Civil & Science Electric Revolution: AC Grid

Civil & Science

Electric Revolution: AC Grid

도시 100m²

1mIT ²

10m산업 ² Bio-Nano

0.1m²

강남구 38.5 km²

수렵 10km² 농업 500m²

Garden of Eden

History of Human Beings

Energy, Money & Knowledge

기 존

체 계 의 유 효 범 위

2.0

Wood Energy

Low C-Density C Energy

High C-Density

C-Free Energy

Green or Yellow

History of Inventions

2

Industrial Revolution

1850 1900 1950

1857년 베세머(영), 전로식 제강법 발명 1859년 납축전지 발명

1862년 아세틸렌을 만듦 1865년 평로식 제강법 발명

1867년 노벨(스웨덴), 다이너마이트, 지멘스(독), 발전기 1876년 벨(미), 전화기, 린데(독), 암모니아 제빙기

1878년 에디슨, 탄소 필라멘트 백열등 1882년 다임러(독), 자동차 발명

1884년 파슨스(영), 증기 터빈 발명 1885년 벤츠(독), 자동차 제작

1888년 이스트먼(미), 롤 필름 & 소형 카메라 1893년 디젤(독), 디젤 엔진 발명

1895년 마르코니(이), 무선전신기 발명

1903년 라이트 형제(미), 비행기를 날림 1920년 미국에서 라디오 방송 시작 1925년 베어드(영), 텔레비전을 발명 1927년 린드버그(미), 대서양 횡단 비행

산업혁명 이후

Car, Transportation Airplane TV, Radio Communication Computer Automation Movie Entertainment

문명은 전기

Car, Transportation Airplane TV, Radio Communication Computer Automation Movie Entertainment

Empire State Building Project

Energy Efficiency 38% Up via Grid 2.0 Platform

Energy makes the world.

어마어마한 빌딩 Go-To-Green Biz

USA 348만개/464만개, 75%

20년 이상 수명

Energy Management Market $119B, Y2012 Obama Stimulus Budget $12.9B

에너지 37 % 전기 65 % CO₂

빌딩 Smart Grid

50% ^ 절감

에너지 21 % 전기 na % CO₂

교통 Smart Grid

50% 절감

Estimated Energy Flow of USA, 2025

QUADS = 10¹⁵ BTU, Quadrillion BTU

CO ₂ 로 오염되면

지구가 망합니다

부자의 CO ₂ 걱정

녹색에너지 산업

Enablers

석유와 전기

석유 산업경제의 허브

150년 동안 근대문명의 기반 Hub of Oil-Economics

1회용, Mobile Energy

움직이는 모든 것은 석유다.

Petroleum

Oil Consumption

World, Barrels/day

Y1920 2,000,000 Y1960 20,000,000 Y1970 50,000,000 Y2006 85,000,000

Oil Consumption

Per Capita

25 B/year USA 11 B/year British 2 B/year China

USA Oil Consumption

USA, Barrels/day

20/85

84/100

World Oil Consumption

Oil consumption per capita (darker colors represent more consumption)

World Oil Consumption

Oil consumption per capita

Oil Price $150/bbl

in year 2015

No Car No Job

No Economics

No Civil, Nation and Human

현재의 문명은 석유기반

석유가 아닌 에너지 기반의 체계가 세워져야 한다.

Electricity

Wired Power Service

Monetary System

거래비용 최적화

물물교환

Transaction Cost

25 거래비용/9회 거래 = 2.8/거래 30 거래비용/10회 거래 = 3.0/거래

…

거래비용: 2/거래

화폐경제

Network Model of Exchange(Transaction)

6 Degree Network

6단계를 거치면 연결되는 네트워크

6 Degree Network

30% 이익을 가정하면 4.8배의 가격

그러므로 화폐경제는 거래비용을 6에서 2로 낮춘다.

4.8배의 가격을 1.7배로

크로마뇽인 이후의 인류는

화폐경제

로서 협업(가치교환)한다.

Meta-Energy

Hub of Energy Transaction 고정된 모든 것의 에너지

Electricity

Hub of Energy Transaction

X2G Grid 2.0 Platform for Multi-side Biz

Minimum Transaction Cost

2

Industrial Revolution

석유와 전기의 혁명사

Lighting

빛이 있으라 하매, ….

Lighting Bulb

백열전구

Edison & Morgan’s Business

Lighting Bulb

백열전구

Edison & Morgan’s Business

Lighting Bulb

백열전구

T. Edison’s Vision, J. P. Morgan’s Business, S. Insull’s Device

Lighting Market

Global Lighting: EUR 110B @ Y2020

LED Lighting: EUR 65B, 60% M/S @ Y2020

Lighting Market

Global Lighting: EUR 108B @ Y2020

LED Lighting: EUR 65B, 60% M/S @ Y2020

Lighting Market

Global Lighting: EUR 110B @ Y2020

LED Lighting: EUR 65B, 60% M/S @ Y2020

Edison’s Business Model: Electricity distribution (Pipe)line

for his lighting business

Edison’s Business Model

가격 차원에서는 가스등 시스템이 월등히 유리 J. P. Morgan의 투자 및 지원

직류배전시스템

백열전구에 전력을 공급하는 전력시스템 1882년, Pearl Street in Manhattan 중앙 발전소와 수마일에 이르는 케이블 가스등시스템

어디서나 밸브에 연결하면 가스등 점화 가격, 편의성에서 경쟁력 우위에 있었음

Edison’s Vision

Pearl Street System으로 기술가치를 입증

기술사용권을 허용하고, 발전소 운영에 필요한 H/W 판매

 시스템을 팔기 위한 전기 사업모델

에디슨 조명회사

에디슨 중전기

에디슨 전선

에디슨 부품

단말기를 많이 팔아서 성공하고 싶었던 Edison의 실패

Electricity Business

S. Insull

Father of Utility

Power-On, Service-On

Grid Design as a Pipeline Business

1. 취수(발전) 2. 가압(승압)

5. 분배압(분배전) 3-4. 송수(송전)

7. 누수차단(누전차단) 6. 미터기(Meter )

SW SW

단수방지, 누수처리 물 공급

정전방지, 사고처리 전력 공급 Service

Business

Pipe Line 유지, 관리 Function Power Line 유지, 관리

Samuel Insull, The Winner

Electrical Power Grid as a Utility Economy of Scale

Big Switch(On-Demand) Business: Power-On, Service-On

대형 발전소(Niagara Hydro)와 자본통합, 네트워크 사업은 자연독점적 특성 대량생산  경쟁력  M&A  Utility as a Market Governor

X2G 모든 삶이 Plug-in되는 인류 최대의 플랫폼

X2G 모든 삶이 Plug-in되는 인류 최대의 플랫폼

Korea Grid 2012

Peak Demand:

76 GW = 1억 HP 1 KW = 1.34 HP

76 GW = 1억 HP시간당 AA battery 790억 개 충전 Seoul Peak Demand:

26.2 GW = 35백만HP

Electricity Business

2 HP Service per Capita

1Wh in AA Battery

Grid Design

시간당 1억 마리에 대한 공급과 수요를 어떻게 처리할 것인가?

Power Grid는 이것을 스스로 해낸다.

AC Grid

원운동하는 동력

MOA(Business Process) Designer

시간당 1억 말의 힘(Horse Power)를 어떻게 제공할 것인가?

Power(Utility) Grid

MOA: Mission Oriented Architecture

AC Grid Concept: 氣 체계

Grid Diagram

26.2GW

P. Load Seoul P. Generation

Seoul

Generation South/West (reference) 15.5GW

unit per X₁₂ 0.2

unit per X₂₃ 0.25 unit

per X₁₃ 0.4

Nuke Generation

$5B for 1GW

Coal/Gas Power Plant: near $1/W Solution

Mchuchuma 600MW Coal-to-electricity project needs $700M

Steam Supply and Power Generation

열병합발전소, 전기와 열을 모두 활용

AC Grid

AC Grid

Hydro Power Plant: more than $2/W Solution

Philippine Benguet 60MW hydro plant needs $120M

Green Renewables can be plugged-in

Windfarm with Energy Storage

Energy Bit(Packet)

15 KW, 50KWh, Header={Smart Meter + Carbon Footprint}

Electric Power Grid is Soviet Itself ^…

Transmission Line: more than $2M/km Solution

400 kV (Double Circuit) Transmission line from Mtwara to Dar Es Salaam needs $533M

Substation & Distribution System also need more than $1/W

How much for the electricity service?

$0.1-0.5/kWh, i.e. 1,000 AA Batteries

74

Grid Operation: EMS

원자력

수력, 기타 변압기

변전소 송전선

제주급전소

중앙급전소

화 력

송변전설비 조작 및 복구

• 전력계통 안정운영 및 조작 지시

• 발전기 운전 급전지시 발전설비기동정지 및 출력조정

실시간 급전 운영:

Grid Operation: EMS

전력수요 (P.U)

시간(h) 1.2

(1.15)

1.0

0.8

0.6

0 6 12 18 24

Base Load Peak Load

Generation Capacity Reserve

Generation Shift

Revenue Up, Cost Down

CO₂/KWh Reduction 1 Kg vs. 10g

$12B /year in USA,

Cost 5~10%, 2007

Supply-Chain Cost

due to

Consumer-side Uncertainty &

Variability

기간별 계통계획 및 운용

1주일 1년 2~3년 5~20년 기간

장기전원개발계획

단기전력수급대책

연간발전계획, 연료계획

주간계획

공급신뢰도유지를 위한 예비력 확보

G/T, 복합화력 등 건설공기가 짧은 발전소 건설

- 발전소 정비시기 조정을 통한공급능력 최대 확보 - 대규모 수용가의 전력사용 계약 조정, 절전 홍보 - 원자력 발전소의 핵연료 교체주기 조정

- 양수 발전소 운전 계획 및 수력발전소 주간운전계획 조정 - 주간기동정지계획 조정

현재

5초 3분 2~3시간 1일 기간

급전 제어

경제 급전 (ELD)

자동발전제어 (AGC)

-일간운전계획조정 -부하관리

- 발전기 단시간 비상출력

- 대규모 수용가 전력수급조정 요청

매 3분마다 중앙 급전소에서 출력 제어신호 송출

- 발전기 출력 및 전압 조정 - 부하 차단

현재

단계별 계통계획 및 운용

Now, It’s modernity itself.

This is USA . This is Ours.

2003 Northeast Blackout

11 States/prov. $6B

Impact of Grid Age

2/3 of USA & EU Grid must be replaced within next 10-20 Years.

If present trends continue,

A blackout enveloping half the America is not out of the question.

Roger Anderson, Columbia University

Power Outage Cost

from DOE Report 2005, EPRI

$104-164B/year

Average Outage Cost of USA Enterprises

Electricity, Economy & Global Inequality

Resultant Global Inequity

Global Consumer Energy Density Map

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Population without Electricity

Dramatic Electrification is needed In Chindia, 238MP, Special issue of 2007 WEO

Mankind-in-Black

Population without Electricity

1.6B

2 B @1990  1.6 B @2005  1.4 B @2030

Global Green Belt

Megacity 2015

Developed World

세계 시장의 53% Developing World 세계 시장의 47%

Thanks,