수요 반응은 전력망의 신뢰성을 높이고 비용을 최소화하기 위해 수요가 가장 많은 시간대에 고객이 소비패턴을 조정하도록 유도한다. 재생 에너지원을 스마트 그리드에 통합하는 것은 간헐적이고 예측할 수 없는 특성으로 인해 상당한 도전 과제를 안고 있다. 강화 학습 기법과 결합된 수요 대응 전략은 이러한 문제를 해결하고 기존 방식에서는 이러한 종류의 복잡한 요구 사항을 충족하지 못하는 경우 그리드 운영을 최적화할 수 있는 접근 방식으로 부상하고 있다. 본 연구는 재생 에너지 통합을 위한 수요 반응에 강화 학습 알고리즘을 적용하는 방법을 찾아 적용하는데 중점을 둔다. 연구의 핵심 목표는 수요 측 유연성을 최적화하고 재생 에너지 활용도를 개선할 뿐 아니라 그리드 안정성을 강화하고자 한다. 연구 결과는 강화 학습을 기반으로 한 수요 반응 전략이 그리드 유연성을 향상시키고 재생 에너지 통합을 촉진하는 데 효과적이라것을 보여준다.
지속적인 고유가의 영향으로 에너지절약에 대한 국민적 참여가 적극적으로 이루어지고 있는 가운데 최근 선진 수요관리 제도인 EERS라는 도입에 대한 관심도 증가하고 있어 이 제도를 독자들에게 소개하고자 한다. EERS는 에너지 효율향상을 에너지공급자가 에너지소비자에게 제공하는 수요관리제도라는 측면에서 새로운 방향점을 제시할 것으로 기대된다. 총 에너지의 97%를 해외에서 수입하고 있는 대표적인 에너지 수입국인 대한민국은 2010년 에너지수입액이 1,217억불로 반도체 및 자동차 수출액 합계인 861억불을 넘는 세계 에너지 소비 10위국이다. 따라서 에너지소비를 감소시키기 위한 노력이 절실하며, 이보다 중요한 것이 에너지효율향상이다.
에너지수요관리는 경제성장과 환경문제의 딜레마를 동시에 구체적으로 해결해주는 방법으로 대두되고 있으며 세계적인 추세이기도 하다. 에너지수요관리를 통하여 우리나라는 총에너지수요의 22.3%(20.4백만 TOE)와 $CO_2$배출량의 18.7%를 줄일 수 있을 것으로 추정된다. 수요관리의 잠재량은 산업과 수송부문이 많으나 순편익은 상업과 가정부문이 높은 것으로 나타나 이 부문에 대한 우선적인 지원이 요구된다. 그러나, 절감잠재량은 산업부문과 수송부문에 80%이상 달려있으므로 이 부문에 대한 수요관리가 궁극적으로 중요하다. 그러나 이 분야는 구조적인 측면에서의 개선이 많이 요구되고 효과가 장기에 걸쳐 일어나므로 지금부터의 실시가 중요하며 지속적인 정책 추진이 필요하다. 투자의 효율성은 전력부문이 높게 나타나고 절전에는 산업부문의 전동기의 개선이 가정 효과적이며 환경오염저감효과도 가장 큰 것으로 추정된다. 최대부하를 줄이는 데는 조명기기의 전자식안정기나 전구식형광등으로의 개체가 효과적이다. 순편익은 냉장고, 세탁기 등이 높으나 절대 절감량이 작아 정책의 효과를 기대하기에는 한계가 있다. 반면, 열병합발전, 단열 및 폐자원활용은 세탁기, 에어콘 등에 비해 단위저감순편익은 낮으나 절감잠재량이 상대적으로 크기 때문에, 실질절감효과를 거두기 위해서는 이 분야에 대한 수요관리도 중요한 것으로 분석된다.
본 논문은 난방에너지부문에 통합수요관리정책을 추진할 경우의 효과를 분석하기 위해서 난방기술별 비교우위 및 난방방식간의 전환효과를 분석하였다. 냉방공급방식으로는 전기냉방, 가스냉방, 빙축열 냉방을 채택하였으며, 동일한 냉방서비스 공급에 대한 1차에너지소비량, 이산화탄소배출량, 그리고 연료비용을 비교분석하였다. 또한, 에너지원별 에너지가격정책에 따른 가격왜곡현상의 유무에 따른 영향을 시나리오에 기초하여 분석하였다. 본 연구의 시나리오 분석을 통해, 전기냉방수요의 20%를 가스냉방수요로 전환할 경우에 연간 3,141억원의 사회적 편익이 발생할 수 있음을 확인하였다.
현재 환경 파괴가 일어나지 않는 다양한 신 ${\cdot}$ 재생 에너지 활용방안에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있으며, 에너지 시장 환경의 변화와 정보통신 기술의 발달에 따라 에너지 수요 정보 및 부가 서비스 제공이 요구되고 있다. 따라서 에너지 사용자가 요구하는 수요정보와 부가 서비스를 효율적으로 제공할 수 있기 위해 사용자의 어떠한 플랫폼에서도 자유롭게 데이터 교환이 가능한 에너지 토탈 시스템 개발이 반드시 필요하다. 이를 위해 많은 국내 ${\cdot}$ 외 연구가 진행되고 있으나, 아직 국내 에너지 토탈 시스템에 적합한 시스템 구축은 거의 이루어지고 있지 않다. 이에 본 논문에서는 다양한 형태의 에너지 데이터 교환에 따른 한계를 극복하고 어떠한 플랫폼에서도 데이터 교환이 가능하도록 XML 기반의 새로운 esXML을 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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