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제4차 산업혁명 시대 (22): 스마트 에너지 그리드

2018년 12월 21일 [(주)문경사랑]

 

 

↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
문경대학교 특임교수

ⓒ (주)문경사랑

 

스마트 에너지 그리드란?

스마트 에너지 그리드(SEG: Smart Energy Grid)는 전기의 생산, 운반, 소비 과정에 정보통신기술(ICT)을 접목시켜 공급자와 소비자의 상호작용으로 효율성을 높이는 지능형 전력망 시스템이다. SEG는 단순히 전력망의 지능화뿐만 아니라, 다른 산업과 연계할 수 있다는 점에서 큰 파급효과를 가지고 있다. SEG와 연계되는 분야는 전력서비스, 정보통신, 전력저장장치, 마이크로그리드(Microgrid, 분산전원), 전기자동차, 건설산업 등이 있다.

현재의 전력시스템에서는 우리가 실제로 사용하는 전기보다 10% 정도 많이 생산하도록 설계되어 있다. 이는 전력의 최대소비량에 맞춰 전기를 미리 확보해 놓는 것이다. 이러한 경우에 연료와 각종 발전설비도 추가적으로 필요하고 버려지는 전기도 많아 에너지 효율이 떨어지며, 연료를 태우는 과정에서 이산화탄소 배출도 늘어난다.

결국 SEG는 가정에서 사용하는 TV, 냉장고 등의 가전제품과 공장의 산업용 장비를 효율적으로 관리하는 신개념의 지능형 전력시스템이다. 즉, 집, 사무실, 공장 등 전기요금을 장소에 관계없이 실시간으로 확인할 수 있고, 전기요금이 비싼 낮 시간대를 피해서 공급되던 수직적 방식에서 벗어나, 분산전원 방식의 양방향 수평적 공급체계를 마련함으로써 에너지 프로슈머(E-Prosumer: P2P) 시대가 등장할 수 있는 기반이 마련된다.

에너지 절감과 품질 향상

SEG의 최종적인 목표는 에너지 절감이다. 필요한 만큼의 전기를 생산하고, 남는 전기는 축전기를 통해 저장하고 필요할 때 다시 공급함으로써 전기를 절약할 수 있다. 또 전력수요를 분산시켜 발전 설비의 효율을 늘리고, 통신 기기에 직접 전력을 공급하는 전력 변환장치나 축전지의 일부를 수전(受電) 및 예비전원 설비와 분리하여 통신 기기의 근처에 분산시켜 설치함으로써 송배전 효율을 높일 수 있다.

따라서 스마트 그리드는 에너지 절감과 신재생 에너지 도입의 가속화로 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있으며, 이는 공급이 일정하지 못한 신재생 에너지를 활성화 및 상용화할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 전기사용량을 실시간으로 모니터링하여 전력수요를 분산시키고, 전력공급 사고가 발생하였을 때에는 이를 대체할 송배전 선로를 통해 전기를 공급하는 유연한 대처도 가능하다. 이러한 대응은 높은 품질의 전기를 안정적으로 공급할 수 있게 된다.

SEG의 주요 역할을 요약해 보면 1) 소비자에게 다양한 전력 정보를 전달해 효율적인 전력소비 유도, 2) 전기자동차가 전력을 충전하고 방전하는 시스템 구축, 3) 신재생에너지에서 생산된 전력을 안정적으로 공급, 4) 정전의 경우 관련 전력망을 부분적으로 단절시켜 정전구역 최소화, 5) 직류 송전이 가능해 가전제품의 전기효율 향상, 6) 글로벌시대에 국가 간 전력망 연계 가능 등의 효과가 있다.

스마트 에너지의 미래

미래 4차 산업혁명시대에 핵심 기술요소가 적용되는 에너지의 생산과 수급 시스템은 다양한 에너지 거래주체들이 자유로운 시장구조에서 복잡한 에너지 거래를 용이하게 할 것이다. 분산화된 에너지의 관리 및 제어가 자동화됨으로써 국가 에너지 공급 및 수요 등의 거래량 데이터를 축적 및 분석하여 자동적으로 수급균형에 도달하게 되는 메커니즘이 형성될 것으로 전망된다.

따라서 에너지 거래주체의 행동변화 없이도 스마트 시스템은 모든 에너지의 거래 및 사용량을 효율적으로 제어하게 될 것이며, 현실적으로 이러한 에너지 시스템이 구현되기 위해서는 전력수급의 안정화 차원에서 전력의 수급과 계통 문제에 대비할 필요가 있을 것이다. SEG는 다소비 에너지를 필요로 하는 4차 산업혁명시대에 핵심과제이다.

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