그린빌딩을 위한 저압직류배전에 관한 연구

Abstract

에너지의 자주적 공급 능력이 거의 없는 우리나라의 경우 에너지의 다소비분야인 빌딩분야에 대한 에너지 효율화 기술개발 및 적용은 매우 중요하다. 빌딩 내 LED조명, ICT부하, 전기자동차 등 직류부하의 지속적 증가와 친환경에너지로써 태양광발전과 연료전지에 도입에 따른 직류공급원 확대에 따른 이에 적합한 고효율 에너지 인프라로 직류배전이 부각되고 있다. 본 연구는 빌딩용 저압직류배전 실용화 기술을 확보하기 위하여 직류계통 핵심과제에 대하여 시뮬레이션 결과를 분석하고 관련 자료의 조사, 검토를 통하여 고찰하였다. AC, DC 전력조류계산에 근거한 계통효율 평가도구를 개발하고 사례 연구로 실제 건설 중인 일반 빌딩을 대상으로 교류계통과 직류계통의 효율을 비교평가 하여 타당성을 검토하였다. 그린빌딩 내 80%에 달하는 직류부하(조명, ICT, 공조부하)와 신재생에너지가 집약되어 있기 때문에 직류배전이 교류-직류 변환단계를 줄이고 분산된 저효율 교류-직류 변환 체계에서 집중식 고효율 교류-직류 변환 체계로 변화되어 효율 개선효과가 있음을 시뮬레이션 결과로 확인하였다. 현재 명확한 방법이 없는 직류접지에 대하여 직접접지, 고저항접지, 비접지 방식의 고찰 및 PSCAD/ EMTDC 프로그램 시뮬레이션을 통하여 지락검출 방법의 유의한 결과를 도출하고 저압직류배전에 적합한 방식을 제시하였다. 끝으로 직류설비(전선, 차단기, 배선기구)등을 조사하여 시공 가능여부를 검토하였다. 상기의 수용가 저압계통을 중심으로 한 연구를 통해 전기이용 효율, 안전성, 시공성을 제고하여 직류기반 그린빌딩 비즈니스 모델 조기구축과 2025년 ‘제로에너지 빌딩’의 국가적 목표를 조기에 달성하는데 기여하고자 하였다.