• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.523-529
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• 2020

배전선로계통의 효율적인 관리와 운영을 위해서 배전지능화시스템은 필수적이다. 배전지능화시스템은 IT를 기반으로 배전망을 통합관리하는 시스템으로 전력산업의 발전과 더불어 진화해 오고 있다. 현재의 배전지능화시스템은 주장치 단위의 독립운전을 기준으로 상대적으로 낮은 네트워크 전송속도로 운영되도록 설계되어있다. 하지만 최근 급속히 보급이 증가하고 있는 태양광이나 에너지 저장장치와 같은 분산자원으로 인하여 미래 배전환경의 운영은 보다 복잡해 지고 있으며 다양한 정보의 실시간 수집이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 배전지능화의 한계를 극복하기 위해 차세대 배전지능화 시스템의 요구사항을 도출하였으며, 이를 기반으로 배전계통에 필요한 통신네트워크 체계와 성능요건을 정의하였다. 배전지능화시스템과 같은 대규모 시스템의 현장 도입에는 과도한 시간과 비용이 소요되므로 설계된 시스템의 성능 검증을 위하여 소프트웨어 기반의 단말장치 시뮬레이터를 개발하였다. 시뮬레이터를 활용하여 실제 운영과 유사한 시험환경을 구축하고, 단말장치를 1,000대 까지 증가시켰을 때 제시된 시스템의 네트워크 점유는 최대 10% 이하로 차세대 배전지능화시스템의 기능을 지원하기 위한 네트워크 요구사항을 충족함을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.74.2-74.2
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• 2010

전세계는 $CO_2$ 규제강화와 에너지의 효율적 사용에 대한 사회적, 경제적 요구가 증대되면서 친환경 에너지 설비와 지능형 전력망(smart grid)가 크게 예상되고 있다. 이에 따라 기존 내연기관에 근거한 발전산업 및 자동차 산업은 필연적으로 청정에너지 기반의 전기에너지로 점진적으로 대체될 것으로 판단된다. 따라서, 청정 발전 시스템의 보급 확대와 기존 에너지의 효율적 사용을 위해서 2차전지 기반의 전력저장 기술과 연료전지 기반의 분산발전 기술이 향후 미래에너지 산업의 근간이 되는 중요한 기술들로 부상하게 되었다. 아연/공기전지는 현재는 연료전지 개념의 1차전지에 기술수준이 머물러 있지만 향후 미래에는 기존의 리튬이온전지의 낮은 에너지밀도를 극복할 수 있는 미래 2차전지 기술의 하나로 평가받고 있다. 본 연구에서는 이러한 연료전지 개념의 아연/공기전지에 대하여 기존의 수소연료전지 기반의 분산발전 분야에 적용한다면 약 1/10 이하의 가격으로 조기에 시장진입이 가능할 것으로 판단하여 사전 타당성 연구 및 대면적화를 위한 기초 설계인자 연구를 수행하였다. 연구결과, 소형 단전지부터 약 800cm2까지의 대면적 단전지까지 대면적화를 위한 기초연구를 실시하였으며, 4개의 cell로 구성된 최고출력 90W급 전해질 순환형 미니스택 시스템을 구성하여 발전시스템으로서의 가능성과 문제점 등을 도출하였다. 이러한 시험결과를 바탕으로 25개의 cell로 구성된 약 1kW 급 스택을 설계하여 향후 소형 발전시스템을 제작하고자 하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권1호
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• pp.161-172
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• 2017

In the paper, a hybrid technique is proposed for detecting the location and capacity of distributed generation (DG) sources like wind and photovoltaic (PV) in power system. The novelty of the proposed method is the combined performance of both the Biography Based Optimization (BBO) and Particle Swarm Optimization (PSO) techniques. The mentioned techniques are the optimization techniques, which are used for optimizing the optimum location and capacity of the DG sources for radial distribution network. Initially, the Artificial Neural Network (ANN) is applied to obtain the available capacity of DG sources like wind and PV for 24 hours. The BBO algorithm requires radial distribution network voltage, real and power loss for determining the optimum location and capacity of the DG. Here, the BBO input parameters are classified into sub parameters and allowed as the PSO algorithm optimization process. The PSO synthesis the problem and develops the sub solution with the help of sub parameters. The BBO migration and mutation process is applied for the sub solution of PSO for identifying the optimum location and capacity of DG. For the analysis of the proposed method, the test case is considered. The IEEE standard bench mark 33 bus system is utilized for analyzing the effectiveness of the proposed method. Then the proposed technique is implemented in the MATLAB/simulink platform and the effectiveness is analyzed by comparing it with the BBO and PSO techniques. The comparison results demonstrate the superiority of the proposed approach and confirm its potential to solve the problem.

• 전기학회논문지
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• 제64권2호
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• pp.228-231
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• 2015

In power system research fields, one of current key issues is the construction and commercialization of micro grid site which is called green island, carbon zero island, energy independent island, building micro grid, etc. and various affiliated technologies have been being vigorously developed to realize. In addition, various researches about electric vehicles (EVs) are in progress and it is expected to penetrate rapidly with the next a few years. Some new load models should be developed integrating with electric vehicle loads because the EVs' deployment could cause the change of load composition rate on power system planning and operations. EVs are also resources for micro grid as well as distributed generation and demand response so that various supply and demand side resources should be considered for micro grid researches. In this paper, the load composition rate of residential sectors is prospected considering the deployment of EVs and the resource configuration of micro grid is optimized based on net present cost. In the optimization, the load patten of case studies includes EV's charging characteristics and various cases are simulated comparing micro grid environment and normal condition. HOMER is used to compare various cases and economic effects.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.1288-1295
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• 2012

2008년도 지식경제부의 전망에 의하면 신재생에너지전원 중 풍력발전의 보급전망은 2020년 37%, 2030년 42%에 달하고, 2012년부터 시행 예정인 신재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard-RPS)의 도입으로 태양광 및 풍력 등의 신재생에너지가 향후 지속적으로 배전계통에 연계 운용될 것으로 예상된다. 현재 풍력은 배전계통에 전용선로로 연계되어 계통에 미치는 영향은 미미하지만, 3[MW] 이상의 대규모 풍력발전이 일반 배전선로로 확대 운용되면, 풍력발전 연계용 변압기 및 풍력발전기의 %임피던스에 의한 사고전류 변동으로 보호계전기(OCR, OCGR)의 오 부동작을 야기할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 대표적인 풍력발전기인 이중여자유도발전기(Double-Fed Induction Generator-DFIG)가 고압 배전선로에 연계되어 운전되는 경우, 3상단락, 2선단락 및 1선지락의 사고특성을 분석하기 위하여, 전력계통 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 풍력발전기의 모델링과 시뮬레이션을 수행하고, 대칭좌표법을 통한 이론적인 수치해석의 결과치를 비교/분석하여, 제안한 수법의 유용성을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.47-56
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• 2011

2008년도 지식경제부의 전망에 의하면 신재생에너지전원 중 풍력발전의 보급전망은 2020년 37%, 2030년 42%에 달하고, 2012년부터 시행 예정인 신재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard-RPS)의 도입으로 태양광 및 풍력 등의 신재생에너지가 향후 지속적으로 배전계통에 연계 운용될 것으로 예상된다. 현재 풍력은 배전계통에 전용선로로 연계되어 계통에 미치는 영향은 미미하지만, 3[MW] 이상의 대규모 풍력발전이 일반 배전선로로 확대 운용되면, 풍력발전 연계용 변압기 및 풍력발전기의 %임피던스에 의한 사고전류 변동으로 보호계전기(OCR, OCGR)의 오 부동작을 야기할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 대표적인 풍력발전기인 이중여자유도발전기(Double-Fed Induction Generator-DFIG)가 고압 배전선로에 연계되어 운전되는 경우, 3상단락, 2선단락 및 1선지락의 사고특성을 분석하기 위하여, 전력계통 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 풍력발전기의 모델링과 시뮬레이션을 수행하고, 대칭좌표법을 통한 이론적인 수치해석의 결과치를 비교/분석하여, 제안한 수법의 유용성을 확인하였다.

• 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.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.178-188
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• 2022

탄소중립 달성의 핵심인 분산형 재생에너지의 확산에 따라 발생하는 계통수용성 문제의 해결을 위해 가상발전소의 도입이 활발히 논의되고 있다. 하지만 가상발전소와 같은 신사업은 일반적으로 보상 메커니즘이 존재하지 않아 도입 초기의 경제성 확보가 어렵다. 이에 조기 활성화를 위해서는 보조금을 포함한 적절한 지원이 필요하다. 지원 수준의 결정을 위해서는 비용모델이 필요하나 신사업의 경우 충분한 데이터가 부족한 문제가 있다. 본 연구에서는 국내 전문가를 대상으로 가상발전소 도입에 필요한 요건, 적정 규모와 비용에 대한 설문을 통하여 비용 추정 모델을 도출하였다. 우선 가상발전소의 자원구성 형태가 비용에 미치는 영향을 고려하여 설문조사에 따라 자원구성 시나리오를 설계하였다. 각자의 자원구성 시나리오에 대한 비용추계를 기반으로 로지스틱회귀분석을 통하여 시나리오에 따른 비용 추정 모델을 도출하였다. 가상발전소 규모와 자원구성 시나리오에 따른 사례분석으로 적절한 초기 보상 규모를 비교 분석하였다. 20MW~500MW 규모의 가상발전소에서 중대형 위주와 소형 자원을 포함한 자원구성 시나리오를 적용하였을 때, 중대형 위주의 구성 시 비용이 29~51% 낮게 나타났다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제15권4호
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• pp.513-520
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• 2014

스마트 그리드의 도입으로 그동안 중앙 집중적인 단방향 전기공급 방식에서 벗어나 전기 공급자와 소비자가 상호작용을 통해 에너지 정보를 주고받으며, 수평적, 분산적, 협력적, 네트워크의 형성이 가능하여 전력공급자는 전력 사용 현황을 실시간을 파악, 공급량을 탄력적으로 조절할 수 있다. 또한 전력의 소비자 역시 전력 사용 현황에 따라 전력요금이 비싼 시간대를 피하여 사용 시간과 사용량을 조절할 수 있다. 특히 융 복합기술의 발전으로 기존에는 구현하기 불가능하였던 다양한 기기들이 개발되면서 새로운 전력산업의 혁명을 가속화 시키고 있는 상황이다. 이를 토대로 기존 전력산업을 대체하는데 가장 큰 핵심인 스마트파워그리드에 활용할 수 있는 융 복합기술을 살펴보고, 예상되는 기술의 사업화 시기 및 관심부분을 도출하여 전력산업 관련 발전소, 연구소 및 기업체 종사들에게 설문조사를 통해 분석한 결과 스마트파워그리드의 경우 국내 기술로드맵을 통해서 도출된 현황을 바탕으로 신규 발전소 건설 및 기존 발전소 계량화 사업에 융합하여 스마트파워그리드 발전소 실증에 접근할 경우 기존에 도출된 기술 외에 다양한 분야에서 국제 표준화, 인력양상, 특허, 평가 및 인증까지 실증적으로 이루어 질 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.131-131
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• 2009

최근 환경규제가 강화되면서 친환경적인 전력생산 요구 등의 외부환경 변화에 따른 우리나라의 전력구조가 기존의 중압 집중형 발전을 탈피한 분산전원 발전에 대한 관심이 증대되고 있는 실정이다. 특히, 분산전원으로서의 전력생산은 공급의 안전성, 경쟁력 및 에너지의 지속성 등이 요구되어지는데, 재생에너지가 가지고 있는 에너지 지속성의 한계 및 설치의 제약성을 탈피할 수 있는 시스템으로 현재 연료전지시스템이 가장 근접해 있는 실정이다. 즉, 도시가스 인프라가 우수하고 인구조밀 지역이 많은 우리나라의 특성상 각 가정 및 건물에 쉽게 설치하고 공급의 안전성을 갖는 건물용 연료전지는 최근 가장 각광받고 있는 분산전원 시스템 중의 하나이다. 올해부터 모니터링사업의 일환으로 수용가에 설치 될 연료전지 시스템이 얼마나 안정적으로 전기와 열을 각 가정에 공급하고 시스템의 안전성을 확보하는 가는 건물용 연료전지의 분산전원으로서의 가능성 및 국민의 수용성을 증대시키는 중요한 역할을 할 것이다. 연료전지시스템은 상용전력과 연계되어 있기 때문에 시스템의 안정성 뿐만 아니라 상용전력의 변화에 대응하여 안정적인 운전을 하는지에 대한 평가가 필수적이다. 이에 따라 본 연구에서는 가정용 연료전지시스템의 성능 및 안전성평가의 일환으로 계통연계형 전력변환장치의 성능 및 안전성을 평가 하고자 한다. 연료전지 검사를 위한 계통연계형 전력변환장치의 시험평가 항목으로는 크게 정상특성성능시험, 보호기능성능시험, 과도응답특성성능시험 및 외부사고성능시험 등으로 나뉘어진다. 본 연구에서는 외부사고 성능시험 항목들인 출력측 단락시험, 계통전압 순간정전?순간강하시험 및 부하차단 시험 등을 통하여 외부사고에 대한 성능 및 안전성을 평가하였다. 외부사고 성능시험의 주 목적은 시스템의 이상 운전이 아니라 외부의 영향에 따른 시스템의 안전성 및 전력품질을 평가한다. 출력측 단락시험을 수행하기 위해서 전력변환장치를 정격 출력 전압, 정격 출력 주파수 및 정격 출력에서 운전한 후, 교류 전원장치는 단락 전류를 검출하여, 사고 발생 후 0.3초 이내에 개방하도록 설정하였다. 여기서, 단락 저항 Rsc를 정격 전류의 10배 이상에 해당하는 부하와 같은 값으로 설정하였다. 스위치 SWSC를 폐로하여 단락 상태를 만들며, 이 때 전력변환장치의 출력전류와 차단 또는 정지 시간을 측정하였다. 실험 결과에 대한 판정기준은 단락전류를 검출하여 0.5초 이내에 개폐기 개방 또는 게이트 블록 기능이 동작하여 시스템을 안정하게 정지시키고 시스템 어떤 부위에도 손상이 없어야 한다. 실험 결과 파워컨디셔너의 출력전류 및 차단 또는 정지된시간이 40ms로 나타났고, 출력전류의 파형도 매우 안정함을 볼 수 있었다. 이와 같이 모든 실험을 수행한 결과 외부사고에 대하여 시스템이 안전하게 정지하는 등 연료전지 시스템의 안전성을 확인하였다.