에너지저장장치 적용 효과에 관한 연구

초록

교토 의정서의 발표에 의한 지구 온난화에 따른 대책이 강구되면서 에너지절약 및 이용효율 향상, 신재생에너지 개발 등 온실가스 배출량을 줄일 수 있는 새로운 기술분야에 대한 투자 및 무역이 확대되고 이와 때를 같이하여 고유가로 인한 전력비용의 상승이 일반산업 분야뿐 아니라 철도 차량에 있어서도 에너지 재활용에 대한 관심을 부각시키는 계기가 되었다. 기존 국내 6,000량 이상의 전동차량 운행중 95% 이상의 차량은 회생이 가능한 시스템이며 단일 전동차에서 발생되는 회생에너지의 량은 차량 추진시 소비되는 전력의 40~45%에 해당한다. 이와 같은 회생에너지는 인접한 차량의 감속과 역행이 동시에 발생하는 경우에는 회생에너지를 활용할 수 있으나, 인접한 차량의 역행과 제동이 일치하지 않는 경우 또는 운행시격이 길어서 변전소의 가선구간에 에너지를 흡수할 차량이 존재하지 않는 경우, 가선의 전압을 상승시키는 요인이 된다. 회생 에너지로 인하여 가선의 전압이 일정범위를 넘어서게 되면 차량은 발전제동(Dynamic Brake)을 통하여 저항에서 고스란히 열로 소비되고 환경으로 되어있다. 현재 차량에서 발생되는 회생 에너지 중 인접 차량에서 소비되는 에너지는 10~20%, 10%~15%는 가선전압을 상승시키는 요인으로 보고 있다. 이와 같은 가선 전압의 상승은 차량의 전장품 고장의 원인이 되기도 하고 차단기를 동작시켜 차량의 오동작을 야기시키는 원인이 되기도 한다. 에너지 절약 방식은 크게 “에너지 손실저감”과 “운동에너지 재 이용방법”으로 분류될 수 있다. “에너지 손실저감”에 대한 유효한 대책으로는 에너지 소비가 큰 차량 운행에 필요한 에너지를 절약하는 방안에 초점을 둘 수 있으며 차량의 운행 시격 및 최적의 운행 패턴 제어, 차량 경량화, 기기의 고효율화, 주행저항 저감, 운행곡선의 설정 등을 통해 다소 접근할 수 있으나 이와 같은 방법은 근본적으로 30% 이상 달하는 회생에너지를 재활용할 수는 없다. 본 논문은 에너지저장장치 적용에 따른 효과에 대한 시험결과를 나타낸다.