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국가별·기업별 스마트 그리드 기술 현황지능형 전력망 시스템, 스마트 그리드 ③
정환용 기자 | 승인 2018.04.04 11:07

[EPNC=정환용 기자] 다음은 현재 국가 별로 추진하고 있는 스마트 그리드 사업 현황이다. 뉴욕타임즈의 칼럼니스트 토머스 프리드먼은 “에너지 산업의 육성을 비롯해 탄소공세적(Carbon Advantage) 발상의 전환이 필요하다”고 언급했다. 이는 전 세계가 그린 레이스를 펼치고 있는 가운데, 선진국들이 정부 주도 하의 연구개발 전략으로 그린 에너지 시장을 선점하려는 것을 뜻한다. 한국스마트그리드협회는 2009년 스마트 그리드 시장 규모를 미국 214억 달러(약 23조 원), 전 세계 약 693억 달러(약 74조 원)로 예상했다.

 

Part 1. 지능형 전력망 시스템의 과거와 현재
Part 2. 스마트 그리드의 설계와 구성을 위한 과제
Part 3. 국가별, 기업별 스마트 그리드 기술 구현 현황

 

미국 - 에너지 자립, 노후 전력망 현대화를 통한 경기부양

2003년에 ‘Grid 2030’ 국가비전을 발표한 미국은, 2009년부터 경제회복과 재투자법(American Recovery and Reinvestment Act of 2009, ARRA 2009)에 따라 전력망의 현대화에 45억 달러를 투자했다. 또한, 2008년부터 콜로라도 주 볼더 시를 시범도시로 지정하고, 스마트 미터 5만여 개와 전기차 600여 대를 보급하는 등 실증사업을 추진하고 있다. 더불어 49개 주에 걸쳐 100개 스마트 그리드 프로젝트에 매칭펀드 형태로 총 81억 달러(정부 34억 달러, 민간 47억 달러)를 투입하겠다고 발표했다.

EU - 신재생에너지 보급 확대, 온실가스 감축 목표 설정

유럽연합은 2006년 유럽 전역 네트워크의 유연성과 저탄소 에너지원의 용이한 접근, 신뢰성, 경제성을 충족시키기 위해 스마트 그리드 시스템을 구축하겠다는 전략(Smart Grids Vision & Strategy)를 발표했다. 이듬해에는 스마트 그리드의 5대 전략적 연구 분야를 ▲스마트 배전망 구축 ▲효율적 장거리 에너지 공급 ▲송·배전 자산관리 ▲지속적 운영과 전력공급 관련 미래 예측기술 개발 ▲고객 인터페이스 기술의 혁신과 표준화 ▲규제개혁 방안 등으로 선정했다. 그리고 2020년까지 신재생에너지 20% 확대, 온실가스 20% 감축을 골자로 하는 ‘Climate and Energy Package 20-20-20’에 합의했다.

일본 - 태양광 발전 계통 연계를 위한 마이크로그리드 확산

2009년 기술개발 로드맵 수립에 착수한 일본은 2009년부터 10년간 100억 엔 규모의 기술개발을 진행하고 있다. 정부가 아니라 민간기업을 중심으로 분야 표준화를 추진하고 있으며, 태양광 발전의 확대를 위한 실증사업을 전국 10개 섬에서 추진하고 있다. 2010년에는 요코하마, 키타큐슈, 토요타, 간사이 등 4개 도시를 스마트 그리드 실증지역으로 선정하고, 5000세대를 대상으로 연간 1000억 엔 규모의 사업을 추진하고 있다.

중국 - 송전계통 강화, 전력 자원의 최적 배분에 초점

중국은 전력망에 새로운 시스템을 도입하기 가장 어려운 국가 중 하나다. 기본적으로 토지가 손에 꼽힐 만큼 넓어 전력망 구축 자체가 숙제다. 총 3단계로 스마트 그리드 종합 추진계획을 발표한 중국은 1단계로 발전계획 수립 완료와 핵심기술·설비 연구개발, 시범사업 완료를 위해 2010년 5500억 위안을 투자했다. 2015년에 돌입한 2단계에서는 핵심기술과 설비의 광범위한 응용에 2조 위안을 투자하기 시작했고, 오는 2020년에는 3단계로 전체 전력망 지능화의 완성에 1조 7000억 위안을 투자한다고 발표했다.

 

슈나이더 일렉트릭 - 첨단 배전관리 시스템

앞으로의 전력 시장은 탈탄소화(Decarbonization), 사물인터넷 기반의 디지털화(Digitalization), 분산화(Decentralization), 전기화(Electricity)를 뜻하는 3D+E 트렌드가 강화될 것이라고 예상했다. 현재의 추세대로라면 우리나라를 비롯해 전 세계가 40년 동안 에너지 소비가 1.5배 더 증가하며 전기의 수요가 급증하게 된다. 그러나 한국은 파리기후변화협약에 따라 온실가스를 37% 감축해야 하는 ‘에너지 딜레마’에 처했다.

슈나이더 일렉트릭은 증가하는 전기 수요를 충족하면서도 온실가스 감축 의무를 수행하기 위해 스마트 그리드 사업을 확장하고 있다. 전력 사용량을 실시간으로 확인하고 전력 공급과 수요를 자율적으로 조율해 에너지를 관리할 수 있다면, 현명하게 에너지 딜레마를 극복할 수 있다는 것이 요점이다.

▲캐나다 토론토의 라이어슨 대학교(Ryerson Univercity)에 있는 슈나이더 일렉트릭의 스마트 그리드 연구소.(사진=라이어슨 대학교)

슈나이더 일렉트릭 아태지역 스마트 그리드 개발 매니저 장 필립 엘 코리(Jean Philippe El Khoury)는 현재 세계적으로 증가하는 전기 소비량에 대비해 첨단 배전관리 시스템(Adaptive
Distribution Management System, ADMS)에 집중하고 있다고 언급했다. 그는 ADMS에 대해 “고효율, 고신뢰성, 비용절감 등의 요소로 스마트 그리드를 운영할 수 있도록, ADMS는 수요 관리, 실시간 네트워크 모니터링, 제어, 복구 네트워크, 다운타임 감소, 예측 능력, 유연한 데이터베이스 접근으로 손실과 운영비용 감소 등 공통된 요구를 만족시킨다고 설명했다.

이탈리아 총 전력 생산의 70%를 담당하는 전력회사 에넬(Enel)은 전력 수요 충족과 탄소 배출량 감소 등 두 가지 요구를 모두 충족해야 하는 상황에 처했다. 슈나이더 일렉트릭과의 협업으로 막대한 비용을 투입하기보다 기존 네트워크를 최적화시켜 에너지 효율성을 향상시키는 데 집중했다. 슈나이더 일렉트릭의 스마트 그리드 시스템은 에넬의 전력 배분 시스템에 적용됐고, ADMS의 공급으로 전력망 관리 계획부터 시뮬레이션, 실행, 분석까지를 통합 관리해 기존 시스템보다 가시성을 높인 실시간 전력 솔루션을 사용했다. 그 결과 연간 144GWh에 달하는 에너지를 절감하고, 탄소 배출량도 연 7만 5000톤 가량을 절감할 수 있었다.

 

인텔 - 스마트 그리드 정보모델 표준

인텔은 피칸 스트릿(Pecan Street Research Institute)와의 협업으로 가정에서의 에너지 사용에 대해 더 나은 선택을 할 수 있도록 지원하는 기술을 테스트하고 있다. 피칸은 첨단 에너지 관리 시스템을 비롯해 연관기술, 비즈니스 모델, 고객 행동 등을 연구개발하는 조직이다. 인텔 북아메리카 에너지·유틸리티 산업 마케팅 매니저 앨런 로즈(Alan Rose)는 “피칸 스트릿은 소비자들이 에너지 세상에서 보다 나은 결정을 내려, 에너지를 좀 더 현명하게 사용할 수 있도록 돕고 있다”고 언급했다.

이 프로젝트는 IoT의 효율적인 발전을 위한 테스트베드 역할을 하고 있으며, 이를 인텔이 지원하고 있다. 인텔 기반의 센서 기술과 스마트 미터를 통해 태양열 발전 시스템에서 생성되는 에너지를 비롯해 에너지의 총 사용량이 측정되고, 수집된 데이터를 스트리밍하면 인텔 기반 서버가 데이터를 분석해 사용 패턴 표시, 데이터 시각화, 에너지 사용 관리·개선 등을 처리한다.

피칸 스트릿에서 진행하는 이 프로젝트들은 인텔이 공용 아키텍처를 토대로 데이터의 시각화, 공유, 분석, 적용에 필요한 엔드 투 엔드 솔루션을 제공하는 역량도 키울 수 있다. 테스트베드부터 데이터 보안까지 지원하고 있는 인텔은, 에너지의 미래를 변화시키고 녹색 기술을 실현하는 데 필요한 구성 요소를 제공하기 위한 연구개발에 매진하고 있다.

 

하니웰 - 엘스터 REX2 스마트 미터

하니웰은 스마트 에너지 산업으로 파트너사, 고객과 함께 세계가 에너지를 사용하는 방식을 바꾸고자 노력하고 있다. 하니웰이 제공하는 산업의 핵심은 효율적인 에너지 소비로, 가정과 건물, 공공시설, 지역사회 전반에 걸쳐 스마트 에너지 솔루션을 공급하고 있다. 하니웰의 에너지 솔루션은 전 세계적으로 1억 5000만 주택, 1000만 건물, 1000여 개의 상업·산업 현장에 적용돼 있으며, 스마트 미터링부터 전력망 자동화, 분산자원, 에너지 저장, 데이터 분해·분석 등의 솔루션을 제공하고 있다.

엘스터(Elster)와 협업해 제작한 스마트 미터 ‘렉스(REX) 2’는 기존의 렉스 계측기 제품군에서 스마트 그리드의 필요성에 의한 기능들을 새로 제공한다. 메모리 강화, 보안 향상, 원격 업그레이드 기능, 정전·전압 모니터링 등의 기능들을 포함하고 있다. 향후 발전되는 기술과 통신 유연성을 감안해 제작한 렉스 2는 하니웰의 양방향 900MHz 네트워크와 지그비(Zigbee) 2 .4GHz 네 트워크를 제 공하고, A NSI C 12.19와 C12.22를 모두 지원한다. 또한, 첨단 전력망 인프라 계획을 지원하는 서드파티 기술을 위한 개방형 아키텍처 프레임워크를 제공한다.

▲엘스터 REX2 스마트 미터.

렉스 2 스마트 미터는 선택사양인 200A 통합 서비스 제어 스위치를 추가해 사용할 수 있다. 현장 경험을 토대로 제작된 이 스위치는 수명이 길어질수록 접촉 저항이 낮아지도록 지속성에 최적화됐다. 제어 스위치가 있는 렉스 2는 스위치가 없는 제품과 외관상 구별할 수 없어 제품 배치에 대한 우려를 잠식시킨다. 또한, 고급 수요를 위한 잠금장치를 지원하며, 스위치는 네트워크를 통해 조작하거나 공인된 장비 담당자가 조작할 수 있다.

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정환용 기자  hyjeong@epnc.co.kr

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