차세대 지능형 전력망 '스마트 그리드'의 시대

 

최근 들어 정부 주도의 스마트 그리드 관련한 정책이 발표되면서 ‘스마트 그리드’라는 용어를 많이 들어 보셨을 텐데요. 에너지와 정보통신기술(ICT)의 결합을 통해 만들어진 스마트 그리드는 전력의 생산에서 소비에 이르기까지 전체를 아우르는 시스템으로, 다양한 융복합 비즈니스 모델 창출이 가능하여 에너지 신산업의 핵심 플랫폼으로 부상하고 있습니다.

 

지금부터 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드에 대해 함께 알아보도록 할까요?

 

스마트 그리드란?

 

 

스마트 그리드란? 스마트(Smart)와 그리드(Grid: 전력망)의 합성어로 기존의 전력망에 정보통신기술(ICT)을 접목시켜 공급자와 소비자가 전력생산 및 소비 정보를 실시간으로 교환하는 시스템으로 양방향 전력 정보 교환을 통해 수요관리, 신재생 에너지 연계, 전기차 충전 등 에너지 효율을 최적화할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다.

스마트 그리드는 시간과 공간에 따라 전력을 교환하여 모두가 에너지의 생산자이면서 동시에 소비자가 된다는 점이 핵심인데요. 만약 가정에 태양 전지(에너지 저장 장치)를 설치하여 전력 생산과 저장을 동시에 할 수 있다면, 실시간으로 전기요금을 확인할 수 있게 됩니다. 또한 전기요금이 저렴한 시간대에 전기 에너지를 태양 전지에 저장한 다음 전기가 필요할 때마다 사용할 수 있는데요. 대표적인 예로 심야전기를 들 수 있겠죠?

 

이렇게 스마트 그리드 시스템을 활용하면 일상 속에서 보다 효율적으로 전기를 이용할 수 있게 된답니다.

 

 

기존 전력망과 스마트 그리드 비교

 

기존 전력망	스마트 그리드
중앙 집중 형의 발전 형태	중앙 집중 및 분산의 발전 형태
화석 연료를 이용한 대규모 발전	신재생 에너지 사용 확대
전력과 정보의 단방향 통신	전력과 정보의 양방향 통신
공급자 중심의 설비 운영	소비자(수요) 참여를 통한 설비 운영

(이미지 출처: 한전 지식센터, http://cyber.kepco.co.kr)

 

 

스마트 그리드 추진 배경

기후 변화 대응

최근 국제 사회에서는 온실가스 감축 의무를 갖는 파리협정 채택으로 인해 기존 에너지 시스템을 대대적으로 전환하고 있습니다. 이러한 국제 사회의 움직임에 따라 에너지 신산업의 기반이 되는 스마트 그리드 관련 시장도 확대될 것으로 예상되는데요. 우리나라는 GDP대비 온실가스 배출량이 OECD 평균의 1.6배 수준에 해당되어 이에 대응하고자 정부에서는 스마트 그리드 확산 사업을 본격적으로 추진할 계획이라고 합니다.

 

에너지 효율 향상

국내 에너지 수입 의존도는 97%로 매우 높은 수준이나, 에너지 비용(예: 전기요금)의 경우 일본의 1/3, 독일의 1/2 수준에 해당됩니다. 낮은 전력가격과 편의성으로 인해 전력 소비는 매년 10% 이상의 증가 추세를 보이고 있는데요. 화석 연료 고갈에 대비하여 신재생에너지를 통한 에너지 자립과 에너지 저소비 사회로의 전환이 필요한 시점입니다.

 

스마트 그리드의 효과

 

에너지 효율 최적화

스마트 그리드가 구축된 지역에는 에너지 사용량을 최적화할 수 있는데요. 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지를 사용한 분산발전시스템이 도입되면, 전력을 안정적으로 공급할 수 있어 매년 반복되는 전력난 위기를 해결하는 데 큰 도움이 될 것으로 전망됩니다. 또한 스마트 그리드를 통해 국내 에너지 사용량의 3%, 전기의 경우 10%를 줄여 원전 7기를 건설하는 것과 버금가는 효과를 발생할 것으로 예상됩니다.

 

지역 경제 활성화

한 지역에 스마트 그리드 시스템이 이루어지기 위해서는 첨단계량 인프라, 에너지 저장장치 등 대규모 인프라 구축을 위한 자본과 인력 확충이 필수적입니다. 한 예로, 제주도 실증 단지의 경우 한전과 국내 기업들이 함께 스마트 그리드 시스템을 갖추며 글로벌 에코 플랫폼을 추진하고 있는데요. 2030년까지 총 사업비 3조원를 투자해 약 5만 개의 일자리 창출과 74조원의 내수 진작 효과가 일어날 것으로 기대되고 있습니다.

 

스마트 그리드 기술의 해외 진출

세계 스마트 그리드 시장규모는 2015년 2130억 달러로 전 세계적으로 연평균 약 20%의 높은 성장률을 보이고 있는데요. 노후된 전력 설비 개선, 신재생에너지 활용, 각국의 내수산업 육성으로 인해 글로벌 스마트 그리드 관련 시장은 지속적인 성장을 이어갈 것으로 전망되며, 우리 정부는 스마트 그리드 기술 선진국으로서 세계 시장을 선도할 수 있도록 기술 투자에 2030년까지 총 기술개발 7조원, 인프라 구축에 20조5000억원을 투자할 계획이라고 합니다.

 

국내 스마트 그리드 현황

제주도

현재 제주 동북부 일대에는 국내 최초, 세계 최대 규모의 종합적 스마트 그리드 단지인 ‘제주 SG 실증단지’를 구축해 운영하고 있습니다. ‘제주 SG 실증단지’에서는 한국형 차세대 전력망을 구성하기 위해 지능형 전력소비, 지능형 운송, 지능형 신재생 에너지, 지능형 전력망, 지능형 전력서비스 총 5개 분야로 나뉘어 스마트 그리드 실증사업이 진행 중인데요.

 

2020년까지 전기차 40% 대체, 풍력과 태양광으로 생산한 신재생에너지로 제주도 에너지 50%를 담당, 2030년에는 100% 신재생에너지로 전력을 담당하는 것을 목표로 하고 있습니다.

(▲ 그린데일리 소비자 참여의 스마트 전력시장이 열린다, 기사 참조)

 

남양주

남양주시는 ‘스마트 그리드 확산 사업’을 추진해 친환경 청정 도시에 스마트 그리드를 더한 진정한 명품도시로의 변신을 준비하고 있는데요. 남양주는 2016년부터 2018년까지 22억 원(국비 50%, 시비 20%, 한국전력공사 30%)을 투자하여 첨단계량인프라를 1만 가구(2016년 3천 가구, 2017년 5천 가구, 2018년 2천 가구)에 보급할 예정이라고 합니다. 또한 스마트 그리드 사업을 통해 피크전력 5%, 에너지 10%, 온실가스 10% 등의 에너지 감축 효과를 기대하고 있습니다.

(▲ 경기일보 기존전력망에 정보·통신 접목 남양주·한전 ‘스마트 그리드’ 협약, 기사 참조)

 

인천 송도

인천 송도국제도시 또한 스마트 그리드 도시로 새롭게 변화하기 위해 ‘스마트 그리드 확산 사업’을 추진 중인데요. 송도는 2016년부터 2018년까지 15억원(국비 50%, 시비 20%, 한전컨소시엄 30%)을 투자해 첨단계량인프라를 5천 가구(2016년도 1,500호, 2017년도 2,500호, 2018년 1,000호)에 보급할 계획이며, 보급 완료 10년 후인 2028년도까지 에너지 컨설팅 서비스를 제공할 예정이라고 합니다.

(▲ 업코리아 송도국제도시, 에너지 절약형 스마트그리드 도시로 새롭게 변모, 기사 참조)

 

 

스마트 그리드의 또 다른 과제

 

전력망 보안시스템 구축

스마트 그리드는 폐쇄적인 전력망 통신 구조를 개방하는 방식으로 해킹 등의 사이버 공격과 개인정보 유출 같은 보안 문제가 발생할 가능성이 높은데요. 실 예로 스페인에 설치된 800만대(전체 가구의 30%)의 스마트 미터는 확실한 보안책이 없어 원격에서 검침 정보를 조작하거나 대규모 블랙아웃 공격이 가능하다고 합니다. 스마트 그리드 시설 확대와 더불어 보안 시스템 구축이 함께 이루어져야 하겠죠?

 

새로운 요금 체제 도입

스마트 그리드로 인해 전력 시장은 소비자 중심의 시장으로 변화하게 됩니다. 가정에서 실시간 전기요금 확인이 가능해지므로 최적의 요금 시간대를 찾아 에너지를 사용할 수 있는데요. 가령 세탁기를 돌릴 때나, 전기 자동차를 충전할 때 가장 저렴한 전기요금 시간에 이용이 가능하게 됩니다. 전력 소비자도 판매자가 되는 요즘, 다양한 전력 생산자들로 인해 전력 소비뿐만 아니라 전력 공급에도 변화가 생길 것으로 예상되는데요. 이러한 변화에 따라 새로운 시장에 부합하는 요금 체제 도입이 필요할 것 같습니다.

 

 

(이미지 출처: 한전 지식센터, http://cyber.kepco.co.kr/kepco/KO/H/htmlView/KOHBHP00111.do)

 

스마트 그리드를 통해 현재의 전력 시스템의 한계를 극복하여 에너지 효율을 높이고, 나아가 화석 연료에 의한 온실가스를 감소시켜 환경보호 효과까지 기대할 수 있습니다. 또한 스마트 그리드 관련 시장도 지속적으로 성장하고 있어 스마트 그리드 기술 확충 시 산업 활성화에 도움을 줄 수도 있습니다.

이러한 스마트 그리드의 긍정적인 효과를 위해 국가에서는 시스템 및 인프라 구축, 제도의 변화 등 다양한 과제를 해결하고자 노력하고 있습니다. 이 노력들을 바탕으로 스마트 그리드를 넘어 스마트 시티가 실현되는 그 날을 기대해봅니다.