최신 스마트그리드 기술 한자리에

국내외 24개국 270개 업체 참가… 해외 바이어 초청 수출상담회 개최

한국전력기술인협회는 지난 5월 9일부터 11일까지 서울 코엑스에서 전력산업 글로벌화 및 수출산업화를 위해 ‘2012 국제 스마트그리드 및 전기설비전’을 개최했다.

스마트그리드란 기존의 전력망에 IT 기술을 접목시켜서 전력 공급자와 소비자가 서로 실시간으로 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망이다.

한국전력기술인협회와 KOTRA가 공동주최, 지식경제부가 후원한 이번 행사에는 전력 및 스마트그리드 설비, 발전·원자력 설비, 신재생에너지 등의 품목을 보이기 위해 다양한 업체가 기술을 전시했다.

올해 행사에는 우리나라를 비롯한 24개국의 270개 업체가 참석해 450개 부스에서 전시회를 가졌다. 개막식은 지식경제부 이관섭 실장, KOTRA 오성근 부사장, 기타 전력 기관 단체장 등 각계 인사들이 참석한 가운데 치러졌다.

이번 전시회에서는 해외바이어 등을 초청해 수출상담회를 가지고 전기 기술 및 안전 세미나 등 다채로운 행사가 열렸으며 우리나라스마트 그리드 산업의 현재 상황과 미래를 보여줄 수 있는 장이 마련됐다. 최근 3년 동안 해외바이어 초청 수출상담회를 통해 케냐 발전청으로 부터 화력발전소 2기를 수주하여 13억달러를인도로부터 전력기자재 4억8천만달러를 수출 계약했다.

이번 행사에는 전력 및 스마트그리드 설비, 발전ㆍ원자력 플랜트 설비, 신재생에너지 등의 기술력을 가진 국내ㆍ외 24개국, 270개 업체(450개 부스)가 참가하고, 해외바이어 초청 수출상담회, 전기품질 및 시스템 세미나, 전기설비 예방진단 및 유지관리 기술세미나, 2012 SG연구회 춘계학술대회, 스마트그리드 컨퍼런스, 전기안전관리기술교육 등 다양한 부대행사가 진행됐다.

또한, 스마트그리드 및 원자력 등 전력플랜트 수요가 크게 증가하고 있는 아시아, 중동ㆍ아프리카, 중남미, 러시아연방(CIS) 등 세계31개국의 발주처, EPC(설계·시공·조달) 기업 및 유력 수입상 등 90개사가 방한했다.

이외에도 NASA(미국) 및 Kanemastsu USA(미국), TD Vektor(러시아), Tata Power(인도) 등에서는 전력 및 스마트그리드 관련설비 및기자재 수입을 위해 방한했으며, MWM Asia pacific Pte(독일), CNEE(과테말라), PromElektroAvtomatika(러시아) 등 신재생에너지, 발전·원자력 플랜트 관련 기업에서 바이어초청 수출상담회에 참가했다.

한편, 최근 3년간 해외바이어 초청 수출상담회 개최 후 케냐 발전청으로부터 화력발전소 2기를 수주해 13억불의 수출계약을 달성,한전ㆍACWA Power(사우디) 컨소시엄이 ‘Rabigh IPP(화력발전, 1,200MW) 프로젝트’ 25억불(2건)을 수주, 삼화전기가 인도CROMPON과 15만불을 계약하는 등 전력기자재 4억8천만불(22건)을 수출 계약한 바 있다.

특히 스마트그리드와 원자력 등 전력 플랜트 수요가 크게 증가하는 아시아·중동·아프리카·중남미·러시아연방(CIS) 등 세계 31개국의발주처와 EPC(설계·시공·조달) 기업 등 90개 구매업체가 전시장과 수출상담회에 참여한다.

미국 상용차 부품업체 이튼도 무정전전원공급장치(UPS) 2종과 그린솔루션을 선보이고 10일에는 한국 세일즈 담당인 아담 초이 이사가 직접 이튼의 세일즈 전략에 관한 세미나도 진행한다.

유상봉 한국전력기술인협회 회장은 “전력산업 글로벌화와 수출산업화 정책 일환으로 열리는 올해 전시회에는 31개국 90개 업체가참여할 예정”이라며 “최근 3년간 해외바이어 초청 수출상담회 등 한국전력과 삼화전기에서 총 42억달러의 수출계약을 이뤄낸 만큼올해도 가시적인 수출성과가 기대된다”고 말했다.

스마트 기술이 대세로 자리잡아

이번 전시회에는 스마트그리드 기술이 대거 전시되었다. 엠마텍은 절전형 전자접촉기를 선보였다. 절전형 전자첩촉기는 전기가 유입될 때 코일에 전류를 약 20msec 동안 인가해 영구자석의 홀딩력으로 유입 상태를 유지하는 기술이다.

전류 소모량의 95%를 절감하고 진동, 소음, 발열, 화재 위험이 없는 점이 돋보였다.

아울러 스마트 폰을 이용한 안전 기술도 소개됐다. (주)웅광전기는 전기설비 원격감시 시스템(RECS)을 선보였다. 전기설비 원격감시 시스템은 원격감시장비를 전기설비에 설치해 운전 상태를 24시간 감시, 분석해 이를 관리자의 스마트 폰과 연결해 24시간 실시간으로 관리하는 기술이다.

한편 (주)여의시스템은 지능형 변전소도 선보였다. (주)여의시스템이 개발한 자동화시스템은 변전소 내부의 전자파 영향을 받지 않으면서 높은 네트워크 활용성을 지녔기 때문에 변전소를 오랫동안 문제없이 가동할 수 있다.

기후 변화 기술도 선보여

현재 기후변화로 인해 낙뢰가 빈번하게 발생하고 피해가 급증하고 있으며 일본에서는 이미 낙뢰를 상품화하기도 했다. (주)옴니엘피에스는 낙뢰 피해를 저감하는 쌍극자 피뢰침과 탄소 접지봉, 서지보호장치를 선보였다. (주)옴니엘피에스의 이병언 대리는 “쌍극자피뢰침은 뇌운이 접근할 때 대지의 전하를 사전에 방전해 낙뢰조건을 근본적으로 제거하므로 각종 사고를 방지한다. 또한 탄소 접지봉은 낙뢰시 전위상승을 억제하고 장비에서 발생하는 전압 부담을 줄였으며 서지보호장치는 유도뢰를 차단해 전자기기 손상을 방지한다”고 밝혔다.

이외에도 유수의 전문가를 초빙해 해외바이어초청 수출상담회, 전기품질 및 시스템 세미나 등 다채로운 행사를 열었으며 국내외 전기 기술을 한 눈에 보여줄 수 있는 전시회가 됐다.

특히 스마트그리드 컨퍼런스에서는 스마트그리드 시스템과 연료전지, 빌딩 에너지 관리시스템, 전기자동차의 충전 등에 대해서 소개됐다. 이를 통해 산업체는 물론 가정에서도 에너지 소비를 줄이고, 화석 에너지를 대체하고 환경을 개선하는 녹색 교통을 이루는데도움을 받을 것이다.

한국전력기술인협회는 본 전시회 개최를 계기로 융합제품과 시장을 포괄하는 스마트그리드 비즈니스 모델구축을 위해 최선의 지원을 할 계획임을 밝혔다.

전자과와 기계과 학생들 ‘스마트그리드’를 품다

환경 문제의 대두와 그린 트렌드의 부상, 이에 따라 전력 소비에 대한 국제적인 관심사는 ‘절감’을 넘어 ‘생산 방식’에 그 화두가 집중되고 있고, 나아가 태양열, 풍력 등 신재생에너지를 활용하기 위한 인프라 구축 역시 중요한 문제로 드러나고 있다. 본 기고에서는 현지를 탐방한 전자과와 기계과 학생들의 눈을 통해 국내 스마트그리드 및 글로벌 스마트그리드의 현주소를 살펴봤다.

1. “어떤 주제로 탐방을 계획하면 좋을까?”

부산대학교 GIFT 인재양성센터에서 매년 시행하는 ‘Global 학생파견 프로그램’에 지원하기로 결정한 우리들의 최초, 최대의 고민은바로 주제 정하기였다. 중앙도서관에 모여서 주제 결정에 관해 격렬한 토의를 하기를 몇 시간, 마땅한 주제를 정하지 못해 지쳐갈 무렵 전자과 학생인 이재길 학생이 꺼낸 단어가 바로 스마트그리드였다. 기존의 전력전송 기술에 IT를 융합한 스마트그리드는 융합과친환경을 중시하는 GIFT 사업에 가장 적합한 주제라는 생각이 들었다. 더군다나 스마트 폰, 스마트 카 등등 최근 가장 이슈인 단어가바로 ‘스마트’가 아닌가. 또한 세상을 구할 기술에 선정된 스마트그리드, 우리들은 말 그대로 스마트그리드에 반해버렸다.

2. 나를 알고 상대를 알면 백전백승 ‘제주 스마트그리드 실증 단지’를 방문하다.

스마트그리드를 주제로 미국 탐방이 결정된 우리들은 미국 탐방에 앞서 우리나라의 스마트그리드 상황과 계획에 대해서 알아보기로 하였다. 그렇게 자료를 수집하던 중 제주도에 스마트그리드 실증단지가 있다는 걸 알게 되었고 자료를 통해서 알아보는 것 보다직접 눈으로 보고 몸으로 체험하는 것이 훨씬 더 좋을 것이라고 판단하여 미국으로 가기 약 2주 전인 2월 1일 제주도로 향하였다.

따듯한 기온을 기대하고 제주도에 도착하였지만 아이러니하게도 공항에서 나온 뒤의 생각은 ‘춥다’였다. 불행하게도 우리가 제주도를 방문한 날은 56년 만에 강추위가 찾아온 날, 눈발이 흩날리고 강한 바람이 부는 제주도에서 우리는 오로지 스마트그리드에 대해서 배워 오겠다는 일념 하나로 제주도에 있는 4개의 스마트그리드 홍보관을 탐방하였다. 우리가 찾아가기로 한 곳은 스마트그리드종합홍보관(KEPCO), SK 스마트그리드체험센터, GS칼텍스ㆍKT 스마트그리드 체험관, 신ㆍ재생 에너지 홍보관으로 미리 예약을 한덕분에 가이드로부터 자세한 설명을 들을 수 있었다.

각 관들은 일반인들을 상대로 스마트그리드를 홍보하기 위해 만들어졌기 때문에 보다 쉬운 설명과 직접 체험할 수 있는 프로그램 위주로 짜여 있었다. 특히 스마트 홈의 경우 실제 스마트그리드가 적용된 가정을 구현에 놓아서 마치 타임머신을 타고 몇 년 후의 삶을체험해 보는 듯한 느낌을 받았다. 스마트 TV를 이용하여 현재 전기요금을 확인하여 이에 따라 집안의 가전제품들을 제어할 수 있고,조명의 밝기 또한 자동으로 조정되었다. 이것은 우리가 흔히 가지고 있는 스마트폰에 어플리케이션을 다운로드받아 사용 또한 가능하게 될 것이라고 하였다. 이 밖에도 전기자동차와 관련하여 직접 전기자동차를 충전해볼 수 있었고 SK 스마트그리드 체험센터에서는 전기자동차를 시승할 기회가 주어졌다. 비록 구형 모델이여서 핸들도 무거웠고 승차감도 좋지 않았지만 전기자동차 특유의 무소음, 무진동은 새로운 느낌 이었다.

또한 제주도에는 곳곳에서 태양력, 풍력 발전기를 볼 수 있었는데 대규모의 태양력, 풍력 발전 단지들은 말 그대로 장관이었다. 어마어마한 크기의 풍력발전기가 굉장한 속도로 회전하는 걸 보고 있으면 우리나라도 풍력발전의 가능성이 크다는 생각이 들었고 관광자원으로 발전시켜도 좋을 것이라는 생각이 들었다. 이러한 신재생에너지들은 스마트그리드에서 중요한 역할을 하는 요소 중 하나인데 정부차원에서 사용하는 것이 아닌, 개인이 풍력과 태양광 등의 신재생에너지들을 이용하여 KEPCO에 전력을 다시 되파는 것이가능한 것이다. 즉 각 가정은 단순한 소비자가 아닌 공급자의 역할을 할 수도 있는 것이다.

제주도 탐방을 통해 스마트그리드에 대한 지식으로 무장한 우리들은 부푼 기대를 안고 미국으로 향하였다.

3. 스마트그리드 전문가와 함께한 UCLA 탐방

미국 스마트그리드 탐방 첫날, 도착하자마자 우리는 이제 막 스마트그리드에 대한 연구가 활발히 진행 중인 UCLA에 방문하게 되었다. 사실 LA지역의 스마트그리드는 아직 초기 단계이나 캘리포니아주 전체가 스마트그리드에 대한 정책이 활발하게 진행되어 LA도연구소와 대학을 중심으로 활발히 연구 중에 있었다.

한국 역시 지난 해 6월 한국에너지기술연구원이 UCLA와 협력해 스마트그리드 연구를 진행하고 있는 중이었다.

이틀 뒤 전기자동차와 스마트그리드를 접목시킨 시연회가 UCLA에 있을 예정이었으나 2주 뒤로 연기가 되어서 UCLA 스마트그리드연구센터에서 현재 근무 중이신 이은규 박사를 만나는 것으로 변경됐다. UCLA 스마트그리드 연구센터에 도착하였을 때에 이은규박사뿐만 아니라 한국에너지기술연구원에서 현재 UCLA로 파견된 두 박사들도 함께 만났다. 이분들 또한 스마트그리드와 관련된 연구를 진행하고 있었다.

그들에 따르면 스마트그리드 보안은 스마트그리드가 전력기술에 IT가 융합된 기술이다 보니 이에 따른 해킹에 대한 위험성이 생기고 작게는 한 가정에 금전적인 피해를 입히고, 크게는 범국가적인 테러로도 이어져 큰 혼란을 야기할 수도 있는데 이러한 위험으로부터 안전하기 위해  보안시스템을 구축하는 역할을 한다고 한다. 이에 따라 통신망 자체를 인터넷 망을 쓸 것인지 다른 새로운 통신방법을 사용할 것인지도 미국 내 스마트그리드 보안에 있어서 주요 쟁점중 하나라고 하였다.

또한 그들은 전기자동차와 신재생에너지의 미래에 관해서 아직은 인프라 구축이 잘되어 있지 않아 전기자동차를 사용함과 신재생에너지를 활용함에 있어서 문제가 있으나 지금도 활발히 연구가 진행 중에 있으므로 머지않아 몇몇 가지의 단점들을 보완하여 한국내에 널리 보급될 수 있을 것으로 전망하였다. 아울러 “한국과 미래의 스마트그리드에 대해 국내의 전력회사가 미국과는 달리‘KEPCO’ 하나만 존재하고, 전력 기술과 IT기술 모두 뛰어나 스마트그리드 사업이 발전할 수 있는 밑바탕이 이미 깔려있어 머지않아한국도 스마트그리드를 전국적으로 시행하고 나아가 이러한 기술력을 바탕으로 세계에 기술을 수출할 수도 있을 것”이라고 전망하였다.

4. 스마트그리드 사업을 막 꽃피우기 시작한 글렌데일을 방문하다

이튿날인, 우리는 LA 인근에 위치한 조용한 마을인 글렌데일시에 있는 유틸리티 회사인 ‘Glendale Water and Power(이하 GWP)’를 방문하게 되었다.

이곳에서는 글렌데일시에서의 수도와 전력공급을 담당하는 회사로 일찍부터 스마트그리드에 대한 관심을 가지고 스마트그리드 사업을 추진 및 실행 중인 업체였다. 오전부터 시작된 미팅에서 ‘Craig Kuennen’ 마케팅 관리자와 ‘Martin Power’ 공익프로그램 담당자등이 참석했다.

현재 글렌데일 시에는 스마트그리드 사업의 기반이 되는 스마트 미터기 보급이 이미 활발히 이루어졌는데 보급률이 무려 98%에 이른다고 한다. 거의 대부분의 건물에 스마트 미터기가 있다고 봐도 과언이 아니었다. 이러한 스마트 미터기는 전력 사용 시는 물론 개인이 발전을 하여 전력회사에 판매 할 경우에도 중요한 역할을 하는 쌍방향형 미터기이다. GWP는 집에서 전력사용량을 확인할 수도있고 평소에는 액자와 같은 장식품으로 쓸 수 있는 표시기 보급, 지난 몇 달간 전력사용량과 추이를 알 수 있는 인터넷 포털사이트‘Opower’ 운영등 사용자를 위한 노력을 아끼지 않는다. 뿐만 아니라 분산 전력 사용형식으로 심야전력을 이용하여 얼음을 만들어 낮시간에 냉방에 활용하는 ‘ICE Thermal Energy Storage’ 사업 역시 배울 만한 점이었다.

그들은 빠른 스마트그리드 보급을 위해 2007년부터 TV, 신문, 라디오 등의 매체를 통해 꾸준히 홍보 광고를 시작했고, 또한 주민들이이해할 수 있도록 강당에서의 교육 및 강연, 실제 기기 시연 등의 노력을 기울였다고 한다. 또한 우편물을 통해 스마트그리드에 대한홍보를 끊임없이 함으로써 주민들에게 거부감 없이 사업을 추진할 수 있었다고 한다. 그리고 이러한 스마트그리드 사업을 통한 전력절감 효과는 아직 시작한지 얼마되지 않아 정확한 평균치는 낼 수 없었으나 약 4,000MW라는 양의 전력을 절감 할 수 있었다고 하니미국 전역에 확산될 경우 엄청난 양의 전력을 절감할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

미팅 이후 실제 글렌데일 주민들은 어떻게 생각하는지 설문조사를 실시했다. 설문조사 결과 주민 대부분은 스마트미터기를 현재 사용 중에 있고 몇몇 주민들은 자신의 집에서 개별적으로 발전을 하는 것으로 나타났다. 그 효과에 대해서는 ‘아직 잘모르겠다’는 사람들이 많았는데 이는 아직 사업이 진행 된지 얼마 되지 않아서인 것으로 파악된다. 그러나 주민들 대부분은 이러한 사업에 대해 만족하는 분위기였다.

글렌데일이라는 작은 시에서 진행 중인 스마트그리드였지만 이미 상당부분 진행 중에 있었고 주민들 또한 이러한 사업에 호의적이라는 사실을 통해, 국내 스마트그리드 정착에 있어 참고할 부분이 많다는 사실을 알 수 있었다.

5. 전기 자동차 천국이 될 샌프란시스코

2박3일간의 L.A 탐방을 마친 후 샌프란시스코로 향하였다. 두 번째 탐방 목적지로 샌프란시스코를 정한 이유는, 샌프란시스코는 미국 내 전기자동차 충전소가 가장 잘 보급된 도시로 앞으로 국내에 전기자동차 충전소 보급 방식에 대한 아이디어를 얻을 수 있을 거라고 생각했기 때문이다. 샌프란시스코 시청 앞에서 전기자동차 충전소를 찾는 일은 어렵지 않았다.

시청 바로 앞 주차공간에 ‘쿨롱’에서 제작한 전기자동차 충전기 3대가 배치되어 있었고 그 중 2대가 충전 중에 있었다. 전기자동차 차주와 만나 인터뷰를 하고 싶었으나 상황이 여의치 않아 시청 옆에 위치한 ‘Civic Center Plaza Garage’로 향하였다.

Civic Center Plaza Garage는 지하 1~4층으로 이루어진 굉장히 큰 규모의 주차장 이었는데 그 중 1, 3층에 각 4대의 전기자동차 충전기가 설치되어 있었다. 4대중 2대는 시청 앞 광장에 있는 것과 동일한 모델이었고 2대는 전자기유도를 이용하여 비접촉식으로 충전하는 방식의 충전기였다.

두 모델의 경우 충전 방식뿐만 아니라 단자의 모양 역시 달랐기 때문에 지원하는 차량 자체가 다른 것으로 생각이 된다.

Civic Center Plaza Garage 조사를 마친 뒤 다른 곳으로 이동하려는 찰나 마침 전기차에 탑승하는 차주를 만날 수 있었다. 그는 닛산에서 출시한 전기자동차 LEAF를 소유하고 있었으며 전기자동차에 대해 굉장히 만족하고 있었다. 전기자동차 충전의 경우 개인 차고에충전기가 비치되어 있어서 주로 집에서 충전을 한다고 하였다. 미국의 경우 대부분 개인 차고를 가지고 있고 미국 내에서 정책적으로리베이트 프로그램을 통해 개인용 전기자동차 충전기 보급을 적극 장려하고 있다는 걸 알고 있었지만 개인용 전기자동차 충전기를가지고 있다는 건 굉장히 놀라운 사실이 아닐 수 없었다.

우리는 시청에서 이동한 다음 샌프란시스코 여러 곳 에 설치된 전기자동차 충전소를 조사하기로 하였다. 구글맵을 이용하여 전기자동차 충전소의 위치를 파악 후 이동하는 방식이었는데 생각처럼 그렇게 쉽지가 않았다. 도로 주변에 설치되어 있는 전기자동차 충전소를 조사하기 위해 수차례 돌아 다녔지만 없었고 사람들에게 물어보아도 알고 있는 사람이 거의 없었다. 한 번은 Electric Charging Station의 위치를 물어보니 핸드폰 충전하는 곳을 가르쳐 주는 해프닝도 있었다. 결국 도로 주변에 설치되어 있는 전기자동차 충전소는 포기하고 다시 주차장 위주로 조사를 실시하였다. 

‘Ellis-O'Farrell Parking Garage’ 주차장은 3층 규모의 큰 주차장이었는데 1층에 2대의 전기자동차 충전기가 배치되어 있었다. Civic Center Plaza Garage와 마찬가지로 두 종류의 충전기가 있었고 충전기 주위에는 사용 방법 등이 기재된 안내지가 붙어 있었다. 직원의말에 의하면 전자기 유도를 이용한 충전기의 경우 5년 전에 설치가 되었고 쿨롱의 제품은 작년에 설치된 것이라고 한다. 또한 하루 평균 사용량은 5~6대로, 사실상 생각보다 많은 수가 이용하는 것은 아니었다.

6. 미래의 스마트 강국 한국을 기대하며

약 1주간의 미국 서부에서 짧은 스마트그리드 견학을 마친 우리는 다음 1주간 미국 동부로 넘어가 뉴욕과 보스턴을 견학한 후 한국으로 귀국했다.

이번 탐방을 통해서 스마트그리드를 시작한 곳은 미국이었으나 기술적인 바탕으로 우리나라 또한 스마트그리드 산업에 뒤처지지않음을 알 수 있었다. 그러나 스마트그리드 보안 분야에서는 우리나라 또한 걸음마 수준이라고 할 수 있다. IT기술을 사용하는 스마트그리드 분야에서 보안이 지니는 역할은 중요하다. 작년에 있었던 보안 사고들의 선례를 보더라도 보안의 중요성은 쉽게 알 수 있다.

‘선 구축 후 보안’이 아닌 같이 성장해가야 하는 것이다. 또한 스마트그리드 보급에 있어서 홍보도 잊지 말아야할 것이다. 지속적인홍보와 교육을 통해서 스마트그리드에 대한 인식을 심어주고 실제 사업 추진 시에 시행착오와 주민들의 반대 등을 줄일 수 있을 것으로 예상된다. 전기자동차의 경우 우리나라 내에서 그 인프라가 턱없이 부족하다고 할 수 있는데 이러한 상황이 아직 우리나라에서 전기자동차 보급이 활성화되지 않은 이유 중의 하나라 할 수 있다. 전기자동차 충전소를 확충하고 아직까지 성능에 비해 다소 비싼 전기자동차 구매를 위해 세제 혜택 등을 주게 된다면 국내에서도 점차 전기자동차가 운영되는 모습을 볼 수 있을 것이다. 짧다면 짧은미국 탐방이 될 수도 있었으나 단순한 미국 여행이 아닌 많은 것을 보고, 느낄 수 있었고, 학교에서 배운 것들을 이용한 실제 정책과사업 등을 보며 앞으로도 더 공부를 열심히 하여 미래 한국의 스마트그리드에 일조 할 수 있는 인재로 거듭날 수 있도록 노력해야하겠음을 다짐하게 되었다.

ESS(Energy Storage System)가 뜬다

안정적 전력공급·신재생·스마트그리드에 필요…LS산전Li-Ion 이용한 BESS 개발

ESS(Energy Storage System)이란 생산된 전력을 에너지 저장장치에 저장하였다가 전력이 필요한 시기에 전력을 공급하여 에너지 효율을 높이는 시스템을 말하면 ESS의 중요성은 다음과 같다. 

첫째, 안정적인 전력 공급이 가능하다.

경부하시(야간)에 유휴전력을 에너지 저장장치에 저장하였다가 과부하시(야간) 사용함으로써 부하 평준화를 통한 전력 최적화가 가능하다. 그리고 전력의 부하 평준화를 통하여 첨부 부하 분산을 할 수 있으며,발전소 건설비, 송전선 설치비 등의 설비 투자를 절감할 수 있다.

또 전력 예비력을 확보할 수 있어서 여름 또는 겨울철의 전력 피크및대규모 정전 사고 등에 효과적인 대응할 수 있고, 대규모 정전 사고에 대한 사전 예방이 가능하며 비상 전력으로도 사용이 가능하다.

둘째, 신재생 에너지 확대를 위해 반드시 있어야 하는 기술이다. 

태양광, 풍력 등 외부 환경에 따라 출력 변동성이 심한 신재생 에너지원을 에너지 저장장치를 사용함으로써 고품질의 전력으로 만들 수 있다.

에너지 저장장치 없이 신재생 에너지 발전량의 비율이 전체 발전량의 10% 이상을 상회할 경우 신재생 에너지의 불안정한 발전량으로 인해 전력망 시스템에 예상치 못한 문제가 발생할 수 있다. 

셋째, 스마트 그리드 구현시 반드시 있어야 하는 기술이다. 

전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지 효율을 최적화하는 차세대 전력망인 스마트그리드의 핵심 구성요소이다.

BESS(Battery Energy Storage System) : LSB-T050LT(50kW BESS PCU)

에너지 저장 시스템에는 여러 종류가 있는데, LS산전에서는 Li-Ion Battery를 이용한 에너지 저장 장치를 개발하고 있으며 개발하고 있는 제품의 기능과 사양은 다음과 같다. LSB-T050LT(1)는 ESS의 가장 기본기능인 안정적인 전력공급을 위하여 유효 전력 제어 기능을 구현하였고, 향후 스마트 그리드 / 신재생 에너지와의 연계시 전력 품질을 고려해서 무효전력 제어기능과 P.F 기능을 추가하였으며, 정전시 주요 부하 보호를 위한 자립 운전 모드 기능을 가지고 있다.

주요 특징은 다음과 같다. 

첫째,  유효전력 제어 : 유효 전력을 계통에 주입 (제어 범위 : 0 ~ 50kW / 오차 범위 : 3% )

둘째, 무효 전력 제어 : 무효 전력을 계통에 주입 (제어범위 : 0 ~ 50kVA / 오차 범위 : 3%)

셋째, P.F 제어 : 무효 전력제어를 이용하여 P.F 제어 가능(제어 범위 : ±0.9 / 오차 범위 : 3% )

넷째, 자립 운전 : 계통 정전시 주요 부하에 전력 공급 가능, 제어 전원 이중화

시스템 구성

BESS 시스템 구성

LS산전의 50kW BESS PCU는 Battery 입력, 인버터, 계통 출력으로 구분할 수 있으며 BESS 시스템의 전체 회로 간략도는 그림2와 같으며 전체 Sequence는 다음과 같다. 

BMS에서 Battery의 충/방전과 계통에서 요구하는 유/무효 전력을 제어하기 위해서 PCU에 Stand-by지령을 전송한다. 

Stand-by 지령이 RS485통신을 통해서 PCU에 전송되면 PCU는 계통에 유/무효 전력제어를 하기 위하여 PCU를 계통과 연계시킨다. 

BMS에서 유/무효 전력과 P.F의 지령을 통신을 통해서 전송되면 PCU에서는 지령에 따라서 계통에 유/무효 전력을 주입하게 된다. 

BESS PCU 구성(LSB-T050LT)

BESS PCU의 파워부 회로도는 그림 3과 같으며 DC입력, 인버터, AC 출력으로 구분할 수 있다. DC 입력부는 DC 차단기, 초기 충전 저항으로 구성되어 있으며, 인버터부는 커패시터와 IGBT 그리고 스위칭 리플 저감용 리액터와 커패시터로 구성되어 있다. 마지막으로 AC 출력부는 절연을 위하여 변압기와 Noise Filter 그리고 차단기 등으로 구성되어있다.  

HMI

LS산전의 BESS PCU는 사용자의 편의성을 고려하여 Graphic LCD Touch Screen을 사용하여서 HMI의 화면을 클릭하는 것만으로 현재 BESS PCU의 각종 동작 정보를 조회할 수 있다. 그림 4는 BESS PCU의 HMI Main 화면과 Battery, Inverter, Grid 아이콘을 클릭 하였을때의 화면이다.

MAIN 화면은 BESS PCU 기본 화면으로 Battery의 입력 파워, 인버터의 출력, 그리고 계통전압을 확인 할 수 있으면 각 아이콘을 클릭하면 세부적인 전압 전류에 대한 내용을 조회할 수 있다. 

그리고 오른쪽 하부에 위치한 Setup 아이콘을 클릭하면 시간과 전압/전류 Fault 레벨을 조절 할 수 있도록 사용자의 편의를 제공하였다.

전 세계적으로 ESS(Energy Storage System) Market에 대한 수요가 급증하고 있고, 향후 급격한 성장이 예상되고 있다. 그리고 국내에서도 ESS의 필요성을 인식하여 지식경제부에서 2011년 5월 에너지저장 기술개발과 및 산업화 전략[K-ESS 2020]을 발표하였다. 향후 ESS시장에서 기술적 우위를 점하기 위하여 보다 빠른 대응과 끊임없는 연구가 지속되어야 할 것이며, 그에 따른 투자 또한 과감하게 이루어져야 할 것이다. 

스마트그리드 AMI로 연간 1조8,000억 전기료 절감 

2014년 유난히 더운 여름. 전력거래소 중앙급전소는 비상이 걸렸다. 에어컨 등 냉방기 전력 사용량이 폭등해 예비전력량이 얼마 남지 않았기 때문이다. 이대로 가다가는 대정전(Black Out) 상황 직전까지 간 2011년 ‘9·15 대정전’이 재연될 수도 있는 긴박한 상황이다. 

한전과 전력거래소는 긴급히 단문문자메시지(SMS)와 방송을 통해 순환정전 예고를 알리고 우선순위에 따라 단전을 실시한다. 9·15 대정전 때는 배전선로 단위로 단전이 들어가면서 배전선로에 물린 공장·음식점·개인주택 등 구분 없이 일괄 단전에 들어갔다. 하지만 올해는 원격검침인프라(AMI)에 의해 개별 주택단위로 단전이 기능하다. 우선순위에 따라 정전피해를 최소화될 수 있는 전기사용자 그룹부터 단전에 들어갈 수 있어 안심되는 상황이다. 

고속 전력통신(PLC)기반 AMI 통신망에 의해 가능한 일이다. AMI는 종전 단순 원격검침에서 진화한 개념이다. 전자식미터(Digital Meter)와 고속PLC 칩을 내장한 모뎀 간 양방향 통신을 통해 자동 검침뿐 아니라, 전력계통에서 벌어지는 다양한 서비스가 가능한 스마트그리드 인프라다. 

지식경제부 국가 스마트그리드 로드맵에서는 전자식 계량기, 양방향 통신망, 계량데이터 관리 소프트웨어 등으로 이루어진 시스템으로 정의했다. AMI로 가정의 가스·전력·수도·열량 등 사용량을 원격지에서 검침하고 상태를 모니터링할 수 있다. 

부과금 조회 등 데이터 관리가 가능하며 지역·시간대별 등 다양한 조건에 따라 사용 실태를 분석할 수 있다. 검침 비용과 소요시간이 절약될 뿐만 아니라 실시간으로 검침정보를 모니터링해 효율적인 에너지 수급관리가 가능하다. 

AMI의 스마트미터는 전기관련 정보를 사용자에게 실시간으로 알려줘 전기를 효율적으로 사용하도록 유도하는 전자식 계량기다. 사용한 전력량을 다양한 시간과 구간 등 간격으로 데이터베이스화해 사용 패턴을 분석하고 새로운 요금제 설계 및 실행이 가능하다. 

스마트그리드에 접목하면 시간대별 전력요금에 따라 최적의 운용 시간대를 설정할 수 있다. 전력회사에서 받은 전기요금 예상치에 따라 냉장고 제빙, 제상시기를 조절하거나 세탁기 작동시간대를 결정할 수 있다. 주·월간 단위로 사용한 전기량과 전기요금도 확인할 수 있다. 

정부는 전력회사들이 스마트미터·스마트가전·전기차 등을 활용해 전력수요를 감축하고 그 실적에 따라 보상을 받을 수 있는 수요관리시장 개설을 추진할 계획이다. 

또 실시간요금제 도입을 위한 중간단계로 주택용에 계절·시간대별로 2~3단계 차별화된 요금제를 마련하고 시범운영에 들어갈 예정이다. 실시간요금제는 전력소비가 많을 때는 요금을 높게적용하고 적을 때는 낮게 매김으로써 피크타임을 억제할 수 있다. 이 모든 것이 AMI에 의해 가능한 것이다. 

2020년까지 국내 1,800만 가구에 보급 

지경부와 한전은 2020년까지 저압수용가(1,800만호)를 대상으로 전자식전력량계(스마트미터)를 보급할 계획이다. 한전이 2010년부터 10년간 총 1조1,367억원, 연평균 1,033억원을 투입한다. 전체 전력 판매량의 72%를 점유하는 고압고객(산업시설·공장·빌딩 등) 14만호에는 AMI가 보급돼 가동하고 있어 기술적인 어려움은 없다. 국가 전체로 봐서는 약 6% 에너지를 절감시킬 수 있다는 계산이다. 월 4만원의 전기요금을 내는 가정은 월 2,400원 가량을 아낄 수 있고 국가 전체로 연간 1조8,000억원 전기요금을 절감할 수 있고 가구당 정전시간도 15분에서 9분으로 단축된다는 게 한전 측 설명이다. 

스마트그리드가 상용화하면 피크타임 전기 소비를 줄여 온실가스를 내뿜는 발전소 건설을 줄일 수 있다. 

전력을 생산하는 발전소는 안정적 전력 공급을 위해 피크타임을 기준으로 건설하고 있다. 전력 공급 시 피크전력을 10%(700만kW)만 줄이면 연간 1조원의 설비 투자비용을 줄일 수 있다는 계산이다. 또 풍력·태양광 등의 다양한 신재생 전원과 저장장치 등 모든 에너지원을 수용할 수 있다. 

가정용 전기사용량을 실시간으로 확인

한전은 2010년부터 사우디아라비아·말레이시아·베트남·우즈베키스탄 등에서 고속PLC와 무선통신을 이용한 원격검침·변압기감시·정전감시 등의 테스트 마케팅 사업을 진행, 교두보를 마련하고 있다. 세계적인 스마트그리드 열풍에 따라 신수종 사업화가 가능할 것으로 전망된다. 

정부는 2010년 50만호 원격검침인프라(AMI) 구축을 시작으로 2020년까지 1,800만 가구 전체에 AMI 구축을 완료할 예정이다. 고속PLC 기술 뿐만 아니라 전파법규상 PLC 사용이 어려운 곳(해안기지국 주변 등)은 근거리 무선통신 기술 등으로 보완해 구축할 수 있다. 

고속PLC 기반으로 구축하면 원격검침 뿐만 아니라 △변압기 과부하감시 △전력선 정전 △도전 △전선도난 감시 등을 쉽게 할 수 있다. 가구별 가전기기·전기차·태양광 패널 등의 운전상태 감시와 제어 등도 PLC 모뎀이 장착된 스마트미터를 통해서 가능할 전망이다. 

한전은 새 기술을 도입하기 전에 각 기기에 대한 사전 시험인증 체제 구축도 진행 중이다. 대전에 위치한 PLC 종합시험장에는 30가구분 모뎀·수집기·미터·가전기기·각종 시험장치 등이 갖춰져 있다. 2010년에 보급된 50만호 AMI사업용 기기들도 이곳에서 1차 성능시험(BMT)을 거친 바 있다. 앞으로 PLC기반 AMI사업에 참여를 희망하는 업체는 수시로 시험인증성적서 발급을 요청하면 시험을 받을 수 있다. 

한전은 관련 절차와 시험장비 보강을 추진 중이다. 2012년 초부터는 본격적으로 시험인증과 기술지원 사업을 진행할 예정이다. 

정강식 한전 PLC팀 차장은 “해외경쟁력 확보를 위해 AMI 관련 제품 신뢰성을 높이면서 사업 참여를 준비하는 업체 기술개발도 수시로 지원하고 재정적 부담을 덜어 주고 있다”며 “현재 이런 고속PLC 기반 종합시험장과 시험인증센터을 자체 운영하는 전력회사는 세계적으로 우리나라가 유일하다”고 말했다.