[테크월드=배유미 기자]
스마트 그리드 개념의 등장과 함께 전력 수∙공급 형태가 변화하고 있다. 스마트 그리드의 발전에 따라 사람들은 효과적이고 효율적이면서, 신뢰할 수 있는 전력발전 솔루션을 필요로 하고 있다.
스마트 그리드(Smart Grid)란 다수의 전력 생산자들이 모여 전력을 공급하는 구조다. 태양 에너지, 풍력 에너지 등과 같은 재생 에너지를 사용해 친환경적이며 신뢰 가능하다는 장점을 가지고 있다. 이와 같은 시스템은 주로 스마트 기기와 스마트홈 간 호환 시 용이하게 사용되며, 전기와 하이브리드 운송수단 등에도 유용하게 이용될 수 있다.
스마트 그리드는 [그림 1]과 같이 ▲전력 생성 ▲전송 ▲변환 ▲유통∙공급 ▲소비의 과정으로 구성돼 있다. 스마트 그리드의 전력은 다수의 분산된 공급자들의 일상 속에서 생산된다. 각 전력은 풍력-태양 상호보완 컨트롤러를 포함한 터빈, 산소질량 분석기를 포함한 파워플랜트, 태양 에너지에 사용되는 광학장치 핼리오스탯(Heliostat)과 태양추적기, PV 추적시스템 등으로부터 생산된다.
각 공급자들이 전력을 생산하면, 적절한 전압으로 변환된 후, 최종 사용자에게 전송된다. DC-AC, DC-DC 등 변환기에서 변압이 이루어지면, 각 분산 에너지원을 연결해주는 장치를 통해 다음 단계, 혹은 최종 사용자에게 전달된다. 스마트 그리드에는 혼합 박스와 중앙화된 전력 변환장치를 포함하고 있는 DC 분배∙보관소도 내장돼 있어, 이를 최종 사용자까지 전달되도록 한다.
몬선(Mornsun)은 전력 생산소부터 분배, 최종 사용자까지 지원할 수 있는 스마트 그리드 솔루션을 제공한다. 특히 이 솔루션은 효율성과 안정성 같은 전력 생산과 함께 넓은 범위의 입력 전압, 절연 등과 같은 전기적 요소 관련 과제에도 집중하고 있다.
▲ 전력 생산
전력 생산 분야에서, DC-DC 전력공급은 태양 전력 시스템을 이용해 재생에너지를 생산하는 데 도움을 준다. 몬선의 1500볼트 고입력전압 DC-DC 변환기는 직접 복수의 버스 전압 전선으로부터 전력을 공급받은 후, 관리소에서 변환해 다음 단계로 전달한다.
▲ 전송
스마트 그리드에서는 전력 전송 또한 매우 중요하다. 전압 분배 과정을 거친 후에는 고압, 초고압과 이를 넘어선 울트라 고압에도 각 전력을 전달해야 하는데, 더욱 다양한 범위를 지원할 수 있도록 전력 전송 관련 기술은 나날이 발전하고 있다. 전송 수단 또한 기존보다 더욱 원거리로 전력을 전달하기 위해 발전하고 있는데, 몬선은 오늘날의 울트라 고압, 원거리 전송 시스템에 적합한 솔루션을 제공하고 있다.
▲ 변환
모니터링과 전류와 전압 컨트롤 등 핵심 기능을 담당하고 있는 전력 변환 과정도 현대 스마트 그리드에서 다른 척도처럼 매우 중요한 요소다. 흥미로운 것은, 이와 같이 변환을 위해 전깃줄을 점검하는 로봇을 도입한 사례도 있다.
▲ 유통∙공급
전력의 유통과 공급은 스마트 그리드의 핵심 양상 중 하나이며, 이에는 DTU나 FTU와 같은 전력공급 단위 과정 또한 포함된다. 이는 EMC 보호기(EMC Protection)나 높은 절연 전력 공급 원격 측정 시스템과 같은 지속적인 전력 공급과 관련된 요구에 초점을 맞추고 있다. 과거 몬선은 자사의 부품을 전력 분배 시스템에 내장된 결함 관리∙감시 솔루션에 사용해 긍정적인 사례를 남겼다.
▲ 소비의 과정
앞서 언급한 과정을 거쳐 최종적으로 도달하는 곳은, 전력 사용자, 즉 소비자다. 이를 위해서는 더욱 높은 수준의 ▲통신 인터페이스 ▲대용량 메모리 ▲마이크로 프로세서 ▲초고전압 입력 ▲저전력 소비 ▲초소형∙고수준 EMC 보호기 등의 기능이 탑재된 스마트 미터 기술이 필요하다. 몬선은 이와 같은 종류의 응용 제품 사양을 충족시키는 전력 공급∙전자 장치를 제공한다.
주변에서 만나볼 수 있는 몬선의 에너지 저장 변환 전력 솔루션
[그림 2]는 에너지 저장 변환 솔루션의 프로세스를 나타내고 있다. 이 변환 프로세스에는 몬선이 보유하고 있는 다수의 전력 솔루션 라인이 적용돼 있다.
몬선의 QP12W08S-37는 내장된 절연 DC-DC 전력 공급체를 갖추고 있고, 3750VAC의 높은 분리 전압과, 입력 신호의 주파수가 20kHz 이상이며, 결함을 피드백해주는 내장된 회로와 마감 신호까지 안정적으로 이어진다는 점에서 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 드라이버에게 적합하다.
제어 시스템과의 커뮤니케이션은 TDx01D485H시리즈 중 하나인 몬선의 산업 버스로 구성돼 있다. 이에는 전원 공급기와 신호 라인 사이를 분리하고 버스를 동일한 모듈에서 통신하고 보호할 수 있는 특수 통합 IC 기술이 적용돼 있다. 해당 시리즈의 제품들은 RS485 네트워크 연결을 위해 최종 사용자 장비에 적용될 수 있다.
해당 시스템에 사용된 분리 변환기는 B0503XT-2WR2으로, 몬선의 DC-DC 변환기 시리즈 중 하나다. 해당 변환기는 최대 84 %의 효율, 높은 전력 밀도와 넓은 작동 주변 온도 범위를 제공하며, PV 인버터를 비롯한 기타 여러 응용 분야에 사용할 수 있다. [그림 2]의 에너지 변환 장치 모식도에서는 K7805-500R3 제품과 함께 최대 95 %의 효율, 무부하 입력 전류 0.2mA의 낮은 출력과 출력 단락 보호 기능을 포함한 두 개의 선형 레귤레이터를 사용할 수 있음을 보여준다.
몬선의 PVxx-29B24 계열은 설계 시 필요한 200~1500VDC 입력 전압 절연 변환기에 적용될 수 있다. 이 절연 변환기 시리즈는 높은 수준의 ▲안전성 ▲효율성 ▲신뢰성을 제공한다.
몬선, 전력 생산부터 최종 사용자까지 ‘원스텝 솔루션’ 제공
스마트 그리드가 전 세계에서 보편적으로 알려지면서, 몬선은 이 각각에 부합하는 포괄적인 전력 전자 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있다. 이에는 대규모 스마트 그리드, 배터리 관리 시스템, 변환기나 그리드 모니터링 장치, 충전과 같은 프로그램∙프로세스가 포함돼 있다. 몬선은 모든 스마트 그리드 솔루션에 필요한 효율적이고 안정적인 전력 솔루션을 제공할 것이다.
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