신재생 에너지와 지능형 전력망

1 . 신재생 에너지란?

신재생 에너지는 재생 가능한 자연 에너지원을 이용하여 생산되는 에너지입니다. 태양광, 풍력, 수력, 지열 등은 모두 대표적인 신재생 에너지입니다. 이러한 신재생 에너지는 지구 온난화 및 대기오염 문제 해결과 함께 지구의 지속가능한 발전을 위해 필수적인 요소입니다.

이전까지는 석유, 석탄 또는 천연 가스 같은 화석 연료가 전세계적으로 에너지원으로 사용되었습니다. 그러나 이러한 화석 연료는 단순히 한정된 자원이며, 사용으로 인한 온실 가스 배출 등의 환경 문제가 심각합니다. 이와 같이 사용하기에는 한계가 있는 화석 연료에 비해, 신재생 에너지는 참가자 사이의 지속 가능한 논리적 패턴을 갖습니다. 또한, 인류와 자연을 보호할 수 있는데에 대한 요구도 충족시킬 수 있습니다.

신재생 에너지는 태양광, 풍력, 태양열, 지열, 수력 등으로 구성됩니다. 이러한 에너지원들은 모두 자연에서 유래되는 소재들을 이용합니다. 태양광 에너지는 태양에서 온 에너지를 이용해 전기를 생산하며, 이 시스템은 기본적으로 무결점하고 생성 비용이 점차 감소하는 특징을 갖습니다.

풍력 발전은 에너지 변환기를 이용하여 풍력을 움직이는 열을 전기에너지로 변환합니다. 이 시스템에서는 개발을 위한 대규모 행동이 필요하지 않으며, 비용도 수년내에 고비용에서 저비용으로 대폭하게 하락하게 되는 추세입니다.

탄소 배출량을 줄일 수 있는 신재생 에너지는 지구 환경보호와 에너지 절약에 중요한 역할을 합니다. 이러한 신재생 에너지가 발전이 지속되어 선진화된다면, 우리 지구의 지속 가능한 발전에 큰 가치를 제공할 것입니다.

2 . 신재생 에너지의 특징

신재생 에너지는 다양한 자연적 수단, 즉 태양, 바람, 수, 지열 등 자연에서 제공되는 창조적인 자원을 이용하여 발전하는 에너지입니다. 이러한 신재생 에너지의 특징으로는 아래와 같은 점이 있습니다.

1. 지속 가능한 에너지원 신재생 에너지는 지구에서 소비하는 에너지 원조로서 지속 가능합니다. 신재생 에너지원인 태양, 풍력, 수력과 같은 자원들은 사라져버리지 않습니다.
2. 친환경적 신재생 에너지를 생산하고 사용하는 과정에서는 환경오염이 최소화됩니다. 이는 화석 연료를 사용하고 처리하는 과정에서 발생하는 CO2 등의 배출이 없기 때문입니다.
3. 저비용, 저평가 초기 투자비용은 꽤 높을 수 있지만, 생산 성능이 나아지고 경쟁을 통해 대량 생산 기술이 발전하면 신재생 에너지의 가격은 저비용에 도달합니다. 또한, 지금과 같은 화석 연료의 활용 방식이 유지되어 왔지만 비용이 대폭 높아지면 신재생 에너지의 경쟁력이 높아질 수 있습니다.
4. 간단한 유지보수 신재생 에너지 발전 시스템에는 일반적으로 부서지거나 고장이나 부품교환이 필요하지 않거나 개선봉쇄성이 높아 간단한 유지보수만으로 충분합니다.
5. 지리외적 확장성 신재생 에너지는 거의 모든 곳에서 생산할 수 있습니다. 이는 모든 지역에서 태양광, 풍력, 수력 등을 이용한 신재생 에너지를 생산할 수 있다는 것을 의미합니다.
6. 가정 내 발전 가능 한 가정 내에서도 햇빛이나 바람을 이용하여 자신의 전기를 생산할 수 있는 독립된 발전 시스템이 개발 가능합니다.
7. 국가에 중요성 부여 신재생 에너지산업은 국내 경제와 산업 발전에 기여할 수 있는 중요한 분야 중 하나입니다. 기존의 화석 연료에 의존한 에너지 경제에서 신재생 에너지에 기반을 두면서 , 국가 수익 상황을 개선하면서 새로운 산업을 발전시킬 여지가 있다는 것입니다.

따라서 신재생 에너지는 위와 같은 다양한 특징을 갖습니다. 이러한 특징들이 환경 및 경제 상황 개선에 크게 이바지할 수 있습니다.

3 . 지능형 전력망이란?

지능형 전력망(Intelligent Power Grid, 이하 "IPG")은 기존의 전력망을 보다 더 "지능적"으로 운영하기 위해 고안된 전자활용 기술입니다. IPG는 분산된 발전원에서 취득한 정보와 전력 소비자들의 에너지 사용 정보를 수집, 분석하여 최적화된 전력 사용 환경을 제공할 것입니다.

기존의 전력망은 연결된 각 기기별 (발전소, 변전소, 하부 기기 등) 운영 정보를 복제본화하여 전통적인 데이터 전송 및 제어 방식을 적용하여 사람이 모든 운영, 유지보수 및 문제 해결을 수행하였습니다. 그러나 IPG는 인간 중심의 이전 요소를 제거하고, 분산된 시스템, 전자 시스템 및 인공 지능 알고리즘을 활용하여 빠른 대처와 실시간 처리를 지원하기 때문에 나아질 것입니다.

분산된 발전원(태양광발전소, 풍력발전소, 수력발전소 등)은 전기 대수에서 점차적으로 중요한 위치를 차지하고 있다. 이러한 분산된 발전원으로 인해 전력망 구조에 변화가 생겨 자동화, 통합화가 요구되고 있기 때문에 IPG가 필요해졌습니다.

IPG의 특징 중 하나는 분산화된 시스템입니다. IPG의 시스템이 분산화된 경우 데이터를 동시에 처리하도록 분산된 서버(파워 서버)가 필요합니다. 이러한 서버는 지속적으로 데이터를 수집하고 분석하여 real-time으로 발전량을 최적화하도록 하며, 데이터의 손실을 최소화합니다.

IPG는 다음과 같은 기술과 개념을 활용합니다.

• 스마트 그리드(Smart Grid) : 각 응용 시스템 간의 자원 분배, 데이터 공유, 실시간 성능 모니터링 등을 지원하는 첨단 전력망
• M2M(Machine to Machine Communication) : 산업계에서 많이 사용되고 있는 방식으로 직접 기계간 통신으로 기술을 융합시켜 제품이 스스로 최적화될 수 있습니다.
• IoT(Internet of Things) : 다양한 기기, 센서류, 이동통신망을 이용해 데이터를 확보하고 실시간 모니터링에 사용하는 개념
• Big Data 분석 : 대용량 데이터를 처리, 분석하고 운영하여 효율적인 전기 설계, 공급 및 유통 시스템 구축이 가능합니다.

이러한 IPG시스템 구축은 보안성을 높이는 등 사회적, 경제적 이점을 가지며, 환경 문제와 전력 사용 문제를 해결하여 보다 높은 수준의 전력 절약과 바람직한 전력 수요의 조절 가능성을 제공합니다.