KR101644873B1 - 전력 운송 시스템 및 이를 이용한 전력 운송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전력 운송 시스템은, 그린 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 플랜트; 상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력을 저장하는 전력 저장 플랜트; 및 상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력 중 상기 전력 저장 플랜트에 저장되고 남은 잉여 전력을 공급 받아 물을 전기 분해 함으로써 수소를 생산하는 수소 생산 플랜트를 포함한다.
본 발명에 따르면, 그린 에너지에 의해 생산된 전력을 효율적으로 활용함으로써 환경 오염 및 자원 고갈의 문제를 적어도 부분적으로 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 그린 에너지에 의해 생산된 전력을 세계 각 전력 수요지에 효율적으로 운송함으로써 송전 거리에 따른 전력 손실 및 유휴 전력의 낭비 문제를 함께 해결 할 수 있다.

Description

전력 운송 시스템 및 이를 이용한 전력 운송 방법{ELECTRIC POWER TRANSPORT SYSTEM AND METHOD FOR TRANSPORT OF ELECTRIC POWER USING THE SAME}

본 발명은 전력 운송 시스템 및 이를 이용한 전력 운송 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 그린 에너지로부터 생산된 전력이 효율적으로 활용될 수 있도록 하는 전력 운송 시스템 및 이를 이용한 전력 운송 방법에 관한 것이다.

현대 사회는 대량의 전기 에너지에 의해 유지되고 있다고 해도 과언이 아니다. 많은 사람이 공조 시스템에 의해 쾌적화된 건물에서 지내며, 휴대전화를 이용하여 멀리 떨어진 사람과 통화하며, 지하철을 이용하여 원하는 장소로 이동한다. 이처럼, 전기는 물과 공기처럼 그 존재마저 인식하지 못할 정도로 현대 사회의 구석구석까지 침투하여 중심 에너지원으로 사용되고 있다.

한편, 세계의 인구는 산업 혁명을 이후로 급격하게 증가하였다. 2012년 현재 전 세계 인구는 약70억 명으로 추정되고 있으며, 매년 1억 명씩 계속 증가하여 2050년에는 전 세계 인구가 100억 명을 돌파할 것으로 예상되고 있다.

인구의 폭발적 증가로 인해 떠오르는 문제는 식량위기와 에너지위기이다. 특히, 전술한 것과 같이 현대인의 편리하고 쾌적한 생활 유지를 위해 대량의 전기 에너지를 소비하고 있어 에너지문제는 커다란 위기로 다가올 것이다. 이러한 사회 유지에 필요한 전기 에너지는 크게 화력 발전과 원자력 발전에 의해 생산되어 공급되고 있다.

화력 발전은 화석 연료인 석유, 석탄, 천연가스 등을 주 에너지원으로 이용하여 전기를 생성한다. 화력 발전은 화석 연료를 연소시켜 얻은 열 에너지로 물을 끓여 증기를 만들고, 증기의 압력을 이용하여 터빈을 구동시켜 발전하는 방식이다. 그러나, 화석 연료는 지구상에 매장량이 제한되어 있다. 현재 전 세계적으로 1년간 사용하는 화석 연료를 석유로 환산하면 약 100억 톤이다. 이와 같은 대량 소비가 지속될 경우, 석유는 45년, 천연가스는 55년, 석탄은 230년 후에 모두 고갈될 것으로 예상된다.

화석 연료를 이용한 발전은 자원의 고갈 외에 심각한 환경 문제를 야기한다. 화석 연료를 연소시킬 때 발생되는 불완전 연소물과 질소 산화물이 대기 중으로 날아가 발생시키는 산성비 및 대기 오염 문제는 이미 현대 사회의 큰 문제 중 하나이다. 더욱이, 화석 연료는 연소 시 이산화탄소를 배출하는데 이로 인한 지구온난화의 문제는 심각한 수준이다.

반면, 원자력 발전은 환경 문제를 야기하지 않는다는 점에서 화석 연료를 이용한 발전 방식에 비해 장점을 가지고 있다. 그러나, 원자력 발전의 원료인 우라늄은 그 매장량이 전 세계적으로 50년간 사용할 수 있는 양으로 매우 제한적이다. 또한, 원자력 발전은 방사능 유출이라는 치명적인 위험을 갖는다는 있다는 점에서 문제가 있다.

원자력 발전은 운용과정에서 생성되는 방사능 폐기물을 처리하기 위한 비용 및 환경적 문제를 가지고 있다. 또한, 1986년 체르노빌 원전사고와 최근 일본 대지진으로 인한 후쿠시마 원전사고는 원자력 발전이 가진 치명적 위험성을 그대로 보여준 사고이다.

이처럼 현대 사회는 전력 수요의 증대에 수반하여, 전력의 안정공급(Energy Security), 전기요금의 저감과 경제적 성장(Economic Growth), 환경과의 조화(Environmental Protection)의 세가지 상반하는 문제에 직면하고 있다. 이와 같은 트릴레마(Trilemma) 증후군 문제를 해결할 수 있는 방법으로 최근 그린 에너지를 이용한 전력 생산이 주목을 받고 있다.

그린 에너지란 태양광, 태양열, 바람, 조수차, 수력, 지열 등 자연에 존재하는 에너지를 의미한다. 그린 에너지는 자원 고갈 및 환경 오염의 문제가 없다는 점에서 각광을 받고 있다. 그러나, 그린 에너지는 환경 및 기후에 의존하는 것이어서 그 공급량이 불규칙하며, 발전 플랜트의 건설 위치가 제한됨에 따라 전력을 필요로 하는 수요지까지 장거리 운송이 요구되는 등의 문제점을 갖는다.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 그린 에너지를 이용하여 생산된 전력이 효율적으로 활용될 수 있도록 하는 전력 운송 시스템 및 이를 이용한 전력 운송 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 운송 시스템은, 그린 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 플랜트; 상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력을 저장하는 전력 저장 플랜트; 및 상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력을 공급 받아 물을 전기 분해 함으로써 수소를 생산하는 수소 생산 플랜트를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 발전 플랜트는, 태양광 발전, 태양열 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 수력 발전, 조력 발전, 파력 발전 및 해양 온도차 발전 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 방식으로 전력을 생산할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 전력 저장 플랜트는, 복수의 이차전지; 및 상기 이차전지를 수용하는 컨테이너를 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 이차전지는, 복수의 배터리 모듈이 탑재된 배터리 랙일 수 있다.

선택적으로, 상기 전력 저장 플랜트는, 상기 복수의 이차전지와 전기적으로 연결되는 배터리 제어 장치를 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 운송 시스템은, 상기 수소를 저장하는 수소 저장 플랜트를 더 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 수소 저장 플랜트는, 적어도 하나의 수소 포집 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 운송 시스템은, 상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력 및 상기 수소 중 적어도 어느 하나를 운송하는 전력 운송선을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 전력은 상기 전력 저장 플랜트에 저장된 형태로 상기 운송선에 적재되고, 상기 수소는 상기 수소 포집 장치에 적재된 형태로 상기 운송선에 적재될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 운송선은, 상기 전력 저장 플랜트에 저장된 전력 및 상기 수소 저장 플랜트에 저장된 수소 중 적어도 어느 하나를 수용하는 적어도 하나의 에너지 저장 장치를 구비할 수 있다.

바람직하게, 상기 전력은 상기 전력 저장 플랜트로부터 상기 에너지 저장 장치로 송전되고, 상기 수소는 상기 수소 저장 플랜트로부터 상기 에너지 저장 장치로 운송될 수 있다.

바람직하게, 상기 운송선은, 상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력을 이용하여 구동되는 전동 선박, 하이브리드 선박 및 상기 수소를 이용하여 구동되는 수소 연료 선박 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 운송 시스템은, 상기 수소 생산 플랜트에 의해 생산된 수소를 이용하여 전력을 생산하는 서브 발전 플랜트를 더 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 서브 발전 플랜트에 의해 생산된 전력은 상기 전력 저장 플랜트 또는 별도의 전력 저장 플랜트에 저장될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 운송 시스템은, 상기 발전 플랜트로부터 생산된 전력을 송전하는 전력 송전 라인을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 전력 송전 라인은 고압선일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 운송 시스템은, 상기 발전 플랜트 및 전력 저장 플랜트 사이에 설치되는 것으로서 상기 발전 플랜트로부터 송전된 전력을 상기 전력 저장 플랜트 및 수소 저장 플랜트에 적합하도록 변환시키는 전력 변환 플랜트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 운송 시스템은, 상기 전력 저장 플랜트 및 상기 수소 생산 플랜트로 송전되는 전력을 분배하는 송전 제어 플랜트를 더 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 송전 제어 플랜트는, 상기 전력 저장 플랜트에 의해 생산된 전력 중 상기 전력 저장 플랜트에 저장되고 남은 잉여 전력을 상기 수소 생산 플랜트에 송전하도록 설정될 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 운송 방법은, (a) 그린 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 단계; (b) 상기 생산된 전력을 전력 저장 플랜트에 저장하는 단계; (c) 상기 생산된 전력을 이용하여 물을 전기 분해 함으로써 수소를 생산하는 단계; 및 (d) 상기 전력 저장 플랜트에 저장된 전력 및 생산된 수소 중 적어도 어느 하나를 에너지 수요지로 운송하는 단계를 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 (c)단계는, 상기 생산된 전력 중 상기 전력 저장 플랜트에 저장되고 남은 잉여 전력을 이용하여 수소를 생산하는 단계일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전력 운송 방법은, (c1) 상기 (d)단계에서 생산된 수소를 이용해 전력을 생산하는 단계; 및 (c2) 상기 (c1)단계에서 생산된 전력을 상기 전력 저장 플랜트 또는 상기 전력 저장 플랜트와 별개의 전력 저장 플랜트에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 그린 에너지에 의해 생산된 전력을 효율적으로 활용함으로써 환경 오염 및 자원 고갈의 문제를 적어도 부분적으로 해결할 수 있다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 그린 에너지에 의해 생산된 전력을 세계 각 전력 수요지에 효율적으로 운송함으로써 송전 거리에 따른 전력 손실 및 유휴 전력의 낭비 문제를 함께 해결 할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2은 본 발명에서 채용하는 배터리 랙의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에서 채용하는 컨테이너형 전력 저장 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 시스템(100)을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명에서 채용하는 배터리 랙의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에서 채용하는 컨테이너형 전력 저장 장치를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 시스템(100)은 발전 플랜트(10), 전력 송전 라인(20), 전력 충전 스테이션(30), 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 생산 장치(50)를 포함하는 전력 저장 시스템(S) 및 상기 전력 저장 시스템(S)에 의해 생산되어 저장된 에너지를 운송하는 전력 운송선(70)을 포함한다.

상기 발전 플랜트(10)는 그린 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시설물이다. 여기서, 상기 그린 에너지란 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 수력, 조력, 파력 및 해양 온도차 등 자연계에 존재하는 에너지를 의미한다. 따라서, 상기 발전 플랜트(510)는 태양광 발전, 태양열 발전, 지열 발전, 수력 발전, 조력 발전, 파력 발전 및 해양 온도차 발전 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 방식으로 전력을 생산한다. 각각의 방식에 대한 구체적인 원리는 공지의 기술로서 당업자에게 널리 알려진 것이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 전력 송전 라인(20)은 발전 플랜트(10)에 의해 생산된 전력을 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 생산 플랜트(50)로 송전하기 위한 시설물이다. 상기 전력 송전 라인(20)은 송전 과정에서 발생되는 전력의 손실을 최소화 하기 위해 고압선(high-tension power line)이 사용될 수 있다. 상기 고압선은 예를 들어 발전 플랜트(10)는 사막 지대에 설치되고 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 생산 플랜트(50)는 해양에 설치되는 경우와 같이 매우 먼 거리를 통해 송전이 이루어지는 경우에 특히 유용하다.

상기 전력 충전 스테이션(30)은 전력 송전 라인(20)을 통해 송전된 전력을 전력 저장 플랜트(40)로 전달하는 역할을 하는 시설물로서 전력 변환 플랜트(31) 및 송전 제어 플랜트(32)를 포함한다.

상기 전력 변환 플랜트(31)는 전력 송전 라인(20)을 통해 송전된 전력이 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 생산 플랜트(50)에 적합하도록 전압의 종류(교류/직류) 및/또는 전압의 크기를 변환하는 역할을 한다. 특히, 상기 전력 송전 라인(20)이 고압선인 경우 전력 송전 라인(20)을 통해 전달된 전력이 적절한 전압을 갖도록 변환시켜줄 필요가 있다.

상기 송전 제어 플랜트(32)는 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 생산 플랜트(50)로 송전되는 전력을 적절하게 분배하고, 전력 저장 플랜트(40)가 다수개인 경우 각 전력 저장 플랜트(40)에 대한 송전량을 적절하게 분배하는 등의 역할을 함으로써 생산된 전력이 효율적으로 활용되도록 한다. 상기 송전 제어 플랜트(32)가 전력 저장 플랜트(40)와 수소 생산 플랜트(50)로 송전되는 전력을 분배하는 방식은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 송전 제어 플랜트(32)는 생산된 전력을 우선적으로 전력 저장 플랜트(40)로 송전한 후 잉여 전력을 수소 생산 플랜트(50)로 송전하도록 설정되거나, 전력을 일정한 비율로 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 생산 플랜트(50)로 송전하도록 설정될 수 있다.

상기 전력 저장 플랜트(40)는 발전 플랜트(10)에 의해 생산된 전력을 저장함으로써 전력 수요지로 운송될 수 있도록 하는 역할을 한다. 상기 전력 저장 플랜트(40)는 일 예로 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 모듈(41a)이 다층으로 탑재된 배터리 랙(41) 및 복수의 배터리 랙(41)을 적재하는 컨테이너(42)를 포함하는 형태일 수 있다. 이 경우, 상기 배터리 모듈(41a) 각각은 공통 라인(L)에 의해 배터리 제어 장치(41b)와 연결됨으로써 충/방전이 제어될 수 있다. 상기 컨테이너(42)는 내부에 적재되는 배터리 모듈(41a)과 충전 스테이션(30) 사이를 연결하는 콘센트(42a)를 구비한다.

상기 수소 생산 플랜트(50)는 전력 충전 스테이션(30)으로부터 송전 받은 전력을 에너지원으로 하여 물을 전기 분해 함으로써 수소를 생산하는 시설물이다. 물을 전기분해 함으로써 수소를 얻는 기술은 공지의 기술로서 당업자에게 널리 알려진 것에 해당하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 수소 저장 플랜트(60)는 수소 생산 플랜트(50)에 의해 생산된 수소를 저장하는 시설물이다. 상기 수소 저장 플랜트(60)는 일 예로 수소를 수용한 채로 이동이 가능한 복수의 수소 포집 장치(60a)를 구비할 수 있다. 상기 수소 저장 플랜트(60)에 저장된 수소는 수소 연료 전지와 같이 수소를 에너지원으로 하는 에너지 발생 장치에 공급됨으로써 잉여 전력의 활용도를 높인다. 예를 들면, 상기 수소는 수소 저장 장치(60)가 설치된 지역에 거주하는 사람들의 생활에 필요한 전력을 생산하기 위한 에너지원이 될 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 상기 수소 생산 플랜트(50)와 수소 저장 플랜트(60)가 서로 분리된 구성요소인 경우만을 도시하고 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 수소 저장 플랜트(60)는 수소 생산 플랜트(50)와 일체로 형성됨으로써 수소 생산 플랜트(50)에서 수소의 생산 및 저장이 모두 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.

상기 전력 운송선(70)은 발전 플랜트(10)에 의해 생산된 에너지를 에너지 수요지까지 운송하는 선박이다. 본 발명에서 에너지를 운송한다는 것은 무형의 에너지 자체를 운송함을 의미하는 것이 아니라 전력이 저장된 전력 저장 플랜트(40) 및/또는 전력 생산을 위한 에너지원으로 사용되는 수소가 저장된 수소 포집 장치(60a)를 운송함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 상기 전력 운송선(70)은 크레인 장치(K)에 의해 전력 생산지로부터 운반되어 적재되는 전력 저장 플랜트(40) 및/또는 수소 포집 장치(60a)를 전력 수요지로 운반한다. 또한, 본 발명에서 에너지를 운송한다는 것은 생산된 전력을 운송하는 경우 뿐만 아니라, 전력을 생산하기 위한 에너지원에 해당하는 수소를 운송하는 경우 역시 포함하는 개념임을 밝혀둔다.

상기 전력 운송선(70)은 발전 플랜트(10)에 의해 생산된 전력을 이용하여 구동력을 발생시키는 전동 선박(electric ship) 또는 하이브리드 선박(hybrid ship)일 수 있다. 이 경우, 상기 전력 운송선(70)은 전력 저장 플랜트(40)에 저장된 전력을 직접 공급 받거나, 수소 포집 장치(60a)에 저장된 수소를 공급 받아 구동에 필요한 전력을 발생시킴으로써 발전 플랜트(10)에 의해 생산된 전력이 더욱 효율적으로 활용되도록 한다.

한편, 본 발명의 도 1에서는 전력 저장 시스템(S)에 의해 생산되고 저장된 전력 및 수소가 각각 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 포집 장치(60a)에 저장된 상태로 전력 운송선(70)에 적재되는 경우만을 도시하고 있다. 즉, 도 1에서는 상기 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 포집 장치(60a)가 이동형 에너지 저장 장치로서 사용되는 경우만을 도시하고 있는 것이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전력 저장 플랜트(40) 및 수소 포집 장치(60a)와 같은 에너지 저장 장치가 고정형 에너지 저장 장치로서 사용되는 것도 가능하다. 즉, 상기 에너지 저장 장치가 전력 저장 시스템(S) 내에서 전력 운송선(70)으로 직접 운반되어 적재되는 것이 아니라, 에너지 저장 장치가 양 측에 모두 설치되어 있고 일 측으로부터 타 측으로 에너지 자체(전력 및/또는 전력 생산을 위한 에너지원으로서의 수소)가 송전 내지 운송되는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 시스템(100)에 따르면 그린 에너지를 이용하여 전력 저장 시스템(S)에 의해 생산 및 저장된 전력을 세계 각지의 전력 수요지에 공급하도록 함으로써 자원 고갈에 따른 에너지 부족 현상을 해결 할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 전력 운송 시스템(100)에 따르면, 발전 플랜트(10)에 의해 생산된 전력을 전력 저장 플랜트(40)에 저장하고 남는 잉여 에너지를 활용하여 추가적인 전력 생산이 가능하게 된다.

다음은, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 시스템(200)을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 시스템(200)은 앞서 설명한 전력 운송 시스템(100)과 비교할 때, 서브 발전 플랜트(11)가 추가되었을 뿐 다른 구성요소들은 동일하다. 따라서, 상기 전력 운송 시스템(200)을 설명함에 있어서, 동일한 구성요소에 대해 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 서브 발전 플랜트(11)를 중점적으로 설명하기로 한다.

상기 서브 발전 플랜트(11)는 수소 생산 플랜트(50)에 의해 생산된 수소를 이용하여 전력을 생산하는 적어도 하나의 수소 연료 전지를 구비한다. 상기 서브 발전 플랜트(11)에 의해 생산된 전력은 전력 송전 라인(20) 및 전력 충전 스테이션(30)을 통해 송전 됨으로써 전력 저장 플랜트(40)에 저장된다.

한편, 본 발명의 도 4에서는 서브 발전 플랜트(11)에서 생산된 전력이 발전 플랜트(10)에서 생산된 전력과 동일한 루트를 통해서 송전되는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 서브 발전 플랜트(11)에서 생산된 전력은 도 4에 도시된 것과 별개의 전력 송전 라인 및 전력 충전 스테이션을 통해서 전력 저장 플랜트(40)로 송전될 수도 있을 뿐만 아니라, 도 4에 도시된 것과 별개의 전력 저장 플랜트에 저장되는 것도 가능함은 자명하다.

상기 서브 발전 플랜트(11)는 특히 태양광, 풍력 등의 그린 에너지의 공급 부족으로 인해 발전 플랜트(10)의 전력 생산이 원활하지 않은 경우에 그 존재 가치가 크다. 상기 서브 발전 플랜트(11)는 발전 플랜트(10)의 전력 생산량이 적어 전력 저장 플랜트(40)에 저장되는 전력이 부족한 경우 수소를 이용해 전력을 생산함으로써 부족한 전력을 보충한다. 즉, 상기 서브 발전 플랜트(11)는 그린 에너지의 공급이 원활할 때 잉여 전력을 수소라는 변형된 에너지 자원의 형태로 비축해 두었다가 그린 에너지의 공급이 원활하지 않을 때 부족한 전력을 보충하기 위한 에너지 자원으로 활용함으로써 기후에 영향을 받는 발전 플랜트(10)의 단점을 보완한다.

한편, 본 발명의 도 4는 전력 운송선(70)이 전력 저장 플랜트(40)만 적재한 경우를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에서도 앞선 실시예에서와 마찬가지로 수소 포집 장치(60a)에 저장된 수소를 전력 운송선(70)에 적재하여 선박의 동력 발생에 이용하거나 전력 수요지로 운송할 수 있음은 자명한 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 시스템(200)에 따르면, 잉여 전력을 이용하여 생산된 수소를 비축하여 두었다가 그린 에너지의 공급이 원활하지 않을 때 전력 생산에 사용함으로써 자연 환경의 변화에 따른 전력 생산의 불안정을 해소할 수 있다.

다음은, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 방법을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 방법을 나타내는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운송 방법은 앞서 설명한 전력 운송 시스템(100)을 이용하는 것으로서 그린 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 단계(A1), 전력 저장 플랜트(40)에 전력을 저장하는 단계(A2), 생산된 전력을 이용하여 수소를 생산하는 단계(A3) 및 저장된 전력 및 생산된 수소를 전력 수요지로 운송하는 단계(A4)를 포함한다.

상기 A1 단계는, 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 수력, 조력, 파력 및 해양 온도차 등의 그린 에너지 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용하여 발전 플랜트(10)를 발전 시킴으로써 전력을 생산하는 단계이다.

상기 A2 단계는, A1 단계에서 생산된 전력을 송전 라인(20) 및 전력 충전 스테이션(30)을 통해 송전함으로써 전력 저장 플랜트(40)에 저장하는 단계이다.

상기 A3 단계는, A2 단계에서 저장되고 남은 잉여 전력을 이용하여 수소 생산 플랜트(50)를 가동함으로써 수소를 생산하고 저장하는 단계이다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 수소 생산 플랜트(50)는 전력 저장 플랜트(40)가 완충된 이후에 가동될 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 일정한 비율로 전력을 공급 받아 가동될 수도 있다.

상기 A4 단계는, A1 내지 A3 단계에 따라 생산되고 저장된 에너지를 전력 운송선(70)을 이용하여 전력 수요지로 운송하는 단계이다. 상기 A4 단계에 있어서, 전력 운송선(70)은 적재된 전력 및/또는 수소를 이용하여 동력을 얻을 수도 있다.

다음은, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 방법을 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 방법을 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 운송 방법은 앞서 설명한 전력 운송 시스템(200)을 이용하는 것으로서 그린 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 단계(B1), 전력 저장 플랜트(40)에 전력을 저장하는 단계(B2), 생산된 전력을 이용하여 수소를 생산하는 단계(B3), 생산된 수소를 이용해 전력을 생산하는 단계(B4), 수소를 이용해 생산된 전력을 전력 저장 플랜트(40)에 저장하는 단계(B5) 및 저장된 전력을 전력 수요지로 운송하는 단계(B6)를 포함한다.

상기 B1 단계는, 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 수력, 조력, 파력 및 해양 온도차 등의 그린 에너지 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용하여 발전 플랜트(10)를 발전 시킴으로써 전력을 생산하는 단계이다.

상기 B2 단계는, A1 단계에서 생산된 전력을 송전 라인(20) 및 전력 충전 스테이션(30)을 통해 송전함으로써 전력 저장 플랜트(40)에 저장하는 단계이다.

상기 B3 단계는, B2 단계에서 저장되고 남은 잉여 전력을 이용하여 수소 생산 플랜트(50)를 가동함으로써 수소를 생산하고 저장하는 단계이다.

상기 B4 단계는, 수소 저장 플랜트(60)에 저장된 수소를 서브 발전 플랜트(11)에 공급하고 공급된 수소를 연료로 하여 전력을 생산하는 단계이다. 상기 B4 단계는 특히 발전 플랜트(10)가 충분한 전력을 생산할 수 없을 때 서브 발전 플랜트(11)를 가동시킴으로써 전력 생산량이 부족해지지 않도록 하는 단계이다.

상기 B5 단계는, B4 단계에서 생산된 전력을 전력 저장 플랜트(40)에 저장시키는 단계이다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 B5 단계에 있어서 전력의 송전은 발전 플랜트(10)에서 생산된 전력의 송전 루트와 동일한 루트를 통해 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 별개의 루트를 통해 이루어질 수도 있다.

상기 B6 단계는, B1 내지 B5 단계에 따라 생산되고 저장된 에너지를 전력 운송선(70)을 이용하여 에너지 수요지로 운송하는 단계이다. 상기 B6 단계에 있어서, 전력 운송선(70)은 적재된 에너지를 이용하여 동력을 얻을 수도 있다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명에 따른 전력 운송 시스템을 이루는 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기 보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.

즉, 본 발명에서 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하는 것이다. 따라서, 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성에 따른 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭의 일치 여부와 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100, 200: 전력 운송 시스템 S: 전력 저장 시스템
10: 발전 플랜트 11: 서브 발전 플랜트
20: 전력 송전 라인 30: 전력 충전 스테이션
31: 전력 변환 플랜트 32: 송전 제어 플랜트
40: 전력 저장 플랜트 41: 배터리 랙
41a: 배터리 모듈 41b: 배터리 제어 장치
42: 컨테이너 42a: 콘센트
50: 수소 생산 플랜트 60: 수소 저장 플랜트
60a: 수소 포집 장치 70: 전력 운송선
K: 크레인 장치

Claims (22)

1. 그린 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 플랜트;
   상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력 중 일정 비율의 전력을 저장하는 전력 저장 플랜트;
   상기 생산된 전력 중 상기 일정 비율의 전력을 제외한 잉여 전력을 공급 받아 물을 전기 분해 함으로써 수소를 생산하는 수소 생산 플랜트;
   상기 수소 생산 플랜트에 의해 생산된 수소를 이용하여 전력을 생산하는 서브 발전 플랜트;
   상기 발전 플랜트와 전력 저장 플랜트 사이 및 상기 서브 발전 플랜트와 전력 저장 플랜트 사이에 설치되는 것으로서 상기 발전 플랜트 및 서브 발전 플랜트로부터 송전된 전력을 상기 전력 저장 플랜트 및 수소 저장 플랜트에 적합하도록 변환시키는 전력 변환 플랜트; 및
   상기 전력 저장 플랜트 및 상기 수소 생산 플랜트로 송전되는 전력을 분배하는 송전 제어 플랜트;를 포함하며,
   상기 서브 발전 플랜트는,
   그린 에너지의 공급 부족으로 인해 상기 발전 플랜트의 전력 생산량이 기준치 이하로 떨어지는 경우, 상기 수소 생산 플랜트에 의해 생산된 수소를 이용하여 전력을 생산하고, 상기 서브 발전 플랜트에 의해 생산된 전력을 상기 전력 저장 플랜트에 공급하여 상기 기준치 이하로 떨어진 전력 생산량을 보충하는 전력 운송 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발전 플랜트는,
   태양광 발전, 태양열 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 수력 발전, 조력 발전, 파력 발전 및 해양 온도차 발전 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 방식으로 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전력 저장 플랜트는,
   복수의 이차전지; 및
   상기 이차전지를 수용하는 컨테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 이차전지는,
   복수의 배터리 모듈이 탑재된 배터리 랙인 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
5. 제3항에 있어서,
   상기 전력 저장 플랜트는,
   상기 복수의 이차전지와 전기적으로 연결되는 배터리 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수소를 저장하는 수소 저장 플랜트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 수소 저장 플랜트는,
   적어도 하나의 수소 포집 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력 및 상기 수소 중 적어도 어느 하나를 운송하는 전력 운송선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 전력은 상기 전력 저장 플랜트에 저장된 형태로 상기 운송선에 적재되고,
   상기 수소는 상기 수소 포집 장치에 적재된 형태로 상기 운송선에 적재되는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 전력 운송선은,
    상기 전력 저장 플랜트에 저장된 전력 및 상기 수소 저장 플랜트에 저장된 수소 중 적어도 어느 하나를 수용하는 적어도 하나의 에너지 저장 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 전력은 상기 전력 저장 플랜트로부터 상기 에너지 저장 장치로 송전되고,
    상기 수소는 상기 수소 저장 플랜트로부터 상기 에너지 저장 장치로 운송되는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
12. 제8항에 있어서,
    상기 운송선은,
    상기 발전 플랜트에 의해 생산된 전력을 이용하여 구동되는 전동 선박, 하이브리드 선박 및 상기 수소를 이용하여 구동되는 수소 연료 선박 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
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14. 삭제
15. 제1항에 있어서,
    상기 발전 플랜트로부터 생산된 전력을 송전하는 전력 송전 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 전력 송전 라인은 고압선인 것을 특징으로 하는 전력 운송 시스템.
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