창조경제 활성화의 주축, ‘스마트그리드 기술’

신성장동력 창출 및 전력시장 경제 활성화 등 범국가 차원에서의 필요성 강화!

스마트그리드는 새로운 개방형 플랫폼으로서 에너지 부문 창조경제 활성화의 중심축이라 할 수 있다. 애플 앱스토어와 같이 스마트그리드 기술과 플랫폼 위에서의 다양한 애플리케이션을 개발하는 개방형 비즈니스 모델로의 확대가 가능하기 때문이다.

에너지 부문의 창조경제를 달성하기 위해서는 에너지, 정보통신, 자동차, 건설 등 다양한 산업이 융합하면서 산업과 일자리를 창출하는 스마트그리드 산업의 활성화가 매우 중요하다고 할 수 있다.

글 이명규 기자(press6@engnews.co.kr)

1. 스마트그리드 기술의 개요

(1) 스마트그리드 기술의 정의

스마트그리드 기술은 전력망 부문, 소비자 부문, 전기자동차 및 운송 부문, 신재생에너지 부문 그리고 전력서비스 부문 등 5개 부문으로 구분할 수 있다. 

(2) 스마트그리드 기술의 종류

① 지능형 전력망 기술

지능형 송전시스템, 지능형 배전시스템, 지능형 전력기기, 지능형 전력통신망 기술 등이 있으며, 스마트그리드 구현을 위해서는 특히 전통적인 전력기술과 결합하는 통신기술의 개발 및 이를 실제 계통에 적용하는 상용화 전략이 요구된다.

② 지능형 소비자 기술

소비자 측에 양방향 통신망의 AMI 시스템을 구축해 전력의 수요·공급 정보에 따라 전력소비를 최적화하고 전력망의 효율을 높이고자 하는 기술로 AMI(Advanced Metering Infrastructure), 에너지 관리시스템(EMS: Energy Management System), 양방향 통신 네트워크 기술 등이 있다.

③ 지능형 운송 기술

전력망과 전기자동차가 상호 자유롭게 접속해 전력망의 효율을 높이고 온실가스 배출량을 감축시키는 기술을 총칭하는 것으로 충전인프라 기술, V2G 기술, 부품·소재 기술 등이 있다.

④ 지능형 신재생에너지 기술

다양한 신재생에너지를 사용해 발전된 전력의 보급을 어렵게 하는 기술적인 장벽을 극복하며 신재생전원을 기존의 전력망에 안정적으로 연계하는 기술을 의미한다. 마이크로그리드(Micro Grid), 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System), 전력품질 보상기술, 전력거래 인프라 기술 등이 있다.

⑤ 지능형 전력서비스 기술

여러 가지 전기요금제도를 개발하고 소비자 전력거래시스템을 구축하여 전력망의 효율을 증대시킴으로써 수요반응 및 지능형 전력거래 등 다양한 비즈니스를 가능하게 해 주는 기술을 의미하며, 실시간요금제(RTP), 수요반응(DR), 전력거래 기술 등이 있다.

2. 스마트그리드 산업의 현황

(1) 세계 스마트그리드 시장 현황

BNEF(Bloomberg New Energy Finance)에 따르면 스마트미터링, 배전자동화 등 스마트그리드 관련 프로젝트 투자규모는 2010년 109억 달러, 2011년 130억 달러, 2012년 139억 달러에 달했다고 한다.

2012년 투자액 성장률은 전년대비 7% 가량으로 이는 대부분 중국 및 여타 아시아 국가의 지출 증가에 기인했다. 북미 지역의 지출은 감소했으며, 유럽은 소폭 증가하는 데 그쳤다.

BNEF는 당초 2012년의 스마트그리드 지출 규모를 144억 달러 규모로 전망했으나, 아시아 지역의 스마트그리 보급계획이 당초 예상보다 느리게 진행되면서 139억 달러로 줄었다. 그러나 일본의 경우에는 2012년 스마트커뮤니티 및 가정용, 건물 에너지 관리 프로그램에 대한 투자가 확대되었다.

(2) 국내 스마트그리드 시장 현황

2012년 기준, 스마트그리드 국내 시장은 약 3,947억 원으로 추산되었다. 

① 지능형 전력망: HVDC 기존 사업들을 포함하면 2012년 지능형 전력망 부문은 약 2,900억 원 시장규모를 보였고 이는 5대 스마트그리드 부문 중 가장 큰 규모를 차지했다.

② 지능형 소비자: 2012년 기준 시장규모는 약 874억 원 수준으로 AMI 총 설치목표량의 3.9%만이 완료되었으며, xEMS 도입 미진 등으로 시장초기 단계에 머물고 있었다.

③ 지능형 서비스: 국내 도입단계이다. 2012년에는 52.5㎽ 규모의 수요반응(DR) 서비스 시행으로 국내 시장규모는 약 34억 원에 불과했다.

④ 지능형 운송: 시장이 성장하고 있으며, 국내 공공 및 민간 EV 충전 설치 규모를 바탕으로 분석한 결과 2012년 기준 약 51억 원 수준이었다.

⑤ 지능형 신재생: ESS 프로젝트를 포함하면 2012년 기준 약 88억 원 정도로 추산됐다

(3) 국내 스마트그리드 기술 현황

정부에서 추진하는 5대 전략 분야별 국내 기술 수준은 AMI, 스마트미터 등 기술적인 측면을 포함하는 지능형 전송망과 지능형 소비자 부분은 세계 수준에 근접하고 있는 것으로 파악된다. 

그러나 선진국들은 서비스 및 S/W분야에서도 기술수준이 높은데 반해 국내 S/W 관련 기술 수준은 낮은 것으로 파악되며 아직까지 전반적인 통합/운영기술은 확보하지 못하고 있는 상황이다.

3. 스마트그리드 산업의 전망

(1) 세계 스마트그리드 시장 전망

BNEF는 단기적인 스마트그리드 시장의 전망에 대해 스마트그리드 법안 도입, 관련 프로그램 또는 프로젝트 착수 등의 가능성을 고려해 이전 예상치보다 느린 속도로 진행될 것으로 내다봤다. 이러한 하락세는 일부 유럽 국가, 한국, 일본, 태국 등에서 나타난 스마트그리드 투자 증가 속도의 둔화에 따른 것이다.

2013년 초, 세계 스마트그리드 도입 진행상황을 검토한 결과, 다수의 국가 계획, 로드맵, 프로젝트가 금융, 규제 등 여러 문제로 인해 어려움을 겪은 것으로 나타났다. EU가 특히 이러한 사례라 할 수 있는데, 개별 회원국은 2012년 3분기까지 스마트미터링 사업을 개발했어야 하나, 대다수가 여전히 이를 실행하지 못하고 있다. 이에 따라 2020년대 초까지는 스마트미터링 도입 완료가 어려울 것으로 예상된다.

그럼에도 불구하고 전 세계 전력회사 및 정책 입안자들은 여전히 스마트그리드의 유용성을 인식하고 있다. 또한 기존 전망 대비 단기적인 추정치는 감소하고 있으나, 투자계획이 다소 지연될 뿐 투자의 전면 철회는 나타나지 않았다.

스마트그리드의 부문별로 봤을 때, 지능형 전력망 분야의 투자가 여전히 가장 큰 비중을 차지하며 가장 빠른 증가를 보일 것으로 예상된다. 배전자동화 역시 점진적인 성장을 할 것으로 판단되며, 신재생에너지의 안정적 계통연계, 전기자동차 지능형 충전 등 기타 부문의 스마트그리드 투자도 지속적으로 증가할 것으로 전망된다.

(2) 국내 스마트그리드 시장 전망

2020년 국내 스마트그리드 시장규모는 약 2.5조 원으로 전문가들은 추정하고 있다. 

제주 실증단지에서 개발된 기술을 거점도시에서 시범 적용함으로써 상호운용성 시험 및 수요반응 및 계시별 요금제(TOU)를 도입할 계획이며, 향후 원격검침 인프라와 에너지저장장치의 도입, HVDC 송전시설 추가 건설 및 전기차 충전기 설치가 증가할 것으로 전망된다. 

① 지능형 전력망

5대 부문 중 가장 큰 시장규모를 차지하며, 향후에도 선전할 것으로 전망된다. 연평균 22.7% 수준으로 성장해 2020년 시장규모는 약 1.5조 원에 달할 것으로 예상된다. 

2020년까지는 주로 HVDC, FACTS, DAS 관련 프로젝트 중심으로 시장이 성장할 것으로 추정되는 반면, SCADA, WAMS, EMS와 같은 기술은 전망기간 동안 성장이 다소 제한적일 것으로 판단된다.

국내 스마트 전력망 기업으로는 LSIS, 효성, 현대중공업 등이 있으며, 글로벌 스마트 전력망 시장의 약 80% 가량을 점유하고 있는 ALSTOM, ABB, GE, Siemens 등과 경쟁중이다.

② 지능형 소비자

AMI 및 xEMS의 설치가 증가되면서 스마트 소비자 시장은 연평균 10.9% 가량 성장해 2020년 시장규모는 약 1,998억 원 정도에 이를 것으로 전망된다.

2013~2020년 AMI 미터기 설치는 약 2,900만 대로 추정되며, EMS 시장은 2015년 이후 가정용, 산업용, 빌딩용으로 설치가 촉진될 것으로 예상되나 고가인 EMS의 투자 회수기간이 5년으로 길기 때문에 소비자들이 설치를 회피해 성장이 더디게 이뤄질 것으로 판단된다.

③ 지능형 서비스

전력수급 안정과 전력소비 감축을 위한 솔루션으로써 연평균 61.4%의 높은 성장률을 보이며 2020년 시장은 약 1,658억 원 규모에 이를 것으로 예상된다.

④ 지능형 운송

전기차는 국내 충전기 설치 미비로 그 동안 괄목할만한 성장은 없었으나, 장기적으로는 연평균 성장률 71.2%로 2020년에는 약 3,770억 원 규모로 성장할 것으로 전망된다.

⑤ 지능형 신재생

분산전원 및 마이크로그리드용 ESS 설치 증가에 따라 연평균 성장률은 52.7%로 예상되며, 2020년 시장은 2,602억 원 규모로 점쳐지고 있다.

4. 국내 스마트그리드 산업, 나아가야 할 방향

(1) 스마트그리드 컨트롤타워 구성

컨트롤타워는 스마트그리드 관련 부처간 또는 부서간의 통합 조정 기능을 함으로써 스마트그리드의 지속적인 성장을 촉진할 수 있다. 또한, 스마트그리드 사업자간의 이해관계가 어떻게 충돌되는지를 이해하고, 국가적 차원에서 이해당사자간 바람직한 상호 역할에 대한 공감대 형성의 장을 마련해야 한다. 이에 컨트롤타워는 복잡한 이해관계를 단지 확인하는 차원이 아닌 조정하는 역할을 수행할 필요가 있다.

(2) 스마트그리드와 기존 사업과의 연계성 강화

타 관련 사업들과 연계해 비즈니스 모델을 확장하고, 예산 투자 대비 효율성을 제고해나가야 한다. 즉, 현재 추진 중인 K-MEG(Korea-Micro Energy Grid)사업, 스마트시티(Smart City)사업, 신재생에너지 보급 및 에너지 효율화 사업 등과의 연계방안 제시 및 실천이 필요하다.

K-MEG 사업은 그린빌딩, 산업단지, 그린빌리지 등의 에너지 생산과 사용의 최적화를 달성할 수 있는 한국형 통합 마이크로 에너지그리드 시스템 개발을 목표로 하고 있다. 스마트그리드와 K-MEG 사업과의 연계를 통해 산업단지와 대도시 건물의 에너지 소비를 절감하고 새로운 비즈니스 모델을 발굴하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

그리고 스마트시티 구축의 핵심 세부 사업영역인 ‘스마트에너지(Smart Energy)’ 부문과의 공동사업도 추진할 수 있다. 스마트시티의 주요 요소인 스마트 에너지와 환경, 스마트 정부, 스마트 건물, 스마트 운송, 스마트 서비스 중 에너지 부문과의 공동사업이 가능할 것이다.

(3) 소비자 수용성 확보가 우선적인 과제로 인지

소비자 수용성이 중요한 것으로 강조되고 있지만, 핵심 정책과제 반열에 오르지 못한 채, 주로 홍보차원에서만 부각되고 있다. 확산사업이 시작되기 전인 현 시점에서는 소비자 수용성 확보가 차후 과제로 인식될 수 있지만, 수용성 확보는 대규모 확산 시점 이전부터 단계적으로 추진되어야 한다.

소비자 수용성 확보의 실질적인 주체는 사업자가 되겠지만, 정부 차원의 소비자 수용성 확보방안 및 지원책 수립이 필요하다.

(4) 다양한 정책 아이디어 창출의 필요성

기존 전력IT를 넘어 스마트그리드에 맞는 제품 및 서비스의 활성화를 위해서는 보다 다양한 정책 아이디어가 창출되어야 한다. 스마트그리드 시대로의 변화에 따라 파생될 기술, 경제, 사회, 문화의 변화를 사전에 진단하고 정책 아이디어를 도출할 수 있는 전문가 저변을 확대해야 한다.

즉, 기존의 전문가 집단을 넘어 다양한 학문 영역의 전문가가 스마트그리드에 관심을 가지고 아이디어를 도출할 수 있는 장을 마련해야 할 것이다.

5. 마무리

인류가 전기 에너지를 사용한지 130년이 넘어섰다. 전력사업에 있어서 앞으로의 10~20년은 지금까지의 변화를 뛰어넘는 큰 변화를 겪게 될 것으로 전망된다. 스마트 그리드는 온실가스 감축, 화석 연료 의존도 감소, 신성장 동력 창출 및 전력시장 경제 활성화 등과 같은 범 국가 차원의 필요성과 더불어 사업자 및 소비자 측면의 요구사항이 합쳐져 전력 효율화, 산업 활성화 및 그린화의 니즈로 나타나고 있다. 

스마트 그리드는 전통적인 송배전 역량 강화와 전력 IT화에 따른 사용자 서비스 확장의 2가지 측면에서 진화방향을 모색 중이다. 국제적으로는 G8, 한국 등 17개 주요국으로 구성된 에너지와 기후에 관한 주요경제국포럼(Major Economies Forum on Energy and Climate)에서 한국은 이탈리아와 공동으로 스마트 그리드 로드맵을 확정·발표했다. 이에 따라 우리나라는 스마트 그리드 선도국으로서의 위상이 더욱 강화될 것으로 기대된다. 

국내에서는 다양한 사업자와 기업들로 구성된 10개 컨소시엄의 168개 업체가 참여하는 스마트 그리드 제주실증단지가 세계 최대의 테스트베드로 구축되고 있어 국내외의 주목을 받고 있다.

시스템들의 시스템인 스마트그리드는 구조적으로 장기간이 소요되는 사업이므로 일관성 있게 추진해야 한다. 즉, 전력산업, 정보통신산업, 가전산업, 자동차산업, 건설산업 등의 결합체로 대규모 융합산업이라 할 수 있다. 그러므로 산업구조, 요금구조, 기술발달, 소비자인식변화 등 다양한 요소의 발전이 함께 이뤄져야 할 것으로 사료된다.

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