에너지신산업의 토대, 10대 전력기술⑥
[에너지신문] 한전은 에너지신산업의 상용화와 수출사업화를 적극 추진하고 있다. 이를 위해 한전 산하 연구기관인 전력연구원은 에너지신산업에 적용되는 10대 전력기술 개발에 주력하고 있으며, 그 성과물이 속속 모습을 드러내고 있다. 본지는 한전 전력연구원과 공동으로 10주간 10대 전력기술을 소개하는 코너를 마련했다.
①에너지저장기술 ②마이크로그리드기술 ③초전도기술 ④해상풍력기술 ⑤신송전기술(HVDC) ⑥스마트그리드기술 ⑦CO2 회수, 이용, 저장(CCUS)기술 ⑧청정화력기술 ⑨전력신소재기술 ⑩ICT융복합기술
스마트그리드(SG)는 얼마나 똑똑한 전력망으로 진화할까? 현재의 전력망을 구형 피처폰에 비유한다면 스마트그리드는 최신 스마트폰으로 생각할 수 있다. 스마트폰은 본연의 전화 기능이외에 인터넷 검색, 게임, SNS, 가상현실 등 다양한 신서비스를 제공하고 있다.
이와 마찬가지로 스마트그리드가 완성되면 전력산업 전반에 새로운 생태계가 조성돼 전력 사용자이자 공급자인 ‘에너지 프로슈머’ 등장의 가속화와 풍력·지열·태양광과 같은 신재생에너지원의 지속적인 확대는 물론 각종 전력 센서로부터 수집한 빅데이터 정보를 분석, 전력계통 운영의 효율화와 함께 에너지 사용 최적화를 가능하게 할 것이다.
●스마트그리드 추진 배경
스마트그리드 추진 배경은 국가별 또는 전력사별로 다양하지만 전력망 시스템의 관점에서 보면 다음과 같다.
먼저 발전측면에서는 기존의 화력 및 원자력 발전과 더불어 환경 친화적인 각종 신재생에너지원을 적극 수용하려는 목적이 있다.
특히 신재생에너지원의 특징인 발전원 자체의 불규칙성과 저급한 전력품질을 갖는 전력을 계통에서 안정적으로 수용하기 위해서 스마트그리드가 필요하다. 송변전 계통 측면의 경우에는 교류 송전망의 유연성 확대와 사고 예지 능력 증대 그리고 사고 발생 시에는 전력망의 신속한 복원성을 개선, 신뢰성 향상과 효율성을 높이는데 있다.
마지막으로 배전 및 판배 분야는 스마트그리드 도입에 가장 활발한 분야로 ICT 최신 트렌드인 IoT, 센싱, 빅데이터 기술 등과의 융합을 통해서 고객의 효율적인 전기에너지 사용을 극대화하는데 있다.
●스마트그리드의 개척자 ‘한전’
스마트그리드의 핵심 인프라로는 단연 AMI를 손꼽고 있으며, 대부분의 선진전력사의 경우 스마트그리드 사업추진의 시발점을 AMI 구축으로부터 시작하고 있다.
AMI는 전력망 종단에서 전기에너지를 최종적으로 사용하는 소비자를 유일하게 포함한다는 측면에서 스마트그리드의 다른 서비스들과는 확연한 차별성을 가진다.
고객에 부설된 똑똑한 전력량계와(스마트미터) 양방향 통신을 통해서 실시간으로 고객의 전력사용량을 수집, 관리할 수 있다. 고객에는 전기요금을 절약할 수 있는 실시간 요금단가 정보를 알려주고, 고객은 이에 대응해 요금단가가 비싼 피크시간대를 피해서 가전기기를 사용하거나 전기자동차를 충전할 수 있기 때문에 전력사와 고객이 서로 Win-Win 할 수 있는 시스템이다.
AMI를 적극 추진하고 있는 한전은 2013년에는 AMI 사업 전담조직 신설과 중장기 구축계획을 수립했다. 2020년까지 전 고객 2200만호 AMI 구축사업을 위해 1조 7000억 원을 투자하고 있으며 현재까지 약 255만호를 대상으로 AMI를 구축, 운영 중에 있다.
건물 내 또는 지역 내 에너지 사용을 최적화하는 시스템으로는 ‘스마트그리드 스테이션’을 꼽을 수 있다.
SG 스테이션은 분산전원, 에너지저장장치, 스마트센서, AMI 및 ICT기술이 융합된 시스템으로 옥상에 설치된 태양광은 주간에 발전, 전력을 공급하고 에너지저장장치는 전기요금이 상대적으로 저렴한 심야에 충전한 후 주간에 방전, 전기요금을 최소화 하도록 도와준다.
각종 스마트센서는 건물 내 에너지 흐름을 파악하고 효과적으로 제어할 수 있는 정보를 제공하며 두뇌역할을 하는 운영시스템은 모든 설비의 모니터링과 에너지 사용 패턴을 학습, 에너지 사용효율을 지능적으로 최적화 하는 역할을 수행한다.
2014년 한전 구리사옥을 대상으로 시범실증을 수행했으며 전년도 대비 피크 전력과 전기요금을 각각 12.55% 및 9.9% 절감하는 효과를 얻었다. 이에 올해부터는 한전 사옥을 대상으로 확대 구축 중에 있다.
●스마트그리드는 ‘선택 아닌 필수’
파리 기후변화협약 이후 전력사들은 신재생에너지원의 확대와 전력계통의 안정적인 운영을 위해 스마트그리드를 선택이 아닌 필수로 받아들이고 있다.
스마트그리드는 동질성을 갖는 단일 시스템이라기보다는 전력 계층별로 존재하는 다양한 시스템의 집합으로 정의할 수 있다. 따라서 2030년을 목표로 한 국가단위의 스마트그리드 완성을 위해서는 다양한 시스템 및 서비스 간 연계가 필요하다. 또한 융복합화를 위해 공통으로 사용하는 정보모델, 프로토콜의 정합성, 데이터 연계 처리 등은 반드시 고려해야 할 부분이다.
한전은 국내 사업화를 통한 검증된 스마트그리드 솔루션을 기반으로 두바이 지능형 전력망 구축시범사업 수주와 같은 가시적인 성과와 더불어 세계 에너지신사업 시장에 적극진출 할 수 있도록 연구개발을 지원할 계획이다.