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ⓒ클립아트코리아

 

우리는 과일을 산 다음 냉장고에 보관하다가, 먹고 싶을 때 과일을 꺼내 먹죠. 과일처럼 전기를 창고에 보관하다가 우리가 사용하고 싶을 때 사용한다면 정말 편리하지 않을까요? 에너지저장시스템이라고도 불리는 ESS(Energy Storage System)는 전기를 저장하는 창고 역할을 한답니다. 즉, 발전소로부터 온 전기를 보관해 두었다가 필요할 때 그 전기를 다시 꺼내 쓸 수 있도록 하는 시스템이죠.

 

ESS 는 어떻게 구성되어 있을까? ⓒ정홍진

 

위의 그림과 같이 에너지 저장시스템은 배터리, PCS, EMS로 구성되어 있습니다. 이때 배터리가 전기를 저장하는 창고 역할을 한다면, EMS는 에너지 저장시스템 전체를 모니터링하고 관리함으로써 더욱 효율적인 운영을 돕는 역할을 한답니다. 그렇다면 전력변환장치(PCS)는 어떤 역할을 하는 것일까요?

 

인버터 + 컨버터 = 전력변환장치(PCS)

ESS에 전력변환장치가 필요한 이유는 우리가 일반적으로 사용하는 전기와 배터리에 저장되는 전기의 종류가 다르기 때문입니다. 우리가 주로 사용하는 전기는 콘센트에서 나오는 교류 전기랍니다. 반면 배터리에 저장되는 전기는 직류전기이기 때문에, 외부에서 배터리로 전기가 들어가 저장되려면 교류 전기가 직류 전기로 바뀌어야 합니다. 우리가 교류 전기를 직류전기로 바꾸는 기계를 컨버터라고 부르기에, PCS는 배터리에 전기를 저장할 때, 컨버터의 역할을 한다고 할 수 있겠죠.

 

PCS란? ⓒ정홍진

이번에는 배터리에 저장 중인 전기를 외부로 꺼낼 때를 생각해볼까요? 배터리에 저장 중인 직류전기를 외부로 꺼내 우리가 사용하려면, 교류전기로 바꿔야겠죠. 따라서 PCS에서는 교류에서 직류로 전기를 바꾸는 컨버터 역할뿐 아니라, 직류에서 교류로 전기를 바꾸는 인버터 역할 역시 한답니다.

 

이렇듯 PCS(전력변환장치)는 교류와 직류를 자유자재로 전환함으로써 배터리와 외부의 교류 부하를 양방향으로 이어주는 역할을 한답니다. 이때 직류와 교류를 전환하다 보면, 필연적으로 전력 손실이 일어날 수밖에 없는데요, 이 전력 손실을 최소화시켜 보다 많은 전기를 저장하고 외부로 공급하도록 하는 기술이 전력 변환장치에서는 매우 중요하답니다.

 

한국전력, 태양광 저출력구간의 효율을 높이는 PCS 개발!

태양광 발전은 환경오염물질을 많이 배출하는 기존의 석탄 발전소에보다 자연 친화적이며, 다른 신재생에너지들에 비해 안전사고 위험도가 낮다는 장점이 있어 최근 주목을 받고 있습니다. 그러나 이러한 태양광 발전의 가장 큰 문제점은 날씨의 영향인데요, 일몰, 일출, 구름 낀 날 등 햇빛이 없을 때는 발전할 수가 없으므로 발전효율 및 안정성이 저하된다는 큰 단점이 있습니다.

 

이에 한국 전력공사는 2018년 12월부터 지난해 11월까지 1년간의 연구를 통해 ‘능동형 온라인 모듈 전력변환장치(AOM PCS)기술’을 개발하였습니다. 이 신기술을 활용하게 되면 태양광 설비의 저출력 구간에서도 고장 나지 않은 부분만 따로 운전할 수 있으므로 발전량을 증가시킬 수 있으며, 발전 효율 또한 향상된답니다. 실제로 한전이 검증 작업을 수행한 결과 기존 방식 대비 저출력 구간의 효율은 2.8%, 전 구간 효율은 1.8% 향상되는 것으로 확인했습니다. 한전은 이번 기술 개발이 단순히 태양광 설비 상용화에 큰 도움이 될 뿐 아니라, 배터리나 풍력발전 등 다양한 분산전원 및 에너지저장장치에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있답니다.

 

 

 


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