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1. 탐방테마
1.1. 에너지 위기와 지구 온난화의 해결책
유엔정부간 기후변화 위원회(IPCC)는 기후변화보고서를 통해
지구 온난화의 문제를 인류의 활동에 의한 것으로 규정짓고 인
류의 가장 큰 위협이라 발표했다. 이러한 지구 온난화의 심각성
에 대응하기 위해 화석연료를 이용한 발전 대신에 수소 에너지,
태양 에너지 발전 등 여러 가지 기술이 대안으로 제시되고 있
다. 그 가운데 널리 알려지진 않았지만, 현실적인 대안 중 하나
로 스마트그리드(Smart Grid)가 제시되었다. 스마트그리드 기술
은 온실 가스 배출을 줄이며 에너지 절약을 할 수 있고 인류의
지속 가능한 경제 발전을 도울 수 있다. 또한 뛰어난 IT와 전력
산업에 대한 노하우를 지닌 우리나라는 스마트그리드와 관련된
에너지 환경 산업을 우리나라의 신 성장 동력으로 주목할 필요
가 있다.
2007 LG Global Challenger 탐방 결과보고서 요약본( 접수번호 : 2007i0270 )
차세대 친환경 전력시스템 스마트그리드(Smart Grid)
- 미국의 스마트그리드 프로젝트를 중심으로 -
성균관대학교 경영학부 이경민, 기계공학부 이정훈, 최형식, 정보통신공학부 추승우
지도교수: 성균관대학교 정보통신공학부 김철환
초 록
“세계를 구할 기술= 스마트그리드(Smart Grid)”
이것은 미국의 경제주간지 비즈니스 2.0이 지구 온난화로 인한 기상이변 및 환경오염으로부터 인류를 구할 8가지 기술을
소개 하는 데에서 나온 말로서 이들 8개의 기술 중에 하나로 스마트그리드가 선정되었다.
인류의 산업화는 에너지 소비 증가에 따른 에너지 확보에 어려움을 겪게 하였으며 지구 온난화의 주범인 CO2의 과다한 배
출을 가져왔다. 이러한 에너지 확보의 위기와 지구온난화라는 중대한 문제를 해결할 수 있는 에너지 절약형 전력망이 스마트
그리드다. 스마트그리드는 에너지 효율 향상에 의해 에너지 낭비를 절감하고 신재생에너지에 바탕을 둔 분산전원의 활성화를
통해 에너지 해외 의존도 감소 및 기존의 발전설비에 들어가는 화석연료 사용 절감을 통한 온실 가스 감소 효과를 불러온다.
또한 환경과의 조화를 통한 지속적인 경제발전시스템 역할을 할 수 있을 것이다. 우리 팀은 이러한 스마트그리드 기술을 선
도하고 있는 미국을 해외 탐방지로 선정하였다.
우리 팀은 미국의 스마트그리드를 보기 전에 국내의 현황을 먼저 알아보고자 한국전력거래소와 LS산전을 방문했다. 국내탐
방을 통해 우리나라의 현황을 좀 더 직시하고 미국에게서 배울 점을 명확히 찾고자 하기 위해서였다. 현재 미국의 스마트그
리드 프로젝트 중에서도 가장 활발히 진행되고 있으며 주도적인 프로젝트 중 하나가 EPRI의 주도하에 추진 되고 있는 인텔
리그리드 프로젝트다. 우리는 EPRI 탐방을 통해 인텔리그리드의 선진화된 연구 개발 프로그램 및 기술 개발 현황을 직접 보
고자 했다. 또한 UC 버클리의 CITRIS 연구소와 UIUC등 스마트그리드 관련 기술을 개발하고 있는 대학 연구소들을 탐방하여
그들의 연구진행모습과 그 결과물의 사용화 방안에 대하여 알아보았다.
스마트그리드의 실현에 기술적인 발전도 중요하지만 프로젝트를 뒷받침해줄 행정적인 지원이나 연구 개발정책 등도 중요하
다. 그래서 우리 팀은 미국의 DOE(Department of Energy, 에너지부)에서 스마트그리드를 어떤 식으로 체계화시키며 추진하
고 있는 지도 확인해 보았다. 또한 세계에서 가장 적극적인 친환경정책을 펼치는 캘리포니아주 정부의 에너지 정책 자문기관
인 CEC(California Energy Commission, 캘리포니아 에너지 위원회) 방문을 통해 그들의 우수한 에너지 효율 정책 의 추진
현황을 확인하였다. 마지막으로 캘리포니아 최대의 전력회사인 PG&E(Pacific Gas & Energy, 퍼시픽 가스 & 전기회사) 방문
을 통해 어떻게 그들이 소비자에게 효율화된 전력서비스를 제공하고 에너지 절약 성과를 내는 지를 알아보았다.
위와 같은 과정을 통해 우리 팀은 한국과 미국의 강점이 혼합된 한국형 스마트그리드 모델을 제시하였다. 이는 현재 이루
어지고 있는 전력IT 프로젝트를 보완할 개선책이 될 것이며, 한발 더 나아가서 우리 팀은 스마트그리드의 조속한 실현을 통
해 세계적인 에너지 절약국가 및 환경 선진국이 되는 데 기여하고자 한다.
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1.2. 스마트그리드의 모습
인터넷, 고용량 하드디스크, 초고속 통신과 같은 IT 기술은
20세기 후반부터 인류의 삶을 크게 바꾸어 놓았다. 한편 인터넷
케이블과 전력선의 통신 방식의 유사성, 통신 산업과 전력산업
의 네트워크 간의 높은 유사성으로 인해 IT와 전력산업의 결합
이 이루어지고 있다. 이러한 IT와 전력기술의 융합을 통해 시너
지 효과를 내어 안정적이고 고효율의 지능화된 전력망으로 태어
난 것이 바로 스마트그리드이다. 다음은 스마트그리드 사회의
모습이다.
온난화 문제가 대두되면서 화석연료에 의지하지 않고 자
연의 힘으로 전력을 생산하는 풍력, 태양광 발전의 보급이
늘어나 동네와 가정마다 설치된다. 스마트그리드는 지역의
날씨에 따라 분산발전의 발전량을 미리 예상하고 생산된 전
력량에 따라 중앙 발전소의 출력을 조정한다. 예전처럼 중
앙 발전소에만 의지하던 시절에는 사용량 증가에 따라 거대
한 발전소를 다시 지어야 했고 많은 비용이 들었지만 지역
마다 설치된 신재생에너지에 기반을 둔 분산발전에 의해 화
석연료를 사용하는 발전소는 더 이상 지을 필요성이 없어
졌다. 그리고 지역마다 플라이휠, 고용량 배터리와 같은 전
력 저장시스템이 설치되어 있고 집집마다 플러그인 하이브
리드가 보급되어 야간에도 발전소 가동률을 높일 수 있고
주간의 발전량을 줄일 수 있다. 플러그인 하이브리드 카는
야간에 생산된 값싼 전기를 사용하여 주간에 주행을 하고
화석연료를 적게 쓰게 된다. 이로 인해 NOx, SOx와 같은
공해 물질을 줄이게 되어 도시의 공기 질도 크게 향상된다.
국가적으로 원유 수입량이 줄어 경제적으로 이득이다.
무더운 여름 전기 사용량이 무섭게 상승하고 있다. 하지
만 중앙통제소에서는 DR(Demand Response, 수요응답) 지
시를 스마트 칩이 내장된 각 가정의 에어컨, 냉장고와 같
은 전기제품에 보내어 제품 사용을 적절히 조절하여 피크
때의 최고 출력을 줄인다. 각 가정에서는 스마트 미터로 실
시간 변동하는 전기 요금을 확인하고 전기요금이 비싼 낮
시간의 전력 사용을 피한다. 어느 날 태풍으로 인해 바람이
심하게 몰아쳐 나무가 쓰러지는 날씨에도 전기는 끊기지 않
는다. 중앙 통제소에서 자동 감지하여 다른 지역의 전기를
공급해 주거나 가정용 연료전지와 플러그인 하이브리드 카
에서 전력을 공급해 주기 때문이다.
스마트그리드의 효과
- 전력산업에서 발전시스템의 효율과 생산성을 높이고 발전소
건설과 같은 비용을 줄인다.
- IT에 의한 지능형 시스템의 도입과 함께 신재생에 기반을 둔
분산발전 설치를 가속화 할 수 있다.
- 에너지 사용 절감 및 효율향상으로 발전소 수를 줄여 온실 가
스 배출을 줄일 수 있다.
- 전력산업과 IT산업에서 새로운 성장 동력이 되어 많은 일자리
를 창출할 수 있다.
- 디지털 사회가 필요로 하는 고품질의 전력을 안정적으로 공급
할 수 있다
1.3. 엔피니티의 비전과 미션
■ 비전
미국 탐방을 통하여 친환경적이며 온실 가스 배출을 줄
일 수 있는 국가 에너지 절약 시스템으로서 스마트그리
드의 중요성을 알리고 성공적으로 구현될 수 있는 방안
을 제시한다.
■ 미션
- 스마트그리드 관련 기술 개발 현황과 적용사례를 파
악한다.
- 스마트그리드를 지원하는 연구 개발 정책과 행정을 배
운다.
- 캘리포니아주의 우수한 에너지 효율정책과 에너지 절
약 성과를 배운다.
2. 스마트그리드 정착에 필요한 제반환경
2.1. 국내 현황
스마트그리드는 전력산업 분야의 새로운 개념이다. 기업들이
경쟁을 하여 신기술을 통해 더 나은 서비스를 고객에 제공하자
할 때 스마트그리드는 실용화 될 수 있다. 하지만 국내 전력시
장은 전통적으로 한국전력공사의 독점으로 운영되어 왔다. 정전
시간 비율이 세계적으로 최저 수준이며 저렴한 가격의 이점도
있지만 경영 비효율성의 문제도 함께 갖고 있다. 그렇지만 다가
오는 스마트그리드 시대를 맞이하기 위해서는 현재의 전력구조
에 분명히 변화가 있어야 한다. 경쟁 환경 속에서 신기술 도입
이 가속화되고 스마트그리드로의 빠른 변화가 일어 날 수 있다.
한국의 전력산업구조는 2001년 전력 발전부분에서 6개 사로 분
할이 되어 발전에서만 경쟁구조로 바뀌었지만 여전히 신기술 도
입 및 스마트그리드에 대한 동기부여가 부족한 상황이다.
2.2. 스마트그리드 구축에 필요한 정책 및 제도
스마트그리드가 추구하는 신기술의 개발 및 도입을 위해서는
이를 뒷받침 할 정책 및 제도가 필요하다. 정체 상태에 있는 전
력산업구조개편에 대한 논란을 마무리 짓고 다가올 미래 전력시
장과 그리고 우리나라의 환경에 맞는 전력산업 구조를 설계해야
에너지 효율▲ 에너지 수입▼
스 마 트
그리드
→
신재생 엔너지
발전▲
→
발전소 ▼
건설
→ CO2▼
에너지 낭비▼ 지속가능성장
[그림1] 엔피니티가 제안하는 스마트그리드의 가치 사슬(Value Chain)
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한다. 늘어나고 있는 분산발전 시설들이 계통과 연계 될 때 사
용자의 비용부담을 줄여서 분산발전 보급을 촉진시켜야 한다.
도매 및 소매 전력 시장(Pool)을 형성하여 회사 간 경쟁을 유도
하고 그에 필요한 기술개발을 촉진시켜야 한다. 또한 전력거래
시장이 활성화되면 소비전력망의 부하에 따른 탄력적인 전기요
금 제도를 도입할 수 있어 낮 시간대의 과부하를 막을 수 있다.
2.3. 스마트그리드의 주요 기술
분산 전원분야
- 분산전원 계통연결(Distributed Resource)
- 전력저장기술(Energy Storage Integration)
전력망 관리
- 실시간 감시(Real-time Monitoring)
- 송배전 자동화(Transmission/Distribution Automation)
- 수요응답(Demand Response)
- 통신네트워크(Communication Network)
사용자 전력관리
- 스마트 미터(Smart Meter)
- 스마트 빌딩(Smart Building)
- 스마트 가전제품(Smart Appliance)
- 수요자 전압 조절(Consumer Voltage Regulation)
** 상세설명: 본보고서 p.9 참조
3. 현황조사 및 탐방 목적
3.1. 미국의 에너지 정책 현황
미국 전력 산업의 새로운 비전 Grid2030 ― 미국은 전력 인프
라 시설이 노후 되어 대규모 정전사태와 각종 사고 등이 많이
발생하였다. 이에 대응하여 전력 공급의 안정성 및 신뢰도 제고
를 위해 전력기술과 IT를 융합한 새로운 전력 시스템 개발이 요
구됐다.
그래서 DOE는 새로운 전력산업을 이끌어갈 Grid2030 라는 새
로운 비전을 제시했다. 이를 위해 정부, 전력 및 IT산업 관계자,
연구소 및 대학 교수 등이 모여 Grid2030의 프레임을 지난
2003년 구축했다. 여기서 우리는 단계별로 10년씩 총 30년의 장
기적인 관점에서 계획을 세웠다는 점을 눈여겨봐야 한다.
미국 스마트그리드 프로젝트를 대표하는 인텔리그리드 (Intelligrid)
― 미국에는 스마트그리드와 관련된 프로젝트만 현재 10
여 개가 있다. 그 중 인텔리그리드 프로젝트가 가장 대표적이며
활발하게 추진 중이다. 이 프로젝트는 2003년 DOE의 지원 아래
EPRI에 의해 시작되었으며, EPRI를 중심으로 세계의 수많은 전
력회사, 연구소 및 대학 등이 참여하여 과제를 수행하고 있다.
또한 많은 기업들이 투자를 하여 현재 2차 연구 개발 프로그램
이 성공적으로 진행되고 있다. 특히 어느 한 분야로만 기술 개
발이 치우치지 않도록 아키텍쳐, 컨슈머 포털, DER/ADA, FSM
등 크게 네 가지 영역으로 나뉘어 연구가 진행 중이다. 이러한
인텔리그리드 프로젝트에 한국전력연구원에서도 연구비를 출연
하고 2차 개발 프로그램부터 참여하고 있다. 그밖에 스마트 미
터기, 가전제품에 들어갈 스마트 칩, 전력저장기술, 연료전지,
고온 초전도체 등도 활발히 연구 개발 중이다.
3.2. 한국의 에너지 정책 현황
新고유가 시대를 맞아 에너지 절약 대책을 마련하고 교토의정
서 발효에 의한 온실 가스 감축을 위하여 산업자원부에서는
‘에너지원단위개선 3개년(2005~2007년)계획’을 핵심 정책 중
하나로 추진 중이다. 또한 산업자원부 산하 전기위원회에서는
미국의 인텔리그리드와 같이 전력 기술과 IT를 융합한 전력IT
프로젝트를 추진 중에 있다.
전력IT 프로젝트 ― 지난 2005년 산업자원부 산하 전기위원회
의 주도로 시작된 프로젝트로서 세계적으로 앞서가는 한국의 IT
와 차세대 전력 기술 간의 통합을 통해 전력산업에 새로운 부가
가치 창출을 위해 시작되었다. 이에 <전력IT추진 종합대책>을
마련하고, 5년간 5천억 원을 투입하여 핵심기술 개발과제 10개
를 추진 중에 있다.
<프로젝트의 목표>
1. 전력기기의 자동화, 디지털화, 네트워크화를 통한 효율
성과 안전성의 향상
2. 전력선을 이용한 통신기술과 그것과 관련된 서비스 산
업의 발전으로 유비쿼터스 시대의 저렴한 통신망 서비
스의 공급
3. 전력시장에서의 실시간 전력거래 구현을 위한 기기와
서비스의 제공
2010년 2020년 2030년
양방향통신이 가능하
고 요금거래 인터페
이스를 갖춘 차세대
스마트미터기 개발
그리드와 결합한 지
능형 가전기구와 전
기제품 개발
수요자 중심 운영과
분산전원개발로 전력
시장에 소비자 참여
유도
Plug & Play방식으로
전력, 냉난방, 습도
조절 기능을 갖춘 수
요자 중심의 종합 에
너지시스템 개발 (임
대 방식으로 확충)
전압, 주파수 등의 자
동제어로 완벽한 전
력품질 제공
원거리용 초전도 케
이블 개발
어느 소비자가 원하
든지 안정적이고 효
율성이 높은 디지털
화된 전력시스템 사용
전국 어디서나 저탄
소 청정에너지의 사
용 가능
누구나 사용할 수 있
는 에너지 저장 시스
템 개발
국가 초전도 케이블
전력망 구축
[표 1] Grid 2030 프로젝트의 10년별 계획
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3.3. 탐방목적
사전 조사 결과, 한국의 전력 IT 프로젝트는 국가 에너지 절
감 효과나 환경에 관한 측면은 비전 설정 시 포함되지 않았고,
새로운 전력 기술로서의 가치만 중요시 여겨지고 있었다. 또한
전력IT 프로젝트의 5개년 계획이 끝난 뒤의 대책도 아직 수립되
지 않았다.
선진화된 연구 개발 정책과 행정, 프로젝트를 추진하는 모습
등을 보기 위해 미국의 워싱턴 DC에 있는 DOE, 캘리포니아주
의 세크라멘토에 있는 CEC를 탐방지로 선택했고, 기술 개발 현
황을 보기 위해 UIUC, UC Berkely 등의 대학교들과 EPRI 연구
소에 방문하였다. 그리고 캘리포니아주에서 에너지 수요관리 프
로그램을 통해 에너지 절약에 큰 성과를 내고 있는 PG&E를 탐
방지로 정했다.
또한 캘리포니아주가 에너지 절약의 기술적인 면이나 실천적인
면에서 세계에서 가장 앞선다고 하는데, 그 기술들은 어떻게 실
제로 적용이 되고 있는지, 그리고 시민들이 에너지절약에 능동
적으로 참여하게 하는 동기나 유인은 무엇인지 확인하였다.
그리고 해외 탐방에 앞서 한국 전력 거래소(KPX)와 LS산전
연구소를 방문하여, 사전 조사에서 미처 알 수 없었던 한국의
전력산업 현황 및 전력IT 프로젝트의 추진 경과를 알아보고, 미
국에서 배운 것을 활용하여 우리나라가 스마트그리드를 통해 세
계적인 에너지절약 국가 및 환경 선진국이 되기 위한 방안을 제
시할 것이다.
4. 국내탐방
4.1. 한국전력거래소
방문 목적
스마트그리드의 성공적인 구축을 위해서는 전력시장의 자유화
가 반드시 선행되어야 한다. 우리나라는 2001년 발전부문이 6개
로 분할되었다. 이러한 전력시장과 전력계통을 투명하고 안정되
게 운영하기 위해 설립된 한국전력거래소를 방문하여 전력시장
자유화의 타당성과 방법을 점검해 보았다.
탐방 내용
1. 전력시장 자유화를 통한 많은 이득이 있다
우선 전력시장 자유화를 통해 한국전력공사 경영의 비효율성
개선이 가능하다. 둘째, 다양한 요금제도를 통한 선택권 확대
에 따른 소비자의 권익향상을 도모할 수 있다. 셋째로 전력
거래를 위한 새로운 기술 개발 활성화 및 관련 산업 발달을
꾀할 수 있다. 마지막으로 민간기업의 참여활성화로 인한 안
정적인 전력수급기반을 마련할 수 있다.
2. 미국은 스마트그리드와 관련된 제반 환경이 잘 갖추어져 있다.
미국은 전력시장의 자유화 이후 소비자의 편익 증대 및 운영
비용 절감, 관련 산업의 경쟁력 향상이라는 성과가 나왔다.
또한 자유화에 의한 전력산업의 경쟁촉진 및 관련 기술의 경
쟁력 확보로, 새로운 기술에 대한 개방성 및 수용성이 높은
환경이다. 이는 스마트그리드를 위한 제반적인 환경이 잘 갖
추어져 있음을 의미한다.
3. 한국의 전력산업도 변화를 추진 중이다
1) 독립사업부제: 한전의 조직 체계 안에서 배전 및 판매부분
의 자율성 및 독립성을 강화하여 효율성을 높이기 위한
목적으로 추진됨
2) 구역전기사업제도: 소규모 전력설비의 활성화로 대형 발전
설비를 위한 투자비용 절감뿐만 아니라 송배전설비 투자
비, 송전선에 의한 전력손실을 줄임
3) 직접구매 제도의 활성화: 대수용가의 소비자들에게 값싼
전력구매의 기회 제공
4) 신재생에너지의 활성화: 화석연료의 의존도를 줄이고 2011
년까지 전체 발전량의 7%를 목표로 함
시사점
전력시장의 자유화는 분산전원의 활성화, 관련 기기산업 발전
등을 위해 필요한 부분이다. 또한 이러한 것들은 스마트그리드
를 구축하기 위해 반드시 필요한 부분이다. 이를 통해 여러 민
간업체의 참여가 가능해지면 시장이 활성화되고 경쟁력이 확보
되어 스마트그리드의 실현에 유리한 환경이 조성될 것이다.
4.2. LS 산전
방문 목적
LS산전은 우리나라 전력설비생산의 리더로서 한국의 스마트그
리드 프로젝트라고 할 수 있는 전력IT 프로젝트에 참여하는 업
체 중 하나이기도 하다. 그러므로 스마트그리드에 관한 기술적
인 요구사항 및 문제점을 알아 볼 수 있는 기회였다.
탐방 내용
1. 스마트그리드를 이루는 데 있어 전력인프라와 IT인프라의 기
술 통합 및 표준화가 관건이다.
가장 기본적인 문제는 두 인프라간의 데이터 송, 수신체계가
다르다는 점이다. 그러므로 데이터를 공유할 수 있는 표준화
된 프로토콜이 필요하다. 즉 두 인프라간의 데이터를 공유할
수 있는 구조로 만들어야 한다.
2. 전력시장의 자유화는 민간 기업의 참여를 촉진시킨다.
전력의 안정적인 공급 측면에서 한전의 긍정적인 역할은 무
시하지 못하나 전력 시장의 자유화가 될 경우 기업의 참여활
성화로 인해 전체 전력산업의 성장 및 경쟁력 확보가 가능하
다. 이는 스마트그리드의 구축을 위해서도 바람직한 부분이
다.
3. 스마트그리드는 친환경적인 기술이다.
스마트그리드는 신재생에너지에 기반을 둔 분산전원의 활성
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화 및 전기에너지의 효율적 사용을 가능하게 하여 기존의 발
전설비에 들어가는 화석연료의 사용을 줄일 수 있다. 발전설
비의 화석연료사용절감은 CO2 배출 감소로 이어져 지구온난
화 방지에 도움이 될 수 있다.
시사점
스마트그리드를 이루기 위해서는 정책적인 지원 및 전력인프
라와 IT 인프라의 기술 표준화가 선행되어야 한다. 스마트그리
드가 구축되면 CO2 배출을 줄여 지구 온난화 방지에 도움이 될
뿐만 아니라 전력산업에서 파생 된 여러 상품들에 대한 수요가
발생할 것이고 이는 기업들에게 좋은 사업기회가 될 수 있다.
5. 해외탐방
5.1. EPRI (Electric Power Research Institute)
탐방 목적
실리콘 밸리 근교에 위치한 EPRI를 방문하여 미국의 스마트
그리드 프로젝트 중 가장 핵심인 인텔리프로젝트에 대해 알아
본다. 미국의 주요 전력회사와 거대 IT기업이 참여하고 일본,
프랑스 그리고 한국의 등 외국 전력 기업들이 참여하는 거대
다국적 프로젝트인 인텔리그리드가 어떻게 구상되고 추진되고
있는지 그리고 어떤 기술이 개발되고 있는지를 알고자 탐방하
였다.
탐방 내용
미래 디지털 사회를 지원하는 고품질, 고신뢰도를 갖춘 지능
화된 미래 전력 인프라 기술을 개발하는 것이 인텔리그리드 프
로젝트의 목적이다. ERPI의 주도로 프로젝트가 진행 중이며 정
부, 전력회사, 민간회사 등이 연구비를 공동출자하며 연구 성과
를 함께 공유하고 있다.
인텔리그리드에서 추진 중인 4대 R&D 분야
Intelligrid Architecture
내용
전력망의 지능화를 위해 전력시스템과 IT시스템을 통
합하는데 있어 발생하는 충돌을 피하기 위해 아키텍
설계가 필요하다. 이러한 기초를 통해 전력기술과 IT
가 응용되어 사용될 때 서로 간에 충돌 없이 시너지
효과를 일으킬 수 있다.
주요
연구
먼저 미래 전력망이 필요로 하는 기능 및 IT 인프라
의 조건을 정의하는 작업에서부터 시작하였다. 그리
고 표준화 문제에 주안점을 두어 누구나 참여할 수
있고 기술 개발을 할 수 있도록 표준화, 상호 운영
성, 통합성, 보안성을 두루 갖춘 아키텍처를 설계하고
있다.
의미
이러한 아키텍처가 완성된 후 아키텍처에서 제공하
는 방법론과 툴 등을 사용하여 전력산업 엔지니어와
운영자는 IT가 포함된 전력계통을 설계, 운영 할 수
있다.
DER/ADA
(Distributed Energy Resource/Advanced Distribution Automation)
내용
분산전원이 점차적으로 많이 늘어나면서 이를 배전
계통과 조화롭게 연계하는 부분에서 문제가 발생하
고 있다. 이 때 걸림돌이 되는 기술적인 문제를 해
결 하고 고성능의 배전 자동화 시스템을 구축하는
것이 DER/ADA프로젝트이다.
주요
연구
분산전원이 가동 중일 때와 비가동중일 때의 운전은
다를 것이다. 이에 따른 계통연계를 연구하며 분산
전원과 통신을 할 때 필요한 표준 객체 모델 과 그
에 따른 운영을 연구한다. 그리고 분산전원 운영자
와 중앙계통 운영자 사이에서 계통 연계 시 발생하
는 초기 접속 비용이나 기술 비용 등의 권리문제도
연구 중이다.
의미
연료전지와 내연기관 분산전원의 통신 객체모델이
개발이 되었다. 현재 DER/ADA프로젝트는 종료되어
IEEE와 IEC를 중심으로 표준화가 진행되고 있다. 앞
으로 분산발전이 계통과 연계될 때는 국제적으로 이
표준을 따를 것이다. 우리나라도 이러한 표준에 따
르는 기술을 개발할 경우 풍력, 태양광 발전 등 분
산발전 기술제품을 수출 할 수 있을 것이다.
Consumer Portal
내용
수요측 전력 사용 조절을 통해 에너지를 크게 절약
할 수 있다. 전력서비스에 수요측 참여를 위한 IT인
프라 구축 및 부가서비스를 연구하는 것이
Consumer Portal 프로젝트이다. 전력서비스 회사의
장치와 전력소비자 건물 내부에 있는 장치들 사이
에 쌍방향 커뮤니케이션을 가능하게 하는 하드웨어
와 소프트웨어 장치가 Consumer Portal이다.
주요
연구
소비자 측에 필요로 하는 기능 및 요구사항에 맞추
어 Portal의 설계 및 구축을 연구하고 있다. 전력회
사와 가정이 데이터를 주고받는 통신 표준 인터페
이스와 통신망 설계 및 구축이 또한 중요하다. 전력
선통신(PLC)이 이 영역에서 활용 될 수 있다.
의미
Consumer Portal은 각 가정마다 설치되는 하드웨어
와 소프트웨어이기 때문에 사업성이 큰 분야이다.
컨슈머 포탈에 대한 기술 분석 및 사업 분석은 이
미 완료되었다. 우리나라는 이 분야에서 뒤쳐져 있
으므로 에너지 절약과 미래 산업을 위해서 기술 개
발을 강화해야 하는 영역이다.
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FSM ( Fast Simulation & Modeling )
내용
정전 사태로 인해 매년 큰 피해를 보고 있는 미국의
전력계통에서 최우선 순위는 안전이다. 스마트그리드
의 복잡한 네크워크 환경에서는 전력계통 안정화에
관하여 전력망 성능을 최적화 할 수 있는 지능형 제
어가 필요하다. 이에 대한 수학적 알고리즘의 기초를
설계하는 것이 FSM 프로젝트이다.
주요
연구
FSM에는 크게 송전분야와 배전분야로 나뉜다. 지금
까지 기능요구사항과 연사구조를 설계하였고 2009년
에 첫 상업용 모델이 출시된다. 2010년 상용화를 목
표로 추진하고 있다.
의미
FSM은 스마트그리드에서 중요한 역할을 하는 소프트
웨어 기술이다. 미국의 거대 IT기업이 이 분야로 진
출하고 있으며 이에 대한 기술개발이 없으면 다시 고
액의 로열티를 지불하고 미국 제품 기술을 사용해야
할지도 모른다.
인텔리그리드의 4대 R&D 진행상황
현재 인텔리그리드 1단계 프로젝트의 중심이 된 그리드 아키
텍쳐 및 컨슈머 포털 부분은 2단계 분야인 어플리케이션 및
DER/ADA, FSM(Fast Simulation&Modeling) 분야로 진행되고 있
다. 현재 전체 인텔리그리드 프로젝트를 볼 때 20~30% 정도의
진행이 이루어진 상태이다. 아키텍처를 이루어 놓은 상태에서
세부적인 기술에 관한 연구가 진행되고 있다.
시사점
현재까지는 프로젝트 초기라서 가시적인 성과보다는 각 기술
영역에 대한 컨셉들만 주로 파악할 수 있었다. 하지만 기초 분
야의 연구부터 차근차근 진행해 나가는 연구 모습을 볼 때 우리
나라가 어쩌면 인텔리그리드의 핵심기술을 수입해서 쓰게 되지
는 않을까 걱정이 되었다. 다시 한 번 기초 기술의 중요성을 실
감하였다.
5.2. CITRIS / UC Berkeley
방문 목적
CITRIS는 전력수요를 공급에 맞추어 제어하는 요구응답(DR,
Demand Response)에 대해 연구 중인 대표적인 기관이다. 우리
는 CITRIS 탐방을 통해 실제로 활용되거나 실용화되기 직전의
기술들을 많이 보고 그 이용방안에 대해 생각해 볼 수 있을 것
으로 기대했다.
탐방 내용
최근 전력기술은 크게 두 가지 방향으로 발전하고 있는데, 첫
번째는 전력을 안정적으로 공급하는 방향이고, 두 번째는 전력
수요를 효과적으로 제어해서 공급 시 부하를 경감시키는 것이
다. CITRIS는 후자 쪽을 집중적으로 연구 중인 기관 중 하나다.
요구응답은 전력부하를 전체적인 수요의 변동에 따라 능동적
으로 제어하는 기술이다. 이는 모든 전력망의 설계 및 시설 기
준치가 최고치를 기준으로 하기 때문에, 이 최고치를 낮출 수
있다면 기존 인프라의 확장을 억제하고 전력 예비율을 감소시키
는 효과를 발생시키는 것에 기초한다.
캘리포니아주를 비롯한 대도시에서 전체 전력수요의 가장 많
은 부분을 차지하는 것은 냉난방 부하다. 건물 내부온도를 유지
하기 위해 사용되는 에너지의 양을 줄인다면 전체적인 에너지를
상당히 절감할 수 있게 될 것이다. 이를 위해 부하가 집중되는
낮 시간대에 냉방기기 작동을 억제하는 방향으로 DR이 작동하
게 된다. 하지만 이는 필연적으로 전기소비자의 불편을 초래하
게 되므로 이를 해결하기 위한 방법으로 CITRIS는 사전냉방
(precooling) 등의 새로운 아이디어들을 시도하고 있었다. 또한
실내에 무선으로 작동되는 센서들을 설치하여 wifi나 Zigbee와
같은 무선통신 기술을 사용하여 실내 온도를 최적으로 제어하는
기술 또한 연구 중이다. 따라서 전력이용자의 불편을 최소화하
면서 전력소비를 줄일 수 있게 되는 것이다.
시사점
지금까지 전력소비자는 단순히 전기를 사용하는 주체에 불과
했지만, CITRIS는 소비자와 공급자가 서로 유기적으로 상호작용
하면서 자신의 전력소비를 원하는 대로 통제하는 사회를 만들어
가고 있다. CITRIS는 전력이용자와 가장 가까운 부분인 냉난방
및 수요측 제어기술을 통해 사람에게 최소한의 불편을 끼치면서
에너지를 절약하고자 하는 것이 CITRIS의 최종적인 목표다.
DR은 스마트그리드에서 수요자 측에 가장 가까운 기술로서
우리나라에선 거의 시도되지 않는 분야이다. 하지만 전력소비자
가 직접 스마트그리드를 느끼는 부분에 대한 연구개발을 게을리
한다면 에너지 절약에 대한 국민적 공감대를 형성하는 시기는
늦춰질 수밖에 없다고 생각한다.
5.3. Power System Engineering LAB/UIUC
방문 목적
우리 팀은 스마트그리드를 이루기 위한 분산전원을 실제로 구
현할 때 직면할 수 있는 문제점 중 하나인 계통연결문제의 해결
방안과 새로운 분산전원 기술에 대한 연구현황을 보고자 방문하
였다.
탐방 내용
1. 미국의 분산전원 계통연계 해결방안
현재 미국은 전력공급 부족현상을 해소하기 위해 분산전원
설치를 적극 유도하고 있고 분산전원이 계통에 연결되기 위
한 표준화 작업 등에 앞장섬으로서 전체적인 전력공급을 늘
리려고 노력하고 있다. 특히 DOE를 중심으로 분산전원의 기
술 표준화를 위한 활동이 이루어지고 있다. 또한 각 전기사
업자와 지역마다 배전계통 연계요건이 다르므로 전국적으로
기술요건의 표준화와 간소화를 추구하는 조직들이 설립되어
있다. 이러한 표준화를 위한 조직들의 활동은 분산전원의 연
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계를 보다 쉽게 하고 더욱 활성화시켜 준다.
2. 전력에너지 활용의 극대화 - 플러그 인 하이브리드 카
플러그인 하이브리드 카는 주 동력기관이 모터이며 전기를
주 에너지로 하면서 전력산업에 있어 새로운 분산전원으로
주목 받는 기술이다. 주로 전기에 의한 배터리 충전은 차량
운행이 적은 야간 시간대에 이루어지는 경우가 많으므로 야
간 잉여전력을 대폭 감소시켜 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
이러한 플러그인 하이브리드 카를 전력망에 연결할 경우 비
상시 소규모 발전원으로 이용할 수 있을 것이다.
시사점
미국은 전력망과 분산형 전원의 연계를 좀 더 수월하게 하기
위한 다양한 조직이 활동하고 연구하고 있으며 차세대 분산전원
기술의 개발에도 적극적이다. UIUC에도 분산전원을 전력계통에
연계시키기 위한 연구를 비롯하여 플러그인 하이브리드 카를 전
력계통에 연결시켜 잉여전력의 활용률을 높이기 위한 부단한 노
력을 하고 있었다. 한국도 이러한 분산전원을 활성화시키는 방
안을 연구해볼 필요가 있다.
5.4. DOE (Department of Energy, 미국 에너지부)
방문 목적
2030년까지 미국의 국가 전력망을 스마트그리드화 시키겠다는
Grid2030 비전 보고서는 단계별 계획, 기술 개발 계획, 예상 문
제점, 예상 해결방안, 관련 산업 정책을 정밀히 다루고 있었다.
5년간의 단기 프로젝트를 추진하는 우리나라와 그 차이를 비교
하고 스마트그리드 기술의 정착을 위해 우리나라가 Grid2030에
서 배울 점을 알아보았다.
탐방 내용
2003년 북동부의 대규모 정전사태가 발생하였다. 그에 따라
전력 공급 안정성 확보의 필요성, 친환경 분산전원의 등장, 에너
지 절약 등의 이슈가 부각되며 21세기에 새로운 100년을 이끌어
갈 전력시스템 비전을 세우게 되었으며 그리하여 세운 비전이
Grid2030이다.
Grid2030의 참여자로는 크게 행정기관, 대학, 기업, 연구소가
있다. DOE는 관련 참여자를 테이블에 불러 모아 이해관계를 절
충시키고 연구능력에 따라 예산을 분배하고 기업의 참여를 이끌
어 내며 필요에 따라 관련 법규를 수정하는 일을 하고 있다.
DOE는 이해관계자들 간의 중요한 연결고리 역할을 하며 국민,
산업계 모두에게 이익과 혜택이 골고루 돌아가도록 힘쓰고 있
다. 한편 전력산업계는 일반적으로 전력 산업의 특성상 구조적
으로 독점성격을 띠므로 변화에 느리게 대응할 가능성이 높고
설비 투자를 꺼릴 수 있다. 전력회사에게 일정 이익을 보장해주
면서 전력산업을 개편하는 과정에서 서로의 이해관계를 어떻게
조절하느냐가 문제이다.
시사점
스마트그리드 기술은 정부, 기업, 국민이 참여하는 장기간의 거
대한 프로젝트인데 이러한 특성을 제대로 파악하고 추진하는 것
이 Grid2030이었다. 우리나라도 5년간의 프로젝트에서 벗어나
Grid2030과 같은 장기 비전을 세우고 구체적인 실행 단계를 세
워야 한다. 또한 프로젝트 매니저를 양성하여 장기간의 프로젝
트를 과학적이고 효율적으로 추진해야 한다.
5.5. PG&E1)
방문 목적
우리나라의 전력회사들이 에너지 절약을 위해 미국에서 배워
야할 새로운 전력 에너지 서비스 모델을 보기 위해 PG&E를 방
문했다. 전력회사로서 수익을 감소하게 하는 에너지 효율 정책
을 강력하게 추진하는 이유에 대해서 알아보았으며 이를 가능케
하는 정책적 배경과 스마트그리드 기술에 대한 이들의 준비과정
에 대해 들어 보았다.
탐방 내용
PG&E는 1976년부터 수요관리프로그램을 수행하여 지난 30년
동안 약 억 천 백만 톤의 1 2 5 CO2 방출을 경감하였다. 같은 기
간동안 미국 내 다른 주의 1인당 에너지 사용량은 50%가량 증
가했지만 캘리포니아주의 일인당 에너지 사용량은 지난 30년 동
안 변함이 없다. 이러한 프로그램은 사용자의 전력과 가스사용
량에 따라 공익세(Public Goods Charge)를 부과하여 연 5억 달
러 정도의 예산으로 운영된다. 이 예산 중 80%는 PG&E와 같은
전력회사 나머지는 20%는 민간회사에게 돌아간다.
판매수익분리(Decoupling) 정책을 통해 주정부가 일정 수익을
보장해주고 에너지 효율 정책을 통해 새로운 플랜트를 세우지
않을 경우 전력회사는 더 큰 이익을 얻는다. PG&E회사 경영의
우선순위에서는 에너지 사용을 줄이는 것이 첫째이고 재생 에너
지 발전을 늘리는 것이 둘째, 마지막으로 발전소를 세우는 것이
다. 빌딩 에너지와 관련하여 Title24 법규가 있어 모든 신축 건
축물은 이 규정에 따라 일정 에너지 효율을 달성해야 한다. 고
효율 형광등과 같은 전기기기에 있어서 에너지 스타등급을 받은
제품들이 보조금을 받아 다른 제품과 비슷한 가격을 형성하고
있어 많은 고효율 제품들이 구입되고 있다.
PG&E에서 스마트그리드 관련 산업에 대한 관심으로 스마트
미터기 보급사업, 플러그인 하이브리드 카 개발에 나서고 있다.
수용자 영역에서 현재 실용화가 가능성이 있는 스마트그리드 사
업 분야이다. 아직 기술의 성숙과 대중화에는 일정 시간이 걸리
겠지만 PG&E는 이러한 변화를 중요하게 지켜보고 있다.
시사점
PG&E의 수요관리 프로그램은 우리나라가 본받아야 할 모델
이다. 이러한 캘리포니아주의 에너지 효율 정책과 PG&E의 친환
1) Pacific Gas and Electric Company / Pacific Energy Center
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경 사업 전략은 매우 인상 깊었다. 지금 에너지 정책 도입 초기
단계인 우리나라는, 기술과 정책을 시장을 중심으로 활발하게
육성해 나가는 미국의 사례를 철저하게 분석할 필요가 있다. 인
센티브 제도는 사용자가 신청하여 어렵게 받아내는 것이 아니라
제품 가격을 통해 자연스럽게 혜택을 받도록 하는 것 그리고 판
배수익 분리 정책, title24와 같은 법규는 도입을 검토해 볼 필요
성이 있다.
5.6. 캘리포니아주 에너지 위원회 (CEC)
방문 목적
캘리포니아 주는 신재생에너지 기술과 보급률에서 세계에서
앞장서고 있다. 그리고 1인당 평균 에너지 소비량은 미국 전체
의 1인당 에너지 소비량의 2/3 수준이다. 이것은 캘리포니아 주
지사와 행정기관의 에너지 기술 개발과 환경보존에 대한 강한
의지로, 정책과 기술 개발에 대한 투자가 이끌어 낸 것이다. 우
리는 CEC 방문을 통해 행정기관에서는 에너지와 환경 정책을
어떻게 효과적으로 운영하고, 또한 캘리포니아 주 시민들을 에
너지 절약 정책에 적극적으로 참여하게 만드는 요인은 무엇인지
알아보았다.
탐방 내용
CEC 방문에서 가장 배울만한 점은 PIER (Public Interest
Energy Research, 공익 에너지 연구 기금) 라는 펀딩 프로그램
이었다. 시민 1인당 평균 약 121원의 공익세를 통해 기금이 마
련되어, 기술력을 갖춘 연구소 및 대학 등의 연구 개발에 적극 지원
한다.
또한 2006년 캘리포니아주 전체 전기 생산량 중 7~8%가 신
재생 에너지에서 생산되었는데, 신재생 에너지 발전기 사용자
인센티브 프로그램이 신재생 에너지 보급률을 높이는데 큰 도움
이 되었다. 그에 대한 홍보 및 시민 교육 프로그램도 수십 년에
걸쳐 활성화 되어있다. 시민들이 일상에서부터 태양열 발전기
설치까지 자발적으로 에너지 절약 및 환경보호에 참여하며, 공
익세를 통해 에너지 및 환경 기술 개발을 지원하는 데에 적극적이
었다.
시사점
우리는 CEC와 같은 정책기관에서 단지 정책 및 행정에 관해
무슨 일을 하는지 보고 오려 했으나, PIER같은 펀딩 프로그램을
통해 기술력을 갖춘 연구소나 대학 연구실, 기업 등에 연구비를
과감히 지원하여 기술 개발에 많은 성과를 내는데 큰 역할을 한
다는 점을 배워왔다. 에너지 효율과 환경 개선을 위해 실현 가
능하고, 다양한 프로그램을 만드는 CEC의 정책은 우리나라 행
정기관들이 반드시 보고 배워야 할 것이다. 또한 시민들의 적극
적인 참여를 이끈 다양한 홍보 및 교육프로그램, 그리고 신재생
에너지를 이용한 분산 발전의 사용을 늘리기 위한 수년에 걸쳐
완성된 인센티브제도 및 세금 혜택 등도 우리가 배워야 할 점이
라고 생각한다.
6. 탐방에서의 시사점, 그리고 제안
6.1. 시사점
미국에서 배워야 할 프로젝트 운영방식
미국은 연방정부 소속의 DOE뿐만 아니라, 각 주의 에너지 관
련 행정기관들이 에너지 및 스마트그리드 관련 프로젝트를 핵심
적으로 추진하고 있다. 이에 비해 우리나라는 산업자원부 산하
의 전기위원회에 속한 전력IT 사업단이 있는데, 대부분 교수 및
연구원 그리고 중소기업 임원들로 이루어져있다. 미국처럼 프로
젝트를 체계적이고 강력하게 추진해 나갈 구심점 역할을 하는
주체가 없는 듯하다. 또한 전력IT 프로젝트의 완료 후의 계획이
나 전력 산업에 대한 청사진이 없다.
스마트그리드 정착을 저해하는 현재의 전력 산업구조
공기업 한국전력공사가 전력산업에 독점적인 구조로 자리 잡
고 있다. 이런 구조 하에서는 전력 산업에 경쟁이 없고, 중전기
기 등 전력 관련 제품이나 기술 등을 개발해도 국내에는 한전
이외에 시장이 없는 것이나 마찬가지라서, 새로운 기술의 도입
이 경쟁 구조에서 보다는 좀 힘든 상황이다. 또한 현재 발전부
문에서의 경쟁 구조처럼, 배전 및 판매부문도 경쟁 체제로 분할
되어야 전력 거래시장이 활성화 되고, 이것은 수요자 측의 DR
기술이 상용화 되는데 제반적 환경이 될 것이다.
공급자 중심에서 수요자 중심으로
전력IT 프로젝트는 송배전 중심의 전력 기술 개발에만 초점을
맞추고 있는데, 스마트그리드에 필수인 DR과 컨슈머 포털과 같
은 수요자 측면의 기술 개발이 반드시 필요하다. 또한 소비자
측면도 고려해야 한다. 미국은 소비자들이 에너지 효율 제품을
쉽게 접할 수 있으나 한국에서는 대다수의 국민들이 모르고 있
고, 구매는 온라인을 통해 신청하며, 보상금도 신청을 해야 받을
수 있다.
신재생 에너지 지원 정책 부족
신재생 에너지 발전에서도 기술수준과 보급률은 아직 걸음마
단계이다. 현재 신재생 에너지 소비량이 전체 전력 소비량 중에
2~3%에 머물러 있다. 2004년부터 태양광 보급 보조사업, 발전
차액지원 및 공공기관 신재생 에너지 설치 의무화 제도, 융자
및 세제지원 등의 제도를 추진 중이지만 오히려 최근엔 정부의
예산이 삭감될 위험에 처했다. 고유가 시대의 대응책으로 석유
공급 확대를 통해 해결하기보다 앞으로 닥칠 기후변화에 미리
대비 할 수 있고 환경 친화적으로 지속 가능한 발전을 이루게
할 신재생 에너지에 대한 투자 확대가 시급하다. 스마트그리드
에서 신재생 에너지를 이용한 분산발전은 필수 요소이다.
대 국민 홍보 부족
‘에너지원단위 개선 3개년계획’의 현황보고서를 보면, '대 국
민 홍보부족'이 가장 큰 문제점으로 꼽혔다. 한국의 전력 IT 프
로젝트 역시 검색 사이트에서 검색이 안되며, 홈페이지를 찾기
도 힘들다. 우리는 구체적인 기술의 내용을 원하는 것이 아니
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다. 국가 차원에서 이루어지는 프로젝트와 국민들이 낸 세금이
어떻게 쓰이는지 국민들이 모르는 데에 있다. 미국의 인텔리그
리드는 정기적인 보고서 제출을 통해 기술 개발 현황을 공개하
고, 서로 조율하여 향후 계획을 더욱 구체화 시킨다. 또한 국민
들은 그리드와이즈 뉴스 등 인터넷을 통해 매일 새로운 정보를
알 수 있다.
스마트그리드 실현을 위한 엔피니티의 제안
1. 완벽한 스마트그리드를 구축하기 위한 구체적 비전과
장기적인 로드맵을 세우자.
2. 기술 테스트(demonstration)을 강화하고, 전력시장 구조
개편을 통해 경쟁을 유도하고, 개발된 기술이 시장에
서 쉽게 도입될 수 있도록 한다.
3. 기존의 에너지 관련 정책에 의무성을 강화하고, 신재생
에너지 사업자에게 인센티브를 주며, 홍보를 강화해야
한다.
4. 스마트그리드 기술 개발의 재원 확보를 위해 환경세
및 탄소세를 신설하자.
5. 전력 IT 프로젝트와 에너지효율 프로그램에 관한 대
국민 홍보활동을 강화해야 한다.
6. 에너지 정책을 전담할 에너지부를 신설하고 프로젝트
경영 전문가를 양성하자.
7. 한국형 스마트그리드 모델 및 국가적 비전
7.1. 엔피니티가 제안하는 스마트그리드 셀 모델
스마트그리드 셀 모델은 한국과 미국의 강점을 뽑아서 만든
친환경적인 한국형 스마트그리드 모델이다.(그림2) 스마트그리드
셀 모델의 핵심은 정부로서, 정부는 기업, 대학 및 연구소, 국민
들과의 유기적인 작용을 통하여 높은 전력안정도 및 에너지 효
율성을 갖춘 전력 체계를 구축한다 또한 . CO2감축에 따른 산업
전반에 미칠 악영향을 최소화하고, 환경개선을 통한 삶의 질 개
선 등 스마트그리드의 결과물을 만들어낸다.
7.2. 스마트그리드 이해당사자들의 역할(그림3)
[그림 3] 한국형 스마트그리드의 선순환 구조
1) 정부: 셀 모델의 핵심적인 중추기관. 전력요금에 부과된 공익
세를 통해 스마트그리드 프로젝트에 필요한 재원 마련 및 이
를 대학 및 연구소에 연구 개발비로 투자한다. 이를 통한 연
구성과를 적극적으로 정책에 반영할 의무를 지닌다.
2) 기업: 스마트그리드 관련 산업에 대한 적극적인 투자 및 대
학 및 연구소 등과 산학협력을 통한 기술촉진을 도모해야
함. 궁극적으로 스마트그리드와 관련된 새로운 비즈니스 창
출로 인한 수익증진 기대효과를 얻을 수 있다.
3) 대학 및 연구소: 정부의 연구 개발비 지원에 따른 연구성과
를 정기적으로 정부에게 보고 및 이를 통한 정책반영 자료를
제공한다.
4) 국민: 스마트그리드 구축에 관심을 가지고 적극적으로 참여
하며 성실하게 공익세를 정부에 납부한다.
5) 스마트그리드 조정 위원회: 각 이해당사자들의 대표가 참여
[그림2] 한국형 스마트그리드 셀(Cell) 모델
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하여 연례적으로 만나 스마트그리드 프로젝트 추진의 문제점
및 개선방안을 도출하는 역할을 맡는 기관이며, 감사의 기능
도 있다.
7.3. 스마트그리드의 국가적 비전
1. 스마트그리드가 구축되면 에너지 효율을 높여 온실가스 배출
량을 줄일 수 있다.
스마트그리드 기술의 도입으로 분산전원이 활발히 보급되어
더 많은 청정에너지 생산이 가능하다. 또한 DR 기술, 고효율
기기, 고효율 빌딩 건축 등을 통해 전력사용증가를 막아 화
석연료 발전소 증설 줄인다. 궁극적으로 이를 통해 에너지
수입량 및 온실가스 배출량을 줄일 수 있다.
2. 스마트그리드는 새로운 성장동력으로서 기업들에게 많은 비
즈니스 기회를 제공한다.
스마트그리드가 구축될 경우 관련 스마트 제품들의 수요가
늘어나 기업들에게 많은 비즈니스 기회를 제공할 것이며, 이
러한 것은 국민 경제 성장 및 일자리 창출에 기여할 것이다
3. 스마트그리드는 지속가능한 경제 발전을 가능하게 한다.
스마트그리드 기술을 통하여 에너지 사용량 감시 및 에너지
효율화를 통해, 지구온난화 가속화에 제동을 걸 수가 있다.
이러한 노력을 통해 환경과의 조화 속에 지속적인 경제발전
이 가능해질 것이다.
8. 스마트그리드가 실현된 미래의 한국
이제 스마트그리드가 실현된 미래사회에 사는 K씨의 사례를
통해 스마트그리드 세상에 대해 자세히 알아보자.
2022년 어느 날의 일이다. 평택에 있는 한 전자업체에서
전사적 에너지 관리 업무를 하는 K씨는 전날 생산 공장에서
소비된 전력량에 대한 보고를 받는 것으로 하루를 시작한다.
가정을 비롯한 모든 사업장의 전기는 주가처럼 그때그때 바
뀌기 때문에 같은 전력량을 사용하더라도 전기요금이 크게
변동되기 때문이다. K씨는 점점 에너지 관련 비용이 증가하
는 것을 보고는 새로운 기획안을 쓰기 시작했다. 자체적으로
신재생에너지를 이용한 발전시설을 건립하면 에너지 비용을
상당히 아낄 수 있을 것으로 예상했다. 풍력발전기를 몇 대
설치하면 공장이 가동 중일 때는 공장전원의 일부로 사용하
여 낮 시간대에 전기요금을 절약하고, 밤에는 배전망을 통해
전기를 되팔아서 수익을 얻을 수 있을 것으로 생각됐기 때문
이다. 새로운 스마트그리드 전력망에서는 이용자들도 자유롭
게 전력을 사고 팔 수 있기 때문에 이러한 계획이 가능한 것
이다.
점심시간이 가까워오자 사무실의 실내온도가 약간 높아지
는 걸 느낄 수 있었다. 물론 시원한 실내온도를 유지할 수도
있지만 그러기엔 전기요금이 너무나 크게 뛰기 때문에 전력
회사의 신호에 따라 자동적으로 온도를 올릴 수 있도록 각
사무실의 냉방기를 운영하고 있었던 것이다. 뿐만 아니라 사
무실 온도를 약간 올릴 경우 정부에 자료가 전송되어 환경관
련 세제를 감면받을 수도 있다니 일거양득의 효과를 얻을 수
있다. 이제 한국도 교토의정서의 영향을 받기 때문에 에너지
절감이 외화유출 방지로 이어지고 있다.
그렇게 바쁜 하루가 지나고 난 후, K씨는 주차장에 내려가
서 자신의 하이브리드 카의 플러그를 뽑았다. 예전의 하이브
리드 카는 가솔린 엔진에서 발생하는 일정 에너지를 배터리
에 충전했지만 최신형인 K씨의 자동차는 플러그를 통해서 배
터리를 충전하도록 되어 있다. 주말인 내일 있을 가족과의 나
들이를 위해 회사에서도 미리 충분히 배터리를 충전시켜야
했기 때문이다. 하이브리드 카는 충전된 전기를 주행뿐만 아
니라 필요시 혹은 비상시에 일반전원으로도 사용할 수 있기
때문에 캠핑 등을 할 때도 매우 유용하게 사용될 수 있다.
이런 저런 생각을 하면서 집에 도착하니 이미 밤이다. TV
에서는 한국이 교토의정서상의 CO2 감축의무를 지킨 유일한
국가라는 내용이 보도되고 있었다. 그도 당연한 것이 한국은
2000년대부터 스마트그리드 관련 기술을 집중 육성하여 1990
년 수준의 전력소비를 유지하고 있었기 때문이다. 또한 CO2
배출의 주범이었던 자동차들이 대부분 하이브리드 카로 대체
되면서 배기가스를 전혀 방출하지 않게 되었기 때문이다.
K씨는 내일 있을 가족과의 나들이에서 울창한 숲 속에서
아들에게 지구의 소중함을 일깨워주기 위해 무슨 말을 할 지
생각하며 집에서 즐거운 저녁 시간을 보낼 수 있었다.
9. 참고 문헌
US department of Energy office of Electric Transmission and Distribution
– Grid 2030 – A national vision for electricity’s second 100 years
US department of Energy – Electric transmission and distribution programe
Patrick Mazza(PNNL) – Powering up the smart, 2005
Patrick Mazza(PNNL) - The Smart Energy Network: Electricity’s Third Great
Revolution
Europe Commision community research – New era for electricity in Europe
Europe Commision community research – Towards smart power Network
Europe Commision community research – European SmartGrids
technology platform
한국정보사회진흥원- 정보화 전략팀 – 한국에너지 소비현황 및 선진사례 분석
GE – 2005 ecomagination report
HP – smart energy distribution management report
캘리포니아주 에너지위원회 : http://www.energy.ca.gov/
GE global research : http://www.ge.com/research/
Pacific Northwest National Laboratory : http://www.pnl.gov/
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Global Climate and Energy Project at Stanford university :
http://gcep.stanford.edu/index.html
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Power Systems Engineering Research Center :
http://www.pserc.org/index.html
산업자원부 : http://www.mocie.go.kr/index2.html
파워IT코리아 : http://www.powerit.re.kr
CEC, public interest energy research 2006 annual report, 2006