저탄소 녹색성장을 위한 에너지저장시스템 기술

초록

한국의 도시철도시스템에서는 6000량의 전동차가 운행되고 있으며, 95%가 회생 에너지를 만들어 낸다. 지하철에서 운행하는 전동차는 제동시 발전기가 되어 전기에너지를 만들게 되는데 이 에너지를 회생 에너지라고 하며 전동차 역행시 사용한 소비에너지의 약 40%가 된다. 즉, 전동차가 사용한 에너지의 40%를 발전기처럼 만들어 공급할 수 있다는 것이다. 현재 이 회생 에너지는 주변에 있는 전동차가 역행시 공급되어 사용되고 있다. 이렇게 역행 전동차와 회생 전동차의 오버랩인 경우 재활용되는데 이런 오버랩이 완벽하게 된다면 에너지 재활용이 최적 조건이 되어 재활용율은 100%가 될 것이다. 그러나 이러한 현상은 현실적으로 드물기 때문에 역행과 회생하는 전동차의 오버랩으로 전차선 전압은 안정될 수 없으며 전차선 전압 변동 현상이 심하게 나타나고 있는 것이다. 실제 전차선 전압 변동 크기는 기준전압 1500V인 경우 1000V～1800V로 변동하게 되는데 이러한 현상이 도시철도 시스템에서는 빈번하게 일어난다는 것이다. 그리고 회생에너지는 회생 전동차와 역행 전동차의 순간적인 오버랩 경우를 제외하고 전동차내 저항기 또는 전차선의 저항에 의해 열로서 사라지게 된다. 따라서 현재 소비에너지의 40% 회생에너지 중 주변 전동차에 소비에너지의 10～15% 정도만 활용이 되고 있고 25～30%는 전차선에서 열로 사라진다는 것이다. 따라서 저탄소 녹색 성작을 위한 에너지 절감 및 지구온난화 방지를 위해 이렇게 낭비되고 있는 회생 에너지를 단 1%라도 재활용하기위해서 에너지저장시스템을 개발하고자 하는 것이다. 본 기술지에서는 차세대전동차연구단에서 개발한 에너지저장시스템에 대한 일반적인 설명과 시스템 구성, 외형 및 그래픽 디스플레이 특징, 에너지저장시스템 적용 효과로서 회생에너지 활용에 의한 에너지 절감, 전압안정화에 의한 유지보수비용 절감, 피크 전력을 줄여 전력비용 절감, 에너지절감에 의한 CO2 배출가스 삭감 등에 대해서 설명한다. 또한 에너지저장시스템 현장 적용에 따른 에너지절감 인증시험 결과 등에 대하여 전반적으로 소개하고자 한다.