신재생에너지

연구분야 신재생에너지

정부와 회사의 신재생에너지 보급정책에 부응하기 위하여 신재생에너지원의 이용기술과 에너지 저장 및 전환기술, 전력신소재 기술을 융·복합하여 재생에너지 개발기술 사업화와 보급 확대에 기여하고 있다. 특히 재생 에너지분야는 해상풍력의 전주기 기술개발 및 보급에 주력하고 있으며, 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, 연료전지 및 수소에너지 이용 기술, 차세대 이차전지 기술 등 에너지 전환·저장 기술도 개발하고 있다. 또한 전력계통의 주파수 품질 향상을 위한 배터리 운영기술 등의 ESS 기술개발을 주도하고 있다.

해상풍력 단지개발 및 운영기술

Global Top 해상풍력 R&D Hub라는 비전 아래, 국내 해상 풍력 사업의 성장동력 마련을 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 설치 비용 절감을 위하여 신개념 석션버켓 지지구조를 현장 실증하였으며, 현재 일괄설치시스템을 개발하고 있다. 전주기 핵심기술 확보를 통하여 해상풍력단지의 신뢰성 및 경제성 제고와 국가전략사업으로 추진 중인 서남해 2.4 GW 해상풍력단지 개발에 기여하고 있다.

공존형 재생에너지 기술

최근 국가적인 에너지 전환 기조로 인해 재생에너지 개발 수요가 증가하고 있으나, 사회 수용성 부족으로 단지 개발이 어려운 것이 현실이다. 이를 극복하기 위하여 해상풍력-수산업 공존 단지와 유틸리티급 농업공존형 태양광을 개발하여 지역사회 공존 생태계를 창출하고 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 에너지 밀도를 크게 높일 수 있었다. 2018년 연구결과, 3,000 F 대용량 원통형 셀을 제작하고, 48 V 250 F 의 모듈을 개발함으로써 스택 제작에 필요한 기반 기술을 확보하였다. 향후 1,100 V 스택을 개발하여 2차 전지와 병행사용 시 ESS의 수명을 늘리고 경제성을 제고할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

페로브스카이트 태양전지 기술

실리콘 태양전지에 버금가는 높은 광전변환효율을 보유하고, 상대적으로 저가이며, 경량의 투명하고 유연한 태양전지를 제조할 수 있는 우수한 광활성 소재인 페로브스카이트를 적용한 반투명·고효율 태양전지를 개발하고 있다. 2018년 연구결과, 페로브스카이트 태양전지의 면적을 기존 1×1 cm2에서 2.5×2.5cm2으로 확대 하였으며, 효율 16.4%를 달성하였다. 또한 KEPCO 고유의 유리창호형 페로브스카이트 태양전지 설계를 완료하였다. 현재 내구성 향상 연구를 비롯, 대면적 태양전지 소자 설계 등 사업화 기반 연구를 추진하고 있다.

초전도 케이블 기술

초전도 케이블은 동일 크기 기존 케이블에 비해 5배 이상의 송전용량과 1/4 이하로 송전손실을 줄일 수 있는 대용량, 고효율 송전케이블이다. 기존 초전도 케이블 대비 30% 이상 저렴한 초전도 케이블을 개발하여 대도시 부하 밀집 지역의 효율적이고 경제적인 전력망을 구축하는 한편, 한정된 공간을 활용하고 기존 설비 환경 개선을 통한 전력전송 용량을 확보한다. 또한, 환경 및 민원 문제 해결을 위한 송배전망의 지중화 등 기존 송배전 시스템이 직면한 문제를 해결하기 위하여 초전도 케이블 기반의 새로운 개념의 송배전 사업화 모델을 개발한다.

전력계통 ESS 엔지니어링 및 최적운영기술

ESS가 현장에 설치된 상태에서 성능 및 안정성 평가를 수행할 수 있는 이동형 시험장비용 운영시스템의 개발과 현장실증을 통해 ESS 운영신뢰도 확보 연구를 수행하고 있다. 또한, 향후 ESS의 확대적용에 대비하여 28 MW ESS 실증시험장 구축 및 성능평가 인프라 확보, 배터리 운영기술 등 ESS 핵심기술을 확보하기 위한 선도적 연구개발을 수행하고 있다. 고창 실증시험장에는 경제성 최적 운영, 신재생 연계 운전 등 다목적 실증 환경을 구축하였고, C-rate별 다양한 배터리 타입의 시스템을 구성하여 타입별, 어플리케이션별 최적 운영기술을 실증할 수 있다.

전기화학 에너지 기술분야

차세대 청정 에너지원인 수소의 생산을 위해 재생에너지 (풍력, 태양광 등)를 활용하여 수전해 방식의 수소를 생산 및 분리한 후 이를 저장하고, 필요시 연료전지를 이용 전기생산이 가능한 통합시스템을 개발하고 있다. 연료전지 분야는 스택과 BOP 관련 일체형 개질기 개발로 고효율 3 kW, 20 kW SOFC 시스템을개발하였으며, 1 kW급 PEMFC-배터리 하이브리드 시스템 및 최적제어기술을 개발하였다. 고성능 VRFB 모델 개발을 위하여 고출력·고에너지밀도 스택 설계 및 종합운영시스템 개발을 수행하고 있다. 또한 확대 보급 중인 ESS에 적용된 리튬이차전지의 성능평가 및 상태진단을 통한 효율적 배터리 운영기술, 리튬 이차전지 수명예측 및 장수명 운영기술 등을 개발하고 있다. 또한 리튬이차전지의 고비용 및 발화/소손 등 안전성 문제해결을 위해 차세대 망간기반 수계 이차전지 개발도 진행하고 있다.