신재생에너지

연구분야 신재생에너지

정부와 회사의 신재생에너지 보급정책에 부응하기 위하여 신재생에너지원 전력개발과 전기에너지 저장 기술, 전력신소재 기술을 융·복합하여 신재생에너지기술 개발과 사업화를 추진하고 있다. 재생에너지 분야는 해상풍력의 전주기 기술개발과 경제성 향상에 주력하고 있으며, 특히, 사회 수용성 제고를 위하여 농업 및 수산업 공존형 신재생에너지 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 전력신소재 분야의 경우 에너지 이용 효율 향상을 위하여 그래핀 슈퍼커패시터, 페로브스카이트 태양전지, 초전도 케이블 등의 신소재 개발 연구가 활발히 진행하고 있으며, 에너지저장 분야는 차세대 이차전지 기술개발과 전력계통의 주파수 품질 향상을 위한 배터리 운영기술 등의 에너지저장시스템 기술 개발을 주도하고 있다.

해상풍력 단지개발 및 운영기술

국내 및 한전의 해상풍력 사업 성장동력 확보를 위한 전주기 연구 개발을 수행하고 있다. 서남해 해상풍력 실증단지 개발에 필요한 자원분석 및 단지설계를 수행하였으며, 통합 SCADA 및 상태 감시시스템을 개발하여 운영 및 유지보수 고도화를 도모하고 있다. 또한, 설치비용 절감을 위하여 신개념 석션버켓 지지구조를 현장 실증하였으며, 일괄설치시스템을 개발하고 있다. 핵심 기술 확보를 통하여 해상풍력단지의 신뢰성 및 경제성 제고와 신안, 서남해 등 GW급 대규모 해상풍력 단지개발에 기여하고 있다.

공존형 재생에너지 기술

최근 국가 에너지 전환 정책으로 인해 재생에너지 개발 수요가 증가하고 있으나, 사회 수용성 부족으로 단지 개발이 어려운 것이 현실이다. 이를 극복하기 위하여 수산업 공존형 해상풍력, 농업공존형 태양광 등 지역사회와 공존하는 재생에너지 기술을 개발하고 있으며, 해상풍력 환경모니터링 및 안전기준 수립으로 친환경적이고 안전한 단지운영 기반을 확보하고 있다. 또한 국내 저풍속 환경에 적합한 커뮤니티형 중형풍력시스템을 개발하고 있다. 이와 같이 한전 고유의 공존사업모델 제시를 통해 재생에너지의 사회적 가치 제고에 매진하고 있다.

그래핀 슈퍼커패시터 기술

그래핀 슈퍼커패시터는 에너지밀도가 기존 슈퍼커패시터에 비해 5배 이상 크고, 고속 충방전이 가능하고 장수명이 특징인 차세대 전력저장장치이다. 그래핀은 비표면적이 크고 전기전도도 특성이 우수하여 슈퍼커패시터 전극 적용 시 에너지밀도를 크게 높일 수 있었다. 2019년 연구결과 100kW급 스택을 개발하여 성능검증을 위한 실증을 진행하고 있다. 향후 1MW급 실증을 기획하고 있으며, 2차 전지와 병행사용 시 ESS의 수명을 늘리고 경제성을 제고할 수 있을 것으로 기대된다.

페로브스카이트 태양전지 기술

실리콘 태양전지에 버금가는 높은 효율을 나타내고, 상대적으로 저가이며, 경량의 투명하고 유연한 태양전지를 제조할 수 있는 우수한 광활성 소재인 페로브스카이트를 적용한 반투명·고효율 태양전지를 개발하고 있다. 역구조 평판형 태양전지(2.5×2.5 ㎠)의 경우 세계 최고 수준인 효율 20.3%를 달성하였으며, 동일 크기의 반투명 태양전지는 18.6%를 달성하였다. 향후 대면적 태양전지 모듈(10×10 ㎠) 제작, 최적공정 개발 등 사업화 기반 연구를 수행할 계획이며, 최종 연구성과물인 유리창호형 페로브스카이트 태양전지 장기 실증도 추진할 예정이다.

초전도 케이블 기술

초전도케이블은 기존 케이블에 비해 송전용량 6배, 송전손실 1/4 이하인 대용량, 저손실 송전케이블이다. 2019년 세계 최초로 신갈-흥덕 변전소간 23kV 초전도케이블 상업운전을 개시하였다. 기존 초전도케이블보다 30% 이상 저렴한 23kV 60MVA 3상 동축 케이블을 개발하였고, 세계 최대용량인 120MVA 케이블을 개발하고 있다. 향후, 도심 변전소 없이 전력공급이 가능한 초전도플랫폼 실증과 사업 적용으로 대도시 부하 밀집 지역의 효율적이고 경제적인 전력망 구축이 기대된다.

전기화학 에너지 기술

전력계통 안정화를 위해 적용되는 다양한 이차전지의 효율적인 운영과 안정성 향상을 위한 기술과 차세대 에너지저장장치를 개발하고 있다. 주파수조정용 ESS 운영 DB기반 수명진단, 열화셀 추출기술 및 이동형 시험장비 개발·실증, ESS 화재실증시험 기반의 설비기준 연구를 진행하였다. 12.5kW VRFB 스택 제작을 기반으로 100kW/1MWh 시스템 및 종합운영시스템 제작에 착수하였다. 또한, 배터리 운영기술, 이차전지 장수명 운전기술, 리튬이차전지의 고비용 및 발화/소손 등 안전성 문제 해결을 위한 상용급 20Ah 망간기반 수계 단전지를 개발하였다.