스마트그리드(Smart Grid)는 전력망과 정보통신 기술의 결합을 통해 에너지 효율의 극대화 및 온실가스 배출을 감시하는 차세대 전력망의 비전으로 대두되고 있다.
스마트그리드란 스마트와 그리드의 합성어로 전력의 생산에서 소비에 이르는 광범위한 개념을 포괄하는 것으로, 스마트미터, 스마트가전, 신재생 에너지자원 및 에너지 효율 자원을 포함한 운영 및 에너지 대책의 다양성을 포함하는 시스템이다. 전자 전력조절, 에너지 생산 및 분포를 제어하는 것이 스마트그리드의 중요한 측면인 것이다.
또한 스마트그리드는 에너지 기후문제를 해결할 수 있는 유효한 수단의 하나로 세계 각국에서는 정부 차원의 지원과 기술 개발이 이루어지고 있다. 우리나라에서도 신성장동력사업의 중요한 부분으로 정부와기업이 협동하여 스마트그리드를 추진하고 있다.
이에 본지는 지능형 전력망의 차세대 에너지 신기술, 스마트그리드와 관련해 에너지경제연구원의 ‘세계 스마트그리드 투자 실적 및 향후 전망’ 보고서를 자세히 소개하고자 한다.

요약

2014년 하반기 이후 지속되고 있는 국제적인 저유가 상황에도 불구하고 전 세계 스마트그리드 시장은 안정적인 성장을 지속하여 2015년 기준 약 194억 달러 규모로 성장했다.
특히 중국의 배전자동화(DA) 보급 확대 및 유럽 내 스마트미터 수요 증가가 세계 스마트그리드 시장 성장에 기여했다. 먼저 미주지역은 수요반응(DR) 경매를 실시하고 있는 미국, 캐나다 등 북미 뿐만 아니라, 브라질, 멕시코 등 남미에서도 스마트미터 보급을 확대하는 등 스마트그리드 구축을 위해 노력하고 있다. 다만, 북미지역의 스마트그리드 투자는 2015년 이후 다소 정체되어 있다. 또한 유럽은 EU의 ‘20-20-20목표’를 달성하기 위해 스마트그리드 구축을 적극 추진하고 있으며, 2020년까지 스마트미터 보급에 연간 95억 달러를 투자할 예정이다.
한편 아시아·태평양 지역의 스마트그리드 투자는 일본(51.3%), 중국(35.9%), 한국(10.3%)이 주도하고 있으며, 이외의 국가에서는 스마트그리드 투자활동이 부진한 것으로 분석된다.

1. 서론

2010년 10억 달러 규모로 투자활동이 전개되었던 전 세계 스마트그리드 시장은 2014년 하반기부터 유지되고 있는 낮은 국제유가 수준에서도 안정적인 성장 추세를 이어가고 있다.
이는 주요 국가들이 전개하고 있는 에너지 수요관리 정책이 일관되게 유지되고 있고, 에너지 이용 효율화 노력이 스마트그리드 산업 성장으로 시현되고 있음을 의미한다.
EU는 20-20-20목표(2020년까지 ▲온실가스(GHG) 배출량을 1990년 배출량 대비 20% 감축 ▲재생에너지의 에너지 분담율을 20%까지 증대 ▲20% 향상의 에너지 효율성을 설정하고 이를 달성하기 위한 정책수단으로 스마트그리드 구축을 적극 추진하고 있다.
스마트그리드는 종합적인 시스템으로 구축될 때 그 효과가 발휘되며, 주요 시스템 요소는 독립된 영역의 산업부문으로 특화되어 있다.
주요 스마트그리드 구성요소에는 스마트미터(Smart Metering) 및 변전자동화(SA, Substation Automation), 송·변전감시시스템(SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition), 고압직류송전(HVDC), 마이크로 그리드, IHD(In-Home Display), 에너지관리시스템(EMS) 등이 있다.
본 현안분석은 2015년 세계 스마트그리드 투자 현황을 살펴보고 주요 경제권의 스마트그리드 시장 환경 변화요인을 추적하는 한편, 향후 투자전망을 통해 스마트그리드 산업의 발전방향을 점검하는 것을 목적으로 한다.

2. 세계 및 미주 지역 스마트그리드 시장

① 세계 스마트그리드 투자
세계 스마트그리드 투자 규모는 중국의 배전자동화(DA, Distribution Automation) 보급 확대 및 유럽 내 스마트미터 수요 증가로 2015년에 20억 달러 이상 증가하여 194억 달러에 달했다.
배전자동화시스템이란 전력망에 부속되어 있는 배전설비를 효과적으로 감시하고, 사고 발생 시 신속하게 고장 지점을 탐색하는 한편, 무정전 부하융통과 복구지원, 설비의 체계적인 관리 등을 담당하는 종합 배전시스템을 의미한다.
2015년 스마트그리드 투자의 절반 이상은 아시아·태평양 지역에서 이루어졌으며, 특히, 중국과 일본은 세계 최대 스마트미터 시장으로서 스마트그리드 시장 성장을 주도했다.

② 미주지역 스마트그리드 투자현황 및 전망
미주 지역의 스마트그리드 투자는 배전자동화 확대에도 불구하고 2015년에 감소세를 시현했고, 2016년 스마트미터 설치규모는 2008년 이래 가장 규모가 낮은 수준에 머물 것으로 예상되고 있다. 또, 북미 지역은 스마트미터 보급이 지연됨에 따라 2015년에 스마트그리드 투자는 하락추세로 반전되었다.
2015년 미국 스마트그리드 산업계는 배전자동화에 대한 투자에 집중된 반면, 스마트미터 부문에는 더 이상 투자를 증액하지 않았고, 이러한 추세는 2016년에도 지속될 것으로 전망되고 있다.
한편 캐나다 온타리오주는 수요반응 용량시장(Demand Response Capacity Market)을 최초로 개설한 반면 남미지역(라틴아메리카)에서는 브라질이 거시경제 어려움으로 스마트그리드 투자에 난항을 겪었으며, 멕시코는 비교적 적극적인 스마트그리드 투자활동을 전개했다.

미국 캘리포니아 3개 발전기업들은 최초의 수요반응 경매 메커니즘(DRAM, Demand Response Auction Mechanism)이 성공적이었음을 발표했다.
DRAM은 캘리포니아 독립시스템 운영자(CAISO, California Independent System Operator)로 하여금 도매시장에서 수요 측 자원의 직접적인 참여를 통해 피크수요 감축을 도모하고자 하는 것을 의미한다.
경매결과 확보한 수요자원은 최소 필요 용량인 22㎽를 훨씬 초과한 40㎽에 달하여 DR시장 운영여건이 조성된 것으로 평가되고 있다.
총 9개 수요자원 제안자가 계약에 참여했으며, 이들 중 주택용 수요반응과 C&I DR(상업용 및 산업용 수요반응), 전기자동차의 스마트 충전, 저장설비 용량 활용 등이 포함되었다.
활용조건은 매년 6월부터 12월까지 시기에 주중 3일, 최대 4시간 이내에서 수요자원 활용이 가능한 것으로 계약되었다.

2016년 초반에 미국과 캐나다에 설치된 스마트 가스 및 전력 미터는 누적개수로 7천만 개 수준이며, 미주 타 지역에 나머지 4백만 개가 보급되었다.
스마트미터 보급은 2008년부터 시작된 이래 2015년은 가장 낮은 설치 실적을 시현했으나, 2016년부터는 라틴아메리카 지역에서의 설치 증가에 따라 증가 추세를 유지할 것으로 전망된다.
특히 멕시코는 전력공급 인프라를 현대화하고 전력 절도(Thief)에 대한 우려를 해소하기 위해 2016년 90만 개의 스마트미터를 설치하고, 2020년 말까지 설치를 지속적으로 추진할 계획에 있다.
미주지역에서 2015년까지 다소 저조했던 스마트미터 보급은 2017년부터 재차 확대될 것으로 전망되고 있다.
특히 뉴욕의 에너지개혁비전(REV, New York's Reforming the Energy Vision)은 2017~2020년에 이루어질 전력인프라 고도화 사업에 스마트미터를 채택하도록 요구할 것으로 예상되고 있다.
이에 Consolidated Edison社는 REV 추진의 일환으로 전력 스마트미터 355만 개와 가스 스마트미터 120만 개를 설치하는 등 총 13억 달러 규모의 전력망 고도화 계획을 제출했다.

③ 미국 스마트그리드 시장 변화요인
미국 발전사협회(EPSA, Electric Power Supply Association)는 FERC의 Order 745를 철회해 줄 것을 미국 항소법원에 소청했다. FERC Order 745은 ‘도매에너지시장에서 수요반응 자원을 발전 자원과 대등한 대우’를 명하는 행정조치이다.
FERC가 연방전력법상 수요반응(DR)을 도매에너지시장에서 자원으로서의 규제하는 조치의 적법성 제기로, 수요반응에 지역한계가격(LMP, Local Marginal Price)을 모두 지급하는것을 골자로 하는 보상체계의 적정성 제기이다.
Order 745는 수요반응 사업자들의 도매에너지시장에서 보상방법을 규정하고 있는데, 이에 따르면 수요반응 자원이 발전 자원과 같은 수준의 지역한계가격으로 지불되어야 하며, 또한, 수요반응이 거래기준가격(NBTP, Net Benefit Test Price)을 초월해야 한다.
미 워싱턴 D.C. 항소법원은 FERC에 Order 745를 철회할 것을 판결했고, 항소법원은 연방전력법이 보장하는 전력소매시장 및 시장의 활동을 FERC가 교란시켰으며, 또한, FERC의 보상체계가 모순적이고 가변적이라 판단했다.
그러나 미 대법원은 FERC Order 745에 관한 최종판결에서 워싱턴 D.C. 항소법원과는 다르게 FERC 행정조치의 법적 효과를 인정했다.
미국 대법원은 대법관 6대 2의 결정으로 FERC의 Order 745 존속을 결정했고, FERC는 도매에너지시장에서 수요반응을 규제할 권한을 가지고 있으며, FERC의 Order 745는 정당한 전력가격 설정 체계에 해당하는 것으로 결정했다.
미 대법원은 FERC의 법적 권한과 결정내용의 적정성에 대한 근거를 다음과 같이 제시했다.
연방전력법은 FERC에 도매시장가격에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 규정(Rules) 및 시행규칙(Practice) 제정 권한을 보장하고, 연방전력법은 FERC에 주의 권한으로써 분명히 규정된 소매시장 활동규제에 관여하는 것은 금지하고 있으나, 도매 및 소매시장은 본질적으로 상호 연계되어 있어 도매 수요반응에 대한 규제가 소매가격에 영향을 끼칠 수밖에 없는 구조이기에 FERC 규제가 적법하지 않다고 판단할 수 없다고 했다.
발전사협회의 주장(FERC 뿐만 아니라 각 주가도매 수요반응을 규제할 수 있는 어떠한 권한도 보유하고 있지 않음)에 대해서는 수요반응이 도매전력가격을 낮추고 시스템 신뢰성을 높이는 데에 기여하기 때문에 도매 수요반응 시장을 규제하는 기구의 필요성이 존재한다고 판단했다.
대법원의 FERC Order 745 적법성 결정에 따라 지난 수년간 수요반응을 둘러싼 불확실성이 2016년 1월을 기준으로 종식되어, 향후 스마트그리드 투자는 새로운 전환기를 맞이할 전망이다.

④ 캐나다 스마트그리드 투자 현황 및 전망
온타리오주의 전기위원회(IESO, Independent Electricity System Operator)는 첫 번째 수요반응 용량 경매를 시행했다.
온타리오주의 7개 기업들은 입찰에 성공하여, 2016년 여름과 2016/17년 겨울에 각각 392㎽와 404㎽의 수요반응 용량을 공급할 예정이다.
특히 EnerNOC(수요관리사업자)는 두 계절에 걸쳐 총 233㎽로 최대 계약을 확보했으며, 온타리오주는 대규모 수력발전원을 보유하고 있는 캐나다 여타 주들과 달리, 전력수요 관리를 위한 정책개발에 주력해 왔다.

⑤ 남미지역 스마트그리드 투자 현황 및 전망
브라질은 2015년 극심한 경기침체, 높은 인플레이션, 통화가치 하락, 정치 불안정 등의 거시경제의 어려움에 직면한 가운데서도 스마트그리드 구축을 위한 정책적 노력에 주력했다.

브라질의 Eletrobras, CPFL, AES Eletropaulo 등은 2015년에 비기술적 손실을 해소하기 위해 주로 스마트미터 사업에 집중했다.
브라질에서는 2020년까지 총 31만 개 이상의 스마트미터가 설치될 것으로 전망하고 있으며, CPFL은 2016년 8월 Silver Spring Networks가 공급하는 실시간 배전자동화 프로그램을 위한 스마트미터 네트워크 계획을 발표했다.
반면 Tarifa Branca가 추진하고 있는 스마트미터에 기초한 전력가격 결정시스템인 동적가격결정 프로그램(DPS, Dynamic Pricing Scheme)의 적용은 지연되고 있다.
DPS는 전력공급 업체가 스마트미터를 전력소비자에게 제공하고 소비자의 시간대별 전력사용량에 기초하여 요금을 부과하도록 하는 가격결정 방식이다.
또한 멕시코에서는 2015년은 대폭적인 전력시장 개혁이 진행되었고, 스마트그리드 투자도 활발히 추진되었다.
멕시코 연방 전력청(CFE)은 210만 개 이상의 스마트미터, 55,902대의 변압기, 3,631㎞의 고압선 구축 프로젝트를 포함하는 계약을 추진했다.
한편 2016년 1월에 멕시코 에너지부(SENER)는 CFE 규제 체제를 발전, 송전, 배전 및 전력소매 부문으로 분리 정비했다.

3. 유럽 지역의 스마트그리드 투자 현황 및 전망

① 유럽 주요 국가의 스마트그리드 투자현황
유럽지역에서는 2015년에도 스마트 전력미터 및 가스미터 보급이 당초 계획했던 것에 비하여 지난 수년간 큰 진전을 이루지 못한 상황이 지속되고 있다.
이에 EU는 2020년까지 스마트 전력미터의 보급률 계획을 기존의 80%에서 72%로 하향 조정했다. EU 집행위원회는 에너지효율지침(Energy Efficiency Directive)에서 2020년까지 EU 내 전력미터기의 80%를 스마트미터로 교체한다는 목표를 세운 바 있다. 그러나 최근 회원국들의 진행상황을 조사한 결과 설정한 목표를 달성하지 못할 것이라고 발표했다.
EU 집행위원회에 따르면 EU 28개 회원국 중 16개국만이 대규모 스마트미터 보급 사업을 진행하고 있다.
유럽에너지규제위원회(CEER, Council of European Energy Regulators)가 2013년 EU 27개국을 조사한 결과 8개국만이 스마트그리드 실증사업 및 보급 계획을 이행한 것으로 나타났다고 밝힌 바 있다.
스마트그리드 사업계획을 이행하고 있는 국가는 오스트리아, 키프로스, 덴마크, 핀란드, 프랑스, 그리스, 룩셈부르크, 노르웨이로, 현재 넷미터링을 운영 중인 국가는 네덜란드, 스웨덴, 이탈리아, 헝가리, 영국, 핀란드, 덴마크 등 7개국이며, 이 외에 5개국에서는 넷미터링을 도입할 계획을 마련해 놓은 것으로 조사되었다.
넷미터링(Net Metering, 요금상계거래)이란 소비자가 재생에너지를 통해 전기를 생산하고, 자신이 소비하고 남은 전기를 전력회사에 되팔 수 있는 제도이다.
예를 들어, 옥상에 설치된 태양광 설비를 통해 생산된 전기를 전력망에 송전하면 그 금액만큼을 전기사용료에서 공제하고 차액이 청구된다.
영국 하원의 공공회계위원회(PAC, Public Accounts Committee)는 영국 정부가 추진 중인 스마트미터 구축사업에 대해 경제성 부족문제를 제기한 바 있다.
영국 정부는 EU 지침에 따라 2015년 말부터 2020년까지 가정(3,000만 대) 및 소규모 사업장(2,300만 대)에 총 5,300만 대의 스마트미터를 설치할 계획이다.
스마트미터 보급 사업에는 총 110억 파운드가 소요될 것으로 예상되며, 해당 계획으로 소비자들은 연평균 11파운드의 에너지 비용을 추가적으로 부담해야 하지만 편익이 이에 상응하지 못함이 지적되었다.

② 유럽지역의 스마트그리드 투자전망

유럽지역은 2016년 스마트미터 부문에 45억 달러 이상의 투자가 예상되고 있으며, 2020년까지 연간 스마트미터 투자는 95억 달러로 2배 이상 증가할 전망이다.
EU는 2016년 2,340만 대의 스마트 가스 및 전력 미터를 설치할 것으로 전망되고 있으며, 이는 2015년 설치실적에 2배에 해당하는 양이다.
그러나 EU가 당초 계획했던 2020년까지 스마트 전력 이용률 72% 목표는 달성하기 어려울 전망이다. 먼저 독일 정부는 스마트미터 보급전략 실행에 관한 법률 초안을 제출했으며, 동 법안은 의회에 제출되어 통과될 전망이다.
프랑스의 송배전사업자 ERDF는 스마트미터 보급의 첫 단계를 시작했고, 2016년 말까지 3백만 대 설치를 계획하고 있다.
루마니아는 2015년 스마트 미터링 프로젝트를 착수했고, 2016년 본격적인 보급을 추진할 계획이다.
이탈리아는 스마트미터 보급이 세계 최초로 이루어진 국가로서 15년 간의 스마트미터 운영 이력을 보유하고 있다.
최근 이탈리아는 초기에 설치된 스마트미터를 교체하는 계획을 추진 중이며, 2019년까지 2,100만 개의 스마트미터를 설치하고 최종적으로 3,200만 개의 설치를 계획하고 있다.

4. 아시아·태평양 지역 스마트그리드 투자 현황 및 전망

① 아시아·태평양 지역 투자 현황
아시아·태평양 지역의 스마트그리드 투자는 중국과 일본의 투자활동에 의해 주도됐으며, 배전자동화 부문에서의 투자 활성화가 주목되고 있다.
2015년 아시아·태평양 국가들은 전력시스템 고도화(배전자동화 부문)에 52억 달러를 투자함으로써 아시아·태평양 지역이 111억 달러 규모(2015년)의 세계 최대 스마트그리드 시장으로 성장하는 데 기여했다.
39억 달러 규모의 스마트미터는 2015년 성장추세가 반전되었으나, 2012년 이후 40억 달러 내외의 투자가 지속되고 있다.
2015년 아시아·태평양 지역 스마트그리드 투자를 주도한 국가는 일본으로 아시아·태평양 전체 투자 증가를 선도했다.
동지역에서 일본(51.3%), 중국(35.9%), 한국(10.3%)의 투자비중은 97.4% 수준으로 이들 국가를 제외한 타 국가들의 스마트그리드 투자활동은 매우 부진한 것으로 분석된다.

② 일본 스마트그리드 시장
일본은 세계 최대 스마트미터 시장으로서 중국을 추월했고, 2015년 10개의 통합 사업자들이 6백만 대 이상의 스마트미터를 설치했으며, 20억 달러(2015년 기준)를 능가하는 단일시장으로 평가되고 있다.
일본은 2016년 4월, 소매시장 완전 자유화를 준비하면서 스마트미터 정보를 소매업자들에게 어떻게 전달될지에 대한 가이드라인을 발표했다.
정부는 전력소매 시장 자유화를 관장하는 주체로 전력광역운영추진기관(Organiation for Cross-regional Coordination of Transmission Operators, OCCTO)을 결정하고 소매시장 활성화에 요구되는 정보관리 기본 가이드라인을 발표한 것이다.
2016년 1월 18일 일본 경제산업성(Ministry of Economy Trade and Industry)은 148개의 새로운 전력소매업체 등록을 허용했다.
또한 100개 이상의 소매기업이 소매업을 신청 중이며, 이들 신청자들은 지역사회에 전력서비스 공급을 희망하는 소규모 기업으로 구성되어 있다.
그 중 21개는 Showa Shell, Tokyo Gas와 같은 회사들이 포함되어 있으며, 기존 사업자들로부터 소매시장의 상당한 시장 점유율 확보를 기대하고 있다.
특히 일본은 2016년 4월, 전력 소매시장이 완전 자유화되어 새로운 고객서비스 개발에 따른 이용자정보 수요 증가로 스마트미터 부문과 에너지시장 정보 관리부문에 변화가 있을 것으로 전망하고 있다.
일본은 2019년까지 아시아·태평양 스마트 시장에서 나아가 세계시장을 주도할 것으로 전망되며, 이후 중국이 다시 시장을 주도할 것으로 예상된다.
일본은 전력시장 감독 및 네트워크의 중립성을 관장하는 새로운 거버넌스로 전력시장감독위원회(EMSC, Electricity Market Surveillance Commission)를 설립했다.
EMSC 위원회는 현재 수직 통합 사업자들에 의한 스마트미터 보급 감독을 담당하며 소매요금 결정을 감독하고 있다.
EMSC는 Chugoku Electric, Hokuriku Electric, Okinawa Electric으로부터 스마트미터링 계획을 제출받아 검토 후 공개할 계획이다.
Chugoku의 스마트미터는 고객과 직접 소통할 수 있고 고객에게 정보를 직접 보낼 수 있도록 설계됐으며, Hokuriku와 Okinawa의 스마트미터보다 비용이 많이 발생하고 데이터에 접근하기 위해서는 유틸리티 포털 사용이 요구된다.
한편 일본 정부가 2013년 결정한 재생에너지전략에 따르면, 2024년까지 모든 가구에 스마트미터를 보급하는 것이 예정되어 있어 일본 대형전력회사 10개사는 차세대 전력량계인 스마트미터를 2024년 말까지 모든 가구에 설치하겠다는 계획을 경제산업성에 제출했다.

③ 중국 스마트그리드 시장
중국은 수직 통합적 석탄발전 전력시스템을 보다 유연한 청정 전력원으로 전환하기 위한 목적으로 스마트그리드 구축에 적극 투자하고 있다.
또한 스마트그리드 인프라 구축 투자를 경기침체에 맞서 경제성장을 지속적으로 유지하기 위한 정책수단으로 활용하고 있다.
제13차 5개년 계획(2016~2020년) 기간 중 국가전력망공사(State Grid Corporation)의 전력망 확충 투자 예산은 2,432억 달러 수준으로 제12차 5개년 계획 수준과 유사한 규모를 유지하고 있다.
제12차 5개년 계획에서 중국은 전력망 구축을 강화하는 한편, 스마트그리드 전력망 확대를 도모했다.
이에 기초하여 국가 전역에 초고압(UHV) 송전선 구축을 시작하여 2015년 말까지 8개의 초고압 송전선이 운영되고 있으며, 추가 건설 중인 송전망이 5개, 최종 승인되어 건설예정인 송전망은 11개에 달하고 있다.
중국은 전력망운영 지능(Intelligence)을 향상시키기 위하여 배전자동화, 스마트미터, SCADA 보급을 추진해 왔으며, 이와 같은 정책들은 제13차 5개년 계획에서도 지속되고 있다.
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)는 ICT를 활용한 전력망 원거리 감시 및 통제시스템을 의미한다.
중국 정부가 지속적으로 추진하고 있는 스마트그리드 확충사업의 핵심내용은 첫째, UHV 송전 그리드 확대, 둘째, 전력망 신뢰성 향상을 위한 배전 및 지방 그리드 개선(전력 저장장치 설치, 스마트미터 6천60만 개를 설치해 전압 최적화 추진) 및 그리드와 ICT 통합으로 이루어져 있다.
중국 국가전력망공사는 2015년 3번째(마지막) 입찰을 시행, 스마트미터 2,770만 개를 도입 결정하여, 2015년 총 9,100만 개의 누적 공급실적을 달성했다.
2015년 스마트미터 공급량은 2014년의 9,160만 개에 비해 소폭 감소했으며, 이는 당초 예정된 스마트미터 입찰을 4회에서 3회로 축소한 결과로 보인다.
중국의 스마트미터 보급 현황은 주택용이 누적으로 3억1,200만 개에 달하며, 약 1억 개가 주택용으로 추가 보급이 필요한 것으로 보고되고 있다.
중국은 주택용 스마트미터 설치를 2017년 말까지 완료하는 것을 목표로 하고 있고 국가전력망공사는 매년 설치 개수보다 더 많은 스마트미터를 지속적으로 구입해 왔으며 이러한 추세는 지속될 것으로 전망된다.
한편 초기에 설치된 스마트미터들은 2017년부터 교체될 예정이며, 지방의 스마트미터 설치와 인구 증가로 인하여 2019년부터 스마트미터의 연간 설치 규모는 증가할 것으로 전망되고 있다.

아울러 중국의 2016년부터 2020년까지 총 누적 스마트그리드 투자는 450억 달러에 달할 것으로 전망되고 있다.
스마트그리드 시스템별 투자는 스마트미터에 대한 투자규모가 가장 크고(170억 달러, 2016-2020년), 다음은 스마트 변전설비(Smart Substation, 150억 달러)가 차지할 것으로 보인다.
스마트미터는 2억8천만 개가 추가적으로 설치될 것으로 전망되고 있으며, 스마트 변전소(Smart Transmission Substations) 고도화에 138억 달러가 투입될 예정이다.
또, 배전자동화(Distribution Automation)보급 투자는 2015년에 39달러 달러로 최고점을 기록했으나, 13억 달러 수준의 투자는 지속적으로 유지될 전망이다.

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.

]