2015년 12월 전 세계 196개 당사국이 합의한 파리협정이 채택됨으로써 ’20년 이후 교토의정서(Kyoto Protocol)를 대체할 ‘新기후체제’가 출범했다. 국내 전력부문에 있어 파리협정 체결은 단순한 감축목표 및 실천방향 제시를 넘어 전력산업 전반의 정책, 제도, 기술투자 등에 대한 대대적인 변화를 예고하고 있으며 각 기업 및 연구소에게는 지속가능한 발전을 모색할 새로운 시작점이 되고 있다.

이와 더불어 2016년 세계경제포럼에서 처음 등장한 ‘제4차 산업혁명’은 우리가 직면하게 될 새로운 산업시대를 대표하는 용어로 자리하고 있다. 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터(Big Data) 등 지능정보 기술은 기존 전력산업 및 서비스에 융합되거나 3D프린팅, 로봇, 생명과학, 나노 등 신기술과 결합되어 새로운 가치와 진화를 만들고 있으며, 전력기술 미래변화의 핵심 트랜드를 주도하고 산업 생태계를 크게 변화시킬 기폭제가 될 것으로 전망되고 있다.
 
新기후체제와 제4차 산업혁명은 신재생에너지 중심으로의 에너지 패권변화를 의미하며 동시에 생산과 소비, 산업 영역간 붕괴와 재통합을 통해 기존의 선형적인 변화와는 차원이 다른 새로운 변화를 예고하고 있다. 이에 新기후체제와 제4차 산업혁명이 미래사회에 가져올 변화의 속도와 범위는 엄청날 것으로 예상되며 글로벌 에너지신시장 선점을 위한 각 기업간 기술개발 경쟁은 더욱 심화될 것으로 전망된다.

한국전력 전력연구원은 미래 패러다임 변화에 선제적으로 대응하고 전력산업의 신성장동력을 창출하고자, 2016년 기존조직을 새롭게 재편하여 에너지신산업연구소를 출범시켰다. 에너지신산업연구소는 한전이 구현하고자 하는 신산업 분야의 핵심역량을 집결하여 구성되었으며 해상풍력, 태양광 등 신재생에너지 확산을 위한 기반기술 개발 / 에너지자립섬, 전기자동차, 스마트시티 등 미래 에너지시스템 인프라 구축을 위한 기술 개발 / 전기저장장치, 전력기기 제어 등 에너지시스템의 효율적 운영과 최적 솔루션 개발을 주요 임무로 하고 있다.

송일근 전력연구원 부원장(에너지신산업연구소장)은 “전력산업 최대의 패러다임 전환이 눈앞에 있으며, 새로운 기술에 대한 투자가 미래 전력산업 생태계를 주도할 핵심 원동력임”을 강조하고 “신재생에너지, 에너지자립섬, 주파수조정용 에너지저장장치(ESS) 등 그간의 에너지신산업 성과를 바탕으로 새로운 사업모델 개발을 통해 기후변화대응과 전력산업 지속발전에 기여할 예정이며 미래사회가 요구하는 기술개발로 제4차 산업혁명 주도에 전력연구원이 앞장 설 수 있도록 할 것”이라고 말했다.

한국전력 전력연구원 ‘에너지신산업연구소’ 주요 연구개발 분야

마이크로그리드(MicroGrid) 분야
태양광 및 풍력 등 분산전원 및 배터리 등을 이용해 도서지역의 발전원가를 절감하고 신재생에너지 확대보급에 의한 온실가스 감축을 목표로 독립형 마이크로그리드 설계 및 운영기술 기반의 운영실적(Track Record)을 확보하여 사업화 및 실증기술 관련 연구를 수행하고 있다. 이를 통해 친환경 에너지 자립섬의 확대 보급, 에너지신산업의 활성화 및 해외시장 진출 등을 목표로 하고 있다.

신재생 에너지 계통연계 분야
최근 분산형 전원의 배전계통 연계가 확대됨에 따라 연계용량을 확대할 필요성이 높아졌고 계통운영의 안정성과 신뢰도를 확보하기 위한 연구를 수행하고 있다. 특히 분산형 전원의 계통연계 시 요구되는 전압 안정화를 목표로 배전선로 전압조정기 및 능동전압제어기술과 그 운영기술을 확보하기 위해 배전계통 전압관리 체계개선 및 실시간 전압관리의 효과를 실증하는 연구를 추진하고 있다.

수요반응 및 에너지 신서비스 분야
다양한 수요자원을 융·복합하여 국가 에너지효율향상과 전력 수요관리를 고도화하고 새로운 가치를 창출하여 소비자에게 제공하기 위한 연구를 수행하고 있다. 전국에 산재한 수요자원 정보를 통합하고 분석하기 위한 수요자원 융·복합 플랫폼 구축 기술, 국가전력맵 서비스 개발, 행동기반 에너지 소비 절감 서비스 개발, 전력사용량 분석 및 컨설팅 서비스 개발 등의 연구를 추진 중이다.

전기자동차 (V2X) 분야
전기자동차의 보급 확산 및 충전인프라의 경제성을 향상시키기 위하여 멀티 소켓형 교류충전기를 개발하고 다양한 충전 부가서비스를 제공할 수 있는 전국단위의 양방향 전기차-전력망 (VnG) 인프라를 구축하기 위한 연구를 수행하고 있다. 또한 전기차를 분산전원으로 인식하는 V2G (Vehicle to Grid) 기술을 활용하여 다양한 부가서비스를 창출할 수 있는 사업모델을 개발하고 있으며, 향후 유무선이 혼합되어 확장성이 용이한 충전인프라 개발도 추진할 예정이다.

스마트시티 분야
신재생에너지와 에너지효율화 기술 기반 위에 정보통신 기술을 접목하여 도시 자원의 통합관리와 서비스를 제공하고 자원소비와 운영비용을 줄이는 연구를 수행하고 있다. 스마트에너지 시티기반 플랫폼과 에너지 서비스 개발을 주도하여 도시 인프라 부족과 지구온난화 위기해결을 위해 연구개발에 매진하고 있다.  

해상풍력 분야
‘Global Top 해상풍력 R&D Hub’라는 비전 아래 국내 서남해 2.5GW 해상풍력 발전단지 건설을 위한 단지개발, 풍력시스템, 단지운영, 계통연계 등 사업 전주기에 필요한 연구개발을 수행하고 있다. 전주기 기술혁신으로 해상풍력단지의 신뢰성 및 경제성을 제고함으로써 국가 전략사업으로 추진 중인 국내 서남해 2.5GW 해상풍력단지 개발에 기여하고 있으며, 이에 필요한 핵심기술 확보에 매진하고 있다.

신재생 사회수용성 분야
해상풍력, 태양광의 보급 확대를 위해  부지 제약조건을 해결하고 사회수용성을 향상시키기 위한 연구를 수행하고 있다. 풍력, 태양광의 자원정보를 분석하고, 환경영향과 모니터링, 평가 및 저감 기술을 통해 최적 단지를 구성하고 해상풍력-수산업 공존, 영농형 태양광 등 다양한 부가편익 창출 및 비즈니스 모델 개발을 통해 사회수용성 향상을 도모하기 위한 연구를 수행하고 있다. 

 
에너지저장장치 (ESS) 분야
전력계통의 주파수 품질향상을 위한 주파수조정용 에너지저장장치 제어기술을 확보하여 한전 서안성, 신용인변전소의 주파수조정 시범사업의 기술지원과 신계룡변전소 등 8개 변전소에 설치된 184 MW 규모의 에너지저장장치에 대한 기술지원을 완료하였다. 또한, 향후 에너지저장장치의 확대적용에 대비하여 신재생에너지 연계형 에너지저장장치 및 부하조절용 에너지저장장치 운영기술 분야, 차세대 에너지저장장치에 적용하기 위한 신개념 이차전지기술 등 에너지저장장치 핵심기술을 확보하기 위한 선도적 연구개발을 수행하고 있다.

에너지 프로세스 시뮬레이터 분야
에너지 시스템의 안정적 운영을 도모하고 시운전시 시행착오를 최소화하기 위해 운전 훈련, 제어 검증, 엔지니어링 활용이 가능한 에너지 프로세스 시뮬레이터를 개발하고 있다. 최근에는 원격으로 동시에 다수의 사용자가 장소의 제약 없이 접속하여 이용이 가능한 웹기반 원격 훈련용 시뮬레이터 개발과 해외 사업 지원을 위한 하이브리드 타입 석탄화력 시뮬레이터 개발에 착수하였다.

에너지시스템 제어 분야
에너지시스템 제어분야는 지난 수십 년 동안 수행해 왔던 기존의 대규모 집중형 발전소제어기술을 기반으로 시대의 변화에 발맞추어 신재생에너지를 필두로 한 분산형 전원의 제어기술을 연구 중이다. 수력발전소 제어시스템 국산화를 위해 성능시험을 완료하고 현장 설치를 앞두고 있으며, 유동층발전 및 가스터빈 제어의 국내 기술자립을 위하여 제어기술 및 시뮬레이션에 관한 연구를 진행하고 있다.

전기기기 제어분야
전기기기 제어분야에서는 국내 다중화 발전기 제어시스템 국산화 개발에 앞장서 왔으며, 아날로그 발전기 제어시스템부터 삼중화 디지털 발전기 제어시스템까지 그동안 국내 100여개 이상의 발전기 제어시스템을 국산으로 교체하였다. 최근에는 전량 외산수입에 의존하고 있는 가스터빈 기동장치 국산화 개발 및 실증적용 과제를 수행하고 있다. 2019년에 10 MW급 가스터빈 기동장치 개발을 완료하여 국내 복합화력발전소에 실증·적용할 예정이다.

한국전력 전력연구원은 에너지신산업과 관련된 다양한 분야의 핵심기술 개발에 매진하여 2016년 한해 동안 국내 최초 북미 배전급 마이크로그리드 실증사업의 성공적인 준공, 신개념 석션버켓 해상풍력시스템 실규모 현장설치, 스마트 전기차 충전인프라 기반 서비스 플랫폼 구축, 184 MW 주파수조정용 에너지저장장치 사업화 성공, 고객맞춤형 마이크로그리드 경제성 평가방법 개발 및 대국민 서비스 제공, 수차 발전기 제어시스템 국산화 개발 등 주목할 만한 성과를 일궈냈다. 한국전력 전력연구원은 지속적인 연구개발로 에너지신산업 생태계 조성에 앞장서고 있으며, 향후 기후변화대응과 제4차 산업혁명이 형성할 새로운 미래 시장을 겨냥한 또 한 번의 도약을 준비하고 있다.