[스페셜 레포트] 녹색성장, 전력 인프라 : 스마트그리드 - 2

[구스닥]

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스마트그리드(Smart Grid)에 대한 理解와 시장 전망

● 매우 광범위하고 장기적인 프로젝트로 진행되는 스마트그리드, 에너지절약과 분산전원 등 효과

● 미국(Grid 2030), 중국(3종3횡1환)의 투자확대와 함께 선도국가로 로드맵 시행중인 우리나라 주목

● 2014년 전세계시장 1,714억달러로 연평균 20% 성장, 송전망 업그레이드와 아시아시장이 가장 커

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1. 스마트그리드의 개념

'스마트그리드(Smart Grid)'는 첨단 ICT(Information Communication Technology; 정보통신 기술)를 활용하여 전력 공급자와 소비자가 쌍방향으로 실시간 정보를 교환해 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망을 말한다.

즉, 전력 네트워크와 첨단 ICT(양방향 통신, 센서, 컴퓨팅, S/W)를 활용한 에너지의 생성, 공급, 사용체계의 혁신을 통해 전력망의 효율성, 신뢰성, 안정성을 높이고 분산자원을 효율적으로 관리하는 것이다.

또한 녹색전력 IT기술이란 발전소, 송전탑, 전봇대, 그리고 가전제품에 수많은 센서를 설치하여 다양한 전력정보를 자유자재로 생산하고 유통하는 기술을 말한다.

참고로 미 경제주간지 비즈니스 2.0은 기상이변과 환경오염에 직면하여 위기를 맞고 있는 인류를 구원할 8가지 기술(가정용 수소연료 보급장치, 환경센서 네트워크, 독소를 먹는 나무, 핵폐기물 중화제, 음파 정수기, 원격 자동탐사 해저 로봇, 멸종위기 동물추적 시스템, 차세대 스마트 파워 그리드) 중 하나로  Smart Grid를 선정한 바 있다.

현재까지 사용되고 있는 전통적인 전력공급체계는 발전사업자가 대용량 전기를 생산하여 고압~중압~저압전기로 바꾸는 송배전과정을 거치며, 발전부문의 제어를 통해 전력의 생산(발전)과 소비(수용)의 균형을 제공하는 전력사업자 중심의 일방적 구조(중앙집중형 전력공급구조)이다.

그러나 이와 같은 전통적인 전력체계는

① 물리적 스위치나 아날로그방식의 제어기를 사용함에 따른 원거리 송전이나 지역 전력사업자간 송배전

② 풍력, 태양광 등 다양한 분산전원 제어 및 조정

③ 전력의 신뢰성과 안전성을 확보하기 위한 전력수요부문의 통제 필요성 등에 있어 한계성을 지니고 있다.

이에 따라 수평적, 협력적, 분산적, 유연적 전력 네트워크가 요구되어 기존의 배전망에 컴퓨터와 통신기술을 접목시키는 것으로부터 시작된 전력망(Grid)의 Smart화가 송전, 변전, 수요관리 등 전반으로 확산되고 있다.

스마트그리드는 전력산업에 통신, 인터넷, 전기전자, 자동차, 소프트웨어 등의 이종산업이 융합된 매우 광범위하고 포괄적인 개념이다.

또한 해당국가는 물론 세계적으로 표준화가 전무한 상황이다.

따라서 전력망 및 다양한 연관분야에서의 혁신이 요구되고 대규모 투자가 필요한 스마트그리드에 대해 세계 각국은 전력사업자와 정부 주도로 장기적인 관점에서 정책을 시행하고 있다.

다음 2가지 도표는 스마트그리드를 개념적으로 이해하는데 도움을 줄 것으로 보인다.

미국의 MGI(Modern Grid Initiative)에 따르면 스마트그리드의 특징을

① 전력 소비자들의 적극적인 참여와 선택권 부여(행사)로 전기사용 및 구매방식의 변화를 통한 에너지 절감 실천

② 신재생에너지 등 다양한 발전방식과 배터리 등 저장 옵션 지원

③ 전력제공을 넘어 다양한 제품, 서비스, 시장 창출

④ 디지털 경제에 걸맞는 신뢰성 높은 전력 제공

⑤ 자산 활용의 최적화 및 운영 효율화

⑥ 자기치유(Self-Healing) 역량(스스로 시스템 오류 규명 및 대응; 특정부분 오류시 격리분석을 통해 자가복구 가능)으로 제시하고 있다

(박찬구 외, 2009 에너지연구원 자료 요약).

참고로 KSGI(한국스마트그리드사업단)이 제시한 스마트그리드의 기술적인 미래와 관련산업의 미래, 그리고 스마트그리드의 필수 구성요소는 다음과 같다.

2. 스마트그리드의 효과

일반적으로 스마트그리드를 구축할 경우 분산발전(화력, 태양광, 풍력, 원자력), 송배전설비 감시/제어, 에너지소비 시간분산, 에너지소비 감시/제어를 통한 에너지손실 축소, 에너지소비 감소, 발전시설 건설비용 감소, CO₂ 배출경감, 신재생에너지 활성화 및 전기차 보급확대 등의 효과가 기대된다.

스마트그리드가 소비자에게 주는 가장 큰 효익은 에너지절감이다.

이는 기후변화, 화석연료 고갈, 에너지 부족 등이 전세계적인 이슈로 부각되고 있는 가운데 전력 공급자와 소비자간 양방향 전력거래 시스템을 통해 소비자는 전기를 자율적, 경제적, 그리고 효율적으로 사용함으로써 전력비 감소와 함께 에너지절약에 동참할 수 있게 하는 것이다.

참고로 미국 에너지국 태평양 북서연구소가 워싱턴주를 대상으로 소비자측 스마트그리드의 효용성을 실증한 결과에 따르면 5분 간격으로 자동으로 가격을 표시할 경우 피크타임 전력량이 50% 감소하고 전체 전력사용량이 15% 감소하는 것으로 나타나 그 효용성이 입증되고 있다.

통상적으로 전기사업자는 예상되는 피크수요에 일정부분 예비력을 감안하여 필요한 발전설비를 구축한다.

따라서 스마트그리드를 통해 소비자의 전력 사용시간을 분산할 경우 그 만큼 발전소 건설이 필요하지 않아 전력사업자는 물론 국가적으로도 비용이 감소하는 효과가 기대된다.

참고로 미국 EPRI(Electric Power Research Institute)의 최근 스마트그리드 투자 및 효용성 분석에 따르면 스마트그리드 기능을 실현시키기 위해 향후 20년간 필요한 투자규모는 3,380~4,760억달러에 달할 것이며 그 결과 1.3~2.0조달러 수준의 편익을 얻을 것으로 전망했다.

동 결과는 향후 20년 동안 연간 170~240억달러의 투자가 필요한데 그 비용에는 다양한 범위의 전력전달시스템 고도화 작업비용과 분산발전원 통합 인프라 구축비용이 포함되어 있다.

다만 발전비용, 재생에너지를 통합하고 부하증가를 총족하기 위한 송전망 확충비용, 스마트그리드 연계 가전 및 장치에 대한 소비자비용은 제외하고 있다.

또한 2004년 EPRI의 보고서에 따르면 발전 및 최종소비자 옵션 포트폴리오와 결합된 스마트그리드는 2030년의 전력부문 전반적 이산화탄소(CO₂) 배출량을 2005년 수준대비 58%까지 감축할 것으로 전망한 바 있다.

또다른 EPRI의 미국 모든 사업부문의 전력 장애비용 분석자료에 따르면 정전은 연간 1,040~1,640억달러, 전력품질문제로 150~2,400억달러의 비용이 발생될 것으로 추정된다.

세계 최대 에너지관리 전문회사인 슈나이더일렉트릭은 2010년 발표한 자료에서 에너지 소비를 적극적으로 관리하는 에너지 자동관리시스템을 활용하면 전력소비를 최대 30%까지 낮출 수 있고

소비를 줄인 것의 3배만큼 발전을 위한 화석원료 사용이 감소(화석연료 100단위를 쓰면 1/3인 33단위만큼의 전기 생성)하기 때문에 온실가스 배출량도 절반가량 감축할 수 있다고 밝혔다.

특히 에너지를 줄일 수 있는 잠재 감축량은 데이터센터가 현재 소비량의 30%, 빌딩 20%, 산업ᆞ발전과 가정부문이 각각 15%로 데이터센터와 빌딩의 적극적인 에너지 소비관리가 온실가스 감축으로 이어질 수 있다고 밝혔다.

이와 관련 능동적인 에너지관리를 통해 부문별로 최대 30%까지 절약할 수 있으나 전등 불 하나 더 끄기, 점심시간 PC 끄기 등 수동적인 관리로는 잠재적 절감량의 절반도 줄이지 못하고 전력자동화 관리시스템을 활용해야 2/3 가량 소비를 줄일 수 있다는 것이다.

구체적으로 총 전력 사용량의 8%가량을 차지하는 데이터센터가 최대 30%까지 감축이 가능하며 41%를 사용하는 빌딩도 20%까지, 가정과 산업ᆞ발전부문도 각각 15%씩 사용량 감축이 가능하다는 것이다.

따라서 전세계에서 각 부문별로 줄일 수 있는 전력량 총규모는 3,033TWh(우리나라 연간 사용량의 6.6배)에 달하게 된다.

3. 스마트그리드의 계층구조

전력산업과 IT산업의 융합체인 스마트그리드는 전력 레이어(발전~송전~변전~배전에 이르는 물리적 전력기반설비; 송전/변전/배전망 업그레이드), 전력 수급주체간 및 장치들간 정보를 교환하는 통신 레이어, 스마트그리드상에서 구현될 수 있는 서비스 영역의 단계인 애플리케이션 레이어로 구분할 수 있다.

[스마트그리드의 주요 애플리케이션, GTM Research(2009)]

① AMI(스마트계량 인프라) : 스마트그리드의 혁명을 가능하게 해주는 핵심기반으로 전력사업자와 소비자간 양방향 통신이 가능하게 하는 기능 뿐만 아니라 전력사업자가 유용한 애플리케이션을 구동할 수 있게 해주는 애플리케이션 역할도 수행한다.

예를 들면 잘 갖춰진 계량 인프라가 존재한다면 수요반응이라든지 분산발전원의 통합이 효과적으로 이루어지게 되고 원격검침이 가능해 진다.

② DR(Demand Response; 수요반응) : 최대 전력수요를 줄이고 시스템의 긴급상황 발생을 피하기 위해 요금 및 인센티브 수단을 통해 소비자의 전력소비 패턴을 합리적으로 변화시키는 행위를 말한다.

DR은 보통 사전에 전력사업자와 고객 사이에 전력부하를 언제 어떻게 감축시키도록 할 것인지에 대해 상호계약을 체결하는 형태로 이루어진다.

참고로 Thomas Weisel Partners(2007)에 따르면 수요반응이 가스화력발전소에 비해 40%의 비용절감 효과(수요반응으로 1MW생산효과를 얻기 위해 24만달러 소요 vs 화력발전소에서 40만달러 소요)가 있는 것으로 나타났다.

③ 전력망 최적화 : 전력망에 센서기술, 통신 인프라, 정보기술을 접목하여 전력망 운영자가 송전망에 대해 디지털 제어를 함으로써 배전관리, 전력누수탐지, 자산관리, 부하관리, 전력망 안정화 등에서 운영효율성을 기대할 수 있다.

④ 분산발전 : 고도화된 제어기술과 통신기술을 통해 특성상 발전량이 항상 일정하지 않은 풍력, 태양광 등 재생에너지원의 발전을 안정적으로 구현함으로써 전력계통운영의 안정성을 향상시킬 수 있다.

즉, 스마트그리드가 저장능력과 방전 옵션능력을 갖춘 장치와 결합, 과잉발전시는 과잉전력을 저장하고 과소발전시는 기존에 저장된 전력을 이용함으로써 재생에너지원의 불규칙성을 줄일 수 있다.

⑤ ESS(에너지 저장장치) : 스마트그리드의 필수요소로 재생에너지와 관련된 간헐적인 발전의 문제를 해결하는데 도움을 주며, 재생에너지의 빠른 성장과 함께 전기차의 보급확대로 그 성장속도가 가속화될 것으로 예상된다.

또한 전력을 충전하고 저장된 전력을 제 때에 효율적으로 방출하는 소프트웨어 및 솔루션에 대한 관심도 커질 전망이다.

⑥ 전기차 : 전기차 배터리는 스마트그리드를 통해 재생에너지발전의 잉여전력을 저장하여 전력수요가 높아질 때 전력망으로 저장된 전력을 송전하는 V2G(Vehcile to Grid)로 발전할 수 있다.

다만 수백만대의 전기차에 대해 첨두부하시기를 피하면서 무리없이 충전할 수 있는 지능형 충전과 배터리 충반전 사이클 확대 및 배터리 수명 연장 등의 기술개발이 요구된다.

⑦ 첨단 전력제어시스템 : 전력사업자의 전력망 모니터링/제어/최적화를 위해 필요한 다양한 핵심시스템/애플리케이션/백앤드기술 인프라를 업그레이드하고 지속적으로 통합하는 시스템구축이 필요하다.

참고로 우리나라 스마트그리드사업을 주도하고 있는 한국전력을 통해서 본 스마트그리드의 체계와 필요한 솔루션은 다음과 같다.

4. 미국과 중국 그리고 우리나라의 스마트그리드 관련 정책

일본의 원전사태 후 전세계적으로 전력산업에 대한 관심이 더욱 커지고 있는 가운데 전기차 산업을 통해 제조업 부활을 꿈꾸는 미국과 곡물, 육류, 석유, 석탄 소비에 있어 이미 미국을 추월한 중국의 경우 전력산업 및 스마트그리드에 대한 적극적인 육성정책을 시행하고 있다.

세계 최대 전력소비국인 미국은 수십년 동안 송배전 투자가 이루어지지 않아 높은 송전손실(과부하로 인해 2006년 전기소비자부담 20억달러, 미국 DoE)과 크고 작은 정전피해(2003년 북동부대정전 피해규모 60억달러)를 지속하고 있다.

이에 따라 미국은 2003년 7월 ‘Grid 2030("Grid 2030" A National Vision for Electricity’s Second 100Years)’ 국가비전 발표, 미국경기회복및재투자법(ARRA)에 따른 그리드 현대화 45억달러 투자 및 송전 인프라 프로젝트 융자금 72.5억달러 지원 등을 통해 2030년까지 전력수요 4% 감축, 첨두부하 1,400MW 축소, 연간 정전비용 1,500억달러 절감, 2020년까지 재생 에너지 20% 보급 등을 목표로 전세계 스마트그리드 시장을 선도하고 있다.

특히 스마트그리드 도시(SmartGridCity)로 선정된 콜로라도州의 볼더(Boulder)시에서의 다양한 스마트그리드 성과를 주목할 필요가 있다.

또한 세계 2위 전력 소비국가이자 만성적인 전련난을 겪고 있는 중국도 2006년부터 재생가능 에너지법을 시행하며 2020년까지 15%의 신재생에너지발전 목표와 함께 초고압 전력망 확충과 스마트그리드 구축을 적극 추진하고 있다.

즉, 2010년 전인대회를 통해 중국 정부는 2020년까지 4조위안(약 669조원)을 투자하는 스마트그리드 계획을 발표했다.

이에 따라 중국 국가전력망공사는 그 일환으로 12차 5개년 규획기간(2011~2015년)에 5,000억위안(약 84조원)을 투자(11차 기간중 초고압 전역망 투자는 200억위안에 그침)하여 총 4만km에 달하는 '3종3횡1환 초고압 전력망(三縱三橫一環網)'을 구축할 계획이다.

즉, 三縱은 시멍-난징, 장베이-난창, 산베이-창샤로 이어지고, 三橫은 멍시-웨이팡, 지중-쉬조우, 웨이난-완난으로 이어지며, 一環은 화이난-난징-타이조우-수조우-상하이-저베이-완난-화이난으로 순환하여 이어지는 구조다.

동 프로젝트에 따르면 네이멍구, 샨시, 허베이지역에서 풍력과 화력발전을 통해 생산된 전력이 중국 대륙을 종단하는 三縱網을 통해 三華(화베이/華北, 화중/華東, 화중/華中)지역으로 송전되고, 북부지역의 화력발전과 서남지역의 수력발전에 의해 생산된 전력이 중국 대륙을 횡단하는 三橫網을 통해 화베이, 화중, 챵지앙(양자강) 삼각주 지역으로 송전된다.

중국 국가전력망공사에 따르면 12차 5개년 규획이 중국 초고압 전력망 발전의 중요한 단계가 될 것이며 三華의 초고압 교류 전력망(1,000kV급) 구축을 가속화하고 11개 초고압직류송전(HVDC) 프로젝트를 완공할 계획이라고 밝혔다.

또한 2020년까지 3화 초고압 전력망과 동부 초고압 전력망, 서북 초고압 전력망을 수송기지로 구축하고 대형 화력발전기지, 수력발전기지, 원자력발전기지, 신재생에너지기지와 연결하는 이른바 '1특4대' 개념의 스마트그리드를 구축할 계획이다.

중국의 전력소비는 2009년 9.0%, 2010년 14.6% 증가에 이어 금년 4월까지 전년동기대비 12.4% 증가하는 성장세가 지속되고 있으나, 전력소비증가율보다 낮은 발전능력증가율과 함께 낮은 전압, 낙후된 전력망으로 인한 높은 송전손실, 발전설비대비 상대적으로 부족한 송배전망 등으로 전력난이 지속되고 있다.

참고로 중국에서 향후 10년내 건설될 전력선만 309만km(지구 77바퀴)에 달하고 양방향 정보교환이 가능한 스마트미터는 2014년부터 설치될 것으로 알려지고 있다.

한편 2009년에 이탈리아와 함께 스마트그리드 선도국가로 지정된 우리나라는 2010년 1월 발표한 '스마트그리드 로드맵'을 통해 2020년 가정용 1,800만호를 대상으로 한 소비자측 지능화(스마트미터 및 AMI 시스템) 구축 및 2030년 세계 최초 국가 단위의 지능형 전력망 구축을 목표하고 있으며,

2011년 4월 29일 '지능형 전력망의 구축 및 이용촉진에 관한 법률(스마트그리드촉진법)안'이 국회를 통과, 스마트그리드촉진법은 공포 후 6개월간의 기간을 거친 2011년 4분기부터 본격적으로 시행될 예정이다.

참고로 청정에너지 활용을 통한 온실가스 감축을 목표로 G8, 한국 등 17개 국가로 구성된 포럼인 MEF(Major Economies Forum on Energy and Climate)가 선정한 10대 전환적 기술과 선도국가는 다음과 같다.

특히 2020년에 중전기산업을 연간 50조원 규모의 수출산업으로 육성한다는 방침하에 한국형 에너지관리시스템 등 10대 중대형 전략과제를 선정, 총 2,547억원의 예산을 투자하여 2012년까지 상용화 기술개발을 추진하고 있다.

전세계적으로 스마트그리드사업은 국가기간망인 전력망에 대한 대규모 투자와 함께 이종산업과의 다양한 이해관계를 갖는 특성으로 인해 해당 정부와 전력사업자가 주관한다.

참고로 우리나라의 스마트그리드 주도사업자인 한국전력(KEPCO)이 7월부터 시행되는 요금제 개편을 앞두고 72만 고객(17만 전체 고압고객과 원격검침이 가능한 55만 저압고객)을 대상으로 스마트 그리드의 핵심서비스인 전력포털서비스(i-SMART)를 5월부터 국내 최초로 시행한다.

고객에게 실시간 전기사용량, 전기요금 및 예상 전기요금 정보를 제공하여 고객의 효율적인 전력사용을 지원하고 자발적인 수요반응과 에너지 소비절약을 유도하는 차세대 전력포털서비스이다.

1999년부터 한국전력에서 개발ᆞ운영해 온 AMR, AMI 등 원격검침기술을 기반으로 개발된 i-SMART는 스마트그리드에서 요구하는 고객서비스 포털을 국내 최초로 상용화한 것으로

i-SMART 내의 사용량 분석 서비스, 부하이동시 요금절감액, 부하지속곡선 등 각종 통계자료를 제공받아 상시수요관리 Event에 참여하여 수요관리 성과에 대한 지원금을 받을 수도 있고

지금까지 사용량과 요금정보를 실시간으로 제공받지 못했던 주택용 고객도 실시간 전력정보를 제공받아 합리적인 전력사용을 통한 수요관리가 가능하게 된다.

한국전력은 금번 55만호를 시작으로 2020년까지 1,800만 전고객에 대하여 i-SMART를 확대하고, 동 서비스를 향후 실시간요금, 사이버지점 등을 통합한 '양방향 종합포털시스템'으로 발전시킬 예정이다.

이제 우리나라의 스마트그리드 비전과 5대 구성요소별 실행 로드맵을 구체적으로 살펴볼 필요가 있다.

참고로 스마트그리드 일정과 관련 제주실증단지를 통해 2011년 1단계 인프라 구축을 완료하고 2012년 최고 수준의 스마트그리드 시범도시 구축에 이어 2020년 광역단위의 소비자측 지능화 완료(광역단위)와 2030년 국가단위의 전체 전력망 지능화를 목표하고 있다.

한편 스마트그리드 주관사업자인 한국전력은 8가지 전력과제를 통해 신재생에너지 10% 수용, 코스트 절감 3.4조원, 해외매출 40억달러를 목표하고 있다.

[우리나라 스마트그리드 5대 분야별 실행 로드맵]

1. 지능형 전력망 (Smart Power Grid)

에너지의 생성~사용을 개혁하는 스마트그리드는 공급자측(발전~송변전~배전)과 소비자측(배전~소비자)으로 양분되는데 이 중 공급자측 인프라에 정보통신기술을 접목하여 전력망의 신뢰도 및 운용 효율을 향상시키는 기술이다. 

지능형 전력망기술은

① 초전도, FACTS/유연전송시스템, HVDC/고압직류전송, WAMS/광역감시스템, WACS 등의 지능형 송전시스템

② 분산전원, AMI, 스마트개폐기, PCS/전력변환시스템 등의 지능형 배전시스템

③ 지능형 전력기기(초전도~PCS 등의 신전력기기 통칭)

④ 지능형 전력통신망 기술로 구성된다.

동 분야의 주요 지표별 목표수준은 호당 정전시간의 경우 2012년 15분, 2020년 12분, 2030년 9분이며 송배전손실률은 2012년 3.9%, 2020년 3.5%, 2030년 3.0%이다.

2. 지능형 소비자 (Smart Consumer)

스마트그리드의 소비자측 인프라를 통한 에너지 효율을 향상하는 것으로

① 양방향 통신망을 이용하여 전기 등의 에너지 사용에 대한 검침, 사용 정보수집, 개별 에너지기기에 대한 능동적인 제어가 가능한 AMI기술

② 에너지 사용에 대한 모니터링, 제어 및 최적화를 구현하는 시스템 기술인 EMS기술(에너지절약전문기업인 ESCO 관련기술 포함)

③ ZigBee, PLC 등의 양방향 통신네트워크기술로 구성된다.

동 분야의 주요 지표별 목표수준은 전력사용 절감의 경우 2012년 시범적용, 2020년 5%, 2030년 10%이며 스마트미터 보급률은 2012년 5.6%, 2020년 100%이다

특히 실시간 원격검침(Automatic Meter Reading; AMR; 자동계량기) 시스템을 포함하여 실시간으로 에너지를 제어하고 감시하는 시스템인 AMI(Advanced Metering Infrastructure)시스템에 관심이 집중되고 있는데, AMI는 IHD(In Home Display; 가정용 디스플레이)와 MDMS(Measured Data Management System)기술 등으로 구성된다. 

현재 우리나라의 실시간 계량이 가능한 전자식 전력계량기 보급률은 5.7%(고압고객 99.9%, 저압고객 1,753만호 중 89만호/4.8%)이며, 지식경제부와 한국전력은 2020년까지 1조 4,740억원을 투자하여 가정용 AMI 보급을 완료할 계획이다.

한편 스마트미터 세계 최대시장인 미국과 유럽의 경우 2020년(유럽은 2015년)에 60% 가량 보급될 것으로 전망된다.

참고로 AMI를 구현하는 3가지 통신기술로는 PLC, ZigBee, 이동통신이 있다.

PLC(Power Line Communication; 전력선 통신)은 기존 전력선을 통신선로로 사용하는 Point-to-Multipoint 통신방식으로 다수 세대의 스마트미터 데이터를 모아주는 집중기(Concentrator)가 필요하며 변전소당 세대수가 많은 대도시에 적합하며 전력사업자가 선호하는 방식이다.

ZigBee는 RF Mesh 무선통신을 이용한 Point-to-Multipoint 통신방식으로 역시 집중기가 필요하고, 사용할 수 있는 주파수 자원이 좋은 북미지역을 중심으로 발전하고 있으며 변전소당 세대수가 적어 PLC가 적합하지 않은 지역에 적합하다.

한편 기존의 이동통신망을 이용한 Point-to-Point 통신방식인 이동통신은 집중기가 필요없으며 산업용/상업용의 대수용가 또는 홀로 떨어진 수용가에 적합하다.

3. 지능형 운송 (Smart Transportation)

전력망과 전기차가 양방향으로 자유롭게 접속하여 새로운 비즈니스를 창출하고 전기차 배터리에 충전된 전력을 비상전력원으로 사용하여 전력망의 효율성 향상과 온실가스 배출량 감축에 기여하는 것이다.

지능형 운송기술은

① 전기모터, 배터리, BMS(배터리관리시스템) 등 전기차의 핵심 부품/소재를 개발하는 부품/소재기술

② 급속/완속 충전, 충전 인터페이스 부품, 인증/과금 등을 위한 전기차 ICT서비스 시스템을 구축하는 충전 인프라기술

③ V2G용 PCS기술, DSM VPP(전기차 배터리의 가상발전소)기술 등을 포함, 전력망과 전기차 배터리 전원을 연계하여 전력을 전송 또는 역송하는 V2G기술로 구성된다.

동 분야의 주요 지표별 목표수준은 전기차 총보급대수(누적) 2012년 500대, 2020년 15.2만대, 2030년 245.6만대, 급속충전기 보급대수(누적)는 2012년 100대, 2020년 4,300대, 2030년 27,140대다.

참고로 스마트그리드와 연계된 EV 충전인프라를 도식화하면 다음과 같다.

4. 지능형 신재생 (Smart Renewable)

신재생에너지 보급에 장애가 되는 요인을 극복하여 신재생발전원을 기존의 전력망에 안정적인 연계가 가능케 하는 기술로

① 충분하고 다양한 신재생발전원을 포함한 분산전원과 부하의 통합적 관리를 통해 지역적 전기-열 에너지를 공급하는 기술인 마이크로그리드(Micro Grid)기술

② 배터리, 플라이휠, 압축공기저장장치 등 에너지 매체기술 및 운용하는 에너지저장기술

③ 신재생발전원의 급격한 출력변동과 전력 조류변경에 기인한 계통전압과 주파수변동을 억제하는 전력품질보상기술(DVR, SVC 등 저압/소용량급기기, STATCOM, SVC, UPQC 등 고압/중대용량급기기용 기술)

④ 실시간 전력요금제에 의한 실시간 전력입찰 및 발전량 계량을 통한 통신체계와 분산발전원 제어체계 관련 전력인프라기술로 구성된다.

동 분야의 주요 지표별 목표수준은 신재생에너지의 경우 2012년 3.1%, 2020년 6.1%, 2030년 11.0%이며 주택 전기 에너지 자급률은 2012년 시범도입, 2020년 10%, 2030년 30%이다.

5. 지능형 전력서비스 (Smart Electricity Service)

다양한 전기요금제를 개발하고 소비자 전력거래시스템을 구축하여 전력망의 효율을 증대시키는 한편, 수요반응 및 지능형 전력거래 등 다양한 서비스를 가능케 하는 것으로

① 변화하는 요금정보를 소비자에게 실시간으로 전달하여 전력수요의 가격반응을 유도하는 지능형 실시간 요금제기술

② 전력가격 및 시스템 상황에 반응하여 소비자가 전력을 조정하도록 유도하여 시스템의 신뢰도 향상과 비용절감을 추구하는 지능형 수요반응기술

③ 수요와 공급의 다양한 참여자가 각기 보유한 전력자원을 자유롭게 거래하여 에너지 효율을 극대화하는 지능형 수요거래 기술로 구성된다.

동 분야의 주요 지표별 목표수준은 소비자 요금선택권 부여의 경우 2012년 시범도입, 2020년 전체수요자 선택권 부여, 시장참여 소비자비율은 2012년 시범도입, 2020년 15%, 2030년 30%이다

5. 스마트그리드 시장 전망

전세계 스마트그리드 시장규모와 관련 2030년까지 5~6조달러(IEA; World Energy Outlook, 2008)의 시장이 형성될 것으로 예상되는 가운데, Zpryme(2009)에 따르면 전세계 스마트그리드시장은 2009년 639억달러에서 2014년 1,714억달러로 연평균 19.9% 성장할 것으로 전망된다.

이 가운데 미국 스마트그리드시장은 2009년 214억달러에서 2014년 428억달러로 연평균 14.9%의 성장이 예상된다.

또한 SBI(Specialists in Business Information, 2009.5)에 따르면 미국의 스마트그리드 기술 시장이 현재 64억달러에서 2014년까지 140억달러 규모로 확대될 전망이며, Lux Research (2008.11)에 따르면 계량기 관련 H/W와 S/W가 결합된 미국의 네트워크 기술시장은 현재 27억달러에서 2013년까지 47억달러로 성장할 것으로 전망된다.

또한 Zpryme는 스마트그리드시장에서 스마트계량 하드웨어 판매업체(Itron, Landis+Gyr 등)와 계량기에서 데이터를 전송하고 관리하는 소프트웨어 제조업체가 가장 수혜를 크게 받을 것으로 전망하고 있다.

한편 Pike Research(2009.10)는 주요 평가항목을 달리하여 2010~2014년 전세계 스마트그리드 투자규모가 2,100억달러 수준이 될 것으로 전망했다.

특히 2014년 북미시장을 기준으로 분야별 스마트그리드 투자비중은 송전망 업그레이드 44%, 배전 자동화 24%, 수요반응 11%, AMI 11%, 변전 자동화 8%, 전기자동차 관리시스템 2% 順으로 나타났다.

이는 스마트그리드 시장에 있어 AMI를 구성하는 스마트미터의 시장규모가 예상보다 크지 않은 반면에, 배전 자동화와 송전망 용량 추가 확대 등이 차지하는 비중이 크다는 점을 시사해 주고 있다.

또한 시장별로는 아시아, 북미, EU시장 順으로 나타났는데 아시아의 스마트그리드 시장이 가장 큰 비중을 차지하는 것은 중국의 송전망 업그레이드로 인한 시장규모가 매우 클 것으로 전망되기 때문이다.

또한 Pike Research는 스마트그리드의 핵심 솔루션 중 하나인 스마트미터의 경우 2008년 4,600만대(ABI자료: 2009년 7,600만대)에서 2014년까지 2.5억대까지 확대되어 2015년까지 전세계 스마트계량기 시장이 39억달러에 이를 것으로 예상하고 있다.

특히 미국시장이 2009년 550만대에서 2014년 4,550만대(DoE 목표)로 증가할 것으로 예상되는 가운데, 영국과 프랑스도 각각 2020년, 2017년까지 모든 가정에 스마트계량기를 보급할 계획이다.

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