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마이크로그리드 기술
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승인 2016.08.22  
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▲ 동신대 전기공학과
    최용성 교수
송배전 전력망을 통해 전원과 수용가가 연결되는데, 지금까지의 전력망은 하나의 발전기에 다수의 소비자가 연결된 나무 형태의 방사형 구조이다. 전력망의 주요 구성은 발전기, 송배전망 그리고 부하이다.

배전시스템의 고장은 장비고장으로부터 낙뢰, 동물 침범 등 여러 가지에 기인하며, 고장 지점을 전력망으로부터 분리시켜서 고장지점 이외의 정상적인 전력망이 계속해서 동작할 수 있도록 한다.
 
그러나, 전력망의 동작 제어에 있어서 문제는 전력망의 방사상 및 집중화 구조이다. 이들 중앙 집중식 제어시스템은 고장이 발생하면 전력계통이 광범위하게 고장의 영향권이 있는 문제가 있다. 이 문제를 해소하고자 마이크로그리드 기술이 등장하였다.

마이크로그리드는 분산에너지원을 소규모 단위로 에너지의 공급과 수요를 관리하는 작은 전력망이다. 일반적으로 마이크로그리드는 송배전 전력망에 연계되어 부하들에 안정적인 전력을 공급할 수 있도록 운영되지만, 필요에 따라서는 계통에서 분리되어 독립적으로 운영될 수 있도록 설계되어 있다.

마이크로그리드는 분산전원기술, 배전 전력망 기술, 통신 기술, 제어 기술 등이 통합된 전력공급 기술로서 이 기술이 주목을 받는 이유는 환경적, 경제적, 사회적 가치에 기인한다.
 
마이크로그리드는 에너지 측면에서 열과 전기를 동시에 공급하는 분산형 에너지 공급 기술로서, 수요지 근처에 신재생에너지원과 가스 기반의 소형 열병합 발전, 전기와 열 저장시스템을 결합하여 열과 전기를 동시에 수용가에 공급하여 송배전 손실저감, 에너지 효율 향상이라는 이익을 수용가와 전력회사에 제공할 수 있다.
 
현재의 집중식 전력공급 시스템에서는 발전원과 수요지가 멀어서 발전 시 발생하는 폐열을 유효하게 이용하기 어렵다.

환경적 측면에서 사회의 고도화에 따라 전기 에너지의 증가로 나타나며, 발전 에너지원으로서 화석연료의 사용은 지구 온난화 가스 발생을 야기시킨다. 그 대안으로서 태양광, 풍력, 연료전지 등과 같은 신재생에너지를 이용한 청정발전의 기술개발 및 보급이 확산되고 있다.

이들 신재생에너지원은 경제성의 확보가 최대의 현안이지만, 기술개발의 발달로 향후 보급이 급속하게 확대될 것이다. 그러나 이들 신재생에너지원은 간헐적 출력특성을 나타내며, 소용량 규모로 다수의 시스템이 배전망에 임의로 설치되는 경우가 많기 때문에 기존의 전력설비로서는 계통의 보호와 전력품질의 유지가 어렵다.

마이크로그리드 기술은 계통연계의 복잡한 기술적 문제를 단순화하여 계통운영을 용이하게 하며, 간헐적인 출력 특성에 기인하는 전압변동, 주파수변동과 같은 전력품질 문제를 해결하여 분산전원과 기존 전력망의 조화로운 공존을 가능하게 한다.

사회적인 측면에서 마이크로그리드를 중심으로 한 지역 에너지 공급방식은 현재의 집중식 전력공급방식을 통한 전력공급에서 발생하는 전력송전 손실, 송배전 선로의 경유지 문제, 전자파 장해 문제, 지역 이기주의에 의한 변전소 등 전력설비의 입지난 등의 문제를 해결함과 동시에 열병합 발전과의 결합을 통해 에너지 이용 효율성을 제고할 수 있는 기술이다.

마지막으로 전력공급 측면에서 피크부하에 대한 대처능력, 전력품질의 향상, 분산전원의 계통연계에 의한 계통운영의 문제해결 등 전력사용자와 전력사업자 모두 이익을 줄 수 있다. 마이크로그리드는 친환경적 신재생에너지 및 분산 전원을 기존의 전력망에 안정적으로 접속하고 그 이익을 수용가와 전력사업자에게 공통으로 제공할 수 있다.

다음 호에는 마이크로그리드 에너지시스템에 대하여 기고하겠다.

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