박지식 서울대학교 전기공학 박사

스마트그리드란?
기존 전력망에 정보·통신기술을 접목해 공급자와 수요자간 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 지능형 수요관리, 신재생 에너지 연계, 전기자동차 충전 등을 가능케 하는 차세대 전력인프라 시스템이다. 스마트미터를 중심으로하는 첨단 계량 인프라(AMI-Advanced Metering Infrastructure), 에너지관리시스템(EMS), 에너지 저장시스템(ESS), 전기자동차 및 충전소, 분산전원, 신재생에너지, 양방향 정보통신기술, 지능형 송·배전시스템 등으로 구성된다.

응용시장 규모 2016년 약 807억달러
연평균 성장률 28.7% 블루오션 분야

[에너지신문] 스마트그리드 기술은 전력과 IT의 이종산업 간 융합으로 이루어지는 거대한 광대역 복합망 운영체계로 구성된다. 기존의 전력 공급자 중심의 일방향성이고 폐쇄성을 갖는 전력망 시스템에서 탈피해 양방향으로 전력 및 정보 전송이 가능함에 따라 수요자 중심(Energy Prosumer)의 양방향성과 개방성을 특징으로 하는 기술분야이다.

스마트그리드는 기능에 따라서 크게 전력 공급 분야(Smart Power Grid), 서비스 분야(Smart Service), 수요 분야(Smart Prosumer)로 정의하고 있다.

전력 공급 분야(Smart Power Grid)는 정보·통신기술 접목을 통한 신뢰도 및 운영 효율 향상을 위한 전력망 관련 기술분야로서 발전시스템, 송전시스템, 배전시스템, 지능형 전력기기, 지능형 전력 통신망 등이 있다.

서비스 분야(Smart Service)는 다양한 전기요금제 개발 및 소비자 전력거래 시스템 구축을 통한 전력망 효율 증대에 따른 수요반응 및 지능형 전력거래 기반의 다양한 비즈니스 기술 분야로 지능형 전력거래, 지능형 수요반응, 지능형 요금제 등이 있다.

수요 분야(Smart Prosumer)는 신재생 에너지 에너지원을 기존 전력망에 안정적으로 연계 및 운영하기 위한 기술 분야이다.

소비자의 에너지 효율 향상을 위한 양방향 통신 인프라 기반의 다양한 서비스 기술 분야, 네트워크화 기반 전기자동차·ICT 융합 교통체계, 마이크로그리드, 에너지저장, 전력품질 보상, 전력거래 인프라, AMI, EMS, 양방향 통신 네트워크, 부품·소재, 충전 인프라, V2G 등을 포함한다.

스마트그리드 인프라 구축은 큰 시장 기회일 수 있다. 인프라 구축은 크게 AMI, 배전 자동화, 변전소 자동화, 송전선로 업그레이드 신·재생에너지관리 시스템, 전기자동차 시스템 인프라로 구분할 수 있다. 그리고 스마트그리드 시장은 스마트 미터, 스마트그리드 소프트웨어와 하드웨어 시장, 스마트그리드 센서 시장, 스마트그리드 통신 네트워크 시장의 4개 분야 시장으로 크게 나눌 수 있다.

2012년 MarketandMarket Analysis EV(신재생에너지 부문은 제외)에 따르면 스마트그리드 기술과 관련 응용분야를 포함해 세계 시장규모는 2011년도에 228억7800만달러에서 2016년도에는 806억8300만달러로 연평균성장률(CAGR) 28.7% 증가율을 예측하고 있다.

스마트그리드는 이제까지 우리가 경험하지 못한 거대한 시스템이며 본질적으로 시스템 복합 시스템(system of systems)이다. 따라서 시스템 인터페이스의 표준화를 통한 상호 운용성의 확보가 무엇보다 중요하다. 이를 위해 세계 각국은 법적·제도적 기반을 정립하고 막대한 예산 투입 및 다양한 시범사업을 통하여 세계시장 및 국제표준 주도권 확보에 주력하고 있다.

미국에서는 NIST가 중심이 돼 2010년 1월 ‘Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards Release 1.0’을 발표하고, 관련 위원회와 홈페이지 운영을 통해 표준화 활동을 하고 있다. 2012년 2월에는 2.0 버전을 발표했다.

유럽의 SGCC(Smart Grid Coordination Group)에서는 2012년 11월 ‘First Set of Standards’를 발표 후 시험·인증 분야를 강화하기 위한 추가 활동을 계속하고 있다. 일본 경제산업성에서는 2009년 8월에 ‘차세대 에너지시스템 국제표준화 연구회’를 발족하고, 2010년 1월에 일본의 스마트그리드 표준화 로드맵을 발표했다.

독일 DKE, DIN 그리고 VDE의 전기전자 및 정보기술위원회를 중심으로 E-에너지 및 지능형 전력망에 대한 독일의 로드맵 보고서를 2010년 3월 발간하기도 했다. 우리나라도 2030년까지 세계 최초 국가단위 스마트그리드 구축을 추진하는 등 ‘저탄소 녹색성장’을 국가발전의 새로운 패러다임으로 제시하고 있다.

2012년 3월 ‘스마트그리드 상호 운용성 표준 프레임 워크 및 로드맵 1.0’을 발표한데 이어서, 최근 2014년 4월에 표준-R&D 연계를 중심으로 한 ‘스마트그리드 표준기반 R&D 로드맵 1.0’을 발표했다. 또한 시험·인증 부분을 보강한 ‘스마트그리드 상호 운용성 표준 프레임 워크 및 로드맵 2.0’을 준비 중에 있다.

2005년부터 추진한 전력 IT 사업을 우리나라 스마트그리드 사업의 태동으로 볼 수 있다.

2009년 12월에 시작한 제주 실증단지 구축사업, 2010년 1월 스마트그리드 로드맵 발표 등을 거치면서 체계적인 모습을 갖추기 시작했는데, 1년 후인 2011년도 5월 ‘지능형 전력망 구축 및 지원에 관한 특별법’이 제정 공포되고, 11월에 시행됐다. 법적 제도적 뒷받침을 받게 돼 스마트그리드 추진이 탄력을 받게 된 것이다.

2013년도에 들어 국제적으로 두드러진 변화의 흐름을 살펴보면 스마트그리드 표준화 활동의 중심이 되고 있는 IEC SMB (Standardization Management Board)의 SG3(Smart Grid Strategy Group)가 2013년도 11월에 개최된 서울 회의를 시작으로 스마트그리드의 시스템적인 특성을 표준화에 반영하기 위해 시스템 위원회(System Committee)로 탈바꿈하기 시작했다. 그 중간 과정으로 SEG-2(System Evaluation Group 2)란 이름으로 재탄생하게 되는 것이 큰 변화이다.

그리고 인구의 도시 집중화에 따른 도시의 지속성, 효율성을 제고하기 위해 ISO, IEC 등에서 스마트시티의 표준화에 관심을 가지기 시작했으며 2013년 12월 IEC SEG-1(스마트시티)가 1차 총회(독일 베를린)를 기점으로 본격적인 활동에 들어간 점도 우리가 유의해 보아야 할 큰 변화의 흐름이다.

이러한 흐름은 소위 사물통신기술이라고 하는 M2M(Machine to Machine) IoT(Internet of Things) 또는 IoE(Internet of Everything) 라고도 한다. 기술과 연관해 진행되고 있다는 것이 특징이다.

한편 국내에서는 2013년도 상반기에 제주도 실증단지 사업이 마무리되고 상호운용성 시험센터 구축사업이 시작됐고, 국내 AMI 시스템 인프라의 통신기술과 전기자동차 충전 인프라용 통신기술 사이 상호 간섭문제가 이슈화 됨으로써 관련 전문가들이 해결을 위해 노력하고 있다.

올해에는 환경변화의 흐름속에서 IEC의 스마트그리드와 스마트시티 등의 시스템 위원회 활동내용이 구체화 될 것으로 기대된다.

현재 국내에서 이슈로 되어있는 AMI-EV(전기자동차) 충전시스템간 통신 간섭문제는 국제표준간의 문제로 국제표준협력의 큰 틀에서 해결 방안이 모색돼 구체화될 전망이다. 그리고 수요자 중심의 에너지 정책이 DR사업 활성화로 이어지고, ESS 자원의 발전자원 인정문제 등의 접근에도 상당한 진전이 이루어 질 것으로 예상된다.

이외에 올해에는 ‘스마트그리드 상호운용성 표준 프레임 워크 및 로드맵 2.0’발표 등 2015년도에 시작되는 스마트그리드 확산사업 준비를 위해 많은 것들을 차질 없이 준비해야 하는 중요한 한해가 될 것이다.

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