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E STATCOM을 활용한 재생에너지 수용성과 전력망 안정성 향상 연구

일일 보고서 2024년 09월 11일
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목차

  1. 요약
  2. E STATCOM의 원리 및 기능
  3. E STATCOM의 재생에너지 연계 효과
  4. 실제 사례를 통한 E STATCOM 적용 효과
  5. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 E STATCOM 기술이 재생에너지 수용성과 전력망 안정성을 어떻게 향상시키는지에 관한 내용을 다룹니다. E STATCOM의 원리와 주요 기능을 설명하며, LS일렉트릭과 한전 전력연구원을 통한 실제 사례를 통해 그 효과를 입증합니다. 특히, E STATCOM이 전력망의 전압 및 주파수 조절을 통해 재생에너지 변동성과 고장 회복력을 어떻게 관리하는지 논의하고, 태양광 및 풍력 에너지와의 통합 효과도 검토합니다. 다수의 국내외 사례를 통해 E STATCOM의 다양한 응용 가능성을 보여주며, 재생에너지 연계 프로젝트의 중요성을 강조합니다.

2. E STATCOM의 원리 및 기능

  • 2-1. E STATCOM의 기본 원리

  • E STATCOM(전기 정적 무효 전력 보상기)은 전력 시스템의 전압 안정성을 향상시키기 위해 사용하는 장치입니다. E STATCOM은 전력망의 정적 무효 전력을 보상하는 역할을 하며, 이로 인해 전압을 조절하고 전력 품질을 개선할 수 있습니다. E STATCOM은 반도체 소자를 이용하여 빠르게 전압의 변화를 감지하고 적시에 반응하여 무효 전력을 공급하거나 흡수합니다.

  • 2-2. 리액턴스를 통한 전압 조절

  • E STATCOM은 리액턴스를 활용하여 전압 조절을 수행합니다. 이는 전력망의 부하 상황에 따라 전압 수준을 적절하게 조정함으로써 시스템의 안정성을 보장합니다. 특히, 급속한 전력 수요 변화가 발생할 경우 E STATCOM은 즉각적으로 리액턴스를 조정하여 전압 강하를 방지하고, 전력망의 안정적인 운영을 지원합니다.

  • 2-3. 주파수 조절을 통한 전력망 안정화

  • E STATCOM은 주파수 조절 기능을 통해 전력망의 안정성을 증가시킵니다. 주파수는 전력망의 상태를 나타내는 중요한 지표로, 높은 주파수는 과부하를 나타내고 낮은 주파수는 전력 생성이 부족함을 의미합니다. E STATCOM은 이러한 주파수 변화를 감지하고, 필요한 경우 즉시 반응하여 전선로의 전력 흐름을 조정함으로써 전력망의 안정성을 높입니다.

3. E STATCOM의 재생에너지 연계 효과

  • 3-1. 재생에너지 변동성 관리

  • E STATCOM은 재생에너지의 변동성을 관리하는 데 중요한 역할을 합니다. LS일렉트릭과 한전 전력연구원이 수행한 MW급 충전시스템 실증에서 반도체 변압기를 통해 재생에너지 연계 모바일 허브스테이션을 구축했습니다. 이를 통해 재생에너지의 수용성을 극대화할 수 있는 전력망 인프라를 확보하였습니다.

  • 3-2. 고장 회복력 증대

  • E STATCOM의 도입으로 전력망의 고장 회복력이 증대되었습니다. 전력망에 변동성이 많은 재생에너지가 통합됨에 따라 발생할 수 있는 고장 상황에서 E STATCOM이 신속하게 대응할 수 있도록 하여 전력망의 안정성을 높이고 있습니다.

  • 3-3. 태양광 및 풍력 에너지와의 통합 효과

  • E STATCOM은 태양광 및 풍력 에너지와의 통합 효과를 극대화합니다. 에너지전환에 따른 전력망 추가확충이 절실한 가운데, E STATCOM 기술이 이를 지원하는 중요한 요소로 작용하고 있습니다. 재생에너지의 계통연계 신청이 약 3000GW에 이르지만 여전히 많은 사업들이 망 이용 계약에 따라 연계가 원활하지 않은 상황임을 감안할 때, E STATCOM의 역할은 더욱 중요해지고 있습니다.

4. 실제 사례를 통한 E STATCOM 적용 효과

  • 4-1. LS일렉트릭과 한전의 재생에너지 연계 MW급 충전시스템

  • LS일렉트릭과 한전 전력연구원이 반도체변압기를 이용한 재생에너지 연계 MW급 충전시스템 실증에 착수하였습니다. 두 기관은 안양시 LS일렉트릭 글로벌 R&D 캠퍼스에서 재생에너지 모바일 허브스테이션 실증에 관한 MOU를 체결하였습니다. 이 시스템은 재생에너지 수용성을 극대화하기 위해 마련된 전력망 인프라로, 산업통상자원부의 연구과제로 운영되고 있습니다. 이를 통해 LS일렉트릭은 한전 고창전력시험센터에서 실제 전력망과 연계된 모바일 허브스테이션의 최적 운영 알고리즘 개발을 목표로 하고 있습니다. 특히 반도체 변압기를 사용하여 효율을 높이고 부피 및 무게를 크게 줄이는 방법을 채택하였습니다.

  • 4-2. 스마트 변압기와 E STATCOM의 협동 작용 사례

  • 스마트 변압기 시장은 2023년 23억 9천만 달러 규모로 시작하여 2032년까지 72억 7천만 달러에 이를 것으로 보이며, 연평균 성장률(CAGR)은 13.3%에 달할 것으로 예상됩니다. 스마트 변압기는 전력망과 외부 시스템간에 완충 역할을 하며, 전압 조정 및 고급 기능을 통해 전력망의 신뢰성을 향상시키는 데 기여하고 있습니다. 이와 같은 기술들은 재생에너지의 증가와 함께 필수적으로 요구되는 요소로 자리잡고 있습니다. 전력망의 디지털화 및 스마트 그리드의 발전은 향후 스마트 변압기 기술의 더욱 중요한 발전을 이끌 것으로 전망됩니다.

  • 4-3. 국내외 주요 연구 및 프로젝트

  • 국내외 다양한 사례에서 E STATCOM 기술의 재생에너지 수용성을 높이기 위한 노력들이 진행되고 있습니다. 이러한 프로젝트들은 탄소중립 목표 달성을 위한 주요 전략 중 하나로, 전세계적으로 대체 에너지의 채택과 재생 가능 에너지의 통합이 강조되고 있습니다. 예를 들면, 미국의 RE100 캠페인은 기업의 재생에너지 구매를 의무화하는 데 중점을 두고 있으며, 탄소중립 달성을 위한 정부 차원의 인센티브 및 지원이 필요하다는 전문가들의 의견이 제기되고 있습니다.

5. 결론

  • E STATCOM은 변동성이 큰 재생에너지를 효과적으로 관리하여 전력망의 안정성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 기술입니다. LS일렉트릭과 한전 전력연구원이 수행한 실증 사례는 E STATCOM이 전력 품질을 개선하고 재생에너지의 수용성을 높이는 데 중요한 역할을 함을 보여줍니다. 그러나 E STATCOM 기술의 상용화를 위해서는 추가적인 연구와 인프라 확장이 필요하며, 정책적 지원 역시 중요한 요소로 작용합니다. 이러한 조건들이 충족될 때, E STATCOM은 탄소중립 목표 달성 및 재생에너지의 안정적 통합에 큰 기여를 할 것입니다. 국내외 다양한 프로젝트와 연구는 이 기술의 미래 전망을 밝게 하고 있으며, 이는 스마트 변압기와 같은 혁신 기술과의 협동 작용을 통해 더욱 실질적인 적용 가능성을 높여 줍니다.

6. 용어집

  • 6-1. E STATCOM [기술]

  • E STATCOM은 전력망의 안정성을 높이기 위해 리액턴스를 조절하여 전압과 주파수를 조절할 수 있는 전자기기입니다. 재생에너지의 변동성을 관리하고 고장 회복력을 증대시켜 전력망의 신뢰성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

  • 6-2. LS일렉트릭 [회사]

  • LS일렉트릭은 반도체 변압기(SST)를 이용한 재생에너지 연계 MW급 충전시스템을 실증하는 프로젝트를 진행 중입니다. 이는 재생에너지의 변동성을 관리하고 전력망의 효율성을 크게 향상시키는 역할을 합니다.

  • 6-3. 한전 전력연구원 [기관]

  • 한전 전력연구원은 LS일렉트릭과 협력하여 재생에너지 연계 모바일 허브스테이션 실증 프로젝트를 진행하고 있습니다. 이는 고압 배전반 및 변압기 시스템을 대체할 수 있는 모듈화된 솔루션을 제공하며, 전력망의 신뢰성을 향상시키는 역할을 합니다.

7. 출처 문서