연구목표

o 본 STREAM 프로젝트는 재생에너지 확대, 산업 전기화 수요 증가, AI 데이터센터 증가 등의 환경변화에 대응하여 에너지저장장치 기반 라우팅을 활용한 멀티벡터 에너지시스템을 설계하고 최적의 의사결정 및 운영 전략을 수립하는 글로벌 인재 양성을 목표로 함. o 에너지 네트워크의 계획 관점과 운영 관점의 문제 인식에 따라 3개의 모듈을 구성하고, 관련 분야의 세계 최고 수준 해외 연구기관으로의 파견을 통해 에너지 네트워크 분야의 선도적 기술 역량과 글로벌 연구 역량을 갖춘 신진연구자를 양성하고자 함. - (계획 관점 문제 인식) 에너지 전환 정책 설계 및 장기 인프라·제반 설비의 투자 계획 수립 시, 에너지 벡터 전반을 포괄하는 접근으로의 확장이 필요 - 현재는 온실가스 감축 이행을 위한 재생에너지 보급 경로·수소에너지 상용화를 위한 기술 개발 경로 등을 부문별로 분절적으로 설계하여, 탄소중립 에너지 네트워크 구축이라는 통합적인 목표를 실현하는 데 한계가 있음 - (운영 관점 문제 인식) 섹터커플링 자원 간 연계를 전제로 에너지의 생산-저장-변환-전송 과정에 대한 의사결정을 상황에 따라 유기적으로 조정하는 체계로의 진화가 필요 - ① 공급 측과 수요 측의 변동성과 섹터커플링자원 연계에 따른 상호작용을 능동적으로 반영할 수 있는 운영 시스템을 기반으로, ② 지역 네트워크 안에서 안정적 에너지 공급을 보장할 수 있는 제어 설비 운용이 필요 o 미래 에너지 네트워크 설계를 위한 계획-운영-제어의 각 층위별 연구주제로 구분되는 모듈 구성으로, 파견기관/학생연구자 간 유기적이고 효율적인 협력 연구체계를 구축하였음. - [모듈 1] 한국에너지공대 : 멀티벡터 에너지 네트워크의 통합 의사결정 프레임워크 개발 - [모듈 2] 한국에너지공대/인하대 : 에너지 라우팅 기반 네트워크 운영 체계 설계 - [모듈 3] 국민대/서울과기대 : 멀티벡터 라우팅 기반 운영·제어 기술 구현 o 최종적으로 본 연구개발과제를 통해 아래의 목표를 달성하고자 함. 1. 멀티벡터 네트워크 설계: 전력, 열, 수소 등 다양한 에너지 벡터가 연계된 통합 네트워크 체계 구축. 2. 최적 의사결정 프레임워크 개발: 제도 설계, 인프라 구축, 에너지 수급 계획을 아우르는 통합 의사결정 체계 마련. 3. 에너지 라우팅 기반 운영 체계 설계: 광역 및 지역 단위에서 에너지의 흐름을 최적으로 제어하는 라우팅 시스템 구축. 4. 운영 및 제어 기술 구현: 불확실성을 고려한 에너지 라우터 운전 기술과 섹터커플링 연계 안정도 해석 기술 확보. 5. 글로벌 인재 양성: 에너지 신산업 분야를 선도할 총 6명의 박사급 전문 인재 배출.

연구범위

멀티벡터 에너지 네트워크의 통합 의사결정 프레임워크 개발 - 부문별 기술 특성 및 전기화 정도를 고려한 장기 에너지 수요 시나리오 개발 - 섹터간 연계를 고려한 장기 전력-열-수소 통합 인프라 확충 계획 모델 개발 - 에너지 라우팅 도입 시 인프라 확장 영향 분석 및 정책적 시사점 도출 - 에너지 라우터 정의 및 기능 범위 정립 - 에너지 라우팅 기반 공급 · 저장설비 투자 계획(Capacity Expansion Plan) 모델 개발 - 현실제약을 반영한 계획 결과의 강건성 확보 방안 검토 에너지 라우팅 기반 네트워크 운영 체계 설계 - 에너지 라우터의 광역계통 관점 에너지 변환 · 전송 모델링 - 에너지라우팅 기반 최적 급전 방법론 설계 - 광역계통 운영 모의를 통한 에너지 라우팅 기반 급전 체계 효용성 검증 - AI데이터센터(대규모 변동성 부하)연계 계통의 열 · 전력 부하 특성 분석 및 모델링 - 에너지 라우팅 기반의 지역 계통 운영 알고리즘 개발 - 에너지 라우팅을 통한 지역 계통 급전 시뮬레이션 및 평가 멀티벡터 라우팅 기반 운영 · 제어 기술 구현 - 도시지역 단위 멀티벡터 에너지 허브의 수급능력 및 안정성 평가를 위한 통합 등가 모델링 - 재생에너지 변동성 및 시스템 고장 시나리오 기반 멀티벡터 에너지 시스템 상호 불안정성 전이 특성 분석 - 데이터 기반 고장 파급 시나리오 예측 및 에너지 벡터 교차 협력 제어 모델 개발 - AC/DC하이브리드 계통에서의 섹터커플링 연계 모델 개발 - AC/DC 하이브리드 계통에서의 에너지 라우팅 연계 및 운영제어 기법 구현 - 통합 시뮬레이션을 통한 운영제어 기법 검증

기대효과

[연구개발성과의 활용방안] - 에너지 시나리오 및 통합 수급 계획 등의 연구 성과를 국가 정책의 기초자료로 활용하여 에너지 전환 정책 지원 - 지역 맞춤형 에너지 인프라 계획 및 신규 에너지 사업의 근거 제공으로 지역 경제 활성화에 기여 - 하이브리드 시스템수소 섹터커플링 등 연구 성과를 국내 차세대 그리드 구축에 AC/DC , 활용하여 국가적 에너지 안정성 강화 - EV및 데이터센터 유연성 기술 활용을 통해 신규 DR사업 모델 창출과 에너지 신산업 활성화 지원 - 국제 공동연구를 통해 국내 기술력을 국제 표준 수준으로 향상하고 글로벌 네트워크를 확 대하여 국제 경쟁력 제고 [기대효과] - 멀티벡터 에너지 시스템의 최적 설계 및 운영 기술 확보 - AI기반의 안정적인 에너지 운영 및 관리 기술 개발 - 국가적 에너지 인프라 투자 효율성 향상 및 신규 투자 비용 절감 - 신규 비즈니스 모델 활성화로 일자리 창출 및 경제 활성화 촉진 - 에너지 시스템의 안정성 강화로 국가적 위기 대응 능력 향상 및 탄소중립 목표 달성에 기여 - 글로벌 인재 양성을 통한 국내 연구 경쟁력 및 국제적 기술력 제고

자료실

본 에너지저장장치 기반 라우팅을 활용한 멀티벡터 에너지 네트워크 체계 설계 신산업글로벌 인력양성 저작물은 공공누리 "제2유형 출처표시+상업적이용금지" 조건에 따라 이용할 수 있습니다.