스마트 그리드, 미래 에너지 기술

국가의 안보를 위해 가장 중요한 요소를 꼽는다면 세 가지가 있다.  바로 국방, 식량 그리고 에너지다.

 

에너지는 나라를 운영하는 데 있어 가장 기본이 되면서도 여건이 좋지 않으면 심각한 위기를 초래할 수 있는 요소다.  그만큼 에너지는 우리 생활에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 

 

스마트 그리드란?

에너지 산업의 패러다임을 바꿀 혁신 기술이며 최근 부각되고 있는 초연결, 초지능 기술이 에너지와 접목된 것이 바로 스마트 그리드다.  스마트 그리드는 기존의 전력망에 정보 통신 기술을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보와 전력을 교환함으로써 에너지 효율을 극대화하는 지능형 전력망 기술을 말한다.  이 기술의 핵심은 양방향에 있다.

 

기존 전력회사에서 공급하는 전기를 일방적으로 받아 쓰는 것이 아니라 각 가정에서 태양광과 같은 신재생에너지를 기반으로 전기를 생산하여 쓰다가 남는 전력을 전기회사 나 아니면 그리드에 연결된 다른 소비자에게 파는 방식의 에너지 연계 활용이 중요하다.

 

그렇다면 스마트그리드가 학산이 되고 난 후에는 어떤 상황이 생겨나게 될까.

 

그전에 먼저 지금까지의 스마트그리드의 발전 과정을 살펴보자.

 

스마트 그리드의 발전 과정

본격적인 연구는 2000년대 초반에 미국을 중심으로 이루어졌다.  미국 에너지부와 전력연구원이 그리드 2030을 국가비전으로 발표하면서 전력망에 통신 네트워크 기술을 접목한 시도가 시작되었다.

 

국내의 경우 2004년에 시작되는 전력 IT 10대 사업을 통해 한전, 전력거래소, 전기연구원 등이 참여하는 한국형 관리시스템과 지능형 송전 네트워크 감지 운영 시스템을 개발하여 추진하고 있다.

 

2010년 이후에는 제주도에 실증단지를 조성하여 150여 개의 단위 기술과 아홉 개의 비즈니스 모델을 검증하였다.

2014년에는 제주 가파도와 전남 가사도 등 소규모 지역에서 전력을 자체적으로 공급할 수 있는 스마트 그리드 시스템 기반 에너지 자립 섬을 구축하였다.

 

현재는 신재생 에너지 및 분산 자원 기반의 스마트 그리드 구축을 위한 기술 개발 및 실증 사업이 계속 이어져 오고 있다.  에너지 정보 기반의 지식 서비스를 통한 고부가가치 창출과 소비자 연계형 융복합 신 서비스 개발 등을 추진하고 있다.

 

특히 전력 소비자와 전력 회사가 양방향 통신을 가능하게 하는 스마트 미터기를 기반으로 일상생활 속에서 전기를 아낀 만큼 전력시장에 판매하여 금전적으로 보상받는 제도인 국민 수요자원 거래시장을 위한 기술이 개발되고 있다.

 

스마트 그리드의 기술 확산점

스마트 그리드 기술이 사회에 널리 확산이 되려면 일정 규모 이상의 도시에서 실증이 이루어질 필요가 있다.  그래서 사회적 확산에 기준으로 광역시의 인구 규모 기준인 100만 명을 기준으로 잡고 있다.   거주인구 100만 명 이상의 광역 도시의 스마트 그리드 시스템이 구현이 된다면 기술적 완성도를 달성했다고 볼 수 있다. 

 

캐스 탭에서 진행한 설문 결과에 따르면 가장 빨리 스마트 그리드가 확산되는 나라는 미국으로 그 시점은 2022년 경이될 것으로 예측되었다.

 

우리나라에서는 2024년 가속화될 것으로 예측되고 있다.  기술이 계속 발전하게 되면 전국의 주요 지역에 거점을 중심으로 스마트그리드가 광역단위, 도 단위 이런 식으로 점차 확산될 것으로 예상이 된다.

기술이 더욱 발전하면 개통 정보 및 장애 진단을 위한 상태 정보와 전기 배터리 정보 등을 중심으로 빅데이터 인공지능 사이버 물리 시스템 기반의 에너지 인포매틱스 서비스가 크게 성장할 것으로 보인다.  에너지 관련 빅 데이터를 기반으로 에너지 효율 향상 및 사용료 절감을 위한 정보 서비스가 활발해질 것이다.

 

기술의 고도화는 마침내 신재생 에너지원을 중심으로 하여 스마트그리드 주요 지점을 연결하는 슈퍼그리드가 현실화될 것이다.  실제로 북유럽 슈퍼그리드, 남유럽- 북아프리카- 중동이 연결된 슈퍼그리드가 추진 중에 있다.

슈퍼 그리드가 실현이 된다면 글로벌 차원의 에너지 효율화는 물론이고 온실 가스 저감을 위한 국제적 노력이 성과를 거두게 될 것이다.

 

미래사회 변화 전망

아시아 시장의 기준으로 보면 스마트그리드의 시장규모는 2014년 76억 달러에서 2019년까지 139달러 등으로 2배 가까이 증가할 것으로 예상이 된다.  초지능으로 대별되는 4차 산업 혁명에 가시적인 기술과 서비스가 에너지 분야에 실현되면 소비자 영역에서 에너지 융합 서비스가 활성화될 것이다.   공공제로서의 에너지를 누구나 생산 저장 판매할 수 있게 될 것이며 결국엔 스마트그리드를 통해 폭염이나 혹한 등 기후변화로 인한 전력 수요. 증가에 대비할 수 있게 되어서 대규모 정전사태와 같은 피해 발생 가능성이 획기적으로 줄어들 것이다.

 

스마트 그리드 실현을 위한 우선 과제

아직 스마트 그리드와 관련한 여러 가지 과제들이 남아 있다.  양방향 전력 교환이 핵심이기 때문에 신재생에너지 기반에 분산형 발전 설비 확충이 중요하다.  아직까지는 신재생에너지로 인한 전력 생산 단가가 기존 화력, 원자력에 비해 많이 비싸기 때문에 관련 기술 개발 등을 통해 원가 절감은 물론이고 정부가 나서서 신재생에너지 도입을 장려할 수 있는 보조금 정책이 필요하다. 

 

또한 전력산업구조개편을 통해 전력시장을 자유화할 필요가 있다.  에너지 정보를 바탕으로 새로운 비즈니스 모델을 만들어 낼 수 있는 장려 정책이 필요하다.  요즘 4차 산업 혁명에 대한 이슈가 뜨거운 감자로 떠오르고 있는데 모든 것이 연결되고 지능화된 서비스가 제공되려면 가장 필요한 기반이 역시 에너지입니다.

 

4차 산업혁명의 기반 에너지

또한 미세먼지 환경문제도 에너지와 밀접한 관계가 있다.  그렇다면 우리는 미래를 위한 에너지를 어떻게 준비해야 할까요? 먼 미래를 보면 그 방향성은 매우 뚜렷하다.  바로 태양광, 풍력 등 자연을 통해 무한대로 얻을 수 있는 무공해 재생에너지를 100%로 사용하는 시대 그곳으로 나가야 합니다. 하지만 기술, 비용, 지형 등 여러 가지 이유로 재생에너지 100% 시내로 가는 것은 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다.  그렇기 때문에 더더욱 스마트그리드를 통한 에너지 효율화가  필요할 것이다.