Ⅰ. 과제분야 1. 배경 2. 필요성 3. 특징 4. 개발현황 5. 경쟁기술과의차별점 6. 경제적효과 Ⅱ. 시장및사업화분야 7. 시장경쟁력 8. 목표시장및예상점유율 9. 지적재산권현황 10. 시험인증서 11. 기대효과 12. 동영상

신성장동력 핵심기술발표회 일시 :2009.12.22 발표기관 : 한국철도기술연구원

Ⅰ. 과제분야 1. 배경 2. 필요성 3. 특징 4. 개발현황 5. 경쟁기술과의차별점 6. 경제적효과 Ⅱ. 시장분야 Ⅱ. 시장및사업화분야 Ⅲ. 사업화분야 7. 시장경쟁력 8. 목표시장및예상점유율 9. 지적재산권현황 10. 시험인증서 11. 기대효과 12. 동영상

1. 배경 석유자원고갈 지구온난화대비 2020~40 년사이 Peak Oil 시점도래전망 급속한석유대체에너지필요 21 세기환경제앙 2030 년 CO2( 온실가스 ) 농도 90% 지구평균기온최대 6.4 상승해수면최대 59cm 상승 CO2 감축방안마련시급 전동차낭비에너지최소화전동차회생전력이용률극대화

2. 필요성 u 전기철도에너지현황 7000 량회생가능시스템 회생에너지 역행에너지 1 억 kw/ 年 2.6 억 Kw/ 年 가선전압 2% 회생전동차 98% 45% 55% 952 억원 240 억원 에너지량 가선조건에따른입출력에너지 회생가능시스템 에너지비율 에너지절감율 u 전기철도에너지특징 전동차에서발생하는회생에너지는견인에너지의 40~45% 에해당 견인에너지 제동회생에너지 100% 45% A 역 B 역

3. 특징 전동차제동시발생되는회생에너지를저장장치에저장하고역행시가선전압의부족을감지하 여저장된에너지를전동차에공급 에너지저장시스템 변전소 에너지저장시스템에의한약 25% 에너지절감

3. 특징 u 750V 시험결과 에너지저장시스템기동시 에너지저장시스템미기동시 전차선전압 에너지저장시스템전류 에너지저장시스템전압 방전 충전 에너지저장시스템기동시 에너지저장시스템미기동시 전차선전압 에너지저장시스템전류 에너지저장시스템전압 방전 충전 가선전압안정화 ( 기존전압변동 25% 7% 이내로안정화 )

3. 특징 u 1500V 시험결과 에너지저장시스템 기동시 에너지저장시스템 미기동시

4. 개발현황 철도시장에너지혁신을주도하여에너지재활용을선도 35 년간낭비되던전기철도회생에너지를저장하는신기술을확보함으로써, Eco- Train 기술의선도적인역할수행.( 철도변전소약 250 개소활용 ) 750Vdc 급에너지저장시스템에너지절감성적서 (20.64% 절감 ) 획득 1 년간 Field Test 수행 ( 경량전철경산시험선 ) DC750V 기술개발 ( 08.6)

4. 개발현황 1,500Vdc급에너지저장시스템개발 대전도시철도공사대동변전소에설치 ( 영업운전, 세계최초 ) 대전도시철도공사 2010년추가구입예정 에너지저장시스템운영기념행사 DC1,500V 기술개발 ( 09.8) KBS 뉴스보도 ( 09.11) 기념행사 ( 09.11) 25,000Vac 급에너지저장시스템고속철도설치 ( 첫실용화 ) AC25,000V 기술개발 ( 09.12) 고속철도용정급전구분소설치 예정 (2009.12 월완료, 세계최초 )

4. 개발현황 신기술 (NET) 인증획득 (2009) 우수과제 100 선선정 : 회생전력에너지저장시스템개발과제 2009 년교과부주관 37,000 여개과제중우수성과 100 선에선정 2009 년교육과학기술부주관 16 개부처 3 만 7 천여과제중 국가연구개발우수성과 100 선선정

5. 경쟁기술과의차별점 구분 에너지저장시스템국내국외 비고 구분 에너지저장시스템 국내 국외 비고 시스템설계상상 - 시험설비상중시험노선 고전압제어기술 상 중 고압시험설비 부피 / 무게저감 상 중 컴팩트설계제작 온도및방열설계 상 중 차량제어기술적용온도 / 방열최소화 시험운영실적 상 중 1,500V 25,000V 세계최초 저장용량상중 국외 :8MJ 국내 :40MJ 고압인터페이스 상 중 운영기관공동개발

5. 경쟁기술과의차별점 시스템주회로도 ( 직류시스템, 교류시스템 ) 직류시스템 저장장치다중모듈제어기술 용량변경용이 서로다른특성의저장매체사용가능 종합정보관리시스템기술 자동문제해결 종합정보관리 교류시스템 월별회생전력량아날로그상태디지털입출력시스템검사설정모드 일별회생전력량시간별회생전력량 SC 모듈상태고장기록

5. 경쟁기술과의차별점 u 세계에너지저장장치비교 국가개발기관저장용량사용전압비고 유럽 Siemens 8 [MJ] 750 [V] 일본 한국 일본철도연구소 철도연 7 [MJ] 750 [V] 25 [MJ] 1,500 [V] 개발중 10 [MJ] 750 [V] 경산설치운행 40 [MJ] 1,500 [V] 대전설치운행 50 [MJ] 25,000 [V] 고속철도노선설치예정 (`09.12) u 핵심개발기술 대용량부하제어에따른 Carrier 주파수위상변위제어기술개발 입력전류스위칭리플최소화기법개발 다중모듈 (3,456 개셀직병렬구성 ) 충 / 방전제어기술개발

6. 경제적효과 q 서울메트로 e 노선 : 2 호선 ( 변전소 13 개 ) e 결과 - 13 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 27.3 억 - 전력비저감율 : 15.27% e 노선 : 3 호선 ( 변전소 8 개 ) e 결과 - 8 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 15.9 억 - 전력비저감율 : 17.6% e 노선 : 4 호선 ( 변전소 9 개 ) e 결과 - 9 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 17.1 억 - 전력비저감율 : 14.9% q 부산지하철 e 노선 : 3 호선 ( 변전소 6 개 ) e 결과 - 6 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 8 억 - 전력비저감율 : 29% q 도시철도공사 e 노선 : 5 호선 ( 변전소 15 개 ) e 결과 - 15 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 32.4 억 - 전력비저감율 : 20.45% e 노선 : 6 호선 ( 변전소 12 개 ) e 결과 - 12 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 23.5 억 - 전력비저감율 : 26.95% e 노선 : 7 호선 ( 변전소 16 개 ) e 결과 : 8 량 1 편성 (VVVF 차량 ) - 16 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 33.7 억 - 전력비저감율 : 25.94% e 노선 : 8 호선 ( 변전소 5 개 ) e 결과 : 6 량 1 편성 (VVVF 차량 ) - 5 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 8.9 억 - 전력비저감율 : 27.07% q 인천지하철 e 노선 : 1 호선 ( 변전소 8 개 ) e 결과 - 8 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 17.4 억 - 전력비저감율 : 30.0% q 대전지하철 e 노선 : 1 호선 ( 변전소 7 개 ) e 결과 - 7 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 5.5 억 - 전력비저감율 : 31.0% q 광주지하철 e 노선 : 1 호선 ( 변전소 4 개 ) e 결과 - 4 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 4.6 억 - 전력비저감율 : 34.0% q 대구지하철 e 노선 : 2 호선 ( 변전소 9 개 ) e 결과 - 9 개변전소 1 년총에너지절감비 : 약 18.5 억 - 전력비저감율 : 27%

6. 경제적효과 u CO 2 배출량절감 ( 서울 2 호선 ) 1 일절감에너지 (kwh) 1 년절감에너지 (kwh) CO 2 배출량 (t/kwh) 해당세대수 CO 2 흡수하는나무그루수 평일 81,019 21,145,829 주말 88,739 9,228,859 계 169,758 30,374,687 ( 약 3000 만 kwh) 12,879 톤 (1 만톤 ) 10,125 세대 ( 은평구녹번동해당 ) 2,146,478 그루 ( 약 200 만그루 ) u 주요노선에너지절감및 CO 2 배출량절감 각도시철도 운영기관 도시철도공사 서울메트로 5 호선 6 호선 7 호선 8 호선 2 호선 3 호선 4 호선 광주 (1 호선 ) 인천 (1 호선 ) 부산 (3 호선 ) 대전 (1 호선 ) 대구 (2 호선 ) 계 탄소배출권가격 (26 유로 /t) 7.13 5.17 7.42 1.95 6.02 3.51 3.76 1.0 3.8 1.77 1.15 4.06 47 억 1년에너지 32.4 23.5 33.7 8.9 27.3 15.9 17.1 4.6 17.4 8 5.5 18.5 212.8억절감비 e 유로환율 :1,800원약 2600억절감예상 (10년기준) 주요노선 CO 2 배출량약 10 만톤, 나무약 1,689 만그루에해당

6. 경제적효과 전력비저감율 (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 평균 25% 서울 5 호선서울 6 호선서울 7 호선서울 8 호선서울 2 호선서울 3 호선서울 4 호선광주 1 호선인천 1 호선부산 3 호선대전 1 호선대구 2 호선 설치투자비회수기간 ( 년 ) 평균 4 년 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 서울 5 호선서울 6 호선서울 7 호선서울 8 호선서울 2 호선서울 3 호선서울 4 호선광주 1 호선인천 1 호선부산 3 호선대전 1 호선대구 2 호선

7. 시장경쟁력 u 시장경쟁력비교 항목국내국외 가격 경쟁력 제작비용 1.0 1.4 설치비비용 1.0 1.5 저장매체비용 1.0 2.0 인터페이스시험운영 1.0 1.5 총경쟁력 1.0 2.3 2.5 2 1.5 국내국외 1 0.5 0 제작비용 설치비비용 저장매체비용 인터페이스시험운 영 총경쟁력

8. 목표시장및예상점유율 2015 년까지국내외 4000 억시장공략 세계시장 60% 확보 매년매출액 200% 성장 국내외변전소 300여개설치

8. 목표시장및예상점유율 2015 년까지약 300 여개국내외철도변전소적용 중전철변전소 : 서울 80 개등약 130 개 경전철변전소 : 인천, 광명등약 40 개 고속철도및일반철도 : 약 20 개 국외철도 : LA 메트로등 120 개 국내철도 서울 (8 Lines) 인천 (1 Line) 대전 (1 Line) 대구 (2 Lines) 광주 (1 Line) 부산 (3 Line) 한국철도공사 인천 2 호선 광명경전철 용인경전철 부산경전철 김포경전철 대구모노레일등 국외철도 런던지하철 파리메트로 뉴욕메트로 LA 메트로 브라질고속철도등

9. 지적재산권현황 특허 ( 등록 3 건, 출원 6 건 ) 전기이중층커패시터를이용한도시철도의회생전력저장시스템, 대한민국, 등록번호 :10-0890951, 2008 전동차의회생전력저장시스템, 대한민국, 등록번호 :10-0713840, 2007 도시철도회생전력저장시스템, 대한민국, 등록번호 :10-0659366, 2006 직류전동차탑재용회생전력저장시스템, 대한민국, 출원번호 :10-2009-0085748, 2009 교류전동차탑재용회생전력저장시스템, 대한민국, 출원번호 :10-2009-0085746, 2009 하이브리드전기철도차량의제어방법, 대한민국, 출원번호 :10-2009-0051221, 2009 다중저장모듈의전류밸런싱제어기능을구비한회생전력저장장치, 대한민국, 출원번호 :10-2008-0056217, 2008 정보제공기능을구비한회생에너지저장시스템, 대한민국, 출원번호 :10-2008-0081737, 2008 전기철도차량의회생에너지저장시스템, 대한민국, 출원번호 :10-2008-0057915, 2008 논문 (19 편 ) Development of ESS for Regenerative Energy of Electric Vehicle, WCRR, 2008 A Study on Effects of Energy Saving by applying Energy Storage System, ICEE, 2008 Factory test for Development of Energy Storage System, ICCAS, 2008 Analysis for EDLC Application on Electric Railway System, PCC, 2007 외 15편 인증 (2 건 ) 750V 에너지저장장치절감효율확인 ( 절감율 20.64%), 한국에너지기술연구원장, 2008.09 월 1500V 에너지저장장치품질인증시험성적서, 한국철도기술연구원장, 2009.09 월

10. 시험인증서

11. 기대효과 R 전력비용 10 년간 2,120 억원및 CO 2 배출절감 467.4 억원 R 전차선전압안정화로전동차전장품유지보수비용절감 경영개선 효과 R 운영기관피크전력절감가능 R 기존변전소용량축소에따른운영기관전력비용절감 R 건설비용절감 : 변전소간거리확대로변전소개수축소가능 시스템안정 효과 R 가선전압안정화 R 회생전동차실효대책 녹색성장정책에 부합효과 R 세계적녹색성장에부합 R CO 2 배출가스감축 타분야효과 R 엘리베이터, 풍력발전, 크레인, 제철소, 비행기, 선박등

12. 동영상

- 질의응답 - 한국철도기술연구원차세대전동차연구단 031-460-5710 http://www.krri.re.kr

한국철도기술연구원차세대전동차연구단 031-460-5710 http://www.krri.re.kr 감사합니다