최근 에너지 정책과 기술 개발 방향이 생산 중심에서 수요관리 중심으로 전환해가고 있는 가운데 수요관

에기연 에너지ICT연구실 송유진 박사팀은 신재생에너지가 기존의 전력 인프라에 통합될 때 발생하는 상호 운용성, 불확실성 등의 문제를 최소화하기 위해 신재생에너지시스템을 통합적으로 설계·운용 실험할 수 있는 통합운용 플랫폼인 ‘RESIP(Renewable Energy System Integration Platform)’을 개발하는데 성공했다.

통합 운용 플랫폼이란 여러 특성을 지닌 에너지시스템들을 동시에 연계해 통합 운용할 수 있는 기반으로, 여기에 가상 실험 용도로 제작된 신재생에너지 발전 장치들을 연결해 작동시키면 각각의 에너지원이 통합될 때 생길 수 있는 오류들을 미리 파악하고 검증할 수 있다. 이를 이용하면 비용 문제로 대규모 실험 환경 구축이 어렵던 스마트그리드 등 에너지 수요관리 기술의 사전 검증이 가능하다. 별도의 실험 환경 구축 없이도 동일한 실험 결과를 낼 수 있게 된 것이다.

이번에 개발된 RESIP은 다양한 수치를 가상공간에 구현하는 사이버 물리 시스템(Cyber-Physical System)을 갖추고 있다. 이 시스템에 우리나라 지역별 기상정보, 신재생에너지 자원 데이터, 건물부하 데이터 등을 입력하면 현실과 동일한 실험 환경을 구축할 수 있다. 시간과 장소에 구애받지 않고 다양한 스마트그리드 실험 환경을 구축할 수 있어 기술의 개발 비용 절감과 기간 단축이 기대된다.

통합운용 플랫폼은 태양광, 풍력, 연료전지, 디젤발전, 에너지 저장, 건물부하, 전기자동차 충전장치 그리고 실시간 전력계통 시뮬레이터 등으로 구성되며, 시뮬레이션 소프트웨어 기반의 컴퓨터 시뮬레이션 환경과 연동된다. 컴퓨터와 실제 전력설비를 결합해 사이버물리 시스템(Cyber-Physical system)으로 마이크로그리드를 구성, 이를 통해 사이버 공간에 구현된 수치해석모델 기반의 전력 설비들과 실제 전력 설비들을 통합해 실제 마이크로그리드처럼 실시간 운전이 가능하도록 구성됐다.

이러한 플랫폼에는 발전원과 부하 뿐 아니라 측정과 제어에 필요한 통신시스템 및 사이버보안을 위한 장치들이 실제 환경에서 사용되는 것과 같은 수준으로 구현돼 있어 마이크로그리드 환경에서 각종 통신 및 보안관련 기술을 미리 테스트하고 보완할 수 있다.

이미 정확한 실험을 위해 전국 40개 도시의 기상 데이터 제작 소프트웨어와 건물의 종류별, 계절별 전력소비 패턴 모델 개발이 완료된 상태다. 이를 바탕으로 지역·계절별 전력수요 예측이 가능해 향후 에너지 자립형 친환경에너지 타운 기술 개발과 건설에도 활용될 예정이다.

연구책임자인 송유진 박사는 “신재생에너지 시스템과 제품 관련 중소기업들은 막대한 비용이 드는 실험 환경 구축을 감당하기 어렵다”며 “신재생에너지 통합운용 플랫폼을 연구개발 인프라가 부족한 중소기업에 개방해 신재생에너지, 스마트그리드 신기술에 대한 제품 설계에서부터 상용화 단계까지 전주기적으로 지원할 예정”이라고 밝혔다.

한편 연구진은 40개 이상의 국내외 특허를 출원 및 등록했으며, 지금까지 확보한 연구 결과를 바탕으로 미국 UCLA, 샌디아 국립연구소 등과 스마트그리드 기술에 대한 국제공동연구를 진행하고 있다.