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폐광지역 부지활용과 사회적 비용을 고려한 친환경 에너지자립섬 구축

Title
폐광지역 부지활용과 사회적 비용을 고려한 친환경 에너지자립섬 구축
Other Titles
Eco-Friendly Energy System Design for Isolated Island Considering Social Costs and Utilizing Abandoned Mine Areas
Author
권조영
Alternative Author(s)
Kwon Jo Young
Advisor(s)
김진수
Issue Date
2019. 8
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
신재생 에너지원 확대를 목표로 한 에너지 전환은 전 세계적으로 중요한 정책적 과제이다. 우리나라 또한 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 수립하여 신재생에너지의 관련 기술개발과 사업투자를 확대하고 있다. 이에 정부에서는 8가지 에너지신산업으로 친환경 에너지 공급과 지역특화산업으로 에너지자립섬을 제시하였다. 에너지자립섬은 소규모 지역에 마이크로그리드(Microgrid) 기술을 활용하여 신재생에너지 발전원으로부터 필요한 전력에 대해 자급자족하는 발전시스템을 의미한다. 해당 사업의 장점은 신재생에너지 발전원과 에너지 저장시스템(Energy Storage System, ESS)을 이용하여 환경친화적이고 안정적인 전력공급을 가능케 한다. 디젤발전에서 신재생 에너지원 발전으로 전원구성을 변화함으로써 온실가스의 배출량이 크게 절감되는 효과 또한 볼 수 있다. 즉, 에너지자립섬은 기후변화 대응과 수요관리 등의 문제를 해결하고, 에너지의 이용효율 증가를 가능케 하는 사업이다. 따라서 에너지자립섬은 전력망이 연계되지 않은 도서지역에 신재생에너지의 효율적인 전력보급 마련책이 될 것이다. 이에 본 연구에서는 도서지역의 지역적·환경적 특성을 고려하여 태양광과 풍력 그리고 ESS가 연계된 하이브리드 발전시스템을 구축하였다. 본 연구는 이전 연구의 최적화에서 더 나아가 온실가스의 사회적 비용 추정을 모형 내 반영하고, 폐광지역을 고려한 비용-편익 분석을 수행하였다. 더불어, 지역적 특성과 전력부하 패턴 그리고 신재생에너지 자원잠재량을 함께 고려하였다. 결과분석은 HOMER(Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) 프로그램을 사용하여 진행하였다. 이러한 연구과정은 대상지의 지역적·환경적 특성을 최대한 반영된 에너지자립섬 모형의 구축을 가능케 한다. 분석결과, 하이브리드 발전시스템은 기존의 운영중인 발전시스템과 비교하였을 때, 신재생에너지가 차지하는 전력수요 대비 발전비중이 70%인 조건하에 발전단가 0.094$/kWh로 더 감소한 결과를 나타냈다. 그리고 하이브리드 발전시스템은 디젤 중심의 발전시스템과 비교하여 연간 8,419,494원의 배출가스 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 최적화된 전원구성의 자립섬 모형 설계와 타당성 평가를 실시하였다. 대상지역의 신재생에너지 발전설비 보급은 장기적인 측면으로 보았을 때, 화석연료 사용 감축과 배출저감 등의 결과를 확인하였다. 더불어, 친환경적이고 안정적인 전력공급이 가능한 전원구성 구축과 함께 발전단가도 감소됨을 확인하였다. 그러나 가용 가능한 신재생 에너지원에 대한 자원잠재량이 부족하다는 점과 국내 최신 발전설비 비용자료를 활용하지 못한 점에 한계가 있다. 따라서 향후 에너지자립섬 연구는 신재생에너지 발전설비가 설치될 지역에 신재생 에너지원의 정밀한 실측자료와 발전설비의 비용자료를 바탕으로 하여 정확한 평가체계가 이루어져야 한다.; Energy conversion aimed at expanding renewable energy sources is an important policy issue. Korea has established the “Renewable 3020 Implementation Plan” to expand the technology development and business investment of renewable energy. The government has proposed energy isolated islands as eco-friendly energy supply and regional specialized industries in eight energy new industries. This represents an object to solve problems such as climate change response and demand management and to increase energy use efficiency. The project refers to a power system that utilizes Microgrid technology to self-supply the necessary power from renewable energy generation. Eco-friendly islands provide an environmentally and stable power supply with using renewable energy and Energy Storage Systems(ESS). In addition, this power system can significantly reduce GHG(GreenHouse Gases) emissions. Therefore, this will be as an optimum power system with reduced use of fossil fuel and flexibility. In this study, we have designed a hybrid power system in which solar, wind, and ESS are connected in consideration of the regional and environmental characteristics of the island. The difference from the previous study is as follows. First, we estimate the social costs of GHG. The difference from the previous study is as follows. First, we estimate the social costs of greenhouse gases. Second, the cost-benefit is estimated by the power plant sites considering the abandoned area. The progress was based on the HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) program based on the regional characteristics, the load pattern, the renewable energy, and supply facilities. It is meaningful that this method designs an energy isolated island model with optimized power configuration considering of the site. The results show that the hybrid power system is cheaper at a cost of Energy 0.094$/kWh under the condition that the Renewable Fraction is 70% compared with the existing power system. In addition, the social cost showed that the emission cost of the hybrid power system compared to the diesel-based system is reduced by 8,419,494 won per year. Finally, in this study, we designed and analyzed the energy isolated island model with optimized power configuration. In addition, the spread of renewable energy generation facilities is effect such as the reduction of fossil fuel use and GHG emission and cost of energy. However, there is a limit to the lack of data of renewable energy resource potential and the inability to utilize the latest power plant cost in Korea. Therefore, the future study of energy isolated island should be based on accurate data of renewable energy sources and power generation facilities cost.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/109133http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000436444
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > EARTH RESOURCES AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING(자원환경공학과) > Theses (Master)
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