국내 연구진이 에너지저장장치(ESS)와 신재생에너지를 충전시스템에 결합한 '하이브리드형 분산전원 전기차 충전시스템'을 개발하면서 태양광발전으로 전기차를 충전하는 길이 열렸다.

한국에너지기술연구원 전력시스템연구팀은 '분산전원-ESS 융합형 전기차 충전시스템 운영기술'을 개발하고 실증을 통해 검증했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 전기자동차 충전전력을 신재생에너지로 충당해 친환경성을 더했다. 동시에 전력계통 안정성 확보와 부담을 최소화 할 수 있는 운영기술을 개발하고 에너지자립률을 높였다.

기존 전기차 충전기와 신재생에너지가 결합된 충전시스템은 충전부하와 발전량 등 전력데이터 모니터링과 시간에 따라 ESS의 충전과 방전을 수행하는 구조이다. 그러나 부하와 발전량에 따른 전압 불안정성에 대한 능동적인 대응이 불가능하고, 전력계통 증설을 통해 용량을 확보해야 해 전기차 충전시스템의 확대에 커다란 걸림돌로 작용한다.

이번 연구를 통해 전기차 충전 등 비정형성 부하와 태양광 등 분산전원의 발전패턴에 따라 전기차충전량과 실시간 양방향 ESS 통합 제어기술을 100% 국산화하는데 성공했다.

연구팀은 수학적 모델기반 모델예측제어를 개발·적용해 불규칙한 전기차 이용과 신재생에너지의 발전에도 배전계통 허용기준인 정격전압의 ±6% 이내로 안정적인 전압을 유지를 가능하도록 했다.

이와 함께 인공지능(AI)을 이용한 발전량 예측과 ESS 운영을 통해 신재생에너지의 간헐성을 보완했다. 신재생에너지 활용을 극대화하기 위한 에너지자립률 알고리즘을 개발했으며, 현재 실증을 통해 신재생에너지의 발전량과 전기자동차 충전패턴을 분석해 알고리즘 최적화를 수행하고 있다.

연구팀은 국내에서 더 나아가 전력망 구축이 미비한 아프리카, 동남아시아 등의 전력 수요 급증추세에 따라 지역적·환경적 특성에 부합하는 신재생에너지 충전스테이션 거점을 확보할 것으로 기대하고 있다.

연구책임자인 김대진 전력시스템연구팀 선임연구원는 "이 기술은 최근 급격히 보급 확대되고 있는 전기차 충전수요를 담당하는 인프라 기술로서 전기차 충전부하 증대에 따른 안정적인 전력계통 운영에 중요한 역할을 하게 될 것"며 "분산전원 기반의 다양한 스마트에너지 커뮤니티에도 적용이 가능할 것"이라고 말했다.