삼성물산㈜ 건설부문 이 경 호 부장 그린 직류배전기술의 구현 Green DC Power Distribution

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 1 목 차 직류배전 적용배경 IT 와 신재생에너지 직류배전의 필요성 직류배전 구현을 위한 요소기술 전력변환기술, 인체보호, 접지기술, 과전류 및 누전차단 배전전압 및 배전방식, 전력감시 및 제어 적용사례 Green Tomorrow (Zero Energy House) 맺음말

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 2 적용배경 ( 직류의 부활 ) DC( 직류 ) vs AC( 교류 ) ( 에디슨 vs 테슬라 ) -> 최후의 승자 ? 직 류 교 류

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 3 DC 적용배경 (IT 부하의 증가 ) 2000 년 13% 에서 2020 년경 50% 로 증가예상 미국 EPRI( 전력연구원 ) 자료

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 4 적용배경 (IT 부하의 증가 ) IT 부하 증가에 따른 효율적인 전원공급체계 필요 기존 교류 공급 체계 ( 대표도 ) 직류 공급 체계 ( 대표도 )

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 5 DC 적용배경 ( 신재생에너지 ) 신재생에너지, 분산전원의 확대 (2020 년경 화석에너지와 Grid Parity) 미국 EPRI 자료

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 6 직류배전의 필요성 IT 기기와 신재생에너지 직접연계 안정성 ( 동기가 필요없다 !) 안전성 ( 상대적으로 인체안전 ) 전력품질의 개선 ( 고조파가 없다 !) 에너지효율 10 – 20% 증대 경제성 ( 시공비 30 – 40% 절감 ) 전원신뢰도개선 ( > ) 미국 EPRI 표준화 시작

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 7 요소기술 ( 전력변환기술 ) DC/DC 컨버터 ( 전압의 승강압 ) – Boost, Buck 컨버터 AC/DC 컨버터 ( 계통연계 ) – 정류기, 전압원컨버터 DC/AC 컨버터 ( 가변속제어 부하적용 )

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 8 요소기술 ( 전력반도체 ) Si 에서 SiC 소자로 고효율화 SiC 전력반도체 이용 DC/DC 변환 최고효율 ( 97% --  99% 가능 )

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 9 요소기술 ( 인체보호 ) IEC ( 감전보호 ) : DC 가 상대적으로 안전하다. AC 안전곡선 DC 안전곡선

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 10 요소기술 ( 접지기술 ) IEC 60364( 저압전기설비 ): 사용 조건에 따라 TT, TN-S, IT 접지 선택 TT TN-S IT

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 11 요소기술 ( 과전류차단 ) IEC (DC 단락전류계산 ) : 기기내량 IEC ( 차단기 : 저압, 800A 까지 MCCB 적용가능 )

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 12 요소기술 ( 누전차단 ) DC 누전차단기 개발필요 TT, TN-S, IT 접지방식에 적합한 누전차단 Arc 전류에 의한 화재방지 기술필요

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 13 요소기술 ( 배전전압 및 배전방식 ) 배전전압의 표준화 필요 - 예상 전압 : 12V, 24V, 48V, 300V, 600V, 750, 1500V DC 배전방식 설계기술 개발 DC 차단기, 보호계전기 개발필요 DC 배선기구의 표준화 개발필요 일본 후지쯔 2009 년개발

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 14 요소기술 ( 전력감시 및 제어 ) DC 스마트 전력량계 개발필요 ( 개방형프로토콜 IEC 62036) 감시 및 제어를 위한 프로토콜 표준화필요

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 15 적용사례 (Green Tomorrow) 용인 동백, Zero Energy House

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 16 적용사례 (Green Tomorrow) 건물 효율화를 통해 에너지 사용량을 큰 폭으로 저감한 후, 신재생에너지 등을 통해 사용량을 초과하는 에너지를 생산하여 연간 에너지 收支를 “0” 또는 “+” 로 유지 Zero Energy 란 ? 일반주택 연간 에너지 소비량 “Energy Zero” 100% 44% 44% 이상 (-56%) 사용량 발전량 <= Zero Energy (14,673kWh/yr) ( 국내 법규기준 33,055kWh/year) 저감량 ( 태양광 등 )

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 17 적용사례 (Green Tomorrow) Passive Solar Design : 에너지효율 극대화 건물 설계 - 자연환기 실과 창호의 최적 배치로 외기를 실내로 유입하여 중간기 실내 환기와 냉방부하 저감 기대 - 이중외피 (Double Façade System) 냉방시 일사 등 외피부하를 외부로 배출하고 난방시 중공층에 흡수된 일사부하를 활용 냉방 Mode 중간기 Mode 난방 Mode 환기 Mode - 진공단열재 / 3 중유리 / 옥상녹화 등 실내 열에너지를 축적하고, 외부로 빼앗기지 않아 실내부하를 저감하는 고단열 - 고기밀 자재 옥상녹화 3 중유리 Encapsulated PCM PCM 有 PCM 無

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 18 적용사례 (Green Tomorrow) Active Design : 고효율 기계전기 설비 적용 - 고효율 열회수 환기 외기도입 시 지중 튜브와 열교환 환기장치를 통해 실온에 가깝게 도입함으로서 외기부하 최소화 도모 - 래미안 에너지 관리 시스템 (Raemian Energy Management System) 거주자의 에너지 사용 패턴을 분석하고 에너지 모니터링 시스템과 자동제어를 연동하여 최적으로 제어하는 토털 에너지 관리 시스템 - DC 배전 및 가전 DC 부하를 기반으로 하는 제품에 AC 에서 DC 로 변환하는 과정을 생략함으로써 에너지 손실분 ( 약 4%) 제거 - LED 등기구 수명 3~5 만시간 ( 백열등 1000 시간, 형광등 1~1.5 만시간 ) 필라멘트, 유리 bulb 를 사용하지 않아 즉시 점등 가능 형광등에 사용되는 수은을 사용하지 않아 친환경적

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 19 적용사례 (Green Tomorrow) 신재생에너지 - 태양광 발전 ( 지붕 / 창 / 블라인드 ) 지붕형 태양광발전 : 22kW P, 연간 21MWh 생산 ( 약 280 만원 규모 ) - 지중열 이용 냉난방 / 융설 설비 냉난방용량 : 6USRt, 150m 2 개 홀 융설설비 : 홍보관 앞 25m 2, 지중온도 (15 ℃, 지하 10m) 이용 시뮬레이션 및 제품 사진 지붕형 블라인드형 - 태양열 급탕 설비 평판형 : 4m 2 (200 리터 ), 연간 약 2MWh 집열 ( 온수온도 약 60 ℃ )

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 20 적용사례 (Green Tomorrow) 직류배전 : PV 전력을 전지에 저장하여 전시관 부하 100% DC 공급 DC 부하 : 가전, LED 조명, 냉난방 가변속제어

삼성물산㈜ 건설부문 친환경에너지연구소 21 맺음말 직류배전 요소기술의 연구개발과 규격 표준화가 필요하다. ( 가전사 및 기기제작사의 참여 ) 직류배전은 미래 전력시스템에 매우 중요한 역할을 할 것이다. - IDC 센터 - 직류 홈 - 직류 초고층 빌딩 - 직류 저압 배전망 ( 한전 ) IDC 센터의 15% 전기에너지절약 ( 일본 NTT)