지난 1996년 명지대 전기공학과 전력변환응용연구실을 모체로 하는 분산전원복합운용연구센터는 2001년 과학기술부가 지원하는 우수공학연구센터를 거쳐 현재의 모습을 갖췄다. 센터는 지난해 에너지인력양성센터 지정을 통해 2011년까지 국제적인 전문연구기관으로 발돋움하는 것으로 목표로 분산전원을 운용하는데 필요한 기술력을 확보하고 이를 산업화 하는데 주력하고 있다. 이를 통해 관련분야에 유능한 인재를 양성할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

DC 마이크로그리드 연구개발에 주력
한병문 센터장은 “최근 태양광이나 풍력 등 신재생에너지를 비롯한 분산전원이 크게 늘어나고 있는 추세입니다. 정부가 국가에너지기본계획을 수립하면서 2030년까지 신재생에너지 비율을 11%로 늘리겠다는 방침을 정하면서 앞으로 분산전원의 규모는 더욱 늘어날 것으로 예상됩니다. 때문에 이들 소규모 전원을 기존의 전력계통에 어떻게 연계할지가 매우 중요한 문제가 됐습니다”며 분산전원을 기존 전력계통으로 연계하는 것에 대한 중요성을 강조했다.
분산전원을 기존 전력계통과 연계하는 데는 IT기술을 기반으로 전력에 대한 출력과 품질이 일괄 제어되는 소규모 전력계통, 즉 마이크로그리드에 관한 연구가 필요하다.
한병문 센터장은 “지금까지의 분산 전원의 계통연계는 AC(Alternative Current·교류) 마이크로그리드 방식이 일반적이나 이 방식에는 교류계통의 안정화나 무효전력소모 등의 문제가 있었다”며 “저희 분산전원복합운용연구센터는 컴퓨터, 정보통신기기, 자동화기기 등과 같은 디지털부하에서 소모되는 전력이 모두 DC(Direct Current·직류)임을 고려해 분산전원에서 생산되는 전력을 DC 마이크로그리드 방식으로 결합하는 기술을 연구하고 있습니다”고 밝혔다.
한 센터장이 말하는 DC 마이크로그리드는 전력계통의 효율을 높여주고 있으며 국내에서는 태양광 및 풍력발전의 개별적인 계통연계에 대한 연구가 많이 진척돼 중소용량의 경우는 상용화단계에 있다. 국내에서 처음으로 수행된 AC 마이크로그리드에 대한 연구는 한국전기연구원에서 수행한 것으로 수십 가구를 대상으로 시범단지 조성 프로젝트가 추진 중이다.
센터는 현재 계통연계기술, 전력변환기술, 제어·통신기술 등의 3개 분야에 대한 핵심기술을 개발하는데 주력하고 있다. 1차 년도에는 이들 3개 분야에 대한 핵심기술과 설계요건을 분석했으며 2차 년도는 EMS, 제어기에 대한 기본설계와 전력배분 기술을 확립하는 동시에 분산전원의 전력변환장치 고효율화기술을 확립하였다. 3차 년도에는 개발된 분산전원 전력변환장치의 최적제어기를 개발하고 분산전원의 운전상태 제어를 위한 제어기, 통신장치를 구성할 계획에 있으며, 마지막으로 4차 년도는 검증단계로 통합시험을 통해 각각 시스템의 기능을 확인하는 과정을 거친다.

국제적 감각 갖춘 인재 육성에도 최선
한병문 센터장을 비롯한 교수진은 풍력, 태양광, 연료전지, 가스터빈 등과 같은 신재생에너지원을 전력계통에 효율적으로 연계하는 프로젝트에 다양한 경험을 갖고 있다. 특히 배전계통의 전력품질을 분석하고 보상하는 문제에 대해서도 다양한 연구경험을 보유하고 있고 능동전력필터, 동적전압보상기, 통합품질보상기 등에 대해 다수의 논문을 발표하고 특허를 등록한 바 있다.
센터의 연구 수준을 국제적인 경쟁력으로 확보하기 위해서 유사분야를 연구하고 있는 선진 대학과의 국제교류를 추진할 방침이다. 현재 미국 아리조나주립대학, 일본 오사카대학, 호주 퀸스랜드공과대학, 독일의 지겐대학 등과 국제교류를 위한 협정을 체결했다. 이를 통해 국제적인 감각을 갖춘 유능한 인재를 양성할 수 있을 것으로 기대된다.
한 센터장은 “명지대학교는 국내에서 유일하게 전력분야에 정부가 지원하는 우수공학연구센터 ERC를 유치한 대학으로 그 동안 전력계통과 전력전자분야에 많은 실적을 보유하고 있습니다. 분산전원 계통연계와 관련된 설계, 제어, 시험분야에서 최고의 연구수준을 확보하고 있는 교수진들로 포진돼 있다고 자부합니다”며 유능한 인재 양성에 자신감을 나타냈다.
한 센터장은 인력 양성이라는 센터의 연구 목표에 맞춰 연구에 참여하는 대학원생들의 장단기 해외 대학연수를 지속적으로 시행할 예정이며 이를 통해 센터의 국제 경쟁력도 제고할 수 있을 것으로 예상했다.
또 센터는 보유하고 있는 기술을 효율적으로 상품화, 실용화하기 위해서 국내 연구소 및 산업체와 긴밀한 협조체제를 확보해 나가고 있다. 현재 센터는 LS산전중앙연구소, 효성중공업연구소, (주)전력품질기술, (주)인텍FA, (주)어드밴스드웨이브, (주)다인산전과 기술협력과 지원협약을 체결하고 있다.

대표우수연구성과 60선에 선정된 한병문 교수

분산전원복합운용연구센터 센터장으로 있는 한병문 교수는 명지대 ERC에 분산전원관련 총괄참여교수로서 연구개발에 몰두하여 변합기와 전력변환모듈을 대폭 저감하는 새로운 구조의 전력변환기를 개발하였다. 이러한 연구성과는 최근 교과부가 발표한 우수연구성과 60선에 선정되어 그 기술력을 인정받고 있다.
한 센터장과 그의 연구팀이 개발한 전력변환기는 2개의 교류 시스템을 연계하는 직류송전 시스템과 대규모 풍력발전을 전력계통에 연계하는 데 유용하다. 따라서 환경 문제와 에너지고갈로 신재생에너지의 활용이 크게 대두되고 있는 지금 대규모 풍력·태양광·연료전지에 의해 생산되는 전력을 전력계통에 효율적으로 연계하는 데 활용 가능할 것으로 전망되고 있다. 또한 연구를 통해 확보된 기술은 대체에너지의 이용도를 제고하고, 친환경적으로 증가하는 전력수요를 해결하는데 유용할 것으로 보이며 국내 전력산업의 수준을 선진화하고 전력산업 육성에 의한 수입대체 효과에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.