1. 개요
□ 연구목적
○ 일상생활에서는 쉽게 접할 수 없는 개념인 ‘스마트 그리드’에 대한 사람들의 인식 부족과 보편화를 위해 ‘스마트 그리드의 모형’을 제작하여 개념 설명 및 시각적 자료를 제시하는 학습도구로 사용하고 자 한다.
○ 현재 우리나라에서 이슈가 되고 있는 문제는 전력난이다. 이 문제를 해결하고자 스마트 그리드 기술의 양방향 전력 전송방안을 도입하고 좀 더 효율적인 공급방안에 대한 아이디어를 제시한다.
○ 현재와 미래의 스마트그리드 가상 모형과 추가적 아이디어를 보여주 는 또 다른 모형을 제작하여 어떻게 전력이 효율적으로 전송되는지와 경제적, 환경적으로 어떠한 효과가 있는지, 그리고 아이디어에 대한 기획성을 보여주고자 한다.
○ 우리나라도 일부 스마트그리드 실용단지가 실시되고 있으나 여러 가지 문제들로 인해 보편화가 늦춰지고 있다. 따라서 이번 연구를 통해 그 원인과 개선방안을 알아보려한다.
□ 연구범위
○ 스마트그리드의 개념이 도입된 모형을 제작하고 모형을 통해 스마트 그리드의 효율성 입증에 초점을 맞춘 연구이다.
○ 현재의 전력수급상황에 대해 조사하고 현재의 전력망과 미래의 것을 비교하기 위해 현재의 전력수급상황을 반영한 모형과 미래의 상황을 반영한 모형을 각각 만들어 다양한 상황에서의 전력 이동을 표현해보 고 스마트그리드 모형이 얼마나 효율적이고 획기적인 기술인지를 수치를 통해 구체적으로 명시한다.
○ 스마트그리드의 현재상태의 모형 및 미래형 모형을 제작하여 효율성 입증을 위한 실험을 실시하였다.
2. 연구 수행 내용
□ 이론적 배경 및 선행 연구
○ 스마트 그리드란 기존의 전력망에 IT기술을 접목시킨 지능형 전력망 으로 실시간으로 전력 사용량을 파악하고 양방향으로 전력을 주고받 고 정보를 교환함으로써 차세대 지능형 전력망이다. 최근 블랙아웃과 같은 전력난으로 인하여 정부 주도하에서 에너지 낭비를 줄이기 위한 여러 가지 노력들이 이루어지고 있다. 이제는 각종 전기 전자 기기를 사용하지 않고 살 수 없는 시대가 되었고, 사용되는 전기전자 기기가 늘어감에 따라 소비되는 전력량도 점점 늘어가고 있다. 이처럼 소모 되는 전력 중 대기상태에서 버려지는 에너지 비율이 점차 증가하고 있다. 그리고 생산 전력량 중 신재생 에너지의 낮은 비율과 더불어 인류의 화석 연료 사용으로 인한 지구온난화가 심화되고 있다. 그리 하여 우리는 지금 현재 연구하고 있는 스마트 그리드가 더욱 더 필요 하다고 생각된다.
○ 스마트 그리드는 기본적으로 IT기술을 사용하여 실시간으로 전력망 상태, 전력 사용량 등의 정보를 감시하고 전력공급자와 수요자 사이의 양방향 통신을 통해 유연하게 사용량을 조절한다. 또 전력의 상업적인 생산과 이용 분배에 이용가능하다. 생산된 전력들을 총량뿐 아니라 분배하는 방법을 계산하여 분배하고 결정한다. 뿐만 아니라 사람이 상황별 매뉴얼을 만들어 프로그램에 입력시키고 실제상황에서 그 프 로그램이 매뉴얼을 근거로 상황을 처리할 수 있다. 전력저장기술을 사용하여 잉여전력의 양을 최소화하고, 전력을 필요한 장소에 필요할 때 쓸 수 있다. 따라서 스마트 그리드를 이용하면 신재생 에너지의 활용도가 높아지고 화석연료의 사용이 전보다 줄어들어 전력 생산에 사용되는 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 각종 스마트 그리드 전력망에 사용된 IT기술뿐 아니라 전기자동차의 전력 충전이 가능하 고 직류 송전이 가능하다는 등 다양한 특징이 있다.
○ 우리는 이러한 이론적 배경을 바탕으로 모형제작하기에 앞서 관련된 선행 연구를 조사하기로 했다. 선행 연구로는 스마트 그리드 환경의 전력시스템 통합 시뮬레이션과 빌딩 스마트 그리드 시스템에서의
Energy Storage 활용, 스마트 그리드 기반 지능형 홈 시스템 설계 및 구현과 같은 논문들이 있었다. 앞에 선행연구에서는 스마트 그리드의 개념과 구조, 사용 기술에 관한 내용들을 위주로 통합 시뮬레이션을 통해 시각화하였다. 뿐만 아니라 스마트 그리드라는 전력수송시스템 에 대한 개념뿐만 아니라 그 스마트 그리드 시스템을 바탕으로 하여 스마트 빌딩, 스마트 홈, 전기자동차 충전소 등 다양한 아이디어도 제시되어 있었다. 이에 우리는 현 시점의 전력생산 수송 모형과 현재 정부에서 추진 중인 스마트 그리드 모형과 우리의 생각이 들어가 좀 더 전력 생산 여건이 나은 미래의 스마트 그리드 모형을 제작하여 비교를 통해 우리연구의 주제였던 효율성 증진 방안에 대한 의견을 제시하고 또 새로운 연구 활동의 발전방향을 제시한다.
□ 연구주제의 선정
○ 처음에 조원들과 함께 연구 주제를 선정할 때는 실용적이고 우리가 사는 현 시대에 조금이나마 도움을 줄 수 있는 방향으로 연구 주제를 선정하자 고 토의를 하였다. 토의 결과, 지금 사회가 가지고 있는 큰 문제들을 나열해보고, 그 문제들 중 해결 가능한 문제로 주제를 선정하기로 하였다.
그 중 우리가 해결 할 수 있다고 생각된 주제는 바로 우리나라의 전력 수급 문제였다. 우리나라의 전력은 화력 발전 혹은 원자력 발전에 지나치 게 의존해 있다. 신재생 에너지가 보편화되기까지 많은 시간을 필요로 하며 전력을 화력 발전과 원자력 발전에 계속적으로 치중하는 것 여러 가지 문제를 일으키게 될 것이라는 생각을 들었다. 그래서 우리는 생산된 에너지 효율을 최적화 시킬 수 있는 방법을 찾고자 하였다. 조원들과 함께 찾은 에너지 효율을 최적화 시키는 방법 중에 ‘스마트 그리드’
라는 것이 있다는 것을 알게 되었다. 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목함과 동시에 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환 함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망이 기본개념인 스마트 그리드는 효율성에 기반을 두고 있을 뿐만 아니라 조원들과 토의 결과 선정된 전력 문제와 밀접한 관련이 있다는 것을 알게 되었다. 그래서 우리는 지능형 전력망인 스마트 그리드를 주제로 선정하기로 하였다.
□ 연구 방법
○ 스마트 그리드에 대한 기본 지식을 얻기 위해 인터넷 조사와 관련 논문을 읽고, 지속적인 연구에 활용하기 위해 스마트 그리드에 관한 내용을 정리 하였다. 먼저 현재 우리나라의 에너지 생산 구조에 대해 토의를 통해 그 문제를 파악하였으며 그에 따른 스마트 그리드의 장점을 들어 필요성을 제시했다. 또한 현재 스마트 그리드 사업현황 에 대해 조사하였다.
○ 스마트 그리드 모형의 아이디어를 얻기 위해 선생님과 협의를 하며 각자의 모형 제작방안과 그 원리를 생각하여 아이디어를 모으고, 모아진 아이디어를 평가하고 여러 가지 설계도를 그렸다. 대부분의 모형 모양은 비슷하였으나 전력의 공급, 배송을 표현하는 재료가 달라 어느 것이 효율적인지 확인한 후 물이라는 재료를 선택하게 되었다. 물을 전력으로 표시하기 위해 전력의 이동량이 바뀌게 되면 물의 속력은 자연스레 변화되어야 한다. 그래서 우리는 물의 속력을 변화시키는 요인들을 찾아보기로 하였다. 물의 속력에 영향을 줄 수 있는 요인들은 물의 양, 높이 차, 관의 길이, 관의 굵기, 관의 재질, 기압, 온도, 관의 기울기 등 일 것이다. 실험을 위해 세운 가설을 바탕으로 정확한 값을 측정하기 위해 2 ~ 3번의 반복 실험을 하고 결론을 도출해냈다. 하지만 위에서 말한 요인들을 통제시키기가 쉽지 않아 모형에 적용하기가 어려웠고, 그래서 처음 우리가 고안한 전력 을 이동시키는 방법을 다른 방법으로 바꾸기로 하였다. 처음 우리가 고안했던 방안은 밸브를 이용해 물이 호수에서 흘러가는 양을 조절하 여 공급과 수요에서 우리가 보여주고자 했던 부분을 표현하려했다.
전력이동 방법을 정한 후 우리는 모형 설계도를 토대로 모형을 만들 고 그 모형으로 전력수급상황을 실험하여 효율성을 측정했다.
○ 물이 어느 정도 높이까지 채워지면 사이펀 원리에 이해 물을 다른 곳으로 옮길 수 있다. 용기를 기울이지 않고 높은 곳에 있는 액체를 낮은 곳으로 옮기는 것이다. 이 원리는 높은 쪽 액면에 작용하는 대기압으로 인해 액체가 관 안으로 밀어 올려지는 것을 이용한 것이다. 이러한 원리를 이용하여 스마트 그리드 미래 모형에서 ‘품질 개선소’에서의 전력이
‘중앙통제소’로 내려오는 것을 표현하였다. 사이펀 원리를 모형에 적용 하기 전에 종이컵과 고무호스를 이용하여 간이형으로 만들어 보고 실제 모형에서 고무관을 이용하여 페트병과 수조에 연결하여 표현하였다.
□ 연구 활동 및 과정
○ 5월 : 스마트 그리드의 개념을 이해하기 위해 인터넷에서 스마트 그리드 관련 자료(스마트 그리드 개념 동영상 시청 및 스마트 그리드 관련 홈페이지 방문, 제주 실증 단지 팜플렛 읽기)를 조사하고 파일 철에 정리하는 시간을 가짐.
○ 6월 : 스마트 그리드 팀원들과 연구방향, 모형 제작에 관한 구상에 대한 토의 시간을 가지고 스마트 그리드의 구슬 모형을 선택하고 그에 따른 선생님의 자문을 얻음. 그 이외에 스마트 그리드에 대한 부가적인 자료 조사함.
1) 토의에 의해 처음 구상한 스마트 그리드의 구슬 모형
- 이동하는 전력량을 시각적으로 표현하기 위해 구슬 한 개당 일정한 전력량을 정하고 구슬의 개수에 의해 전력량을 나타냄.
- 수요처, 공급처, 중앙통제소 등 각 건물의 높이를 변형하여 높은 건물 에서 낮은 건물로 구슬의 이동으로 전력의 이동을 나타내고, 구슬은 고무 호수 관을 통해 이동함.
- 스마트 그리드 모형의 판을 원모양으로 하고 중앙 통제소를 원 중앙에 둠으로써 중앙통제소가 공급처(발전소), 수요처(일반 가정, 공장, 백 화점)에 효율적으로 전력을 보내는 것을 나타냄.
- 소비하는 전력을 나타 내기위해 수요처, 중앙통제소의 각 건물 밑에 구멍을 뚫어 호수를 연결하고, 수요처에서 소비된 구슬은 중앙 통제 소 밑의 구슬 저장소 밑으로 보내어 다시 구슬이 중앙통제소로 위로 올려 보냄으로써 구슬이 순환할 수 있게 함. 구술이 다시 중앙 통제로 소 올라갈 때 구슬이 모여 밀리는 힘으로 구슬이 이동.
- 중앙통제소의 일이 많기 때문에 소규모의 중앙통제소를 더 만들어 중앙통제소의 역할을 나눔.
2) 스마트 그리드 모형을 구슬 모형으로 했을 때의 단점 - 소비되어 내려온 구슬을 다시 올리기가 어려움.
- 구슬이 호수 관을 이동할 때 호수관이 막힐 위험성.
- 건물의 높이 조절이 어려움.
○ 7월 : 스마트 그리드와 관련된 논문을 찾아 스마트 그리드의 필요성 어필, 스마트 그리드의 기대 효과, 스마트 그리드의 사업 현황, 제주 실증단지의 스마트 그리드, 스마트 그리드에서 필요한 기술 등을 파 악. 통계청, 한국 전력공사, 산업 통상부, 기상청, 에너지 관리 공단 등에서 전력의 수요와 공급 조사 및 발전소의 전력 공급비율과 그에 따른 장단점 조사.
○ 8월 : 스마트 그리드 개념이 잘 확립되지 않았기에, 개념 정리 시간을 가지고, 중간 보고서를 쓰는데 대부분의 시간 투자.
○ 9월 : 스마트 그리드의 연구 방향 재조정 및 토의를 통해 물과 구슬의 장단점 파악 후 물을 이용하여 전력의 흐름을 나타내는 모형으로 최종 결정. 최종 결정된 모형 구상 및 간략한 설계.
1) 물을 이용한 모형
- 물이 위에서 아래로 흐르는 성질이 있기 때문에 높이에 따른 전위차를 이용하여 전력의 이동을 나타낼 수 있음.
- 모형을 수요처와 공급처를 높이에 따라 수직적 관계로 나타냄.(공급 처 상단 부분, 수요처 하단 부분, 중앙통제소 중앙 부분)
- 전력량을 나타내어 주는 물 양은 실제 전력량과 비슷하게 환산하여 나타냄.
- 물(전기)의 이동은 고무 호수 관을 통해 이동.
- 5층 계단 모형: 층별로 수요처, 공급처, 중앙통제소 구간을 나누어 구분.
2) 스마트 그리드 모형을 물 모형으로 했을 때의 단점
- 물의 양을 조절하기 힘듦. (물의 양에 미치는 속력에 변화를 주는 실험에서 조작변인에 대해 물과의 관계에서 확정된 수치를 얻어내기 힘듦.) ⇒ 극복 방법 : 밸브를 이용하여 물의 양을 조절.
→ 물을 이용한 모형으로 최종 선택.
○ 10월 : 모형 제작에 있어서 물의 양과 속력 변화를 주기위해 그에 미치는 요인을 파악. 각각의 요인들이 속력에 미치는 정확한 양을 알아보기 위한 실험 설계 및 실험. 사이펀의 원리를 이해하고 모형에 활용할 방안 모색. 스마트 그리드 모형 설계도 작성. 스마트 그리드 모형 제작에 필요한 준비물 선정 및 제작.
1) 물의 속력에 영향을 주는 요인에 대한 실험
- 물이 떨어지는 시간에 영향을 주는 요인 : 물의 양, 물통의 높이, 관의 굵기, 기울기, 온도, 기압 등
- 가설 설정
가설 1 물의 양이 증가하면 물이 내려오는 시간이 증가한다.
가설 2 물통의 높이를 높이면 물이 내려오는 시간이 증가한다.
가설 3 관의 길이를 길게 하면 물이 내려오는 시간이 증가한다.
가설 4 관의 기울기가 커지면 물이 내려오는 시간이 증가한다.
- 도출된 실험 결과 : 관의 기울기에 따라 물의 속력이 달라진다.
- 모형에 적용하지 못한 이유 : 실험이 정밀하지 못했고, 실험 결과를 모형에 반영하여 모형을 제작하려면 관의 기울기를 필요한 때에 필요 한 만큼의 기울기 변화를 할 수 있어야 하는데 그 기울기를 정확히
조절하는 것이 어렵기 때문이다.
- 대체한 방법 : 밸브를 이용하여 물의 속력을 쉽게 조절 가능.
2) 사이펀의 원리를 모형에 적용
- 물통에 호스를 구부려 놓고 물을 채워서 일정 높이 이상으로 물이 차면 압력차로 인해 물통 안의 물이 한꺼번에 빠지게 된다.
- 스마트 그리드 구조에서는 신재생 에너지 발전소가 생산하는 전력은 생산량이 일정하지 않아서 저품질의 전력이 나오게 되는데 이 전력의 품질을 개선하기 위한 장치가 마련되어 있다.
- 이 두 가지 사실에 착안하여 신재생 발전소의 전력 품질을 개선하는 품질개선소를 사이펀의 원리를 이용하여 모형에 반영하기로 결정했다.
- 품질 개선소 안에 호스를 구부려 놓으면 신재생 발전소가 생산한 물이 품질 개선소에 들어와서 쌓이게 되고, 일정높이 이상으로 물이 차게 되면 품질 개선소 안의 물이 한꺼번에 빠져서 전력품질이 좋아 진 것을 상징한다.
○ 11월 : 현재와 미래의 전력수급상황을 조사, 예상하여 각각의 상황에 대해 24시간 동안의 전력수급 시나리오를 간단히 제작. 실험을 위한 모형 제작 완료. 전력량을 물의 양으로 변환한 후 직접 제작한 모형으로 각각의 상황을 실험. 실험 결과를 정리하고 결론 도출 후 보고서 작성.
센서 등의 자동기능이 들어간 실제 모형을 업체에 제작 의뢰 요청.
○ 전문가 활용 : 계획 단계에서 경북대학교 물리학과 교수님에게 스마트 그리드의 기본개념과 적용된 기술, 현재 전력 생산의 문제점, 스마트 그리드의 필요성 등에 대한 자문을 구하고 기본적인 연구 계획 수립에 도움을 받았다. 그 후 연구를 진행하면서 발전소별 특징과 장단점, 전력 생산량, 참고도서 추천(알기 쉬운 스마트 그리드, 스마트 그리드 개론, 스마트 그리드 시대를 대비한 태양광 시스템의 계획과 설계), 대략적인 모형 도안, 모형 도안의 문제점과 개선할 점, 앞으로의 연구방향 재조정, 모형에 필요한 여러 가지 기술 등에 대해 조언 등의 자문을 받았다.
□ 연구비 사용 실적
세목 지출내역 (스마트 그리드) 금액 연구장비·재료비 모형 제작비 : 2,042,900원 2,042,900
연구 활동비
전문가 자문수당
: 10만원×10회=1,000,000원
참고도서 구입비 : 92,450원
1,092,450
연구과제추진비 출장비 : 877,850원
회의회 및 간식비 : 985,000원 1,459,750 연구수당 책임지도교사 수당
: 20만원×6개월=1,200,000원 1,200,000
합 계 6,197,930
3. 연구 결과 및 시사점 □ 연구 결과
○ 우리가 했던 연구 활동과정을 정리하자면 먼저 우리는 현재 이슈가 되고 있는 전력난에 대해 해결하고자 스마트 그리드라는 방안을 제시 하고 누구나 쉽게 이해할 수 있는 모형을 만들고자 했다. 또 스마트 그리드의 효율성을 증진시키기 위해 다양한 아이디어도 제시하여 최종 모형을 제작 후 실험을 통해 입증하고자 했다. 모형 제작에 앞서 기본적인 스마트 그리드에 대한 기본 자료 수집을 통해 주제에 대한 이해를 했으며, 모형제작 전 도안을 그려보고 여러 번 수정을 통해 최종 도안을 만들었다. 최종 도안에 필요한 원리는 실험을 통해 서 결론을 도출하였고, 이를 통해 모형을 제작했다. 또 우리가 제작한 모형 뿐 아니라 정확성을 위해서 전문 업체에 모형제작을 의뢰하였고 제작한 모형으로 전력량을 물의 양으로 환산시켜 실험하고 실험결과 를 토대로 효율성을 입증하려 했다.
○ 모형 제작
1) 모형 1 (현재 모형) : 한방향성의 전기 전달 방식의 모형 -‘현재 모형’의 구성
층 명칭 기능
5층 에너지 공급처 5개 태양력, 풍력, 원자력, 화력, 수력 발전소
4층 품질 개선소 2개 불안정한 신재생 에너지(태양력, 풍력)의 전기의 품질을 개선
3층 중앙통제소 1개 각 발전소로부터 받은 전력을 수요 처로 분배
2층
수요처 대표 시설 4개 (가정, 공장, 교육시설,
상가)
특정한 물이 높이 이상 차오르면 (전력이 소비하는 량보다 많이 생 산될 경우)그만큼의 물이 다른 곳 으로 빠지게 하여 낭비되고 있는 전력을 표현해줄 건물(종이컵)
1층 - 수요처에서 소모한 전력(물)을 모
으는 곳 - 발전소 별 발전 현황
화력 태양력 풍력 수력 원자력
봄, 가을 549ml 7.5ml 7.5ml 12ml 241m 여름 567ml 4ml 4ml 12ml 264ml 겨울 626ml 7.5ml 7.5ml 9ml 250ml
2) 모형 2 (미래 모형 1) : 낭비되는 전력 중 일부를 중앙통제소로 되돌려 재사용하는 모형
-‘미래 모형 1’의 구성
층 명칭 기능
5층 에너지 공급처 5개 태양력, 풍력, 원자력, 화력, 수력 발전소
4층 품질 개선소 2개
불안정한 신재생 에너지(태양력, 풍력)의 전기의 품질을 개선
⇒ 사이펀의 원리
3층 중앙통제소 1개 각 발전소로부터 받은 전력을 수요 처로 분배
2층
수요처 대표 시설 4개 (가정, 공장, 교육시설,
상가)
특정한 물이 높이 이상 차오르면 (전력이 소비하는 량보다 많이 생 산될 경우)그만큼의 물이 다른 곳 으로 빠지게 하여 낭비되고 있는 전력을 펌프로 3층으로 올려줌
1층 - 수요처에서 소모한 전력(물)을 모
으는 곳 - 발전소 별 발전 현황
화력 태양력 풍력 수력 원자력
봄, 가을 466ml 49ml 41ml 25ml 237ml 여름 485ml 51ml 43ml 26ml 247ml 겨울 513ml 54ml 45ml 27ml 261ml
3) 모형 3 (미래 모형 2) : 낭비되는 전력을 소비지에서 스토리지에 저장해 두었다가 필요할 때 소비지로 다시 되돌리는 모형
-‘미래 모형 2’의 구성
층 명칭 기능
5층 에너지 공급처 5개 태양력, 풍력, 원자력, 화력, 수력 발전소
4층 품질 개선소 2개
불안정한 신재생 에너지(태양력, 풍력)의 전기의 품질을 개선
⇒ 사이펀의 원리
3층 중앙통제소 1개 각 발전소로부터 받은 전력을 수요 처로 분배
2층
수요처 대표 시설 4개 (가정, 공장, 교육시설,
상가)
특정한 물이 높이 이상 차오르면 (전력이 소비하는 량보다 많이 생 산될 경우)그만큼의 물이 다른 곳 으로 빠지게 하여 낭비되고 있는 전력을 펌프로 3층으로 올려줌과 동시에 스토리지 2개를 설치
1층 - 수요처에서 소모한 전력(물)을 모
으는 곳 - 발전소 별 발전 현황(미래형 1과 동일)
화력 태양력 풍력 수력 원자력
봄, 가을 466ml 49ml 41ml 25ml 237ml 여름 485ml 51ml 43ml 26ml 247ml 겨울 513ml 54ml 45ml 27ml 261ml
○ 모형을 통한 실험 실시
1) 각 시간에 따른 소비지별 밸브의 개폐
- 봄,가을 : 가정 : 18초간, 교육시설 : 20초간 열기
하루 일과 공장 가정 상가 교육시설
06:00 open open
09:00 open open
12:00
15:00 2/3
18:00 max 1/3
21:00 close close
24:00 close
03:00
06:00 close
- 여름 : 가정 : 18초간, 교육시설 : 20초간 열기
하루 일과 공장 가정 상가 교육시설
06:00 open open
09:00 open open
12:00 max
15:00 max 2/3
18:00 max 1/3
21:00 close close
24:00 close
03:00
06:00 close
- 겨울 : 가정 : 22초간, 교육시설 : 20초간 열기
하루 일과 공장 가정 상가 교육시설
06:00 open open
09:00 open open
12:00
15:00 2/3
18:00 max 1/3
21:00 close close
24:00 close
03:00
06:00 close
- 가정은 max일 때 다른 때의 2배, 교육시설은 15시 이후 점차 소비량 감소
2) 1차 실험 결과
- 봄, 가을(미래형 2는 실험하지 않음)
(단위 : ml) 현재 미래 1 미래 2
공급 1170 1227 -
소비 1109 1267 -
낭비 190 141 -
- 문제점 : 처음 계산했던 물의 공급량과는 다르게 많은 양이 필요함을 알게 되었고 그 원인은, 처음 우리가 일정한 물량을 시간마다 빠지기 위해서 벨브의 횟수를 정하여 실험 했으나 생각보다 물의 양이 많이 빠지게 되어 전체적으로 물 양이 증가하게 된 것이다. 그래서 우리는 더 정확한 실험을 하기 위해서 2차 실험을 실시하였다.
3) 2차 실험 결과 - 봄, 가을
(단위 : ml) 현재 미래1 미래2 (현재-미래1) (현재-미래2)
공급 830 836 825 -6 5
소비 720 728.5 647.5 -8.5 72.5 낭비 180 130.5 115 49.5 65 스토리지
(저장) - - 42.5 - -
- 여름(여름은 두 수치간 차이가 커서 신뢰성 낮음)
(단위 : ml) 현재 미래-1 미래-2 (현재-미래1) (현재-미래2) 공급 962.5 804.4 870 158.1 92.5 소비 853 727.5 745.5 125.5 107.5
낭비 97 78.5 80 18.4 17
스토리지
(저장) - - 45 - -
- 겨울
(단위 : ml) 현재 미래-1 미래-2 (현재-미래1) (현재-미래2)
공급 820 829 851 -9 -31
소비 710 722.5 732 -12.5 -22
낭비 105 85 83 20 22
스토리지
(저장) - - 40.5 - -
4) 실험 결론(100ml = 5000GWh)
감소된 낭비전력 절감효과 미래형 1 18.4~49.5ml 920~2475GWh 미래형 2 17~65ml 850~3250GWh
□ 시사점
○ 우리는 연구 활동을 통해 우리나라의 현실적인 전력문제에 대해 알게 되었으며 구체적인 실험설계와 반복실험을 통해서 정확한 실험 결과를 도출해보고 이를 해결하기 위해서 우리 스스로 고민하고 아이디어를 제시 해보았다. 이러한 아이디어를 제시함으로써 현 전력문제의 심각성과 대책 방안의 필요성을 느끼게 되었다. 평소에는 접하기 힘들고 잘 알려지지 않은 주제에 관한 연구 활동이었지만 이러한 주제의 연구 활동을 통해서 우리나라 전력 문제의 해결방법과 보다 더 효율적인 전력 이동 방법에 대해 많이 알게 되고 고찰을 해볼 수 있었다. 그리고 다소 접근성이 떨어지 는 주제의 연구 활동에도 전력 수송 방법을 시각화시켜 누구나 쉽게 알아볼 수 있는 방법에 관한 내용을 조원들과 함께 의견을 모으고 더불어 끊임없는 토의를 통해 접근하기 쉬운 연구 활동으로 바꾸고자 노력을 하였다. 처음에
는 주제가 전문성이 짙은 분야라서 기본 개념을 완벽히 확립하는데 큰 어려움이 있었다. 그 이후에 진행된 연구에서도 방향을 정하는데 어려움이 따랐지만 스마트 그리드가 보편화되지 못하는 이유들을 개선하기 위해 생각도 해보고 큰 이유가 사람들에게 잘 알려져 있지 않다는 것에 있다고 보고 스마트 그리드라는 전문적 기술을 단순한 모형으로 시각화하여 누구 나 그 효율성과 필요성을 느끼도록 하며 교육적인 목적으로 이용될 수 있도록 방향을 설정했다. 이런 과정을 통해 사람들의 머리 속에 스마트 그리드라는 개념이 정립된다면 심각한 전력난에 빠진 우리나라 속에서 빛을 발하여 보다 빠르게 보편화될 수 있다고 본다.
4. 홍보 및 사후 활용
□ 홍보 및 사후 활용
○ 우리는 처음 시작한 모형에서 문제점을 조금씩 개선 후 제작을 하였 다. 처음에는 획기적인 전력 수송 방법 개선을 통해 효율성이 높은 전력 공급을 지향하여 이런 특징들을 잘 보여주는 모형을 만듦으로서 시각적인 학습도구로 사용하고자 하였다. 이밖에도 현재 제주도 스마트그리드 홍보 관 홈페이지처럼 홈페이지를 개설하여 직접 현재 전력 수요와 공급 모형과 미래 스마트 그리드를 적용하여 제작한 모형 두 가지를 비교해서 보여준다.
또한, 물의 흐름을 통해 작동되는 모습을 동영상을 통해 단순히 학습도구로 만 쓰이는 것이 아니라 그 의미가 확장되어 더 발전시킬 수 있는 계기가 될 수 있다고 생각한다. 스마트 그리드가 전문적인 기술일 뿐 어떠한 시각 적 자료가 없어 약간은 추상적인 주제였지만 우리의 연구를 통해서 후속 연구를 추진하는데 도움이 될 수 있을 것이다.
5. 참고문헌
□ <스마트 그리드 기반 지능형 홈 시스템 설계 및 구현>, 전남대학교 산업대학원 전기전자컴퓨터 공학과 임재영
□ <스마트 그리드, 개인정보보호에 관한 연구>, 동국대학교 국제정보대 학원 정보보호학과 지능형 홈 네트워크 보안전공 이연섭
□ <스마트 그리드 환경의 전력세스템 통합 시뮬레이션 플랫폼 설계 및 구현>, 가천대학교 임준식, 손성용
□ <스마트 그리드를 위핸 AMI 및 HEMS 관련 요소 기술 현황>, 한국전자 통신연구원
□‘스마트 그리드 개론’, 홍릉과학출판사, 김종욱, 김문경 공저 □ <2013 에너지 통계 핸드북>, <2012년 전력 통계 속보>, 한국전력공사 □ <알기 쉬운 스마트 그리드> 인포더북스, 최동배
