기후 변화는 21세기의 주요 과제 중 하나이지만, 온실가스 배출량 감축 속도는 더디게 인식되고 있습니다. 이에 따라 성층권 에어로졸 주입(SAI)과 같은 급진적인 기술이 기후 변화 제한을 위한 논의에 등장하고 있습니다. 본 연구는 2°C의 목표 온도 감축 시나리오에서 매년 2천만 톤의 SO2를 대기 중에 주입했을 때 전 지구 복사 균형, 태양광 발전 잠재력 및 재생 에너지 시스템에 미치는 영향을 평가하는 방법론을 제시합니다.
연구 결과, 태양광 발전 잠재력은 연평균 0.25%에서 4%까지 감소하며, 특히 북유럽에서는 여름철에 최대 12%까지 감소하는 것으로 나타났습니다. 모델링된 재생 에너지 시스템은 이러한 감소분을 대부분 흡수하여 용량 변화가 미미했으며, 큰 변화는 소수의 시스템에 국한되었습니다.
결론적으로, 대규모 재생 에너지 시스템의 내재된 유연성은 비용 변화를 완화하는 데 도움이 되지만, 설계 오류를 피하기 위해서는 이러한 유연성을 이해하는 것이 중요합니다.
분산 발전은 지속 가능한 도시 에너지의 핵심이지만, 신흥 경제국의 미비한 규제는 주거용 태양광(PV) 시스템의 잉여 전력 수출을 제한합니다. 본 연구는 수요 일치형 무수출 PV 시스템과 IoT 기반 백업 시스템을 결합한 하이브리드 전략의 성능과 기회비용을 정량화했습니다.
페루 아레키파에서 54개월간 1.36kWp 계통연계형 PV와 0.6kWh/일 백업 시스템을 평가했으며, PV 설치 전의 계량 데이터를 대조군으로 활용했습니다. 무수출 제약으로 인해 자가 소비율(SCI)은 96.3%였으나, 자가 충족률(SSI)은 37.9%에 그쳤고, 시스템 활용률(U)은 기술적 잠재력의 24.1%에 불과했습니다.
경제성 분석 결과, 현행 방식의 순현재가치(NPV)는 –1,738 USD로 부정적이었습니다. 반면, 순 계량(net metering) 시나리오에서는 +862 USD로 긍정적이었고, 현재 고려 중인 발전 가격으로의 순 청구(net billing) 시나리오에서는 손익분기점(–202 USD)에 미치지 못했습니다. 손익분기점 가격은 PEN 0.317/kWh로, 현재 참조 가격보다 약 13% 높았습니다. 이는 보상 메커니즘뿐 아니라 그 안의 가격 설정이 결정적인 변수임을 시사합니다.
또한, 백업 아키텍처는 기록된 43건의 계통 정전 중 97.7%를 완화했으며, 시간당 3.2 USD의 복원력 비용이 들었습니다. 이 연구의 핵심 발견은 기술적이라기보다 제도적입니다. 동일한 하드웨어라도 잉여 에너지에 대한 규제 처리 방식, 특히 잉여 전력 가격이 본 연구에서 제시된 손익분기점 이상으로 책정될 경우, 가치 파괴에서 가치 창출로 전환될 수 있음을 보여줍니다. 본 연구는 두 가지 복제 가능한 시스템 규모 산정 규칙과 규제 난관을 국제 표준 보고 매개변수로 전환할 U 지표를 제안하며, 분산형 재생에너지 가속화를 위한 증거 기반 로드맵을 제공합니다.
분산형 태양광 발전 시스템의 높은 보급률은 저압 배전망에서 전압 위반, 태양광 수용 한계, 인접 배전 변압기 간 불균형 부하 등의 문제를 야기합니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 배전 변압기 클러스터(DTC)로 구성된 저압 배전망을 위한 엣지 컴퓨팅 기반 최적 제어 방법을 제안합니다.
제안하는 방법은 지능형 융합 터미널을 엣지 컴퓨팅 플랫폼으로 활용하여 측정값 수집, 익일 스케줄 생성, 당일 실시간 보정, 안전성 검증 및 제어 명령 발행을 수행합니다. 익일 단계에서는 태양광 발전 예측 시나리오를 식별하고, 시나리오별 에너지 저장장치(ESS) SOC 예약 규칙과 소프트 개방점(SOP) 유효 전력 균형 스케줄을 생성합니다. 당일 단계에서는 실시간 측정값을 기반으로 태양광 인버터 무효 전력, ESS 충방전, 필요한 태양광 유효 전력 감축, SOP 전력 전송을 조율합니다. 복잡한 최적화 모델을 반복적으로 풀지 않고도 전압 보안 및 장치 실행 가능성을 보장하기 위해 안전 스케일링 및 경계 검증 메커니즘도 도입되었습니다.
3개 배전 변압기 시스템에 대한 사례 연구 결과, 제안된 방법은 TQ1의 과전압 발생을 81.0% 감소시키고 4가지 태양광 시나리오에서 저전압 발생을 제거했습니다. SOP 기반 균형 제어를 통해 DTC 내 총 과전압 및 저전압 발생은 각각 4.35% 및 88.99% 감소했으며, 태양광 활용률과 부하율 균형이 향상되었습니다. 당일 제어 시간은 약 20ms로, 자원 제약적인 엣지 컴퓨팅 플랫폼에서의 실시간 롤링 제어 가능성을 입증했습니다.
이 연구는 분산형 태양광 발전이 통합된 저압 배전망의 안정성과 효율성을 향상시키는 실용적인 제어 솔루션을 제공하며, 엣지 컴퓨팅 기술을 활용한 전력망 관리의 새로운 가능성을 제시합니다.
사우디아라비아의 전기차 전환은 국가 지속가능성 목표 달성을 위해 전력망 의존도를 줄이는 확장 가능한 충전 인프라를 필요로 합니다. 본 연구는 리야드와 제다의 주유소 옥상을 활용한 태양광(PV) 기반 전기차 충전 시스템의 예비 계획 평가를 수행했습니다.
Google Earth Pro를 이용해 30개 주유소 옥상 면적을 측정하고, PVsyst 및 HelioScope를 활용하여 잠재적 태양광 발전량을 추정했습니다. 과거 PVsyst 결과(5.968 GWh/년)를 참조하고, 사용 가능한 옥상 면적, 일사량, 운영 유지율을 고려한 시나리오 분석을 통해 연간 3.572~5.640 GWh의 발전량을 도출했습니다.
중앙 시나리오에서 연간 약 71,800~172,400회의 전기차 충전 세션(25, 40, 60 kWh 기준)이 가능할 것으로 추정됩니다. 태양광 발전 단가(LCOE)는 0.053~0.113 USD/kWh, 단순 회수 기간은 6.8~19.0년으로 나타났습니다.
본 연구 결과는 추가적인 현장 조사 필요성을 시사하지만, 전기차 충전 인프라의 완전한 타당성, 국가적 잠재력, 또는 전력망 독립 운영을 확립하지는 않습니다. 향후 충전기, 배터리 저장, 구조 보강, 전력망 개선 등을 포함한 종합적인 평가가 필요합니다.
