테라에너지/span>

지난 8월말 제주 북동부 구좌읍 일대에 국내 첫 스마트그리드(Smart Grid) 실증단지를 구축하는 작업이 시작됐다. 이달 13일부터 일산 킨텍스에서 열리는 2009 IT융합국제전시회에도 스마트그리드가 한 꼭지를 차지하고 있다.

미국도 스마트그리드를 그린뉴딜의 핵심으로 보았고, 일본은 에너지 기술혁신 계획인 쿨어스(Cool Earth) 프로그램을 통해 스마트그리드를 구축하고 있다. EU 또한 2006년 스마트그리드 비전을 발표하면서 상용화 작업에 착수했고, 독일과 프랑스는 별도로 시범 도시를 통해 스마트그리드 구축작업을 하고 있다. 대체 스마트그리드가 무엇이기에 이처럼 세계가 주목하는 것일까?

스마트그리드(Smartgrid)가 무엇인가요?

스마트그리드란 Smart와 Grid가 합쳐져 차세대 또는 지능형 전력망을 의미합니다. 즉, 4차산업 혁명을 대표하는 주요 ICT기술을 기반으로 전력의 생산은 물론 전력망을 양방향 및 실시간으로 관찰>분석>통제함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있는 차세대 전력망을 의미합니다.

기존의 전려망의 경우 공급자 중심 설비운영으로 최대 수요량보다 약 15% 이상의 전력을 생산함으로써 에너지 효율이 떨어지고 낭비하는 경우가 많았지만 스마트그리드 적용으로 공급자 중심 운영이 아닌 분산적 및 수평적 운영이 가능하여 데이터 기반으로 전기량을 예측함으로써 에너지 낭비를 막고 전력에너지를 전략하는데 매우 효과적입니다.

전력 그리드는 전력을 생산하는 '발전 설비'와 생산된 전력을 이동시키는 '송.배전 설비', 전력을 소비하는 '수용가'로 구성되어 있습니다. 그리고 지금까지는 늘어나는 전력 수요에 대응하기 위해 발전소의 증설이나 송.배전 설비의 효율화 등에 투자가 집중되어왔습니다.

그러나 스마트그리드를 통해 최적의 효율을 도출하기 위해서는 수용가에서 소비되는 전력의 양을 측정하고 과거 소비량을 기반으로 한 분석 및 향후 소비량 예측이 가장 우선시되어야 합니다. 따라서 이에 맞춰 개발된 시스템이 있는데 바로 'AMI(Advanced Metering Infrastructure)'입니다.

AMI(Advanced Metering Infrastructure), 탄생하다!

우선 AMI의 구성을 살펴보면, 각 수용가의 전력 인입부에 설치된 스마트 미터는 최종 변압기와 네트워크를 형성합니다. 그리고 최종 변압기 부분에 설치된 데이터 집중기에 취합된 스마트 미터의 데이터는 전력 회사의 관리 시스템으로 통합되어 관리됩니다. 이 때 스마트 미터와 데이터 집중기 사이의 통신은 전력선 통신 혹은 무선 통신 방식을 사용합니다. 즉, 별도의 추가 배선 작업 없이 통신이 가능한 방식을 주로 사용하고 있는 것입니다.

어떤 변화가 있나요?

가장 큰 첫 번째 변화는 화석연료에서 신재생 에너지로의 전환입니다. 현재는 화석연료 대규모 발전을 하고 있지만 ‘스마트 그리드’를 구축하게 되면 신재생 에너지의 사용이 확대되어 기존의 발전설비에 들어가는 화석연료 사용 절감을 통한 온실가스 감소효과로 지구 온난화를 막을 수 있게 됩니다.

두 번째 변화는 단방향에서 양방향으로의 변화입니다. 기존의 단일 전력망은 자체적으로 수급을 조절할 수 밖에 없고, 전력이 부족하면 광역정전 사태가 발생할 수 있다는 단점이 있습니다. 그러나 양방향으로 전력이 흐른다면 실시간으로 수요와 공급을 실시간으로 조정하여 전력 품질을 안정적으로 유지할 수 있습니다. 소비자는 전기요금이 쌀 때 전기를 쓰고, 전자제품이 자동으로 전기요금이 싼 시간대에 작동하게 하는 것도 가능해집니다.

스마트그리드가 주는 효과는 무엇일까요?

현전력 수급 상황 별 차등 요금제를 적용하여 전기 사용자들에게 전기 사용량 및 요금 정보를 제공함으로써 자발적인 에너지 절약을 유도 합니다. 우리가 직접 사용하는 전기량을 본다면 스스로 불필요한 전기 사용은 금하며 자연스레 에너지 절약이 되는 것입니다. 현재 전력망은 자기 진단이 어렵고 고장 및 정전이 발생 할 시 수동 복구를 해야 하지만 스마트그리드가 적용되면 향상된 IT기술과 최첨단 스마트 센서 도입으로 실시간 데이터 취득, 실시간 모니터링 데이터 분석 프로그램을 개발하여 시스템 위험요소를 사전에 제거, 지능화된 전력기기와 인공지능 운영시스템을구축하여 전력망 운영 최적화 등 많은 장점을 가지게 됩니다.

또한 기존 사용량 중심의 데이터 처리, 제어, 관리에서 나아가 지속적으로 증가하는 수용가용 신재생 발전원, 에너지 저장 장치, 수용가 설치용 전기 자동차 충전기 등이 수용가에 설치된 스마트 미터 하부에 설치 될 것입니다. 실제로 전기자동차 인프라 및전력망 구축으로 정부는 계획 중이며 이것은 환경과 경제에 많은 도움이 되어 소비를 효율적으로 운영할 수 있는 시장이 오게 됩니다.

AMI 구축에 대한 투자는 현재 각 수용가에서 사용하는 전력량을 실시간으로 취합 및 분석하고, 이를 통해 부하 제어나 차별화된 욕ㅁ제를 적용하는 등의 기능뿐만 아니라 수용가용 발전, 저장 장치의 연동을 가능하게 합니다. 이럴 경우 구축된 데이터 통합 인프라와 연결된 기기들을 통해 현재로서는 상상할 수 없는 기발하고 새로운 서비스가 창조되고 가능해질 것으로 예상하고 있습니다.

스마트그리드 국내 외 시장 동향

전세계가 탄소중립과 에너지 효율에 관심이 집중되는 만큼 스마트 그리드 세계 시장 역시 꾸준하게 성장세를 이어가고 있습니다. 지난 2021년 약 360억 달러 규모였던 스마트 그리드 세계시장은 오는 2030년에는 약 1,600억달러를 기록할 것이라는 전망도 나오면서 연평균 약 18.2% 이상의 성장세를 달성할 것이라고 예상하고 있습니다. 우리나라 역시 스마트그리드 시장을 적극적으로 확장 구축 계획을 가지고 있는 만큼 연평균 약 25% 성장세를 기록하며 2030년에는 약 3조원이 넘는 시장으로 확대될 예정입니다.

이렇듯 우리나라 뿐만 아니라 전세계가 스마트그리드 시장 확산을 위핸 노력하고 그 성장세를 긍정적으로 보고 있는 이유는 바로 스마트그리드 구축을 통해 실질적인 에너지 효율 효과를 누릴 수 있기 때문입니다. 또한 실제로 연간 1,060TWh이상의 에너지 절약 효과를 볼 것으로 예상하고 있습니다.