산업단지 내에 여러 종류의 에너지를 공유함으로써 효율성을 높일 수 있는 네트워크 기술개발이 추진된다.
한국에너지기술평가원은 2024년도 에너지기술개발사업 신규 연구개발과제로 ‘산업단지 다중에너지 수요자원화 네트워크 기술개발 및 실증’을 공고했다.
최근 에스코(ESCO)산업은 세금감면, 매출채권 팩토링 등 다양한 지원정책에도 불구하고 지속적으로 위축되고 있다. 또한 R&D를 통해 개발된 에너지 네트워크, 에너지 허브, 에너지 거래플랫폼 등 다양한 기술은 비즈니스 모델로 정착되지 못하는 실정이다.
수요자원시장은 2014년 1.5GW에서 2017년 4.3GW까지 빠르게 성장했지만 2023년 4.6GW로 정체돼 있다. 특히 최대전력 수요대비 4.97% 만이 수요자원시장에 참여하는 실정이다.
시장조사 전문기관 네비간트 리서치(Navigant research)에 따르면 전 세계 수요관리시장 및 사업모델은 2028년 636억달러로 성장할 전망이다. 그러나 우리나라는 기술적 측면에서 살펴보면 에너지 네트워크, 에너지거래, 에너지 모니터링 등 각종 플랫폼이 개발됐음에도 유틸리티 운전합리화 방안이 플랫폼에 탑재되거나 기존 에너지 네트워크상 휴지된 에너지설비가 수요자원으로 매칭된 사례가 없다.
공기압축기, 냉동기, 보일러 등 유틸리티 에너지소비는 산업계의 약 40%를 차지하는데 비해 설비용량형식 대수운영기술 등 한계로 단일 공장에서는 운전효율화 방안을 적용하기 어렵다. 이에 따라 통합된 부하와 다양화된 설비를 고려한 네트워크 기반의 운전합리화 방안 개발 및 시스템화가 필요하다.
이번 연구의 최종목표는 산단 수요유연화 및 수요자원 확보를 위한 다중에너지 수요자원화 네트워크 구축 및 운영기술을 개발‧실증하는 것이다. 다중에너지 수요자원화 네트워크란 냉수, 온수, 증기, 압축공기, 전기 등 복수의 에너지원을 2개 이상 공장을 대상으로 유틸리티 설비, 배관, 펌프, 저장장치 등으로 연결해 단독적용이 어려운 운전합리화 방안을 적용해 운전효율을 개선하고 수요자원을 확보하는 네트워크를 의미한다.
연구내용을 살펴보면 먼저 △1세부 ‘경제성 기반 다중에너지 수요자원화 네트워크 설계 및 구축기술 개발’ △2세부 ‘수요자원화 네트워크 운영기술 및 통합관리 플랫폼 개발’ △3세부 ‘수요자원화 네트워크 기반 수요반응 실증’ 등이다.
1세부는 수요자원화를 위한 산단 내 가용 유틸리티 설비, 부하특성을 분석하고 택소노미를 개발한다. 또한 수용가 유틸리티 설비특성 및 부하특성을 분석해 합리적 운전방안을 도출해야 하며 경제성과 부하변동 대응성을 만족하는 수요자원화 네트워크를 설계, 운전, 합리화할 수 있는 방안을 고려해 관제점을 설계하고 구축해야 한다. 이와 함께 공정연계 제조설비를 대상으로 자동수요반응(Auto-DR) 자원화 및 제어시스템도 개발해야 한다.
2세부는 네트워크 및 통합관리 플랫폼으로서 설비운전현황 모니터링 및 설비성능, 유틸리티 시스템성능 등 데이터분석이 진행돼야 한다. 또한 AI를 활용한 부하예측 모델과 유틸리티 시스템 성능모델을 구축해야 하며 LCC 기반의 운전합리화 방안을 선정한 후 최적운전점 도출 알고리즘과 성과 예측기술을 개발해야 한다. 이와 함께 공유대가 정산시스템 등 유틸리티 거래시스템 개발과 함께 네트워크 장애발생에 대비한 단독운전 전환을 고려한 시스템구축도 이뤄져야 한다.
3세부는 실증으로서 DR, PlusDR, FastDR 등 수요반응자원시장에 참여해 운전합리화를 통한 수요자원 확보 가능성과 수요자원화 네트워크 구축 운영의 비즈니스 모델 가능성을 검증해야 한다. 현황분석을 위해 12개월 이상의 데이터 수집이 필요하며 베이스라인 모델 구축과 실효성 검증체계 개발‧실증, 성능개선 검증‧실증이 동반돼야 한다. 또한 사업 보급‧확산을 위한 정책‧제도개선 관련 가이드라인과 함께 확대적용 및 신규 ESCO사업자 등이 활용할 수 있도록 에너지 신사업 모델을 제시해야 한다.
이번 과제는 48개월간 진행되며 총 정부지원 연구개발비는 150억원으로 1차연도에 35억원 내외가 지원된다. 정부납부 기술료는 징수대상이며 주관 연구개발기관은 기업으로서 중소‧중견기업의 참여가 필수사항이다.
산업단지 내에 여러 종류의 에너지를 공유함으로써 효율성을 높일 수 있는 네트워크 기술개발이 추진된다.
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