Transcription

1 중소 중견기업기술로드맵 Technology Roadmap for SME - 에너지수요관리 -

2

3 CONTENTS 전략분야 에너지수요관리 1. 개요 3 2. 국내외정책동향 7 3. 산업이슈및동향 시장동향및전망 기술동향및이슈 중소기업시장대응전략 중소기업전략제품 32 전략제품 LVDC 배전기술 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 76 xems 관리기술 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 126

4 하이브리드전력조절기술 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 165 전력 / 전원제어시스템 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 210 스마트배전운용기술 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 254 소규모분산자원중개기술 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 303

5 에너지수요관리 전략분야현황분석

6

7 전략분야현황분석 에너지수요관리 1. 개요 가. 정의 에너지수요관리분야는생산및저장된에너지를수요처로공급하기위한송배전및 ICT 기술로융 복합된스마트그리드등전기의생산, 운반, 소비와관련된시스템및부품 소재, 장비, 구조물에관련된기술을의미. 특히, 에너지의수요관리및운영과관련된기술분야로, 안정적인전력수급을위한송 변전시스템과전력분야의수요관리사업이나에너지관리통합서비스사업을포함하는마이크로그리드시스템을포함 [ 에너지수요관리기술 ] 송 변전시스템은전력소비의증가로인해국내전력계통의효율성과안정성확보를위한기술의필요성이증대되고있으며 HVDC 송전기술에대한수요가증가하고있음. 또한, 에너지관리시스템및지능형전력관리시스템개발에대한정부차원의관심이증대되면서에너지수요관리측면에서매우중요한기술로부상 3

8 [ 에너지수요관리기술분야별정의 ] 특징 송 변전시스템 마이크로그리드시스템 정의 발전소에서발생된전력을공장이나가정의소비자에게공급하는송전기술과송배전전력을각각적당한전압으로승강하는변전기술을의미함. 특히, AC 선로승압기술, 송전용량확보기술, 차단기 / 변압기용량개선기술등의전력기기인프라와무효전력관리시스템, 전압안정도평가방법론, STATCOM/SVC 속응무효전력보상기연동운영체제등의차세대전력망연계기술을포함 기존의광역적전력시스템으로부터독립된분산전원을중심으로한국소적인전력공급시스템을의미. 단순히신재생에너지뿐만아니라다양한분산에너지원을경제적으로조합해해당구역에필요한에너지를경제적으로공급하는지역적그리드 송 변전시스템과관련된정부의주요정책인 제 6차전력수급기본계획 의개발기술은구체적으로다음과같음 용량부족설비를상위규격으로교체, 한류리액터릴설치하며모선, 송전선로등계통여건을고려하여분리운전하도록함으로써수도권내 BTB HVDC 설치를추진하는고장전류대책수립 초고압송전선로지중화를위한기술개발주력, 대용량송전 / 변전기기개발을통한송 변전보강설비확충 중부하대비병렬커패시터설치확대, 경부하대비병렬리액터설치확대를통한무효전력수급개선 AC 선로승압, 용량증대, 신기술케이블도입, Multi-Terminal 직류송배전시스템개발, 지능형전력시스템설계및운용을통한차세대송배전기술도입 마이크로그리드시스템은일본의후쿠시마사태, 미국의태풍샌디의영향등으로중단없이에너지공급이가능한에너지시스템이필요하다는인식아래개발을위한투자가늘고있는상황. 특히, 비상사태또는재난발생시더높은신뢰성을제공하며, 오염물을배출하거나비효율적인에너지원들에의존할수도있는대규모전력망에대한의존성이낮다는특징이존재 마이크로그리드는탄소절감에기여할수있는신재생에너지의사용, 에너지비용절감그리고정전없는원활한전력공급이가능하다는장점때문에세계적으로국가차원에서연구및개발에박차를가하고있음 4

9 전략분야현황분석 나. 범위및분류 (1) 범위 발전소에서전력을생산하는단계에서전력을소비하는단계까지의계통도중송 변전시스템분야는송전선로기술, 변전소기술, 배전선로기술, 컨트롤시스템및계전기기술그리고엔지니어링및건설관련기술을포함 송전선로, 변전소, 배전선로, 컨트롤시스템및계전기, 엔지니어링및건설관련분야에서송배전기기의전반적인장비노후화와신개념전력공급시스템교체로관련기술을범위내포함 마이크로그리드기술분야는전력기술과 IT 기술을융 복합하여고품질의안정적인전력을공급하고전력서비스를가능하게하는전력IT 기술을포함 전력망에정보기술을적용하여다양한전력정보를생산 유통하고이를활용하여전력계통운영을효율화 최적화하는기술로, 스마트배전시스템, 전력관리시스템 (PMS), AMI 시스템, 유연전력시스템을기술범위내포함 [ 에너지수요관리기술범위 ] 구분 송전선로 범위 발전소와변전소또는변전소와변전소사이를연결하는목적으로, 선로에흐르는부하전류크기에따라무효전력을생산하거나흡수하는기능을수행. 가공송전선로, 지중송전선로, 해저케이블에대한철탑 / 애자 / 가공전선 / 케이블설비등이포함 변전소 외부로부터전기를받아이를변성하여변전소밖의장소에전송할목적으로설치하는변압기와전기설비의총합체로서기능을수행하며, 옥외철구, 옥외 GIS, 옥외 Full GIS, 옥내 GIS, 복합 GIs 에대한모선 / 변압기 / 개폐장치 / 차단기 / 가스절연개폐장치등의설비를포함 배전선로 변전소와전기를사용하는장소를연결하며, 부하역률에따라계통전압에영향을미치는역할을수행. 변전소에자동전압조정기를설치하여송출전압을제어하며, 배전선로중간에주상콘덴서를설치하여수전단전압을보상하는기능을수행. 가공배전방식, 지중케이블배전방식등에대한전주 / 전선 / 주상및지상변압기 / 피뢰기 / 개폐장치등이포함 컨트롤시스템 / 계전기 기기작동을위해제어, 모니터링네트워크에필요한제어시스템으로정의되며, 발전소내명령및제어시스템은포함하지않음 스마트배전시스템 다수의분산전원과다양한형태의전력망이연계되는통합배전망운영시스템 전력관리시스템 (PMS) AMI 시스템 유연전력시스템 전령망의곳곳에대량의전력저장장치와전력전자스위치를설치, 수요및분산전원의변동성을완충하고, 유무효전력을제어관리하는시스템 최종소비자와전력회사사이의전력서비스정보화인프라로공급 - 수요상호인지기반의수요반응실현의핵심시스템 전력공급과수요에서큰변동이발생할경우, 신속하고신뢰성있게그영향을수용할수있는시스템 5

10 에너지수요관리 (2) 분류 에너지수요분야의기술분류는산업기술분류표상에서에너지 자원분야에포함되며, 전력IT, 송 배전계통분야에서에너지수요생산, 운반, 소비와관련된소분류기술이포함 전력IT 기술은전력기술과 IT 기술을융 복합하여고품질의안정적전력공급및전력서비스를가능케하는차세대전력인프라기술을의미 [ 에너지수요관리분야산업기술분류 ] 구분 산업기술 _ 대분류 산업기술 _ 중분류 산업기술 _ 소분류 지능형전력망플랫폼기술 IT기반고부가서비스기술 에너지수요관리 에너지ㆍ자원 전력 IT 송 배전계통 전력유비쿼터스기술직류송ㆍ배전기술마이크로그리드기술대용량전력수송저장기술송ㆍ변ㆍ배전시스템기술수요예측관리기술전기안전기술전력계통감시운영기술전력설비 / 기기개발및진단기술전력시장운용기술전력용신소재기술전력전자기술 6

11 전략분야현황분석 2. 국내외정책동향 주요선진국모두신재생에너지및에너지효율성증대에관심증가 주요선진국모두신재생에너지의중요성및에너지효율성증대에많은관심을가지고, 국가 적차원에서송배전 / 스마트그리드관련연구개발추진및법 지원제도마련을통해관련기술 경쟁력확보에집중 [ 주요선진국의에너지수요분야정책동향 ] 국가 미국 Ÿ Ÿ Ÿ 주요내용 스마트그리드관련대표정책으로 GRID2030 계획, 에너지자립안보법, 스마트그리드촉진패키지, ICT 에너지효율성개선기술개발프로젝트등이있음 GIRD2030, 에너지자립안보법등에는 DC송배전시스템을활용한국가송 배전망의고도화및양방향인프라개선과제를포함하고있음미국 FERC(Federal Energy Regulatory Commission) 는투자촉을위한비용회수지침을마련하여, 전력사업자들의투자에대한우려를불식시킴 유럽 Ÿ Ÿ Ÿ 유럽연합차원에서스마트그리드전략을위해 5개의연구부문과 19개의세부과제를설정하였음주요연구과제로는스마트배전망구축, 효율적장거리에너지공급, 송배전자산관리등이있으며혁신및표준화, 규제개혁방안등에대한연구개발이활발함 ABB, SIEMENS, ALSTOM, Shell 등주요전력기업이참여하고있음 Ÿ 전력주파수가상이한관동 (50Hz)-관서(60Hz) 간의계통연계및주요지역간전력전송 을위하여 HVDC 기술개발을추진중에있음 Ÿ 일본정부는 2030년까지신재생발전계통을연계한 DC 마이크로그리드확산에주력하고 있음 일본 Ÿ 차세대에너지시스템국제표준화를위한스마트그리드표준화로드맵및우선국제표준화아이템을발표하였음 ( ) Ÿ 직류 IDC 사업이후현재는스마트커뮤니티를위한 DC배전실증사업을추진중에있음 * 출처 : 초고압송전설비세계적현황및미래송전기술, KEA, WIPS 재가공 중국정부는중 장기적으로신규발전설비를풍력, 수력중심의신재생에너지중심으로증대시키려고하며, 이에따라 HVDC 송전프로젝트를전력회사들이적극추진하는정책을시행 중국의전력부족현상은 1990년대초반부터발생하였으며, 2000년대들어서전력소비가급증하기시작 이에중국정부는 1996년전력수급안정및투자증대를위한전력시장개혁을본격적으로추진하였으며, 특히 HVDC 송전프로젝트설계및운영을위해적극적인지원을시작 중국은 2004년부터본격적으로신재생전원보급정책을수립하였으며, 현재까지지속적으로운영하고있는상황 중국은전국적인전력부족현상을개선하고, 에너지사용의효율성을증대시키고자 HVDC 송전시스템적용과함께국가차원의스마트그리드구축개발을착수. 이에따라, 발전 / 송전 / 변전소 / 배전 / 전력사용과관련하여표준을제정하고정부의적극적인지원아래연구개발이활발 7

12 에너지수요관리 중국의스마트그리드개발의핵심은 UHVDC 전력망을사용한장거리전력전송 이며, 국가적차원에서스마트그리드구축개발을착수함. 스마트그리드구축개발의중요시안은표준제정으로, 국영기업 SGCC를중심으로발전 / 송전 / 변전소 / 배전 / 전력사용관련표준체제를확립하고있음 국내의경우, 전력수급기본계획및국가적차원의정책을바탕으로연구개발추진 주요선진국대비국내정책은미비한상황이지만, 최근 DC송배전시스템을포함하는스마트그리드산업이미래신성장동력으로선정되어연구개발에많은투자가이루어지는등국가적차원에서연구개발을추진 신재생에너지의보급확대와효율적인에너지관리에의해송배전및 ICT기술로융복합된스마트그리드기술의필요성증대 기후변화와고유가시대에필요한효율적인에너지관리가필수 전력생산이불규칙한신재생에너지에연결될지능화된전력망필수 수도권지역의전력부족현상으로인한효율적인전력공급해결책필요 육 해상을포함한 Korea Super Grid를구축하여어디서나신재생에너지설비의계통연계가가능토록하는동북아국가전력계통연계추진 2011년후쿠시마원전사태이후본격적으로슈퍼그리드라는명칭으로다양한동북아전력연계망구상이도출되어민간차원에서논의가진행중이며, 이에따라송배전기술에대한연구개발이활발히진행 산업부와미래부가발표한미래성장동력-산업엔진종합실천계획 ( 안 ) 공공복지 에너지산업분야내 DC 송배전시스템 이포함되어있으며, HVDC 시스템기술자립을통해선진형송전망건설역량을확보하고동북아슈퍼그리드에대한대응계획을포함 국가 6차전력수급기본계획에서전력계통현안문제를해결하고, 운영효율화및무효전력수급개선을반영하는기술개발을위한연구개발방향성수립 용량부족설비를상위규격으로교체, 한류리액터를설치하며모선, 송전선로등계통여건을고려하여분리운전하도록함으로써수도권내 BTB HVDC 설치추진을통한고장전류대책수립 중부하대비병렬커패시터설치확대, 경부하대비병렬리액터설치확대를통한무효전력수급개선대책수립 HVDC 송전선로지중화를위한송변전보강설비확충방안수립 신기술케이블도입, 지능형전력시스템설계및운용, Multi-Terminal DC 송배전시스템개발등차세대송배전기술도입정책수립 전력을거래할수있는수요자원거래시장이 2014년아시아최초로개설되어, 수요관리사업자들이자체적으로모집한고객을대상으로실시간전력계량기, 에너지관리시스템, ICT 기기및에너지컨설팅서비스등을제공 8

13 전략분야현황분석 비용과효율성측면에서기존수요관리제도운영의한계점이나타난점을보완하여시장에참여하는수요자원에대해중앙급전발전기수준의신속성및신뢰성확보 국가 6차전력수급기본계획에따르면, 신재생에너지전원의보급비율은 2015년기준 8.6% 에서 2020년 13.9%, 2025년 18.7% 그리고 2027년 20.2% 까지늘려나갈방침 이에따라, 신재생에너지관련정책을적극추진하고있음. 신재생발전저압연계용량의경우, 2015년산업통상자원부에서신재생발전저압계통접속용량을현행 100kW 미만에서 500kW 미만으로확대변경 풍력발전설비에 ESS를연계하여피크시간대에방전하는전력량에대해연도별우대가중치를부여하는정책을개정및고시 국내일부지역에서태양광발전설비의연계용량이초과되어연계가불가능하게되자 2014년송배전용전기설비이용규정의발전소계통연계기준에서상향조정 총충 방전설비용량이 10kW 이하의전기저장장치또는전기자동차시스템설치자의경우는상계에의한전력거래를가능하도록전력거래지침수립 9

14 에너지수요관리 3. 산업이슈및동향 가. 산업이슈 환경오염문제로인한에너지규제강화 최근기후변화대책으로신재생에너지원과분산전원시스템, 에너지저장장치등의직류전원과데이터센터, 통신빌딩의고효율급전방식으로직류배전이부상하고있음 온실가스와환경오염문제로인한자연재해증가와생태계교란으로전세계적으로이에대한규제가강화되고있는추세 에너지믹스가저탄소에너지를지향하고있어신재생발전및분산발전원의보급이확대되고있는추세 기존신재생에너지연계측면에서분산전원의능동적인통합운영을통해배전계통의신재생에너지수용성을높이고, 효율적인배전계통운영을도모할필요성제기. 전력공급방식에도변화가일어나고있는상황 경제성장과사회고도화에따라서에너지수요는크게늘어나고있는반면, 발전소및송배전설비를설치할수있는입지는사회적장벽으로크게제약되고있는상황. 이에따라, 분산전력공급체계로의전환이가속화될전망 주요국가를중심으로스마트그리드에의한전력공급시스템변화를위한다양한연구개발과실증프로젝트가진행되고있는추세 에너지분야신기술과새로운비즈니스모델출현등패러다임변화를수용할수있는제도설계의필요성증대에따라, 에너지산업규제개혁협의체가구성됨. 전력분야에서는신기술포용, 전력산업경쟁촉진, 망중립성등미래에대비하는개혁과제발굴계획 * 출처 : 전자신문 [ 에너지산업규제개혁협의체추진체계 ] 에너지안보와기후변화대응이국가생존을좌우하는주요한이슈가됨에따라, 정부는

15 전략분야현황분석 년 7월, 독립형마이크로그리드사업을포함한 6개에너지新시장창출방안을발표 독립형마이크로그리드는전력망이연계되지않은국내도서지역에신재생에너지를중심으로하는계통독립형마이크로그리드를보급하는사업. 기존의디젤발전기에의한전력공급비용과디젤발전기교체수요를신재생에너지와 ESS의융합시스템구축에선투자하여경제성을확보하고, 해외시장진출을추진하는계획 2015년파리협정 (Paris Agreement) 체결이후新기후체제출범과함께우리나라는 2030년까지온실가스배출전망치 (BAU) 대비 37% 감축목표. 제7차전력수급기본계획에의거하여 2029년까지전원구성중분산형전원을 12.5% 로확대할계획 EPRI 보고서에의하면, 향후 5년이내직류기반디지털부하가전체의 50% 이상점유할것으로예상되지만, 기존시스템은전력손실이발생. 직류전원을디지털부하에직접공급하는방법으로전력분야新기후체제의대응과신재생에너지확산생태계조성을위해해당기술이각광받고있는상황 기존전력시스템의한계 전통적인전력시스템의경우, 대규모발전에따른장거리송전, 화석에너지기반전력생산에따른비효율성으로에너지절감에구조적인어려움이존재 또한전력저장이어려워생산과소비가동시에이루어져야하기때문에수급안정성을위해항상여분의전력예비율을확보해야하는비효율발생 송배전및스마트그리드관련해외주요국은전통적전력시스템의한계를느끼고, 새로운전력시스템을추진하고있는상황 미국의경우, 전력설비노후화, 대규모정전, 전력수요증가등을대응하기위해정보통신기술을접목한새로운개념의전력망비전제시. 2003년 Grid 2030' 에서스마트그리드를새로운전력망개념으로수립하였으며, 이후전세계적으로스마트그리드가새로운전력시스템으로확산 유럽의경우, 06년신재생에너지보급확대및회원국간전력거래활성화를위해 Smart Grid Vision & Strategy) 를발표하고 23개국에서실증및보급사업추진중 새로운전력시스템추진에따라, 국내에서도계통연계형마이크로그리드, K-MEG 등을통하여정부지원과제로연구및실증이진행되고있으나, 실증단지수준으로구현된상태이며본격적인시장형성은아직없는상황 기존전력시스템의한계 전통적인전력시스템의경우, 대규모발전에따른장거리송전, 화석에너지기반전력생산에따른비효율성으로에너지절감에구조적인어려움이존재 또한전력저장이어려워생산과소비가동시에이루어져야하기때문에수급안정성을위해항상여분의전력예비율을확보해야하는비효율발생 11

16 에너지수요관리 송배전및스마트그리드관련해외주요국은전통적전력시스템의한계를느끼고, 새로운전력시스템을추진하고있는상황 미국의경우, 전력설비노후화, 대규모정전, 전력수요증가등을대응하기위해정보통신기술을접목한새로운개념의전력망비전제시. 2003년 Grid 2030' 에서스마트그리드를새로운전력망개념으로수립하였으며, 이후전세계적으로스마트그리드가새로운전력시스템으로확산 유럽의경우, 06년신재생에너지보급확대및회원국간전력거래활성화를위해 Smart Grid Vision & Strategy) 를발표하고 23개국에서실증및보급사업추진중 새로운전력시스템추진에따라, 국내에서도계통연계형마이크로그리드, K-MEG 등을통하여정부지원과제로연구및실증이진행되고있으나, 실증단지수준으로구현된상태이며본격적인시장형성은아직없는상황 수용가의직류가전기기증가및분산전원연계증가 신재생에너지생산이증가함에따라, 신재생에너지원으로부터생산된직류전력은교류인전력계통과연계시키기위해서전력변환기를통해교류로변환하여야하는데, 이과정에서전력손실을수반 가정에서사용하는대부분의가전제품의경우, 공급되는교류전력이아닌기기내에서직류로변환한전력을소비. 특히, 최근정보화사회의급속한발전으로인해 IT관련디지털기기들이확대되고있는실정 전기를사용하는고객들이현재의수준보다월등히높은고품질의전력서비스를요구하고있는실정이며, 고객에게전기를공급하는 배전 을직류형태로제공하는직류배전으로전환할경우, 새로운프리미엄전력서비스의비즈니스모델창출이가능할것으로전망 전력계통에서직류를사용하는경우는송전급에서장거리전력전송, 다른주파수간이전력계통연계등을목적으로사용되어옴. 최근, 수용가의직류가전기기가증가하고, 직류로전력을생산하는분산전원의연계가점점증가하고있어수용가에직접직류를공급하는이슈가부상 핀란드의경우, Suur-Savon 전력社는송전급에사용중인 HVDC와유사한구조를통해, 부하는많지않으나선로길이가긴교류 (AC) 특고압선로를저압직류 (LVDC) 로변환후수 km 전송하고다시교류 (AC) 로변환하여수용가에전력을공급하는배전시스템연구 한국전력공사전력연구원의경우, 수용가의직류전원수요에대응하고고품질전력공급과신재생에너지원의효율적연계가가능한직류배전망과요소기기설계를위한 LVDC 배전계통및요소기기설계 연구를수행중 12

17 전략분야현황분석 * 출처 : 삼성물산보도자료, 2008 [ 수용가내직류배전기술개요 ] 수용가의직류가전기기증가및분산전원연계증가 전체에너지원을포함하는국내총에너지수요는 2015년에 1.3% 증가한 285.3백만 toe, 2016년에는 3.0% 증가한 293.9백만 toe 예상되며에너지수요가꾸준히증가하는추세 2016년은국내경기회복으로총에너지수요가경제성장률과비슷한수준으로회복할것으로전망 에너지원별로는석탄, 원자력, 전력의수요가증가하는추세이며, 전력의경우가정및상업용이 2015년전력수요증가를주도하였으며 2016년에는산업용이증가를주도하는추세 전력소비추이를살펴보면, 외환위기로경제가급속히위축된 1998년을제외하고는꾸준히증가하는추세 2011년이후수요관리가크게증가하여전력소비증가세가추세적으로둔화하는가능성을보이나, 최근기온의영향으로냉난방용전력수요가증가하는등전력소비는지속적으로증가할것으로전망 전력소비의지속적인증가에따라, 전력수요또한꾸준히증가하고있는추세이며한정된자원을더효율적으로활용및관리할수있는연구개발및시스템필요성이증대 13

18 에너지수요관리 * 출처 : 한국전력공사전력통계속보 [ 전력소비추이 ] 전세계송배전설비교체수요증가및스마트그리드산업투자확대 이머징 (Emerging) 국가의산업화수요, 미주 / 구주국가노후화교체수요, 인동등후발발주국가등장에의해송전 / 변전 / 배전기기산업이확대하고있는추세 비OECD 국가가다수포함되어있는아시아이머징국가의산업화진전과경제성장지속으로원전을포함한발전및송배전설비등인프라투자의확대필요성증가 미국과서유럽의노후된송배전설비와전력망으로인한전력품질저하와전력손실을방지할목적의교체수요량증가 원전등발전설비에대한중장기계획이확정되고실천이예상되는인도등후발발주국가등장 유가상승에힘입은화공설비투자확대와 UAE 등관광도시개발이진행중인중동국가내설비투자확대 전력공급의효율성증대를위한전력손실률목적의송배전신규투자확대 세계전력비즈니스의판도를바꾸기위한신성장동력원으로써미국을비롯한전세계선진국가의스마트그리드선택이슈가전력공급시스템의확장유도 스마트그리드는효율적인전력소비를유도해발전및송배전에대한막대한투자비용을줄일수있으며, 작은투자로큰효율을나타낼수있는신개념전력망사업으로평가 풍력, 태양광등신재생에너지사용확대및각국에서도입혹은확대를추진하고있는신재생에너지의무할당제도입을위한사전지원활동이확대 자원보유국인중국, 인도, 중동그리고아프리카의전력수요증가와중남미지역의사회간접자본투자확대기조, 베트남, 인도네시아등아시아이머징국가의투자확대, 미국 / 유럽의설비교체와전력망업그레이드투자확대등이지속될것으로전망되어, 송배전기기산업은확대될것으로전망 14

19 전략분야현황분석 나. 핵심플레이어동향 유럽의전력시스템시장선도 송배전및스마트그리드등의전력시스템시장은스위스의전력및자동화기술분야선도기업 ABB, 프랑스의전력업체 ALSTOM, 그리고독일의 SIEMENS 등이주도하고있어, 유럽이전력시스템시장을선도하고있는추세. 그외 Schneider-Electric, Emerson Network Power, Eaton 그리고 Johnson Control Inc 등이기술을주도 전세계전력시스템관련시장을주도하고있는 ABB의경우, 2013년부터 Nupharo Park 프로젝트 를통해 MVDC-LVDC 통합전력공급모델실증사업을추진하고있으며, 이를통해 DC 기반의새로운비즈니스모델발굴 또한, HVDC 변환시스템설계및시험기술, HVDC 시스템운영기술, 멀티터미널 HVDC 기술그리고 DC 케이블설계운영기술등 HVDC 송전시스템과관련하여전범위에걸친기술개발을진행중 * 출처 : Journal of the Electric World, [ ABB 의 DC 마이크로그리드실증 ] 이탈리아 CESI에서는 2006년에 DC 배전계통의연구를시작하여, 고장으로인한외란이발생할때와정상상태에서의특성을분석하였으며, 이후 400V의 LVDC 마이크로그리드를제안하고 DC망의제어전략과최적화방법을연구 핀란드의 Suur-Savon Electric이 2012년부터특고압교류배전망을저압직류배전망으로전환하여실증운영 ALSTOM은다국적운송및발전설비 / 전력기술분야의선도기업으로서발전, 전력망 ( 전기그리드 ), 운송 3개의글로벌사업본부로구성. ABB, SIEMENS와함께세계초고압직류 (HVDC) 시장을과점하고있으며, 초고압직류 (HVDC) 원천기술을이전하는방식등으로국내의한전과함께 KAPES를설립하여 HVDC 프로젝트를진행 스마트그리드및초고압직류 (HVDC) 용전류형컨버터 (LCC) 및전압형컨버터 (VSC) 솔루션, 스마트제어시스템, 그리드의새로운직류회로차단기, 변전소 (Substations), 그리드시스템 (Grid 15

20 에너지수요관리 Systems) 등을대상으로사업을진행 최근미국의 GE의 ALSTOM 전력및그리드사업인수로향후전력분야시너지효과기대 SIEMENS는세계적인전기 전자선도기업으로발전, 송 배전, 스마트그리드솔루션, 전력에너지의효율적인솔루션뿐만아니라해상및복합화력발전터빈등의친환경기술사업을운영 세계초고압직류 (HVDC) 시장을선도하는기업중하나이며, 효율적인장거리친환경송전, 전력망간의전용전력교환실현, 분산형전원시스템및전력망의연계등혁신적솔루션을개발 SIEMENS의스마트그리드솔루션의경우, 지능화배전전력망극대화. 최적화된에너지관리제품군을통해개방적이고유연한구조의솔루션을제공 전력화및송 배전을위한솔루션개념인통합자동화전력시스템 (Totally Integrated Power) 을통해적용 자체소프트웨어를사용하여전력망의기본입안단계부터설치, 운전및서비스에이르기까지의턴키솔루션을제공 유럽의주요플레이어들은미국, 일본, 중국과달리자국내의수요는적으나전력기기및전력시스템분야를주도하고있는형태로, ABB의경우세계최초로직류송전에대한연구개발에착수한바있음. SIEMENS와 AREVA도직류송전의제작, 건설, 운용, 엔지니어링에다양한경험보유 전력시스템시장내중국의급성장 최근중국의전력시스템시장도활성화되고있는추세로, 2002년 12월설립된국가지주회사인 SGCC(State Grid Corporation of China) 를중심으로송배전전력망구축및전력공급사업이진행. SGCC의경우, 국내의한국전력공사와같은전력운영사역할을수행 SGCC는중국국토의 88% 에해당하는부분에송배전프로젝트시행및구축하여, 약 11억명을대상으로전력을공급 SGCC는중국의전력망인프라구축투자및스마트그리드시장을 3단계프로젝트에의하여주도및운영. 3단계프로젝트는 1 特 4 전략으로 Strong Smat Grid 를 2020년까지전면건설할계획 1 特 4 전략이란초고압전력망을기간전력망으로하는스마트그리드건설과대형수력발전, 대형화력발전, 대형원자력발전, 대형재생에너지발전기지의집약발전을촉진해전력발전방식전환을실현하기위한전략 16

21 전략분야현황분석 단계주요내용투자금액 1 단계 ( ) 2 단계 ( ) 3 단계 ( ) * 출처 : SGCC Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ [ SGCC 의 3 단계프로젝트 ] 기술표준의윤곽을잡고, 기술과장비개발 228개의파일럿프로젝트수행및스마트그리드구축계획수립신뢰할수있는전국적인송전그리드건설스마트그리드관리운영시스템, 스마트미터의광범위한보급건설예정된석탄, 수소전기, 원자력, 풍력발전시설에송전네트워크연결을통해중국의전국그리드구축완성 약 5,500 억위안 약 2 조위안 약 1 조위안 SGCC에서는 2020년까지총 4조위안을투자하여발전, 송전, 배전, 전력사용, 전력제어등에정보화, 디지털화, 자동화, 양방향화의스마트그리드구축계획확립및시행할예정. 특히, 초고압직류송전및스마트그리드건설에역점을두고있음 중국의경우 2000년대초반까지는 ABB, SIEMENS, AREVA와의기술협력을통하여기술이전을진행하였으며, 이후서전, 서안, C-EPRI 등국영회사및정부기관중심으로한독자적인기술개발 국내전력산업의중소기업비중은미미한상황 송배전및마이크로그리드를포함하는전력산업은대규모의투자가소요되고투자비회수에장기간이소요되며, 고품질의설비, 기자재조달, 시공및유지보수가필수적인산업. 특히, 송배전분야는망 (network) 사업으로총자산중비유동자산의비중이약 94% 를점유하는장치산업으로자연독점요소가강한산업임 한국전력공사는전력산업분야에서독점적지위를가지고있음 한국전력공사의경우, 최근직류송배전프로젝트를통해효율적인에너지활용을위한기술을개발하고있으며, 대표적으로 HVDC 송전프로젝트및저압 DC 배전망독립성실증연구가있음 한국전력공사는 150MW의 2회선으로 Bipole 형식을적용하여제주-해남을연결하는 ±180kV, 300MW급해저케이블 101km 규모로운전중에있음 제주의전력수요증가에따라제주-진도를연결하는 ±250kV, 400MW급해저케이블 113km를구축하였으며 200MW의 2회선 Bipole 형식을적용하여 2014년부터본격적으로가동을시작 한국전력공사가건설예정인북당진-고덕간의 HVDC 건설은국내최초의육상 HVDC 건설사례가될것으로보임. 케이블은 DC ±500kV, 1.5GW급 1회선, 통신 24Core x 2선으로구성됨. 100% 국내기술이확보되지않아 KAPES와수의계약을체결하였고, ALSTOM과 LS산전에서변환설비를납품 직류송배전분야는현재국내의기술로는 100% 개발이어려운상황이며, 해외주요선도기업의 17

22 에너지수요관리 기술및제품을받고있는상황 HVDC 국산화개발을위해 LS산전, LS전선, 대한전선과 HVDC 실증단지를건설. 기존교류철탑의하단을직류선로로활용하여건설 배전사업의경우, 한국전력공사는다양한환경에서 DC배전의효율성과활용도를증명하는국내연구를진행 최근전남진도군서거차도 60가구 60kW의부하에디젤, 태양광, 풍력, ESS, 수용가를모두통합하는 DC 배전망을설계및구축 DC배전실증연구와함께 DC 저압배전기기의개발도함께추진 한국전력공사는브랜드파워를이용한중소기업협력사기자재홍보및해외시장개척을지원하고있으며, 두바이및아프리카내전시회에홍보관운영 두바이국제전기전시회에는송배전분야와관련하여 14개중소기업이참가. 국제전기, 금화전기, 남성기업사, 동남석유공업, 릴테크, 비츠로머티리얼, 비츠로테크, 에스앤에스, 에이피앰테크놀러지스, 엔지피, 용성전기, 케이피일렉트릭, 콥스, 피앤씨테크이상 14개社 아프리카유틸리티주간에는송배전분야와관련하여 10개중소기업이참가. 삼화콘덴서, 비츠로테크, 제룡전기, 중원전기, 동우전기, 유케이비, 인텍전기전자, 케이피일렉트릭, 이피아테크, 한산에이엠에스테크이상 10개社 LG CNS는 2013년태양광발전소에에너지저장장치 (ESS) 와에너지관리시스템 (EMS) 을구축해발전소의전력생산효율성과경제성을극대화하는마이크로그리드솔루션출시 LG CNS는제주스마트그리드실증단지구축사업참여경험을바탕으로마이크로그리드솔루션을개발했으며, LG 솔라에너지의태안태양광발전소에시험적용하여실증작업진행 최근서울대에국내최초로캠퍼스마이크로그리드구축기술개발및실증사업이진행되고있으며, 해당사업에는마이크로그리드구성요소와시스템분야의대기업과중소기업이골고루참여 대기업으로는 LS산전 ( 전체계통감시및운영시스템 ) 과 LG전자 ( 태양광및 ESS 제어시스템 ) 이참여 중소기업으로는인코어드 ( 전력사용데이터수집및분석 ) 과필링크 ( 에너지소비패턴모델링설계 ) 등이참여 전력산업관련중소 중견기업들은송배전및마이크로그리드관련전력기자재제조업체로, 대다수의업체들은영세한기업구조로연구개발투자가미흡한상황. 또한, 품목별전문화보다는다수중소기업이수평적으로분포되어한정된시장을분할함으로써업체급증및생산설비과잉, 기업이윤하락등과잉경쟁을초래하고있는상황 전력산업은설계, 시공, 제조, IT 등과같은산업전반의융 복합적요소를내재. 최근스마트그리드로대변되는전력 IT의경우전기와정보통신의융 복합과정에서일어나고있으며, 이러한기기들의설계및설치, 시공분야에서도다양한기술이개발되고있는추세 18

23 전략분야현황분석 케이피일렉트릭은전력용변압기와배전변압기를전문생산하는기업으로국내최초로알루미늄변압기를개발공급. 배전용변압기류, 개폐기류, 차단기류, 피뢰기등을생산하는제룡전기는 2006년 ABB로부터지중매설형고체절연변압기 (Solid Insulation Distribution Transformer) 사업권을인수하여, 3년동안개발을진행하였으며국산화에성공 케이피일렉트릭의경우, 국내한국전력공사를비롯한전세계전력회사의배전사업을위한변압기를공급. 주요제품으로는파워변압기, 배전변압기, 몰드변압기, 특수목적용변압기 ( 정류기용, 광산용, 전기로용 ), 리액터등이존재 전남에전국최초로산업단지를대상으로하는마이크로그리드실증사업이추진될예정이며, 나주동수농공단지에추진될이사업은전남의에너지전문연구기관인녹색에너지연구원이주관 대학, 연구기관, 기업이참여해산업단지내공장들의전력공급안정성을높이고스마트관리를통한에너지효율및생산성을향상하는계통연계형 MG를구축해실증하는것 국내종합콘덴서제조업체인삼화콘덴서는최근자동차산업내수요의증가로성장하고있는추세 2016년신성장동력제품군은 DC-Link Capacitor( 이하 DC-Link 콘덴서 ) 국내는현대모비스를통해현대차하이브리드모델 아이오닉, 기아차의 니로 공급, 해외는델파이를통해볼보, BMW 向제품공급본격화 전기, 전문소방, 정보통신분야의설계, 시공, A/S, 감리등 Total Service 기업인미래이엔시는 154kV 초고압지중송전시스템을주력사업으로성장해온국내지중송전기술선도기업 국내최초로프리몰드조립식접속재, 폴리머애자, 광복합케이블을초고압 System에적용하여획기적인전력품질향상에기여 운전중상시케이블온도감시시스템을 (DTS) 국내최초로삼상전자의주전력인입선에공급하여최적의조건으로사용하고있으며 DTS는케이블의미묘한온도차를감지하여미연에정전사고를방지할수있는기술 삼성에버랜드 ( 주 ) 154kV 지중 T/L 공사, 용산민자역사 154kV 인입공사, 삼성SDI 154kV 전력설비공사 등을진행 19

24 에너지수요관리 [ 핵심플레이어분석종합 ] 구분 에너지수요관리 주요내용송배전마이크로그리드 주요제품 / 기술 LCC 컨버터, VSC 컨버터, Multi-terminal HVDC 시스템, DC 차단기, HVDC, LVDC, MVDC, 광역계통감시제어기술 (WAMAC), AC-DC 복합계통계획및해석기술, 변전기기예방진단기술, 초고압직류가공선로, 송전선로주변전자계및소음측정기술, 초전도한류기, 초전도케이블등 PCS, STS/IED, Network Gateway, Micro Grid EMS, 정류기, 인버터, 전력변환기, 보호협조기술, 전압제어기술, 배터리, 제어센터등 해외기업 ABB, ALSTOM, SIEMENS, Schneider-Electric, Emerson Network Power, Eaton, Johnson Control Inc, Suur-Savon Electric, CEPRI, Hitachi, Mitsubishi, Toshiba, etc. ABB, ALSTOM, SIEMENS, Schneider-Electric, Emerson Network Power, Eaton, Johnson Control Inc, Suur-Savon Electric, CEPRI, Hitachi, Mitsubishi, Toshiba, NTT, Panasonic, Canadian Solar, etc. 국내기업 한국전력공사, 현대건설, 삼성물산, 대한전선, LS, 효성, 일진전기, LS 산전, 에스앤에스, 금화기전, 콥스, 용성전기, 미래이엔시등 한국전력공사, 고려대학교, ( 주 )S.E.T, 삼성물산, 삼성건설, ( 주 ) 케이디파워, 효성, 삼성 SDI, 포스코 ICT, 코캄등 중소기업참여정도 중소기업시장점유정도 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 20

25 전략분야현황분석 4. 시장동향및전망 가. 세계시장 Goulden Report 자료에의하면 2015 년세계송 배전시장규모는 134,482 백만달러로, 연평 균성장률 4.18% 꾸준한증가세를보이고있으며, 2019 년약 158,417 백만달러의시장을 형성할것으로전망 [ 세계송 배전설비시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'19) 세계시장 124, , , , , , , * 출처 : Goulden Report, The World Market For Transmission & Distribution Equipment and System, 2013 세계송 배전설비품목별시장규모를살펴보면, 제어및계측기품목의연평균성장률이 8.9% 로가장빠른성장을보이고있으며, 그뒤를이어변환장치와 FACTS 설비가각각 4.89%, 4.35% 로높은성장률을보이고있음. 전체송 배전설비시장규모중변압기와전선및케이블품목이높은비중을차지하고있으며, 성장은타품목대비둔화되고있는추세 [ 세계송 배전설비품목별시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'19) 변압기 34,517 35,794 37,115 38,488 39,912 41,389 42, 개폐장치 26,539 27,495 28,485 29,510 30,572 31,673 32, 애자및금구류 전선및케이블 19,826 20,603 21,414 22,253 23,126 24,032 24, ,732 31,921 33,158 34,441 35,774 37,159 38, 변환장치 ,045 1,096 1, FACTS 설비 3,653 3,812 3,977 4,150 4,331 4,519 4, 제어및계측기 7,912 8,616 9,383 10,218 11,128 12,118 13, * 출처 : Goulden Report, The World Market For Transmission & Distribution Equipment and System, 2013 전세계마이크로그리드시장은 2020 년까지연평균 12.3% 의높은성장예상 년 5,947 백만달러의규모에서, 2015 년 7,500 백만달러의시장규모를형성. 꾸준한성장으로 2019 년 12,010 백만달러규모의전세계마이크로그리드시장이형성될것으로전망 21

26 에너지수요관리 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'19) 세계시장 5,947 6,679 7,500 8,330 9,570 10,820 12, * 출처 : 전력경제 Review, KEMRI, 2015 [ 세계마이크로그리드시장규모및전망 ] 신흥국 BRICS 5개국 (Brazil, Russia, India, China, South Africa) 은 2020년까지 4,470백만달러의마이크로그리드시장을형성할것으로전망되며, 전세계시장보다 2.4배높은연평균 29.2% 의성장률을보일것으로전망. 특히, 2020년기준전세계시장의약 33.3% 비중을차지할것으로기대 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'19) BRICS 시장 ,240 1,490 1,960 2,570 3, * 출처 : 전력경제 Review, KEMRI, 2015 [ BRICS 의마이크로그리드시장규모및전망 ] 마이크로그리드시장에서주요국가로급부상중인중국의경우, 2020 년까지 2,020 백만달러 의시장규모를형성할것으로전망되며, 연평균 29.5% 의높은성장률로시장확대 중국의경우, 지방지역의낮은전기품질과에너지효율이마이크로그리드개발및확산의성장 을견인하는요인. 중국지방의정전시간 (29.35 시간 ) 은도시지역보다월등히높아, 마이크로그 리드개발수요증대 지방정부주도다양한사업을진행중에있으며, 특히서부지역을집중적으로개발 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'19) 중국시장 ,156 1, * 출처 : 전력경제 Review, KEMRI, 2015 [ 중국의마이크로그리드시장규모및전망 ] 인도의마이크로그리드시장은 2020년까지 1,190백만달러의시장규모를형성할것으로전망되며, 연평균 36.3% 의높은성장률로급성장을이룰것으로기대 인도의경우, 확대되는전력수요에비해공급이늦어져마이크로그리드에대한관심이증가함. 특히, 1인당전력소비량은 760kWh로세계적으로가장낮은수준을기록. 이에따라, 전력수요에대응하기위한마이크로그리드기술개발 원조또는직접투자등해외자금으로사업지속확대 22

27 전략분야현황분석 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'19) 인도시장 * 출처 : 전력경제 Review, KEMRI, 2015 [ 인도의마이크로그리드시장규모및전망 ] 브라질은넓은지역에산재하여거주함으로써전기공급이어려운환경적요건에의해, 마이크 로그리드에대한수요가급격히증가하고있는추세. 브라질의마이크로그리드시장은연평균 19.9% 라는높은성장률로 2020 년까지 520 백만달러의시장규모를형성할것으로전망 아마존지역은브라질전체영토의 45% 를점유하나, 인구는 3% 에불과한지리적한계 2003 년정부가 LPT(Luz Para Todos) 프로젝트를진행하여, 마이크로그리드에적극적인투자를 진행 러시아는낮은전기보급률과높은송 배전손실률 (45%) 이마이크로그리드사업을견인하고있 으며, 2020 년까지연평균 24.8% 의성장률로 430 백만달러의시장규모를형성할것으로전 망 약 5 백만개의농장과 1 천만명이상의국민에게전기공급이어려운상황이라, 마이크로그리드에 대한수요증대 노후된발전소에잠재력이높은신재생활용사업을중심으로마이크로그리드프로젝트진행 남아프리카공화국의경우, 연평균 29.4% 의성장률로 2020 년까지 310 백만달러의마이크로 그리드시장을형성할것으로전망 전국민의 75% 에게만전력을공급하고있으며, 약 45% 국민은잦은정전을경험하고있는 상황. 이에따라, 대다수국민이전력부족을경험하고, 지역별자구책을모색하고자마이크로그 리드사업이급속도로성장하고있는추세 재원부족으로대부분해외업체가사업개발및투자 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'19) 브라질시장 러시아시장 남아공시장 * 출처 : 전력경제 Review, KEMRI, 2015 [ 브라질 / 러시아 / 남아공의마이크로그리드시장규모및전망 ] 23

28 에너지수요관리 진행중인마이크로그리드프로젝트중북미가 70%, 유럽이 12% 그리고아시아가 10% 수준으로현재북미지역을중심으로마이크로그리드산업발전 그중, 북미의미국, 아시아의일본그리고유럽국가들이마이크로그리드시장주도. 향후중국이주도하는아시아지역이시장을주도할것으로전망 미국의경우, 2013년상용화가완료되었으며, 향후 5년내투자규모는 3,500백만달러로전망 미국의마이크로그리드설비용량은 2014년약 1.2GW에서 2020년까지약 2.8GW로증대될것으로전망 GTM Research의 2014년도통계자료에따르면, 지역별마이크로그리드설비용량은뉴욕이약 200MW로가장많고, 설비수는캘리포니아가 150여개로가장큼 현재까지는화석연료기반의마이크로그리드설비가 90% 이상을차지하나, 최근 PV와연계된마이크로그리드추진확대로 2020년에는재생에너지가 26% 를차지할것으로전망 마이크로그리드의초기고객은주로병원과대학이었으나, 최근비상전원기능으로군부대, 경찰서, 소방서, 가스충전소, 수처리시설, 공공센터등으로다양하게확장 일본의스마트그리드사업은마이크로그리드를중심으로발전하고있으며, 2003년부터신에너지및산업기술개발기구 (NEDO) 가마이크로그리드연구개발에대규모투자를진행 일본정부의마이크로그리드집중투자, 승인프로세스단축등으로신재생에너지분야도함께성장하고있는추세 중국은정부의전폭적인지원하에송 배전사업분야급성장을바탕으로, 신흥강국으로부상하고있음 중국은정부의전폭적인지원하에향후 2020년까지매년 5GW 이상의초대형 HVDC 시스템건설예정 중국의송전산업은주로국가전력망공사 (State Grid Corporation of China, SGCC) 의주도하에 ABB, Alstom, SIEMENS 등의세계적인송 배전관련업체와프로젝트를진행하고있음 최근중국이송 배전사업중가장많은투자를하고있는 HVDC 송전시장의경우, 2014년부터 2024년까지유럽의약 2.3배규모로 HVDC 프로젝트구축을위한가장많은투자를할것으로전망 중국의 2020년전력수요는최대 1,272GW에달할것으로전망되며, 2014년부터 2019년까지중국에총 46,710km 규모의 HVDC 송전시스템이설치될것으로예상됨. 이는동일시기전세계에설치되는 HVDC 송전의 67.4% 에달하는규모 중국은 DC배전시장도 DC Data Center, DC Commercial Building Network 분야를중심으로, 시장을주도할것으로전망 DC Off-Grid/Bad Grid Telecommunications 분야의경우, 중국은 2015년기준 1,033백만달러의시장규모를형성하고있는것으로추정되며, 2024년기준 582백만달러의시장을형성 24

29 전략분야현황분석 할것으로예상. 통신타워인프라구축이포화상태에도달하여성장률은감소할것으로전망 DC Data Center 분야의경우, 중국은 2015년기준 39백만달러의시장규모를형성하고있는것으로추정되며, 2024년기준 2,333백만달러의시장을형성할것으로추정. 중국은텐진에 Tier Ⅲ 데이터센터를 2014년에오픈하는등 DC Data Center 구축에적극적인활동을보이고있음 DC Commercial Building Network 분야의경우, 중국은 2015년기준 1.3백만달러의시장규모를형성하고있는것으로추정되며, 2024년기준 86백만달러의시장을형성할것으로추정됨. DC Data Center 분야가성장함에따라빌딩용 DC전력공급시스템도동반성장하는추세 25

30 에너지수요관리 나. 국내시장 국내의마이크로그리드시장은 2016년 5,612억원에서연평균 29.4% 성장률로 2019년 1 조 2억원의시장을형성할것으로전망 대기업및대형빌딩을중심으로에너지관리수요가증가하고는있으나, 시장은초기단계. 에너지사용량이많고, 투자비회수가용이한공장과빌딩에 EMS가우선적으로도입되고있는추세 FEMS의경우, 대기업을중심으로 2013년 2,096억원에서 2020년 1조 1,152억원으로성장할전망. 산업및제조업분야는그간노후설비교체등을통해에너지를절감하였으나, 최근에너지관리에대한관심이증대하여마이크로그리드개발의수요증대 BEMS의경우, 대형건축물을중심으로확대되고있으며, COEX, 삼성서초사옥, SK케미칼연구소등의대형건축물은민간자체적으로 BEMS를구축하여에너지절감 BEMS 시장은 2013년 494억원에서 2020년 3,790억원의규모로성장전망 HEMS는가전사, 통신사, 건설사에서에너지관리가가능한스마트가전, 서비스플랫폼을개발하여보급하는등현재초기시장을형성하고있는단계 [ 국내마이크로그리드시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'19) 국내시장 2,590 3,351 4,337 5,612 7,262 9,397 12, * 출처 : 미래성장동력확충을위한 Post- 에너지신산업육성방안연구, EnerIdeas, 년국내전기산업전망에따르면, 한전및 6개발전사의설비투자계획에의해 2015년에는 18조 4,790억원으로 2014년에비해생산측면의규모가소폭감소할것으로보이나, 송 배전설비는 2,000억가량증가할것으로전망됨 국내전기산업생산동향중송 배전설비분야에속하는변압기, 배전및제어기, 차단기, 전선그리고회로접속및보호기품목의생산을살펴보면, 2015년도 34,431십억원규모에서 2019년 35,895십억원규모로소폭상승할것으로전망 [ 국내송 배전시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'19) 국내시장 33,876 33,247 34,088 34,531 34,980 35,435 35, * 출처 : 2012 년까지통계청, 2013~2015 은통계청, 소재부품통계, 설문조사로추정 국내의송 배전시장은주로한국전력공사를중심으로사업을진행하고있으며, 해당사업내일부 26

31 전략분야현황분석 를중소기업과협력하여진행하고있는형태가대부분. 최근한전은송 배전분야의기술경쟁력을 갖춘중소기업들을대상으로해외진출을지원해주면서수출및판로개척을지원하고있는추세 주요수출품목으로는전선, 변압기, 차단기등의전력용기기강세 27

32 에너지수요관리 5. 기술동향및이슈 신 재생에너지지능형전력망의전기자동차충전시스템적용추세 신 재생에너지지능형전력망과연계한지역단위독립형전기충전소시스템설치활용방안은전기자동차보급활성화뿐만아니라, 신 재생에너지전력을활용한지역단위전력수급에지대한영향을줄것으로전망 현재국내에서전기자동차충전소의전력공급은한국전력으로부터수전하는방식이주로적용되나, 환경측면에서태양광발전시설, 소각시설의폐열을이용한발전시설등에서전력을공급받는신 재생에너지활용방식이제안 신 재생에너지발전전력을활용하는경우는발전공급용량이중앙전력공급용량에비해적을뿐만아니라, 환경적인변화에따른전력생산이불완전하다는단점존재. 이에따라, 현재는완속충전기에소요되는전력의전부또는일부를신 재생에너지전력으로보완하는충전방식이적용 신 재생에너지를활용한전기자동차충전소설치는중앙전력공급이불완전한도심외곽의지역에서유용하게사용될수있으며, 향후지능형전력망과연계해주변의신 재생에너지자원의활용범위를넓히고, 향후전력수급분산화에크게기여할전망 대규모신 재생에너지발전단지로부터발생된전력을지방의신 재생에너지발전통합운영소를통해전력을비축해두었다가전력공급이필요한시간에부족한전력을마이크로전력망을통해공급 실시간으로전력을공급하는중소형규모의마이크로그리드전력망과연계한신 재생에너지충전시스템은급속충전전력공급시설건설비용및운영비용을줄일수있고, 중앙전력공급방식만으로부족한충전시설의전력을안정적으로공급하는데기여할것으로기대 이미해외에서는실증사례가존재하며, 국내에서도이를벤치마킹하여신 재생에너지를활용한전기자동차충전시스템개발에많은투자를하고있는추세 2009년 2월, 덴마크정부는에너지기업들및민간연구개발기관들과함께전기자동차충전소를통해풍력발전전력을전기자동차에공급하는 EDISON 프로젝트를추진 프랑스는유럽에서가장많은전기자동차를보유 (8천대) 하고있으며, 2012년까지신축건물에전기자동차충전소설치의무화, 공동주택설치지원, 15억유로규모의지원체계확립등충전인프라구축과관련된 14개의전략을수립하고 2020년까지충전인프라구축에 40억유로, 충전소설치에 15억유로, 전력망확장에총 7억 5000만유로를투자 DC 배전분야의기술개발활발 DC배전분야의기술동향은 DC송전분야대비기술개발이미흡한상태지만, 지속적인연구개발진행중 전압 DC배전시스템인 LVDC 배전은현재실증단계에있는기술로, 태양광및에너지저장시 28

33 전략분야현황분석 스템 (Energy Storage System, ESS) 과연계가용이한특징이있음 중전압 DC배전시스템인 MVDC 배전은현재기술개발이미비한상태이며, 표준화및개방형전력망아키텍처구축단계에있음 DC 데이터센터의경우, DC 48V 및 Hybrid DC 575V 대비효율성이높은것으로입증된 DC 380V 배전이적용되는추세임. DC 마이크로그리드시스템설계기술, 운영기술등에대한연구개발도활발함 DC배전기술군별기술동향은 DC배전시스템을수용가, 빌딩, 마이크로그리드등에적용하는실증연구및개발이이루어지고있는추세임 DC배전기술을거주지및빌딩에적용하여에너지절감실현및그린빌딩을건축함. 또한, 신재생에너지기술과결합하여 Zero-Energy 건물구축을목표로하고있음. 특히, 소비자패턴분석을통해공급자중신에서소비자중심으로변해가는지능형전력망을구축하는방향으로기술개발이이루어지고있음 [ DC배전기술군별개발동향 ] IDC(Internet Data Center) DC Home( 수용가 ) DC 배전망 DC 마이크로그리드 미국 : DC 전원을이용한 IDC 구축실증. 기존 3 단계전력변환단계를 1 단계로간소화 ( 로렌스버클리국립연구소, LBNL) 일본 : IDC 의배전을직류로교체하여 1 억 kwh 의소비전력과 35,000t 의 CO2 배출량절감목표 (NTT) * 출처 : WIPS 미국 : 태양광사용주택가의 DC 배전효율성시험및효율성입증 ( 로렌스버클리국립연구소, LBNL) 일본 : 거주지의 DC 배전효과분석. 에너지효율향상효과입증 ( 오사카대학교 ) 핀란드 : 송전급에서사용중인 HVDC 와유사한구조를배전시스템에적용. 초고압선로를 LVDC 로변환후 AC 로변환하여수용가에공급 (Suur-Savon) 미국 : DC 마이크로그리드, 전력용반도체응용변압기개발중 ( 미국전력연구소, EPRI) 일본 : 2007 년 DC 380V 배전을적용한마이크로그리드실증연구수행 년부터주거지역에적용연구 (NTT) AC 마이크로그리드대비각광받는 DC 마이크로그리드 신재생에너지이용증대, 에너지효율향상및서비스다양성제공및신뢰성향상이라는 기술적특징을가기고있음. 주요전력업체및전력운영사들은스마트그리드의핵심기 술중하나인 DC 마이크로그리드관련연구개발에집중하는경향을보임 29

34 에너지수요관리 * 출처 : KEPCO Research Institute [ 마이크로그리드 AC 및 DC 배전비교 ] 최근각광받고있는 DC 마이크로그리드는 AC 마이크로그리드와비교하여다양한이점이존재한다는연구에따라, AC 마이크로그리드를대체하고있는추세 직류부하에직접전력을공급함으로써에너지효율향상 안정도, 주파수동기화및무효전력문제개선 태양광, 풍력, 연료전지같은 DC 발전시스템을 2차전력변환없이직류부하에공급가능 에너지저장시스템 (ESS) 을활용한효율적인전력운용가능 국내 DC 마이크로그리드기술은한국전력공사의시스템설계및운영시스템기술을중심으로, 전력회사들이인버터, 배터리, 제어센터등의구성기술연구개발진행중에있으며, 삼성 SDI 의경우 ABB와의협업을통해기술경쟁력을확보하고있음 삼성 SDI의경우, 리튬-이온배터리기술과전력망에서발생한 DC전력을컨트롤하는 ABB의 PCS, EMS 등의기술을활용해마이크로그리드에최적화된 ESS 솔루션을개발하고판매하며협업함 해외 DC 마이크로그리드기술은 미국과유럽, 일본을중심으로다양한연구개발과비즈니스모델에대한실증을거쳐상업화초기단계에접어든상태. 미국은 DOE(Department of Energy) 와전력회사를중심으로진행되고있는 DC 마이크로그리드기술개발의중심지 DC 마이크로그리드기술과관련하여 ABB의경우, 마이크로그리드배전제어시스템 / 하이브리드발전소의운용제어및안정화를담당하는 ABB의 Microgrid Plus System 개발및분산전원과마이크로그리드를경유하는 DC 계통제어기술개발을진행중에있음 30

35 전략분야현황분석 6. 중소기업시장대응전략 Factor 기회요인위협요인 정책 Ÿ Ÿ 국내의경우, 전력수급기본계획및국가적차원의정책을바탕으로연구개발추진주요선진국모두신재생에너지의중요성및에너지효율성증대에많은관심을가지고, 국가적차원에서송배전 / 스마트그리드관련연구개발추진및법 지원제도마련 Ÿ Ÿ Ÿ 주요선진국대비미흡한정부지원과대기업의주도전기요금부다증가가능성및신기술이용거부감주요선진국대비국내정책은미비한상황 산업 시장 Ÿ 최근기후변화대책으로신재생에너지원과분산전원시스템, 에너지저장장치등의직류전원과데이터센터, 통신빌딩의고효율급전방식으로직류배전이부상 Ÿ 에너지수요증가와함께전세계송배전설비교체수요증가및스마트그리드산업투자확대 Ÿ 세계송 배전설비시장은지속적으로증가예상. 2015년세계송 배전시장규모는 134,482백만달러로, 연평균성장률 4.18% 꾸준한증가세 Ÿ 전세계마이크로그리드시장은 2020년까지연평균 12.3% 의높은성장예상 Ÿ 에너지수요에따른국내마이크로그리드시장급성장추세 Ÿ 한전을중심으로국내송 배전시장의소폭성장 Ÿ 에너지효율화를위한 DC송 배전및마이크로그리드관련기술개발활발 Ÿ 전통적인전력시스템의경우, 대규모발전에따른장거리송전, 화석에너지기반전력생산에따른비효율성으로에너지절감에구조적인어려움이존재 Ÿ 실증단지수준으로구현된상태이며본격적인시장형성은아직없는상황 Ÿ 국내전력산업의중소기업비중은미미한상황 Ÿ 정부의전폭적인지원하에중국의송 배전및마이크로그리드시장급성장. 향후전력시장을주도할것으로전망 Ÿ 송 배전사업의경우, 유망기술분야에대해서는 중소기업의참여가저조한편이며, 주로한전과 대기업및글로벌기업에의해프로젝트진행 Ÿ 마이크로그리드 사업은 사업 자체가 실증단지 구축수준 Ÿ HVDC의경우, 중소기업에게높은진입장벽이존재 기술 Ÿ 신 재생에너지지능형전력망의전기자동차충전시스템적용추세 Ÿ 마이크로그리드프로젝트의경우, 현재실증단지구축수준으로기술력미흡 Ÿ LVDC 및 MVDC 분야중소기업의기술력활용 Ÿ DC 송 배전기술의경우, 주로해외기업에기술 가능성확대 을의존하고있는상황 에너지효율성증대이슈 전력분야중국시장급성장 신 재생에너지보급활성화 전력분야신기술트렌드도래 에너지자원연계 / 공유움직임 정책적인저해요인해소 중소기업의시장대응전략 글로벌시장트렌드및중국시장확대에따른국가정책적지원확대에따라시장이빠르게확대되고있으며, 이를위한구체적목표시장및연구개발전략수립 한국전력공사의지원하에 DC 송 배전및마이크로그리드대형프로젝트내개발참여로, 높은기술경쟁력및포트폴리오구축 대기업과의연구개발연계를통해, 국내시장내에너지수요관리관련시장진출전략수립 31

36 에너지수요관리 7. 중소기업전략제품 가. 중소기업기술수요 중소기업, 대기업 공기업등에대하여설문조사및방문조사를통하여기술수요조사를실시 에너지수요관리분야중소기업이관심있는기술개발과제에대한수요분석결과, 다음과같은제품및기술의개발에대한수요요구 중소기업이기술개발에관심이높은품목은 IT기반고부가서비스기술, 전력유비쿼터스기술, 지능형전력망플랫폼기술 등의품목과관련된기술개발과제를다수신청 [ 중소기업청 R&D 지원사업신청과제현황 ] 에너지수요관리 주요품목 IT기반고부가서비스기술대용량전력수송저장기술마이크로그리드기술송ㆍ변ㆍ배전시스템기술수요예측관리기술 과제건수 합계 점유율 (%) 평균증가율 (%) 전기안전기술 전력계통감시운영기술전력설비 / 기기개발및진단기술전력용신소재기술전력유비쿼터스기술 전력전자기술 지능형전력망플랫폼기술직류송ㆍ배전기술 합계

37 전략분야현황분석 나. 중소기업전략제품 [ 에너지수요관리분야전략제품 ] 전략제품 개요 xems 관리기술 xems 에서 x 는적용처에따라다양한이름으로제품을구분할수있으며 BEMS 는빌딩, FEMS 는공장등이예가됨. 전기, 열등다양한에너지원을최상단에서관리하고운용하는시스템으로스마트그리드, 스마트시티, 마이크로그리드등다양한환경에서요구되는필수솔루션기술을의미 하이브리드전력조절기술 (Hybrid PCS) 전원과부하사이에서전압, 전류, 주파수, 위상등하나이상을변환시키는장치를의미하며, 에너지저장장치의핵심설비중하나임. 태양광등신재생에너지 전력망의전기에너지를활용가능한전기로변환하고남은전기는다시전력망등으로전송할수있는양방향전력제어를수행하는기술 전력 / 전원제어시스템 유 / 무효전력제어및 Load Leveling, Peak Shaving 하기위한전력계통과연계된저장장치의제어기술과주파수, 전압, 전기요금, 배터리충전상태등을종합적으로판단하여 ESS 를총괄운영하는기술을포함 에너지 스마트배전운용기술 ICT 기술과지능형배전기기가융합되어배전계통을구성하고, 마이크로그리드통합운영, 고장예지, 계통운영최적화, 자동복구등의기능을가진첨단배전운영체계인스마트배전시스템에대한운용기술 수요관리 LVDC 배전기술 직류부하에전원을공급하기위해교류수전에따른부하단에서의변환손실 (AC/DC) 을줄여계통의효율을높이는기술로, LVDC 계통은옥내수용가, 공장, 선박, 마이크로그리드단지등독립망구성을통해전력수급이용이한곳에적용되는기술 초고압직류송전기술 (HVDC) 발전소에서생성되는고압의교류전력을전력변환기를이용해고압의직류전력으로변환시켜송전한후전력을받는지역에서다시교류전력으로재변환시켜공급하는방식 유연송전시스템 (FACTS /STATCOM) 기술 전력용반도체스위칭소자를이용하여전기의흐름을능동적으로제어함으로써송전선로의설비이용률을극대화하여송전용량을증대시키며전압변동을최소화하여계통의안정성향상등을동시에가능케하는전력전송시스템개발 소규모분산자원중계기술 소규모로분산되어있는발전자원을중개하기위한예측, 제어, 연계로분산전원계통연계기술, EESS 운영및관리기술, 신재생원하이브리드출력예측기술등이포함 33

38

39 LVDC 배전기술 전략제품현황분석

40

41 LVDC 배전 정의및범위 LVDC 배전기술은직류부하에전원을공급하기위해교류수전에따른부하단에서의변환손실 (AC/DC) 을줄여계통의효율을높이는기술 LVDC 계통은옥내수용가에적용되거나, 공장, 선박, 마이크로그리드단지등독립망구성을통해전력수급이용이한곳에적용되는기술을포함정부지원정책 우리나라정부에서는 2차국가에너지기본계획에서 2035년까지에너지수요의 13%, 전력수요의 15% 를절감하겠다는정책목표를수립 지속가능발전등의정책목표를달성하기위해발전소건설을최소화하고적극적수요관리목표를설정 DC송배전시스템관련국내정책은주요선진국대비미비한상황이지만, 최근 DC송배전시스템을포함하는스마트그리드산업이미래신성장동력으로선정되어연구개발에많은투자가이루어지는등국가적차원에서추진중 주요정책방향을살펴보면, 산업부와미래부를중심으로 DC송배전시스템의지원정책이추진. 산업부와미래부가발표한미래성장동력- 산업엔진종합실천계획 ( 안 ) 공공복지 에너지산업분야내 DC 송배전시스템이포함 산업부는 13대산업엔진프로젝트 중 직류송배전시스템 을포함하여, DC송배전시스템의국산화를위한노력을기울이고있으며, 2015년 10월, 예비타당성조사가통과하여총사업비 1,860억원이지원될예정중소기업시장대응전략 강점 (Strength) LVDC 배전기술의수요확대 대기업과의공동연구를통한연구개발활발 중소기업의빠른기술변화습득력기회 (Opportunity) 약점 (Weakness) 원천기술및핵심기술개발역량부족 선진기업대비느린기술개발속도위협 (Threat) 정부의스마트그리드및 DC 송배전지원정책확대 한국전력공사의중소기업동반성장서비스활성화 전력산업글로벌선진기업의국내진출 중국내 SGCC, CEPRI 등정부지원하에급성장 중소기업의시장대응전략 국내전력산업특성상한국전력공사및대기업과의공동연구를바탕으로원천기술확보 국가에너지기본계획의에너지효율성향상을위한관련기술개발 신재생에너지원의성장에따라발전설비의활용과함께송배전계통내에서의손실을절감하는기술개발 37

42 에너지수요관리 - LVDC 배전 핵심기술로드맵 38

43 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 직류배전기술은선로의절연계급이낮아교류보다경제적이고, 송전에교류보다최소 1상이적어선로구성비용의절감도가능한것으로교번하는성분 ( 주파수 ) 이없어리액턴스성분이없어무효전력도발생하지않고, 표피효과도발생하지않음. 단순히비교하면직류송전이교류송전보다송전용량상승, 송전손실저감, 환경적적은영향, 투자비감소등에있어이점이있음 특히, 직류송전이교류송전보다송전용량상승, 송전손실저감, 환경적적은영향, 투자비감소등에있어이점이있으며이러한직류의특성을이용해대용량의장거리송전, 도시밀집지역에서의교류계통간연계단락용량의저감을위해활용되면서 HVDC( 초고압직류송전 ) 란이름으로활발히적용되고있음 한편, 전력계통의고장전류저감등계통효율화를위해직류송전시스템으로 HVDC의필요성이점차높아지고있으며국내에도 그린에너지전략로드맵 2011 의스마트그리드분야에전략품목으로 DC 시스템이포함되어있으며, 핵심기술로서 DC 배전망설계및운영기술, DC 배전기기제작기술, 실증기술, 법규및표준시험을정의하고있음 또한, 전력계통의효율성, 안전성확보를위한기술필요성이대두되면서부터 HVDC 기술도입을진행하고있는데 HVDC는비동기계통, 장거리전력전송, 인위적인조류제어가가능함. 국가간전력연계를통한전력공급안정성및경제성확보와신재생에너지확대를위한국가간, 지역간계통연계등그활용도가높으며다양한아이디어로신시장이형성되고있음 * 출처 : 저압 DC 배전기술현황및전망, 2014 [ 직류배전시스템 ] LVDC 배전기술은직류부하에전원을공급하기위해교류수전에따른부하단에서의변환손실 (AC/DC) 을줄여계통의효율을높이는기술로송전급뿐만아니라배전급에서도새롭게조명받고있음 한전의경우, 배전급기본개념으로전압은 DC 1,500V(mono-polar, 단극성 ) 또는 DC ±750(bi-polar, 양극성 ), 공급용량은 50~300kW 급으로설정하고있으며, 앞으로 2015년까지저압장거리직류배전필요성및경제성을분석하고, 최적 LVDC 표준전압및공급방식을도출하는한편, 분산전원을고려한 DC망토폴로지를개발한다는계획을하고있음 2016년부터 2020년까지를 저압 DC 배전실증및상용화단계 로설정하고 DC 배전보호및접지기술개발, DC 배전기기개발및표준화, 저압 DC 배전망설계 구축 실증 상용화등에매진할것으로보임 39

44 에너지수요관리 - LVDC 배전 직류송배전시스템은향후국내대표먹거리로대두되는해양플랜트및대용량해상풍력과연계가가능하여, 기존의전력인프라개선이외에직류송배전시스템의신사업영역확보가가능할것으로사료됨 한편, 현재까지직류는 IDC 직류배전을통한효율성제고, DC 배전 Building, DC 배전계통연계에따른외란및보호협조등의주제로연구및상용화과정이진행중에있음 * 출처 : 저압 DC 배전기술현황및전망, 2014 [ 직류 (DC) 공급망 ] 40

45 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 최근까지 DC 배전으로진행중인사업들은 DC 핵심부품들에대해서는기업이주도하여개발을진행하고, 핵심기술별산 학 연이컨소시엄형태로사업을진행하고있으며, 학 연에서개발된핵심기술은국내전문기업의기술이전을통해전략품목에대한국내전문업체를육성하는것을목표로하고있음 한편, 차세대배전방식인 LVDC 계통의직류배전은현장적용을모의할수있는시스템으로써, 크게전력변환장치, 수용가모의시스템, 보호시스템, 전력사용량계측시스템, AC 전환시스템, 원격제어및모니터링시스템으로구성됨 또한, 옥내수용가에적용되거나, 공장, 선박, 마이크로그리드단지등독립망구성을통해전력수급이용이한곳에적용되는기술을포함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 LVDC 보호및차단기술 LVDC 보호및차단기술 서지어레스터 / 스위치기어기술 LVDC 배전 전력변환기술 DC 배전해석및 SW 기술 DC배전용전력변환기 AC/DC 컨버터제어기술 AC/DC 하이브리드배전망해석기술 LVDC 운영 SW 기술 DC 배전망설계기술 DC 배전망설계기술 DC 배전망운영기술 41

46 에너지수요관리 - LVDC 배전 (2) 공급망관점 LVDC 배전기술의공급망관전기술분류에는 DC 배전망설계및운영기술, DC 배전기기제작기술, 실증기술등이포함 DC 배전망설계및운영기술에는 LVDC 배전망설계기술, 저장장치연계 LVDC 인프라구축기술, DC 배전해석및운영 SW 제작기술등포함 DC 배전기기제작기술의경우, 고효율 DC 배전용전력변환기제작기술, DC 배전용보호기기제작기술, 전력용반도체응용변압기기술등포함 실증기술의경우, DC 마이크로그리드실증기술, 저압 DC 배전망실증기술등이포함 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 저압 DC 배전망설계및표준전압선정기술 DC 배전망설계및운영기술 DC 배전망보호협조기술 저장장치연계 LVDC 인프라구축기술 DC 배전해석및운영 SW 제작기술 LVDC 배전 DC 배전기기제작기술 고효율 DC 배전용전력변환기제작기술 DC 배전용보호기기제작기술 전력전자응용기기수명연장기술 전력용반도체응용변압기기술 실증기술 DC 마이크로그리드실증기술 저압 DC 배전망실증기술 요소기기모의평가시스템구축 42

47 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 신재생에너지원의직류전원과직류부하인디지털부하가등장하고또증가하면서교류시스템내에서전원설비와부하사이에는직류 / 교류, 교류 / 직류의불필요한전력변환단계가발생 직류배전의논의는태양광발전설비의확대와전자회로가필요한직류부하들의증가로목마른전력의갈증을해소하기위해본격적으로이루어지기시작 기술이발전되면서 ESS( 에너지저장장치 ) 를통한전기에너지의저장, IDC(Internet Data Center) 등고품질 고신뢰성전력이필요한빌딩의등장, 마이크로그리드등독립전원망의공급과효과적인계통연계를필요로하게되면서교류시스템대신직류시스템이이를해결할수있게되었음 교류는시간에따라정현적으로크기가변하는특성이있는데, 이는진폭, 위상각이모두같아야동일전원으로판단할수있기때문에동기화를위한문제가발생하게됨. 반면, 직류전원의경우일정한크기와방향을갖는전원으로그크기만같으면같은전원이라할수있음. 따라서직류는위상각을고려하지않아도되고, 교류에서위상각이조금이라도다를경우상호간에복잡한전기현상이발생하여문제점이생기는것과달리간소함과안정도가높은특성이있는것임 직류배전은전력변환의최소화를통하여에너지효율성을증가시킬수있다. 직류발전및사용량이증가할경우전력변환단계의감소로손실을줄일수있는데, 이는무정전공급이중요한현장에서전력변환으로인한손실을줄여 10~15% 의효율성을향상할수있음을의미 직류는선로의절연계급이낮아교류보다경제적이고, 송전에교류보다최소 1상이적어선로구성비용의절감도가능함. 또교번하는성분 ( 주파수 ) 이없어리액턴스성분이없어무효전력도발생하지않고, 표피효과도발생하지않음 AC 전력계통과비교할때, DC 전력계통은주파수안정도, 무효전력및 AC 손실과같은문제점들이발생하지않으며, 수용가측의효율성과신뢰성측면에서장점을가짐 43

48 에너지수요관리 - LVDC 배전 [ DC( 직류 ) 및 AC( 교류 ) 배전특성비교 ] 항목 DC AC 전압변환 DC/DC 전력변환장치필요 변압기를이용하여용이 송전방식 2상송전 회전기를통한 3상송전 보호기기 아크소호에불리아크소호에유리 아크소호에유리 절연비용 교류보다저렴 직류보다 1.4배 전력품질 1단계전력변환으로인한 EMC 감소 2단계전력변환에따른 EMC 증가 예비전원 축전지를직접연결설치용이 UPS를통한상시비상전원준비 분산전원연계 분산전원시스템과계통연계용이 계통연계복잡 LED, 형광등조명 1단계전력변환또는불필요 UPS를통한상시비상전원준비 전자기파영향 유도장해없음 근접기기에유도장해 전동기비용 교류보다고가 제작이용이하고가격저렴 * 출처 : 저압 DC 배전기술현황및전망, 2014 따라서최근에너지의효율성개선및손실저감을위한노력이전세계적으로진행되고있으며, 디지털부하의급격한증가와신재생에너지원의수요가점차커져감에따라 DC 전력계통에대한필요성이커지고있음 특히, 에너지의효율성개선및손실저감을위한솔루션으로 LVDC(Low-Voltage Direct Current) 배전계통이대두되고있음 미국의전력연구소 EPRI는 2020년까지부하의 50% 가디지털부하로대체될것을예측하고있으며, 이에따라 DC를바로공급하여변환손실을줄일수있는 LVDC 배전계통이큰장점을가지게될것으로예측 최근급증하고있는신재생에너지의계통연계시전력변환단계를줄여변환손실을크게줄일수있다는점이있으며, 그밖에도 AC에서발생할수있는주파수안정도, 무효전력발생및 AC 손실과같은문제들이 DC에서는무시될수있다는점이 LVDC 배전계통의주요장점 44

49 전략제품현황분석 (2) 산업의구조 현재 DC 배전으로진행중인사업들은 DC 핵심부품들에대해서는기업이주도하여개발을진행하고, 핵심기술별산 학 연이컨소시엄형태로사업을진행하고있으며, 학 연에서개발된핵심기술은국내전문기업에기술이전을통해전략품목에대한국내전문업체를육성하는것을목표로하고있음 직류송배전시스템은향후국내대표먹거리로대두되는해양플랜트및대용량해상풍력과연계가가능하여, 기존의전력인프라개선이외에직류송배전시스템의신사업영역확보가가능할것으로판단 현재까지직류는 IDC 직류배전을통한효율성제고, DC 배전 Building, DC 배전계통연계에따른외란및보호협조등의주제로연구및상용화과정이진행중에있음 DC 배전전압표준등명확한규정이아직제정되어있지않아전기설비사양에대한규격조차명확하지않음. 직류배전사업이세계적으로도아직초기단계에있는만큼관련기술주도및시장선점이기대되는부분이있으나표준기준전압, 플러그, 콘센트등의표준이전혀없어상용화가이루어지지않고있는실정으로이에대한표준화가시급한상황 DC 부하로사용할수있는제품이많지않음. 현재 DC 배전효율검증을위해기존AC 부하의컨버터부분만교체하여 DC 배전시험용으로활용하고있어 DC 배전상용화개발을기업주도의기술개발로진행하는것이중요함. 또한직류송배전시스템의경우다양한기술이융합되어있어시장의형성이한기업이주도하는경우다양한기술개발이저해되고기업위주의편익을줄수있는문제점이있음 일반적으로사용하는스위치를 off 하면발생하는서지전압으로인해아크가발생할수있음. 직류에서의영전류는지나는지점이없기때문에한번발생한아크는소멸시간이매우긺. 이때국부적인높은열이발생하는데이는아크용접과도같은원리로전극의파손뿐아니라화재가발생할위험이있음 도통시에도순간적인돌입전류의크기가교류에비해상당히큼. 돌입전류방지대책은부하기기에서이루어져야하는데아직직류제품 (DC-LED, DC-PC, TV 등 ) 에돌입전류제한에대한규정이없기때문에이또한문제가됨 이에국내실증시기존교류스위치를사용할수없었고, 동일한전기배선을가지는기계식직류스위치를제작하여진행해야함. 직류아크를소호하는효율적인방안과억제를위한추가적인기술대안, 그리고전류제한에대한제도적대책마련이시급한것으로보임 [ LVDC 배전분야산업구조 ] 후방산업 LVDC 배전분야전방산업 반도체산업전자제품산업 LVDC 보호및차단기술전력변환기술 DC 배전해석및 SW 기술 DC 배전망설계기술 신재생에너지산업 IDC, DC 빌딩전력산업에너지저장시스템산업 45

50 에너지수요관리 - LVDC 배전 LVDC 배전산업은효율적인전력분배를통한전방산업으로의파급효과가크며신성장동력산업을이끌어갈경쟁력의원동력 LVDC 배전산업은타산업에비하여후방대비전방산업에대한파급효과가큰산업이며, 후방산업에는반도체산업및전자제품산업이포함 전방산업의경우, 저압직류배전시스템을바탕으로신재생에너지산업, IDC, DC빌딩전력산업, 에너지저장시스템산업에적용되어에너지효율화에적용 나. 경쟁환경 DC 배전연구로전력변환의최소화에너지효율성을높인 DC 배전기술활용확대. 국내 LVDC 배전관련업체는주로국가공공기관및대기업으로에너지효율상승을위한검증및연계기술연구중. 세계는배전망구축에서 LVDC 도입확대되고있으며, 특히중국은시장성이커서향후먹거리시장으로전망됨 국내에서는 DC 배전의연구로전력변환의최소화를통한에너지효율성의증가를목표로 DC 배전을활용 2008년 KT 남수원 IDC에직류배전을적용하여 13.2% 의효율향상을실증한바있음 이어전자부품연구원에서는 DC Home 구축타당성검토를수행한결과, 현재옥내의 600V 전선으로 400Vdc 공급이가능하며 DC 공급시 41% 의용량증대효과가있어태양광발전및전기자동차가연계될경우 5~6% 에너지효율상승이가능한것으로확인 삼성물산을중심으로 Active House (Green Tommorrow) 모델에직류배전을적용한프로젝트를수행하였고, 최근 K-MEG 사업의일환으로서울대학교 K동을 DC 배전실증사이트로구축하여에너지효율검증을수행중으로이는신재생에너지에직류배전시스템을적용하여전력변환을감소, 에너지효율이약 10% 절감됨을검증하기위한것으로현재성공적으로수행 서울대는일부건물에 AC/DC 양방향정류기를활용한 DC 전력과신재생에너지 (Roof-Top PV & BIPV) 시스템에서발전되는 DC 전력을통해안정적인 380V DC 전력을건물내 PC, 모니터, TV 및 LED조명시스템에부하로공급하고있으며공조설비, 엘리베이터등현재의 DC 기술로구동이어려운설비에대한불편함을해소하기위해 AC 전력도동시에공급하는하이브리드방식적용 국제적으로도에너지문제및신재생에너지보급확대로인해전력시스템의안정성및효과적인제어방법으로 DC 배전에대한관심이증대 미국 EPRI에서는향후디지털부하의급증에대비하여마이크로그리드의구성방식으로교류와직류계통을동시에선정하였고, 이미다양한전압의직류공급이가능한지능형변압기시제품을제작 전력변환최소화를통한에너지효율성증가연구를목표로로렌스버클리연구소 (LBNL) 에서는 IDC 380V DC 배전시스템을통해 10~15% 수준의효율향상을확인 미국 Nextekpower 는 Hi-efficiency DC Lighting, Air Handidng, Server Farms & datacenters, Emergency prepared Community centers 등 4가지솔루션으로 DC 배전서비스에대한상용화를진행 핀란드국립연구소인 VTT에서는 Distribution Network 2030 에서향후배전망구축에서 LVDC 46

51 전략제품현황분석 도입의필요성을제시 이탈리아 CESI에서는 2006년에 DC 배전계통의연구를시작하여, 고장으로인한외란이발생할때와정상상태에서의특성을분석하였으며, 이후 400V의 LVDC 마이크로그리드를제안하고 DC망의제어전략과최적화방법을연구 독일, 스웨덴, 프랑스의 SIEMENS, ABB, ALSTOM은전력기기분야의우수제작업체를통해전세계시장을점유 중국에서는매년스웨덴의전체발전량과맞먹는용량의발전소가건설되고있음. 중국은이러한수요를감당할수있는에너지원으로수력발전을사용하고, 생산된에너지를송전하는방식으로직류송전방식을채택하여사용 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류 LVDC 보호및차단기술 전력변환기술 DC 배전해석및 SW 기술 DC 배전망설계기술 주요품목및기술 LVDC 보호및차단기술, 서지어레스터 / 스위치기어기술 DC 배전용전력변환기, AC/DC 컨버터제어기술 AC/DC 하이브리드배전망해석기술, LVDC 운영 SW 기술 DC 배전망설계기술, DC 배전망운영기술 해외기업 ALSTOM ABB SIEMENS GE SGCC TOSHIBA PANASONIC PHILIPS BOSCH ALSTOM ABB SIEMENS GE SGCC TOSHIBA PANASONIC PHILIPS BOSCH ALSTOM ABB SIEMENS GE SGCC TOSHIBA PANASONIC PHILIPS BOSCH ALSTOM ABB SIEMENS GE SGCC TOSHIBA PANASONIC PHILIPS BOSCH 국내기업 한국전력공사한전 KDN LG CNS LS 산전효성제룡산업풍국에스아이유성계전티와이테크와이즈산전 한국전력공사 LG CNS LS 산전케이디파워송암시스콤세영엔디씨영화산업전기파워맥스코아전기대웅전기공업 한국전력공사 LG CNS LS 산전율시스템젤파워영일전기이피아테크태광이엔시 한국전력공사 LG CNS LS 산전갑진삐엘씨코리아코어세스휴네시온젤파워 47

52 에너지수요관리 - LVDC 배전 다. 전후방산업환경 직류배전시장은현재전세계적으로미형성단계로새로운전력산업생태조성될것으로전망됨. 새로운패러다임의가전, 반도체, 전기자동차, ESS, LED, 태양광등 LVDC 배전시장확대전망 전력사업은지난 100여년간교류 ( 공급자 ) 위주로발전되어왔음. 기술의발전과디지털부하의증가와함께전기발전량및소비량이증가하면서부터전력산업은직류부하를사용하는소비자중심의시장으로변화 전세계적으로직류배전시장은미형성단계에있으나, 새로운시장형성시우리나라는글로벌직류배전시장의선도자로서도약할것으로판단되며, 새로운전력산업생태계조성도가능하리라전망 가전등기존제품의스마트화 ( 반도체내장 ) 및전기자동차, ESS, LED, 태양광의보급확산에따라 DC 사용량예상 반도체 ( 프로세서 ) 는 DC전원을이용하고있고, 태양광에서생산되는전원도 DC이며, LED도일종의반도체로 DC를사용증가예상 전기자동차의충전설비수요확대및배터리에 DC를저장하는 ESS 보급으로 DC사용이더욱확대될전망 이를위하여지속적인직류배전기술개발이이루어져야하며, 이와함께전력산업계의노력이함께추진되어빠른시간내에직류배전기술이확대되도록노력 아울러전력산업계뿐만아니라 IT, 전자및가전업계를포함한산업전반의협력도함께한다면시너지효과는더욱클것으로예상 기술개발과함께글로벌시장에서기술선점을위한표준화작업으로직류배전산업을적극육성해야하며, 직류배전의상용화까지적지않은시간과많은초기투자비용이소요될것으로예상되지만, 고효율직류배전망도입으로분산전원연계용량을확대하고, 국가적에너지효율향상을위한직류배전확대기반을지속적으로조성해나감으로서新기후체제에너지패러다임전환이가능할것으로전망 48

53 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 직류기술은 HVDC 를중심으로기술개발및상용화가추진되어왔으나, 최근직류기반신재 생에너지와직류부하증가에발맞춰 MVDC 및 LVDC 의직류배전기술개발이전세계적으 로추진되고있음 설비규모별로는아시아, 태평양지역의직류배전설비가확대될것으로예상하고있고, 인도 및중국에서수요가증가할것으로예상하고있으며, 공급용도로는이동통신과주택공급용, 인터넷데이터센터, 순사용 DC Micro grid 시장을중심으로수요가증가할것으로내다봄 전세계 DC 배전시장의경우, 2015 년부터 2024 년까지약 6 조 3 백억원의시장규모를형성 할것으로전망되며, 연평균 7.1% 의성장률로, 꾸준히증가하는추세 본분석에서는 DC 배전시장을 LVDC / MVDC 두구성으로판단하고, 전체 DC 배전시장의 50% 비중으로추정 년이후시장이급격히증가하는추세이며 CAGR 은 15~ 24 적용 [ LVDC 배전분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 2,700 2,860 3,100 2,950 2,890 2, * 자료 : Navigant Research, 전체 DC 배전시장의 50% 로추정하여계산 아시아지역의 DC배전시장점유율은 2015년 47% 에서 2024년 71% 로예상되며, 아시아지역을기반으로 DC배전시장이확장될것으로전망 중국, 일본, 인도중심의아시아시장이전체 46.4% 에달하는 2.8조규모로 DC배전프로젝트를추진중에있음 * 자료 : Navigant Research, 2015 [ DC 배전전세계시장규모 ] 49

54 에너지수요관리 - LVDC 배전 ( 미국 ) 마이크로그리드에저압직류배전적용확대및 Emerge Alliance의저압직류배전표준발표및 IEC 표준화추진 (EU) 스웨덴의저압 DC 공급방식검토, 소규모 DC망실증추진및핀란드의 AC 20kV /400V DC 750V 계통전환타당성실증 ( 일본 ) 통신업계주도로 IDC 공급용 400V 직류배전시스템구축 기술주도업체는 ABB, Schneider-Electric, Emerson Network Power, Alstom, Eaton, Johnson Control Inc, Siemens AG 등 주요시장은 IDC, 가정및빌딩, 전기자동차충전기등으로파악되며, 특히전기자동차충전기는 2015년 9,000대규모에서 2020년 98,000대 ( 평균 41% 증가 ) 로아태지역 40,000대, 유럽지역 34,000대, 북미지역 20,000대, 나머지 4,000대순으로전망 한편, DC배전은전세계적으로기술개발초기단계에있음. 이에핵심기술개발, 표준화등기술선점을통한글로벌경쟁력확보가요구되며, 상용화까지적지않은시간과초기투자비용이소요될것으로전망 따라서분산전원의연계용량을확대하고, 국가적에너지효율향상을위해 DC배전확대기반을조성해나갈것으로전망되며, 기술개발또한 LVDC 및 MVDC급까지확대해야할것임. 아울러전력산업계뿐만아니라 IT, 전자및가전업계를포함한산업전반의협력을확대해나갈경우, DC 배전산업이창조경제의중심으로자리잡을수있을것으로전망됨. 또한이를통해우리전력산업계가초기글로벌 DC 배전시장을선도해나갈수있는토대로작용할전망 50

55 전략제품현황분석 나. 국내시장 교류 (AC) 의장점 ( 장거리송전용이성등 ) 으로현재까지사용되지만디지털부하및신재생과분산전원시스템및 ESS연계, 고효율및인체에미치는영향등을생각한저탄소녹색성장으로인해직류 (DC) 전원및직류전력기기의필요성이부각됨에따라직류 (DC) 배전용전력기기사용이증가되고있음 국내의 DC 배전시장의경우 2015년 6,500억원에서 2020년 1조 7천억원, 2025년 3조 3,500억으로증가할것으로전망 [ LVDC 배전분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'20) 국내시장 6,500 7,865 9,516 11,515 13,933 17,000 21% * 자료 : Navigant Research(2013~2025), 전기산업통계 ( 저압기기 ) 등을참고하여진흥회작성자료기반추정 세계일류선도기술을통한경쟁력확보기회 ( 한전 ) HVDC 기간망또는분산전원과연계한 DC 배전구축계획 수립및추진중임 ( 기업 ) 디지털 TV, 냉장고, LED 조명등직류용전기기기기술력보유하고있음 ( 국민 ) DC 홈시범사업참여를통해약 10% 의전력소비절감실현및소형화및회로단순화로인한구매비용감소할것으로전망됨 [ LVDC 배전내세부분야별국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) Region and Segment ~ 20 20~ 25 Data Centers % 14.1% Telecom/Village Power 6,330 16,590 32, % 14.8% Commercial Buildings % 10.5% Military Applications % 13.3% Total 6,330 17,075 33, % 13.2% * 자료 : Navigant Research(2013~2025), 전기산업통계 ( 저압기기 ) 등을참고하여진흥회작성자료기반추정 51

56 에너지수요관리 - LVDC 배전 다. 무역현황 LVDC 배전기술을구성하는요소기술품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어, 수출품목중에너지및전력관련장비품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비하여수입량이감소하는추세 LVDC 배전기술의수출현황은 11년 31억 4,900만달러에서 15년 46억 2,200만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 49억 5,200만달러에서 15년 42억 1,300만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 10.1% 로증가하였으며, 수입금액은 -4.0% 로감소하여전체무역수지는증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.22) 부터 15년(0.05) 까지증가한것으로나타나점차수출특화상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의직류배전기술의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ LVDC 배전관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 3,149,805 3,963,894 5,120,012 4,813,380 4,622, % 수입금액 4,952,461 5,729,237 6,797,595 4,221,122 4,213, % 무역수지 -1,802,656-1,765,343-1,677, , ,345 - 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 52

57 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 DC 배전분야의기술동향은 DC 송전분야대비기술개발이미흡한상태 저전압 DC배전시스템인 LVDC 배전은현재실증단계에있는기술로, 태양광및에너지저장시스템 (Energy Storage System, ESS) 과연계가용이한특징이있음 중전압 DC배전시스템인 MVDC 배전은현재기술개발이미비한상태이며, 표준화및개방형전력망아키텍처구축단계에있음 DC 데이터센터의경우, DC 48V 및 Hybrid DC 575V 대비효율성이높은것으로입증된 DC 380V 배전이적용되는추세 DC 마이크로그리드시스템설계기술, 운영기술등에대한연구개발도활발 기업별 DC배전기술동향을살펴보면, ABB, SIEMENS 등전력분야를선도하고있는주요기업들이기술개발에적극적인투자를진행 ABB는 1MW DC배전시스템의데이터센터를갖춘 DC배전네트워크망을취리히에설립. Green Data Center Zurich-West를 2012년에설립하였음. 장기적에너지최적화전략을위해 380V DC기술을데이터센터에적용. 2013년부터 Nupharo Park Project' 를통해 MVDC-LVDC 통합전력공급모델실증사업을추진하고있음 SIEMENS의경우, DCC+G의구성원으로 DC전원과관련한연구에많은투자를진행중에있음. 50kV 용량의 NanoGrid 적용을위한 380V DC UPS 시스템테스트를완료함 수용가, 빌딩, 마이크로그리드등에 DC 배전시스템적용활발 DC 배전기술군별기술동향은 DC 배전시스템을수용가, 빌딩, 마이크로그리드등에적용하는 실증연구및개발이이루어지고있는추세 [ DC 배전기술군별개발동향 ] Internet Data Center DC Home DC 배전망 DC 마이크로그리드 미국 : DC 전원을이용한 IDC 구축실증. 기존 3 단계전력변환단계를 1 단계로간략화 일본 : IDC의배전을직류로교체하여 1억 kwh의소비전력과 35,000t의 CO2 배출량절감목표 미국 : 태양광사용주택가의 DC 배전효율성시험및입증 일본 : 거주지의 DC 배전효과분석. 에너지효율향상효과입증 * 출처 : DC 배전기술군별개발동향 WIPS 조사 핀란드 : 송전급에서사용중인 HVDC 와유사한구조를배전시스템에적용. 초고압선로를 HVDC 로변환후 AC 로변환하여수용가에공급 - 미국 : DC 마이크로그리드, 전력용반도체응용변압기개발중 일본 : 2007 년 DC 380V 배전을적용한마이크로그리드실증연구 년부터주거지역에적용연구 53

58 에너지수요관리 - LVDC 배전 LVDC계통은옥내수용가에적용되거나공장, 선박, 마이크로그리드단지등독립망구성을통해전력수급이용이한곳에적용활발 직류부하에전원을공급하기위해교류수전에따른부하단에서의변환손실 (AC/DC) 을줄여계통의효율을높임 2006년미국로렌스버클리연구소에서데이터센터의직류배전효율성을연구하면서본격적으로주목받기시작. 이후에일본 NTT에서 Sendai 프로젝트를수행하면서직류배전에대한연구를하였고데이터센터에대한직류배전에대해심도있는연구를진행 수용가내의직류배전전압은응용분야에따라일부달라지지만세계적으로 200V~400V를연구하고있고, 미국과일본및일부유럽국가에서는 380V를기준으로많은연구 데이터센터와같은경우는최근에 ITU에서 240V~400V 범위를데이터센터에서직류배전전압으로사용하도록기준안을제정 국내에서는수용가내부전압으로 380V를주로연구하였으며, 데이터센터와같은경우는 KT 에서기존의서버와의호환성을고려해서 300V를적용하는실증사업을수행 한전에서는수용가군에대한배전을연구하면서장거리전력손실, 용량, 전송거리등다양한조건을분석하여 1,500V(±750V) 를채택하였으며, Bi-pole 방식을통해두개의선로를통해전압을공급하여신뢰성을높이고자함 한전에서는배전급기본개념으로전압은 DC 1,500V(mono-polar) 또는 DC ± 750(bi-polar), 공급용량은 50~300kW급으로설정 2016년부터 2020년까지를 저압 DC 배전실증및상용화단계 로설정하고 DC 배전보호및접지기술개발, DC 배전기기개발및표준화, 저압 DC 배전망설계 구축 실증 상용화등에투자 직류빌딩에대해서는 Emerge Alliance에서 2009년 10월에상업용건물에대한플랫폼으로 24V DC 표준을발표하였고, IEC에서도 SMB (Standardization Management Board)/SG4 ( 저전압직류배전시스템 ) 를통해 1,500V 이하의직류배전표준화항목에여러응용분야를고려하여기술적검토나표준화방식에대해논의 접지기술의경우, 건물내의데이터센터나수용가직류홈에대한연구를수행한기관대부분이전식을방지하고, 안전측면에서가장유리한 IT(Impedance Terra) 접지방식을채택연구진행 국내에서는아직표준제정에대해활성화가되지않고있지만전자정보통신산업진흥회를통해여러기관의전문가들이모여서직류표준연구회를결성하였고, 2013년직류전압과보호기기및관련설비에대한표준안검토 DC 배전분야중국의빠른성장 중국의 DC 배전분야는 DC 송전분야에비해실증연구및시범적용등초기단계에해당 54 중국은정부의적극적인지원하에빠른속도로 DC 배전관련연구개발을진행하고있으며,

59 전략제품현황분석 Tianjin Tier Ⅲ IDC, TJCS1 등 DC 데이터센터 (IDC) 를구축중에있음 신재생에너지수요의증가로 DC배전기반의 DC마이크로그리드시스템에대한연구가활발히진행중에있으며, 6가지주요기술에초점을맞춰개발을진행중에있음 중국은신재생에너지기반의 CERTS(The Consortium for Electric Reliability Technology Solutions) 기술로 DC배전개발에집중하고있는추세 CERTS 마이크로그리드기술은전세계적으로유용한마이크로그리드컨셉이며, 중국은이컨셉을마이크로그리드개발및적용에활용하고있음 SGCC와 CSPG(China Southern Power Grid) 를중심으로다양한 DC배전마이크로그리드프로젝트가시행중에있음 CSPG는 Foshan city, Guangong province에 CCHP(combined cooling, heating and power) 기술기반마이크로그리드시스템을구축하고있음 자료 : SciRes, 2013 [ CERTS 마이크로그리드구조 ( 좌 )/ CSPG 의마이크로그리드시스템 ( 우 ) ] 55

60 에너지수요관리 - LVDC 배전 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 DC 저압배전과 DC 마이크로그리드도입및장거리저부하 AC 선로를저압 DC 선로로전환하 는실증시험을추진중 LVDC 배전시범사업및특고압직류배전기술개발통한직류공급상용화조성계획중 세계각국의 DC배전공급을위한추진사례를살펴보면, 핀란드 VTT(Technical Research Centre of Finland) 는 2030 전망 을통해 DC 저압배전과 DC마이크로그리드 도입을제안했으며, Suur-Savon Electric사는 2011년부터장거리저부하 AC선로를저압 DC선로로전환하는실증시험을추진하고있음 ABB에서는 2013년부터 Nupharo Park 프로젝트 를통해 MVDC-LVDC 통합전력공급모델실증사업을추진하고있으며, 이를통해 DC기반의새로운비즈니스모델을발굴할예정임 독일의 Eon에서는 RWTH대학과공동으로 MVDC급기술개발을추진하고있으며, 전력용반도체응용변압기, 고효율전력변환기, DC 케이블및 MVDC급기술을개발해 10MW 용량의 MVDC 배전실증선로건설을추진하고있음 일본의 NTT에서는 400V DC배전을위한플러그와소켓등을개발하여실증시험을마친상태이며, DC전력을기반으로하는 2개의스마트시티실증프로젝트를추진하고있음 고베대학교에서는지구온난화대책기술개발실증연구사업의일환으로정부의지원을받아누시마섬에 DC 마이크로그리드를구축하여직류전원의효용성연구를추진하고있음 * 자료 : 전력산업신시장개척을위한한전의 DC 배전추진노력 [ ABB Nupharo Park( 좌 ), Nushima Island DC 마이크로그리드 ( 우 ) ] IDC의전력손실을최소화하며운용효율을높이기위해, 최근 IDC 배전을 DC전력을교체하는방법이각광받고있으며, 이에따라 IDC용전력설비를위한 DC 급전시스템개발이증가 세계각지에서 IDC의 DC 급전시스템과관련한연구개발을진행중. 일본의 NTT, Panasonic, 미국의 IBM, LBNL 등을중심으로 IDC에서의전력손실을최소화하고에너지효율을증대시키는 56

61 전략제품현황분석 IDC배전 DC 급전시스템을개발 NTT는시스템은정류장치, 전력배전장치, 차단기 ( 퓨즈 ) 로구성되어있으며, 정류장치를통하여상용교류전력을 400V 정도의 DC전력으로변환하고, 축전지에부동충전하면서전류분배장치에서각 ICT 장치로전력을배전함 DC전원을갖는가정용및산업용기기의증가, DC전력을생산하는분산전원발전의증가, 전력변환기술발전에따른 DC전원활용성이증가함. 이에따라서, DC배전시스템을활용한 DC 빌딩관련연구개발이활발 DC배전기술을거주지및빌딩에적용하여에너지절감실현및그린빌딩을건축함. 또한, 신재생에너지기술과결합하여 Zero-Energy 건물구축을목표로하고있음 소비자패턴분석을통해공급자중신에서소비자중심으로변해가는지능형전력망을구축하는방향으로기술개발이이루어지고있음 ABB의대표적인기술은빌딩용 AC/DC 하이브리드배전시스템으로, 기존의 AC 배전시스템에 DC 배전시스템을결합하여고효율, 높은신뢰도, 기존의 AC 빌딩개선용이성, 회로차단기및 DC-DC 컨버터에의한에너지절약등의장점을지님 * 자료 : ABB KOREA [ ABB DC 빌딩 ] 57

62 에너지수요관리 - LVDC 배전 (2) 국내업체동향 국내에서 DC 배전으로진행중인사업들중 DC 핵심부품들에대해서는기업이주도하여개발을진행하고, 핵심기술별산 학 연이컨소시엄형태로사업을진행하고있으며, 학 연에서개발된핵심기술은국내전문기업에기술이전을통해전략품목에대한국내전문업체를육성하는것을목표로하고있는추세 DC시스템은정부의 그린에너지전략로드맵 (2011년) 에서전략품목으로선정되었고, 핵심기술로써 DC 배전망설계및운영기술, DC 배전기기제작기술 을정의하는등 DC 기술개발의중요성이강조되고있음 국내의직류송배전기술은장거리송전에있어 HVDC가먼저상용화되었고, 지하철및경전철에 DC 750~1500V가적용되고있음. DC배전분야는산 학 연을중심으로활발하게기술개발이추진되고있음 학계에서는 DC배전기술의경제성및타당성에대한연구를진행하고있고, 전력변환기및차단기의설계, DC기반전력시스템의운영및보호기술에대한연구를추진하는한편, MVDC-LVDC의계통연계가능성과저압 DC기술의상용화에대해서도연구를추진하고있음 산업계에서는 IDC(Internet Data Center) 빌딩구내를 DC화하여전기에너지효율향상검증을추진하였고, 태양광으로발전된직류전원을주택내 DC설비에서소비하는제로에너지하우스실증을완료한바있음 또한, DC배전을건물에너지관리시스템에적용하여신재생에너지및에너지저장장치직류배전통합기술을개발하였으며, DC배전그린빌딩구조시스템의설계기준을마련하여 DC배전건축물의시장성확보에노력하고있음 기자재제조사를중심으로직류변환기및차단기등하드웨어개발을통한기술완성에도주력하고있음 연구기관에서는 DC홈테스트베드를구축하여 AC 대비 DC전원공급의타당성연구를통해에너지효율향상을입증한바있으며, 고효율및고신뢰성이확보된 IDC 실증테스트베드플랫폼구축을통해 IDC의소비전력저감및구내 DC배전표준화연구를진행중 또한, 13.2kV 3상전력용반도체및대용량고객용수배전시스템을개발하고있으며, DC배전망전압제어알고리즘등 DC배전기술의상용화에앞장서고있음 [ DC 전압단계별기술현황 ] LVDC(1.5kV 이하 ) MVDC(35kV 이하 ) HVDC(35kV 초과 ) 실증단계미개발상용화 태양광, ESS 기술개발미비지역간송전망연계 * 출처 : 전력산업신시장개척을위한한전의 DC 배전추진노력 한편, 산업통상자원부미래산업선도기술개발과제로추진중인 K-MEG 사업은삼성건설이총괄 58 주관기관이며 KT, 효성, 나라컨트롤, KD 파워가각각세부과제를수행하고있으며서울대등

63 전략제품현황분석 56개기업 연구소 대학등이참여하고있음. 2011년 7월착수해비즈니스모델을구축하기위해서울구로디지털산업단지, 수원광교테크노밸리, 세종시, 코엑스등에서실증사업이진행중 한전은배전계통에서의직류도입과더불어구내배선에서직류를채용하는연구도한창진행되고있음. 구내직류배전연구는현재국내에선삼성건설이주도하고있음. 삼성건설은직류배전연구를한단계진일보시킬것으로기대되는대단위국책연구과제 KMEG (Korea Micro Energy Grid) 사업도주도하고있음 ( 주 ) 한전KDN은다양한유형의분산전원체계및 DC 배전계통에서생산된직류전력에대한사용량을정확히계측할수있고, 수용가에공급되는전력의방향을파악할수있으며, 최대수요전력을산출할수있고, 전력선통신을이용하여검침데이터를전송할수있는직류디지털전력량계및이를이용한원격검침시스템을개발함 공정단순화와경량화로내구성이요구되는구조물의수요가증가함으로서고탄소강을이용한형강수요와급속단품종의생산을위한고주파공정기술및전원장치수요증가 코일수요증대와박판등의고주파가열및열처리수요증가 각종형강의급속가열및템퍼링기술등다변화된기술의요구 고주파를위한진공및경화능이우수한소재의노멀라이징열처리기술요구 전자부품연구원 ( 원장김경원 ) 광주본부에너지변환연구센터는지역내차세대먹거리창출및중소기업의경쟁력제고를위해 차세대 DC전기전자산업육성을위한연구기반구축사업 을 `14년부터 5년간산업부로부터 97.5억원, 광주시로부터 18억원을지원받아사업을수행하고있음 2014년 7월부터시작된본사업은올해 1차년도 ( 14.7월 ~ 15.6월 ) 를수행중에있으며우선적으로전기자동차, 신재생에너지, 고효율가전기기등 DC전기전자산업분야제품의전원및부하환경을테스트할수있는 3종 6억원상당의장비를구축하고본격적으로기업서비스에나서고있음 가전및 LED, DC House, IDC, 신재생 ( 태양광, ESS, 마이크로그리드 ), 전기자동차충전기등 다양한직류저압산업과융합을통한 신시장창출 과관련하여영세소규모중소기업중심의 DC 배전용전기기기산업을국가지원을통해 글로벌전문기업 으로육성하고있음 특히, 2,800여전기기업중 1,000여개영세중소기업 ( 매출 50억원이하 ) 으로분포하고있는것으로조사되었으며대기업에서협력중소기업에대한 DC배전용전기기기및가전제품에 R&D 투자유도하고있음 대 중소기업상생협력촉진에관한법률 에근거하여가전대기업의 DC배전부하기기사용권장및마켓지원 법률제12조제3항 ( 대기업의중소기업에판로확대지원 ) 적용 DC배전기기이용전자제품펀드조성 ( 대기업출연검토 ) 한예로한전의 2016년주파수조정용 ESS 사업공급자선정에서 13개의기업중 6개사의중소기업이선정되었음 59

64 에너지수요관리 - LVDC 배전 한국전력은지난 6월김제, 논공, 울산, 속초지역총 4개변전소에 1,000억원규모로구축될예정인 2016년주파수조정용 ESS 구축사업 의 PCS와배터리분야주자재공급자를선정하였음 이와같이중소기업의역량이강화되고있으며, 대기업등과컨소시엄형태로제품을생산하거나협력관계를구축하고있음 [ ESS 구축사업선정현황 ] 항목김제논공울산속초 PCS 효성 * 보성파워텍 * 넥스책 LG CNS * 데스틴파워 LS 산전 * 헥스파워 우진산전 * 에스디 배터리 LG 화학 * 코감삼성 SDI 우진산전 * 출처 : 한전, 2016 년주파수조정용 ESS 사업공급자선정, 2016 / * 중소기업 한편, LVDC 배전기술과관련된중소기업은아래같이다양한분야에서기술을개발하였음 ( 주 ) 이피에스는스위치단의과전압인가를방지하는동시에릴레이단자전류가 0일경우에릴레이를오프하여릴레이단자의아크발생을방지시키는 DC 배전용차단기인반도체스위치및릴레이를사용하는 DC 배전용차단기를개발하였음 ( 주 ) 갑진은풀부하가연결된상태에서도안정된구동상태를유지하며제어전압으로제어가능한직률배전시스템인저주파변압기를장착한직류배전시스템및이를기반으로제어방법기술을개발하였음 ( 주 ) 인텍전기전자는직류접지전압 (Earth) 의레벨을검출하고, 직류접지레벨전압값과설정값을비교하여비교결과에트립전원을트립장치에공급하여트립장치를동작시켜직류차단기를트립함으로써접지전압상승으로인한접지지락사고를미연에방지할수있는직류차단장치를개발하였음 ( 주 ) 케이디파워는직류배전과신재생에너지연계가가능한하이브리드수배전반을개발하였음 ( 주 ) 디에스텍은 LED 조명내부에정전류회로를포함하여 LED 조명에인가되는직류전압이규정전압보다높은경우에도밝기변화가없고기구내온도측정을통해기구의과열시전류량을조절하는직류배전을위한 LED 조명회로를개발함 ( 주 ) 인터파워는직류배전시스템에사용되었을경우에도돌입전류를제한하고아크를발생시킴없이개폐가가능하며, 또한역극성접속시용이하게인식이가능한직류스위치를개발함 ( 주 ) 크라또는직류배전전력계통의지락감지를위한절연저항측정장치를개발하였음 이와같이중소기업은 LVDC 배전기술과관련하여배전전력및응용기술등다양한기술을보유하고있으나, 대부분대기업등과컨소시엄형태및부품납품을통해그명맥을이어가고있는것으로파악됨 60

65 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 가정, 빌딩, 사무실을대상으로한 DC배전실증추진중 전자부품연구원주관으로 DC Home 실증테스트베드구축사업 ( 11.6월 ~ 12.5월, 기술료 )* 을통해이론적효율성을검증함 (5% 의효율향상 ) 제로에너지건물, 에너지자급자족도시건설을목적으로 K-MEG 세부사업에서서울대학교일부건물에 DC배전을실증 LED조명, 사무용기기 (PC, 프린터 ), 공조기등을 DC로공급 전기연구원과전력연구원주도로 DC 변압기및댁내 DC배전기술개발과제 (LVDC 배전계통및요소기기설계 ) 를진행중 2014년부터 2019년까지전자부품연구원주관으로총사업비 135억원 ( 정부 100억원 ) 지원함 KT는그린IDC의일환으로 08년에신축한목동 IDC 센터에 DC 전원공급방식을채용하여 20% 의에너지절감달성 UPS( 무정전전원장치 ) 에전력저장시 AC DC AC변환이불필요해에너지절감이가능하며, 공조시설등관련설비에너지도절감가능 한전은 2016년직류배전을실선로에최초적용및 2020년직류전력공급상용화목표를정함 LVDC 배전시범사업및특고압직류배전기술개발통한직류공급상용화조성할계획 LVDC 배전최대 4km까지 100kW 가량의전력을전압강하없이전송함 저부하장거리특고압선로 5개소를저압직류배선선로로전환하는내용으로산악경과지의교류특고압 22.9kW 선로를저압직류 ±750V로전환하여운영계획함 특고압교류선로를저압직류선로로전환하는방식은설비유지보수측면에서경제성확보및 AC/DC 전력공급병행을위한중요한요소 DC배전실증인프라구축예정 한전은 DC배전핵심요소기술의완성을위해고창전력시험센터에 DC배전실증인프라구축 을추진중에있음 실증인프라는총 4C-km의모의선로로구성되며, 태양광및 ESS 등신재생에너지를연계하고 DC Home 및 DC부하연계를통하여발전원부터부하까지직류배전망을구축할예정 이를통해분산전원 DC연계및조류제어기술을검증하고, 전력변환장치등다양한 DC배전기술을실증할계획임. 실증인프라는 DC배전기술의테스트베드로활용되고다양한 Track Record를확보하여세계적수준의기술력을갖추는초석이될전망 61

66 에너지수요관리 - LVDC 배전 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 LVDC 배전기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 1) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로 LVDC 배전관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국에서월등히많은특허가출원되고있는경향을보이며, 증감을반복하며꾸준히활발한출원활동유지 국가별출원비중을살펴보면미국이 60.8% 로최대출원국으로 LVDC 배전기술을리드하고있는것으로나타났으며, 기타주요국가의경우유럽이 14.3%, 한국이 12.6%, 일본이 12.4% 로비슷한수준의출원비중을보이고있음. LVDC 배전과관련하여 DC 송전기술대비기술이개발및실증단계에있기때문에, 특허건수가다소미미한것으로판단 [ LVDC 배전분야연도별출원동향 ] 1) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 62

67 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 10년이후출원이소폭증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은거의미미한것으로분석 미국의출원현황은 12년이후부터외국인에의한출원비중이내국인에의한출원비중을넘어서는경향을보이고있으며, 최근까지도출원이활발한경향을보임 일본의출원현황은큰변동없이유지추세를보이고있으며, 출원인대부분이자국출원인경향을나타냄 유럽의출원현황은외국인에의한출원이더많은비중을차지하고있으나, 전체적인출원건수가미미한것으로나타남. 유럽특허의경우, 독일, 프랑스, 스위스등글로벌전력산업을주도하고있는국가의개별국특허가제외된것을고려할필요성이존재 [ 국가별출원현황 ] 63

68 에너지수요관리 - LVDC 배전 (3) 투입기술및융합성분석 LVDC 배전분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 2) 를통하여살펴본결과 LVDC 배전분야의가장높은 IPC는 H02J 기술분야가 130건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 H02M가 45건, H01L가 43건으로다수를차지 이외에 H02H 25건, G01R 18건, G06F 13건, H05B 11건, B60L 11건, G05F 9건, H02B 8건순으로기술이투입되어있어 LVDC 배전분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 H02B 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, G05F 기술분야는 5년으로가장짧은것으로분석 [ LVDC 배전분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 3) H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 H02M 교류 - 교류, 교류 - 직류또는직류 - 직류변환장치및주요한또는유사한전력공급장치와함께사용하기위한장치 ; 직류또는교류입력의서지출력변환 ; 그것을제어또는조정 6 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 H05B 전기가열 ; 달리분류되지않는전기조명 8 년 B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 7 년 G05F 전기적또는자기적변량의조정계 5 년 H02B 전력의공급또는배치또는배전을위한반, 변전소, 또는개폐장치 9 년 2) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 3) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 64

69 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 H02M, H01M 분야로나타났으며, H02B, H02H 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 H02M 분야와융합된기술은 H02H, B60L 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, H01L 분야와융합된기술은 H04B, B82Y, C23C 등의기술로분석 [ LVDC 배전분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로미국및일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 에너지및전력분야의출원인이대부분 주요미국출원인을살펴보면 GENERAL ELECTRIC COMPANY, HAMILTON SUNDSTRAND CORP, TOSHIBA, SUMITOMO ELECTRIC IND LTD 등에너지및전력분야기업과 PEREGRINE SEMICONDUCTOR CORP 의반도체기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 일본출원인은주로미국내에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는 LVDC 배전관련주요출원인 TOP10에포함된기업은존재하지않음 가장많은특허를보유하고있는 PANASONIC CORP의 3극패밀리수가 19건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 네덜란드의 PHILIPS도 27건으로다국적시장을확보 65

70 에너지수요관리 - LVDC 배전 미국의 THE BOARD OF TRUSTEES OF THE UNIVERSITY OF ILLINOIS 이확보한특허의피 인용지수가 로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는 것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 PANASONIC CORP 일본 % 46% 22% 27% 미국 DC 배전시스템 KONINKLIJKE PHILIPS N.V. 네덜란드 % 60% 13% 27% 미국 27 0 DC 배전시스템 TOSHIBA 일본 % 80% 0% 20% 미국 DC 배전용에너지관리 GENERAL ELECTRIC COMPANY 미국 % 69% 4% 27% 미국 DC 배전시스템 PEREGRINE SEMICONDUCTOR CORP 미국 % 100% 0% 0% 미국 배전시스템용스위치 ABB TECHNOLOGY AG 스위스 % 79% 0% 21% 미국 DC 배전시스템 HAMILTON SUNDSTRAND CORP 미국 % 56% 0% 44% 미국 DC 배전이상감지 THE BOARD OF TRUSTEES OF THE UNIVERSITY OF ILLINOIS 미국 % 100% 0% 0% 미국 배전용반도체소자 SIEMENS AG 독일 % 50% 0% 50% 미국일본 LVDC 시스템및운영 SUMITOMO ELECTRIC IND LTD 일본 % 56% 44% 0% 미국 1 0 DC 배전시스템및제어방법 66

71 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은효성의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는출원건수가미미하기는하나디에스텍과인터파워의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은효성, 대우조선해양, 삼성중공업, 한전KDN 등이있으며, 중소기업의주요출원인은케이디파워, 시티이텍, 성우피앤씨등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전력공사, 한국전기연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은성균관대학교, 건국대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 67

72 에너지수요관리 - LVDC 배전 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 LVDC 배전분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, DC 배전으로진행중인사업들중 DC 핵심부품들에대해서는기업이주도하여개발을진행하고, 핵심기술별산 학 연이컨소시엄형태로사업을진행하고있는추세. 현재 LVDC 배전분야는원천기술및높은기술력을요구하는분야로중소기업의경쟁력이낮은것으로분석됨 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 LVDC 보호및차단기술 LVDC 보호및차단기술, 서지어레스터 / 스위치기어기술 [ LVDC 배전분야중소기업현황 ] 한국전력공사한전 KDN LG CNS LS 산전효성 제룡산업풍국에스아이유성계전티와이테크와이즈산전이피에스인텍전기전자인터파워 DC 배전용차단기, 반도체스위치, DC 스위치 참여정도 전력변환기술 DC 배전용전력변환기, AC/DC 컨버터제어기술 한국전력공사 LG CNS LS 산전 케이디파워송암시스콤세영엔디씨영화산업전기파워맥스코아전기대웅전기공업 하이브리드수배전반, 전력변환모듈, 변환기자재부품, 전력변환전송장치 DC 배전해석및 SW 기술 AC/DC 하이브리드배전망해석기술, LVDC 운영 SW 기술 한국전력공사 LG CNS LS 산전삼성 SDI 율시스템젤파워영일전기이피아테크태광이엔시 배전망해석및프로그램개발, 전력계통해석시스템개발 DC 배전망설계기술 DC 배전망설계기술, DC 배전망운영기술 한국전력공사 LG CNS LS 산전효성 갑진삐엘씨코리아코어세스휴네시온젤파워 DC 배전시스템, 시스템제어방법 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 68

73 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 LVDC 배전분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 LVDC 배전분야중소기업은최근에 LVDC 보호및차단기술과관련된기술개발에다수수요가잇는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인 DC배전기술의활용에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ LVDC 배전분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 LVDC 보호및차단기술 병렬전력공급장치의고장진단기개발외물접촉고방방지를위한배전용완전절연가공케이블개발 LVDC 배전 전력변환기술 DC 배전해석및 SW 기술 실시간전력변화계측기술개발저압전력피크부하분산제어장치개발정박중선박용무선전력공급장치설계및구현 CTTR 전력측정및 PTTR 전력측정기술개발을통한에너지전력관리및통계분석 System 개발스마트그리드용 IEC61850 프로토콜지원데이터로거 DC 배전망설계기술 지능형전력망시대에필요한지능형소비자, 지능형전력기술융합개발 69

74 에너지수요관리 - LVDC 배전 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 LVDC 배전기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 LVDC 배전기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 9개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : LVDC 배전기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 4) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 5) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 LVDC 배전기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 4) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 5) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 70

75 전략제품현황분석 [ LVDC 배전분야키워드클러스터링 ] [ LVDC 배전분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 power, distribution system Energy Efficiency Analysis and Energy Management of a Superconducting LVDC Network 2. Analysis of impact of DG on LVDC distribution network protection 3. The Voltage-doubler Rectifier type Full-bridge converter built in voltage-balancing circuit for bipolar LVDC distribution system 클러스터 02 power mosfet, distributed power High-efficiency MOSFET-based MMC for LVDC distribution systems 2. Comparing SiC MOSFET, IGBT and Si MOSFET in LV distribution inverters 클러스터 03 low voltage dc distribution, analysis An analysis on fault response characteristics in low voltage DC distribution system 2. Analysis of efficiency for AC and DC load in LVDC distribution system 71

76 에너지수요관리 - LVDC 배전 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 3. Analysis of fault characteristics in LVDC distribution system using Laplace transform 클러스터 04 converter, controller, dc power The Voltage-doubler Rectifier type Full-bridge converter built in voltage-balancing circuit for bipolar LVDC distribution system 2. Comparison of line and load converter topologies in a bipolar LVDC distribution 클러스터 05 apparatus, dc distribution system Switchgear assembly, DC power distribution system, DC power distribution board 2. AC/DC electrical conversion device permitting energy recovery and management of DC-side short-circuits 클러스터 06 dc power distribution, electrical device Short-circuit protection for MV & LVDC grid 2. DC microgrid protection by selective detection of series arcing using load side power electronic devices 클러스터 07 dc power, control Voltage control on a refitted luxury yacht using hybrid electric propulsion and LVDC distribution 2. Control and monitoring solution for the LVDC power distribution network research site 3. Voltage regulation and power sharing control in ship LVDC power distribution systems 클러스터 08 ac/dc converter, embodiment, power Digital protection of LVDC and integration of Distributed generation 2. Losses of converters with iron and amorphous core AC-filter inductors in LVDC distribution 3. Tuning of the load adaptive controller for DC/AC converter in LVDC power distribution 클러스터 09 reliability, efficiency, lvdc LVDC microgrid perspective for a high efficiency distribution system 2. An investigation of high efficiency DC-AC converters for LVDC distribution networks 3. Analysis of efficiency for AC and DC load in LVDC distribution system 72

77 전략제품현황분석 [ LVDC 배전분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 저압 DC 배전망설계기술 power, distribution system 요소기술 02 저장장치연계저압 DC 배전인프라구축기술 power, distribution system 요소기술 03 AC/DC 컨버터제어기술 ac/dc converter, embodiment, power 요소기술 04 DC 배전해석및운영 SW 제작기술 low voltage dc distribution, analysis 요소기술 05 고효율 DC 배전용전력변환기설계기술 apparatus, dc distribution system, converter, controller, dc power 요소기술 06 DC 배전용보호기기설계기술 dc power distribution, electrical device 요소기술 07 신재생에너지연계하이브리드수배전반기술 apparatus, dc distribution system 요소기술 08 저압 DC 배전망실증 low voltage dc distribution, analysis 요소기술 09 DC 마이크로그리드실증기술 low voltage dc distribution, analysis 73

78 에너지수요관리 - LVDC 배전 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ LVDC 배전분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 저압 DC 배전망설계기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 DC 배전망설계및운영기술 저장장치연계저압 DC 배전인프라구축기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 AC/DC 컨버터제어기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 DC 배전해석및운영 SW 제작기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 고효율 DC 배전용전력변환기설계기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 DC 배전기기제작기술 DC 배전용보호기기설계기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 신재생에너지연계하이브리드수배전반기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 전력용반도체응용변압기 전문가추천 실증기술 저압 DC 배전망실증 DC 마이크로그리드실증기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 74

79 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ LVDC 배전분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 저압 DC 배전망설계기술 수용가구내전압과전력전송용량을고려한배전전압기술 DC 배전망설계및운영기술 저장장치연계저압 DC 배전인프라구축기술 DC 배전계통및신재생에너지원의운영효율및전력품질향상을위한저장장치연계기술 DC 배전해석및운영 SW 제작기술 DC 배전망의확대운영을위해배전망해석기술 DC 배전기기제작기술 고효율 DC 배전용전력변환기설계기술 AC/DC 하이브리드계통운영을위한대용량고효율전력변환기 DC 배전용보호기기설계기술 DC 배전선로고장처리및복구를위한선로용 DC 차단기, 개폐기, 계전기등보호기기 실증기술 저압 DC 배전망실증 저압 DC 배전망실계통실증시험기술 75

80 에너지수요관리 - LVDC 배전 6. 기술로드맵기획 가. LVDC 배전기술기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 76

81 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ LVDC 배전분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 저압 DC 배전망설계기술 전압및전력전송용량고려한배전기술 저압직류배전시스템설계 분산전압제어기술 저압장거리직류배전선로구축 최적조건의저압 DC 배전망기술설계 DC 배전망설계및운영기술 저장장치연계저압 DC 배전인프라구축기술 저장장치연계기술 연계형전력변환기모듈개발 고장감시장치및무정전시스템연계기술개발 배전망연계기술확보 맞춤형저압 DC 배전연계기술확보 DC 배전해석및운영 SW 제작기술 DC 배전망해석기술 DC 배전망해석및응용프로그램개발 원격제어및모니터링프로그램개발 전력변환장치, 수용가모의시스템확보 최적의 DC 배전망해석기술확보 DC 배전기기제작기술 고효율 DC 배전용전력변환기설계기술 DC 배전용보호기기설계기술 대용량고효율전력변환기 DC 차단기, 개폐기등보호기기기술 전력변환장치모의시스템설계 보호시스템 H/W 전력변환장치 H/W 제작 저압 DC 공급가능전력변환기개발 전력변환시스템의성능적합성평가 LVDC 차단기술및적용 전력변환기를이용한효율적인배전전압제어방법개발 실시간안정성확보를위한 DC 배전용보호설계기술확보 실증기술저압 DC 배전망실증저압 DC 배전망실계통실증시험 실증시험을위한저압 DC 직류배전시스템설계 계통운영에효율적인저압 DC 배전망실증 안정성이강화된저압 DC 배전망확보 저압직류배전실증인프라구축 77

82 에너지수요관리 - LVDC 배전 다. 핵심기술심층분석 저압 DC 배전망설계기술 기술개발 필요성 직류전원을사용하는디지털부하의수요가급격히증가함에따라, 기존의교류배전시스템과비교해전력변환손실을감소시켜전체에너지효율이증대되는효과가있음 주요선진국모두신재생에너지의중요성및 DC 송배전을활용한에너지효율성증대에많은관심을가지고, 국가적차원에서 DC송배전연구개발추진및법 지원제도마련을통해관련기술경쟁력확보에집중하고있음 저전압직류 (LVDC) 의배전선로에설치된다수의분산전원의종류, 출력여유량, 분 산전원의특성고려 기술개발전략 저전압직류 (LVDC) 를수용가로배전하기위한배전선로에설치된다수의분산전 원이배전전압을제어 다수의에이전트에서각분산전원의전압을효율적으로보상및제어하기위해배 전가능거리확대 No 명칭출원인 1 저전압직류배전시스템및배전방법국민대학교 2 저압배전선로의 AC/DC 컨버터및그 AC/DC 컨버터의제어방법 한국전력공사 관련특허현황 3 저압직류배전계통을위한직렬아크고장검출장치및방법 성균관대학교 4 Apparatus and method for providing span power to communication equipment at a customer premise ADTRAN 5 POWER CONVERTING DEVICE TOSHIBA 적용가능분야 LVDC 배전관련분야 LED, DC 홈 / 빌딩, IDC, 신재생 ( 태양광, ESS, 마이크로그리드 ), 전기자동차충전기 등. 특히, 인터넷데이터센터, DC 빌딩, DC 마이크로그리드기술에적용활발 관련기업 국내 : 효성, LS 산전, 삼성물산, KT, 한국전력공사, 한전 KDN 등 국외 : SIEMENS, ABB, ALSTOM, VTT, NTT, Eon, GE, TOSHIBA, SGCC 등 78

83 전략제품현황분석 저장장치연계저압 DC 배전인프라구축기술 기술개발 필요성 전력계통, 발전시스템과연계되어부하에전력을공급하고, 전력계통의이상상황에서전원공급기능을안정적으로수행하기위한인프라구축필요 전기소비환경의변화로, 다양한환경변화에서기인한전력불확실성에대비하기위해고용량저비용의 ESS 개발니즈가확대되고있으며, 이에따른 ESS 연계저압 DC 배전인프라구축의필요성증대 기술개발전략 발전시스템과연계하여부하에전력을공급하는저압전력장치및방법개발 ( 전력계통의이상상황에서전원공급기능을안정적으로수행 ) 에너지저장장치및변전시스템간의연계를통한지능형에너지관리시스템개발 ( 에너지절감 ) No 명칭출원인 1 전력관리시스템및이를포함한계통연계형전력저장시스템 삼성에스디아이 관련특허현황 2 전력제어시스템효성 3 에너지운영시스템한전케이디엔 4 전력공급시스템및그운영방법한국전력공사 5 전력계통의운전예비력공급시스템및그제어방법한국전기연구원 적용가능분야 LVDC 배전관련분야 LED, DC 홈 / 빌딩, IDC, 신재생 ( 태양광, ESS, 마이크로그리드 ), 전기자동차충전기 등. 특히, 인터넷데이터센터, DC 빌딩, DC 마이크로그리드기술에적용활발 관련기업 국내 : 효성, LS 산전, 삼성물산, KT, 한국전력공사, 한전 KDN 등 국외 : SIEMENS, ABB, ALSTOM, VTT, NTT, Eon, GE, TOSHIBA, SGCC 등 79

84 에너지수요관리 - LVDC 배전 DC 배전해석및운영 SW 제작기술 기술개발 필요성 전력계통의최적화를위한핵심기술인배전계통의해석기술, 그중에서도가장 기본이되는조류계산은전력망지능화를위한초석. 모든노드의전압정보와선 로의전류정보및계통손실정보를포함 배전계통의효율성증대를위해해석방법및이에따른소프트웨어툴개발은필수적 기술개발전략 최근배전계통의부하평형을위해많은기법들이적용되고, 연구되는추세. 대표적으로최적성이보장된분기한정법과근사최적해탐색기법인 SA, GA, TS 등과 AI 기법을통한해법연구다수 중소기업의소프트웨어개발역량을바탕으로, AI 및머신러닝을적용한배전계통해석및운영소프트웨어를개발. 이를바탕으로, 한국전력공사등대기업과의협력을통해배전망적용 No 명칭출원인 1 배전선로의최적연계해석방법파워이십일 관련특허현황 2 분산전원이연계된전력계통의통합해석장치및방법한국전력공사 3 배전선로내뢰설계성능평가장치및그방법한국전력공사 4 배전설비의무선온라인상태감시시스템동신대학교 적용가능분야 LVDC 배전관련분야 LED, DC 홈 / 빌딩, IDC, 신재생 ( 태양광, ESS, 마이크로그리드 ), 전기자동차충전기 등. 특히, 인터넷데이터센터, DC 빌딩, DC 마이크로그리드기술에적용활발 관련기업 국내 : 효성, LS 산전, 삼성물산, KT, 한국전력공사, 한전 KDN 등 국외 : SIEMENS, ABB, ALSTOM, VTT, NTT, Eon, GE, TOSHIBA, SGCC 등 80

85 전략제품현황분석 고효율 DC 배전용전력변환기설계기술 기술개발 필요성 다양한형태의에너지를복합및효과적으로활용하기위해분산전원시스템등 연구활발 효율적인에너지관리를위해피크부하등을종합적으로운영관리필요 입 / 출력전압과전류를연속으로제어할수있는고효율직류전력변환기개발 기술개발전략 추가적인전력손실없이공진전력전송을통한전력변환기의공급전압제어 실시 고효율 DC 배전용전력변환기설계를바탕으로시스템안정성및전력흐름제 어력개선 No 명칭출원인 1 전지발전시스템용전력변환시스템제어장치파워트론 2 RADIO FREQUENCY POWER DELIVERY SYSTEM MKS INSTRUMENTS 관련특허현황 3 POWER CONVERTER WITH MULTI-LEVEL VOLTAGE OUTPUT AND HARMONICS COMPENSATOR ABB 4 Power converter TOSHIBA 5 Power distribution systems CONVERTEAM UK 적용가능분야 LVDC 배전관련분야 LED, DC 홈 / 빌딩, IDC, 신재생 ( 태양광, ESS, 마이크로그리드 ), 전기자동차충전기 등. 특히, 인터넷데이터센터, DC 빌딩, DC 마이크로그리드기술에적용활발 관련기업 국내 : 효성, LS 산전, 삼성물산, KT, 한국전력공사, 한전 KDN, 케이디파워등 국외 : SIEMENS, ABB, ALSTOM, VTT, NTT, Eon, GE, TOSHIBA, SGCC, NTT, PANASONIC, LBNL 등 81

86 에너지수요관리 - LVDC 배전 DC 배전용보호기기설계기술 기술개발 필요성 기술개발전략 신에너지전원을운용하는수용가의배전반에설치된보호기기의오동작, 부동작등의문제점이다수발생하여전력손실이큼 직접적인낙뢰피해를받게되는가공전력공급라인이나외부피뢰보호시스템 (IEC 62305) 에서저압배전시스템보호필요성증대 기기또는임피던스등을기설정하거나별도의추가회로필요없이간단한연산으로고장전류에포함된직류성분을정확히검출하는방안마련 차단기및개폐기를포함하는보호기기에안정된 DC 전원을공급하기위한 DC 전원공급장치설계 No 명칭출원인 1 저압배전선로에연계된신에너지 ( 태양광 ) 전원의양방향보호협조시험장치 한국기술교육대학교 관련특허현황 2 고장전류에포함된직류성분검출및제거방법엘에스산전 3 보호기기용디씨전원공급장치한국전력공사 4 전력손실을줄이는보호계전기시험방법한국전력공사 5 고압배전선로용비접촉식전원공급장치및그방법한국전기연구원 적용가능분야 LVDC 배전관련분야 LED, DC 홈 / 빌딩, IDC, 신재생 ( 태양광, ESS, 마이크로그리드 ), 전기자동차충전기 등. 특히, 인터넷데이터센터, DC 빌딩, DC 마이크로그리드기술에적용활발 관련기업 국내 : 효성, LS 산전, 삼성물산, KT, 한국전력공사, 한전 KDN, 케이디파워등 국외 : SIEMENS, ABB, ALSTOM, VTT, NTT, Eon, GE, TOSHIBA, SGCC, NTT 등 82

87 전략제품현황분석 저압 DC 배전망실증 기술개발 필요성 기술개발전략 신재생에너지와연계한 DC 스마트그리드및 ESS 시스템운영 / 관리에대한기술력확보가필요함. 현재, 저전압 DC배전시스템인 LVDC 배전은현재실증단계에있는기술 대기업및중소기업의공동연구형태로 DC배전을활용한 DC배전자립섬과같이 DC배전시스템실증인프라구축과실증연구를실행하여관련인프라를조성하고기반을구축 LVDC/MVDC 관련국내외업체와협력체계구축을통한상용화를위한기술이전및연구개발이필요. 또한, DC스마트그리드배전운영 ( 실증단지 ) 에따른요소기술 ( 배전운영 / 관리 / 모니터링등 ) 의 IP확보필요 LVDC 배전망실증을위한시험기술은현재특허출원이미미한분야임. 이에따 라, 기술분야의최근국내현황을살펴보면하기와같음 관련특허현황 한전전력연구원은국내최초로저압직류배전선로및설비의운용시험이가능한 ' 저압직류배전실증선로 ' 를고창전력시험센터내에구축완료 저압직류배전실증선로는총 1.5km에걸쳐설치된 40kW의직류및교류모의부하에 1500VDC(±750VDC) 의직류를공급하며, 종합감시운영시스템을통해정류기등의설비원격감시와운영이가능하도록구축 저압직류배전실증선로는향후 5km 이상으로연장하고 2MWh 이상의리튬이온배 터리, 태양광발전기및풍력발전기등을연결해직류배전실증단지구축완료예정 적용가능분야 LVDC 배전관련분야 LED, DC 홈 / 빌딩, IDC, 신재생 ( 태양광, ESS, 마이크로그리드 ), 전기자동차충전기 등. 특히, 인터넷데이터센터, DC 빌딩, DC 마이크로그리드기술에적용활발 관련기업 국내 : 효성, LS 산전, 삼성물산, KT, 한국전력공사, 한전 KDN, 케이디파워등 국외 : SIEMENS, ABB, ALSTOM, VTT, NTT, Eon, GE, TOSHIBA, SGCC, NTT 등 83

88

89 xems 관리기술 전략제품현황분석

90

91 xems 관리기술 정의및범위 xems 관리기술은스마트그리드에기반을둔마이크로그리드, 스마트운송, 스마트공장, 스마트빌딩등과같이효율적으로에너지를공급및소비하고자하는운영환경에대해각종 EMS를이용하여이를지원하는기술. 각에너지관리시스템은적용대상에따라 MGEMS, TEMPS, FEMS, BEMS, HEMS 등으로지칭되며, 전기, 열등다양한에너지의공급과소비가최적으로이루어지도록에너지및설비의운영을지원 공급과소비를효율적으로한다는것은이에대한공급 / 소비예측이중요하며, 이런예측정보에따라대상을운영하고그운영정보의분석을통하여에너지효율을개선하고자하는일련의활동과기술을모두포함정부지원정책 스마트그리드의핵심기술확보를통한글로벌경쟁력강화 ICT 융합기술을활용한산업활성화정책에부응 핵심역량기반의중소기업형기술개발을통한중소강국의실현중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 강한기술변화대응력 ( 의사결정, 시장전략등 ) 글로벌수준 ICT 융합기술경쟁력보유 ( 핵심기술역량등 ) 연구개발과사업의병행으로인력의효율적활용기회 (Opportunity) 국가의중소기업육성정책 ( 중소강국 ) 공공건물 제로에너지빌딩 등국가주도의사업기회 ISO50001 준수필요성증가 ( 대기업고객중심의시스템적용기회증가 ) 에너지신산업관련글로벌시장진출기회의증가 ( 한전등 ) 약점 (Weakness) 대기업대비레퍼런스확보불리 ( 진입장벽 ) 대기업 / 글로벌기업대비시장장악력취약 장기개발및상용화곤란 ( 재정기반 ) 에너지전문인력확보곤란 ( 안정성 ) 위협 (Threat) 시장대비제품 / 솔루션과다및표준화미흡 글로벌전문기업의국내시장위협 ( 슈나이더, 지멘스등 ) 적용을선도하는대기업고객의중소기업솔루션적용기피 ( 신뢰성 ) 중소기업의시장대응전략 고기술경쟁력을바탕으로공공기관표준모델의조기상용화및이를바탕으로글로벌진출기회확대를위한활동강화 ( 박람회, 해외원조등의참여를위한국가의중소기업지원정책건의등 ). 저비용 / 고기술의제품 / 솔루션을바탕으로 EMS를개발또는프로젝트에적용하는 SI 대기업과의협력을강화 중소기업의핵심역량을집중, 공동개발및상용화, 표준화조기완성등으로대기업고객의적용기회를확보하고, 이를바탕으로글로벌전문기업의국내시장위협에대처 국가의중소기업육성 / 지원정책과제로에너지빌딩등공공프로젝트를사업기반의안정화및성장의기회로활용 국가가지원하는과제수행, 국책연구기관과공동으로개발또는기술이전등을통한재정적부담을최소화및조기상용화, 고객개발등을수행 87

92 에너지수요관리 - xems 관리기술 핵심기술로드맵 88

93 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 EMS(Energy Management System) 는에너지의생산, 공급및소비가이루어지는전과정의각종데이터를수집하여에너지나비용측면의효율적관리가가능하도록지원해주는시스템임. 이를위해, 데이터분석을통한예측, 가이던스, 직접적제어또는지시, 실적정보제공등다양한기능을수행하며, 관리대상이나범위, 목적에따라다양한명칭으로불리고있으나통칭하여 xems 라고함 위키피디아 (Wikipedia) 에는 EMS는발전및송전계통의전기유틸리티운영자가발전과전력계통의성능을모니터링, 제어, 최적화하는컴퓨터의지원을받는도구들의시스템 이라고정의되어있음 즉, EMS가스마트그리드기술을기반으로하는전력의생산, 공급, 소비에이르는과정에있어서의에너지관리를하기위한시스템으로출발하였으므로, EMS 기술은스마트그리드에기반을둔표준과상호운용성, 보안기준과같은요건을따르며, 관리대상에너지라함은전력, 즉전기에너지를기본으로하고, 가스, 열, 스팀과같은다양한종류의에너지는필요에따라적용범위에선택적으로포함할수있다고보아야할것 따라서, 에너지라함은별도의언급이없는한전기에너지를기본으로하고, EMS의역할은기존시스템 (Legacy System) 이나장치와연계하거나독립적인시스템으로서효율적인에너지운영이가능하도록에너지의생산및소비현황을감시, 제어를지원하는시스템임 에너지데이터의수집, 저장, 분석및가시화 에너지의생산, 공급및소비에대한예측, 제어또는가이던스 관리대상의상태모니터링및효율관리 실적및비용분석, 정산및보고 EMS는수집된에너지정보를분석, 제공함으로써소비자의에너지관리활동을지원하는시스템또는기능이지만, 일부에서는광의적의미로보아서데이터를수집하기위한센서나액츄에이터 (Actuator) 도포함하기도함. 그러나센서나액츄에이터는스마트빌딩, 스마트공장등과같은 스마트xx 환경구축을위해필요한계측및제어인프라로정의하는것이바람직함 EMS는그물리적구성, 기능및역할, 적용목적및범위에따라다양하게분류되고있으며, 크게물리적구성요소, 구현을위한기준요건측면에서기술의발전이이루어지고있음 EMS는다음과같이크게 3가지요소로구성됨 운영시스템 : 각종 Sever, Dashboard 등 통신시스템 : Switching Hub, Gateway 등의 N/W 장치 통신변환장치 : 비통신의센서나계측장치의전기적신호를통신신호로변환하여전송하거나거나, 수신한데이터를전기적신호로변환시키는장치. 현장센서나기기가자체적통신기능을보유할경우에는이를제외함 89

94 에너지수요관리 - xems 관리 [ EMS 구성요소와계층별역할 ] 구분 H/W S/W 계층별역할 ( 센서 / 액츄에이터 ) or 신호변환기 통신시스템 운영시스템 데이터수집 데이터분석 정보화 / 설비제어 EMS 는적용목적과대상에따라, 그리고운영형태에따라 HEMS, BEMS, FEMS 등다양한 명칭으로불리며, 그구성과기능의차이를보임 * 출처 : KSGA, 교육자료 - EMS 구축과활용과정, 2014 [ EMS 구성사례 ] 90

95 전략제품현황분석 * 출처 : LG C&S 홈페이지 ( [ EMS 의기능구성 ] * 출처 : KSGA, 교육자료 - 스마트그리드이해과정, 2016 [ 에너지소비영역에따른 EMS 의분류 ] 91

96 에너지수요관리 - xems 관리 나. 범위 (1) 제품분류관점 EMS(Energy Management System) 기술은시스템을통해에너지의생산, 공급, 소비를위한모든과정의데이터를수집, 분석하고효율적인관리가가능하도록관리자나그대상에게각종정보또는통제수단을제공하는데필요한일련의활동과기술을모두포함 이러한 EMS는적용대상이나구성방법에따라다양하게분류할수있음 EMS는에너지흐름의단계에따라에너지생산및공급영역에서의에너지관리를목적으로하는 EMS와소비영역에서의에너지관리를목적으로하는 EMS로구분할수있으며, EMS의적용목적에따라 DR-EMS( 수요관리용 EMS), DG-EMS( 분산자원용 EMS) 로구분하기도함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품 제품분류관점 세부기술 에너지사용데이터수집 / 분석 / 처리기술 원가관리단위별에너지비용원가분석및배분기술 에너지관리및분석 SW Real-time 기반의에너지데이터수집및설비제어기술 에너지사용기기에대한에너지효율영향인자분석기술 에너지소비평준화를위한부하밸런싱자동학습기술 xems 관리기술 EMS 분야계측기술 EMS 제어기술 EMS 네트워크통신기술 전력량계 유량계 온습도, 조도센서 산업용특수센서 ( 압력, 고온, 가스탐지등 ) 스마트인터페이스기술 로컬 EMS 통합시스템기술 EMS 운영기능모듈화및플랫폼화기술 에너지모니터링및제어를위한모바일 /EMS 연계기술 PLC WiFi Zigbee Serial 통신기술 92

97 전략제품현황분석 (2) 공급망관점 에너지의생산및공급영역에있어서 EMS를통해관리하기위해서는생산에서소비에이르기까지시스템적으로모니터링과통제가이루어지도록인프라가갖추어져있어야하나, 에너지전반에걸친생산과소비가종합적으로관리되고있는대규모산업현장이나마이크로그리드, 구역단위의에너지생산및공급이이루어지는 CES(Community Energy Supply) 업, 즉집단에너지사업이이루어지는특정영역을제외하고는이러한관리가곤란함 산업현장과 CES 부분의 EMS는에너지소비영역의에너지관리차원에서다루어지고있음 따라서, 중앙급전식전력계통을관리하는 EMS는발전및송배전계통에걸쳐전력설비에대해종합적으로원격감시및제어 (SCADA), 자동발전제어 (AGC) 및경제급전 (Economic Load Dispatch), 전력계통해석, 자료의기록및저장, 급전원모의훈련등을지원하는급전용종합자동화시스템이라고할수있음 (K-EMS 등 ) [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 xems 관리기술 CEMS (Community Energy Management System) MGEMS (Microgrid Energy Management System) REMS (Renewable Energy Management System) TEMS (Transportation Energy Management System) BEMS (Building Energy Management System) HEMS (Home Energy Management System) FEMS (Factory Energy Management System) 에너지를소비하는지역의공통설비에대한에너지관리뿐아니라빌딩, 공장, 주택등지역내각종 EMS 의상위시스템으로서의역할을지원하는시스템 마이크로그리드의안정적운영을위해계통내전력에대한분산전원의생산량, 부하의소비량을예측및조절하고, 이를통해서안정적계통운영을지원하는시스템 분산전원의생산량변동을예측하고, 계통의상황이나요구조건에따라안정적으로전력공급품질및공급량의관리를지원하는시스템 전기차충전기및에너지저장장치 (ESS, Energy Storage System) 를이용하여전기차충전서비스뿐아니라전력계통에대한 V2G(Vehicle to Grid) 서비스를지원하는시스템 빌딩내다양한설비나장치에대한효율적에너지관리하도록지원하는시스템 주택내의다양한전기기기의전기사용데이터를수집, 비용및효율측면의관리를지원하는시스템 공장이나산업단지의다양한시설, 설비, 공정등에서사용되는에너지공급및사용현황의관리를지원해주는시스템 93

98 에너지수요관리 - xems 관리 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 EMS는지구온난화의주범인온실가스감축을위해시스템적으로에너지의효율적이용하자는차원에서발전되어왔으며, ICT 기술의발전과함께적용의범위가급속히성장하고있음 초고속통신망, IoT, 빅데이터, 인공지능, 클라우드, 사이버물리시스템으로대표되는제4차산업혁명의출현과함께, 이러한기술적기반위에서 EMS는시스템으로서보다는하나의서비스영역으로발전될것임 특히, 기존의전통산업과 ICT 융합기술의발전과함께스마트빌딩 (Smart Building), 스마트아파트 (Smart Apartment), 스마트공장 (Smart Factory), 스마트운송 (Smart Transportation), 스마트교통 (Smart Traffic) 등다양한명칭으로불리는전통산업의스마트화는결국스마트시티 (Smart City) 라는규모로발전하고있음 이것은유비쿼터스 (Ubiquitous) 로대표되는통신및 ICT 기술과, 에너지를대표하는전력의공급및소비의효율화를구현하고자하는스마트그리드기술의발전으로가능해질것임 한편, EMS 기술을기반으로하는산업영역은단순히 ICT 기술로만으로는그성장의한계가있으며, 모든대상의에너지소비패턴을결정짓는각종데이터의수집, 분석및정보화, 최적의통제및제어를하기위한모든기술영역을포함해야함 이를바탕으로, 에너지에대한효율적관리방안, 타시스템과의연계나측정을통해관리하기위한시스템적구현방안, 가시적인성과를창출하기위한체계적운영방안등을구체화하여야하며, 이러한일련의과정을진행하기위해서는컨설팅, 설계, 제작및구축, 운영등각단계별로기술과역량을확보하여야함 EMS 기술을적용하는비즈니스는에너지관리를위한에너지사용현황및효율화를위한진단, 운영체계에대한설계, 시스템의구축, 성과측정및검증, 운영및개선활동등일련의활용으로추진되어야함 94

99 전략제품현황분석 (2) 산업의구조 전방산업은마이크로그리드, 분산전원 ( 신재생에너지, ESS 등 ), 에너지효율화 ( 빌딩, 공장등 ), 전기차충전, 수요관리등의스마트그리드기술을기반으로하는에너지위주의관리를필요로하는분야와스마트시티 / 타운, 스마트교통, 스마트물관리등 ICT 기술기반의통합운영을필요로하는분야, 그리고농업, 조선 ( 선박 ) 등생산중심의전통산업분야와같이에너지를효율적으로관리하고자하는모든분야와관련된사업을포함함 전방산업은거의모든산업분야를광범위하게포함하고있어서산업분야별로 EMS 시장을전망하기가곤란하나, 현재시장의확대가가시화되고있는빌딩과공장을대상으로하는시장의전망이나오고있음 [ EMS 관리분야산업구조 ] 후방산업 EMS 관리분야전방산업 H/W, S/W, N/W 장비, 서비스 ( 클라우드등 ) 솔루션 ( 보안등 ) 에너지진딘컨설팅 플랫폼, 솔루션 ( 에너지분석,/ 관리, 통신 / 보안등 ), 서비스 ( 컨설팅, 구축, 운영등 ) 스마트 xx( 빌딩 / 아파트, 교통 / 운송, 공장 / 산업단지, 조선 / 선박, 농업등 ), 친환경에너지타운, ESS 연계사업, 에너지자립섬, 제로에너지빌딩 후방산업은 EMS의시스템의구성하기위한 H/W 및 S/W, N/W 구성을위한 Gateway과 Switching Hub를비롯한유 / 무선통신장비, 에너지및설비의상황을측정하기위한계측장치 ( 센서등 ) 등의분야로구성됨 후방산업은 EMS와관련하여별도로조사된데이터가없으며, 최근화두가되고있는 IoT, 빅데이터 (Big Data), AI 등의기술을적용하는산업과혼재되어있어서해당분야별로시장을전망하고있음 결과적으로, EMS는비즈니스모델과시장의확대가명확한스마트빌딩 (BEMS), 스마트팩토리 (FEMS) 에대해서시장전망이가능함 95

100 에너지수요관리 - xems 관리 나. 경쟁환경 글로벌 EMS 시장은글로벌기업들의높은기술력과시장장악력을앞세운글로벌기업들이시장을주도하고있음. 국내 EMS 시장은국내대 중견 중소기업에서다양한솔루션을개발, 공급하고있으나, 글로벌기업들이국내법인또는협력기업을앞세워시장을확보하려는분위기가확대되고있음. 국내여러기업이시장선점을위해노력하고있으나, 글로벌기업과의기술격차극복에어려움을겪고있음 글로벌 EMS 시장은글로벌기업의높은기술력과시장장악력을바탕으로글로벌시장을주도하고있음 글로벌기업들은유량계및밸브등의측정과제어에필요한고도기술과함께데이터의분석, 제어알고리즘등을공급하고있으며, 특히자동화시스템 (DCS, PLC 등의 SCADA System) 에대한제조및공급역량을보유하고있음 글로벌 EMS 시장주도는하니웰 (Honeywell), 존슨컨트롤스 (Johnson Controls), 아즈빌 (Azbil), 지멘스 (Siemens), 슈나이더 (Schneider), 씨스코 (Cisco) 등임 국내 EMS 시장은국내대 중소 중견기업에서다양한솔루션을개발, 공급하고있으나, 글로벌기업들이국내법인또는협력기업과의경쟁및글로벌기업과의기술격차극복에어려움을겪고있음 국내 EMS 시장은약 100개 ( 중소기업약 80%) 의기업이시스템, 통신장비, 센서등의 H/W와기본 S/W 개발및공급을위주로참여하고있으나, 국내의글로벌기업의법인또는합작회사등에의한시장확대로시장선점을위한경쟁이치열해질것으로예상됨 따라서, 국내기업과글로벌기업간의기술격차를극복하고보다높은경쟁력을확보하기위해서는각기업의전문성을강화하고, 대 중견 중소기업간의협력을통해국내실정에적합한비즈니스모델을개발, 공동참여하고, 이를바탕으로글로벌기업들과경쟁하면서나아가글로벌시장으로의진출을확대해야함 국내 EMS 기업은 LS산전, KT, SKT, LG전자, 삼성SDS, 포스코 ICT, 아시아나 IDT 등의대기업과롯데정보통신, 대우정보시스템, 에코시안, 아이에스이, 그리드위즈, 엔엑스테크놀로지등의중견 중소기업임 EMS와관련된국내외기업은에너지진단전문기업, IT기업, SI기업등다양한업종의기업이참여하고, 산업분야에최적화된솔루션을개발하면서이시장에참여하는기업들이지속적으로증가하고있음 96

101 전략제품현황분석 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류 에너지관리및분석 SW EMS 분야계측기술 EMS 제어기술 EMS 네트워크통신기술 주요품목및기술 에너지사용데이터수집 / 분석 / 처리기술, 원가관리단위별에너지비용원가분석및배분기술, Real-time 기반의에너지데이터수집및설비제어기술, 에너지사용기기에대한에너지효율영향인자분석기술, 에너지소비평준화를위한부하밸런싱자동학습기술 전력량계, 유량계, 온습도및조도센서, 산업용특수센서 ( 압력, 고온, 가스탐지등 ) 스마트인터페이스기술, 로컬 EMS 통합시스템기술, EMS 운영기능모듈화및플랫폼화기술, 에너지모니터링및제어를위한모바일.EMS 연계기술 PLC, WiFi, Zigbee, Serial 통신기술 해외기업 Honeywell, SIEMENS, Johnson Control, Cellner, Spring, Echelon Honeywell, SIEMENS, GE, WESS, CASELLA, Testo, Keller, RAYTeX, EES Honeywell, SIEMENS, Johnson Control, SACO Honeywell, SIEMENS, Johnson Control, Zensys, Echenon, TI, Ember, Jemic, Amtel 국내기업 대우정보시스템, 아시아나 IDT, 금호 ENG, 오토에버, SK 텔레콤, KT, LS 산전, 나라콘트롤, 가교테크 LS 산전, 옴니시스템, 누리텔레콤, 피에스텍, 미택, 위지트, 삼성전기, 제인테크놀로지, 세창, 우진, 세업, 한나, 대광계기, 뉴텍, 코넥스 LS 산전, 삼성전자, LG 전자, 오토밸브 누리텔레콤, 플레넷, 젤라인, 레이디오펄스, 옥타컴, TSC 시스템 97

102 에너지수요관리 - xems 관리 다. 전후방산업환경 EMS 관련산업은 ICT 기술을기반으로기존의전통산업의모든분야에대한스마트화및에너지효율화사업의확산및플랫폼, 솔루션등 ICT 기술을바탕으로하는산업의성장에기여할것임. 특히, 기존시스템과의연계나에너지관리를위한전용시스템뿐아니라각종운영시스템의한부분으로융합되어발전할가능성이높음 기존의각산업분야는아날로그 (Analog) 에서디지털 (Digital) 로급격히시스템기술이전환되어가고있으며, 세계각나라를비롯하여정부의온실가스배출을줄이기위한각종정책및제도의지원을바탕으로스마트화가진행되고있음 이러한변화와함께지구온난화에대한인식과함께에너지절감과친환경에너지의사용에대한요구가증가하고, ICT 기술을바탕으로하는에너지관리에관심이집중되고있음 이러한시장환경의변화에힘입어 ICT 강국으로서에너지관리와관련된서비스를지속적으로개발하고, 이를위한 EMS 기술을발전시키는것이매우중요함 에너지자원이부족한우리나라는화석연료가아닌친환경에너지이용을확대하고생산된에너지를효율적으로이용하도록하여야하나, 저가의전기요금으로인해에너지의효율적이용을위한투자효과가낮아시장의활성화가지연되고있는실정임 그러나, 세계시장은에너지의효율적이용을위한여러분야의시장이크게성장할것이라는각조사결과가발표되고있으며, 따라서 EMS 관련산업생태계를구성하고있는각기업의기술력확보는세계시장진출의필수요건이될것임 이를위해서는전 후방산업의각분야에대한 EMS 적용을유도하는국가차원의실질적인정책및제도를개발, 이행함으로써, 2030년온실가스 37%(BAU) 감축이라는목표의달성과함께 EMS 관련대 중소 중견기업들을통한신성장산업산업의창출이가능할것임 98

103 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 시장조사전문기관에따르면글로벌 EMS 시장은북미를중심으로급박하게성장할것으로판단됨. Markets and Markets(2016.8) 은글로벌 EMS 시장규모가 2016년 324.1억달러에서 2021년에는 767.5억달러로연평균 18.8% 씩성장할것으로전망한반면, Zion Research Analysis(2016.8) 는같은시기에 2016년 366억달러에서 2121년 631.6억달러로연평균 12.4% 씩성장할것으로전망함 [ xems 관리분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 31,292 36,600 41,900 47,200 55,200 57, * 자료 : Zion Research Analysis, 2016 인용및일부추정 글로벌 EMS 시장은 BEMS와 FEMS가주도하고있음. 타 EMS는대부분마이크로그리드, 신재생에너지시장에포함되어있기때문에등의사업의일부분으로포함되어시스템단독시장으로관리되고있지않아서그통계가불분명함 EU의경우, 2015년까지총투자액은 50억유로 ( 한화 6조 2,000억원 ) 이상으로약 400개의스마트그리드프로젝트가 EU 내 30개국가 ( 스위스, 노르웨이및 28개유럽연합국가 ) 에서진행됨 2002년부터 2005년까지스마트그리드관련활동이많지않았으나, 2006년이후급격하게증가하였음 EU의주요스마트그리드추진동력은독일의에너지이행정책 (German Policy Energiewende) 과친환경전기자동차도입, 신재생에너지의발전에영향을받음 글로벌 BEMS 시장의경우, Navigant Research(2015) 는 2015년 24억달러에서 2025년에 108억달러로연평균 16.2% 씩성장할것으로전망하였으며, H/W보다는 S/W와관리서비스시장이성장을주도하고에너지공급사의역할이확대될것으로전망함 BEMS 시장은기술의발전뿐아니라각국가의빌딩에대한에너지규제와에너지공급사에대한수요관리의무화등정책을강화에따라시장환경이조성되고있고, 더불어 BEMS에대한건물주의인식이높아지고있어빠르게성장하고있음 또한, 에너지절감측면에서 BAS(Building Automation System) 보다더욱경제적인솔루션을제공하며, 이를바탕으로시장에서빠르게성장할가능성이있음 특히, BEMS 기술은클라우드기반 BEMS으로전환에따라비즈니스모델도시스템설치에서에너지관리서비스중심으로변화하고있어서하드웨어보다는소프트웨어와관리서비스시장이성장을주도할것으로전망됨 99

104 에너지수요관리 - xems 관리 * 자료 : Navigant Research, BEMS Revenue, World Markrts : 2015~2024, 2015 [ 글로벌 BEMS 시장전망 ] 글로벌 FEMS 시장의경우, Navigant Research(2015) 는글로벌 FEMS 시장 ( 하드웨어, 소프트웨어및서비스 ) 은 2015년 135억달러에서 2024년에는 356억달러로성장할것으로전망하고, 북미시장, 유럽시장, 아시아시장순이며, 아시아시장에서가장빠르게성장할것으로전망함 FEMS 기술도 BEMS와마찬가지로클라우드기반으로전환되고있으며, 기업의 EMS에대한이해부족으로아직시장초기단계로평가되고있다. EMS에대한이해와장점에대한인지도가높아지면보다정교한에너지관리시스템의채택도확대될것임 * 자료 : Navigant Research, BEMS Revenue, World Markrts : 2015~2024, 2015 [ 글로벌 FEMS 시장전망 ] 글로벌 HEMS 시장의경우, Markets and Markets(2016.2) 은글로벌 HEMS 시장은 2015 년 8 억 6,420 만달러에서 2016~2022 년간 18.36% 의연평균성장률 (CAGR) 로성장을지속하 여 2022 년에는 31 억 5,000 만달러에이를것으로전망함 100

105 전략제품현황분석 또한, 실시간에너지보존방식의확대, 클라우드컴퓨팅의편리성, 디바이스상호접속성확대에 의해성장이촉진될것으로전망함 101

106 에너지수요관리 - xems 관리 나. 국내시장 국내 EMS 시장규모는 2020 년까지 1.5 조규모의거대시장으로성장하며, 빌딩과공장의에 너지사용및비용절감에대한관심의증대와에너지절감을위한시스템투자증가로인하 여 BEMS 와 FEMS 가견인을주도할것으로전망됨 [ xems 관리분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('15~'20) 국내시장 5,408 6,918 8,535 10,543 12,698 14, * 자료 : 산업통상자원부 / 정보통신산업진흥원 (2013) 자료및 Zion Research Analysis(2016) 의글로벌 EMS 시장자료비교분석및추정 / 국내 EMS 를주도하는 BEMS 와 FEMS 시장규모합산으로추정 국내 BEMS 시장의경우, 산업통상자원부와정보통신산업진흥원은 2013년국내 EMS 도입현황실태조사 에서 2015년 1,216억원, 2017년 2,184억원, 2019년 3,195억원등연평균 % 의성장을전망함 국내 FEMS 시장은 2015년 4,191억원, 2017년 6,351억원, 2019년 9,503억원등연평균 27.0% 의성장을전망함 * 자료 : 산업통상자원부 / 정보통신산업진흥원, 국내 EMS 도입현황실태조사, 2013 [ 국내 BEMS 및 FEMS 시장전망 ] 102

107 전략제품현황분석 다. 무역현황 EMS 관련국내기업의글로벌시장진출은글로벌기업과의기술격차에따른경쟁력부족으로본격적인수출보다는대기업위주로추진되고있는해외의 R&D 또는실증사업에중견 중소기업이참여하는수준임 xems 관리기술의수출현황은 11년 33억 1,200만달러에서 15년 43억 2,900만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 47억 5,500만달러에서 15년 49억 9,100만달러수준으로감소하여무역수지적자폭이감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 6.9% 로증가하였으며, 수입금액은 1.2% 로나타났으며, 전체무역수지는 -17.7% 로나타남 무역특화지수는 11년(-0.18) 부터 15년(-0.07) 까지증가한것으로나타나점차수출특화상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타남 제품이나솔루션의본격적인수출은이루어지지않고있으며, 한전이나대기업의해외사업이추진됨에따라참여가능성을보고있음 한전의경우, 미국버지니아주와에너지신사업 MOU를체결 ( ) 하였으며, 마이크로그리드, 스마트시티, 스마트커뮤니티 ( 홈 + 타운 + 공장 ), 에너지인터넷등에너지신사업 10개분야협력과북미에너지신사업공동사업개발등전력산업협력기반구축을추진함 또한, 미국메릴랜드주정부, 한전, LS산전와 몽고메리대학스마트캠퍼스구축사업 에대한협약 (LOI) 을체결 ( ) 하였으며, K-BEMS 운영시스템과태양광발전, ESS, AMI, 냉방시스템등을연계, 구축을추진함 [ xems 관리기술관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 3,312,017 4,053,040 4,064,591 4,043,323 4,329, % 수입금액 4,755,356 4,697,535 4,734,101 5,187,123 4,991, % 무역수지 -1,443, , ,510-1,143, , % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 103

108 에너지수요관리 - xems 관리 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 에너지관련데이터수집, 분석에서벗어나시설이나설비의상태및에너지사용여건에따라제어가가능한시스템으로발전하고있으며, 단순히전력만이아니라가스, 스팀등의타에너지까지관리범위가확대되고있음 기존의단독시스템이아닌통합시스템으로시스템연계또는구축범위가확대되며, 빌딩, 단독사업장 ( 공장 ) 등을대상으로하는플랫폼기반의클라우드 EMS 중심으로개발방향이변화하고있음 에너지의효율적관리를필요로하는용도가확대됨에따라사용목적이나사용자의요구에따라새로운분야의 EMS가출현하게됨 (DREMS, FREMS 등 ) EMS 관리기술역할의확대 EMS 기술의빠른발전과함께과거단순히에너지사용현황에대한데이터수집, 분석및시각화에서벗어나, 최근제어기능이추가되면서고도화추세임 또한, 관리대상의운영상태감시및제어, 에너지효율분석, 각종시뮬레이션및예측, 기존및외부시스템과의연계, 기타기본적관리등으로기능의추가와함께역할이확대되고있음 EMS 관리기술관리대상의확대 초기에는스마트그리드기술을기반으로전력의생산, 공급및소비를중심으로하는 EMS 기술이개발, 적용되었음 일반적으로에너지는전기, 가스, 열, 스팀과같은다양한종류가있으며, 전기에너지를넘어서다양한에너지에대한관리까지포함하여관리하는종합에너지관리시스템으로발전하고있음 특히, 다양한에너지를사용하는에너지소비영역에있는홈, 빌딩, 생산공장등을중심으로타에너지에대한관리를포함하도록관리범위가확대되는추세임 EMS 관리기술기능의확대 EMS는그자체로하나의시스템으로존재하기도하나타시스템내하나의기능으로통합되어그기능을수행할수있으며, 이에따라독립된시스템뿐아니라, SCADA나타시스템내에에너지관리에필요한주요기능을직접구현함으로써 EMS를통합시킨시스템으로운영하기도함 EMS는관리대상에설치된센서로부터데이터를수집하거나대상에대한제어가가능하도록지원 104

109 전략제품현황분석 해주는 SCADA(Supervisory Control and Data Aquisition) 나타운영시스템과는그기능과역할이다름 EMS는필요에따라 SCADA나타운영시스템과물리적으로통합또는분리되어구축되어 SCADA나타시스템과의연계를통해수집된데이터를공유하거나, 스마트미터, 센서또는제어기와의직접적인연결을통해데이터수집및제어가이루어지도록지원함 한편, 에너지를관리하기위한목적과범위, 그구현방법에따라다양한제품과솔루션이개발되어적용되고있으며, 제4차산업혁명의도래와함께 EMS의역할과기능이점차확대될것임 초고속통신망과 IoT(Internet of Things) 의발전에따라다양한센서로부터데이터가수집되고, 빅데이터 (Big Data) 기술에의한분석및 AI(Artificial Intelligence) 기술에의해판단과최적의운전지시로제어기가설비나장치를동작시킴으로써 CPS(Cyber Physical System) 가완성될것이며, EMS는독립된시스템으로서가아니라기능의한부분으로다루어질것임 EMS 관리기술구성형태의변화 기존시스템과 EMS의연계를통해에너지뿐아니라각종시설이나장치의효율적관리를통해편리성과효율성을개선하고자하는각종 스마트xx 의출현으로, EMS는이제시스템이아니라기능으로발전하여플랫폼 (Platform) 에탑재되고에너지관리와함께각종시설과설비에대한관리를지원할것임 EMS는 BEMS와 FEMS를중심으로클라우드기반의시스템으로급속히전화하고있으며, 비즈니스모델도시스템설치에서에너지관리서비스중심으로변화하고있음 특히, 스마트폰과인터넷의발전과함께클라우드를통한이동식에너지관리도가능해질것임 EMS 관리기술용도의확대 EMS는에너지의공급과부하, 공급과정의상황에따라기존시스템과연계하여피크감축 (Peak Shaving) 이나수요반응 (DR, Demand Response), 긴급부하차단에의한부하관리 (DSM, Demand Side Management) 등의수행을지원함 이에따라 DREMS(Demand Response EMS), FREMS(Frequency Regulation EMS) 등으로불리는새로운용도의 EMS가출현함 EMS 관리기술구현수준의변화 에너지소비자의경제적수준, 운영능력및목적에따라그수준에적합한시스템구현수준 이필요하게됨 로컬 EMS 와클라우드 EMS, 독립시스템과통합시스템, 소규모의저가 EMS 와대규모 / 고성 105

110 에너지수요관리 - xems 관리 능 / 고가 EMS, 전력의관리또는타에너지와의통합관리등다양한여건에따라고객지향적 인시스템을제공해야함 106

111 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 글로벌의 EMS 기술개발은각종자동화기술및운영시스템기술을보유하고글로벌시장을주도해온기업들이기존의기술력을바탕으로에너지효율화와관련된시장에서도기술과사업화를주도하고있음 하니웰 (Honeywell), 존슨컨트롤스 (Johnson Controls), 아즈빌 (Azbil), 지멘스 (Siemens), 슈나이더 (Schneider), 제네럴일렉트릭 (GE) 등 * 자료 : [ GE 의 BEMS 시스템 ] 한편, 미 유럽 일등에서는각종기술개발및실증연구가활발히진행되어글로벌기업들의기술확보및사업화로원활하게연계되고있음 미국, 독일, 일본등선진국에서는 ICT 기술과에너지관리기술이통합된 EMS 관련연구개발을적극적으로추진함 특히, EMS 기술개발및보급확산을위해지역에너지관리시스템인 CEMS(City/ Community EMS) 실증사업활발하게추진함 지역특성, 수요자생활스타일, 수용성을고려한제어기술개발과지역에너지관리서비스와의연동기술, 전력계통운용과연계제어기술개발과실증연구진행함 107

112 에너지수요관리 - xems 관리 일본은스마트경제ㆍ사회시스템구축을장기목표로정부주도기술개발및지원, 실증사업등선 도적으로 EMS 정책추진. 4 개지역을대상으로 2010 년부터 2014 년까지 5 개년동안개별 EMS 의 CEMS 로의발전을위한실증연구개발사업추진함 미국 DOE( 에너지부 ) 는 5 개년스마트그리드연구개발계획 ( 년 ) 을수립, ( 기준과표준화, 기술개발, 모델링, 분석 ) 에대해연구개발추진함 4 개분야 독일은 ICT를활용하여미래에너지시스템구축 (E-Energy) 프로젝트를추진. 이프로젝트는 6개지역을대상으로 08년부터 13년까지추진한실증사업임 EU, 미국, 일본등선진국은 EMS 도입확산의유도를위해보조금지원, VA(Value Analysis) 및친환경건축물인증등기존제도와연계하여보급확대정책을시행함 일본은후쿠시마정전사태이후, 중소빌딩뿐아니라일반가정및공동주택을대상으로 BEMS, HEMS와 MEMS( 아파트 EMS) 설치에대해보조금을지원함 시장원리를강조하는미국과유럽은에너지효율규제강화와스마트시티실증사업, 인증제도및자발적협약등기존정책과연계하여 EMS 보급활성화를모색함 특히, 신재생에너지와마이크로그리드의확산과함께 CEMS, MGEMS 등이적용됨으로써운영여건에적합한기술의개발이이루어지고있음 존슨코트롤스의경우, 빌딩자동화및효율화를위한 ESCO, ESS, EMS 등의사업을진행하며, EnergyConnect사인수를통해수요관리 (DR) 플랫폼을마련하고, HEMS, BEMS, DR, V2G/ESS 등의사업에본격적으로진출함 슈나이더의경우, ESCO, ESS, EMS 관련 5대사업전략을중심으로, 각종솔루션을개발, HEMS, BEMS, 플랫폼, 자동화등의사업을추진함 108

113 전략제품현황분석 (2) 국내업체동향 국내 EMS 기술개발은초기스마트그리드도입시점부터참여해온대기업및중소기업이주도해왔으나, 스마트그리드시장의침체에도불구하고최근빌딩및건물의에너지효율화에대한관심이높아지면서에너지진단기업들까지솔루션개발에나서고있음 국내의왜곡된요금제도하에서 H/W에의한직접적인에너지, 즉전력에대한절감효과보다시스템을통한에너지절감기술은효과의부족및불확실성으로시장활성화가지연되고있는반면, 수요관리, 주파수안정화등솔루션운영또는공급을통해수익을올릴수있는분야에대해서는 DREMS(DR용 EMS), FREMS(FR용 EMS) 등특화된 EMS를개발, 출시하는기업이생김 누리텔레콤, 에코센스, 케이디티, 케이디파워, 삼성SDS, 포스코 ICT, 에코시안, 아이에스이, 대우정보시스템, 스마트시스템, 아시아나 IDT, 이엔테크놀로지등 이엔테크놀로지의경우, 전력관리및제어용 EMS 플랫폼 ( 에니스, ENIS) 을출시 (2015.8) 하였으며, 이는원격으로 ESS(Energy Storage System) 의전력충 방전량을모니터링, 제어함으로써해당설비효율적운전을지원함 또한, 단독으로구성되는 Local EMS보다상대적으로투자및운영에있어서유리한플랫폼기반의클라우드 EMS의개발및서비스가입사례가증가하고있음 SK텔레콤의경우, 최근샘표, 코스모화학등과클라우드 FEMS 공급계약 (2013.6) 을체결, 공급하였으며, 기존에서비스하고있던클라우드 BEMS 서비스를공장 산업체의특성에맞게개발한솔루션임 대우정보시스템는정부의 ICT 기반 ESCO 육성사업 중의하나인안산스마트허브국가산업단지에클라우드 FEMS를구축 (2015.1) 포스코ICT는산업용사물인터넷 (IoT) 과빅데이터를접목한 스마트팩토리 추진및클라우드 FEMS를개발하여산업단지에너지효율화시범사업에적용 (2016.1) 특히, 솔루션전문업체보다는운영의주체가되는서비스기업이오히려시스템의통합이나 EMS의개발방향을제시, 기술개발이추진되기도함 한전의경우, 인공지능기반전력R&D 통합플랫폼 (Herb-POP) 을구축, 클라우드-빅데이터-사물인터넷-인공지능기능을구현하는사업에착수 ( ) 하였으며, 통합플랫폼은전력분야소프트웨어개발 실증 표준화등에활용할예정임 109

114 에너지수요관리 - xems 관리 다. 기술인프라현황 EMS와관련된기술은대부분비즈니스모델이나구축모델의개발및실증을위주로적용되고있으며, 이또한 ETRI( 한국전자통신연구원 ), KIER( 한국에너지기술연구원 ), KERI( 한국전기연구원 ) 등연구기관과서울대, 경북대등대학, 그리고 KEPCO를비롯한 LS산전, LG C&S, KEPCO, SKT, KT, LG전자, 기타중견 중소기업들이참여하고있음 또한, 상기기업들을포함한효성중공업, 현대중공업, 포스코ICT 등의중전기및 ICT 기업과기타중견 중소기업이에너지자립섬, 친환경에너지타운, 수요관리사업등에참여하고있음 EMS 기술인프라는 EMS 솔루션분야, 유무선통신장비와솔루션분야, 스마트미터와센서분야로크게구분할수는있으나, H/W나 S/W는기존의기술인프라를기반으로하고있으므로솔루션이나제품의관점보다는그기술을개발하여상용화하고자하는기관, 대학, 기업들의조직이나인력으로보아야할것임 각대학과연구기관을중심으로인력육성프로그램이진행되고있으며, 이와함께한국스마트그리드협회, 한국BEMS협회, 한국스마트홈산업협회등여러협회를중심으로교육프로그램이진행되고있음 한국스마트그리드협회는스마트그리드표준화를위한국내외활동을주관하고, 인력육성프로그램을운영하고있음 스마트그리드표준화포럼 (SGSF) 과미국의스마트그리드상호운용성패널 (SGIP) 은양국의스마트그리드표준화및기술개발정보공유를위해 제3차한-미공동워크숍 을개최 (2016.7) 스마트그리드전문가육성을위해산업체대상의무료교육프로그램운영 ( 매년 2회 ) 한국BEMS협회는 2015년 에너지절감 SC 사업을통해, EMS 기술은높은수준의연구개발인력이많이필요하지만, 전문연구인력 (2015년기준박사인력은 1.2%, 석사인력은 12.8%) 이매우부족한실정이라고진단함 EMS 기술은대표적인융 복합기술임에도불구하고전공간융 복합교육이이뤄지고있지않고있으며, 기업은타산업기술분야의이해부족으로에너지절감기술개발에어려움을겪고있음 2016년에너지관리시스템 (EMS) 산업기술인력수급현황을파악하고, 산업계가요구하는교육훈련, 교과과정개발등인적자원에대한요구사항을분석하기위한기초자료를확보함 국내기업이국내시장을넘어글로벌시장으로진출하기위해서는경쟁력있는기술및솔루션과함께시장에적합한비즈니스모델을개발하여야하며, 이를위해서는시장을선점할수있는기술에대한각분야의인프라형성이중요함 ( 표준 ) EMS 적용의근간을이루고있는스마트그리드관련표준및상호운용성에대한활동을주도할수있는단체지원및인력육성이필요함 ( 인증 ) 국제표준및기준에부합하는인증제도및이를이행할인증기관의선정과함께각종시설및장비의구축이필요함 ( 실증 ) 기술융복합시대에현실적으로대응하기위해서는현재정부여러부처에서추진하고있 110

115 전략제품현황분석 는 R&D 와실증을전략적, 체계적으로통합하고이를주관하는 Control Tower 가필요함 111

116 에너지수요관리 - xems 관리 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 xems 관리기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 6) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로 xems 관리기술관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국출원경향은증가-감소-증가-감소추세, 한국은증가-감소-증가-감소추세, 일본과유럽은소폭상승하는추세를유지하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면미국이 44.7% 로최대출원국으로 xems 관리기술을리드하고있는것으로나타났으며, 한국이 23.8%, 일본이 21.6% 로비슷한수준의출원비중을보이고있으며, 유럽은 9.9% 의저조한출원비중을나타냄 [ xems 관리분야연도별출원동향 ] 6) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 112

117 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 12년이후출원이소폭감소하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은거의없는것으로나타남 미국의출원현황을살펴보면내국인및외국인에의한출원이고루일어나고있으며, 증감을반복하며꾸준히출원이일어나고있는추세 일본의출원현황은지속적으로유지되다가 13년에소폭상승후다시유지되고있는추세를보이고있으며, 주로내국인에의한출원활동이이루어지고있음 유럽의출원현황은외국인에의한출원이대부분의비중을차지하고있으며, 출원활동은타주요국가대비미미 [ 국가별출원현황 ] 113

118 에너지수요관리 - xems 관리 (3) 투입기술및융합성분석 xems 관리분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 7) 를통하여살펴본결과 xems 관리분야의가장높은 IPC는 H02J 기술분야가 327건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 G06Q가 239건, G06F가 141건으로다수를차지 이외에 G05B 80건, G05D 61건, F24F 42건, B60L 41건, G05F 40건, G01R 38건, H04L 33 건순으로기술이투입되어있어 xems 관리분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 F24F 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, G06Q 기술분야는 4년으로가장짧은것으로분석 [ xems 관리분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 8) H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 G06Q 관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한데이터처리시스템또는방법 ; 그밖에분류되지않는관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한시스템또는방법 4 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 G05B 제어계또는조정계일반 ; 이와같은계의기능요소 ; 이와같은계또는요소의감시또는시험장치 6 년 G05D 비전기적변량의제어또는조정계 7 년 F24F 공기조화 ; 공기가습 ; 환기 ; 차폐를위한기류의이용 9 년 B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 7 년 G05F 전기적또는자기적변량의조정계 5 년 G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 H04L 디지털정보의전송 8 년 7) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 8) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 114

119 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 G06Q 분야로나타났으며, G05B, B60L 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 G06Q 분야와융합된기술은 F24F, G06F, B60L 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, G06F 분야와융합된기술은 G05B, G05D, H04L 기술로분석 [ xems 관리분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본, 미국, 한국국적의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 에너지및전력산업분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 TOSHIBA CORP, KYOCERA CORP, PANASONIC CORP 그리고 MITSUBISHI ELECTRIC CORP 등전력및전자관련기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는 LS산전, 한국전자통신연구원, SK텔레콤이상위출원인으로나타났으며, 미국출원인의경우, GENERAL ELECTRIC CO, ADVANTEST CORP, ALLURE ENERGY INC가 xems 관리기술관련다수의특허를출원하고있는것으로나타남 115

120 에너지수요관리 - xems 관리 가장많은특허를보유하고있는 GENERAL ELECTRIC CO의 3극패밀리수가 15건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 일본의 TOSHIBA CORP도 38건으로다국적시장을확보 미국기업인 ALLURE ENERGY INC가확보한특허의피인용지수가 48.84로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 GENERAL ELECTRIC CO 국가미국 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국 미국 일본 유럽 % 84% 10% 6% IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 미국 주력기술분야 에너지관리시스템및 HEMS 관리시스템 TOSHIBA CORP 일본 % 28% 58% 15% 일본 에너지관리시스템및방법 LS 산전 한국 % 21% 7% 14% 한국 에너지관리시스템및데이터처리 KYOCERA CORP 일본 % 24% 52% 24% 일본 에너지관리장치 PANASONIC CORP 일본 % 19% 67% 14% 일본 에너지관리시스템및방법 한국전자통신연구원 한국 % 35% 0% 0% 한국 0 2 BEMS 관리시스템 ADVANTEST CORP 미국 % 91% 0% 0% 미국 전기전력그리드및네트워크 MITSUBISHI ELECTRIC CORP 일본 % 18% 64% 9% 일본 에너지관리시스템및데이터처리 ALLURE ENERGY INC 미국 % 85% 8% 4% 미국 에너지관리시스템및방법 SK 텔레콤 한국 % 0% 0% 0% 한국 0 0 BEMS 관리시스템 116

121 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은 LS산전의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는벽산파워의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은 LS산전, SK텔레콤, POSCO ICT, KT 등이있으며, 중소기업의주요출원인은벽산파워, 케이디티, 비츠로시스등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전자통신연구원, 한국전기연구원, 한국에너지기술연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은중앙대학교, 성균관대학교, 고려대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 117

122 에너지수요관리 - xems 관리 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 xems 관리분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나중소기업이다수참여하여시장에서의역할이큰분야로나타남 EMS 시장에있어서중소기업은에너지진단및컨설팅, EMS 적용컨설팅, 솔루션개발및적용등대부분의영역에참여하면서전문역량을바탕으로대기업에대한솔루션공급및사업수주경쟁을하고있으며, 기술력을보유하고있는중소기업은에너지진단, 솔루션개발, 스마트미터제조기업이대부분임 [ xems 관리분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 에너지진단 현황조사및분석, 절감요소파악, 개선방안제시 LS 산전 에코시안, 두온, 아텍에너지 전영역 시스템 제작및공급, 표준 / 상호운용성적용, 개발및공급, 성과검증및개선, 표준 / 상호운용성적용 아시아나 IDT, 금호 ENG, LS 산전, 포스코 ICT 누리텔레콤옴니시스템, 우암코퍼레이션, 필링크, 그리드위즈, 아이온, 서호기기, 대유정보시스템, 금호 ENG, 피엠그로우, 에코시안, 벽산파워 개발및적용 통신 기기제작및공급, 표준 / 상호운용성적용, 개발및공급, 성과검증및개선, 표준 / 상호운용성적용 SK 텔레콤, KT 누리텔레콤, 플레넷, 젤라인, 옥타컴, 이글루시큐리티 개발및적용 스마트미터및센서 IT 융합열처리및에너지모니터링, 열처리로부품기술 LS 산전, 삼성전자, LG 전자 누리텔레콤, 필링크, 옴니시스템, 피에스텍, 대광계기, BMT, 위지트, 피에스텍 스마트미터, 단순기능중심의센서 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 118

123 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 xems 관리분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 xems 분야중소기업은최근에 EMS 네트워크통신기술과관련된연구개발에다수수요가잇는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인 ICT기술과의전력산업의융복합기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ xems 관리분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 에너지관리및분석 SW 건물에너지절약 관리를위한모니터링및제어시스템개발서브미터링기능과 IT기반웹서버기능의 DDC 로구성한단일빌딩 BEMS EMS 분야계측기술 에너지하베스팅을활용한무전원센서노드개발전기소모유형자가진단과센서연동및지능형원격제어를통하여전력절감을극대화하는사물인터넷기반전력절감시스템 xems 관리기술 EMS 제어기술 건물에너지절약 관리를위한모니터링및제어시스템개발 EMS 네트워크통신기술 양방향통신제어가가능한스마트콘센트모듈및이를이용한제어시스템개발 Wi-Fi 무선통신으로서버에자동접속하여대기전력을차단하며전력을제어하는스마트전력제어장치및원격관리서버 S/W 기술개발 Zigbee 통신확장 Home Area Network(HAN) 기반의에너지관리게이트웨이 (EMG) 시스템 IoT 기반통신모듈을이용한전력계측데이터전송장치및전력 IT 시스템 119

124 에너지수요관리 - xems 관리 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 xems 관리기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 xems 관리기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 13개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : xems 관리기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 9) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 10) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 xems 관리기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 9) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 10) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 120

125 전략제품현황분석 [ xems 관리분야키워드클러스터링 ] [ xems 관리분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 energy storage system, managemen t system SYSTEMS, METHODS AND APPARATUS FOR AN IMPROVED INTERFACE TO ENERGY MANAGEMENT SYSTEMS 2. Smart load management in demand response using microgrid EMS 3. Correlates of suicidality in firefighter/ems personnel 4. A generic and flexible simulation-based analysis tool for EMS management 5. Submetering hydrocarbon fueled water heaters with energy manager systems 클러스터 02 energy managemen t system, energy 29~31 1. ENERGY MANAGEMENT SYSTEMS AND METHODS 2. ENERGY MANAGEMENT METHODS AND SYSTEMS BASED ON FINANCIAL IMPACT 3. SYSTEMS, METHODS AND APPARATUS FOR IMPROVED MANAGEMENT AND CONTROL OF ENERGY DELIVERY SYSTEMS 4. ENERGY MANAGEMENT SYSTEM, ENERGY MANAGEMENT 121

126 에너지수요관리 - xems 관리 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 03 data, energy, process 37~41 METHOD, PROGRAM, AND SERVER 1. Data management apparatus and method of energy management system 2. Data processing apparatus of energy management system 3. DATA MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD OF ENERGY MANAGEMENT SYSTEM 클러스터 04 energy system, prediction Energy prediction system 2. Real-time prediction of power system frequency in FNET: A state space approach 클러스터 05 demand response, electrical energy 34~36 1. Simulation of energy consumption in a microgrid for demand side management by scheduling 2. Optimal operation of Smart Grids with demand side management 클러스터 06 grid elements, energy managemen t system Energy Management of a Cluster of Interconnected Price-Responsive Demands 2. Estimating true worst currents for power grid electromigration analysis 클러스터 07 monitoring, factor, system 22~24 1. A method for real time voltage stability monitoring in sub-transmission networks 2. Real-time predictive systems for intelligent energy monitoring and management of electrical power networks 클러스터 08 apparatus, electric power grid 17~20 1. Apparatus and method for processing data in energy management system 2. HOME ENERGY MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD FOR INTERWORKING WITH NEW RENEWABLE ENERGY 클러스터 09 클러스터 10 algorithm, network, energy managemen t system building, energy managemen t system, power grid Encodings for Evolutionary Algorithms in smart buildings with energy management systems 2. APEENING, AND METALLIC MATERIAL PRODUCT 1. BUILDING INTERGRATED PHOTOVOLTAIC DEVICES AS SMART SENSORS FOR INTELLIGENT BUILDING ENERGY MANAGEMENT SYSTEMS 2. Building energy management method and system 122

127 전략제품현황분석 [ xems 관리분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 Local EMS 에대한통합운영관리기술 energy storage system, management system 요소기술 02 에너지사용기기에너지효율분석및관리기술 algorithm, network, energy management system, apparatus 요소기술 03 에너지데이터의표준정보화기술 data, energy, process 요소기술 04 기상환경변화에따른에너지생산예측기술 monitoring, factor, system, energy system, prediction 요소기술 05 기상환경변화에따른에너지소비예측기술 monitoring, factor, system, energy system, prediction 요소기술 06 에너지사용기기에대한에너지효율영향인자분석기술 data, energy, process 요소기술 07 에너지소비평준화를위한부하밸런싱자동학습기술 algorithm, network, energy management system, apparatus 요소기술 08 전력계통안전화를위한수요관리 (DSM) 기술 demand response, electrical energy 요소기술 09 에너지효율기반의설비상태예측기술 apparatus, electric power grid 요소기술 10 요소기술 11 요소기술 12 수요반응 (DR) 용량예측및감축대상선정기술 EMS 운영기능모듈화및플랫폼화기술 EMS 기반에너지경영시스템 (ISO50001) 구현기술 demand response, electrical energy energy storage system, building, energy management system energy management system, energy 요소기술 13 에너지모니터링및제어를위한모바일 /EMS 연계기술 energy management system, energy 123

128 에너지수요관리 - xems 관리 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ xems 관리분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 EMS 운영기능모듈화및플랫폼화기술 특허 / 논문클러스터링 시스템및정보처리표준화기술 에너지데이터의표준정보화기술 특허 / 논문클러스터링 EMS 기반에너지경영시스템 (ISO50001) 구현기술 특허 / 논문클러스터링 에너지사용기기에너지효율분석및관리기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 에너지효율기반의설비상태예측기술 특허 / 논문클러스터링 에너지효율및설비관리기술 에너지모니터링및제어를위한모바일 /EMS 연계기술 에너지사용기기에대한에너지효율영향인자분석기술 Local EMS 에대한통합운영관리기술 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 에너지소비평준화를위한부하밸런싱자동학습기능 특허 / 논문클러스터링 수요반응 (DR) 용량예측및감축대상선정기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 Real-time 기반의에너지데이터수집및설비제어기술 전문가추천 에너지부하분석및제어기술 원가관리단위별에너지비용원가분석및배분기술 전력계통안전화를위한수요관리 (DSM) 기술 전문가추천 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기상환경변화에따른에너지생산예측기술 특허 / 논문클러스터링 기상환경변화에따른에너지소비예측기술 특허 / 논문클러스터링 124

129 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ xems 관리분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 EMS 운영기능모듈화및플랫폼화기술 플랫폼기반의 EMS 의기능구성을표준화하고기본 / 필수기능, 부가기능 ( 타운영시스템의일부기능을이관 ), 선택기능 ( 설비특성별로반영하는추가기능 ) 등을모듈화하여플랫폼상에서기능을수행하도록하는기술 시스템및정보처리표준화기술 에너지데이터의표준정보화기술 5 종에너지 ( 전기, 가스, 스팀, 열, 물등 ), 설비및공정에대한물리적데이터의단위및정밀도에대한기준과함께통합된시스템내에서의기준을정하여 xems 에적용하는기술 EMS 기반에너지경영시스템 (ISO50001) 구현기술 데이터수집및처리기준관련 ISO50001 의요건을반영하여시스템에구현함으로써 xems 에의한에너지경영을지원하도록하는기술 에너지효율및설비관리기술 에너지사용기기에너지효율분석및관리기술 에너지효율기반의설비상태예측기술 에너지를사용기기의효율관리를위한기준 ( 성능에따른에너지표준사용량, 부하변동에따른에너지사용량, 에너지효율관리를위한기준사용량등 ) 을설정, 이에기반한실제효율과의 Gap 등을관리하도록지원하는기술 장 단기설비의가동상황에따른효율과예측되는설비이상의상관관계를분석하여설비의신뢰성관리가가능하도록지원하는기술 에너지부하분석및제어기술 에너지소비평준화를위한부하밸런싱자동학습기능 수요반응 (DR) 용량예측및감축대상선정기술 유사또는상이한다수의설비운영시적절한가동스케줄수립및운영을통해데이터를수집및분석하고, 다양한케이스의분석을통해공정전반의에너지사용량변동을최소화함으로써에너지의공급및사용을안정화시키는기술 설비가동상황에따른에너지의사용량과감축기준이되는 CBL 을산정하고, 감축지시발생시의무감축량에따른가동중지대상을선정하거나가동감축량을사전에설정함으로써자동으로서버제어를하거나운전자에게가이던스를하는기술 125

130 에너지수요관리 - xems 관리 6. 기술로드맵기획 가. xems 관리기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 126

131 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ xems 관리분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 EMS 운영기능모듈화및플랫폼화기술 완성도 (%) 20%, ( 요건 / 기준수립완료 ) 40%, ( 설계 / 개발 ) 40% ( 개발 / 테스트 ) 저가형표준 EMS 출시 시스템및정보처리표준화기술 에너지데이터의표준정보화기술 완성도 (%) 40%, ( 요건 / 기준수립완료 ) 60%, ( 적용기준표준화 ) - 에너지데이터표준의적용 EMS 기반에너지경영시스템 (ISO 50001) 구현기술 반영수준 (%) 30%, ( 요건 / 기준수립완료 ) 70%, ( 설계 / 개발 ) - 시스템기반 ISO50001 경영체제표준제시및적용 에너지효율및설비관리기술 에너지사용기기에너지효율분석및관리기술 에너지효율기반의설비상태예측기술 정확도 (%) 정확도 (%) 대상선정및개발 대상선정및개발 80% 95% 60% 90% 효율분석신뢰성확보 설비상태예측신뢰성확보 에너지부하분석및제어기술 에너지소비평준화를위한부하밸런싱자동학습기능 수요반응 (DR) 용량예측및감축대상선정기술 정확도 (%) 정확도 (%) 케이스선정 / 공정분석 요건 / 기준수립 70% 95% 95% 이상 - 에너지소비변동율 50% 개선 감축준비시간단축 (20 분이내 ) 127

132

133 전략제품현황분석 하이브리드전력조절기술

134

135 하이브리드전력조절기술 정의및범위 전원과부하사이에서전압, 전류, 주파수, 위상등하나이상을변환시키는장치를의미하며, 에너지저장장치의핵심설비중하나임. 태양광등신재생에너지 전력망의전기에너지를활용가능한전기로변환하고남은전기는다시전력망등으로전송할수있는양방향전력제어를수행하는기술 대부분고유의기술을통한발전이가능할때이루어질수있는요소기술이며특화된시장에서우위를선점할경우상당한파급력을지닐수있을것으로판단됨. 본기술의 KEY는 DC/DC 컨버터기술로대용량및고효율기반의솔루션이해당정부지원정책 2010년 10월에는 신 재생에너지산업발전전략 을발표해폭발적으로성장하는해외시장을선점하고글로벌경쟁력을확보하기위한토대마련 2014년 9월에는제4차신 재생에너지기본계획을확정 발표하여중장기신 재생에너지보급및육성전략을위한로드맵을수립 2016년에는에너지신산업의성과확산방안으로해상풍력등신 재생에너지 R&D 사업과신 재생에너지관련산업을주력산업으로육성하는종합대책을수립 ESS 시장이예상과달리변전소나대규모산업시설, 신재생에너지등중대형시장이열리고있음. PCS는 FR뿐아니라신재생에너지원이나무정전전원공급장치 (UPS) 등다양한분야의활용가치가무궁무진함중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 정부의신산업창출노력및신재생에너지투자여건개선에따른산업육성을위한정책지원 융합기술개발을위한세계최고수준의반도체및연관산업의기반확보기회 (Opportunity) 기후변화대응정책의국제적인합의로신재생에너지시장의급성장 아시아중심의신재생에너지시장확대로시장접근성우수 약점 (Weakness) 협소한내수시장및수출중심산업구조로인한국제경쟁력확보불확실성증대 미국, 독일, 일본의선진기업대비기술경쟁력취약 소재, 부품, 장비기술의취약성및과다한수입의존성위협 (Threat) 세계최대의시장과뛰어난원가경쟁력을갖춘중국업체의규모경제기반시장확대전략 중국주요기업의생산기지이전에따라중국-미국, 중국-EU 간무역마찰에따른반덤핑관세장벽으로발생한미국등주요시장에서의기회축소 중소기업의시장대응전략 신재생에너지산업의공급망내균형성장으로대 / 중견 / 중소기업의상생 / 공존가능한생태계구축 지속적인지원정책과신산업육성및해외시장진출지원을통한내수시장성장과수출시장의균형확립 차별화된기술및제품개발을통한대외경쟁력강화 131

136 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 핵심기술로드맵 132

137 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 전원과부하사이에서전압, 전류, 주파수, 위상등하나이상을변환시키는장치를의미하며, 에너지저장장치의핵심설비중하나임. 태양광등신재생에너지 전력망의전기에너지를활용가능한전기로변환하고남은전기는다시전력망등으로전송할수있는양방향전력제어를수행하는기술 대부분고유의기술을통한발전이가능할때이루어질수있는요소기술이며특화된시장에서우위를선점할경우상당한파급력을지닐수있을것으로판단됨. 본기술의 KEY는 DC/DC 컨버터기술로대용량및고효율기반의솔루션이해당 PCS(Power Conditioning System) 란, 태양광어레이 (Array) 로부터발전된직류전력을교류로변환하는장치. 직류를교류전력으로변환시켜주는기본기능외에보호협조, 전력품질기능등을갖는장치로서구성및용도에따라독립형 / 연계형, 단상 /3상, 절연변압기 / 고주파변압기 / 무변압기형태로구분 * 자료 : 전력전자학회논문지 [ Hybrid PCS 기본모형 ] 태양광에너지를계통이나배터리와같은에너지원에전달하거나부하에에너지를전달하는기술의중요성이커짐에따라태양광에너지를대상에맞는전력형태로변환하기위한 PVPCS(photovoltaic power conditioning system) 연구가활발히진행되는추세 기존의 PVPCS는 PV(photovoltaic) 의에너지를계통또는부하로만전달하는단방향형태였으나, 최근에는예비전력이나잉여분의태양광에너지를저장하기위한 ESS(Energy Storage System) 기술이요구되면서에너지가양방향형태로전달되는 PCS(power conditioning system) 연구가활발히진행 133

138 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 ESS의응용기술은잉여에너지를저장할뿐만아니라전력품질개선및계통안전의신뢰성을높일수있으며, 일반적으로배터리에너지의충 / 방전을이용하여전력사용의효율성을극대화하는 BESS(Battery Energy Storage System) 기술이사용 태양광 풍력하이브리드 (Hybrid) 발전시스템에서는발전의주인자인태양의일조량과바람의세기등이환경적요인으로적절하지못할경우충방전성능의한계를가지고있는에너지저장장치인배터리를충전하는데어려움이발생 PCS(power conditioning system) 는태양광 풍력발전시스템운용에필수적 ESS 시장이예상과달리변전소나대규모산업시설, 신재생에너지등중대형시장이열리고있음. PCS는 FR뿐아니라신재생에너지원이나무정전전원공급장치 (UPS) 등다양한분야의활용가치가무궁무진함 신재생에너지원의보급과 ESS의확산으로 DC를 AC로변환해주는 PCS(Power Conditioning System) 의중요성이증대하고있음. 향후태양광등은배터리와접목된하나의시스템으로사업화될것으로판단되며이를위해서는 2개의설비를지니는것이아닌하나의 Hybrid 기능으로 PCS를제품화하여경쟁력을가질것으로보임 이기종간의융합된하나의제품으로구성하는방식인 Hybrid PCS는일부중소기업에서특화된모델로추진중에있어, 중소기업이개발하기적합한제품으로판단 * 자료 : 전기학회논문지 [ 가정용 Hybrid PCS 구성 ] 134

139 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 하이브리드전력조절기술은제품분류관점에서제어및알고리즘기술, 컨버터 / 인버터기술, 실증기술등에따라다양한기술로분류 하이브리드전력조절기술중가장중요한기술요소인컨버터 / 인버터기술과관련해서, 고효율 DC/DC/ 컨버터기술, 고효율 AC/DC 컨버터및인버터기술, 대용량 DC/DC 개발기술등이포함 제어기술및알고리즘기술은신재생에너지및 ESS와의연계에관한제어기술로, 하이브리드제어기술, 관리기술, 하이브리드제어기술등이포함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 하이브리드제어기술 하이브리드전력조절기술 제어기술및알고리즘 컨버터 / 인버터기술 실증기술 ESS 및신재생에너지관리기술 모듈형하이브리드제어기술 대용량하이브리드제어기술 고효율 DC/DC 컨버터기술 고효율 AC/DC 컨버터 / 인버터기술 대용량 DC/DC 개발기술 열, 유동해석기술 하이브리드전력조절실증기술 이기종에너지원의연계기술 135

140 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 (2) 공급망관점 하이브리드전력조절기술은공급망관전의분류에서태양광발전시스템내적용과에너지 저장시스템내적용에따라세부기술로분류. ESS 와태양전지에의한배터리는연계되어있 는분야이나, 본관점에서는공급망에따라분류분석을수행 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 하이브리드전력조절기술 태양광발전시스템 에너지저장시스템 전력변환장치인 PCS/ 인버터는태양광어레이로부터발생되는직류전 기를상용주파수 전압의교류로변환하여전력계통에연계하여전력 을송전하는역할 시스템의 직류와 교류 측의 전기적인 감시 및 보호를 하는 구성 요소 ESS 를고려한하이브리드 PCS 시스템은고밀도에너지특성을가지는리튬폴리머배터리와태양전지로구성태양전지발전전력과계통전력을주에너지원으로하고리튬폴리머배터리를보조에너지원으로사용한시스템으로구성하여, 관련기술요소들포함 136

141 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 태양광발전 (Solar Photovoltaic Power Generation) 은태양광을직접전기로변환시키는발전방식이며, 하이브리드전력조절기술은해당시스템내핵심기술중하나 태양광발전시스템은발전기에해당하는태양전지모듈 ( 여러모듈의집합체인어레이 ), 전력저장기능의축전장치, 태양전지에서발전한직류를교류로변환하는전력변환장치인 PCS(Power Conditioning System), 시스템제어및모니터링과부하로구성 * 자료 : 2016 신 재생에너지백서 [ 태양광발전시스템및구성요소 ] 전력변환장치인 PCS/ 인버터는태양광어레이로부터발생되는직류전기를상용주파수 전압의교류로변환하여전력계통에연계하여전력을송전하는역할을함과동시에시스템의직류와교류측의전기적인감시및보호를하는구성요소로서, 태양광시스템중에서태양광모듈다음으로가격비중이높음 태양광발전시스템을지역및환경맞춤형으로구분하면, 대규모발전용 (Utility), 소규모발전용 ( 상업용, 가정용등 ), 건물통합형 (BIPV), 수상용, 사막용태양광및집광형태양광발전시스템등으로도분류 태양광발전기술은기후변화대응, 미래에너지원의다원화, 21세기산업및에너지패러다임의변화및인간의삶의질향상에따른새로운저탄소사회의구현을촉진하는신성장동력청정산업의선두주자로서각광 태양광이풍부한일부지역에서는이미보조금이나정책지원으로부터벗어나독자적으로발전원가가경쟁력을갖추게되어미래의청정발전원으로확실히자리매김할것으로기대 태양광발전산업은원전사고이후 (2011년, 후쿠시마 ) 일본, 미국등을중심으로가정용및상업용태양광발전시스템보급뿐만아니라대형발전소 (Utility, 1MW급이상 ) Project 수요가증가함에따라태양광발전시스템및 BOS 수요가증가할것으로전망되는산업 또한, BEMS(Building Energy Management System) 또는 Micro Grid와연계할수있는 BIPV( 미관고려 ) 에적합한 PCS(Power Conditioning System) 를포함한주변기기의수요가증가할것으로예상 137

142 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 건물통합형 (BIPV) 태양전지모듈적용증가전망에따라, 고효율화, 경량화및미관수력태양전지전력변환기기수요증가 정부의온실가스감축목표 (2020년에배출전망치의 30% 감축 ) 달성을위해, 온실가스저감효과가큰태양광발전비중을적극적으로향상시킬필요가있으며, 이는신규건축물의신재생에너지의무할당제등을통해시행될예정 태양전지전력변환기기의고효율화및경량화, 그리고전력변환기기의우수한미관등이신재생에너지정책의홍보수단및실제적인에너지효율성증대로이어질수있도록, 시장니즈에맞추어제품을개발해야시장확대에기여가가능할것으로판단 계속된세계경기의침체및유가하락에도불구하고 2015년태양광발전시장은 50GW가설치되어 2014년대비 25% 이상의성장 138

143 전략제품현황분석 (2) 산업의구조 하이브리드전력조절기술은태양광발전시스템과연계된기술로, 태양전지시장의특성상태양전지모듈과태양전지전력변환기기는서로종속적인특징을가지므로미래유망산업인태양전지시장은태양전지전력변환기기시스템시장에도긍정적인영향을미칠것으로판단 하이브리드전력조절분야의전방산업으로서건축산업, 토목산업, 전력산업등이포함되며, 태양광발전시스템및에너지저장장치관련산업에다양하게적용될것으로전망 [ 하이브리드전력조절분야산업구조 ] 후방산업하이브리드전력조절분야전방산업 반도체수동부품관련산업 Cable 산업등 전력생산 ( 가정용, 상업용, 발전용 ) BIPV 태양광발전시스템 ESS 건축토목전력산업등 하이브리드전력조절분야의후방산업으로는반도체산업, 수동부품관련산업및 Cable 산 업등이포함되어있으며, 이들을바탕으로제어시스템을구축 139

144 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 나. 경쟁환경 태양광발전시스템의모듈분야를살펴보면, 2015년세계모듈생산량은 65GW이며, 중국이 42GW로최대를차지하고있으며, 일본, 독일, 말레이시아, 한국에서일부생산이이루어지고있음 최근미국의반덤핑 / 반보조금관세를피하기위해중국의주요업체가해외생산기반을구축하는생산지역다변화시도. 생산능력연 3GW 이상의기업으로트리나솔라 (Trina Solar), 한화큐셀, 잉리그린에너지 (Yingli Green Energy), JA 솔라, 징코솔라 (Jinko Solar), 캐나디언솔라 (Canadian Solar) 등이존재 현재한화큐셀을포함한주요업체들은증설을통해 2016년 5GW 이상의생산능력을보유할것으로예상되면서시장주도권을확보하기위한경쟁이한층치열하게전개될전망 태양전지시장의특성상태양전지모듈과태양전지전력변환기기는서로종속적인특징을가지므로미래유망산업인태양전지시장은태양전지전력변환기기시스템시장에도긍정적인영향을미칠것으로판단 태양전지전력변환기기 ( 인버터 ) 제조사의연도별판매량자료를보면, SMA는 2009년이후 36.0% 이상의세계시장점유율을유지하고있으며, 타제조사간에순위변동이발생 2009년이후태양광발전시장이폭발적으로성장하면서주요인버터업체인 SMA, KACO, Fronius, Power-one, SIEMENS 등이증설확대및신흥시장마케팅등을통해서보다공격적으로시장진출을도모한 KACO 2010년이후제 2의컨버터회사로성장 * 자료 : SNE 리서치, 태양광용인버터기술및시장전망 [ 태양광인버터업체의전세계시장점유율 ] 140

145 전략제품현황분석 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류제어기술및알고리즘컨버터 / 인버터기술실증기술 주요품목및기술 하이브리드제어기술 ESS 및신재생에너지관리기술모듈형하이브리드제어기술대용량하이브리드제어기술 MPPT 기술 고효율 DC/DC 컨버터기술고효율 AC/DC 컨버터 / 인버터기술대용량 DC/DC 개발기술전력손실및품질유지기술 열, 유동해석기술하이브리드전력조절실증기술이기종에너지원의연계기술 해외기업 Yingli Trina Canadian Solar Jinko Renesolar Kyocera JA Solar Sunpower SMA KACO Fronius Xantrex Sunways SMA KACO Fronius Xantrex Sunways 국내기업 다스테크헥스파워시스템윌링스현대중공업 LS 산전 현대중공업 LS 산전 LG 전자다스테크헥스파워시스템윌림스 현대중공업 LG 전자 LS 산전신성솔라에너지솔라테크탑선경원테크렉스코해성쏠라 ETA 솔라 141

146 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 다. 전후방산업환경 하이브리드전력조절기술의발전에따라, 전방산업에광범위한영향을미칠것으로전망. 특히, 현재다양하게개발되고있는기술들중 Grid Parity 시대의도래에대응하기위해실생활에폭넓게사용될수있는제품으로서극서기와동절기등전력소모량이많은계절의전력피크에유용한각종에너지저장장치에활용이가능한하이브리드 PCS 제품이개발되고있는추세 최근기후변화와화석에너지고갈에따른태양광발전과풍력발전등신재생에너지개발에국가적관심이집중되고있는추세. 이에따라, 신재생에너지개발및에너지저장장치적용의필요성이증대되고있음 전력변환장치의성능향상과전력제어기술의성능개선을위해, 후방산업중반도체관련산업의전력산업과의연계개발추진필요 시간대및절별변동이큰전기부하를평준화시켜전반적인부하율을향상시킬경우, 발전단가를낮출수있으며전력설비증설에필요한투자비와운전비등을절감하게되어전기요금인하등의추가적인효과가가능하게될것 하이브리드전력조절기술이적용되는 ESS의경우, 향후스마트그리드와 ESS가결합하면기존전력망에정보기술이응용되어전력공급자와소비자가양방향으로실시간정보를교환하고 ESS를통해필요한시기에전기에너지를공급하여에너지효율을향상시키는시스템구현이가능함 142

147 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 하이브리드전력조절기술시장은태양광발전시스템산업내전력변환장치시장규모를바탕 으로추정이가능하며, 본시장범위에는마이크로인버터부터대용량인버터까지를포함 2015 년기준 9,355 백만달러의시장규모를형성하였으며, 연평균 7.5% 의성장률을바탕으로 2020 년기준약 13,431 백만달러규모의하이브리드전력조절관련시장을형성할것으로전망 [ 하이브리드전력조절분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 9,355 11,058 10,812 11,622 12,494 13, * 자료 : 태양광용인버터기술및시장전망 (2008~2015), SNE 리서치자료를바탕으로추정 세계태양광발전시스템설치시장은 2004년 1GW를초과한이후 43% 이상의폭발적인복합연평균성장률 (CAGR) 을나타내며급성장하여왔고 2015년에약 50GW를초과하는시장규모형성 2011년후쿠시마원전사고이후일본및유럽등에서원전설치계획을축소또는폐지하였고, 중국, 일본, 미국및신흥시장 ( 동남아시아, 아프리카, 남미등 ) 에서태양광설치량을확대하면서향후세계태양광시장은꾸준히증가할것으로예측 기존의발전용태양광시장뿐만아니라지역및환경맞춤형태양광발전시스템 (BIPV, 수상태양광등 ), Niche Market 시장 ( 개인용휴대기기등 ) 등이점진적으로확대되고있어신규시장의창출도확대될것으로기대. 이에따른, 하이브리드전력조절기술의적용시장도확대될것으로전망 * 자료 : 2016 신 재생에너지백서 [ 세계태양광설치시장현황 ] 143

148 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 나. 국내시장 국내하이브리드전력조절분야시장규모는 2015 년기준 405 억원규모로추산되며, 연평균성장률은 15.2% 로국내시장의고성장을유지하여 2020 년에는 821 억원규모의시장으로성장할것으로예상 해당시장은국내 PCS 산업시장점유율 1위를차지하고있는데스틴파워의 2014년도, 2015년도매출과점유율을바탕으로추정하였으며, 실제의시장규모성장률은보다더빠를것으로추정됨 [ 하이브리드전력조절분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('15~'20) 국내시장 * 자료 : PCS 국내시장 1 위업체인데스틴파워의 2014 년, 2015 년도매출액 (23 억, 81 억 ) 및국내시장점유율을바탕으로국내시장규모를추정하였음 세계 ESS 시장은 20년에약 47.4조원규모로성장이전망되며, 이중가정용및신 재생에너지관련수요가전체의 70% 이상을차지할것으로보이며, 2~10시간용량의 ESS 시장이주류가될것으로예상됨 이에따라, 국내및세계하이브리드전력조절기술의수요도동반성장할것으로예상 * 자료 : 스마트그리드기술동향, 지능형전력망협회 [ 에너지저장시설의수요전망 ] 144

149 전략제품현황분석 다. 무역현황 하이브리드전력조절기술의요소기술품목단위의무역현황은수출품목중전력변환장치및태양광발전시스템관련품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량이수입량대비감소하는추세 하이브리드전력조절기술의수출현황은 11년 31억 4,500만달러에서 15년 27억 3,500만달러수준으로감소하였으며, 수입현황은 11년 25억 9,000만달러에서 15년 26억달러수준으로소폭증가하였으며, 무역수지는대폭감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -3.4% 로감소하였으며, 수입금액은 0.1% 로소폭증가하여전체무역수지의연평균성장률은 -29.8% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.10) 부터 15년(0.03) 까지감소한것으로나타나, 아직까지는원천기술및핵심기술확보부재에따라수입에의존하고있는기술분야로판단됨 [ 하이브리드전력조절기술관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 3,145,401 3,165,748 2,811,956 2,794,558 2,735, % 수입금액 2,590,522 2,721,790 2,826,532 2,981,184 2,600, % 무역수지 554, ,958-14, , , % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 145

150 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 태양광시장이형성될초창기에는시장의태양전지모듈이주도하는형국이었으나, 최근들어서는태양광인버터의기술적진보를바탕으로태양광인버터제조업체들이시장에서주목을받고있음. 이러한시장현황에힘입어, 우선태양광 PCS의제조업체수가증가하는추세 기존태양광 PCS 전문대기업 : SMA, KACO, Fronius, Xantrex, Siemens, 와같이시장에진입한지오래되었고, 태양광모듈및시공업체등과다양한포트폴리오를바탕으로시장의수요에대응 신규태양광 PCS 기업 : 태양광 PCS 신생업체는두가지부류로써, 첫째는기존의모터인버터제조업체, 전기기기보호장치제조업체등기존의유사한타산업체에서태양광 PCS로진입한업체들이있고, 두번째는마이크로인버터와같이새로운혁신태양광 PCS를바탕으로시장에진입한업체들이존재 태양광에너지를계통이나배터리와같은에너지원에전달하거나부하에에너지를전달하는기술의중요성이커짐에따라태양광에너지를대상에맞는전력형태로변환하기위한 PCS(power conditioning system) 연구가활발히진행 기존의 PCS는 PV(photovoltaic) 의에너지를계통또는부하로만전달하는단방향형태였으나, 최근에는예비전력이나잉여분의태양광에너지를저장하기위한 ESS(Energy Storage System) 기술이요구되면서에너지가양방향형태로전달되는 PCS(power conditioning system) 연구가활발히진행 ESS의응용기술은잉여에너지를저장할뿐만아니라전력품질개선및계통안전의신뢰성을높일수있으며, 일반적으로배터리에너지의충 / 방전을이용하여전력사용의효율성을극대화하는 BESS(Battery Energy Storage System) 기술이사용 BESS는상대적으로전력요금이값싼심야에배터리를충전했다가전력요금이비싼주간에는태양광발전전력과함께배터리에너지를계통으로방전하여전력공급의유연성을확보. 이는사용자입장에서매우유연한전력사용을기대할수있게하며, 또한, 전력공급자입장에서도수요예측의신뢰성확보를통해효율적인발전을기획할수있음 최근이러한추세에따라, 하이브리드 PCS 시스템은고밀도에너지특성을가지는리튬폴리머배터리와태양전지로구성되며, 태양전지발전전력과계통전력을주에너지원으로하고리튬폴리머배터리를보조에너지원으로사용한시스템개발진행 146

151 전략제품현황분석 * 자료 : 전기학회논문지 [ 하이브리드 PCS 토폴로지 ] * 자료 : 전기학회논문지 [ 양방향 DC/DC 컨버터의배터리충 / 방전알고리즘 ] 147

152 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 태양광시장이형성될초창기에는시장의태양전지모듈이주도하는형국이었으나최근들어서는태양광인버터의기술적진보를바탕으로태양광인버터제조업체들이시장에서주목을받고있는추세. 이러한시장현황에힘입어우선태양광의제조업체수가증가하는추세 기존태양광 PCS 전문대기업 : SMA, KACO, Fronius, Xantrex, Siemens와같이시장에진입한지오래되었고, 태양광모듈및시공업체등과다양한포트폴리오를바탕으로시장의수요대응 신규태양광 PCS 기업 : 태양광 PCS 신생업체는두가지부류로써, 첫째는기존의모터인버터제조업체, 전기기기보호장치제조업체등기존의유사한타산업체에서태양광 PCS로진입한업체들이있고, 두번째는마이크로인버터및하이브리드 PCS와같이새로운혁신태양광 PCS를바탕으로시장에진입한업체들이존재 세계태양광용인버터 (PCS) 제조전문업체는전세계태양광인버터시장을주도하고있는 SMA, KACO, Fronius 등을중심으로가정용, 상업용, Utility 규모 (1MW급이상 ) 등다양한인버터가개발, 양산판매중 SMA사는현재 central 인버터, multi-string 인버터등모든제품에대한포트폴리오를시장에공급하고있음. Micro inverter의경우는 2009년 9월에네덜란드회사인 OKE를인수하여마이크로인버터개발을끝내고 2012년상반기출하를목표로미국모델양산에들어갈계획이며, OKE는 micro inverter분야의개발과시리즈생산에 15년이상의경험을가진회사로 SMA과의기술력과조합이되어시너지효과를낼것으로기대 KACO사는 2007년 R&D를위주로한 KACO Korea를설립하며 100kW급고효율인버터를연구개발하였음. 2008년에는생산시설을구축하여양산을시작하였으며 100kW급에서 CE인증, ISO인증을취득한이후에 200, 250, 350kW급인버터역시개발해인증을취득하며 2010년에는 2000만달러의수출을기록하였으며, 송도에 1GW급의생산시설확충을위한투자를결정하여진행중 Fronius사는인버터생산용량은 2008년 620 MW에서 2009년 930 MW로증가하였으며 2011 년은 1GW에육박할것으로보임. 이에따른생산량은 2008년 460 MW, 2009년 720 MW를달성하였고 2011년에는 900 MW급으로상승하였으며 2012년은 1GW를생산 Xantrex사는 GT series로출시되는태양광 PCS의용량별포트폴리오는단상용으로 2.8/ 3.3/ 3.8/4.0/5.0kW로출시되고있고, 삼상대용량으로는 100kW, 250kW 급으로제품을생산하고있음. 최근에는 630kW급태양광 PCS를출시하였는데, 이전과는달리입력전압범위가 600V 까지가아니라 1000V까지확장한형태로시장에출시 Sunways사는태양전지, 모듈및인버터를제조하는태양광기업으로써, 1993년에설립하여, 태양광 PCS 분야에서는 HERI topology를개발하여, 최고효율 97.8% 를달성하는성과를보이고있음. 출시모델에는 NT2500에서 5000 등으로 10kW 이하의소용량모델에주력 148

153 전략제품현황분석 (2) 국내업체동향 국내태양광용인버터 (PCS) 제조전문업체는헥스파워, 다쓰테크, 윌링스등중소기업형태가대부분이며최근효성및현대중공업등의대기업이제품개발을완료해시장에진입하였음. 국내태양광용 PCS 제조업체들의경우소용량제품이주를이루고있으며, 대용량 PCS의개발은연구개발중이거나초기상용화단계의미진한상태로이에대한대책필요한실정 다쓰테크사는단상인버터의경우최고수준의효율을보유하고있고 4년연속국내 1위의 M/S를달성및삼상인버터는국내최초로무변압기형을개발했고동종대비최저무게와최고효율의장점을보유하고있어국내시장점유율 1위임. 또한 2007년 850 kw의판매량과 2% 의점유율로시작한삼상인버터 (10~50 kw) 는 2010년에는 10~500 kw까지그범위가확대되었고점유율은 25% 임. 2010년 43MW를기록한인버터생산량은 2011년 40MW로소폭하락하였으나 2012년에는 100MW 이상생산하며꾸준히증가하는추세 헥스파워시스템사는태양광계통연계형인버터 (Grid-connected PV inverter) 를국내최초로개발하고생산해왔으며최초 3kW급소용량태양광인버터를주력으로하다점차 5kW/ 10kW/ 20kW/ 30kW/ 50kW/ 100kW/ 250kW 급으로다양한용량의인버터를시장에출시 윌링스사는 2003년설립되어태양광 PCS 전문기업으로초기에진출한몇안되는국내기업중하나로써, 2004년 3kW 인버터를개발하고, 2005년 10kW~50kW까지의태양광 PCS 를개발하여현재시장에제품을출시하고있다. 최근에는 100kW/125kW/250kW 급의태양광인버터개발에성공하여, 시장에출시함 현대중공업은 3kW급의단상인버터에서부터 250 kw급의 3상4선식인버터까지를생산중임. 92~96% 의높은효율을보유하고있으며같은출력대비소형 / 경량화로설치및유지관리가용이하며, 원격및로컬통신을통한데이터모니터링이가능하고입력장비보호를위한각종보호기능을탑재해 50kW, 100kW급에서 EN 규정에의거해 CE 및 TUV 인증을획득함. 4kW급단상인버터는일본인증 (JET) 을받아일본에수출 LS산전은 1986년부터태양광사업을시작해 1990년대초부터태양광발전용인버터의연구를시작했으며, 오랜기간연구를거쳐최근에는 Solarvert 모델로써 3kW급태양광 PCS를출시하고있음. 아직태양광 PCS의용량다변화는이루지못했으나이를적극적으로추진중에있음. 또한인버터사업의핵심부품인전력반도체모듈의자체생산으로매출이확대되었고최근에는일본시장으로의태양광모듈, 인버터, 모니터링세트의진출을시도하고있으며 JET, J-PEC, J-MIC인증을취득 기업들외서울과학기술대학교, 성균관대학교등학계에서도하이브리드전력조절기술에대한연구개발이활발하게진행되고있음 서울과학기술대학교는비상전원기능을갖는하이브리드 ESS를위한 PCS 제어시스템을개발하여, 배터리의에너지를활용하여안정적인전력공급및전력품질제고 성균관대학교는가정용 ESS를고려한하이브리드 PCS의동작모드에따른제어방법및배터리충 / 방전제어알고리즘을제안 149

154 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 다. 기술인프라현황 태양광산업은에너지 환경문제의해결과새로운산업창출이가능한신규산업으로각국정부의정책적인지원하에성장 `12년부터 RPS(Renewable Portfolio Standards) 가실시되면서대형발전소 (Utility, 1MW급이상 ) 를설립하기위한프로젝트가지속적으로추진 도심전력수요를해소하기위한방안으로건물에태양광발전을활용하기위한 BIPV(BAPV 및 Roof-top 포함 ) 인증, 표준화및실증사업등이추진 2008년 ' 저탄소녹색성장 ' 국가발전패러다임이발표된이후세계신 재생에너지강국으로의도약을위해 2008년 ' 그린에너지산업발전전략 ' 과 2010년 ' 신 재생에너지산업발전전략 ' 이제시 ' 그린에너지산업발전전략 ' 에서는그린에너지분야에대한선택과집중으로선진국과의기술격차를조기에해소하고 R&D로부터수출산업화까지전주기적지원체계구축을통한글로벌그린에너지강국실현을표방 2030년까지신 재생에너지보급률을 11% 달성하겠다는목표와함께시장성, 기술성, 시급성등을고려하여성장동력화가필요한 9대분야를선정하여중점육성하는계획도수립 2014년 10월에발표한제4차신 재생에너지기본계획에서는 2035년까지 1차에너지의 11.0% 를신 재생에너지로공급하는것으로목표를수정 신 재생에너지공급비중목표 : 5.0%(2020) 7.7%(2025) 9.7%(2030) 11%(2035) 태양광발전지원정책으로 2012년이후부터는발전차액지원제도를중단하고신 재생에너지공급의무화제도 (Renewable Portfolio Standards; RPS) 로전환하여시행중 국내에서는 2006년부터시작한발전차액지원제도 (FIT) 제도덕분에태양광설치량은 2008년까지크게증가 2012년부터시행되고있는신 재생에너지공급의무화 (RPS) 제도가국내태양광발전시스템의보급확대를견인 2012년에 252MW가신규로설치되면서국내태양광보급은누적설치량기준으로 1GW를처음돌파하였고, 2013년약 531MW, 2014년 926MW, 2015년 1GW 설치되어누적기준으로 3.49GW가설치 150

155 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 하이브리드전력조절기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 11) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로하이브리드전력조절관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국출원경향은증가-감소-증가 -감소추세를보이나, 꾸준히활발한출원활동을보이고있으며, 한국은최근들어급격히증가하는추세. 일본과유럽은전반적으로유지추세 국가별출원비중을살펴보면한국이 46.5% 로최대출원국으로하이브리드전력조절기술을리드하고있는것으로나타났으며, 한국이 27.7%, 일본이 20.1% 로비슷한수준의출원비중을보이고있으나최근한국의출원증가추세가두드러짐 [ 하이브리드전력조절분야연도별출원동향 ] 11) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 151

156 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년이후출원이소폭증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은미미한것으로분석 미국의출원현황은증가와감소를반복하며꾸준히활발한출원이이루어지고있으며, 내국인에의한출원이다소많으나, 외국인에의한출원또한활발하게이루어지고있는추세. 미국의경우, 태양광산업이가장발달한국가로, 하이브리드전력조절기술의개발이활발한것으로판단 일본및유럽의출원현황은큰변화없이전반적으로유지추세를보이고있으며, 외국인에의한출원도소수존재하는것으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 152

157 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 하이브리드전력조절분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 12) 를통하여살펴본결과하이브리드전력조절분야의가장높은 IPC는 H02J 기술분야가 187건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 H02M가 45건, H01L가 20건으로다수를차지 이외에 H01M 16건, H02S 14건, G05F 8건, H02P 7건, H02K 6건, H02H 5건, H01F 5건순으로기술이투입되어있어하이브리드전력조절분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 H01M, H02K, H01F 기술분야의수명이 8년으로가장긴것으로나타났으며, G05F 기술분야는 5년으로가장짧은것으로분석 [ 하이브리드전력조절분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 13) H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 H02M 교류 - 교류, 교류 - 직류또는직류 - 직류변환장치및주요한또는유사한전력공급장치와함께사용하기위한장치 ; 직류또는교류입력의서지출력변환 ; 그것을제어또는조정 6 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 H02S H02S 적외선, 가시광선또는자외선의변환에의한전력의발생, 예. 광전지 [PV] 모듈을이용하는것 6 년 G05F 전기적또는자기적변량의조정계 5 년 H02P 전동기, 발전기, 회전변환기의제어또는조정 ; 변압기또는리액터또는초크코일의제어 7 년 H02K 발전 - 전기기계 8 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 H01F 자석 ; 인덕턴스 ; 변성기 ; 자기특성을위한재료의선택 8 년 12) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 13) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 153

158 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 H02J 분야로나타났으며, H02M, B60L 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 H02M 분야와융합된기술은 H01F, G05F 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, H01L 분야와융합된기술은 H02S, H01F, H01R 기술로분석 [ 하이브리드전력조절분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로한국및일본국적의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 에너지및전력분야의출원인이대부분 주요한국출원인을살펴보면 LS산전, 삼성SDI, POSCO ICT가다수의특허를출원하고있는것으로나타났으며, 일본출원인은 MITSUBISHI ELECTRIC CORP, DENSO CORP, TOSHIBA MITSUBISHI ELEC INC 등이출원활동을활발히하고있는것으로분석. 이들출원인은주로본국에출원건수가높은것으로나타났으며, 삼성SDI 의경우해외출원을활발히진행 그외, 미국의 ROCKWELL AUTOMATION TECH INC, SOLARCITY CORP, 영국의 ENECSYS LTD 등이포함 154

159 전략제품현황분석 가장많은특허를보유하고있는 LS산전의 3극패밀리수가 5건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 삼성SDI도 6건으로다국적시장을확보 영국의 ENECSYS LTE가확보한특허의피인용지수가 20.85로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨. 이스라엘의 SOLAREDGE TECHNOLOGIES LTD도높은피인용지수로기술력이높은기업으로판단 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 LS 산전 한국 % 14% 27% 5% 한국 5 0 태양광 PCS 제어및에너지저장 삼성 SDI 한국 % 33% 33% 6% 미국일본 에너지저장시스템및제어 POSCO ICT 한국 % 0% 0% 0% 한국 전력변환장치및배터리관리 ROCKWELL AUTOMATION TECH INC 미국 % 80% 0% 20% 미국 전력변환장치 MITSUBISHI ELECTRIC CORP 일본 % 40% 60% 0% 일본 전력변환장치및시스템 SOLARCITY CORP 미국 % 100% 0% 0% 미국 1 8 태양광전력조절시스템 ENECSYS LTD 영국 % 100% 0% 0% 미국 태양광전력조절시스템 DENSO CORP 일본 % 0% 100% 0% 일본 전력변환및충전장치 SOLAREDGE TECHNOLOGIES LTD 이스라엘 % 83% 0% 17% 미국 태양전지패널및시스템 TOSHIBA MITSUBISHI ELEC INC 일본 % 17% 67% 17% 일본 2 0 UPS 장치및풍력발전시스템 155

160 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은 LS산전의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는삼화전기, 인텍에프에이등의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은 LS산전, POSCO ICT, 삼성SDI, SK이노베이션, LG이노텍등이있으며, 중소기업의주요출원인은삼화전기, 인텍에프에이, 써니콘트롤스, 나산전기산업, 미지에너텍등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전력공사, 전자부품연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은공주대학교, 전북대학교, 한국과학기술원, 포항공과대학교등의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 156

161 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 하이브리드전력조절분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나중소기업이요소 기술의부품단위에다수참여하여시장에서의역할이큰분야로나타났으나, 실증기술및제어기 술분야는원천기술및높은기술력을요구하는분야로중소기업의경쟁력이낮은것으로분석됨 [ 하이브리드전력조절분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 제어기술및알고리즘 하이브리드제어기술 ESS 및신재생에너지관리기술모듈형하이브리드제어기술대용량하이브리드제어기술 MPPT 기술 현대중공업 LS 산전삼성 SDI 포스코 ICT 다스테크헥스파워시스템윌링스 알고리즘설계전력관리기술 컨버터 / 인버터기술 고효율 DC/DC 컨버터기술고효율 AC/DC 컨버터 / 인버터기술대용량 DC/DC 개발기술전력손실및품질유지기술 현대중공업 LS 산전 LG 전자효성 다스테크헥스파워시스템윌림스써니콘트롤스케이티이엔지 인버터및컨버터설계및제작 실증기술 열, 유동해석기술하이브리드전력조절실증기술이기종에너지원의연계기술 현대중공업 LG 전자 LS 산전한전 KDN 삼성 SDI 신성솔라에너지솔라테크탑선경원테크렉스코해성쏠라 ETA 솔라 실증및해석기술 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 157

162 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 나. 중소기업기술수요 하이브리드전력조절분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 하이브리드전력조절분야중소기업은최근에고효율태양광 PCS 기술과관련된기술개발에수요가잇는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인하이브리드 PCS 기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 하이브리드전력조절분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 제어기술및알고리즘 양방향통신제어가가능한스마트콘센트모듈및이를이용한제어시스템개발 하이브리드전력조절분야 컨버터 / 인버터기술 고효율경제형태양광 PCS(power control system) 제어기개발 실증기술 실시간태양광패널관리를위한스마트플랫폼개발전기안전보호기능이내장된태양광발전용채널감시장치및통합시스템개발 158

163 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 하이브리드전력조절기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 하이브리드전력조절기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 11개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 하이브리드전력조절기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 14) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 15) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 하이브리드전력조절기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 14) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 15) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 159

164 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 [ 하이브리드전력조절분야키워드클러스터링 ] [ 하이브리드전력조절분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 클러스터 02 클러스터 03 Electrical power, electrical generation, power control 9 Solar energy 6~8 Power conversion efficiencies, solar cell 5 1. Electrochemical treatment of tannery effluent using a battery integrated DC-DC converter and solar PV power supply - An approach towards environment and energy management 2. Development of high-efficiency solar power conditioner for operating wider input range 3. Hybrid AC-DC microgrids with energy storages and progressive energy flow tuning 1. A rapid maximum power measurement system for high-concentration photovoltaic modules using the fractional open-circuit voltage technique and controllable electronic load 2. On the impact of photovoltaic module characterization on the prediction of PV plant productivity 1. Power-Conditioned Solar Charger for Directly Coupling to Portable Electronic Devices 2. A high efficiency and reliability single-phase photovoltaic micro-inverter with high magnetics utilization for nonisolated AC-module applications 클러스터 04 conversion efficiency, 6~7 1. Fully solar-powered photoelectrochemical conversion for simultaneous energy storage and chemical sensing 160

165 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 05 Photovoltaic modules Power electronics. Power transformer 5 2. High efficiency power converters for battery energy storage systems 3. Photovoltaic inverter output current research of adaptive active harmonic compensation device 1. AC-DC POWER SUPPLY DEVICE AND SWITCHING MODE POWER SUPPLY DEVICE 2. DC-DC power conversion apparatus and method 클러스터 06 Photovoltaic system 9~11 1. On the impact of photovoltaic module characterization on the prediction of PV plant productivity 2. Performance of power-limited differential power processing architectures in mismatched PV systems 클러스터 07 DC-DC converters, DC power transmission 7 1. Electrochemical treatment of tannery effluent using a battery integrated DC-DC converter and solar PV power supply - An approach towards environment and energy management 2. A safety enhanced, high step-up DC-DC converter for AC photovoltaic module application 3. DC-DC CONVERTER 클러스터 08 hybrid power control, data 8~9 1. MULTIJUNCTION HYBRID SOLAR CELL WITH PARALLEL CONNECTION AND NANOMATERIAL CHARGE COLLECTING INTERLAYERS 2. Hybrid energy conversion device 3. ADAPTIVE CONTROL OF HYBRID ULTRACAPACITOR-BATTERY STORAGE SYSTEM FOR PHOTOVOLTAIC OUTPUT SMOOTHING 클러스터 09 hybrid solar cell 3 1. Enhanced photovoltaic performance and stability of carbon counter electrode based perovskite solar cells encapsulated by PDMS 2. Hybrid Solar Cells with Polymeric Bulk Heterojunction Layers Containing Inorganic Nanoparticles 클러스터 10 thermal analysis 7~10 1. Electro-thermal simulation and design of a 60 A, 4.5 kv half-bridge Si IGBT/SiC JBS hybrid power module 2. Thermal analysis of a segmented rotor switched reluctance motor used as the belt-driven starter/generator for hybrid electric vehicles 클러스터 11 Electric inverters 11~13 1. A new photovoltaic inverter and its feedforward power predictive control 2. Behavioral modeling of grid-connected photovoltaic inverters: Development and assessment 클러스터 12 Electric power apparatus, Electric power system 11~12 1. A novel fused converter for hybrid power systems 2. Active power control of photovoltaic power systems 3. Amplification relay device of electromagnetic wave and a radio electric power conversion apparatus using the device 161

166 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 [ 하이브리드전력조절분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 고효율 DC/DC 컨버터기술 DC-DC converters Electrical power electrical generation 요소기술 02 고효율 AC/DC 컨버터, 인버터기술 DC-DC converters Electrical power Electric inverters 요소기술 03 이기종에너지원의연계기술 Energy conversion conversion efficiency 요소기술 04 하이브리드제어기술 hybrid ESS hybrid power control 요소기술 05 ESS 및신재생에너지관리기술 ESS Electrical power 요소기술 06 열, 유동해석기술 thermal analysis Electrical power 요소기술 07 하이브리드전력조절실증기술 Electric power apparatus 요소기술 08 모듈형하이브리드제어기술 hybrid ESS hybrid power control 요소기술 09 대용량하이브리드제어기술 hybrid ESS hybrid power control 요소기술 10 대용량 DC/DC 개발기술 DC-DC converters Electrical power electrical generation 요소기술 11 기구제작및열제어시스템기술 thermal analysis Electrical power Electric power apparatus 162

167 전략제품현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 하이브리드전력조절분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 고효율 DC/DC 컨버터기술 특허 / 논문클러스터링 전력변환기술 무정전 STS 기술 대용량 DC/DC 개발 기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 고효율 AC/DC 컨버터, 인버터기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 하이브리드제어기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 소자제어기술 모듈형하이브리드제어기술 대용량하이브리드제어기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 열, 유동해석기술 전문가추천특허 / 논문클러스터링 기구제작및열제어시스템기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 모의해석기술 하이브리드전력조절실증기술 ESS 및신재생에너지관리기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 이기종에너지원의연계기술 전문가추천특허 / 논문클러스터링 163

168 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업 에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합 성 (10) 을고려하여평가 [ 하이브리드전력조절분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 고효율 DC/DC 컨버터기술 배터리, 태양광모듈등 DC 로공급되는에너지를다른전압대로변환하는컨버팅기술 전력변환기술 무정전 STS 기술 전력회사의전력공급중단시 4ms 이내로절체하기위해반도체소자를활용한스위치기술 하이브리드제어기술 DC와 AC로공급되는이기종의형태를전력계통이요구하는전압과주파수로일괄변환제어하는기술 소자제어기술 모듈형하이브리드제어기술 모듈을독립적으로구성하여다양한용량대로전력조절설비를구성할수있는기술 열, 유동해석기술 상시운전되는전력조절설비의스위칭및필터에서발생되는열과공기의흐름을해석하는기술 모의해석기술 기구제작및열제어시스템기술 전력조절설비의핵심설비를구축하기위한기구및열제어를위한설비를제어하는기술 164

169 전략제품현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 하이브리드전력조절기술기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 165

170 에너지수요관리 - 하이브리드전력조절기술 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 하이브리드전력조절분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 고용량 DC/DC 컨버터변환기술 고용량화 (kw) 250kW 이상 500kW 이상 750kW 이상 고용량화에따른적용분야다양화 전력변환기술 무정전 STS 기술 절체시간 (%) 절체시간 4ms 이하 절체시간 2ms 이하 - 무정전절체를통한전력공급신뢰도향상 하이브리드제어기술 고용량화 (kw) 250kW 이상 500kW 이상 1000kW 이상 하이브리드소스의고용량변환기술확보 소자제어기술 모듈형하이브리드제어기술 기본단위 kw - 250kW 이상 500kW 이상 DC 전력공급시장활성화에따른용량의다양성확보 모의해석기술 열, 유동해석기술 기구제작및열제어시스템기술 해석정밀도향상 전력사용량 (%) 정밀도 80% 이상 전력사용량 5% 이하 정밀도 90% 이상 전력사용량 3% 이하 - - 다양한모의를통한솔루션의수명확보 소비에너지의최적화를통한에너지효율향상기여 166

171 전략제품현황분석 전력 / 전원제어시스템

172

173 전력 / 전원제어시스템 정의및범위 생산된전기에너지를저장하여전력이필요한시기에사용함으로써에너지이용효율향상, 신재생에너지활용도제고및전력공급시스템안정화를위한장치 저장방식에따라배터리방식과 배터리방식으로구분할수있고, 용도에따라부하평준화용, 신재생에너지연계용, 주파수추종용, 첨단부하조절용, UPS용등으로구분정부지원정책 국내에너지저장장치는 2020년까지 1,700MW 규모의시장을확대하고자하는목표가수립되어, 이와관련된제어기술의연구개발필요성증대 5차전력수급기본계획에의하면 년기간에연평균 1.9% 증가될것으로예상되며, 신재생에너지의경우, 제3차신재생에너지기본계획에따르면보급목표가 2008년에는 2.58% 인반면, 2030 년에는 11% 를목표로하고있음 산업부는 2035년까지분산전원을지금보다 15% 확대, 신재생에너지보급을 11% 끌어올리겠다는정책목표발표 에너지저장기술은스마트그리드, 전기자동차, 및신재생에너지등의차세대성장산업의시장지배력확대를위한핵심기술로써의중요성이부각 최근 ESS( 전기저장장치 ) 는주파수조정, 신재생에너지연계, 수요반응등다양한분야에활용됨으로써전력피크억제, 전력품질향상및전력수급위기대응을가능케해에너지신산업추진을위한기반으로각광중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 전방산업에대한파급효과가큰분야 에너지절약에대한정부의강력한추진의지기회 (Opportunity) 에너지신산업추진을위한기반으로각광 전세계적인 ESS 시스템보급확대정책추진 스마트그리드사업의에너지저장운영경로로써시장활성화가능 약점 (Weakness) 표준화, 규격등에대한정부가이드라인이확립되지않은부분이다수존재 관련일부소재및부품기술력부재로해외의존도가높음위협 (Threat) ESS에대한국민의인식부족 일본, 미국, 중국정부의적극적인지원정책과규제의장벽존재 선진경쟁국에서다양한에너지저장기술에대한개발로기술개발패러다임변화가능 중소기업의시장대응전략 PMS는배터리및 PCS를관리하고충 방전의크기를제어하는시스템으로대기업이주도적으로하기에는그규모와비용측면에서비효율적인부분존재. 이에따라, 해당부품개발을통한대기업과의공동연구진행 향후배터리, PCS 뿐만아니라태양광, 풍력등서로다른자원들과의복합적인제어를요구하는시장이활성화될수있으므로중소기업을중심으로지속적인개발및연구필요성증대 169

174 에너지수요관리 - 전력 / 전원제어시스템 핵심기술로드맵 170

175 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 에너지저장장치는생산된전력을발전소, 변전소및송전선등을포함한각각의연계시스템에저장후, 전력이필요한시기에선택적 / 효율적사용을통해에너지효율을극대화시키는시스템 에너지저장시스템이란생산과동시에소비가이루어지는전기의특성에저장기술을도입하여전기수요가적을때생산된전기를저렴한가격으로저장하고수요가많을때저장된전기를공급하는시스템임 * 출처 : 스마트그리드기술동향 - 지능형전력망협회, 2012 [ 에너지저장장치개념도 ] 에너지저장기술이란화학 (chemical)/ 동역학 (kinetic)/ 위치 (potential) 에너지등과같은여러에너지형태를활용하여최종적으로전기로변환시킬에너지를저장하는기술을의미 에너지저장에는다양한기술이있는데각기술의적용범위는저장용량별, 장단기운전주기별옵션에따라서로상이함 대용량저장장치 (bulk energy storage) 는용량이수십 수백 MW이면서매일수시간의에너지저장이가능 소규모의배전 (distributed) 저장장치는송배전지점상에위치하면서전력소비자와직접연결되어있는데용량은 kw 규모이면서수분단위의전력저장이가능 전력저장을위한주요기술로는양수발전장치 (pumped hydro), 압축공기저장장치 (compressed air energy storage), 리튬이온전지 (lithium ion battery), Flow전지, Flywheel 전지, 나트륨-유황 (NaS) 전지등이있음 CAES 및 Flywheel은물리적에너지저장시스템이며고출력의에너지를신속히저장할수있는반면에초기투자비가과다함 Li Battery, NaS, Redox Flow Battery는화학적에너지저장시스템이며특히 LiB는공급측및수요측에너지저장시스템모두에적합함 171

176 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 * 출처 : 스마트그리드기술동향 - 지능형전력망협회, 2012 [ 에너지저장장치의구성도 ] 에너지저장전력관리시스템 (PMS: Power Management System) 전력망의곳곳에, 많은수의전력저장장치를설치하고네트워크기술, 전력전자기술을이용해스 마트한통합관리를하여수요및분산전원의 randomness 를완충하는장치혹은시스템 * 출처 : 스마트그리드기술동향 - 지능형전력망협회, 2012 [ Power Management System 서비스구조 ] 국내에너지저장장치는 2020년까지 1,700MW 규모의시장을확대하고자하는목표가수립되어, 이와관련된제어기술의연구개발이필요한것으로판단됨 글로벌 ESS 시장은 2015년 24GWh에서 2020년 52GWh로 5.2배 ( 연평균성장률 17%) 확대될것으로전망. 현재 ESS는에너지산업에있어블루오션으로자리를잡아가고있는시점에서이를관리하고제어하는 PMS의중요성이대두고있는실정임 PMS는배터리및 PCS를관리하고충 방전의크기를제어하는시스템으로대기업이주도적으로하기에는그규모와비용측면에서비효율적인부분. 향후배터리, PCS 뿐만아니라태양광, 풍력등서로다른자원들과의복합적인제어를요구하는시장이활성화될수있으므로중소기업을중심으로지속적인개발및연구가필요한부분임 172

177 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 전력 / 전원제어시스템기술은하드웨어부분과소프트웨어부분의크게두분야로구분되며각기술은사용등에따라다양한기술로분류 하드웨어기술에는고주파, 고에너지빔을이용한기술, 화염경화쇼트피닝및하드페이싱기술등포함 소프트웨어기술에는침탄, 질화, 금속침투법, TD 등각종원소를표면부에침투시키는방법에따라기술분류 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 전력전원제어시스템 하드웨어 소프트웨어 배터리관리장치 전력저장시스템스위치장치 Power Control 및구동회로 필터 (Inductor, Capacitor 등 ) Communication Module 유 / 무효전력제어기술 전력계통연계저장장치제어기술 (Load Leveling, Peak Shaving 용 ) SOC 및 SOH 최적화제어기술 고효율배터리충 / 방전기술 신재생에너지 BEMS 연계제어관리기술 대용량전력관리시스템기술 173

178 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 (2) 공급망관점 전력 / 전원제어시스템기술은공급망관점에서크게알고리즘, 전력반도체, Enclosure, Driver 네분야로구분되며각기술은제어시스템을구성하는요소부에따라다양한기술로분류함 알고리즘에는 SOC예측, SOH 예측, SOF예측기능, 전압전류제어알고리즘등이포함 제어시스템을구성하는전력반도체내에는 IGBT, MOSFET, SiC 반도체등이포함되며, 제어시스템장치를구성하는 Enclosure 의경우 HeatSink, Fan, 기타제어를위한기계적구조물등이포함 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 알고리즘 SOC 예측, SOH 예측, SOF 예측기능, 전압전류제어알고리즘 전력전원제어시스템 전력반도체 Enclosure IGBT, MOSFET, SiC 반도체 HeatSink, Fan, 기타제어를위한기계적구조물 Driver AS 컨버터기능, CAN 통신기능, GPIO 운영기능 174

179 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 에너지저장산업에대한주도권을잡기위해연구개발지원및다양한보급사업을추진하고있음 미국, 일본, 유럽등주요선진국들은연구개발및실증을활발하게추진중이며사업화단계에진입 특히리튬이차전지업체들은정부와협력을통해시장창출을노력중 일본 : 2012년부터 360억엔규모의보급사업추진 2012년 3월부터에너지저장시스템설치보조금사업을추진. 지방자치단체 ( 도쿄 / 사이타마현 ) 별에너지저장시스템보조금지급 신재생에너지발전용, 가정용등다양한분야에서기술개발을추진하여 NaS, 리튬이차전지등에서앞선기술력을확보 파나소닉, NEC 등일본주요전자회사가에너지저장시스템시장에뛰어들어다양한제품을출시하고있음 [ 일본주요기업에너지저장시스템진출사례 ] 파나소닉 - ECO Solution 을위한 ESS 실증강화 (2011 년부터 1.6MWh 실증진행중 ) NEC - 가정용리튬이차전지 ESS 판매개시 (2012 년 1 만대판매목표 ) 미쯔비시 - EV 용배터리활용을위한스마트그리드실증 GS Yuasa - 백업용전원등산업용리튬이차전지사업강화 ( 미국애틀란타에 ESS 제조거점신설 ) * 출처 : 에너지기술국내시장전망, 산업통상자원부, 2014 미국 : 대형전력회사를중심으로기술개발및실증연구집중추진중 에너지저장시스템설치의무화법안발표 ( 캘리포니아주전력회사 ) 2014년부터공급전력의 2.25%, 2020년 5% 설치공급 미국 AES사는화력발전설비에 20MW급에너지저장시스템설치 주요미국에너지저장시스템기업들의동향은다음과같음 175

180 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 [ 미국주요기업에너지저장시스템진출사례 ] A123 - 풍력발전과연계한 ESS 프로젝트진행 (50MW 규모이상계획중 ) AES - PGE 전력회사와 Peak 시간대안정적전력공급을위한 200MWh 급 ESS 검토중 IBM - 혼다, PG&E 는전기차와전력계통연계를통한 ESS 실증연구 S&C - 중국 BYD 와 4MW 급리튬이차전지 ESS 설치 (2012 년 5 월 ) * 출처 : 에너지기술국내시장전망, 산업통상자원부, 2014 유럽 : 국책과제로스마트그리드와연계한에너지저장기술개발 프랑스 SAFT사와독일 Conergy사등이참여하여국책과제인 Solion 프로젝트를추진중 Solion 프로젝트를통해에너지저장신기술및이를제어할수있는관련기술개발을서두르고있음 에너지저장기술은스마트그리드, 전기차, 및신재생에너지등의차세대성장산업의시장지배력확대를위한핵심기술로써의중요성이부각될것 에너지저장산업은단일시장으로가치보다에너지저장기술이적용되는스마트그리드, 전기차, 신재생에너지시장에대한파급효과도주목해야함 스마트그리드시장은 2011년 289억불에서 2017년 1,252억불로연평균 28% 성장할것으로전망 전기차에들어가는리튬이차전지시장규모는 2010년 7억 3000천만달러에서 2020년 400억달러시장으로성할것으로예상 에너지저장기술은신재생에너지발전의불규칙한전력생산문제를해결하여신재생에너지에대한수요를가속화시킬것으로예상됨 이를극복하기위해서는발전능력과소비수요사이완충장치역할을할전력저장장치의도입이필요 에너지저장기술은에너지산업의판도를바꿀수있는중요한기술이며, 이를확보하기위한국가적연구개발및시장확대노력이치열할전망 에너지저장산업주도권확보를위해선기술검증및투자확대를위한초기시장조성이무엇보다중요 에너지저장산업이선순환구조에들어가는데필요한초기시장조성에정책적지원이필요 풍력터빈수출산업화가지연되는가장큰이유중하나는 track record 부족이가장요인 에너지저장산업도 track record가중요한산업으로이를검증할수있는초기시장형성에정책적지원이필요 응용분야별기술개발전략과부품소재분야전문기업육성을위한지원확대가필요 신재생에너지산업에서주도권을다시찾아오기위해선에너지저장기술과결합한제품개발이무엇 176

181 전략제품현황분석 보다필요 에너지저장기술을활용하여부가가치를높일수있는산업군에대한차별화된기술개발전략이필요 에너지저장산업은부품 소재등후방산업에기회가큰산업으로강소중소기업육성을통해양질의일자리창출및원천기술확보문제를해결해야함 177

182 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 (2) 산업의구조 전력 / 전원제어시스템의후방산업은에너지저장시스템의소재및부품과관련된산업으로구성되어있음 전력저장용이차전지, 이차전지용소재및부품등이포함 후방산업에있어배터리관리시스템, 전력변환장치, 전력변환장치용소재및부품등도포함 전방산업으로서에너지저장장치시스템산업, 설치산업, 전력산업이주를이루며, 그외에너지서비스산업및에너지솔루션산업에적용가능 [ 전력 / 전원제어시스템분야산업구조 ] 후방산업전력 / 전원제어시스템전방산업 전력저장용이차전지이차전지용소재 / 부품 BMS(Battery Management System) 전력변환장치전력변환장치용소재 / 부품 수요반응 (DR, Demand Response) 제어주파수추종 (Frequency Regulation) 제어신재생에너지연계 (Renewable Integration) 제어 UPS(Uniterrupted Power Supply) 제어 에너지저장장치 (ESS) 시스템산업에너지저장장치 (ESS) 설치산업전력산업에너지서비스산업 (ESCO) 에너지솔루션산업 178

183 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 에너지저장기술의국내가치사슬은미흡한수준으로평가되며기술수준도실험및개발단계로써비즈니스모델이부재한상황. 리튬이온전지의경우소재부문을제외하면국내가치사슬이상당한수준으로발달해있으나나머지기술은미흡한수준. 이에따른, 전력 / 전원제어장치또한기술은미흡한수준 ( 리튬이온전지 ) 국내대기업중심의가치사슬로소재분야를제외하면상 하류부분모두잘형성된편 (Tier I) 삼성SDI, LG화학, SK에너지, 한화솔라원, 코캄등전지제조업체로구성되며그리드저장용, EV용, 신재생에너지용리튬이온전지를생산 (Tier II) 양극 (cathode), 음극 (anode), 전해질 (electrolyte), 분리막 (separator) 등전지를구성하는핵심소재를제조업체에공급하는업체로구성 [ 리튬이온전지국내가치사슬 ] Tier Ⅰ 삼성 SDI, LG 화학, SK 에너지, 한화솔라윈, 코캄 Anode Cathode Electrolyte Separator Tier Ⅱ 유미코아 L&F 신소재대정 EM 에코프로 STM * 출처 : 에너지기술국내시장전망, 산업통상자원부, 2014 GS 칼텍스썬텔일진머티리얼즈 파나스이텍솔브레인후성리켐 SK 에너지 LG 화학삼성 SDI ( 레독스흐름전지 ) 국내에는아직시장이형성되기전으로실증단계 (Tier I) 국내레독스흐름전지를제조하는대표적기업은롯데케미칼로미국 ZBB와공동개발중이며, 2015년까지국내공급사슬을구축할계획 (Tier II/III) 제조업체에전해질, 스택, BOP, PCS 등핵심부품 / 소재를공급하는업체 179

184 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 [ 레독스흐름전지국내가치사슬 ] Tier Ⅰ 롯데케미칼, 현대중공업, SK 이노베이션, OCI Electrolyte Stack Electrolyte BOP Tier Ⅱ 한켐삼성전자 롯데화학현대중공업삼성전자 파나스이텍솔브레인후성리켐 파커코리아그린포스펌프 Redoc Couple Solvent Support Electrode Membrane 0Bipolar Plate Tier Ⅲ 산켐성운파마코피아 파나스이텍솔브레인스즈키코리아 GS 칼텍스동진세미켐 시온테크롯데화학 KETI KETI * 출처 : 에너지기술국내시장전망, 산업통상자원부, 2014 (NaS 전지 ) NGK가상용화에성공했으며한국은실증초기단계수준 (Tier I) 포스코가유일한제조업체이며국내대표적다소비기업이므로개발된 NaS 전지를적용할수있는내부시장을보유 (Tier II/III) 전극 (electrode), 전해질 (electrolyte), 실런트 (sealant) 등소재와 BMS, PMS를공급하는업체로구성 [ NaS 전지국내가치사슬 ] Tier Ⅰ 포스코 Na 기반전지 BMS PMS Tier Ⅱ 포스코 포스코 ICT 효성파워로직스넥스콘테크놀러지 포스코 ICT 효성 Electrolyte Case/Coating Electrode Sealant Tier Ⅲ 포스코 SK Solmics * 출처 : 에너지기술국내시장전망, 산업통상자원부, 2014 ( 슈퍼커패시터 ) 비싼가격으로인해시장의성장이둔화 (Tier I) 국내에는 LS엠트론, Nesscap, 코칩등 3개기업이슈퍼커패시터를생산하며, 풍력터빈, UPS, 자동차등애플리케이션에공급 (Tier II/III) 용제 (solvents), 활성탄 (active carbon), 절연체 (insulator) 등핵심소재및 BMS 등을제조업체에공급하는기업 180

185 전략제품현황분석 [ 슈퍼캐패시터국내가치사슬 ] Tier Ⅰ LS 엠트론,Nesscap, 코칩 Tier Ⅱ 대형슈퍼커패시터 LS 엠트론코칩삼성전자, 삼화커패시터비나테크, 아모테크 BMS 포스코 ICT 효성 Tier Ⅲ Active Carbon Solvents Insulator Collector 썬텔, PCT SK 화학 None - * 출처 : 에너지기술국내시장전망, 산업통상자원부, 2014 (CAES) 한국지형및특성에맞는기술 R&D 추진중 (Tier I/II) 국내 CAES 상용화업체는없으나, 삼성테크윈이핵심부품및시스템통합개발등프로젝트추진 (Tier III) 인터쿨러, 임펠러등을대형컴프레서기업에공급하고, 터빈블레이드, 연소기, 열교환기등을생산하는업체로구성 [ CASE 국내가치사슬 ] Tier Ⅰ - Tier Ⅱ 대형컴프레서 Turbine Combustor 열교환기 삼성테크원 삼성테크원두산중공업 동화엔텍 동화엔텍 지하저장 시스템 포스코 ICT 효성 Impeller 삼성테크원 SK E&C Tier Ⅲ KARI TCT 동화엔텍삼성테크원 KARI * 출처 : 에너지기술국내시장전망, 산업통상자원부, 2014 Blade 삼성로스트왁스 Heat Exchang er Shaft Excavato r 채굴 동화엔텍 성풍건설 효동 181

186 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류하드웨어소프트웨어 주요품목및 기술 배터리관리장치전력저장시스템스위치장치 Power Control 및구동회로필터 (Inductor, Capacitor 등 ) Communication Module 유 / 무효전력제어기술전력계통연계저장장치제어기술 (Load Leveling, Peak Shaving 용 ) SOC 및 SOH 최적화제어기술고효율배터리충 / 방전기술신재생에너지 BEMS 연계제어관리기술대용량전력관리시스템기술 해외기업 Panasonic, Kyocera, Nichicon, IBM, Enphase, Simplophi, ZEN Energy, Solar 360 SIEMENS, Alpha ESS, ReneSolar, Sinopoly, AllGrid, ZEN Energy, Solar 360, BMZ, Panasonic, Kyocera 국내기업 삼성 SDI LS 산전 LG 전자우진산전이랜텍넥스콘테크놀로지삼화전기 삼성 SDI POSCO ICT LS 산전 LG 전자 LG 이노텍 LG CNS 이랜텍이온루비테스틴파워텍스트스퀘어맥스컴 182

187 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 에너지저장장치 (ESS) 의수요자, 공급자및관리자등다양한이해관계자들이에너지저장장치 (ESS) 적용필요성에대한공감대형성이시장확대를위한선결조건 에너지저장장치 (ESS) 는전력인프라를구성하는요소이며, 차세대전력망을구현하기위한핵심요소중하나로전력망과연계해야만효용성이있는전력인프라에종속되어있는산업영역 에너지저장장치 (ESS) 는저장장치, PCS, PMS, EMS(Energy Management System) 등다양한부품으로구성되어있으므로각부품의사업참여자들사이에유기적인협조필요한제품 에너지저장장치 (ESS) 의경우수용가용에너지저장장치 (ESS) 시장을중심으로기업들이다양한기술개발및완성도를높이는데주력 납축전지, 니켈수소전지, 리튬이차전지등다양한배터리저장방식에기반을둔에너지저장장치 (ESS) 의비중이수용가용시장에서 90%158) 에육박할정도로빠르게증가 최근 3~4년들어서에너지저장장치 (ESS) 프로젝트수가급증, 전세계에서진행된에너지저장장치 (ESS) 프로젝트는 2010년전후로큰폭의양적성장 * 출처 : LG Business insight 에너지저장장치 (ESS), 2014 [ 에너지저장장치프로젝트수 ] 양수발전일변도의시장에서다양한에너지저장장치 (ESS) 세분시장이형성되고있으며, 발전, 송. 배전및수용가영역에서세분된영역이등장 에너지저장장치 (ESS) 은중장기적으로신재생에너지및전기자동차의보급증대, 스마트그리드로의에너지시스템변화가강력한성장요인으로작용 183

188 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 3. 시장환경분석 가. 세계시장 2015년에너지저장장치 (ESS) 세계시장은 231억달러규모시장형성, 20년 438억달러규모로성장할예정 2016년에너지저장장치 (ESS) 세계시장은 262억달러, 2017년 306억달러, 2018년 346억달러, 2019년 489억달러규모를형성할것으로전망 전력 / 전원제어시스템의경우, 에너지저장장치의시장규모와함께성장하는추세를보이나, 시스템적용측면에서에너지저장장치의설치대수에따른전력 / 전원제어시스템적용을통해보다더정확한시장규모를추산할수있음 전력 / 전원제어시스템의세계시장규모는 2016년 5,240백만달러의규모를형성하였으며, 매년 26.4% 라는높은성장률로 2020년 12,365백만달러규모의시장을형성할것으로전망 [ 전력 / 전원제어시스템의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 4,620 5,240 6,120 7,739 9,783 12, * 자료 : 에너지저장장치 (ESS) 시장분석및전망 (2013, SNE Research) 자료바탕으로추정. 전체에너지저장장치시장규모중설치대수에따라전력 / 전원제어시스템의시장규모를추산하여, 전문가주관에따른 20% 비율을적용하여추정 에너지저장장치 (ESS) 시장은전력소모량과비례하여성장할것으로전망되며, 기존의미국, 유럽, 일본외중국이정부의적극적인지원을바탕으로성장중에있음 중국은 12년기준전세계전력소모량의 14.2% 를차지하였으며, 꾸준히소모량비율이증가하여향후에너지저장장치 (ESS) 관련전력 / 전원제어시스템시장이확대될것으로추정 Global 전력수요의증가및신재생에너지보급확대에따라, 중대형에너지저장수요가급속도로확대될전망. 세계전력수요는 2010년 21.0조 kwh에서 2020년 27.5조 kwh로연 2.7% 증가예상. 2010년부터 2020년까지세계풍력은 172GW에서 709GW, 태양광은 22GW에서 160GW로증가예상됨 ( 신재생에너지발전량비중 : 2010년 2.0% 2020년 7.8%) 184

189 전략제품현황분석 나. 국내시장 국내의에너지저장장치 (ESS) 시장은세계시장대비약 1% 수준으로, 2015년에너지저장장치 (ESS) 국내시장은 2,310억원규모시장형성, 20년 4,380억원규모로성장할예정 지식경제부의 ESS 수요예측 ( 에너지저장기술개발및산업화전략, K-ESS 2020) 에따르면 15년까지 960MW 20년까지 1,680MW규모의에너지저장시스템이필요할것으로예측됨 수요의증가에따라에너지저장장치시장의성장과함께그에따른전력 / 전원제어시스템의시장도크게형성할것으로전망 [ 전력 / 전원제어시스템의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('15~'20) 국내시장 , * 자료 : 에너지저장장치 (ESS) 시장분석및전망 (2013, SNE Research) 자료바탕으로추정. 전체에너지저장장치시장규모중설치대수에따라전력 / 전원제어시스템의시장규모를추산하여, 전문가주관에따른 20% 비율을적용하여추정. 국내시장은세계시장의 1% 수준을적용 앞으로 ESS가산업전반에보급될경우전력계통의효율적운영및안정적인전력공급이가능. 융 복합기반신사업개척과활성화를통해향후약 9천억원규모의 ESS 시장창출이예상. 이에따라, ESS의제어관련솔루션및시스템기반의기술개발수요가증가할것으로판단되며, 해당전력 / 전원제어시스템기술수요는증가할것으로전망 국내의경우도서지역에독립발전형신재생에너지발전과연계하여납축전지및니켈-수소전지를중심으로수십억규모의시장추정되며, RPS제도에의한신재생에너지확대, 정부의에너지저장의무화계획등으로급격한시장확대가예상됨 전력소비량의경우, 5차전력수급기본계획에의하면 년기간에연평균 1.9% 증가될것으로예상되며, 신재생에너지의경우, 제3차신재생에너지기본계획에따르면보급목표가 2008년에는 2.58% 인반면, 2030 년에는 11% 를목표로하고있음 국내전력계통망은안정성이높아일정규모의신재생에너지를통해생산된전력을계통에직접연계가가능한상태이므로, 국내 ESS 시장은단기적으로전력사용자적측면에서의효율성향상을위한 Transmission and Distribution capital deferral 용이나공급자적측면에서의 Load shifting' 용에대한수요가우선증가된후에, 중장기적으로신재생에너지시스템의보급확대에따라 on-grid support 용에대한수요가증가될것으로판단됨 185

190 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 다. 무역현황 전력 / 전원제어시스템의품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중에너지저장장치품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량이소폭감소하는추세 전력 / 전원제어시스템의수출현황은 11년 15억 500만달러에서 15년 13억 1,900만달러수준으로감소하였으며, 수입현황은 11년 19억 2,000만달러에서 15년 19억 4,900만달러수준으로소폭증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -3.2% 로감소하였으며, 수입금액은 0.4% 로소폭증가하였으며, 전체무역수지는 11.0% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.12) 부터 15년(-0.19) 까지감소한것으로나타나아직까지수입특화상태로국내기업의수출량이수입대비적은비중을차지하고있는것으로나타나, 빠른원천기술및핵심기술의확보가필요 [ 전력 / 전원제어시스템관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 1,505,006 1,496,751 1,333,328 1,327,483 1,319, % 수입금액 1,920,057 2,057,425 2,098,230 2,234,350 1,949, % 무역수지 -415, , , , , % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 186

191 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 전력을저장하는 ESS 시스템에피크전력을유효하게관리 (Peak Power Management) 하여 에너지사용의효율을높이는방식. ESS 의모델은 Hybrid-ESS 형태로개발이활발 용량별적용범위 에너지저장기술은동역학및위치에너지등과같은여러에너지형태를활용하여최종적으로전기로변환시킬에너지를저장하는기술을의미함 에너지저장에는다양한기술이있는데각기술의적용범위는저장용량별, 운전주기별옵션등에따라차이가있음 대용량 ESS는발전소상에위치하며, 용량이수백MW급이며, 매일수시간의에너지저장이가능함 소규모 ESS는송 배전지점상에위치하면서전력소비자와직접연결되어있는데용량은 kw 규모이면서수분단위의전력저장이가능함 [ 응용분야별저장장치용량 ] 용도주거용상업용산업용발전용 용량 15kW 50kW 500kW 1kW 10kW 활용 무정전백업 수요처전력유효활용 전력수급조정 * 자료 : 에너지저장시스템세미나, 한국전력기술인협회 (2013) 전력저장을위한주요기술로는양수발전장치 (Pumped Hydro) 외에리튬 2차전지 (Lithium Secondary Battery), 레독스흐름 (Redox Flow) 전지, NaS( 나트륨-유황 ) 전지및압축공기저장장치 (Compressed Air Energy Storage) 등이있음 양수발전및플라이휠은물리적에너지저장시스템으로고출력에너지를신속히저장할수있는반면에초기투자비가과다함 리튬 2차, NaS 및레독스흐름전지등은화학적에너지저장시스템이며, 특히리튬 2차및 NaS 전지는발전소및수용가 ESS 모두에적합한것으로알려져있음 우리나라는 IT 기기에사용되는소형리튬 2차전지분야에서세계최고의기술력을보유하고있으며, 이를바탕으로리튬 2차전지를적용한 ESS 분야로의확대를계획하고있음 187

192 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 [ 주요에너지저장시스템장 / 단점 ] 구분 단주기 장주기 플라이휠리튬 2 차 NaS 레독스흐름 전력변환효율 90% 96% 78% 70% 수명 (year) 20 미만 10 미만 15 5~10 방전지속시간 (hr) 15min 미만 15min~2hr 6~8 2~8 용량당가격 ($/kw) - 1,000~2, ~ ~1,000 고출력 상용화용이 장점 장수명 친환경 실증완료를통한상용화 투자비낮음 고온내구성 효율우수 이동불가 폭발위험 환경유해 단점 높은투자비실증사례무고온환경유지낮은효율 폭발위험 전략저장, 송전전압관리등 용도 부하평준화, 신재생에너지관리, 계통연계 전력망안정화, 품질향상 * 자료 : 에너지저장시스템세미나, 한국전력기술인협회 (2013) 188

193 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 미국, 유럽및일본등주요선진국들은연구개발및실증을활발하게추진중이며, 일부상용화에성공을거두는등사업화단계에진입하고있음 세계적으로 09년 240MW(20 건 ) 에서 10년 869MW(44 건 ) 으로실증사업이약 2배이상증가하였음 [ 세계에너지저장실증현황 ] Technology (# of Projects) CAES Flow Battery Flywheel Lead Acid LIB NaS Tatal 143 (1) 0.7 (4) 3 (3) 0.3 (1) 14.7 (6) 77 (5) 240 (20) 453 (4) 106 (5) 37 (4) 3 (1) 95 (22) 130 (8) 869 (44) * 자료 : 에너지저장시스템세미나, 한국전력기술인협회 (2013) Panasonic과 Kyocera는각각배터리와태양전지기술력을바탕으로 ESS 시장으로영역을확장 Nichicon의경우축전기전문제조업체로써의강점을, Tabuchi의경우 ESS의핵심부품중하나인인버터에서의강점을기반으로 ESS 시장에진출한사례 태양광발전산업이발달한호주와독일의경우도기술력이우수한기업이다수존재하며, 중국의경우아직까지용량측면에서일본, 독일, 한국등선두업체에비해다소뒤지는형국 호주, 독일기업의제품은기본용량이 5~10kWh로한국, 일본과대등한수준이며, 확장할경우 20kWh를넘는제품도다수존재 이는 OECD 국가의 4인가구기준평균 1일가정용전력소비량 (2012년기준약 25.6kWh) 에근접하는수준 중국은 ReneSolar, Sinopoly 등기존태양광업체들이빠르게진출하고있으나, 저장용량측면에서아직까지선두업체들에비해뒤지는상황 189

194 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 [ 주요국가별가정용 ESS 제조기업 / 제품현황 ] 국적한국일본 기업 LG 화학삼성 SDI kokam Nichicon Panasonic Tabuchi 주요제품 RESU 6.4 EX All-in-One KHESS ESS U2L LJ-SK84A EneTelus 용량 (kwh) 6.4~ ~ ~ 외관 국적 중국 호주 기업 Alpha ESS ReneSolar Sinopoly AllGrid ZEN Energy Solar 360 주요제품 Storion SESS PONY Q WattGrid PowerBank 360Storage 용량 (kwh) 3~ ~20 5~20 외관 국적미국독일네덜란드 기업 Enphase Simplophi Bosch BMZ SMA Victron 주요제품 AC Battery OES BPT S Hybrid ESS 7.0 SBSE ECOmulti 용량 (kwh) ~ ~ ~ ~ 외관 * 자료 : 각사, 언론기사등 아직까지전세계가정용 ESS 시장을주도하고있는기업들은사업연관성이높은 IT, 석유화학, 에너지부문기업들이지만, 최근들어일부완성차업체가진출을선언하고창업기업도속속출현하고있어시장확대에긍정적인역할을할가능성존재 전기차시장에서혁신적인기업으로평가받고있는테슬라가올상반기에 Powerwall이라는브랜드로가정용 ESS 제품을출시해주목을받고있으며, 독일자동차그룹인다임러도자회사를통해올해말까지제품을출시할계획 테슬라의 Powerwall 제품은 7kWh와 10kWh 두가지모델로판매가가 3,000~3,500달러수준 다임러는벤츠전기차에서쓰고남은배터리를재사용해가정용 ESS 시장에진출한다는계획 190

195 전략제품현황분석 [ 완성차업체의가정용 ESS 진출현황 ] 기업 테슬라 다임러 제품명 Powerwall Mercedes-Benz energy storage 출시시기 월 2015년말예정 용량 (kwh) 가격대 3,000달러 3,500달러 미정 외관 * 자료 : 각사, 언론기사등 미국과영국에서는 2~3년전부터창업기업이클라우드펀딩플랫폼이나벤처캐피탈등으로부터자금을조달해가정용 ESS 제품개발및판매를추진중 2012년설립된영국의 Powervault는 2014년이후클라우드펀딩프로젝트로 85만파운드, 정부와민간기업들로부터 28.5만파운드를조달하거나지원받았으며, 이를기반으로영국가정용 ESS 시장을주도한다는계획 미국의 JuiceBox는이미 8.6kWh 용량의제품을출시해판매중에있으며, Orison Energy는전기료가쌀때저장해서비쌀때사용할수있는신개념 ESS 장치를개발해클라우드펀딩플랫폼인 Kickstarter를통해판매할예정 [ 완성차업체의가정용 ESS 진출현황 ] 기업국적설립년도제품주요내용 Powervault 영국 2012 영국최초의가정용 ESS 개발업체 2014 년, 2015 년두차례에걸쳐 CrowdCude( 클라우드펀딩플랫폼 ) 를통해 85 만파운드자금조달 RBS, Nesta, InnovataUK, ClimateKIC 등으로부터 28.5 만파운드지원 2020 년까지가정용 ESS 5 만개판매목표 JuiceBox 미국 2013 실리콘밸리기반창업기업 8.6kWh 가정용 ESS 출시 Orison Energy 미국 kWh 까지저장가능전기료가쌀때전기를저장하고비쌀때사용할수있는 Orison Tower( 약 1,950 달러 ) 와 Orison Panel( 약 1,600 달러 ) 을출시 Kickstarter( 클라우드펀딩플랫폼 ) 를통한판매계획 * 자료 : 각사, 언론기사등 191

196 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 (2) 국내업체동향 국내기업들은우수한기술력을바탕으로전세계시장에서입지를공고히하고있으나, 일부 후발주자의경우경쟁력확보에어려움을겪고있는상황 가정용 ESS 시장에진출한국내기업은 LG 화학, 삼성 SDI, SK 이노베이션등대기업과중소기업으로 는코캄이대표적 LG 화학과삼성 SDI 는 ESS 의핵심부품인리튬이온배터리의기술력을기반으로국내외시장을주 도 LG 화학과삼성 SDI 는 ESS 분야글로벌경쟁력에서각각 1 위와 3 위로평가 특히, 삼성 SDI 는일본가정용 ESS 시장의 60% 를점유하고있는 Nichicon 에자사배터리를독점 공급하는등일본시장에서확고한입지 코캄은중소기업임에도불구하고대기업에비해우수한기술력을바탕으로북미를비롯한해외시 장에서영향력확대 반면, SK 이노베이션의경우신사업개척차원에서진출했으나, 실적악화에따른구조조정으로시 장지위가위축 기업주력제품용량 (kwh) 외관가격 (USD)* 주요실적및현황 LG 화학 RESU 6.4 EX 삼성 SDI All-in-One 5.5~10.8 [ 국내가정용 ESS 제조기업현황 ] 6.4~12.8 4,500~9,000 7,000~15,00 0 글로벌경쟁력 1 위 (Navigant Research, 월 ) 캘리포니아최대전력사 SCE 에가정용 ESS 배터리납품독일 SMA 의차세대가정용 ESS 배터리공급계약북미, 유럽, 호주시장에동시출시 글로벌경쟁력 3 위 (Navigant Research, 월 ) 2011 년부터일본가정용 ESS 기업인 Nichicon ( 일본시장점유율 60%) 에 ESS 공급, 2015 년에는 30 만대 ( 계약금액 1 조원대 ) 독점공급 MOU 체결 SK 이노베이션 TREE 3~9 시제품 Kokam KHESS 5.3~15.5 비공개 2010 년부터신사업개척차원에서가정용 ESS 시장에진출수익성악화로사업구조조정을단행하는등후발주자로써의한계에직면 최근 가정용 ESS공급실적 300억원 돌파 올패 초 북미 가정용 ESS 판매량 400대돌파 국내에서리튬이온계에너지밀도를 극대화한 LTO( 리튬티타늄화합물 ), NMC( 니켈, 망간, 코발트 ) 방식 두 기술을보유한유일한기업 * 자료 : 각사, 언론기사등 * LG 화학, 삼성 SDI 제품가격은영국과호주현지전자상거래업체소매가격기준 192

197 전략제품현황분석 ( 에크프로 ) 금속으로양극소재를생산하는일괄생산공정의국산화성공, 국내유일 NCA계양극소재기술확보했으며 NCA 양극재와관련하여일본스미토모에이어세계두번째규모보유 NCA를쓰는리튬이온이차전지는높은출력을요구하는전동공구, 무선청소기, 전기자전거 (e바이크 ) 등비 IT분야배터리시장에주로사용되며, 특히전기차분야에있어 1회충전으로 300km 이상주행이가능하기위해서는 NCA 충전재적용 ( 레보 ) 태양광 풍력발전에서생산된전기는물론전력계통에서전달되는전기를동시에저장 운영할수있는하이브리드에너지저장장치 (ESS) 를국내처음으로개발 용도에따라별도로운영했던기존 ESS와달리신재생에너지와전력계통의심야전기등값싼전기를한몫에운영 ( 코감 ) 유일하게이차전지핵심소재부터배터리관리시스템 (BMS), 공정기계, 엔지니어링등의자회사보유하고있음 미국과유럽등현지의 7~8개전력변환장치 (PCS) 업체와로컬계약을맺고주파수조정용 ESS 시장에집중공략할방침임 ( 하이에너지 ) 에너지저장장치 (ESS) 와결합한비즈니스모델로해외에서대규모공급계약을체결, 인도 PCB그룹과 2015년까지총 60Mw 규모의소형풍력발전기공급계약체결 남아프리카공화국전력기업과소형풍력발전기제조공장설립추진예정 193

198 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 다. 기술인프라현황 K-ESS 2020 전략 * 에따르면정부는민간과함께 2020년까지누적 6.4조원규모의 R&D 및설비투자를추진할계획 (R&D 2조원, 설비투자 4.4조원 ) 900 m² 면적의크린룸에 2세대급파일럿라인보유. 유리기판및 flexible 기판대응장비를활용해 TABOLA라는연구개발 - 제품을이용한수익모델구축중 여러기업과대학을상대로한공용인프라로서의역할은제한적 [ 정부투자계획 ] ( 단위 : 억원 ) 구분 ~2020 계 정부 ,951 5,046 R&D 민간 1,128 1,174 1,366 1,465 1,154 8,854 15,141 계 1,504 1,565 1,821 1,953 1,539 11,805 20,187 설비투자 840 1,375 2,306 3,058 2,578 34,243 44,400 * 에너지저장기술개발및산업화전략 ( 11.5 월, 舊지경부 ) 을지칭 롯데케미칼, Nesscap, 포스코, 삼성테크윈, SK에너지등국내기업들이다양한기술에대해약 1,770억원규모의 R&D 투자 (2012 기준 ) [ 국내주요기업글로벌투자현황 ] 기업롯데케미칼 Nesscap 포스코삼성테크원 SK에너지 기술 RFB 슈퍼커패시터 NaS전지 CAES LIB R&D투자 100억원규모 170억원규모 200억원규모 300억원규모 1,000억원규모 * 자료 : 스마트그리드기술동향, 지능형전력망협회 (2012) 194

199 전략제품현황분석 [ 에너지저장시스템주요업체별기술수준 ] 구분단계선두업체 주요 국내업체 기술수준 ( 최고 : 100) 원천부품소재제조 리튬이온실증 GS Yuasa( ) 삼성 SDI LG 화학 Nas 포기개발 NGK( ) 포스코 레독스 초기개발 Prudent Energy( 中 ) 에너지기술연구원 수퍼캐패시터 개발완료 파나소닉 ( ) MAXWELL( 美 ) 네스캡 플라이휠초기개발보잉 ( 美 ) 전력연구원 * 자료 : 스마트그리드기술동향, 지능형전력망협회 (2012) 국내기업의주요수출분야로는리튬이온전지 ( 삼성SDI, LG화학, SK에너지등 ) 와슈퍼커패시터 (Nesscap, LS엠트론등 ) 가있으며총매출의 90% 이상이내수가아닌수출에서발생 에너지저장기술중에서는리튬이온전지와슈퍼커패시터만수출되고있으며, 다른기술은기술개발단계로아직수출이없는실정 리튬이온전지는국내기업의세계시장점유율이지속적으로증가할전망이나레독스흐름전지, NaS 전지, 메탈에어전지, 플라이휠은국내기술의경쟁력을먼저향상시킬필요 CAES는현대, 삼성, 두산등대기업들이엔지니어링부문의강점을바탕으로장기적으로는해외시장진출이유망할것으로기대 195

200 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 전력 / 전원제어시스템의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 16) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로전력 / 전원제어시스템관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국출원경향은증가-감소추세, 한국은급격히증가-감소추세, 유럽과일본은전반적으로유지하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면미국이 41.8% 로최대출원국으로전력 / 전원제어시스템기술을리드하고있는것으로나타났으며, 한국이 26.9%, 유럽이 16.2%, 일본이 15.1% 로비슷한수준의출원비중을보이고있으나최근한국의출원증가추세가두드러짐 [ 전력 / 전원제어시스템분야연도별출원동향 ] 16) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 196

201 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년이후출원이급격히증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은미미한것으로판단 미국의출원현황은 12년을기점으로다소감소추세로변화하였으며, 출원인대부분이내국인및외국인유사한비중에의해출원되고있는특징이있음 일본과유럽의출원현황은전반적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인대부분이외국인과내국인유사한비중을보이고있음 [ 국가별출원현황 ] 197

202 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 (3) 투입기술및융합성분석 전력 / 전원제어시스템분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 17) 를통하여살펴본결과전력 / 전원제어시스템분야의가장높은 IPC는 H02J 기술분야가 940건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 H01M가 201건, H02M가 103건으로다수를차지 이외에 B60L 62건, G01R 38건, H02S 29건, H02P 28건, H02H 27건, H05B 25건, H02K 23건순으로기술이투입되어있어전력 / 전원제어시스템분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 H01M, H05B, H02K 기술분야의수명이 8년으로가장긴것으로나타났으며, H02M, H02S 기술분야는 6년으로가장짧은것으로분석 [ 전력 / 전원제어시스템분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 18) H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 H02M B60L 교류 - 교류, 교류 - 직류또는직류 - 직류변환장치및주요한또는유사한전력공급장치와함께사용하기위한장치 ; 직류또는교류입력의서지출력변환 ; 그것을제어또는조정 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 6 년 7 년 G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 H02S H02P 적외선, 가시광선또는자외선의변환에의한전력의발생, 예. 광전지 [PV] 모듈을이용하는것 전동기, 발전기, 회전변환기의제어또는조정 ; 변압기또는리액터또는초크코일의제어 6 년 7 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 H05B 전기가열 ; 달리분류되지않는전기조명 8 년 H02K 발전 - 전기기계 8 년 17) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 18) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 198

203 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 H01M 분야로나타났으며, B60L, H02M 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 H01M 분야와융합된기술은 G01R, H01G 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, H02M 분야와융합된기술은 G05F, B61H, A63B 기술로분석 [ 전력 / 전원제어시스템분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로한국의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, ICT 및솔루션분야의출원인이대부분 주요한국출원인을살펴보면삼성SDI, LS산전, POSCO ICT, LG전자, 한국전기연구원등전자 / 전기및에너지관련업체와솔루션관련업체가다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들한국출원인은주로한국과미국에출원건수가높은것으로나타남 그외, 미국의 GENERAL ELECTRIC CO와스위스의글로벌전력기업인 ALSTOM이다수의특허를출원하고있는것으로나타남 199

204 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 가장많은특허를보유하고있는삼성SDI 의 3극패밀리수가 51건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 미국의 GENERAL ELECTRIC CO도 58건으로다국적시장을확보 스위스의 ALSTOM과미국의 UBEAM, GENERAL ELECTRIC이확보한특허의피인용지수가각각 4.92, 16.6, 2.74로높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 삼성 SDI 한국 % 42% 13% 12% 미국 전력저장및관리시스템 GENERAL ELECTRIC CO 미국 % 54% 14% 33% 미국 전력저장장치제어 LS 산전 한국 % 21% 25% 2% 한국 에너지저장시스템제어 ALSTOM TECHNOLOGY LTD 스위스 % 37% 4% 59% 유럽 전력변환장치 POSCO ICT 한국 % 0% 0% 0% 한국 전력관리시스템및배터리관리장치 ROBERT BOSCH GMBH 독일 % 78% 0% 22% 미국 에너지저장및제어시스템 UBEAM INC 미국 % 100% 0% 0% 미국 무선전력송신 LG 전자 한국 % 19% 14% 19% 한국 에너지저장장치제어 HITACHI LTD 일본 % 24% 57% 19% 일본 전력저장및변환시스템 한국전기연구원 한국 % 0% 0% 0% 한국 6 1 마이크로그리드시스템제어 200

205 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은삼성SDI의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는넥스콘테크놀러지의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은삼성SDI, POSCO ICT, LS산전, LG전자, 효성등이있으며, 중소기업의주요출원인은넥스콘테크놀러지, 이랜텍, 이온, 루비등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전기연구원, 한국전력공사, 한국전자통신연구원, 전자부품연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은공주대학교, 명지대학교, 한국과학기술원의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 201

206 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 전력 / 전원제어시스템분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나하드웨어관련기술은중소기업이다수참여하여시장에서의역할이큰분야로나타났으며, 소프트웨어분야역시중소기업의참여정도가높은것으로분석됨. 특히, 전력 / 전원제어시스템은에너지저장장치내일부솔루션및부품에해당하여, 대기업과공동연구를추진하기좋은분야로판단. 중소기업의강점을유용하게활용할수있을것으로분석됨 [ 전력 / 전원제어시스템분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 하드웨어 배터리관리장치전력저장시스템스위치장치 Power Control 및구동회로필터 (Inductor, Capacitor) Communication Module 삼성 SDI LS 산전 LG 전자 우진산전이랜텍넥스콘테크놀로지삼화전기남전사일렉파워옴니시스템 전력기기, 전기공사, 엔지니어링 소프트웨어 유 / 무효전력제어기술전력계통연계저장장치제어기술 (Load Leveling, Peak Shaving 용 ) SOC 및 SOH 최적화제어기술고효율배터리충 / 방전기술신재생에너지 BEMS 연계제어관리기술대용량전력관리시스템기술 삼성 SDI POSCO ICT LS 산전 LG 전자 LG 이노텍 LG CNS 이랜텍이온루비테스틴파워텍스트스퀘어맥스컴 AT 솔루션웰즈텔레시스맥스콤 PMS, EMS, PCS * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 202

207 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 전력 / 전원제어시스템분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 전력 / 전원제어시스템분야중소기업은최근에관리및제어시스템관련된기술개발에다수수요가잇는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인 ICT기술과의융복합기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 전력 / 전원제어시스템분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 하드웨어 스마트그리드연계고효율에너지저장시스템개발고효율경제형태양광 PCS(power control system) 제어기개발 전력 / 전원제어시스템 소프트웨어 가정용비상전력공급을위한 30kW 급에너지저장시스템의지능형에너지관리기술개발휴대및충전이용이한에너지저장장치 (ESS) 제품개선개발지능형저전력교통안내 LED 조명시설물통합관제ㆍ제어시스템개발스마트 GIS 용광융복합 - 임베디드형제어장치와시스템상용화개발및적용배전지능화자동화기기원격제어용 DC24V 10Ah/20Ah 모듈형 Battery Management System 개발 203

208 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 전력 / 전원제어시스템기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 전력 / 전원제어시스템기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 10개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 전력 / 전원제어시스템기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 19) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 20) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 전력 / 전원제어시스템기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 19) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 20) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 204

209 전략제품현황분석 [ 전력 / 전원제어시스템분야키워드클러스터링 ] [ 전력 / 전원제어시스템분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 power control, power distribution, manage, system Hierarchical management strategy of hybrid microgrid 2. Renewable based DC microgrid with energy management system 3. Management & control of hybrid power system 4. Ultracapacitor integration for short-term energy management in a hybrid system 5. Advanced active power control considering the characteristics of distributed energy resources in microgrid 클러스터 02 battery, control Battery energy storage system with arc flash protection, energy conversion system and protection method 2. Energy storage system of uninterruptible power supply equipped with battery and method of driving the same 3. Battery energy storage system 클러스터 03 ESS, manage, technology ENERGY STORAGE SYSTEM 2. BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM MANAGEMENT DEVICE AND METHOD 3. METHOD FOR CONTROLLING ENERGY STORAGE SYSTEM 205

210 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 4. Method, device and circuit for charging multiple battery packs of an energy storage system 클러스터 04 SOC, calculation, estimation A study of SOC estimation algorithm for energy storage Lithium battery pack based on information fusion technology 2. A real-time smoothing control strategy with SOC adjustment function of storage systems 3. Inter-module SoC balancing control for CHB based BESS using multi-dimensional modulation 4. Real-Time Model-Based Estimation of SOC and SOH for Energy Storage Systems 클러스터 05 algorithm, energy Energy storage system with implemented regulating algorithm and method for controlling the charge levels of its elements 2. An optimal control algorithm for borehole thermal energy storage systems 클러스터 06 data, analysis Device and Method for Transmitting Energy and Data Between a Control Unit and a Position-Measuring Device 2. Achieving the Dispatchability of Distribution Feeders Through Prosumers Data Driven Forecasting and Model Predictive Control of Electrochemical Storage 클러스터 07 power system, active ACTIVE BATTERY STACK SYSTEM AND METHOD 2. FUNCTIONALIZED BORON NITRIDE MATERIALS AS ELECTROACTIVE SPECIES IN ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE DEVICES 3. ACTIVE MATERIAL, ELECTRODE, SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK, ELECTRIC VEHICLE, ELECTRIC ENERGY STORAGE SYSTEM, ELECTRIC POWER TOOL, AND ELECTRONIC UNIT 클러스터 08 rechargeable, battery, discharge 15~17 1. Determining most energy efficient cooling control strategy of a rechargeable energy storage system 2. Manufacturing safer and efficient li -ion rechargeable cells and battery systems 3. Energy Storage Devices for Electronic Systems: Rechargeable Batteries and Supercapacitors 4. Distributed charge/discharge control of energy storages in a renewable-energy-based DC micro-grid 클러스터 09 building, energy managemen t Intentional islanding of Microgrid by frequency support with building HVAC system 2. An agent-based test bed for building controls 3. Distributed control of renewable generators with energy storage 클러스터 10 error, detect, pattern The development of technology on reduces the SOC error rate using Hybrid Kalman Filter(HKF) and the demonstration its performance using BMS platform 2. Analysis of Non Detection Zone for multiple distributed PCS based on Equivalent Single PCS using reactive power approach 206

211 전략제품현황분석 [ 전력 / 전원제어시스템분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 전류패턴분석및대응오차최소화제어기술 error, detect, pattern 요소기술 02 충 / 방전모드대응최적화제어기술 rechargeable, battery, discharge, battery, control 요소기술 03 배터리관리장치 battery, control 요소기술 04 비상용 ESS 운영관리기술 ESS, manage, technology, power control, power distribution, manage, system 요소기술 05 SOH 알고리즘기술 algorithm, energy, SOC, calculation, estimation 요소기술 06 SOC 및 SOH 제어최적화기술 SOC, calculation, estimation 요소기술 07 유 / 무효전력제어기술 power system, active, power control, power distribution, manage, system 요소기술 08 통계분석기술및통계데이터를활용한통합제어기술개발 data, analysis 요소기술 09 신재생에너지 BEMS 연계제어관리기술 building, energy management 요소기술 10 대용량전력관리시스템기술 power control, power distribution, manage, system 207

212 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 전력 / 전원제어시스템분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 고효율배터리충 / 방전기술 전류패턴분석및대응오차최소화제어기술 충 / 방전모드대응최적화제어기술 배터리관리장치 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링 비상용 ESS 운영관리기술 특허 / 논문클러스터링 SOH 알고리즘기술 특허 / 논문클러스터링 SOC 및 SOH 최적화제어기술 SOC 및 SOH 제어최적화기술 특허 / 논문클러스터링 유 / 무효전력제어기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 통계분석기술및통계데이터를활용한통합제어기술개발 특허 / 논문클러스터링 신재생에너지설비 BEMS 연계제어관리기술 복합전열원연계및최적제어기술 신재생에너지 BEMS 연계제어관리기술 대용량전력관리시스템기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 208

213 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 전력 / 전원제어시스템분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 고효율배터리충 / 방전기술 전류패턴분석및대응오차최소화제어기술 충 / 방전모드대응최적화제어기술 충전중전류패턴을분석하여오차최소화제어기술 빠른충전을위해고밀도전류를고속으로축적및방전시키는제어기술 SOC 및 SOH 최적화제어기술 SOH 알고리즘기술 SOC 및 SOH 제어최적화기술 SOC 측정오차최소화및수명관련 SOH 알고리즘분석 전지상태안정적으로제어하는기술 신재생에너지설비 BEMS 연계제어관리기술 통계분석기술및통계데이터를활용한통합제어기술개발 복합전열원연계및최적제어기술 건물에너지관리시스템 (BEMS) 과 신재생에너지 시스 템의연계제어기술 복합전열원최적제어관리기술 209

214 에너지수요관리 - 전력전원제어시스템 6. 기술로드맵기획 가. 전력 / 전원제어시스템기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 210

215 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 전력 / 전원제어시스템분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 고효율배터리충 / 방전기술 전류패턴분석및대응오차최소화제어기술 충 / 방전모드대응최적화제어기술 신뢰성높은충 / 방전대응오차제어기술 전류변화에맞는충 / 방전대응최적화제어기술 저전압형제어기술 전력공급제어성능향상 고전압형제어기술 회생제어기술 자동충 / 방전모드제어기술 전력공급및회생제어알고리즘 다양한전류패턴에따른동작제어최적화 전류변화에따른충 / 방전최적화 SOC 및 SOH 최적화제어기술 SOH 알고리즘기술 SOC 및 SOH 제어최적화기술 SOH 측정오차및수명유지알고리즘기술 전지상태안정적으로제어하는기술 배터리의 SOH 를추정알고리즘 - 배터리의측정오차및수명관련 SOH 알고리즘분석 진단제어알고리즘 배터리의수명관련 SOH 제어최적화 제어알고리즘및기능적제어최적화 SOC 및 SOH 측정오차및수명유지 SOC 및 SOH 최적화 신재생에너지설비 BEMS 연계제어관리기술 통계분석기술및통계데이터를활용한통합제어기술개발 복합전열원연계및최적제어기술 복합전열원연계및최적제어 복합전열원최적제어관리 에너지소비가시화분석 실내환경원격제어기술 통합 DB 구축및신뢰성향상기술 실내모니터링및제어시스템 빅데이터구축및통계분석 실내환경복합제어기술 통계데이터활용을통한복합전열원연계제어기술개발 복합전열원연계및최적제어기술개발 211

216

217 전략제품현황분석 스마트배전운용기술

218

219 스마트배전운용 정의및범위 ICT 기술과지능형배전기기가융합되어배전계통을구성하고, 마이크로그리드통합운영, 고장예지, 계통운영최적화, 자동복구등의기능을가진첨단배전운영체계인스마트배전시스템에대한운용기술을의미 GIS 기반고전압배전설비의관리, 센서를내장한배전설비의열화상태온라인감시, 정전관리및손실최소화등배전계통최적화운전, 분산전원통합및연계운전, 변전소에서고객까지전기설비온라인감시제어등다양한기술을포함정부지원정책 최근 DC송배전시스템을포함하는스마트그리드산업이미래신성장동력으로선정되어연구개발에많은투자가이루어지는등국가적차원에서추진중 기후변화와고유가시대에필요한효율적인에너지관리가필수이며, 전력생산이불규칙한신재생에너지에연결될지능화된전력망이요구되는배경에따라스마트그리드추진의필요성증대 산업통상자원부는 2035년까지분산전원을지금보다 15% 확대, 신재생에너지보급을 11% 끌어올리겠다는정책목표발표 지식경제부는 2010년 1월스마트그리드국가로드맵을발표하였으며, 5대추진분야별 R&D 로드맵을수립. 2030년까지투자계획및정책 / 제도개선방안을바탕으로스마트그리드산업지원 지능형전력망구축및지원에관한특별법 이제정되어, 스마트그리드조기구축을위한기본계획수립, 효율적인운영을위한재원조달, 세제지원등인센티브지원근거를마련 그외, 전기안전관리체계정비, 스마트미터설치의무화규정마련, 스마트그리드적용건축물의인증기준 / 절차 / 효율등급평가기준마련, 분산형전원계통연계에대한기준및운영규칙마련, 분산형전원의요금제도마련등관련제도개선중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 실증중심으로추진되는 ICT 기술및에너지분야융합에적합 중소기업의높은 IT 기술경쟁력및역량 대기업및공기업과의에너지분야사업경험보유기회 (Opportunity) 정부차원의지원정책강화 효율적인에너지관리에대한수요증대 약점 (Weakness) 국내스마트그리드및스마트배전관련산업기반미약 원천기술및핵심기술의부재 핵심전문인력부족및기술인프라취약위협 (Threat) 원천핵심기술장벽심화 중국의기술경쟁력증대 플랫폼단위로기업단위독자개발한계 중소기업의시장대응전략 국가의중소기업육성 / 지원정책과스마트그리드추진정책을기반으로성장기회발판 대기업및공기업과의공동연구개발및사업수행을통한핵심기술개발 ICT기술과의융복합화를통한스마트배전시스템개선 215

220 에너지수요관리 - 스마트배전운용 핵심기술로드맵 216

221 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 스마트배전운용기술은 ICT 기술과지능형배전기기가융합되어배전계통을구성하고, 마이크로그리드통합운영, 고장예지, 계통운영최적화, 자동복구등의기능을가진첨단배전운영체계인스마트배전시스템에대한운용기술을의미 GIS 기반고전압배전설비의관리, 센서를내장한배전설비의열화상태온라인감시, 정전관리및손실최소화등배전계통최적화운전, 분산전원통합및연계운전, 변전소에서고객까지전기설비온라인감시제어등다양한기술을포함 스마트배전운용기술은배전지능화시스템의차세대모델로단방향통신에머물러있는배전지능화시스템과달리양방향통신이가능하다는특징이존재 * 출처 : Journal of the Electric World [ 스마트배전시스템개요 ] 전세계적인유가급등현상과기후변화에따라효율적인에너지관리가필수적으로요구되고있으며, 전력생간이불규칙한신재생에너지에연결될지능화된전력망의수요가증가하고있는추세 이러한추세로배전계통에태양광, 풍력등분산전원의연계가증가함에따라이를통합한배전계통의효율적인운전및분산전원의단독운전을허용하여소규모계통의운영이가능해지는마이크로그리드등의새로운계통운영필요성증대 디지털부하의증가로인해높은전력품질및직류서비스공급을요구하는고객이늘어날전망으로, 이에대한배전계통의대응및다품질계통운영의필요성증대 증가하는분산전원과마이크로그리드를통합하고, 높은전력품질및신뢰도를제공할수있는배전계통으로진화하기위해스마트배전시스템및운용기술에대한필요성이높아지는추세 미래의배전계통은기존전력계통과태양광, 풍력발전등의분산전원연계가급증하고, 디지털부하가확대되면서높은신뢰도와고품질의전력공급을원하는수용가들의요구가늘어날것으로전망 217

222 에너지수요관리 - 스마트배전운용 되어스마트배전운용기술의필요성증대 미래배전계통에서는에너지관리시스템을개발하여분산전원을통합운영하고, 분산지능형시스템제어를통해계통외란에빠르게대응, 정전시간을획기적으로단출할수있을것으로기대 전세계적으로분산전원을통합하고, 정보통신기술을응용해지능형배전망을구현하는 인텔리그리드 (IntelliGrid), 스마트그리드 (SmartGrids) 등의연구개발프로젝트가다양하게진행 스마트배전운용기술의활용을통해저탄소녹색성장기술의효율적전력망연계운영가능. 또한, ICT 기술을융합한전력기술의선진화및성장동력화가능 * 출처 : 한국전력공사상생협력처 [ 전력 IoT 구성 ] 218

223 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 제품분류관점의스마트배전운용기술은운용시스템기능에따라다양한시스템군으로분류 스마트배전시스템기술, 유연전력시스템기술, 스마트전력관리시스템기술, 통합감시 제어 보호시스템기술등으로시스템별제품분류 ICT 기술, IT 소자 부품, 네트워크 시스템보안및소프트웨어기술을기반으로양방향소비자인프라및스마트응용서비스분야에해당되는기술개발모두를포함하는영역 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 스마트배전시스템 AMR DR 운영시스템및 AMI 기반 DR, 운영시스템및 EMS 연계시스템 스마트네트워크 지능형송전 / 배전, 전력저장시스템, 서버, 유무선통신통합모듈, 통합망 시스템, 라우터 스마트배전운용기술 스마트전력관리시스템 실시간전력관리시스템 스마트서비스관리시스템 지능형정보관리시스템, 의사결정지원시스템, 네트워크관리시스템 CMD 기반자산관리시스템, 서비스운영시스템, 서비스인프라감시및 제어시스템, 전력관리시스템 유연전력시스템 전력시스템상시감시및진단시스템, 전력시스템실시간제어 / 운영모듈 통합감시 제어 보호시스템 통합유무선보안관리시스템, 분산시스템통합보안모듈, 실시간통합감 지시스템, 보안통합및지능형보안시스템 데이터처리및분석시스템 데이터취합용 Gateway 기술, 데이터수집기술, 데이터분석기술 219

224 에너지수요관리 - 스마트배전운용 (2) 공급망관점 공급망관점의스마트배전운용기술은스마트발전 / 송변전, 스마트계통운영, 양방향소비자인프라및스마트응용서비스기술을포함 공급망기준으로스마트 DR, 스마트네트워크, 스마트관리시스템, 스마트서비스관리시스템, 스마트그리드통합보안시스템으로분류 스마트배전운용기술의공급망관점기술분류는배전, 통신, 구조분야에따라나뉘며, 스마트응용서비스분야는 AMR DR 운영시스템, 실시간네트워크자원관리및보안요소기술개발등의기술을포함 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 스마트 DR AMI 지능형검침인프라, 스마트미터, 수요반응측정기술 스마트네트워크 스마트배전통신및플랫폼설계기술 스마트배전운용기술 스마트관리시스템 스마트서비스관리시스템 스마트그리드통합보안시스템 수용가전력소비예측기술, 전력품질계측기술 수요관리기술, 온라인감시제어시스템 스마트그리드 DDoS 공격탐지기술, 대응기술, 실증단지보안WG 및보안센터 220

225 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 스마트그리드는전력망에 ICT 기술을접목해전력공급자와소비자가양방향으로실시간정보를교환, 에너지효율최적화및신재생에너지통합을가능하게하는차세대전력망을지칭 ICT 기술과지능형배전기기가융합된배전계통을구성하고, 마이크로그리드를통합운영하는첨단배전운영체계인스마트배전운용기술은스마트그리드산업내전 후방산업과의연계성이높은산업 스마트배전운용기술의경우, 독자적인산업시장을구축하고있는것이아니라, 스마트그리드시장내포함되어있는기술군으로, 해당기술의산업특징은상위레벨의스마트그리드산업의특징및구조를분석. 스마트그리드산업은기존의전력산업에통신기술을융합한융 복합산업 [ 스마트그리드산업구성 ] 기존전력망 + ICT(Smart) = 스마트그리드 공급자중심일방향성폐쇄성획일성 * 출처 : 산업부 ( 한국스마트그리드사업단 ) 실시간정보교환 수용자중심양방향성개방성다양한서비스 스마트그리드는전력생산및소비되는정보를양방향, 실시간으로유통함으로써에너지효율을최적화하고, 전력피크발생을줄이며, 소비자의에너지사용정보를통해소비자스스로에너지절감을유도하려는목적 신재생에너지원을통해전력생산에도참여하여, 전기에너지를소비하는소비자의역할과전기에너지를생산하는생산자의역할을동시에수행할수있어, 에너지프로슈머로모든사람들이에너지의생산과소비를담당 스마트그리드는큰틀에서볼때하나의정형화된형태가아니라, 각국별로인프라와산업구조그리고기술력의차이로인하여다양한형태로구현되어질수있는산업 한국의경우한전을중심으로단일화된전력공급체계를기반으로전기에너지공급시스템이구성되어있음. 이러한기반에서전력설비산업의경쟁력강화에한계가있어최초에는전력산업의기술역량강화를위한기술중심산업성장이이루어짐 국내산업의경우, 기술개발및검증중심의전력 IT 사업이실증사업 ( 제주도 ) 기반조기가시화를통한사업성발굴및검증중심으로진행. 제주실증사업은스마트그리드를 5개분야로분류하고, 분야에따라복수의컨소시엄사업자를선정하여개방형플랫폼으로추진하며경쟁을통한 BM 발굴 개방형실증사업의추진은기존의독점적전력사업자모델에서새로운산업간융합, 전력산업구조개편등의이슈를촉발. 폐쇄적인국내전력부문의기술혁신과정에보다공개적인성장가능성제공 221

226 에너지수요관리 - 스마트배전운용 스마트그리드의국내및해외산업을비교해보면, 대표적으로미국의경우설비환경이노후화된상태로전력망의비효율화가이슈. 반면, 한국의전력산업은비교적최근에설비가구축되었으며, 지속적고도화를통하여최고수준의전력설비를운영하고있는상황 한국의전력공급체계는정전횟수, 정전시간, 배전손실률등에서매우우수한수준. 프랑스, 영국, 미국과비교할때안정적으로전력망이운영 한국의스마트그리드산업의경우, 높은수준의전력망을갖추고있어, 스마트그리드관련전후방산업을위한인프라구축이우수한상황 그럼에도불구하고, 최근도입되는 RPS제도에의한막대한용량의신재생에너지수용성, 전기자동차의급격한수요팽창가능성에대한대비그리고새로운전기수요의창출등으로현재한국의전력망개선필요성증대 스마트그리드산업은추진하는국가의환경에따라각기다소다른특성을가지고있으나, 시스템차원에서는유사한구조를가지고있음 미국의경우노후화된설비의교체와경제활성화를중심으로추진. 유럽의경우는 carbon reduction을중심으로다국가간의에너지의원활한운영을중심으로추진 일본의경우에는신재생에너지의보급증가에따른계통의안정화를위하여관련기술을중심으로점진적으로스마트그리드를추구 중국의경우넓은지역으로인한송전선로의신규건설부담을줄이기위한풍력중심의신재생에너지의도입을추구하고있고서부의발전에너지를동부의산업지대로대규모의전력송전설비에집중 스마트배전운용기술의경우, 스마트그리드산업내에너지효율화를위한끊임없는수요에따라 ICT 기술및전력산업기술융합을통해성장하고있는상황 (2) 산업의구조 스마트배전운용분야의후방산업은전력산업, ICT 산업, 통신및네트워크산업, 전자제품산업으로구성되고, 후방산업의대부분이중소기업에서독자적개발이아닌협력형태로공존 장비의안정성과신뢰성에따라처리제품의품질을결정하는데영향력이높은문제점이있으므로, 다양한분야의융합에의한장비국산화가중요 후방산업에있어전기료에대한문제로인해고효율열처리장치, 단열재와고효율지그, 진공설비보급에따른관련부대설비, 플라즈마장비보급에따른전원장치에대한요구증대 전방산업의경우, 스마트배전운용기술을활용한스마트그리드응용서비스로스마트그리드개방형플랫폼을제공 크게광역상황인식, 수요반응, 첨단계량인프라, 배전망관리서비스가스마트배전운용분야의전방산업에포함 222

227 전략제품현황분석 [ 스마트배전운용분야산업구조 ] 후방산업스마트배전운용분야전방산업 전력산업 ICT 산업통신및네트워크산업 ( 통신인프라 / 사이버보안 ) 전자제품산업 ICT + 전력산업 스마트그리드응용서비스 ( 광역상황인식 / 수요반응 / 첨단계량인프라 / 배전망관리, etc.) 전방산업의응용서비스를살펴보면, 광역상황인식의경우, 상호연결망을통해광역에걸쳐분산되어있는전력계통구성요소들의상태와성능을실시간으로모니터링하는서비스를의미 정전발생에대비하여사전문제점예견및방지와대응방안을제공함으로써전력망구성요소들의움직임과성능관리를최적화하는서비스 수요반응서비스의경우, 최대전력수요의소비시간중이거나전력신뢰도가위험일경우, 고객들의에너지사용을줄이기위한서비스를의미하며, 첨단계량인프라 (AMI) 는전력회사들이고객사이트에서계량기와상호작용할수있는 1차적수단을의미 배전망관리는급전선, 변압기및네트워크로연계된배전계통구성요소들의성능극대화를제공하고송전계통과고객운영통합을 ICT 기술기반으로지원하는서비스를의미 스마트배전운용분야의전방산업을지원하기위해후방산업에해당되는통신인프라와개방형통신인프라이용에동반되는사이버보안대책이필요 생산기반산업은타산업에비하여후방대비전방산업에대한파급효과가큰산업으로산업연구원에서발표한전후방효과비교분석을살펴보면생산기반산업은감응도 2.55, 영향력 1.38로그차이가화학, 전기전자, 일반기계, 정밀기계산업에비하여전방파급효과가큼 그러나생산기반산업은기술 장비집약산업으로후방산업의영향력도매우높은산업으로전방산업의수요를충족하기위한기술개발을뒷받침해줄수있는장비, 소재등의확보가매우중요 나. 경쟁환경 스마트그리드산업의세계시장은글로벌전력업체인 ABB, ALSTOM, SIEMENS, GE와일본의 TOSHIBA, MITSUBISHI ELECTRIC이주도하고있으며, 최근중국의적극적인정부지원하에전력운영사및민간기업이빠르게성장하고있는추세 ABB는전력및자동화기술분야의선도기업으로서전력제품, 전력시스템, 산업자동화, 저압제품, 공정자동화 5개의글로벌사업본부로구성됨. 특히초고압직류송전에사용되는 HVDC 케이블기술의개발로 2014년세계 100대혁신기업에선정되는등전력기술및산업자동화분야의글로벌리더로자리매김 최근스마트배전반및유니기어디지털스위치기어출시등스마트배전관련제품에대한연구개발및출시를지속하며, 전력산업내경쟁력을강화하고있는추세 ABB의전력시스템사업본부는발전플랜트건설및시스템교체및정비. 송배전, 전력품질및 223

228 에너지수요관리 - 스마트배전운용 전력계통관리자동화분야에서세계시장을선도하고있음. 또한, 그리드의지능화및신뢰성향상과발전 (Power Generation) 및송전, 계통관리 (Network Management), 변전소 (Substations), 그리드시스템 (Grid Systems) 등을대상으로사업을진행하고있음 ALSTOM은다국적운송및발전설비 / 전력기술분야의선도기업으로서발전, 전력망 ( 전기그리드 ), 운송 3개의글로벌사업본부로구성 ALSTOM의전력망 ( 전기그리드 ) 사업본부는혁신적인전력전자솔루션을통한전력그리드를활성화시킴 스마트그리드및초고압직류 (HVDC) 용전류형컨버터 (LCC) 및전압형컨버터 (VSC) 솔루션, 스마트제어시스템, 그리드의새로운직류회로차단기, 변전소 (Substations), 그리드시스템 (Grid Systems) 등을대상으로사업을진행하고있음. 최근미국의 GE가 ALSTOM의에너지부문인수예정으로향후전력분야시너지효과가기대됨 SIEMENS는세계적인전기 전자선도기업으로발전, 송 배전, 스마트그리드솔루션, 전력에너지의효율적인솔루션뿐만아니라해상및복합화력발전터빈등의친환경기술사업을운영하고있음 SIEMENS의스마트그리드솔루션은지능화배전전력망극대화. 최적화된에너지관리제품군을통해개방적이고유연한구조의솔루션을제공 전력화및송 배전을위한솔루션개념인통합자동화전력시스템을통해적용. 자체소프트웨어를사용하여전력망의기본입안단계부터설치, 운전및서비스에이르기까지의턴키솔루션을제공 중국의전력산업은정부의적극적인진원과글로벌기업의기술협력을바탕으로, 빠르게성장하고있으며스마트그리드및스마트배전운용기술또한빠르게성장중에있음 중국의 SGCC(State Grid Corporation of China) 는중국국가전력회의일부부서를기반으로 2002년 12월설립된국가지주회사로송 배전전력망구축과운영하여전력을공급하는초대형기업. 2014년도 Fortune Global 500에선정 (7위) 되는등세계적인기업으로발돋움한중국최대의전력운영사임 SGCC는중국의전력망인프라구축투자및스마트그리드시장을 3단계프로젝트에의하여주도및운영. 3단계프로젝트는 1 特 4 전략으로 Strong Smat Grid 를 2020년까지전면건설할계획. 또한, SGCC에서는 2020년까지총 4조위안을투자하여발전, 송전, 배전, 전력사용, 전력제어등에정보화, 디지털화, 자동화, 양방향화의스마트그리드구축계획확립및시행할예정. 이에따라, 스마트배전운용기술에대한기술투자증대 국내의경우, 한국전력공사가발전, 시장, 송전, 배전, 판매등전력산업전체를실질적지배하는수직적통합전국독점체제 스마트그리드산업특성상중소기업이독자적으로사업에참여하기는어려운상황이며, 주로한국전력공사를중심으로중소기업협력연구개발이진행되는추세 2016년한국전력공사의스마트배전운용관련협력연구개발공모를살펴보면, IoT기반자진단형친환경가스절연지상개폐기개발, IoT기반자기진단형친환경가스절연가공개폐기, 스마트센서내장형자기진단주상변압기등부품단위별연구개발이진행되고있음 224

229 전략제품현황분석 지능형전력설비의고장예지 System 개발에참여한 ( 주 ) 에디테크, AMI 검침용하이브리드슬레이브모뎀개발에 ( 주 ) 아이티에스엠, IoT기반자기진단형친환경가스절연지상개폐기개발에인텍전기전자 ( 주 ), IoT기반자기진단형친환경가스절연가공개폐기개발에 ( 주 ) 비츠로테크, 스마트센서내장형자기진단주상변압기개발에주식회사파워맥스, 홀센서를이용한스마트분전반개발에휴론社등이참여하고있음 이에따라, 경쟁상황은한국전력공사와의협력연구개발에대한입찰경쟁으로볼수있으며, 독립적인경쟁으로해석하기에는산업규모방대함 225

230 에너지수요관리 - 스마트배전운용 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류 스마트배전시스템 스마트전력관리시스템 유연전력시스템 통합감시 제어 보호시스템 데이터처리및분석시스템 주요품목및기술 AMR DR 운영시스템및 AMI 기반 DR, 운영시스템및 EMS 연계시스템 전력저장시스템, 유무선통신통합모듈, 라우터, 네트워크관리시스템, 서비스운영시스템, 서비스인프라감시및제어시스템 전력시스템상시감시및진단시스템, 전력시스템실시간제어 / 운영모듈 통합유무선보안관리시스템, 분산시스템통합보안모듈, 실시간통합감지시스템, 보안통합및지능형보안시스템 데이터취합용 Gateway 기술, 데이터수집기술, 데이터분석기술 해외기업 SIEMENS, HITACHI, MITSUBISHI ELECTRIC, ALSTOM, ABB ALSTOM, SIEMENS, ABB, TOSHIBA, PANASONIC ALSTOM, SIEMENS, ABB ABB, ALSTOM, SIEMENS, TOSHIBA GENERAL ELECTRIC, PANASONIC, PHILIPS, NTT, GREEN 국내기업 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한전 KDN 한국전력공사 S.E.T 케이디파워신한기전태양전기파라곤 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전 LG CNS 한전 KDN 한국전력공사케이디파워대원전기이공전기시스템루텍아이티에스엠 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한전 KDN 한국전력공사케이디파워동보파워텍지투파워다이렉 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한국전력공사케이디파워다솔전자레이시온에디테크비츠로테크인텍전기전자 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한전 KDN SK 텔레콤 LG CNS 한국전력공사이노그리드 226

231 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 전방산업인전력산업은현재 6개의발전회사와민간발전회사, 구역전기사업자가전력을생산하고, 한국전력공사는전력거래소에서구입한전력을송배전망을통해전력을수송하여일반고객에게판매하는체제로운영 국내의전력산업은한국전력공사를중심으로정부, 대기업및중소기업등과연구개발협력을통해 R&D 발전이진행되고있는특징이존재 스마트그리드산업은그린 ICT 기반의에너지효율성을향상시키는산업으로, 기존의전력산업에 ICT 산업을융합한산업으로정의. 전력산업은과거공급자중심의시대에서현재소비자참여시대의특성을가지고있으며, 앞으로는전기중심에너지시대로나아갈것으로추정 * 자료 : 한국전력공사지식센터전기자료내국내전력산업 [ 국내전력산업구조 ] 우리나라 ICT 산업은시장침체기에있는 HW 생산비중이높으며 12년이후성장세가둔화되고있는추세 최근휴대폰등국내 ICT 산업주력부문에서도샤오미등중국기업이급성장하고수출과시장점유율및기업이익이감소하면서 ICT 산업위기론이대두, 점차확대 후방산업인스마트그리드응용서비스산업은스마트그리드개방형플랫폼내제공가능한응용서비스로, 스마트배전운용기술을바탕으로첨단배전운영체계를구축 단방향통신에머물러있던배전지능화시스템과달리양방향통신이가능한특징을바탕으로, 배전망관리, 수요반응, 첨단계량인프라 (AMI), 실시간모니터링을바탕의광역상황인식등의서비스개발이활성화 227

232 에너지수요관리 - 스마트배전운용 3. 시장환경분석 가. 세계시장 컨설팅기관인 Zpryme에따르면, 세계스마트배전운용기술시장이중국, 브라질, 인도와같은신흥국가들의스마트그리드투자에의해촉진될것으로전망. 현재스마트배전운용시장의성장은북미지역이선도하고있는추세 스마트그리드세계시장은 ABB, Siemens, GE, Itron 등이전체시장의 50% 이상을점유 전세계적으로 2015 년기준, 11,108 백만달러의시장규모에서, 연평균 25% 의높은성장률 을바탕으로 2020 년까지 33,900 백만달러규모까지성장할것으로전망 [ 스마트배전운용분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 11,108 13,885 17,356 21,696 27,120 33, * 자료 : Global Distribution Automation Market Value by Region, , Zpryme DC배전아시아시장중 DC Off-Grid/Bad Grid Telecommunications 분야의시장규모를살펴보면, 현재 DC배전을주도하고있는분야로아시아시장의경우, 2015년기준 1,260백만달러로전세계해당기술군시장의 45% 를차지하지만, 2024년기준약 710백만달러, 40% 비중을차지할것으로전망 중국시장의경우, 2015년기준 1,033백만달러의시장규모를형성하고있는것으로추정되며, 2024년기준 582백만달러의시장을형성할것으로예상. 통신타워인프라구축이포화상태에도달하여성장률은감소할것으로전망 * 자료 : Navigant Research, 2015 [ DC Off-Grid/Bad Grid Telecommunications 시장규모 ] 228

233 전략제품현황분석 나. 국내시장 국내스마트배전운용기술시장규모는 2015년기준 7,527 억원으로추산되며, 연평균성장률은 26% 로세계시장과마찬가지로국내시장의고성장을유지하여, 2020년에는 2조 4천억원규모의시장으로성장할것으로예상 해당시장규모는국내스마트그리드산업내지능형전력망분야, 지능형소비자분야, 지능형서비스분야의시장규모를합산한것으로, 전체스마트그리드산업중지능형전력망 73.5%, 지능형소비자 22.1% 그리고지능형서비스 0.9% 의비중을차지하고있음 [ 스마트배전운용분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('15~'20) 국내시장 7,527 9,486 11,956 15,060 18,972 24, * 자료 : 스마트그리드기술개발동향과산업전망, ISSUEQUEST, 2015 내국내스마트그리드시장중지능형전력망, 지능형소비자, 지능형서비스분야의전체비중 95% 를적용하여추정 국내스마트그리드시장은매년 26% 의높은성장률을바탕으로, 2020년기준약 2조 8천억원의규모로성장할것으로전망 지능형전력망분야가스마트그리드내가장큰시장규모를차지하며, 연평균 22.7% 수준으로성장해 2020년시장규모는약 1.5조원에달할것으로분석 지능형소비자분야에서는 AMI 및 xems 설치의증가, 지능형서비스분야에서는전력수급안정과전력소비감축을위한솔루션 (DR 보급 ) 을중심으로시장이성장할것으로전망 아시아시장에서도 SIEMENS, GE, TOSHIBA, ABB, Schneider, IBM, Osaki Electric 등글로벌대기업의점유율이 70% 이상 * 자료 : 스마트그리드기술개발동향과산업전망, ISSUEQUEST, 2015 [ 국내스마트그리드시장규모및전망 ] 229

234 에너지수요관리 - 스마트배전운용 다. 무역현황 스마트배전운용기술의시스템별품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중전기및에너지관련제품품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비하여수입량이급격히감소하는추세 스마트배전운용기술의수출현황은 11년 4억 500만달러에서 15년 5억달러수준으로소폭증가하였으며, 수입현황은 11년 8억 2,500만달러에서 15년 1억 4,200만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이대폭증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 5.4% 로증가하였으며, 수입금액은 -35.6% 로감소한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.34) 부터 15년(0.56) 까지증가한것으로나타나점차수출특화상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의스마트배전운용관련시스템및제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 스마트배전운용기술관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 405, , , , , % 수입금액 825, , , , , % 무역수지 -420,508-24, , , ,005 - 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 230

235 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 ICT 기술과융합으로전력계통의지능화추진 스마트그리드는양방향통신, 고성능센서및분산컴퓨팅을이용하여효율성, 신뢰도, 안정성을향상시키기위한변환된전력망을의미하며, 이를통하여경제성을높이고이산화탄소저감을목표로함 이를목표로, 기존의전력기술과정보통신기술을융합하여전력계통을지능화하는연구추진. IT기술과전력전자기술을전력시스템에융합해분산전원의급속한확대로복잡해져가는현재의전력계통을 안정성 (Security), 고품질 (Quality), 고신뢰도 (Reliability), 가용성 (Availability) 을가진자기복구형 (Self-healing) 계통으로진화시키는비전을바탕으로연구개발진행중 미래디지털사회를지원하는고품질, 고신뢰도를갖춘지능화된전력인프라구현을위해전력시스템전분야에대한데이터교환, 연계, 통합등을위한개방형표준기반의아키텍처를설계하는인텔리그리드 (Intelligrid Architecture), 분산전원객체모델및정보교환인터페이스설계를위한 DER/ADA(Distributed Energy Resources for Advanced Distribution Automation), 고객과전력망및전력시장과의포털솔루션을연구하는수용가포털 (Consumer Portal) 및실시간계통해석및예측 (Fast Simulation and Medeling) 등의연구진행 유연한배전계통, 개방형표준통신시스템등이구현된차세대배전자동화시스템의개발을목적으로, 신배전망구성기술, 정보통신표준화기술, 전력전자응용기술, 지능형배전망감시시스템및신배전망제어기술개발등의연구개발추진 [ 스마트배전시스템지능화연구개발프로그램 ] 구분과제명수행기관연구분야주요사항 IntelliGrid EPRI 송배전 / 분산전원 - IntelliGrid 아키텍처설계 - 수용가포털 - 실시간계통해석 미국 ADA (Advanced Distribution Automation) EPRI 배전 / 분산전원 - 차세대배전자동화 - 센서및감시시스템 - 배전계통보호 / 제어 GridWise 에너지부배전 / 분산전원 - 배전선로지능화 - 배전선로상호운용성 유럽 SmartGrids European Commission 송배전 / 분산전원 - 수용가와양방향서비스 - 전력망의효율성향상 - 전력망의안정성향상 배전자동화시스템의단말장치와원격검침시스템의스마트미터는현장설비감시를위해센 서를내장한장비들로써, 전력계통을구성하는전신주와변압기와같은다양한설비들을원격 231

236 에너지수요관리 - 스마트배전운용 관리하기위해서는여러타입의센서들이대상서비스를중심으로활용될것이며, 이러한센서들의설치및제어를위해 ICT 및 IoT 기술을적용한표준화된관리체계필요 실시간배전계통해석및제어를위한구간부하추정방법, 스마트배전시스템개발과관련하여시스템의정의 / 시스템의요구기능 / 시스템구성안에대한설계안등의연구도지속적으로진행되고있는추세 전력산업내빅데이터분석기법의적용 스마트배전시스템내다량의데이터가축적되면서, 대용량데이터를수집및처리하고, 분석하는빅데이터분석기술을에너지및전력산업내적용하는연구개발시도가이루어지고있는추세 전력산업에서도 AMI 구축에의한스마트미터보급, 전력망운영을위한지능형센서설치, 신재생에너지의공급등스마트그리드의확산에따라발생되는대량의데이터를효율적으로관리하고, 이렇게얻어진대량의데이터로부터새로운부가가치를창출하고자점차빅데이터에대한관심이높아지는추세 특히, 대용량데이터베이스에존재하는데이터간의관계 ( 혹은패턴, 규칙 ) 등을찾아내고모형화해서의사결정을돕는유용한정보로변환하는일련의과정인데이터마이닝기법이활용되고있는추세 에너지소비관리서비스를위한데이터마이닝기법선정및모델구축. 수용가 ( 가정, 빌딩, 공장등 ) 건물내에너지사용데이터를근거로에너지소비모델을구축. 에너지소비관리를위한웹서버를구축. 에너지소비비교, 에너지소비요인분석및에너지절약방안제안등의서비스구현 * 자료 : 2011 대한산업공학회추계학술대회 [ 에너지분야내수요예측에활용되는데이터마이닝기법 ] 또한, 수요관리예측, 전력소비예측, 신재생에너지발전예측등데이터를바탕으로한예측기술에대한연구개발이활발히진행되고있으며, 이러한예측을통해효율적인에너지운용이가능하게됨 대표적으로전력총수요데이터와기상정보데이터및사회적이벤트데이터가가지는연관관계를분석 / 분류하여, 예외적인온도, 태풍등의기상정보와특수공휴일등불규칙한사회적이벤트가수요예측에미치는영향을분석하고, 이를바탕으로기상및불규칙한사회적이벤트를전력수요예측에반영한알고리즘을구현하는연구개발이진행중 232

237 전략제품현황분석 전력산업에있어빅데이터는현재활용초기단계로서스마트미터데이터를활용한서비스에 집중되고있지만, 점차수요예측, 설비유지보수및고장예방, 전력망운영 계획등에활용범 위가확대되고있는추세 에너지효휼화연구추진 스마트배전운용기술과관련하여다양한에너지효율화를위한연구가활발히진행중이며, 대표적으로 DC전원을활용한인터넷데이터센터구축이해당됨 미국로렌스버클리국립연구소 (LBNL) 에서는 DC전원을이용한데이터센터구축에대한실증시험을수행. 데이터센터의교류및직류급전시스템에대한논쟁이많으나, 최근에는직류급전시스템을적용하는추세. LBNL의경우, 데이터센터의전력공급을기존의 3단계의 AC/DC 변환단계를 1단계로간략화하여약 20% 의에너지효율을높이고, 전력설비투자비용을절감하는데이터센터성능향상을검증 전력관련기업들뿐만아니라, IT업계의글로벌업체들또한 DC배전을통한데이터센터구축에투자및연구개발을활발히하고있는추세 DC배전을통한데이터센터구축에신재생에너지및 PHEV를활용하여다양한 DC배전토폴로지를실증하여에너지효율및환경적인측면을고려한데이터센터운영 데이터센터의경우, 미국내전력소모량을분석한연구에따르면시스템구동을위해쓰이는전기는전체전력소모량의 34% 에불과하고, 나머지 66% 는시스템의열기를식히는데사용됨. 이에따라, 에너지효율화를위한연구개발이요구되어짐 이를위해, 최근데이터센터에직류급전시스템을적용하는트렌드이며, 실제로연구에따르면에너지효율을높이기위해기존 220V 교류급전계통에대해서 300V 직류급전계통의효율이더높은것으로나타남. 연구에따르면, 300V 직류급전계통은 220V 교류급전계통에비해운전효율이약 15% 정도개선되며, 같은케이블을사용하는경우케이블에서의전압강하는 50% 정도낮아지는것으로나타남 233

238 에너지수요관리 - 스마트배전운용 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 글로벌전력업체인 ABB, ALSTOM, SIEMENS 그리고 GE를중심으로, 에너지효율화를위한연구개발에많은투자가이루어지고있는추세. 또한, 최근에는적극적인정부지원하에중국이빠르게성장하고있는경향을보임 전력및자동화기술의글로벌엔지니어링그룹인 ABB의경우, 마이크로그리드배전제어시스템 / 하이브리드발전소의운용제어및안정화를담당하는 ABB의 Microgrid Plus System 개발및분산전원과마이크로그리드를경유하는 DC 계통제어기술개발을진행중에있음 * 자료 : ABB KOREA [ ABB DC 마이크로그리드 ] ABB는최근스마트배전반인유니기어디지털을개발, 유연성을확보하고에너지효율성을높이고운영비용절감 UniGear Digital은전세계적으로검증된 ABB 배전반설계를바탕으로보호, 제어, 계측및디지털통신관련혁신적인기능추가를컨셉 전류전압센서를고압배전반에최적화하여통합하고, 여기에디지털계전기및 IEC 개방형통신기능을결합 ABB는 2012년무선네트워크전문기업인 Tropos를인수한이래로배전자동화부문과 AMI 부문에집중 GE는 Fuji 社와조인트벤처기업 GE Fuji Meter Co. 를설립해일본기타큐슈지역에스마트미터기를공급하고있으며, IBM은한국의제주실증사업과일본의기타큐슈스마트커뮤니티프로젝트등에참여하여 AMI와 EMS solution을공급하는등아시아지역에서의점유율을빠르게확장 글로벌전력산업을주도하고있는기업중하나인 SIEMENS 는 4차산업혁명 으로불리는 스마트공장 ( 제조업 IT 결합 ) 확산을주도하고있으며, 전력산업내빅데이터기술개발에투자활발 SIEMENS는 AMI, 배전시스템, 수요대응기술등을주력사업으로 2012년스마트미터기제조회사인 emeter를인수한이후아시아시장에서의영역을확대 제조업 에너지 설비 교통 물류 빌딩관리 스마트시티 헬스케어등다양한분야에 IoT와빅데이터를 234

239 전략제품현황분석 결합하는디지털화시대의 SIEMENS 비즈니스모델개발 SIEMENS의디지털에너지서비스분야는네트워크화된디지털플랫폼을활용해각에너지현장의데이터를수집 분석하고잠재적문제를선별. 이를통해수요공급을정확히예측해다운타임 ( 장애발생시지연시간 ) 단축. 문제가발생했을경우원격지원을통한문제해결이가능해불안정한환경에서도안정적인에너지공급을통한생산성향상에도기여 SIEMENS 는배전전력망의지능화를극대화하는목표로스마트배전시스템연구개발에많은투자 SIEMENS는스마트그리드스위트 (Siemens Smart Grid Suite) 라는업계에서가장최적화된에너지관리제품군을통해개방적이고유연한구조의솔루션을제공. 이를통해지능형전력망을위한다양한맞춤형솔루션뿐만아니라새로운사업모델개발, 전력거래의최적화및전력계통안정화를실현 스마트그리드스위트는전력화및송배전을위한솔루션개념인통합자동화전력을통해완성. 통합자동화전력은포괄적범위의중저압및초고압제품, 시스템과솔루션을기반으로하며, 자체소프트웨어를사용한전력망의기본입안단계부터설치, 운전및서비스에이르기까지의전수명주기에걸쳐최적의솔루션을제공 Trilliant 社와 SIEMENS는멕시코연방전력공사에 AMI( 지능형전력계량인프라 ) 와 DA( 배전자동화 ) 를위한스마트에너지네트워크공급협약 전사적커뮤니케이션네트워크는에너지손실을줄이고고객들에게보다다양한에너지선택권들을주고해당국가의전력망을현대화하기위해설계된 AMI( 지능형전력계량인프라 ) 와 DA( 배전자동화 ) 두가지요소개발 SIEMENS가트릴리언트스마트커뮤니케이션플랫폼 (Trilliant Smart Communications Platform) 에접속해지멘스디지털그리드서비스들과결합할수있도록하는것 스마트커뮤니케이션플랫폼을통합하는데있어 Trilliant 社가업계가장광범위한다양한기술들 (5GHz Secure Mesh WAN, 2.4GHz Secure Mesh NAN, LTE/GPRS, 2.4GHz RPMA) 의포트폴리오를제공하기때문에단일네트워크에서의전사적접근실현가능 235

240 에너지수요관리 - 스마트배전운용 (2) 국내업체동향 한국전력공사는 2009년 6월부터 2013년 5월까지총 4년간스마트배전운영시스템사업을진행하였으며, 해당사업에는한국전력공사와함께중소기업및대학교가함께참여하여진행 사업을통해개발한스마트배전운영시스템은다수분산전원연계및루프구성배전계통의효율적감시 / 운용 / 제어를위한운영시스템플랫폼및관련어플리케이션프로그램 한전전력연구원에서주관하여, SDMS Application Software 개발을담당하였으며그외에한전 KDN, ( 주 ) 세니온, 기초전력연구원, 경남대, 명지대, 서울대, 숭실대가참여 한전 KDN의경우, 상위시스템설계및개발및스마트배전 FIED 및통신장치개발을담당하였으며, ( 주 ) 세니온은 AMI 연계게이트웨이개발. 기초전력연구원및다수의대학교에서는한국전력공사전력연구원과함께 SDMS Application Software를개발 운전원으로하여금현재상태를정확하게파악할수있는시스템및현재의문제점및미래시점의문제점해소를위한방안을제공하는시스템을목표로운영 운영목표를위해 Platform 및 Application Software를개발하였으며, Platform의경우, 운영목표달성을위해필요한데이터 ( 계측, 운전원 Interface 등 ) 를공급하기위한통신, 하드웨어및미들웨어, 국제표준 (IEC 61850, IEC 61968, IEC 등의채용 ) 을적용 * 자료 : KEPCO 전기설비기술기준 Workshop [ 한국전력공사의스마트배전운영시스템및 SW ] 236 * 출처 : Journal of the Electric World [ 스마트배전운영시스템구성 ]

241 전략제품현황분석 국내에서는정부차원에서의스마트그리드확산사업정책시행으로 KT, SKT 등통신관련대기업의진출이활발 국내기업들은제주실증사업에참여했던삼성, LG, 한국전력공사, LS산전, KT, SKT 등대기업을중심으로연구개발주도 정부가한전만소유 관리해온수용가전력데이터를개방해전력서비스민간시장의성장을지원. 전력 중전기기업계가주도한이시장에통신업계참여본격화 한국전력공사는스마트그리드스테이션구축사업에서쏠라테크, 레보, 엔텍시스템등중소기업과의 ICT 융합을통해중소기업동반성장모델추진 KT와 SK텔레콤이정부와한국전력공사가추진하는스마트그리드원격검침인프라 (AMI) 사업에참여 전력선통신 (PLC) 칩업체와기술협력등을맺고 AMI용데이터집합처리장치 (DCU) 개발. DCU는모뎀과함께 AMI 사업을구성하는양대분야로최대 200가구전력사용량데이터를수집해데이터센터로보내는장치 AMI 지중 ( 地中 ) 구간과농어촌지역통신은한국형고속 PLC가아닌고속 `HPGP(HomePlug Green Phy)`와와이선 (Wi-SUN) 지그비방식이투입되며도서지역에는 LTE 적용 237

242 에너지수요관리 - 스마트배전운용 다. 기술인프라현황 국내전력산업을주도하고있는한국전력공사는중소기업동반성장이라는서비스를운영중에있음 중소기업동반성장실에서는한국전력공사에서중소기업을대상으로지원하고있는협력연구개발사업, 해외마케팅사업등각종지원사업에대한자세한상담과기술노하우이전을통하여중소기업에게보다실질적인도움을제공 지원방침은신기술 신제품및국산개발을위하여 [ 협력연구개발제도 ] 를시행. 전력벤처기업창업지원제도를도입하여지식집약형벤처기업의창업과연구개발결과의실용화촉진. 중소기업의정보화시스템구축을지원하고정부의 Inno-NET 시스템을연계구축하여유정보를중소기업과공유. 기술 품질경쟁력강화를위하여품질인증획득과연구 시험설비등을지원하고연구개발및품질관리기술지도. 중소기업의기술개발촉진및마케팅지원을위하여우리회사보유기술을무상제공하고해외시장개척을지원 * 자료 : 한국전력공사중소기업동반성장 [ 한국전력공사의중소기업지원사업개요 ] 한국전력공사의중소기업지원사업중협력연구개발사업은한전의배전, 송변전, 정보통신분야의신제품 신기술 신공법연구개발지원및개발제품구매형식으로지원 10억원한도로지원 ( 총연구비의 85% 이내 ) 되며, 기술융 복합과제의경우 20억원한도지원 ( 총연구비의 75% 이내 ) 대상과제로는배전, 송변전, 정보통신기자재및핵심부품의연구개발이해당되며, 신기술 신제품, 원가절감, 품질향상, 국산화등이포함. 또한, 배전, 송변전시공품질관련신기술 신공법및최신장비개발에대한지원이가능 최근스마트배전운용기술관련시행중인과제와중소기업을살펴보면, 하기와같음 인텍전기전자 ( 주 ) 의 IoT기반자기진단형친환경가스절연지상개폐기개발 ( 주 ) 비츠로테크의 IoT기반자기진단형친환경가스절연가공개폐기개발 238

243 전략제품현황분석 ( 주 ) 윌링스의수요관리 Biz 모델을적용한비상발전차개발 주식회사삐엘씨코리아의 AMI 용 PLC 통신성능향상을위한 new DCP 개발 239

244 에너지수요관리 - 스마트배전운용 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 스마트배전운용기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 21) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로스마트배전운용관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국의출원경향은타국가특허대비월등히출원활동이활발하며, 유지및증가후최근감소추세. 한국, 일본, 유럽의경우유사한수준의출원활동을보이며큰변화없이꾸준히출원동향유지 국가별출원비중을살펴보면미국이 63.8% 로최대출원국으로스마트배전운용기술을리드하고있는것으로나타났으며, 한국이 14.6%, 일본이 11.8%, 유럽이 9.9% 로비슷한수준의출원비중을보이고있으나최근한국의출원증가추세가두드러짐 [ 스마트배전운용기술분야연도별출원동향 ] 21) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 240

245 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면출원활동이일정수준을유지하고있는경향을보이고있으며, 외국인의출원은미미한것으로나타남 일본의출원현황은 12년을기점으로감소추세에서최근유지추세로변화하였으며, 출원인중약절반에가까운비중으로외국인에의해특허가출원되는추세 미국의출원현황은타국가대비월등히높은출원수준을보여주고있으며, 내국인에의한출원이외국인보다많지만, 외국인에의한출원역시활발한것으로나타남 유럽의출원현황은 10년부터지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인중내국인과외국인에의한비중이유사한경향을보임 [ 국가별출원현황 ] 241

246 에너지수요관리 - 스마트배전운용 (3) 투입기술및융합성분석 스마트배전운용분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 22) 를통하여살펴본결과스마트배전운용기술분야의가장높은 IPC는 HO2J 기술분야가 604건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 H04L가 396건, G06F가 271건으로다수를차지 이외에 H04W 163건, H02B 138건, H04N 132건, H02H 129건, H01L 121건, H04B 117건, G01R 105건순으로기술이투입되어있어스마트배전운용기술분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 H02B 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, H04W 기술분야는 4년으로가장짧은것으로분석 [ 스마트배전운용분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 23) H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 H04L 디지털정보의전송 6 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 H04W 무선통신네트워크 4 년 H02B 전력의공급또는배치또는배전을위한반, 변전소, 또는개폐장치 9 년 H04N 화상통신 7 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 H04B 전송 6 년 G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 G06Q 분야로나타났으며, G05B, B60L 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 22) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 23) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 242

247 전략제품현황분석 이외에 H04L 분야와융합된기술은 G06F, H04W, H04B 분야와융합된기술이많은것으로나 타났으며, G06F 분야와융합된기술은 G06Q, H04W, H04N 기술로분석 [ 스마트배전운용분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 에너지및전기분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 HITACHI LTD, MITSUBISHI ELECTRIC CORP, CHUGOKU ELECTRIC POWER CO INC, FUJITSU LTD, NEC CORP 기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본자국및미국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는한국전력공사가상위출원인으로나타나스마트배전운용관련기술을다수보유 가장많은특허를보유하고있는미국의 GENERAL ELECTRIC CO의 3극패밀리수가 37건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 대부분의일본국적출원인들도 10건이상의 3극패밀리특허를보유 스웨덴기업인 TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON이확보한특허의피인용지수가 15로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 243

248 에너지수요관리 - 스마트배전운용 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 GENERAL ELECTRIC CO 미국 % 39% 43% 19% 일본 스마트그리드자동관리 HITACHI LTD 일본 % 27% 58% 15% 일본 자동화배전관리시스템 한국전력공사 한국 % 5% 0% 0% 한국 배전자동화시스템 TELEFONAKTIEBOLAG ET L M ERICSSON 스웨덴 % 79% 0% 19% 미국 자동화전력스위치시스템 SIEMENS AG 독일 % 50% 13% 34% 미국 지능형배전시스템제어 MITSUBISHI ELECTRIC CORP 일본 % 24% 74% 3% 일본 배전계통관리및제어 CHUGOKU ELECTRIC POWER CO INC 일본 % 0% 97% 0% 일본 배전자동화시스템 FUJITSU LTD 일본 % 66% 10% 24% 미국 배전관리장치 NEC CORP 일본 % 56% 22% 19% 미국 배전시스템및충전제어시스템 ABB TECHNOLOGY AG 스위스 % 42% 0% 54% 유럽 1 1 배전자동화시스템및이상감지시스템 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은한전케이디엔의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는 ( 주 ) 서전기전의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은한전케이디엔, 효성, LS산전, 삼성중공업, KT 등이있으며, 중소기업의주요출원인은서전기전, 지투파워, 동보파워텍, 케이디파워등이주요출원인으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전력공사가스마트배전운용기술을주도하고있는 244

249 전략제품현황분석 것으로나타났으며, 대학은한국과학기술원의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 245

250 에너지수요관리 - 스마트배전운용 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 스마트배전운용분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나중소기업의참여비중 이낮은분야로나타났으며, 한국전력공사를중심으로정부차원에서의스마트그리드확산사업 정책시행으로 KT, SKT 등통신관련대기업의진출이활발한것으로분석됨 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 스마트배전시스템 스마트전력관리시스템 유연전력시스템 통합감시 제어 보호시스템 데이터처리및분석시스템 AMR DR 운영시스템및 AMI 기반 DR, 운영시스템및 EMS 연계시스템 전력저장시스템, 유무선통신통합모듈, 라우터, 네트워크관리시스템, 서비스운영시스템, 서비스인프라감시및제어시스템 전력시스템상시감시및진단시스템, 전력시스템실시간제어 / 운영모듈 통합유무선보안관리시스템, 분산시스템통합보안모듈, 실시간통합감지시스템, 보안통합및지능형보안시스템 데이터취합용 Gateway 기술, 데이터수집기술, 데이터분석기술 [ 스마트배전운용분야중소기업현황 ] 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한전 KDN 한국전력공사 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전 LG CNS 한전 KDN 한국전력공사 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한전 KDN 한국전력공사 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한국전력공사 포스코 ICT 삼성 SDI LS 산전한전 KDN SK 텔레콤 LG CNS 한국전력공사 S.E.T 케이디파워신한기전태양전기파라곤노아에이티에스 케이디파워대원전기이공전기시스템루텍아이티에스엠칼버스인스트루먼츠 케이디파워동보파워텍지투파워다이렉 케이디파워동양이이씨레이시온에디테크비츠로테크인텍전기전자 이노그리드코비정보기술누리텔레콤펜타시스템이투온 지능형시스템구축, 운영시스템구축, EMS 연계시스템구축 전력관리시스템구축, 에너지솔루션자동화 다이리스터제어직렬콘덴서, 다이리스터제어제동저항, 정지형동기조상기, 다이리스터제어위상변환기 전력설비감시, 보호및모니터링, 보호계전기및리크로져 / 개폐기, 차단기제어함 하둡인프라구축, 웹개발, 비정형빅데이터분석, 데이터모델링, 데이터수집, 데이터분석 참여정도 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 246

251 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 스마트배전운용분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 스마트배전운용분야중소기업은최근에배전시스템, 전력관리시스템및빅데이터분석처리기술과관련된기술개발에다수수요가잇는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인전력산업및 ICT기술과의융 복합기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 스마트배전운용분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 스마트배전운용 스마트배전시스템 스마트전력관리시스템 유연전력시스템 통합감시 제어 보호시스템 데이터처리및분석시스템 산업부문의수요반응스마트그리드시스템 ICT 기반에너지통제관리플랫폼구축 AMI 기반전력사용환경에서수용가주도의수요반응극대화를위한지능형디바이스전원관리서비스플랫폼기술개발산업부문의수요반응스마트그리드시스템 IoT 기반의전자가격표시장치와에너지관리시스템이융합된통합플랫폼개발 ICT 기반에너지통제관리플랫폼구축실시간조명전력수요예측및소비전력절감형스마트부하관제시스템개발 스마트전원공급장치생산을위한스마트그리드프로토콜적용기술애로해결전력케이블탄화및전력기기접속방전상태감시기능을내장한전력품질진단메타개발 고장전류감시장치개발에너지절감을위한전력설비지능형음향진단감시서비스시스템개발전기안전보호기능이내장된태양광발전용채널감시장치및통합시스템개발 스마트그리드용 IEC61850 프로토콜지원데이터로거 IoT 기반통신모듈을이용한전력계측데이터전송장치및전력 IT 시스템신재생에너지발전설비의빅데이터기반유지관리전략및통합관리시스템개발스마트그리드보안데이터수집관리를위한 IOT-SSDL(Smart-grid Secure Data Logger) 개발 247

252 에너지수요관리 - 스마트배전운용 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 스마트배전운용기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 스마트배전운용기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 11개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 스마트배전운용기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 24) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 25) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 스마트배전운용기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 24) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 25) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 248

253 전략제품현황분석 [ 스마트배전운용분야키워드클러스터링 ] [ 스마트배전운용분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 distribution automation, network, power system 21~23 1. Smart integration of distribution automation applications 2. Analysis on AMI system requirements for effective convergence of distribution automation and AMI systems 3. A dynamic method for feeder reconfiguration and capacitor switching in smart distribution systems 클러스터 02 monitoring, power distribution Upgrading smart meters as key components of integated power quality monitoring system 2. A fast power flow for real-time monitoring in smart grid environments 클러스터 03 computing device, power distribution 9 1. Recent developments towards novel high performance computing and communications solutions for smart distribution network operation 2. Reconfiguration of Smart Distribution Systems with Time Varying Loads Using Parallel Computing 클러스터 04 data, smart distribution 9 1. A state estimator for smart distribution networks with quasi-real time data 249

254 에너지수요관리 - 스마트배전운용 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 information processing, data sensor, monitoring, energy technology, demand, energy 15 17~ Non-technical loss detection using smart distribution network measurement data 1. Study on IEC 61970/61968 based information integration for smart distribution grid 2. Signal and information processing applications for the smart grid 1. Node localisation for wireless sensor networks in smart distribution automation 2. Smart meters serving as synchro-sensors for smart distribution grid applications 1. Hourly demand response and battery energy storage for imbalance reduction of smart distribution company embedded with electric vehicles and wind farms 2. Voltage control in a smart distribution network using demand response 클러스터 08 distributed automation Research and application of distribution grid self-healing based on distribution automation 2. Real-time benefit analysis and industrial implementation for distribution system automation and control 클러스터 09 architecture, smart distribution Architecture and functionalities of a smart Distribution Management System 2. A novel agent based system architecture for smart grids including market and grid aspects 클러스터 10 distribution network, prediction 9~11 1. Smart grid distribution prediction and control using computational intelligence 2. Predictive algorithm for Volt/VAR optimization of distribution networks using Neural Networks 클러스터 11 methodolog y, energy grid technology 8 1. Application benefits of Distribution Automation and AMI systems convergence methodology for distribution power restoration analysis 2. Application of microgrid technology in active distribution network 250

255 전략제품현황분석 [ 스마트배전운용분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 양방향 Power flow 기반의계통해석기술 distribution automation, network, power system 요소기술 02 온라인감시제어시스템 monitoring, power distribution 요소기술 03 배전설비감시를위한센서기술 sensor, monitoring, energy 요소기술 04 요소기술 05 요소기술 06 데이터취합용 Gateway 기술 전력품질계측기술 분산전원제어기술 information processing, data, smart distribution computing device, power distribution, distribution automation distribution automation, network, power system 요소기술 07 신재생에너지발전예측기술 computing device, power distribution 요소기술 08 수용가전력소비예측기술 technology, demand, energy 요소기술 09 설비유지보수및자산관리시스템기술 computing device, power distribution 요소기술 10 스마트배전통신및플랫폼설계기술 distribution network, prediction, methodology, energy grid technology 요소기술 11 스마트배전전력설계기술 architecture, smart distribution 251

256 에너지수요관리 - 스마트배전운용 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 스마트배전운용분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 양방향 Power flow 기반의계통해석기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 설계해석기술 스마트배전전력설계기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 스마트배전통신및플랫폼설계기술 특허 / 논문클러스터링 배전설비감시를위한센서기술 특허 / 논문클러스터링 전력품질계측기술 온라인감시제어시스템 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 정보처리기술 신재생에너지발전예측기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 수용가전력소비예측기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 분산전원제어기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 IEC61850 기반의보호계전기 전문가추천 설비유지보수및자산관리시스템기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 운영관리기술 데이터취합용 Gateway 기술 전문가추천특허 / 논문클러스터링 수요관리기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 252

257 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 스마트배전운용분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 설계해석기술 양방향 Power flow 기반의계통해석기술 스마트배전전력설계기술 기존의화력발전중심의단방향으로전력공급기준의전압및전류의흐름을분석하는방식에서국부적으로구성되는분산형전원의도입에따른양방향전력흐름을해석하는기술 전력에너지의최적화를구현하기위해핵심설비의선정및안정적인전력공급과더불어안전을고려한설계기술 정보처리기술 배전설비감시를위한센서기술 전력품질계측기술 구축된설비의상태를확인할수있는센서로다양한전력기자재에활용하여상태를정보화할수있는기술 공급되는전력의품질을나타내는전압, 전류데이터를활용하여인덱스화하고분석하여현재의상태를나타내는기술 운영관리기술 설비유지보수및자산관리시스템기술 구축된전력기자재의수명과상태를분석하고플랫폼화하여적기에설비를유지보수할수있고상태를관리할수있는분석기술 데이터취합용 Gateway 기술 다양한프로토콜을통해정보를교환하기위해사용되는프로토콜변환및취합기술 253

258 에너지수요관리 - 스마트배전운용 6. 기술로드맵기획 가. 스마트배전운용기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 254

259 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 스마트배전운용기술분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 설계해석기술 양방향 Power flow 기반의계통해석기술 정확도 (%) 정확도 97% 이상 정확도 98% 이상 정확도 99% 이상 Micro 계통해석정밀도향상 스마트배전전력설계기술 효율향상 (%) 효율성 10% 이상 효율성 15% 이상 효율성 20% 이상 효율성제고를통한에너지절감율향상 배전설비감시를위한센서기술 정확도 (%) 정확도 97% 이상 정확도 99% 이상 - 다양한설비의센서를통한정보의가시화 정보처리기술 전력품질계측기술 정확도 (%) 정확도 97% 이상 정확도 98% 이상 정확도 99% 이상 요소설비의전력품질계측을통한설비신뢰성확보 운영관리기술 설비유지보수및자산관리시스템기술 연속운전 연속운전 200 시간이상 연속운전 1000 시간이상 연속운전 365 일이상 운전의신뢰성및데이터분석을통한투자비절감 데이터취합용 Gateway 기술 신뢰성 신뢰도 98% 이상 신뢰도 99% 이상 - 이기종프로토콜설비의데이터변환신뢰성확보 255

260

261 전략제품현황분석 소규모분산자원중개기술

262

263 소규모분산자원중개기술 정의및범위 소규모분산자원중개기술이란, 기존의중앙전원이가지고있는대규모및장거리송전과대비되는개념. 용량기준으로는 10MW 이하의수요인근에위치하는자원을총칭 소규모로분산되어있는발전자원을중개하기위한예측, 제어, 연계로분산전원계통연계기술, EESS 운영및관리기술, 신재생원하이브리드출력예측기술등이포함정부지원정책 전력산업패러다임변화의요구및미래전력수급환경의불확실성증대에따른대응 에너지신산업활성화를위한현시장제도개선및시장플랫폼구축 신기술자원 ( 신재생, ESS, 전기자동차등 ) 확대에따른전력공급신뢰도제고방안강구중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 중소기업은의사결정구조가유연하고실증중심으로추진되고있는에너지IT 분야에적합함 전력을기반으로한수요관리사업은중소기업을중심으로추진 소규모분산자원은자원의특성상분산자원소유주와의직접적인교감이매우중요함 국가주도로추진되어온에너지산업에서대기업과공기업의협력업체로서실질적인기술개발을주도함기회 (Opportunity) 글로벌기후변화대응과관련하여강제이행한경조성 E-프로슈머분산자원중개시장도입을위한정부정책가이드라인 저탄소형전력시장모델개발을위한전력거래소주관실증사업추진 적정투자여건조성을위한 CBP시장제도개선 REC통합및양방향시장운영 실시간전력시장운영기반마련 약점 (Weakness) 소규모분산자원은국가전력계통에서요구하는신뢰성과경제성측면이부족함 소규모분산자원의거래를위해서는전력구매협약이필수적임 중소기업의입장에서는소비자교섭력에한계사항이존재함 시기적절하게사업에참여하기위해서는지속성있는기술개발이필요위협 (Threat) 정확한수요예측및안정적예비력확보필요 계통취약개소집중관리및광역정전방지대책 기후변화협약에부흥한수급계획체계재편 실시간수급계획및분석시스템구축필요 발전기운영효율성재고 온라인휴전계획수립 중소기업의시장대응전략 신재생에너지의보급이확대되고에너지신산업육성을위한민관협력이추진되고있으며에너지산업분야에서실질적인핵심개발역량을보유한중소기업의시장및사업참여기회가증대되고있음 중소기업의전문화된보유역량과유연한사업운영을통해소규모분산전원거래를위한영업환경과거래시스템기술환경이조성됨 ICT 기술을기반으로한시장침투력을보유하고지속적인기술개발을수행한중소기업이에너지신산업분야에서성과를이룰수있음 259

264 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 핵심기술로드맵 260

265 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 IEEE의분산형전원의정의 : 계통연계표준화관점 IEEE 1547TM 2003 Standard for Interconnecting Distributed Resources With Electric Power Systems 배전접속기준으로크기가최대 10MVA로한정하고있으나, 과거 10MVA 이상도추진 현재스마트그리드계통연계접속표준화로발전 NYISO의분산형전원의정의 : 계통운영자관점 수용가구내에존재하는자가용발전기및전력저장장치로정의 태양광, 열병합, 마이크로그리드, 풍력, 마이크로터빈, 비상용자가발전, 저장장치, 효율향상및수요반응포함 Ackermann 정의 : 이론적 ( 학술적 ) 관점 배전망및소비자구내에설치된발전설비혹은저장설비기준으로, 용량은 300MW까지포함 규모에따라, 마이크로, 소형, 중형, 대형분산전원으로정의하고발전자원과더불어수요측자원인부하관리등도분산전원의범주에포함 EU 정의 : 배전계통연계관점 EU Directive 2003/54/EC 의하면, 분산전원 (DG: Distributed Generation) 은배전망에연계되어있는설비로정의 유효전력의공급과부하지역인근에서의전력공급으로한정 물리적으로는배전계통이나소비자구내전력계통과연계되는것으로규모는수 kw에서 50MW 혹은 100MW 수준까지포함 기타정의 : 위키피디아관점 기존의중앙전원이가지고있는대규모및장거리송전과대비되는개념 용량기준으로는 10MW 이하의수요인근에위치하는자원을총칭 분산전원의범주로는열병합, 태양광, 풍력, 수력, 폐기물발전, 에너지저장장치포함 (CIGRE) 중앙계획과중앙급전이아닌자원가운데통상배전계통에연계된설비로정의. 규모는 MW 이하 (EPRI) 수 kw에서 50MW까지의발전기혹은전력저장장치로서수용가인근이나배전계통, 준송전계통 (sub-transmission) 에연계되는것으로정의 국내분산형집단에너지정의 261

266 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 현재우리나라에서명시적으로분산전원을정의하고있지는않고있음 제2차에너지기본계획에서분산전원의확대보급을 6대과제의하나로목표 ( 현재 5% 수준에서 2035년까지 15% 로확대 ) 로설정하였지만구체적인대상을명시한것은아님 다만, 당시에는신재생에너지, 자가발전, 집단에너지가분산전원에포함된다고기술하였음 소규모분산자원 (Distributed Energy Resource; DER) 정의 최종전기사용자가자체전력수요의일부또는전부를충당하기위해당해사용자의부지내에설치하는소규모전력생산시설또는에너지저장장치 DG 기술의소형화. 주택용및소규모상업용으로이용가능한수준까지확대 소규모 DG 기술을보다큰규모의 DG 기술과구분하기위해소규모 DG 제어가능부하 (controllable load) 및전기저장장치 (ESS) 를통칭하여 소규모분산자원 (DER) 로정의. 일반적으로 250kW 이하의분산형자원을 DER로구분 DER 보급의기술적난제 기존의대규모중앙급전발전기에비해높은건설단가및발전비용 : 경제적관점에서의경쟁력취약 일부 RES의경우, 불규칙한출력특성보유 : 계통운영시수요측자원의반영곤란 배전망내역조류발생가능성 : 배전망내혼잡초래, 적정수준의전압유지곤란및사고발생시기존의보호협조체계로해결불가능한상황발생가능 충분한계통연계운전기술경험부족 DER 연계시단순연계용량제한방식 (fit & forget) 을적용 : DER의효율적이용제한, 배전계통인프라에대한투자비용상승과불충분한투자유인야기 DER 통합운영의필요성 기존의대규모중앙급전발전기의역할을대체하기위해서는현재의전력및 ICT 인프라개선및효과적인연계방안수립필요 기존의중앙급전발전기중심의중앙제어개념에서 DER 운영에적합한새로운분산제어패러다임으로변화를의미 이는마이크로그리드 (microgrid) 및 VPP(Virtual Power Plant) 등의 DER 연계전략을통해실현가능 전세계적인 DER 보급확대및활성화의중요성인식향상 개별요소기술에대한지원제도만으로는 DER의효율적이용에한계 기존대규모화력발전대체를위한대안으로활용하기위해서는 DER 통합운영기술의고도화필요및도매전력시장진입장벽을완화필요 DER 통합운영의도매전력시장진입장벽완화필요. 다양한전력신기술의통합운영을통한시너지효과극대화를위해서는도매전력시장의기술중립성보장을통한공평한시장참여기회제공. DER 통합운영비즈니스모델개발을통해, 신규참여자의시장진입활성화및이에따른경쟁력 262

267 전략제품현황분석 강화에대한노력유인. 이를위해서는 DER 통합운영에대한지속적인정책지원마련필요 * 출처 : 에너지경제연구원 [ 분산형전력공급체계 ] 소규모분산자원은소비지또는인근 (On-site) 에위치한소규모발전설비로필요한전기의일 부및전부를직접발전하여소비하며남는전력을판매하는새로운형태의전력사업자인프로 슈머수준에서활용가능한발전자원 * 출처 : 한국수력원자력 [ 활용가능한소규모분산자원 ] 신재생에너지등분산자원에서발생하는다양한에너지를시장또는개별수요처에판매할수있는비즈니스모델기반의기술및인프라 에너지프로슈머 (E-Prosumer): 생산 (Production), 소비 (Conduction) 의합성어로에너지를직접생산하면서소비를하는주체를의미 이러한분산자원을전력거래소와같은에너지거래중개기관이나혹은도소매를위한분산자원중 263

268 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 개기관에서거래를할수있도록지원하는중개거래시스템 국내초기시장활성화필요. 국내 E-프로슈머 * 시장은협소한시장규모, 연관생태계미성숙등으로시범사업수준의초기단계이나에너지신산업의일환으로시장육성추진 에너지산업특성상, 대규모투자, 장기간운영및관리가요구되므로에너지프로슈머시장진출에있어기업의확신이중요 264

269 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 에너지프로슈머는신재생발전, 에너지저장시스템, 에너지관리시스템 (xems), 마이크로그리드등온실가스저감을위한다양한시스템을도입하여생산과소비를동시에수행하고이를위한에너지거래플랫폼등에너지자립과거래를이루기위해필요한모든기기, S/W, 서비스를포함 소규모분산자원중개기술의제품분류관점기술분류를살펴보면, 전력거래를위한거래시스템, 에너지프로슈머용계측기관련기기, 분산전원운영및실증기술그리고네트워크및클라우드구축기술을포함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 E- 프로슈머용자원관리및거래시스템 거래시스템 Hybrid ESS 활용최적화전력거래시스템 분산전력상호접속시스템 소규모분산자원중개기술 E- 프로슈머용계측기 운영및실증기술 E-프로슈머용스마트미터 ( 지능형계량기 ) 근거리 / 원거리 Prosumer용 Aggregator 태양열활용지중성층계간축열시스템실증기술 폐열활용고효율열전발전시스템개발및실증기술 가상마이크로그리드집단에너지운영시스템기술 네트워크및클라우드구축기술 가상열에너지네트워크구축기술 에너지클라우드구축기술 265

270 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 (2) 공급망관점 소규모분산자원중개기술과관련하여, 新기후체제출범에대응하여주요국에서태양광발전, 전기차등온실가스배출이높음에너지산업분야를중심으로과감한정책을추진중이며, 새로운비즈니스모델을시장에서시험중에있음 새로운비즈니스모델에따라, 소규모분산자원중개기술은크게상계거래, 자가용, 사업자세가지의사업유형으로구분이가능하며, 이에따른기술범위에차이가존재 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 일반용전기설비관련기술 소규모분산자원중개기술 상계거래용중개기술 자가용중개기술 10kW 이하의설비용량 발전량과수전량상계를통한거래 자가용전기설비관련기술 사업용및일반용외의설비용량 연간총발전량의 50% 미만한도내잉여전력량판매 사업자용중개기술 전기사업용전기설비관련기술 설비용량에는제한이없음 전량판매를통한거래 266

271 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 전력산업환경및전력산업패러다임의변화 기후변화대응선도국가로서온실가스감축을위한저탄소, 분산자원확대등에따라기존전력 수급계획및시장운영체제의혁신적변화필요 ICT 기술발전에따라다수의사업자가참여할수있는전력부문의 신사업영역이대폭확대 국가적차원에서는에너지신산업을국가성장산업및기후변화대응을위한전략적산업으로집중육성 미래전력수급환경의불확실성증대 이상기온에따른전력수요예측의어려움, 이에따른전력수급의불확실성증가 발 송전설비에대한님비현상심화로전력공급시설의적기확충곤란 신재생, ESS, 전기자동차등새로운수급자원이시장에진입함에따라전력계통운영방법등의대책필요 전기저장장치, 전기자동차, 전기발전보일러등신기술도입에따른새로운분산자원의등장은자체수요를충당하고도남는전력의생산을가속화시켜이들자원의전력거래수요를증가시킬전망 * 자료 : 산업통상자원부보도자료 [ 소규모분산자원종류 ] 전력거래 에너지신산업활성화를위한현시장제도개선및시장플랫폼구축 신기술자원 ( 신재생, ESS, 전기자동차등 ) 확대에따른전력공급신뢰도제고방안강구 267

272 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 소규모분산자원중개기술의수익원 전력및 REC 시장거래수수료지원 계통리스크완화에대한인센티브. 이경우, 밸런싱에대한의무부과및 Imbalance 패털티부여 소규모분산자원중개기술의수익구조및수익모델 중개사업자는거래대행에대한일정비율의수수료를제하고, 정산금을계약에따라개인투자자들의개별분산자원에배분 일반용수익모델의경우, 잉여전력랑전력거래를통한차익실현. 소규모영세자원의경우, 전력및 REC 거래를통한수익구조, 영세사업자는 REC 판매에대한수익제고 잠재적수익모델은 Balancing에대한인센티브및보조서비스에서발생가능 국내분산형전원의일반요구조건 규모가소규모이고부하지역에위치할것. 환경친화성을가질것 배전계통에연계되거나특수한경우동기계통에서분리되어운전이가능할것 대부분의경우, 집단에너지 ( 열병합발전, CHP) 와분산전원을직접연계하지는않고있지만열병합의고효율성, 환경성등으로인하여이의포함에대하여상당히우호적 DER의도입및보급확대 수요지근처에중 / 소규모설치가능 : 송 / 배전운영및손실비용감소 필요한지역에필요한규모로단기간에모듈식설치가능 : 전력설비에대한투자지연및회피 우수한기동속응성 : 단기간내에전력망안정화에기여 계통신뢰도및전력품질향상에기여 : 전력부족시추가발전으로최대수요에유연하고효과적으로대처가능 탄소배출저감및에너지효율향상 : RES 및 micro-chp와같은친환경고효율발전기로구성 DER 통합운영관련제도개선 일반적으로개별요소기술 (RES, ESS 및 DR) 의개발및보급을위한인센티브제도및공공정책실시 DER 통합운영은그자체에대한재무적인센티브보다는시장참여를통한사업기회 (business opportunity) 확대에집중 소비자가생산한전력을계통으로공급함으로써다른시간대의소비자전력소비량을상쇄 단순한현장소비보다큰규모의전력수요를상쇄하도록유도하여규모의경제성확보가능 안정적전력수급의중요성 2015년여름철피크는전년대비 87만kW 증가한 7,692만kW 기록 피크발생시예비율은 16.5% 로안정적예비력 (1,268만kW) 확보 268

273 전략제품현황분석 신규발전소준공등으로 2014 년여름대비 547 만 kw 공급력추가 [ 2015 년도하계전력수급운영실적 ] 구분 2015 (A) 2014 (B) 8.7( 금 ) 15 시 7.25( 금 ) 15 시 전년대비 공급능력 8,960 8, 최대전력 7,692 7, 예비력 ( 율 ) 1,268 (16.5%) 808 (10.6%) 460 * 자료 : 전력거래소 2016 년사업계획및홈페이지자료인용 269

274 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 (2) 산업의구조 소규모분산자원중개기술의전방산업은에너지프로슈머관련산업이해당되며, 누구나전력을판매가능한전력거래체계에관한거래시스템및보조서비스등이해당 보조서비스에는 ESS, V2G 등을활용한주파수조정등의서비스가포함되며, 계통안정화기여및수익창출을통한서비스실현 후방산업으로서소규모분산자원중개기술의주요시장은분산자원을제공하기위한발전원및장비에관한산업으로구성 소규모분산자원은최종전기사용자가자체전력수요의일부또는전부를충당하기위해당해사용자의부지내에설치하는소규모전력생산시설또는에너지저장장치를의미. 이에따라, 태양광, 풍력, 전기발전보일러 (m-chp), 에너지저장장치, 전기자동차등이해당되며, 소규모분산자원중개기술의후방산업에해당됨 [ 소규모분산자원중개기술분야산업구조 ] 후방산업소규모분산자원중개분야전방산업 신재생에너지산업 HW / SW 산업 ESS 산업전기자동차산업 에너지거래기술에너지관리및운영기술 E- 프로슈머산업 270

275 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 해외선도기업의경우, E-프로슈머산업에대해해외선진기업들은전력시장자유화, 신재생도입확대를통한 E-프로슈머사업모델발굴에집중하고있으며 ICT 융합을통한분산에너지망설계, 운용기술의노하우확보 해외에서는분산자원의효율적인전력시장참여와계통의영향을최소화하기위해분산자원을모집하여전력시장에판매하는중개사업자도입 호주의경우, 소규모분산자원의전력시장진입장벽을해소하여능동적참여를유도하고전력시장에서분산자원의효과적활용을위해중개사업자제도를도입 새로운유형의시장참여자로소규모발전중개사업자 (SGA, Small Generation Aggregator) 를신설하고소형발전기 (30MW미만) 를모집하여집합된자원을전력시장에판매 소규모발전사업자는기존복잡한발전기등록절차및높은등록비용발생없이소규모발전중개사업자를통해전력시장에참여가능 EATON( 미 ), ASPEN( 미 ), EASYPower, DNV-GL( 노르웨이 ), FirstSolar( 미 ) 동향 풍부한전력관리경험으로분산전원설계최적화수행 (EATON) 요금체계구축서비스, 경제성모델, 그리드운용기반제공 (DNV-GL) 최적화에대한원천기술확보로배급망에대한인프라최적화서비스제공 (ASPEN) IBM( 미 ), SIEMENS( 독 ), SAS( 미 ), Accenture( 아일랜드 ), C3Iot(C3 Energy)( 미 ) 동향 예측모델기반경제적운전기술제공 (IBM) 부품, 인프라, 운전솔루션의통합적기술제공 (SIEMENS) 빅데이터분석기법에따른그리드평형예측 (SAS) IoT를활용하여그리드안전성및사전조치설계 (C3 IoT) Opower( 미 ), C3 IoT( 미 ), SIEMENS( 독 ), Retroficiency( 미 ), FirstFuel ( 미 ) 동향 사회관계망 (SNS) 를이용, 에너지정보를실시간으로사용자에게제공하여에너지절감 (Opower) BEMS와그리드망을연동하여에너지정보활용 (Retroficiency) IBM(US), ORACLE(US), SAP( 독 ), CGI( 캐 ) 동향 전통적인데이터관리, 저장, 활용에대한글로벌플레이어가주를이룸 C3 IoT, EnerNOC(US), Trandril( 미 ), Opwer, SimpleEnergy( 미 ) 동향 수용가의에너지사용패턴, 생산현황, T&D최적화등을기술기업 ( 스타트업 ) 이주로시장확대를하고있음 271

276 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류거래시스템 E- 프로슈머용계측기운영및실증기술 네트워크및클라우드구축기술 주요품목및 기술 E- 프로슈머용자원관리및거래시스템, Hybrid ESS 활용최적화전력거래시스템, 분산전력상호접속시스템 E- 프로슈머용스마트미터 ( 지능형계량기 ), 근거리 / 원거리 Prosumer 용 Aggregator 태양열활용지중성층계간축열시스템실증기술, 폐열활용고효율열전발전시스템개발및실증기술, 가상마이크로그리드집단에너지운영시스템기술 가상열에너지네트워크구축기술, 에너지클라우드구축기술 해외기업 IBM, SIEMENS, SAS, Accenture, C3 IoT C3 IoT, EnerNOC, Trandril, Opwer, SimpleEnergy EATON, ASPEN, EASYPower, DNV-GL, FirstSolar Opower, C3 IoT, SIEMENS, Retroficiency, FirstFuel 국내기업 LG 전자, 한국전력공사, 한화큐셀, SK C&C, SK 이노베이션, SKT, 넥스콘테크놀로지, 티에스이에스 LG 전자, 한국전력공사, SK C&C, SK 이노베이션, SKT, 레보, 이이시스, 대경산전 한국전력공사, 한화큐셀, SK C&C, 비나텍, 네오디안테크놀로지 LG 전자, 한국전력공사, 한화큐셀, SK C&C, SKT, 넥스콘테크놀로지, 티에스이에스, 그린베일, 비나텍 272

277 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 산업가치사슬 ( 산업생태계 ) 현황 E-프로슈머산업은신재생발전시스템, 에너지저장시스템등의하드웨어공급기업과에너지거래를이루는서비스및에너지공급사업자들로구성 E-프로슈머주요기술인태양광과 ESS의투자확대전망 ( 태양광 ) 2015년국내태양광설치량은약 750MW 규모이나 2016년에는 RPS 시장통합에따라 1GW 규모로확대되고해외태양광발전소개발확대전망 (ESS) 국내 ESS 시장은 15년기준 1.8조원규모로최근 3년간가파른성장세이며, 30년까지 5 조원규모 (10GWh) 시장창출목표 정부는 E-프로슈머투자확대를위한재정적지원강화 에너지신산업전용펀드 (1,000억원 ) 조성, 융자지원 ( 16년, 6,500억원 ), 친환경에너지타운협동조합에 8천만원지원 주요현안및문제점 국내 E-프로슈머시장은시범사업수준의초기단계, 이는협소한시장규모, 연관생태계미성숙등에기인 관련법령의미비로 E-프로슈머산업의토대가마려되어있지않음 산업초기단계로인프라미비및실증사례전무 일정수준의수익성확보가필요하나높은투자비용대비낮은에너지요금수준에따른수익확보어려움 에너지효율화를위한개별요소기술들은많이개발되는추세이나시스템차원의통합적인제어및유기적인에너지거래시스템개발은미흡 민간투자현황 (E- 프로슈머산업 ) 국내에서는 E- 프로슈머산업이정부주도의초기단계이며시범사업을통한 경제성확보노력중이므로산 학 연중심의기반, 인프라구축을위한협업필요 273

278 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 [ 소규모분산자원중개기술분야민간투자현황 ] 분류민간 R&D 투자동향정부투자방향 E- 프로슈머 ESS, 태양광등하드웨어중심의기기에대한기술개발투자는국내대기업을중심으로이루어지고있으며에너지자립섬등 E- 프로슈머사업모델을대상으로에너지공기업및대기업의투자가이루어지고있음 E- 프로슈머사업육성을위해정부는실증중심의기술개발과제도개선을위한대규모초기투자필요 국내외전문기업분석 해외선도기업현황 : 해외선진기업들은전력시장자유화, 신재생도입확대를통한 E-프로슈머사업모델발굴에집중하고있으며 ICT 융합을통한분산에너지망설계, 운용기술의노하우확보 국내기업현황 : 대기업및에너지공기업을중심으로파일럿프로젝트추진중 274

279 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 소규모분산자원중개기술의시장은소규모분산자원의양과그에따른거래가격을바탕으로추정하여야정확한시장규모추정이가능하나, 현재거래시스템이활성화되지않은기술수준에따라시장규모의정확한예측이힘든상황. 본분석에서는분산전원의신규용량전망에따른수익에대한시장규모를바탕으로, 소규모분산자원중개분야의세계시장규모를추정 연간분산전원신규용량전망에따른수익을바탕으로소규모분산자원중개분야의시장규모를추정해본결과, 2015년기준약 98,000백만달러에서 2020년 140,000백만달러규모러꾸준히성장할것으로전망 [ 소규모분산자원중개분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 98, , , , , , * 자료 : Navigant Reserach, Global Distributed Generation Deployment Forecast, '14, 3Q 를바탕으로추정 기후변화정책의확대로신재생에너지, 열병합발전 (Combined Heat and Power, CHP) 과같은분산전원의설치용량이꾸준히늘것으로전망. 분산전원도입초기에는짧은기간에최대용량설치가정책의방향이었지만, 분산전원설치가증가하고기술개발이진전되면서분산전원의발전비용하락이지속되고있어, 2020년경에는그리드패리티에도달할것으로전망 * 자료 : Navigant Reserach, Global Distributed Generation Deployment Forecast, '14, 3Q [ 연간분산전원신규용량전망 ] 275

280 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 나. 국내시장 국내소규모분산자원중개분야시장규모는 2015년기준 4,410 억원으로추산되며, 연평균성장률은 7.5% 로국내시장의꾸준한성장을유지하여 2020년에는 6,300 억원규모의시장으로성장할것으로예상 국내소규모분산자원중개분야의시장규모는전세계연간분산전원신규용량및그에따른수익규모추정치중아시아태평양시장점유율 45% 내한국시장의점유율 4.5% 로추정하여, 규모를계산 [ 소규모분산자원중개분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('15~'20) 국내시장 4,410 4,950 4,860 5,040 5,895 6, * 자료 : Navigant Reserach, Global Distributed Generation Deployment Forecast, '14, 3Q 를바탕으로아시아태평양시장약 45% 중한국점유율 4.5% 적용 분산전원증가로인한분산전원계통연계증가로전력망신규증설과운영변화가요구되고있음. 신재생위주의분산전원은출력이불규칙하여급전제한발생의가능성이있으며, 배전측에설치된분산전원으로수요측전력공급량이증가하여배전전압상승문제에따른계통불안정문제가발생할수있음 * 자료 : 에너지공단발표자료, 세계풍력협회, Navigant Research 자료재가공 [ 전세계분산자원의확대전망 ] 276

281 전략제품현황분석 다. 무역현황 소규모분산자원중개기술의품목단위무역현황을분석하는데한계가있어, 수출품목중소규모분산자원중개기술의후방산업관련장비품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량과수입량이증가하는추세 에너지프로슈머기반의소규모분산자원중개거래의경우전세계적으로최근시장도입을위한실증사업으로진행되는수준이어서무역거래현황은파악되지않음. 하지만분산자원의경우 EPC형태로사업화가추진되고있지만그수준은미미하며각나라마다의법제도기반으로생성되는시장 소규모분산자원중개기술의수출현황은 11년 15억 1,200만달러에서 15년 23억 1,700만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 21억 2,800만달러에서 15년 22억 1,200만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 11.3% 로증가하였으며, 수입금액은 1.0% 로소폭증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.17) 부터 15년(0.02) 까지증가한것으로나타나점차수출특화상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의소규모분산자원중개기술관련제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 소규모분산자원중개관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 1,512,728 1,815,452 2,250,347 2,249,891 2,317, % 수입금액 2,128,921 2,186,017 2,408,614 2,365,143 2,212, % 무역수지 -616, , , , ,430 - 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 277

282 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 E- 프로슈머인프라기술 E-프로슈머사업의기반이되는 스마트그리드 를통한전력공급자와수요자간의효율적인네트워크사업은여러국가에서많은관심을가지고추진중 전세계스마트그리드시장은 2015년약 194억달러규모로성장했으며, 주요국가들의에너지수요관리정책과에너지효율화노력과맞물려진행중 독일전기기술협회 (DKE) 표준화로드맵에서는스마트그리드의역할로써개별적인시장이네트워크화되어부가가치를구현할수있을것으로보며그예로프로슈머를들고있음 해외의경우글로벌기업을중심으로분산에너지망설계, 인프라구축, 데이터활용, 운영기술등의사업전반에걸쳐광범위한연구가진행되고있으며일부의경우 ISO에기반을둔상업모델이개시, Engineering 및 O&M에대한지속적인기술개발이이루어지고있음 공급망의설계및운용의경우글로벌대기업이중심이되어안전성확보및공-배급최적화를수행하고있으며, 수요가부분에서는다양한기술기업 (Technical company) 과스타트업기업이참여하여시장을확대하고있음 ( 국내 ) 기존의중앙집중에너지공급방식의경우선진국대비최우수등급의인프라를보유하고있으나, 새로운에너지패러다임인 E-프로슈머의확산에필요한인프라는국지적인실증사업형태로추진되고있어 E-프로슈머시장생태계조성을위한인프라구축이필요함 ( 국내 ) 수원솔대마을의 4가구에대하여 1:1 에너지거래인프라를구축하고 E-prosumer 실증사업을실시하고있으며, 강원도홍천친환경에너지타운에대한실증을추진중 ( 국내 ) 2008년제주에 USD 65 million을투자하여전기자동차 Pilot programme 을진행하고있으며, 2030년까지전국적으로확대할계획임 ( 초기에는대중교통, 택시, 렌터카등을대상으로보급하고이후공공기관과민간까지확대할예정임 ) 수요자원거래플랫폼 미국캘리포니아발전기업들은수요반응경매메커니즘을통해독립시스템운영자로하여금도매시장에직접참여, 경매를통해 40MW 수요자원확보 ( 15.11) 캐나다온타리오주는수요반응용량시장을최초로개설 Nord Pool에서는노르웨이, 스웨덴, 핀란드및덴마크의발전사업자, 대소비자도매및소매업자, 중개인등 150개이상의참여자들이이전력시장을통해거래하고있으며거래방식은현물거래와쌍무계약 2가지로구성되어있음 278

283 전략제품현황분석 일본과학기술진흥기구연구개발전략센터연구개발부감보고서 ( 15.4) 에따르면향후 ICT와에너지수급시스템의융합으로수요반응과같이에너지의고효율이용과새로운부가가치서비스등장을전망 ( 국내 ) 전력의경우전력거래소의 Open ADR1.0 기반의지능형수요관리시스템이구축되어있으나, 2.0버전으로업그레이드를계획중 ( 국내 ) 또한정부의실시간수요관리과제를통해개발된대표적기술로볼수있는지능형 DR 시스템이시범운영중에있으며, 점차보완되어부하관리사업자들의활발한참여속에향후자동수요반응대상부하확대와 DR 활용범위다각화가예상됨 ( 국내 ) 빌딩 주거단지의 Auto DR 기술은아직까지일부분야에서정부주도하에설치및보급되고있는실정으로, 실질적인에너지절감을위한연구는시작단계 다양한에너지원의활용 유럽은 4세대집단에너지기술인저온공급열네트워크기술이실증단계에돌입하였으며, 중소규모사용자시설 ( 단독주택등 ) 대상적용기술완료 [ 지역난방세대별특징 ] 구분 1세대 2세대 3세대 4세대 시기구분 1880~ ~ ~ ~2050 공급온도 스팀 (200 ) 고온수 (100 이상 ) 고온수 (100 내외 ) 저온수 (30~70 ) 열원구성 석탄보일러, 중유 CHP 석탄, 중유 CHP 중대형 CHP, 소각로바이오매스등 소각로 CHP, 지열, 연료전지, 태양열, 바이오매스등 도입목적편리성, 위험감소연료절감, 비용절감공급안정성확보 지속가능한에너지시스템으로의전환 * 자료 : 에너지공단발표자료재가공 또한, 유럽의 Resilient Project는 2012년부터 2016년까지전기와열네트워크를결합한 ICT Based Framework for District Energy Management를실증중 네덜란드의경우광역망네트워크에소각열, 산업폐열및미활용에너지원을연계한분산형축열조를적용, 네트워크인근에대규모축열조를건설하고이를매개로 (Hub) 여러사업자들간발생하는열수요와공급간거래실증화사업진행중 오스트리아에서는신재생에너지원과의시스템접목성을고려하여중저온열공급 (50 C) 네트워크를중심으로고온 (90 C) 열공급및저온 (25 C) 배관간상호열에너지교환이가능한 Cascade 열네트워크기술개발을추진중 279

284 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 특히 Passive House(Building) 요소를가미하여미래친환경에너지공급시스템으로써의기능을극대화하고있음 독일에서는상이한온도대로운전되는복수의열공급네트워크를구축, 소비자분산전원으로부터발생하는다양한온도대의열에너지를엑서지손실없이저장, 이용가능한기술개발수행중 (TU Berlin) ( 국내 ) 국내열에너지활용의경우 2, 3세대네트워크를활용한열거래사례는다수존재하나신재생에너지원을활용한 4세대저온열거래는연구단계수준임 ( 국내 ) 또한양방향열거래기반의마이크로에너지네트워크기술개발, 분산형가상다중발전시스템개발등 ICT 기반에너지프로슈머개념의신분산형열네트워크원천기술개발이한국에너지기술연구원에서소규모자체연구로진행중임 ( 국내 ) 가스에너지의경우제철사에서부생가스를자체발전열원으로사용하고있으나프로슈머개념으로의확장은아직까지이루어진적이없음 IT 환경 PC, 스마트폰의보급률이글로벌기준최상위국가로 E- 프로슈머의시간과공간에따라그역할이변하는동적에너지활용에있어서필수적인여건 이동통신사를주축으로하는스마트홈서비스, 건설회사가주축이되는지능형주택과같은 ICT 융합인프라및서비스로향후 E-프로슈머로의전환에대한초기투자비용절감가능 280

285 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 해외에서는분산자원의효율적인전력시장참여와계통의영향을최소화하기위해분산자원을모집하여전력시장에판매하는중개사업자도입 호주의경우, 소규모분산자원의전력시장진입장벽을해소하여능동적참여를유도하고전력시장에서분산자원의효과적활용을위해중개사업자제도를도입 새로운유형의시장참여자로소규모발전중개사업자 (SGA, Small Generation Aggregator) 를신설하고소형발전기 (30MW미만) 를모집하여집합된자원을전력시장에판매 소규모발전사업자는기존복잡한발전기등록절차및높은등록비용발생없이소규모발전중개사업자를통해전력시장에참여가능 기존발전기는발전력을시장에판매하고, 시장운영자로부터현물가격 (spot price) 으로정산받음. 시장고객은시장을통해전기구입. 시장고객은시장운영자에게현물가격 (spot price) 을지불. 중개사업자는모집된소형발전기의발전력포트폴리오를시장에판매하고, 시장가격 (pool price) 으로정산받음 * 자료 : 산업통상자원부보도자료재인용 [ 호주의소규모발전사업자 (SGA) 개념도 ] 미국캘리포니아주는에너지저장장치및집합된분산자원의전력시장참여를촉진하기위해분산자원공급자 (DERP) 와스케줄관리자 (SC) 제도도입진행 분산자원공급자 (DERP, Distributed Energy Resource Provider): 분산자원을모집하여모집된자원의전력시장거래를실시하고, 개별자원의용량, 운영특성등을전력시장운영자와공유 스케줄관리자 (SC, Scheduling Coordinator): 분산자원을제어하여실제시장에참여할수있도록, 전력시장에대한입찰을실시하고계량데이터를검증관리 ( 분산자원공급자가스케줄관리자역할수행가능 ) 소규모분산자원의시장참여를촉진해남는전력의조직적판매와소규모자원의수익성을향상시키는한편, 신재생에너지등분산자원의확산을유도 281

286 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 독일의경우, 신재생에너지에대한발전차액지원제도 (FIT, Feed in Tariff) 로전기소비자의부담이급격하게증가하자, 신재생에너지발전사업자가스스로도매시장에전력을판매하도록의무화하여소규모자원의전면적시장참여를유도 중개사업자가소규모자원을대신해도매시장참여에필요한행정절차를대신하면서거래비용을절감 소규모분산자원모집및중개시장형성촉진을위해중개사업자에게인센티브 ( 매니지먼트프리미엄 ) 를제공 최근글로벌 IT 기업을중심으로신재생에너지및에너지시장분야로영역을확장하는추세로 E-프로슈머투자동반성장예상 ( 구글 ) 최근 5년간태양광등신재생에너지프로젝트에 15억불투자 ( 10~) ( 소프트뱅크 ) 인도에태양광발전설비 20GW 설치및신재생생산전력시장판매 일본은 16. 4월부터전력소매시장개방 미국, 독일, 호주등전세계적으로소규모태양광설비등신재생분산에너지원을활용한 E- 프로슈머시장이급속히확대 ( 마이크로그리드 ) 북미지역에서시장을주도하고있으나중국등아시아지역으로시장이확대될것으로전망됨. 특히대학캠퍼스나지역단위에서의실증모델이구축이증가 ( 친환경에너지타운 ) 독일, 오스트리아, 스웨덴등일부국가를중심으로사업모델이개발 적용하고있으며, 신재생에너지확산에따라시장확대가예상되고있음 ( 제로에너지빌딩 ) EU 등선진국중심으로제로에너지건축활성화를적극추진하여 30년까지세계시장이 1,500조원으로확대될것으로전망됨. 싱가포르의 BCA(Building and Construction Authority) 캠퍼스내동남아시아최초제로에너지건물은일반건축물에비해약 40~50% 효율향상. 중국광저우펄리버타워 (Pearl River Tower) 는초고층빌딩이자세계최고효율의제로에너지빌딩을목표로설계, 풍력발전기와태양광설치 ( 수요자원거래시장 ) 현재미국중심의글로벌시장이형성 ( 약 85% 점유 ) 되어있으나향후아시아 태평양, EU 중심으로신재생에너지및스마트미터보급으로급속히확대될전망 해외시장도초기형성단계에있고지역적여건과정책 규제가상이하여, 리스크저감과시장확대를위한차별화된솔루션개발필요 282

287 전략제품현황분석 (2) 국내업체동향 국내의경우, E-프로슈머산업에대해대기업및에너지공기업을중심으로파일럿프로젝트추진중에있음 LG는에너지자립섬을중심으로다방면의소규모분산자원관련사업추진 울릉도친환경에너지자립섬조성사업은기존디젤발전중심의전력공급체계를 ICT(ESS, EMS) 가융합된신재생발전원 ( 태양광, 풍력, 소수력, 지열및연료전지 ) 으로대체하는사업 한국전력공사, 경상북도, 울릉군, LG CNS, 도화엔지니어링등이출자해울릉도친환경에너지자립섬법인을설립했으며, 총사업비 3,902억원을투자해본격적인사업을추진예정 울릉도에너지자립섬조성사업은오는 2020년까지 2단계로추진되며우선 2017년까지태양광등신재생에너지와 ESS 등을활용해전체울릉도전력의 30% 를공급하며 2020년모든에너지를신재생에너지와 ESS 등으로조달할방침 태양전지모듈, ESS, 시스템에어컨, 창호 단열재, 전기차충전인프라와에너지관리시스템까지포괄하는이른바 ' 토탈에너지솔루션 ' 을구축해그룹역량을신에너지로집결 LG전자는이미 2014년 12월 에너지사업센터 를신설하고, 태양광모듈개발, ESS, EMS( 에너지관리시스템 ), 라이팅 ( 에너지효율적사용관리 ) 사업부서를두고업무를진행 한국전력공사 정부주도로진행되는 전력분야 10대프로젝트 에 2조9000억원을투입한다. 올해에만 1조원이투입되는전력신산업펀드조성을비롯해전기차충전인프라설치, 원격검침인프라 (AMI), 전력주파수조정 (FR) 용에너지저장장치 (ESS), 학교태양광설비사업등에투자 전기차유료충전서비스는전기차보급의최대걸림돌인충전인프라를민간서비스시장창출을통해개선하기위한사업으로, 산업부는전기차민간충전서비스시장창출을통해충전인프라부족문제를해소 국내최초민간유료충전사업자인한국전기차충전서비스는향후전기차보급의최대걸림돌인충전인프라를전국으로확산시킬계획. 우선전기차가활성화되고보급여건이양호한제주지역에서성공사례를만들어전국은물론해외까지사업영역을넓혀간다는전략 한국전기차충전서비스는한국전력을비롯해 KT그룹, 현대자동차그룹, 비긴스, 스마트그리드협동조합, KDB자산운용등기업들이참여했으며, 이들의전문역량을통해 2017년까지제주도를중심으로 200억원을투자해급속충전기 150기를포함해총 3660기를구축 한화큐셀 태양광사업을육성하며출하량기준세계 5위자리를차지하고있는한화그룹의태양광사업기업 모듈생산에그치지않고태양광발전소를직접만들어매각하는새로운수익모델도개발. 최근영국에지은태양광발전소 3곳을팔아약 1,000억원수준의자금을마련 올해국내에 1.5GW규모의셀공장과 500MW 규모의모듈공장을완공예정 SK그룹 283

288 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 SK이노베이션은정유사업외에도배터리사업을진행중이며 SKT은사물인터넷 (IoT) 기반의에너지효율화사업을진행 SK E&S와 SKC는각각신재생에너지친환경에너지타운사업, 태양광사업을하고있으며, SK ( 주 ) C&C는에너지효율화사업을검토하고있는상황 국내 E-프로슈머시장은초기단계이나 E-프로슈머기반의전력거래시장제도를신설하고대상별맞춤형사업을발굴하여 30년총발전량의 12.8% 까지확대할계획 ( 마이크로그리드 ) 우리는아직시범사업수준에있으며 30년까지분산형전원을활용하여우리나라전역으로확산할계획 ( 친환경에너지타운 ) 바이오가스 ( 홍천 ), 대규모태양광 ( 광주 ) 등주민참여형시범사업을개발하는등현재 13개소가지정되어있으며 30년까지총 100개소로확산할예정 ( 제로에너지빌딩 ) 25년까지신규건축물대상으로제로에너지빌딩을의무화하고 30년까지 17만명이고용될것으로기대하고있음 ( 수요자원거래시장 ) 전세계수요자원시장은아직초기단계이나우리는선도적으로시장을개설하여운영중이며 30년까지국민누구나참여하는시장으로확대할계획 ( 프로슈머실증사업 ) 산업부 한전은 16년수원솔대마을과홍천친환경에너지타운에소규모태양광으로생산한전기를이웃에판매할수있는실증사업을시작. 13년 198MW, 14년 295MW, 15년 428MW 규모의소규모가정용태양광은에너지프로슈머사업의기반 284

289 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 소규모분산자원중개거래관련인프라는현재구축중에있어, 본분석에서는에너지프로슈머산업의관점에서인프라분석을수행 소규모분산자원중개거래의상계거래유형의경우, 다른거래제도에비해과잉보상이라는문제점이있는상황 * 자료 : 이투뉴스및한국전력공사참고를통한자문위원작성 [ 상계거래관련주요이해관계자및고려사항 ] 자가용설비의경우, 총발전량의 50% 를초과하는잉여전력량에대해서는보상이불가 * 자료 : 이투뉴스및한국전력공사참고를통한자문위원작성 [ 자가용설비관련주요이해관계자및고려사항 ] 285

290 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 중개거래주요이혜관계자및고려사항을살펴보면, 발전사업자는복잡한사업절차와설비운영애로라는어려움이존재하며, 전력구매자의경우상세규정정비가필요하며, 과다행정력이소요되고있는상황. 이에따라, 빠른인프라구축을통해소규모분산전원중개시장의활성화정책이필요함 * 자료 : 이투뉴스및한국전력공사참고를통한자문위원작성 [ 중개거래주요이해관계자및고려사항 ] 286

291 전략제품현황분석 * 자료 : 한국전력공사 [ 특고압연계유형의시장거래업무절차도 ] 287

292 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 소규모분산자원중개기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 26) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로소규모분산자원중개관련기술개발이최근들어활발한추세 각국가별로살펴보면미국출원경향은증가-감소-증가추세, 일본, 한국, 유럽은전체적으로유지및소폭증가의출원동향 국가별출원비중을살펴보면미국이 54.7% 로최대출원국으로소규모분산자원중개기술을리드하고있는것으로나타났으며, 한국이 22.3%, 유럽이 14.3%, 일본이 8.7% 로낮은수준의출원비중을보이고있음 [ 소규모분산자원중개기술분야연도별출원동향 ] 26) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 288

293 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 10년이후출원이꾸준히증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은저조한것으로나타남 14년이후출원이감소하고있으나, 특허출원절차상미공개데이터가존재하는것을고려할필요성이존재 미국의출원현황은외국인과내국인에의한출원비중이비슷하게나타나고있으며, 꾸준히출원이활발하게일어나는추세. 이를통해, 미국은소규모분산자원중개기술을주도하고있는것으로판단 일본의출원현황은미미한것으로나타났으며, 외국인에의한출원이대부분인것으로판단 유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 12년부터출원인대부분이유럽인으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 289

294 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 (3) 투입기술및융합성분석 소규모분산자원중개기술분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 27) 를통하여살펴본결과소규모분산자원중개분야의가장높은 IPC는 H02J 기술분야가 216 건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 G06Q가 38건, H01M가 29건으로다수를차지 이외에 G06F 22건, G05F 13건, G01R 12건, H02M 11건, G05B 9건, B60L 9건, H02H 7건순으로기술이투입되어있어소규모분산자원중개분야는다소 H02J 기술에편중되어있으며, 그외다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 H01M 기술분야의수명이 8년으로가장긴것으로나타났으며, G06Q 기술분야는 4년으로가장짧은것으로분석 [ 소규모분산자원중개분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 28) H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 9 7 년 G06Q 관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한데이터처리시스템또는방법 ; 그밖에분류되지않는관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합 4 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 G05F 전기적또는자기적변량의조정계 5 년 G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 H02M G05B B60L 교류 - 교류, 교류 - 직류또는직류 - 직류변환장치및주요한또는유사한전력공급장치와함께사용하기위한장치 ; 직류또는교류입력의서지출력변환 ; 그것을제어또는조정 제어계또는조정계일반 ; 이와같은계의기능요소 ; 이와같은계또는요소의감시또는시험장치 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 6 년 6 년 7 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 27) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 28) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 290

295 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 G05B 분야로나타났으며, H01M, G06Q 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 G06Q 분야와융합된기술은 G01R, H04L, G06F 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, H01M 분야와융합된기술은 G01R, G05B, H04W 기술로분석 [ 소규모분산자원중개분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로미국과한국국적의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 에너지및전력분야와시스템솔루션분야의출원인이대부분 주요미국출원인을살펴보면 GENERAL ELECTRIC CO, ADVANCED ENERGY IND INC, ENPHASE ENERGY INC 등이있으며, 한국의경우삼성SDI, LS산전, 넥스콘테크놀러지등이다수출원을하고있는것으로나타남. 이들출원인은주로본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는삼성SDI, LS산전, 넥스콘테크놀로지, 한국전자통신연구원, POSCO ICT 등 5 개기업이상위출원인으로나타나소규모분산자원중개기술관련연구개발활발 291

296 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 가장많은특허를보유하고있는삼성SDI의 3극패밀리수가 16건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 미국의 GENERAL ELECTRIC CO도 5건으로다국적시장을확보 미국의 GENERAL ELECTRIC CO와한국의삼성SDI가확보한특허의피인용지수가각각 7.5, 6.43로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 삼성 SDI 한국 % 60% 5% 26% 미국 에너지저장시스템및전력관리 SIEMENS AG 독일 % 44% 0% 56% 유럽 분산에너지자원관리 GENERAL ELECTRIC CO 미국 % 43% 29% 14% 미국 다중소스에너지저장및관리 LS 산전 한국 % 17% 50% 8% 일본 전력에너지관리시스템 ABB TECHNOLOGY AG 스위스 % 40% 0% 60% 유럽 0 0 에너지저장시스템제어 넥스콘테크놀러지 한국 % 0% 0% 0% 한국 에너지저장시스템운용방법 ADVANCED ENERGY IND INC 미국 % 71% 0% 29% 미국 에너지분배제어 한국전자통신연구원 한국 % 0% 0% 0% 한국 0 0 분산에너지자원기반에너지관리시스템 ENPHASE ENERGY INC 미국 % 57% 0% 14% 미국 분산전력상호접속장치 POSCO ICT 한국 % 0% 0% 0% 한국 0 0 에너지저장시스템전력관리 292

297 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은 LS산전의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는넥스콘테크놀러지의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은 LS산전, POSCO ICT, 현대중공업, 삼성SDI, 한전KDN 등이있으며, 중소기업의주요출원인은넥스콘테크놀러지, 티에스이에스, 그린베일, 비나텍등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전자통신연구원, 한국전기연구원, 전자부품연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은서울대학교, 한양대학교, 대구경북과학기술원의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 293

298 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 소규모분산자원중개분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나중소기업이다수 참여하여대기업과함께시장을형성해나가고있는분야로분석됨. 전력산업과함께 IT 기술력및 계측기제조기술을요구하는분야로중소기업의경쟁력이높을것으로전망됨 [ 소규모분산자원중개분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 거래시스템 E- 프로슈머용자원관리및거래시스템, Hybrid ESS 활용최적화전력거래시스템, 분산전력상호접속시스템 LG 전자, 한국전력공사, 한화큐셀, SK C&C, SK 이노베이션, SKT 넥스콘테크놀로지티에스이에스 전영역 E- 프로슈머용계측기 E- 프로슈머용스마트미터 ( 지능형계량기 ), 근거리 / 원거리 Prosumer 용 Aggregator LG 전자, 한국전력공사, SK C&C, SK 이노베이션, SKT 레보이이시스대경산전제룡전기브이앤피엠에프아이 전영역 운영및실증기술 태양열활용지중성층계간축열시스템실증기술, 폐열활용고효율열전발전시스템개발및실증기술, 가상마이크로그리드집단에너지운영시스템기술 한국전력공사, 한화큐셀, SK C&C 비나텍네오디안테크놀로지쓰리아이씨 대기업공동연구형태의운영시스템개발 네트워크및클라우드구축기술 가상열에너지네트워크구축기술, 에너지클라우드구축기술 LG 전자, 한국전력공사, 한화큐셀, SK C&C, SKT 넥스콘테크놀로지티에스이에스그린베일비나텍 네트워크및클라우드시스템구축 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 294

299 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 소규모분산자원중개분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 소규모분산자원중개분야중소기업은최근에플랫폼구축과관련된기술개발에소수수요가잇는것으로나타났으나, 전반적으로에너지수요관리관련타분야대비과제신청이적은것으로나타남 [ 소규모분산자원중개분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 E- 프로슈머용계측기실시간전력변화계측기술개발 소규모분산자원중개 운영및실증기술 저압전력피크부하분산제어장치개발 네트워크및클라우드구축기술 스마트전력망네트워크구축을위한고가용성 (HSR/PRP) 네트워크시스템개발 ICT 기반에너지통제관리플랫폼구축 IoT 기반의전자가격표시장치와에너지관리시스템이융합된통합플랫폼개발 295

300 에너지수요관리 - 소규모분산자원중개 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 소규모분산자원중개기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 소규모분산자원중개기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 11개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 소규모분산자원중개기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 29) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 30) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 소규모분산자원중개기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 29) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 30) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 296

301 전략제품현황분석 [ 소규모분산자원중개분야키워드클러스터링 ] [ 소규모분산자원중개분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 energy consumption, network 15~18 1. Method of energy distribution and consumption control based on melt quality improvement for plastic injection and extrusion processes 2. A novel cluster head selection algorithm based on energy consumption for leach 3. Towards green networking: Gossip based balanced battery usage routing protocol to minimize energy consumption of MANETs 4. System And Method For Managing The Consumption Of Power Generated From Renewable And Environmentally Friendly Sources 클러스터 02 data, node Apparatus and method for data communication in an energy distribution network 2. MULTI-LEVEL MEDIUM VOLTAGE DATA CENTER STATIC SYNCHRONOUS COMPENSATOR (DCSTATCOM) FOR ACTIVE AND REACTIVE POWER CONTROL OF DATA CENTERS CONNECTED WITH GRID ENERGY 297