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title: 2.3 양방향 전력 흐름의 필요성
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date: 2026-04-23T09:41:08.755Z
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dateCreated: 2026-04-22T02:25:01.935Z
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# 2.3 양방향 전력 흐름의 필요성

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## 논문 서술 초안

전기추진 선박의 DC 배전 시스템에서 양방향 전력 흐름 기능은 단순한 옵션이 아닌 운용 효율성과 안전성을 위한 필수 요건이다. 선박의 운항 특성상 추진 부하는 항만 입출항, 저속 기동, 고속 항행, 감속 등 다양한 운전 조건에서 급격히 변화하며, 이에 대응하기 위해서는 에너지저장장치와 발전기 사이, 그리고 DC 링크와 추진 모터 사이에서 전력이 양방향으로 유연하게 흐를 수 있어야 한다.

### 배터리 충방전 운전

배터리는 DC 배전 시스템의 에너지 버퍼로서 핵심적인 역할을 한다. 발전기 출력이 추진 부하를 초과하는 구간, 예를 들어 저속 항행 또는 항만 대기 중에는 잉여 전력으로 배터리를 충전하고, 발전기 출력이 부족한 고부하 구간에서는 배터리가 방전하여 전력을 보완한다. 이를 통해 발전기를 항상 최적 효율점 근방에서 운전하면서도 추진 부하의 급격한 변동에 대응할 수 있다. 양방향 DC-DC 컨버터는 이러한 충방전 전환을 담당하며, 본 연구 시스템의 Buck 모드(DC Link → 배터리 충전) 및 Boost 모드(배터리 방전 → DC Link)가 각각 이에 해당한다.

### 회생 제동

선박이 감속하거나 정지하는 과정에서 추진 모터는 발전기로 전환되어 운동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다. 이 회생 에너지는 DC 링크를 통해 배터리에 저장되거나 다른 선내 부하에 공급된다. AC 배전 방식에서는 회생 에너지를 처리하기 위한 별도의 회생 인버터나 제동 저항이 필요하나, DC 배전 방식에서는 양방향 인버터가 자연스럽게 이 역할을 수행할 수 있어 회생 에너지 활용이 용이하다. 본 연구 시스템의 DC-AC 인버터가 Rectifier 모드로 전환되는 동작이 이에 해당한다.

### 전력 조류 제어 및 시스템 안정성

양방향 전력 변환 능력은 DC 링크 전압의 안정적 유지에도 기여한다. 부하 급변 시 DC 링크 전압이 상승하면 배터리 측 DC-DC 컨버터가 즉시 충전 방향으로 전력을 흡수하고, 전압이 하강하면 방전 방향으로 전력을 공급함으로써 DC 링크 전압을 허용 범위 내에서 안정시킬 수 있다. 이러한 양방향 에너지 흐름 제어 능력은 발전기 단독 공급 방식에 비해 시스템의 과도 응답 특성을 크게 개선하며, 전압 안정도 측면에서 유리하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 배터리 충방전, 회생제동, DC 링크 전압 안정화 등의 기능을 통합적으로 구현하기 위해서는 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터 모두 양방향 전력 변환 능력을 갖추어야 하며, 이는 본 연구에서 양방향 컨버터 구성을 채택한 핵심적인 이유이다.

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## 미결 항목

없음 — 확정 완료
