2017년 스마트 산업에너지 ict융합컨소시엄 협력과제...

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2017년 스마트 산업에너지 ICT융합컨소시엄 협력과제 개요

구분 과제명 주요내용지원예산 (백만원)

지원기간

1실리콘 기반 에너지

열전모듈 기술 개발

○ 중온(400℃ 이하) 산업폐열을 전기에너지로 변환하기

위한 저가·친환경 실리콘 열전모듈 개발

○ 기존의 희소독성물질 대신 실리콘 재료를 활용하여

세계최초로 저가·대량생산이 가능한 제조기법 개발

(700)1 차년도:4022 차년도:298

장기

(20개월)

2열전모듈 신뢰성 분석 및

실시간 고장 진단 기술 개발

○ 열전모듈의 상용화를 위한 제품 신뢰성 분석 및 고장

진단 기술 개발

○ 정보통신기술 기반 통합데이터 분석을 활용한 신뢰성

분석 기법 개발

○ 열전모듈 출력전압 및 전류를 실시간으로 모니터링하고

고장 진단하는 AI 기술 개발

(240)2 차년도:240

단기

(12개월)

3산업에너지원 회수를 위한

독립형/계통연계형

마이크로 인버터 개발

○ 폐열, 지열을 포함한 산업 에너지원에 특화된 고효율

모듈형 전력변환기 개발

○ 열전모듈용 최대전력점 추종 및 정밀제어 알고리즘 개발

(518)1 차년도:3702 차년도:148

장기

(20개월)

4마이크로 그리드 시스템

최적 운용을 위한 ESS용

양방향 컨버터 개발

○ 산업에너지원, 배터리, 그리드망 간의 고효율 전력

송배전을 위한 양방향 전력변환회로 개발

(80)2 차년도:80

단기

(12개월)

5자동운용기술을 적용한

열전발전 시스템 개발

○ 중온 폐열을 전기에너지로 변환하는 5kW 전력생산

열전 발전 시스템 및 최적효율을 위한 자동운전 기술

개발

○ 고온부와 저온부의 열교환기 , 자동운전 알

고리즘 개발

(1,110)1 차년도:4522 차년도:658

장기

(20개월)

6

열전발전 시스템

유지/보수를 위한

예지보전 기술 개발

○ IoT 센서 기술을 활용한 열전발전시스템 설비 상태

모니터링 및 예측 기술 개발

○ IoT 센서 기술을 활용한 시스템의 고온부·저온부 유량

및 온도 실시간 모니터링 시스템 개발

○ 시스템 오류 진단 및 고장 예측을 위한 예측 알고리즘

개발 및 구현

(240)1 차년도:1202 차년도:120

장기

(20개월)

7빅데이터 기반 산업에너지

분배 효율화 기술 개발

○ 산업에너지원의 효율 향상을 위한 공급·수요 관리 프

로그램 개발

○ 클라우드 기반 빅데이터 분석, 저장 및 관리용 모듈 구현

○ 유저 가시성 확보를 위한 빅데이터 시각화 모듈 개발

(600)1 차년도:4002 차년도:200

장기

(20개월)

* 1차년도 지원과제는 장기과제이며, 단기과제는 2차년도 공고 예정

* * 장기과제 및 단기과제는 2차년도 국회 예산심의 결과 및 추진진행에 따라 지원예산이 변경될 수 있음

□ 과제1 : 실리콘 기반 에너지 열전모듈 기술 개발

구분 주요내용

개요 및 필요성

○ 온실가스 감축계획(‘30, 37% 감축), 분산형 전원공급 목표(‘35, 발전량의 15%) 및 기후변화 대응을 위한 청정 신에너지원 핵심기술 확보 필요- 국내 연간 에너지 소비량의 19.7%가 미이용 산업 폐열로 발생되며

400℃ 이하의 중저온 온도영역을 가짐- 산업용 열화학공정에서 나오는 폐열에너지 회수가 절실한 실정- 기존 열전모듈 대비 경제성 향상을 위한 반도체 ICT 기술 연계 열전모듈 제조 기술이 필요

- ICT 기반의 모듈 특성 분석 데이터를 바탕으로 한 전산모사기술 개발을 통해 모듈 개발 비용을 절감

○ 4차 산업혁명의 새로운 패러다임을 열수 있는 ICT융합 에너지 신산업 창출 필요- 폐열을 회수하는 열전소자의 국외 시장은 연평균 37.1%로 성장해 ‘22년에는 총 7억 4,600만 달러 규모에 이를 전망 (IDTechEX 2012)

- 우리나라가 강점을 가지고 있는 ICT 반도체 기술의 접목을 통하여 저가·대량생산이 가능한 에너지 하베스팅 모듈을 개발함으로써 신에너지시장 선도 및 국가신성장 동력을 마련하여야 함

- ICT 융합 에너지 신산업 관련 전문인력 양성을 도모하여 국가경쟁력 향상 필요

최종 목표 ○ 저가·대량생산이 가능한 중저온 폐열 회수용 실리콘 모듈기술 개발

제안요청내역(RFP)

[1차년도]○ 미이용 중온(400℃ 수준) 산업폐열회수를 위한 실리콘 기반 열전모듈 개

발 - 독성물질 사용을 지양하고 친환경 재료인 실리콘 사용- 기존 열전모듈 가격 대비 80% 수준의 저가·대량생산 열전소자 제조기법 개발

- 400℃ 폐열에서 효율이 우수한 실리콘 모듈기술 개발○ ICT 반도체 기술을 활용한 열전소자 개발

- 기존 반도체 공정과 호환 가능한 단위공정기술 개발- 400℃ 이하의 중저온 온도영역대 미이용 폐열을 회수- 경제성 확보를 위한 저가·대량생산 제조기법 개발

○ 모듈 분석데이터 기반 전산모사 SW 기술 개발 - 열적·전기적 특성 전산모사 기술 개발- 전산모사 결과를 통한 열전소자 규격 확립

○ 중온용 열전소자 기술 상세 스펙

항 목 단위 국산화목표 해외사양 비중(%)폐열원 온도 ℃ 400 - 20개방전압 V 최소 0.5 0.3 30단락전류 mA 최소 0.1 0.067 30전산모사정확도

% 80 - 20

계 100

○ 연구결과물- 시제품: 반도체 ICT 기반 중온용 열전소자 1 set- 실리콘 열전소자 특성 예측을 위한 전산모사 SW 기술

[2차년도]○ 중온 (400℃) 폐열회수용 실리콘 수직나노선 열전모듈 개발

- 모듈 접촉저항 최소화를 위한 기판 폴리싱 기술 개발- 열전도도 최적화를 위한 세라믹 기판 설계- 전력밀도 최적화를 위한 모듈 전극 설계

○ 수요처 적용(산업체)을 통한 열전모듈 실증 시험- 협력과제 4 연계 실증개발을 통한 순수 국산화 추진

○ 국내 ICT 기업과의 협업을 통한 신에너지 산업 기반 마련- 생산 인프라 확보 및 기술의 고도화

○ 열전 에너지 하베스팅 모듈 기술 상세 스펙

항 목 단위 국산화목표 해외사양 비중(%)

회수 폐열온도 ℃ <400 <350 40

출력밀도(실리콘기준) W/cm2 최소 0.3 0.2 ~ 0.4 40

규격 cm2 최소 12 12 ~ 16 20

계 100

○ 연구결과물- 시제품: 중온용 열전모듈 1 set- 에너지 하베스팅 모듈제작을 설계기법

○ 최종결과물

[그림] 중온 산업폐열 회수용 실리콘 열전모듈 개념도 및 시제품(예시)

수행업체 요건○ 실리콘 기반 에너지 하베스팅 모듈 기술을 보유하거나 개발과제수행 실

적을 있는 ICT 기업○ 과제수행에 필요한 전문인력 및 관련기술 보유

연구기간 2017.08.01 ∼ 2019.03.31. (20개월)

소요예산(천원) 총 700,000천원 < (1차년도) 402,000천원 / (2차년도) 298,000천원 >

□ 과제2 : 열전모듈 신뢰성 분석 및 실시간 고장 진단 기술 개발

구분 주요내용


○ 열전모듈의 상용화를 위한 신뢰성 확보 기술 개발 필요- 기존 열전모듈은 수작업(bottom up)에 의해 제작되어 모듈의 성능 균일도가 떨어짐

- 모듈 품질관리를 위해 신뢰성 측정 기술과 데이터 통계 분석 기법 확보 필요- 모듈의 효율성 최적화를 위해 ICT 기술 연계 품질관리 기술 개발 필요

○ 열전발전 시스템의 신뢰성(안정적 전력생산) 확보를 위한 ICT 기반 실시간 모듈 고장 예측 기술 개발 필요- 열전모듈의 가격이 열전발전시스템 가격의 30%를 차지하며 모듈 고장 시 전력생산 손실이 발생

- 손실 예방을 위해 열전모듈의 출력 전압 및 전류 등 고장진단을 위한 IoT 기반 실시간 정보 수집 기술 개발이 필요

- 통계 자료를 활용한 모듈 상태 분석 지능형 알고리즘 기술이 요구됨

최종 목표 ○ 범용 열전모듈 신뢰성 분석시스템 및 열전모듈 고장 진단 시스템 개발


○ 범용 열전모듈 신뢰성 통계 분석시스템 기술 개발- 4 × 4 cm 이하 모듈 측정이 가능한 플랫폼 개발- 모듈 출력 전압·전류 측정을 위한 측정시스템 개발- 확보된 데이터 분석을 활용한 통계분석 기술 개발

○ IoT 기반 열전모듈 고장진단 기술 개발- 단일 열전모듈 및 패키지 실시간 모니터링 시스템 개발- 물성을 반영한 이론 및 실험에 의한 성능예측 알고리즘 개발- 열전모듈 모니터링 및 관리 SW 개발ž 모듈전압, 전류 데이터 저장 및 실시간 현황 분석 기능 구현ž 모듈 상태 알림 기능 구현(정상/경고/위험)

○ 분석 시스템 및 실시간 고장 진단 기술 상세 스펙

항 목 단위 목표 비중(%)

모듈 내열온도 ℃ >500 30

전압측정 범위 V 0.1 ~ 30 20

전류측정 범위 A 1 ~ 15 20

고장 진단 정확도 % 95 30

계 100

○ 연구결과물- 시제품: 중온 열전모듈 신뢰성 통계 분석 시스템 1 set- 중온 열전모듈 고장진단 알고리즘 Source code

○ 최종결과물

[그림] 중온 열전모듈 신뢰성 측정 및 통계 분석 시스템 (예시)

[그림] 열전모듈 고장진단 알고리즘 (예시)

수행업체 요건○ 열전 모듈 제작 및 분석 시스템 기술을 보유하거나 개발과제수행 실적을

있는 ICT 기업○ 과제수행에 필요한 전문인력 및 관련기술 보유

연구기간 2018.04.01 ∼ 2019.03.31. (12개월)

소요예산(천원) 총 240,000천원 < (2차년도) 240,000천원 >

□ 과제3 : 산업에너지원 회수를 위한 독립형/계통연계형 마이크로 인버터 개발

구분 주요내용


○ 열전발전 시스템은 저탄소 녹색성장기술로 에너지 자립섬, 탄소중립형도시 등 인프라 구축에 기여가능- 현재까지 개발된 열전발전 시스템은 단순 발전 시스템 형태로 동작- 미이용 폐열, 지열을 포함한 산업 에너지원의 회수 및 경제적인 사용을 위해 열전발전 시스템의 전력계통연계 운용에 대한 요구가 커지고 있음

○ 효율적인 전력계통연계 운용을 위해서 마이크로 인버터 개발이 필수적- 전력계통연계모듈은 산업에너지원의 특성을 고려한 최대전력점 추종기능을 수행하며 및 독립형/계통연계형으로 운용하여 고효율의 안정적인 시스템 전력 공급

- 열전모듈의 정격전력은 500W급으로 최대 출력을 끌어내기 위해서 모듈형 인버터로 구성하는 것이 적합

최종 목표 ○ 열전발전용 500W급 독립형/계통연계형 마이크로 인버터 개발


[1차년도]○ 열전모듈과 연동가능한 500W급 독립형/계통연계형 인버터 개발

- 전력변환회로 시뮬레이션을 통한 회로 최적 설계- 열전모듈의 특성에 맞게 넓은 입력전압범위를 커버하고 높은 입출력

전압비를 가져야 함- GaN/SiC 스위칭 소자를 이용한 고효율 컨버터 구성- 소프트 스위칭 회로 구성을 통한 회로 효율 증대- 사용자 안전을 위한 컨버터 입출력단 절연

○ 열전발전용 모듈형 인버터의 HW 상세 스펙

세부 항목 성능 비중(%)

MPP 입력 전압 30 ~ 50 Vdc 20

DC-Link 전압 380 Vdc 20

출력 전압 220 Vac, 60 Hz 20

정격 전력 500 W 20

DC-AC 최대효율 94 % 이상 20

계 100

○ 연구결과물- 열전발전용 모듈형 500W급 인버터 시제품: 1 set- 전력회로 Simulation File- Printed circuit board (PCB) 회로도 및 Artwork 파일- 최종 설계 파라메터를 포함한 Bill of material (BOM)

[2차년도]○ 열전발전용 모듈형 500W급 인버터의 SW 요구조건 최적화 및 실증

- 열전모듈의 최대전력점 추종/정밀출력전류 제어 기능 수행- 컨버터는 독립형/계통연계형의 복합 운용이 가능하여야 함 - 열전 모듈 및 컨버터 상태 모니터링 기능 - 컨버터 과전압/과전류 보호 기능

○ 열전발전용 모듈형 인버터의 HW/SW 상세 스펙

세부 항목 성능 비중(%)

MPPT 효율 99 % 이상 30

출력전류왜곡률 5% 이내 30

독립형/계통연계형 운용 보유 40

계 100

○ 연구결과물- 열전발전용 모듈형 500W 인버터 시제품: 1 set- 컨버터 상태 모니터링 Source code- 최대전력점 추종 제어 알고리즘 Source code- 정밀 출력전류제어 알고리즘 Source code

○ 최종결과물

[그림] 열전발전용 모듈형 500W급 인버터 시제품(예시)

수행업체 요건○ 전력변환회로 개발기술을 보유하거나 과제수행에 적합한 능력을 보유한

ICT 기업○ 과제수행에 필요한 전문인력 및 관련기술 보유

연구기간 2017.08.01 ∼ 2019.03.31. (20개월)


□ 과제4 : 마이크로 그리드 시스템 최적 운용을 위한 ESS용 양방향 컨버터 개발

구분 주요내용


○ 분산전원 보급 확대 및 안정적 운영을 위해 마이크로그리드 시스템 구축 및 운용이 요구됨- 대형 발전소 중심의 전력 시스템에서 ICT와 에너지 기술이 융합된 분산전원 시스템으로 에너지 운용기술의 패러다임 변화하고 있음

- 신재생에너지원의 효율적 이용 및 기존 전력시스템과의 안정적인 공존 필요- 새로운 에너지 전력망을 이용하여 보호협조, 신뢰도, 전기품질 문제 등의 파급을 최소화

○ 마이크로 그리드에서 부하평준화 및 전력품질 향상을 위해서는 ESS 시스템 운용이 필수적 - 개발목표로 하는 ESS용 전력변환회로는 양방향 DC/DC 컨버터로 구성되며, 마이크로 그리드에서의 각종 에너지원과 배터리 간의 고효율 전력변환을 목표로 함

- 국내 ESS 시장은 현재 시작단계이지만, 산업계의 요구와 함께 급속도로 시장이 발전되고 있음

최종 목표 ○ 500W급 ESS용 고효율 양방향 컨버터 개발


○ 마이크로 그리드 시스템의 효율적 운용을 위한 500W급 고효율 ESS용 양방향 컨버터 개발- 산업에너지원용 마이크로 그리드 시스템 계통망 특성 분석- 전력회로 시뮬레이션을 통한 회로 설계 최적화- 양방향 전력 제어를 통한 배터리 충방전 기능- 배터리, DC-link 상태에 따른 컨버터 운용 모드 선택 가능- 컨버터 출력 전압/전류 정밀 제어가 가능- 고전력밀도 달성을 위한 전력소자 및 회로 설계- DC-Link 복합 구성을 통해 계통연계, 독립형 부하 연동과 같은 시스

템 확장 가능성 고려

○ ESS용 컨버터의 HW/SW 상세 스펙

세부 항목 성능 비중

배터리 전압 48 Vdc 20

DC-Link 전압 380 Vdc 20

정격 전력 500 W 20

DC-DC 최대효율 94 % 이상 30

DC-Link 전압 변동율 1 % 이하 10

계 100

○ 연구결과물- 시제품: 500W급 열전발전 ESS용 컨버터 1 set- 전력회로 Simulation file- Printed circuit board (PCB) 회로도 및 Artwork 파일- 최종 설계 파라메터를 포함한 Bill of material (BOM)- 컨버터 제어 알고리즘 Source code

○ 최종결과물

[그림] ESS용 인버터 시제품(예시)

수행업체 요건○ 전력변환회로 개발기술을 보유하거나 과제수행에 적합한 능력을 보유한

ICT 기업○ 과제수행에 필요한 전문인력 및 관련기술 보유

연구기간 2018.04.01 ∼ 2019.03.31. (12개월)

소요예산(천원) 총 80,000천원 < (2차년도) 80,000천원 >

□ 과제5 : 자동운용기술을 적용한 열전발전 시스템 개발

구분 주요내용


○ 미이용 폐열회수용 열전발전시스템 운용기술 개발 및 실증- 미이용 폐열은 소규모의 분산폐열, 다양한 형태의 폐열원, 광범위한

온도레벨 및 폐열량의 변동을 특징으로 하고 있어, 어느 한 가지 기술로는 회수가 곤란한 상황

- 기존의 구동부를 지닌 동력 싸이클 방식의 경우 500kW 이하의 적용 개소에서는 경제성 확보가 어려운 실정이며, 대부분 외국기업에 기술 의존해 오고 있는 실정

- 폐열원 개소기준 90%는 발전 가능성이 500kW 이하의 소규모 폐열원임○ 소규모의 분산폐열원에 대한 경제적인 회수가 가능한 차세대 발전기술

인 열전발전 시스템의 개발 및 실증을 통한 보급이 절실한 실정임 - 다수의 분산폐열 발전시스템에 대한 최적 운용 및 자동화 운전기술 개발을 통한 상용화 기반 구축 필요

최종 목표 ○ 5kW급 중온 폐열용 열전발전 시스템 및 무인 최적 운용기술 개발


[1차년도]○ 열병합발전을 위한 고온부/저온부의 고효율, 저압손의 유로 형상 최적

화 및 열교환기 설계- 고온부/저온부 열원 공급부 대류 열전달 계수 도출

○ 500W급 열전발전 단위스택 개발- 열전모듈 및 단위스택의 Circuit Board 설계 및 제작- 실험 및 이론해석을 통한 열전발전 단위스택용 대류 열전달 계수 도출- 범용 확장이 가능한 500W급 열전발전 단위스택 구조 및 열 설계- 열전모듈 기반 열전발전 단위스택 성능예측 툴 개발

○ 500W급 열전발전 시스템 성능평가용 Test구축- 열전발전 시스템 Test Bed 유로 및 열 설계- 열전발전 시스템 Test Bed 제작, 설치

○ 전력계통 연계형 통합 500W급 열전발전 시스템 구축○ 열병합발전용 5kW급 열전발전시스템 제작 및 실증○ 열전발전스택의 상세스펙

항 목 단위 현재 목표 비중(%)스택 출력밀도 kW/m2 1.0 1.6 25단위스택 발전출력 kW 0.2 0.5 50

순 출력율 % 50 70 25계 100

○ 연구결과물- 500W급 열전발전 스택 시제품: 1 set- PCB 회로도 및 성능예측용 Engineering Tool- 열전발전 스택 설계도면

[2차년도]○ 철강공정 적용을 위한 실증용 5kW급 열전발전 시스템 설계 및 제작

- 현장 실증용 열전발전 시스템 구조, 열설계 및 제작- 고온부, 저온부 열원 공급 배관 최적 설계, 제작- 저압손 및 균일분배를 고려한 열원공급용 Header 최적설계, 제작- 순출력 최적화를 위한 내부소모전력 최소화 설계

○ 열전발전 시스템 자동화 운전 알고리즘 개발- 폐열원 조건별 순출력 조건 도출 및 알고리즘 화- 출력 최대화, 열 충격 최소화 및 열원변동에 대응 가능한 알고리즘 설계 및 구현

- 무인운전 로직 내에 구현○ 실증용 열전발전 시스템 수요처 현장설치 및 실증을 통한 성능평가 ○ 열전발전시스템의 상세스펙

항 목 단위 현재 목표 비중(%)

자동화 운전 알고리즘 - 없음 보유 25

실증 시스템 발전출력 kW 없음 5.0 50

자동운전 순 출력율 % 50 70 25

계 100

○ 연구결과물- 5kW급 열전발전 시스템 시제품: 1 set- 5kW급 열전발전 시스템 설계도면 - 열전발전 시스템 자동화 운전 제어 알고리즘 Source code

○ 최종결과물

[그림] 모듈형 열전발전 시스템 (예시) [그림] 자동화 운전 Basic P&ID(예시)

수행업체 요건○ 열전발전 스택 제조 기술을 보유하거나 개발과제수행 실적이 있는 ICT 기업○ 과제수행에 필요한 전문인력 및 관련기술 보유

연구기간 2017.08.01 ∼ 2019.03.31. (20개월)

소요예산(천원) 총 1,110,000천원 < (1차년도) 452,000천원 / (2차년도) 658,000천원 >

□ 과제6 : 열전발전 시스템 유지/보수를 위한 예지보전 기술 개발

구분 주요내용


○ 열전발전 시스템의 유지보수 용이성 확보를 위한 IoT 센서 기반 모니터링 및 예지보전 기술 개발- 실시간 자가 운전/자가진단/예측 정비 기능을 포함하는 열전 발전 관

리시스템을 개발 및 운전 자동화 시스템과 연동○ 시스템 정보수집(열원의 유량 및 온도, 펌프의 진동, 전압, 전류 온도

등)을 위한 자가발전형 IoT 센서 시스템 개발 필요- 설비의 안정적 운용을 위한 네트워크 구성 및 보안, 설비 진단 알고리즘의 개발이 필요

최종 목표 ○ IoT 기술을 이용한 열전발전 고장진단 및 예지보전 솔루션 개발


[1차년도]○ IoT 센서 기술을 활용한 시스템 상태 모니터링 기술 개발

- 자가발전 IoT 센서 활용을 통한 시스템 소모전력 최소화 기술 적용- 구동부(모터/펌프)의 전류, 진동, 소음, 온도 등 운전 조건 모니터링- 배관 및 노즐 열화 진단을 위한 열매체/냉각수 유량, 온도 모니터링

○ 데이터 전송을 위한 분산 환경 네트워크 기술 개발- 센서 동기화, 자원 분배 및 에러 확인을 위한 네트워크 관리 기술- 설비 데이터의 실시간 저장/관리를 위한 데이터베이스기술 개발- 발전 설비 안정적 운용을 위한 네트워크 보안 기술 적용

[2차년도]○ 설비진단/예지보전/분석기능 기술의 열전발전 시스템의 실증 시험

- 발전현황, 설비상태 및 운용상황 등 데이터 저장 및 설비 모니터링 시스템 설계 및 제작

- 오류 진단, 고장 예측을 위한 열전 발전 설비 예측 모델 개발- 구동부/비구동부 설비진단/예지보전 알고리즘 및 S/W 개발

○ 열전발전 예지보전 시스템 상세스펙

항 목 단위 목표 비중(%)IoT 센서 노드 수 개 100 40

무선 센서 송수신 거리 m 100 30스캔 시간 s 10 30

계 100

○ 연구결과물- 시제품: 열전발전 시스템 예지보전용 시스템 1set- 열전발전 시스템 모니터링 및 설비진단 S/W

○ 최종결과물

[그림] 예지보전 진단 흐름도 (예시) [그림] 모니터링/제어 시스템(예시)

수행업체 요건○ 열전발전 시스템 관련 업체 및 에너지 과제수행 실적이 있는 ICT 기업ㅇ 과제수행에 필요한 전문인력 및 관련기술 보유

연구기간 2017.08.01 ∼ 2019.03.31. (20개월)


□ 과제7 : 빅데이터 기반 산업에너지 분배 효율화 기술 개발

구분 주요내용


○ 4차 산업혁명이 사회, 경제, 문화 등 여러 방면에 영향력을 미칠 것으로 예상되는 가운데, 에너지 분야에 있어서는 에너지의 디지털화를 촉진하는 에너지 4.0시대로 진입하고 있음

○ 미활용 에너지를 활용함에 있어 생산적력의 효율적인 수요관리를 사물인터넷(IoT, Internet of Things)을 기반으로 신재생 및 신에너지 산업에 적용되어야 함

○ 다양한 규모의 복수이상의 미활용 에너지 발전시스템으로부터 생성되는 데이터와 수요데이터를 분석하여 에너지 분배의 최적효율을 유지하기 위한 관제시스템을 개발하고자 함

○ 더불어 클라우드 기술을 활용하여 다양한 분산 환경에서 데이터를 수집,저장, 분석, 시각화 할 수 있는 오픈 API 제공 플랫폼을 개발

최종 목표 ○ 빅데이터 기반 에너지 수요관제 및 환경정보 모니터링 시스템 개발


[1차년도]○ 폐열회수 시스템의 전력수요 데이터 수집모듈 개발

- 전력 생산·수요 정보 수집 인터페이스 설계- 데이터 수집 Server Agent 및 데이터 수집 Client 모듈 개발

[그림] 서버, 클라이언트 인터페이스 설계 예시○ 수집된 데이터를 형태에 따라 저장/관리하는 데이터 저장모듈 개발

- 디바이스 및 Agent 별 수집 데이터 저장 항목 분석- 빅데이터 데이터 저장 서버 구축

○ 최종결과물- 전력 데이터 수집을 위한 모듈 source 코드 1set

[2차년도]○ 공급예측 및 수요예측 데이터를 활용한 열전에너지 수급 효율 분석 알

고리즘 개발 - 데이터 처리 시 사용되는 데이터 변환 프로그램 개발- 데이터 분석 및 예측 알고리즘 구현- 데이터 검증 프로세스 개발

○ 열전에너지 수급 효율 분석 알고리즘을 기반으로 수요관제를 지원하는 빅데이터 시각화 모듈 개발- Open소스를 이용한 분석 및 시각화 API 구현- 빅데이터 기반의 융합 프레임워크 개발

○ 환경분석을 통한 발전정보 모니터링 시스템 개발- 기상정보 및 센서 데이터를 통해 발전시스템 환경정보 수집 및 모니터링

ž 내부 환경정보: 입력 온도, 출력 온도, 입력 압력, 출력 압력, 출력 압력차, 유량정보ž 외부 환경정보: 일최고기온, 일최저기온, 날씨상태(맑음, 구름조금,

구름많음, 흐림, 비, 비/눈, 눈) 강수 확률, 습도 등ž 자체 발전정보 : 생성 전력량, 기생 전력량

○ 빅데이터 기반 에너지 수요관제 시스템의 표준 규격 및 지표 구축

세부 항목 단위 성능 비고센서데이터 처리 속도 TPS 300 이상

1개 분산전력망기준

저장데이터 검색 속도 TPS 1000 이상데이터분석 추론 속도 초 3 이하

데이터 분석을 통한 추론 정확도 % 75 이상데이터 시각화 만족도 % 90 이상 전문가 인터뷰

○ 최종결과물- 에너지 수요관제를 위한 프로그램 1set

[그림] 클라우드 기반 빅데이터 플랫폼을 활용한 에너지 수요관제 시스템(예시)

수행업체 요건○ 빅데이터 또는 에너지 관련 과제수행 실적을 보유한 ICT 기업○ 과제수행에 필요한 전문인력 및 관련기술 보유

연구기간 2017.08.01 ∼ 2019.03.31. (20개월)


2017년 스마트 산업에너지 ict융합컨소시엄 협력과제...

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