Smart Grid와 IoE

에너지 • 2021년 06월 21일

현대의 전력 수송망은 산업 혁명 이후 설치되어 50년 넘게 우리의 편리한 생활을 책임져주고 있다. 하지만 생활 수준이 높아지고 전기 사용량이 증가하면서, 기존 전력 수송망의 문제점이 드러나기 시작했다.

1. 기존 전력 수송망의 문제점

기존 전력 수송망은 마치 텔레비전이나 라디오처럼 단방향의 특성을 가지며, 중앙 집중형의 발전 형태로 공급자 중심으로 설비가 운영되고 있다. 따라서 소비지에서 사용하는 전력량을 예상하여 조금 더 많은 수치의 발전을 실시해야 한다. 이는 효율성을 낮추는 중대한 요인으로 작용하는데, 만약 소비지에서 전력을 예상치 미만으로 사용하게 되면 남는 전기는 버려지고, 초과하여 사용하게 되면 다른 발전기에 부담이 가중되어 발전 설비에 연쇄적 고장 또는 대규모 정전이 일어나기 때문이다.

2. 스마트 그리드 개념의 도입

이에 대한 대안으로 등장한 개념이 바로 지능형 전력망; 스마트 그리드 (Smart Grid)이다. 한국전력공사 (KEPCO)는 스마트 그리드를 “전기 및 정보통신 기술을 활용하여 전력망을 지능화·고도화함으로써 고품질의 전력서비스를 제공하고 에너지 이용효율을 극대화하는 전력망”으로 정의한다.

그림 2 - 스마트 그리드 일러스트 (출처: https://new.siemens.com)

스마트 그리드는 기존 전력 수송망과 달리 양방향의 특성을 가지며, 중앙집중 발전 형태와 분산 발전 형태 (Micro Grid)의 특성을 모두 가지고 있어서 효율적인 에너지 관리가 가능하다. 통합과학 교과서의 말을 빌리자면, “한 지역의 전력 소비량이 갑자기 증가하면 소비량이 적은 쪽으로 공급하던 전력을 이 지역으로 돌려 공급함으로써 전력 소비량이 초과되어 대규모 정전 사태가 일어나는 것을 막을 수 있고, 기존 전력망에 신재생 에너지로 생산한 전력을 통합하여 관리할 수 있다.” 또한 차등 요금제 전략으로 가구별 자발적 에너지 절약을 유도할 수 있으며, 피크 전력을 고려할 필요가 없어 설비 투자 절감 효과를 볼 수 있다. 신재생 에너지의 불규칙한 전력생산을 보완할 수 있으며, 전기 자동차 보급에도 도움을 준다. 무엇보다도 여름·겨울과 오후 시간대에 몰려있는 비효율적인 전기 에너지 소비를 개선하여 에너지 효율을 최적화 할 수 있다는 장점이 있다.

3. 스마트 그리드 도입이 지연되는 이유는?

그러나 이러한 무수히 많은 장점에도 불구하고 우리는 실시간으로 바뀌는 차등 요금제나 소비자 참여의 설비 운영을 경험해보지 못했다. 스마트 그리드의 개념이 약 2010년부터 대두되었으며, 전세계적인 투자가 이루어졌음을 감안했을 때 더욱 이상하게 느껴진다. 심지어 KEPCO가 제공하는 스마트 그리드 관련 정보는 2013년에 멈춰져 있다. 그러나 정부의 “2050 탄소중립” 정책의 최종 목적지는 스마트 그리드이거나 펜대믹 이후 스마트 시티 사업이 활성화 될 것이라는 예측도 존재한다. 스마트 그리드 도입은 최첨단 ICT 기술의 융합을 필요로 하고 있기 때문에 많은 기술 개발을 요구한다. 또 기존의 기계식 전력량계가 아닌 전자식 전력량계, ESS(에너지 저장 시스템) 등 설치해야 하는 설비도 많다.

4. 미래

최근 센서와 IoT기술 등 배경 기술 개발이 활성화되고 있기 때문에, 에너지 신문에 기고한 국경완 국방부 국방통합데이터센터 통합관제실장의 2019년 기고문에 따르면 앞으로의 과제는 IoE(Internet of Energy)에 관한 정부의 장기 계획과 보안 상태 개선인 것으로 보인다.