결과"라고 평가했다. 특히 윤 장관은 "중앙집중형 공급원에서 분산형 전원으로의 변화, 에너지 효율향상의 중요성, ICT와 융 복합 추세 등 우리나라의 상황에서 시사하는 바가 크다"며 "현재 수립하고 있는 '제3차 국가에너지기술 개발계획'에 이러한 기술적 추세를 반영하겠다"는 의사를 표명했다. 향후 10년 간 에너지시장의 변화를 선도할 10대 청정에너지 유망기술을 자세히 소개한다.