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신세대 진흥형 전력망 ‘스마트그리드’

지구의 전력망에 정보통신기술을 적용, 에너지효율 증가의 효과 가져


1. ‘스마트그리드’란?
인류에게 있어 전기는 생활의 필수 요소가 된지 이미 오래다. 이러한 전기의 네트웍인 전력망(Grid)은 개발 이래 가장 큰 변화를 맞고 있다. 정보통신기술과 접목되고, 전기 저장기술, 신재생 발전기술, 그리고 전기차 기술, 에너지 효율 향상을 위한 기술 등과 어우러져 혁명적인 변화를 맞이하게 된 것이다.

스마트그리드는 우리나라에서는 ‘진흥형 전력망’ 이라고도 하는데 ‘전력망에 정보통신기술을 적용하여 전기의 공급자와 사용자가 실시간으로 정보를 교환하는 등의 방법으로 전기를 공급함으로써 에너지 이용효율을 극대화하는 전력망’ 이라고 정의할 수 있다.

정보통신이 인터넷으로 혁명적 변화를 맞아 발전했듯이 스마트그리드는 에너지가 인터넷통신을 맞나 전기를 사용하는 방법을 전환시키고 기후변화 대응에 기여하는 신재생에너지 자원을 통합적이고 안정적으로 관리하고 수용하게 해 줄 것이다.

2. 스마트그리드를 선택해야 하는 이유?
스마트그리드를 해야하는 이유는 기후변화에 대비한 온실가스를 어떻게 하면 줄일 것인가 하는 지구적으로 당면한 고민에서 시작되었으며, 계속해서 증가하는 에너지 소비에 따른 에너지절감의 필요성과, 산업의 역동적 발전을 꾀하는 국가적인 경제성장 목표가 종합된 것이라 볼 수 있다.

한국의 경우는 이미 송·배전 자동화를 대부분 이루었고, 이를 통해 4%미만의 송배전 손실율과 가구당 정전시간도 연간 16분으로 세계 최고수준으로 관리하고 있다고 하지만, 여전히 국가의 온실가스 목표인 20년까지 BAU 기준 30% 탄소 배출량 감축달성을 위해서는 저탄소 녹색성장 인프라 구축이 시급한 실정이며, 더욱이 우리나라의 GDP 대비 온실가스 배출량은 OECD 국가 평균치의 1.6배 수준에 이른다.

이러한 온실가스 감축을 위해서는 석탄에너지 발전을 줄이고, 신재생에너지, 전기차 등 청정에너지원, 환경 친화적 교통·가전 등의 보급 확대가 반드시 필요하다. 그러나 풍력, 태양광설비만 늘린다고 될 문제는 아니다. 풍력·태양광 등 전력생산이 불규칙적인 신재생 발전원이 전력망에 대규모로 연결될 수 있으려면 전력망의 지능화가 선결요건이 되어야 하기 때문이다.

또한, 스마트그리드의 목적은 피크부하를 안정적으로 분산시켜 정전사태를 감소시키고, 고장전류를 차단하여 정전구간을 최소화함으로 막대한 사회적 편익을 가져 온다는데 있다. 최근 여수석유화학단지, 삼성전자 등의 정전사태가 초래한 엄청난 경제적 손실과 앞으로 증가할 에너지 소비량을 고려한다면 스마트그리드 구축은 필수적이라 볼 수 있다. 이러한 지능형 전력망 즉 스마트그리드를 추진하는 목적, 그리고 방식은 각국이 처한 여건에 따라 그 추진 배경이 조금씩 다르다.

유럽의 경우 스마트그리드는 EU의 20/20/20 에너지 전략에 포함되며, 기후변화에 대한 대응 필요성이 대부분의 지역에서 스마트 그리드의 성장을 견인하는 동력이 되고 있다. 세계 최대 시장인 미국의 경우는 노후화된 전력망을 교체하여 증가하는 정전 사고에 대처하며, 전기 공급 신뢰성을 향상시키기 위한 수단으로서 접근하고 있다.

일본은 우리나라와 마찬가지로 최고수준의 신뢰성 높은 전력망을 갖추고 있으며, 스마트 기술을 통해 신재생 에너지 목표를 효율적으로 통합하고자 한다. 대체 에너지 관련 요소기술이 발달한 일본은 민간기업 중심으로 스마트그리드 분야 표준화를 추진 중이며, 태양광 발전 확대를 위한 실증사업을 전국 10개 섬에서 추진하고 있다. 선진국뿐 아니라 중국, 인도 등 가파른 경제 성장을 이루고 있는 국가들의 경우 스마트그리드를 통해 전력망의 현대화와 효율성 손실의 감소를 목표로 한다.

3. ‘스마트그리드’의 요소
스마트그리드의 요소는 기후변화의 주요 원인인 화력발전소의 탄소배출을 줄이기위한 신재생발전을 폭넓게 받아들이게 되는 발전부분과 더욱 지능화된 송배전 네트웍크, 그리고 전력망이 가정에 연결되는 부분인 스마트 미터를 포함하는 AMI(Advanced Metering Infrastructure)로 구성된다.

각 가정과 빌딩에 전달된 전기는 실시간 가격에 연동되어 사용량과 가격에 따라 선택이 가능하게 되므로 전자제품들은 이에 반응하는 스마트 전자제품으로 전환되고, 전기사용에 따른 실시간 정보를 주고받을 수 있는 통신 네트웍크와 전력망의 각 단계에서 필수적인 대용량 전기 저장장치 등 전기를 저장하는 기술이 접목된다. 또한 전기자동차의 충전 밧데리, 충전인프라등도 필수적인 스마트그리드 기술 요소가 된다. 스마트그리드와 기존 전력망과의 가장 큰 차이는 통신계층, 애플리케이션 계층이 추가되어 기존의 전력망과 융합되어 하나의 조화된 인프라 스트럭처를 형성한다는데 있다.

4. 우리 생활에 어떠한 영양을 끼치나?
먼저, 전력소비의 합리화로 발전 설비의 투자를 줄일 수 있다. 스마트그리드가 도입되면 계절과 시간대 그리고 낮과 밤에 따라 수요의 편차가 큰 현재의 전력수요패턴이 달라져 수요편차가 비교적 균등한 전력소비 패턴으로 바뀔 것이다.

스마트그리드가 도입되면, 또 소비자의 선택의 폭도 넓어진다. 사용 공간에 따라 품질과 가격이 다른 전기를 공급받게 되고, 실시간대로 제공되는 전기요금에 따라 가장 싼 시간에 해당 전기를 사용할 수 있게 된다. 전기자동차도 보편화 될 것이다. 스마트그리드 사업은 각종산업이 융합된 산업이다. 글로벌화로 인해 융합산업은 더욱 큰 원동력을 갖게 될 것이고, 성장동력으로서의 역할을 분명히 하게 될 것이다.

5. 앞으로의 ‘스마트그리드’의 전망
IEA는 스마트그리드 세계시장규모가 2030까지 최소 3조달러에 이를 것으로 전망하고 있다.
신재생 발전과 에너지사업, 스마트 송배전, 저장장치사업, 전기차 및 충전 인프라사업, 스마트가전 사업, AMI(첨단 검침 인프라) 등 통신인프라산업, 기타 수많은 관련 사업이 연계되어 있기 때문에 경제적 파급효과가 더욱 크다.

우리 스마트그리드 산업이 세계시장으로 나아가는 시발점이 될 수 있도록 하기 위해서는 시장의 니즈를 창출하고 반영해 내도록 DR(수요반응) 시장의 적절한 개방은 물론, 스마트그리드 관련 핵심 기술혁신역량을 키우고, 소비자 참여, 비즈니스 모델을 위한 긴밀한 협력 네트워크를 형성하여, 실질적인 리더십을 통해 빠르게 발전하는 기술의 표준을 선점할 수 있도록 국제적 협력 네트웍을 강화하고 적극적인 참여와 지원을 계속 해야 할 것이다.

현재 [지능형전력망 구축 및 이용촉진에 관한 법률안]이 임시 국회에 상정되어 있다. 법률이 제정되면 혁신기술의 개발과 창조적 사업모델개발을 통해 국내뿐 아니라 글로벌 스마트그리드의 성공적 개발 보급을 위한 안정적이고 지속적인 추진기반을 마련하는 계기가 될 것이다.

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