[논문 리뷰] Token Economics in Energy Systems: Concept, Functionality and Applications

Jun Zhang, Fei‐Yue Wang외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 08. 02.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 기술과 통합된 토큰 경제 프레임워크를 제안하여 탈중앙화된 에너지 시스템을 향상시키고, 재생 가능 에너지 통합 및 수요 측면 관리에서 더 강력한 인centives와 낮은 거래 비용을 가능하게 한다. 통합 에너지 시스템에서의 사례 연구를 통해 토큰 기반 조율과 스마트 계약을 통한 효율성 향상과 배출 감소 가능성을 입증한다.

ABSTRACT

Traditional centralized energy systems have the disadvantages of difficult management and insufficient incentives. Blockchain is an emerging technology, which can be utilized in energy systems to enhance their management and control. Integrating token economy and blockchain technology, token economic systems in energy possess the characteristics of strong incentives and low cost, facilitating integrating renewable energy and demand side management, and providing guarantees for improving energy efficiency and reducing emission. This article describes the concept and functionality of token economics, and then analyzes the feasibility of applying token economics in the energy systems, and finally discuss the applications of token economics with an example in integrated energy systems.

연구 동기 및 목표

• 중앙집중식 에너지 시스템의 한계, 즉 높은 관리 비용과 재생 가능 에너지 도입에 대한 약한 인센티브를 해결한다.
• 블록체인과 토큰 경제를 통합하여 에너지 관리의 탈중앙화와 효율성을 향상시키는 가능성에 대해 조사한다.
• 토큰 기반 인센티브를 통해 재생 가능 에너지와 수요 측면 관리의 통합을 향상시킨다.
• 탈중앙화 거버넌스와 스마트 계약을 활용한 확장 가능하고 저비용의 에너지 시스템 프레임워크를 제공한다.
• 실세계 통합 에너지 시스템에서 토큰 경제의 실용적 응용을 시연한다.

제안 방법

• 에너지 참가자 간의 인센티브를 조율하기 위해 디지털 토큰을 사용하는 메커니즘으로 토큰 경제를 정의한다.
• 에너지 거래의 투명성, 보안성, 불변성을 확보하기 위해 블록체인 기술을 통합한다.
• 태양광 패널 등에서 에너지를 기여하거나 소비를 줄이는 참가자가 토큰을 획득하는 토큰 기반 시스템을 설계한다.
• 실시간 에너지 데이터 기반으로 토큰 배포 및 정산을 자동화하기 위해 스마트 계약을 구현한다.
• 프로슈머, 소비자, 집합자로 구성된 하이브리드 에너지 네트워크를 모델링하여 인센티브 동역학을 시뮬레이션한다.
• 성능, 확장성, 배출 감소 잠재력 평가를 위해 통합 에너지 시스템에서 사례 분 析을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 탈중앙화된 에너지 시스템에서 토큰 경제는 재생 가능 에너지 참여를 위한 인센티브를 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 에너지 거래에서 신뢰 없는, 저비용 거래 메커니즘을 가능하게 하는 데서 블록체인이 수행하는 역할은 무엇인가?
• RQ3 통합 에너지 시스템에서 토큰 기반 조율은 에너지 효율성과 배출 감소에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 실세계 에너지 인fra에서 토큰 경제를 구현하는 데 있어 기술적 및 경제적 타당성 요소는 무엇인가?
• RQ5 토큰 시스템은 공급-수요 동역학을 효과적으로 균형 잡고 수요 측면 관리를 지원할 수 있는가?

주요 결과

• 토큰 경제는 프로슈머가 재생 가능 에너지를 기여하도록 유도하여 시스템 참여도와 전력망 안정성을 크게 향상시킨다.
• 블록체인 통합은 거래 비용을 감소시키고 투명성을 높여 중개자 없이 피어 투 피어 에너지 거래를 가능하게 한다.
• 제안된 시스템은 부하 이동 및 에너지 절약을 위한 토큰 보상으로 참가자 행동을 조율함으로써 에너지 효율성을 향상시킨다.
• 사례 연구에서는 최적화된 에너지 분배와 재생 가능 에너지 활용 증가로 인해 배출 감소가 측정 가능하게 나타났다.
• 스마트 계약은 에너지 계약의 자동화 및 신뢰성 있는 실행을 가능하게 하여 관리 오버헤드와 인간 오류를 감소시킨다.
• 이 프레임워크는 다양한 통합 에너지 시스템 아키텍처에 적용 가능하며 확장 가능하고 적응 가능하여 향후 스마트 그리드 응용 분야를 지원한다.