ABB와 아이벨(Aibel)이 해상풍력 통합 솔루션 제공을 위해 전략적 제휴를 발표했다. ABB는 자사의 검증된 고압직류송전(HVDC) 기술에 주력하고 아이벨은 해상 플랫폼의 설계, 시공, 설치 및 가동을 책임지는 턴키방식의 EPC 사업에 주력할 예정이다. 이번 제휴로 두 회사는 핵심적인 경쟁력을 결합해 업계 최강의 솔루션을 제공할 수 있게 됐다. 두 파트너는 해상풍력 커넥션의 설계, 엔지니어링 및 최적화 분야에서 협력할 예정이다.

울리히 스피소퍼(Ulrich Spiesshofer) ABB CEO는 “아이벨과 제휴해 진행 중인 에너지 혁명(Energy Revolution) 및 관련 해상풍력 인프라 투자의 큰 기회를 얻게 되어 기쁘다”고 말했다. 그는 “우리는 독자적인 고객 서비스 분야에서 서로의 강점을 보완함으로써 해상풍력 프로젝트를 위해 함께 사업을 성장시켜 나갈 것이다”라며 “이러한 전략적 제휴는 우리의 차세대 전략의 중심축이며, 위험을 완화하면서 성장을 이끌어내는 데 도움이 된다”고 말했다.

해상풍력발전소에서 생산되는 전기를 국가 전력망에 통합하려면 정교한 기술이 필요하다. 여기서 중요한 부분이 손실을 최소화한 전송을 위해 교류(AC)에서 직류(DC)로 전력을 변환하는 과정으로 종종 멀리 떨어져있는 풍력발전소와 본토의 전력망까지 먼 거리를 연결해야 한다. 이 DC 전력이 본토에 도착하면 다시 AC로 변환된 후 소비자들에게 배전된다. 고압직류송전(HVDC) 시스템은 정교화된 기술을 활용해 간헐적 재생에너지와 전력조류 제어를 최적으로 통합한다. 이 HVDC 시스템 중 해상관련 부문이 특수 설계된 플랫폼에 위치해 있다.

얀 스코그셋(Jan Skogseth) 아이벨 사장 겸 CEO는 “ABB와 협력 계약을 체결하게 되어 매우 기쁘다”며 “ABB와 아이벨은 모두 각자의 전문분야에서 선도적인 첨단 솔루션을 제공해온 검증된 경력을 보유하고 있다”고 밝혔다. 이어 “우리는 전에도 성공적인 협력을 이뤄낸 바 있으며 이번에도 각자의 강점을 통합해 업계 최강의 입지를 확보할 것으로 확신한다”고 강조했다.

1. 프랑스, 부상식 해상풍력발전산업에 올인

원자력 발전 종주국인 프랑스가 세계 최초로 미래 에너지 산업이라 불리는 부상식 해상 풍력발전산업 육성에 발 빠른 행보를 보이고 있다.
지난 7월 22일, 세골렌 루아얄 프랑스 환경·에너지 장관의 발표에 따르면, 브르타뉴 그루아(Groix)만과 지중해 그뤼상(Gruissan) 연안 14㎞ 지점에 부상식 풍력발전단지 2개를 건설할 업체들을 이미 선정했으며, 오는 9월 지중해와 론강 하류에 1개를 추가 건설하는 프로젝트 등 10개의 단지 건설을 계획 중이라고 밝혔다.
세골렌 환경 장관은 “프랑스가 한 발 앞서 있는 해상 재생에너지 분야의 비교우위가 유지되길 바라며, 준비된 프로젝트들이 빠르게 진행되도록 해야 한다”며, 지난 4월 시행령으로 발표한 신재생에너지 개발 목표를 재확인시켜 주었다.
프랑스는 미래를 위한 투자 프로그램의 일환으로, 이 프로젝트에 보조금 및 신재생에너지 발전 지원정책에 따른 발전차액(㎿h당 250유로) 등 1억5000만 유로를 지원할 계획이다. 이는 부상식 풍력발전기 4대 기준의 발전단지 1개 건설비용(1억5000만~2억 유로로 예상)의 75%에 해당하는데, 건설업체들은 정부 지원이 좀 더 늘어날 것으로 기대하는 상황이다.
대만에서 이미 상업용 부상식 풍력발전단지 개발 작업을 하고 있는 알랭 델쉬펙세 에올피(Eolfi)사 사장은 “브르타뉴 그루아(Groix)만의 바다 조건을 고려한 이 프로젝트는 수출용, 특히 태풍으로 파도가 아주 높아질 수 있는 대아시아 수출을 위한 진열장(쇼윈도우)이 될 것”이라며 해외 시장 진출 포부를 밝혔다.
 
2. 프랑스가 개발한 부상식 풍력 발전기의 특징 및 장단점

프랑스 정부가 선정한 업체는 프랑스 중소기업 콰드랑(Quadran)과 프랑스 에올피(Eolfi)사와 중국 CGN Europe Energy사로 구성된 컨소시엄인데, 이들이 개발한 부상식 풍력발전기는 부상 공법 및 형태가 상이해 전시 효과가 클 것으로 보인다.
프랑스 베올리아(Veolia 그룹)의 자회사 Edlfi사가 중국 CGN 유럽 에너지사와 제휴해 입찰을 따낸 브르타뉴 그루아(Groix)만의 발전단지 프로젝트는 연안에서 14㎞ 해상에 6㎿의 해상풍력발전기 4대를 설치하는 것으로, 여기에 사용되는 부품들은 모두 프랑스 기업들인 것으로 나타났다.
지중해 연안에 콰드랑(Quadran)이 건설할 부상식 풍력발전단지에 건설할 4대의 6㎿ 및 12㎿ 풍력발전기는 독일 센비온(Senvion)사의 터빈과 프랑스 이데올(Ideol)사 및 부이그(Bouygues) 건설사가 콘크리트로 만든 정사각형의 부상 구조물을 사용했다.
이 회사는 프랑스 남동 지방의 중소기업으로 태양광, 지상 풍력 및 바이오매스(400㎿) 등 프랑스에 이미 200개에 달하는 신재생에너지 발전소를 개발한 업체이며, 상품의 다변화 전략 면에서도 해상 풍력발전에 거는 기대가 크다.
부상식 풍력발전 기술은 세계 주요국들의 꿈으로, 현재는 포르투갈·일본·노르웨이가 몇 대의 시제품을 개발한 상태이며, 상업용 시범제품으로 개발, 발전단지를 건설하는 것은 프랑스가 최초이다.

DCNS사의 관 모형의 부상식 풍력발전기

자료원: DCNS사 홈페이지

Quadran사의 정사각형 수영장 모형의 부상식 풍력발전기

자료원: Quadran사의 웹사이트

3. 전망 및 시사점
프랑스가 미래의 재생에너지 산업이라 불리는 부상식 풍력발전 산업 육성에 주력해 잠재력이 큰 해외 시장을 선점할 계획으로, 이를 위해 자국 내 관련 프로젝트 발주 및 추가 계획을 수립하는 등 발 빠른 행보를 보이고 있다.
이는 북해의 고정식 해상풍력발전 가격이 100유로/㎿h 이하까지 낮아진 곳도 있는 실정이라, 규모의 경제 효과를 얻을 수 있을 정도로 시장을 빨리 형성하는 것이 가장 시급하다고 판단했기 때문으로 보인다. 다른 경쟁국에서도 시제품을 개발해 경쟁에 가담할 준비를 하고 있어 각축전이 예상된다.
최근 프랑스에너지개발관리청(ADEME)은 전력산업을 원자력에서 신재생에너지로 100% 전환하면 더 빠른 고용 증대, 제조산업 활성화, 지속적인 경제성장 및 환경보호 효과를 얻을 것이라는 보고서를 발표했다.
프랑스는 에너지 재편 법 채택 후에도 원자력 발전산업을 유지하려는 의지를 보였다. 그러다 최근 갑자기 해상풍력발전 프로그램을 발표했는데, 프로젝트 시행업체 선정 작업에 착수한 시기와 자국 기업들이 부상식 풍력발전기술 및 제품을 개발한 시기가 맞물려 있다는 점에서, 이 모든 것들이 프랑스 정부의 자국 에너지산업 육성 전략에 이미 계획된 것들이었을 가능성이 큰 것으로 분석된다.
프랑스전력회사(EDF), 가스-에너지회사(ENGIE), Total 정유회사, 부이그(Bouygues) 및 뱅시(Vinci) 등 건설회사, 폐수처리회사(Veolia) 등 대기업을 비롯해 부상식 풍력발전기를 개발한 중소기업들(상술한 2개 기업 및 H자형 터빈을 개발한 Nenuphare)은 독자적 또는 국내외 기업들과의 기술 및 자본 제휴 등을 통해 프랑스 정부가 발주할 계획인 부상식 풍력발전 프로젝트에 적극 참여하려 하고 있다. 일부 기업들은 이미 해외에 시범용 발전단지 건설 작업 등 국내외 시장 선점을 위해 노력 중이다.
따라서 풍력발전 부품 기업 또는 건설기업들은 프랑스가 대대적으로 건설할 부상식 풍력발전단지 프로젝트에 참여해 투자 및 수출 증대 기회를 창출하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

Nenuphare사의 H형 부상식 풍력발전기

자료원: Nenuphare사의 웹사이트

정부가 2020년까지 태양광·풍력·ESS 등 에너지신산업에 총 42조 원을 투자한다. 또 에너지신산업 촉진을 목적으로 신재생에너지 의무이행비율(RPS)을 상향 조정하기로 했다.
산업통상자원부는 서울 더 플라자호텔에서 ‘에너지미래전략위원회 출범식’을 개최하고 이 같은 내용을 담은 ‘에너지신산업 성과확산 및 규제개혁 종합대책’을 발표했다.
우선 신재생에너지 확산을 위해 2020년까지 총 30조 원을 투자해 석탄화력(500㎽) 26기(13GW)에 해당하는 1천300만㎾ 규모의 신재생 발전소를 확충한다. 정부는 이를 통해 현재 7.6%에 불과한 신재생발전 비율을 2029년까지 20.6%로 끌어올릴 계획이다.
이를 위해 오는 2018년부터 발전소가 생산한 전력 중 일정 비율을 신재생에너지로 공급하는 신재생공급의무화제도(RPS, Renewable Portfolio Standard)상의 신재생공급의무비율을 당초 4.5%보다 0.5%~1.0%p 상향하기로 했다. 정부는 이러한 RPS 상향조정으로 발전사들이 신재생 발전설비에 8조5,000억 원을 추가로 투자할 것으로 예상했다. 이는 석탄화력 약 6기에 해당하는 300만㎾ 규모의 설비 효과를 거둘 것으로 전망된다.
또한 내년부터 총 2.3GW(석탄 5기 수준) 규모의 태양광·해상풍력 등 8대 신재생 프로젝트도 추진된다. 태안, 제주 대정 해상, 고리 등에 해상풍력발전단지를 조성하고 영암, 새만금 등에 태양광발전시설을 설립하는 프로젝트로, 특히 해상풍력 사업을 통해 조선기자재업체의 일감 수요를 창출할 계획이다.
태양광 발전을 통해 얻은 전기 에너지에 대해 무제한 판매도 허용된다. 그동안 연간 생산전력의 50%만을 전력거래소에 판매할 수 있도록 제한하던 것을 100%까지 판매할 수 있도록 허용하기로 했다.

영천·군위 지역에 현대중공업이 400억 원을 투자해 5㎿ 규모(9기) 풍력발전단지가 조성된다.

경북도는 작년부터 영천시 및 군위군과의 수차례 협의와 현대중공업과의 지속적인 투자유치 제안으로 풍력발전단지조성 유치를 이끌어 냈다.
경북도는 도 회의실에서 김관용 도지사와 함께 김영석 영천시장, 김영만 군위군수, 주영걸 현대중공업 전기전자시스템사업 대표가 참석한 가운데 풍력발전단지조성 투자양해각서(MOU)를 체결했다.

현대중공업은 본부장에서 대표체제로 책임경영체제로 새로이 조직정비 후 에너지 분야 에너지저장장치(ESS) 사업추진과 에너지자립섬 사업 등 에너지솔루션 사업에 적극적으로 나서고 있다.
이번 풍력발전 설치용량 15㎿ 규모는 연간최대 9,000여 가구가 사용할 전력이 확보되고, 더불어 발전소 주변 지원 사업 및 연간 발전규모에 따른 지방세 수입증가로 지역재정 건전화에 크게 기여할 것으로 전망된다.

세계풍력협회 발표에 따르면 2014년 글로벌 풍력발전 시장의 투자액은 사상 최고 수준인 995억 달러로써, 2013년 대비 11%의 꾸준한 성장세를 이어가고 있다.

한편 경북도 김관용 도지사는 “자연 환경을 이용한 신재생에너지 산업 유치는 농촌지역인 내륙지역이 비교적 유리하므로 산업기반이 취약한 농촌지역도 적지만 양질의 일자리를 만들어 내기 위해 최선을 다하고 있으며, 이번 투자와 함께 회사 측에서는 지역인재 우대채용, 농산물 이용, 발전소 주변 지원금과 같은 혜택 등을 통해서 지역경제 활성화로 연결되도록 하겠다”고 말했다.

1. 신재생에너지의 중요성

신재생에너지는 과테말라의 전체 에너지 중 절반 이상(67%)의 비중을 차지할 정도로 큰 중요성을 지니고 있다.

2. 에너지원별 생산 현황 및 향후 계획

① 재생에너지가 차지하는 비중

2015년에 과테말라가 생산한 전력에너지는 10,886.67GWh로, 바이오매스가 시장의 약 33% 이상의 생산비중을 차지하고 있으며, 그 뒤를 수력 32%, 풍력 1.9% 등이 따랐다.

② 수력

과테말라는 2015년에 1,036㎿의 수력발전 역량을 지닌 것으로 나타났다. 이 수력발전소 33개 중 가장 큰 생산 역량을 가진 치호이(Chixoy) 발전소는 284㎿의 생산역량을 보유하고 있다.
중미경제발전은행(BCIE, Banco Centroamericano de Integracion Economica)은 수력발전 개발을 위해 2014년 7,000만 달러 상당의 투자자금을 조달했으며, 2015년 독일 정부와 ‘신재생에너지의 효율적인 개발과 수력 및 지열발전 개발 프로그램’을 위해 2억400만 유로에 해당하는 협정을 체결한 바 있다.
최근 알따베라빠스(Alta Verapaz) 지역의 치호이 발전소에 가뭄으로 원활한 생산량이 확보되지 않아 발전소의 운영이 불가피해지는 문제가 발생하는 등 가뭄이나 기상이변 등의 문제점으로 수력발전소 운영에 문제를 겪고 있다.

③ 풍력

2015년 과테말라는 76㎿의 풍력발전 역량을 뽐냈다. 101㎿의 생산력을 지닌 3개의 풍력발전소가 로사마리아볼라뇨스 풍력발전단지에서 2015년 5월 운행을 시작했으며, 또한 풍력에너지 생산이 본격화되면서 2015년 하반기에 Energuate(과테말라 전력회사)에 정식으로 공급할 계획을 밝히기도 했다.
더불어 과테말라의 첫 풍력발전소이자 53㎿의 생산력을 지닌 산안또니오엘시띠오(San Antonio El Sitio) 발전소도 2015년 4월에 첫 운행을 시작했다. 이러한 성공적인 사례를 응용해 과테말라에서 생산하는 풍력에너지가 2017년 5월까지 전체 전력에너지 생산의 70%까지 담당할 수 있도록 전국 약 10군데 지역에 투자 자금을 조달하여 생산설비를 늘리는 것을 계획 중이다.

④ 태양광

과테말라는 지난해 85㎿의 태양광발전의 역량을 달성했다. 2015년에 스페인 기업인 오르띠스그룹(Grupo Ortiz)으로부터 1억 달러의 투자를 받아 중남미·카리브지역에서 가장 큰 태양광 발전소 건설을 시작했다. 오루스에너지(Horus Energy)로 이름 지어진 이 발전소는 58㎿의 전력에너지 생산이 가능한 라틴아메리카에서 두 번째로 가장 큰 발전소이다.
2018년에는 과테말라에서 네 번째로 큰 도시인 께찰떼낭고(Quetzaletenango)에 건설할 5만92㎡ 규모의 쇼핑센터에 전체 쇼핑단지의 50% 전력을 충당할 태양광 전지를 설치 완료할 예정이며, 이러한 쇼핑센터 건설을 추가적으로 추진함으로써 쇼핑센터뿐만 아니라 지방지역 내 전력을 충당할 계획이다.

3. 시사점

파과테말라 정부는 신재생에너지 산업의 중요성에 대한 지속적인 인식을 가지고 신재생에너지 산업의 발전계획을 실행 중에 있다.
과테말라 신재생에너지 시장은 연평균 4%의 꾸준한 성장세를 기록하고 있고, 신재생에너지 시장에 대한 꾸준한 투자 개발이 있었기 때문에 발전소 건설 등에 대한 인프라가 잘 구축된 환경을 가지고 있다.
이러한 과테말라의 특징들 덕분에 원활한 사업 운행이 가능할 것이라고 예상되며, 더 나아가 과테말라 정부가 적극적으로 투자를 유치하는 등 신재생에너지 사업 발전을 적극적으로 진행하고 있기 때문에 앞으로 더 많은 발전소들이 설치될 것으로 전망된다.
한편 자연자원이 풍부해 신재생에너지 산업에 적합한 환경을 가지고 있지만 기후변화 등에 따라 생산량이 크게 좌우되므로 그에 대한 사전연구와 손실에 대한 대비가 필수적이다.

2015 대한민국 에너지대전

에너지산업의 현재와 미래를 조망하다

대한민국 에너지제품이 총 집합한 ‘2015 대한민국 에너지대전’이 지난 11월 17(화)부터 20일(금)까지 경기도 고양시 킨텍스에서 열렸다. 이번 2015 대한민국 에너지대전에서는 전시회와 포럼을 통해 대한민국 전 에너지산업의 현재를 파악하고 미래를 함께 고민하는 ‘뜨거운 에너지 축제의 장’을 마련됐다.

취재 이예지 기자(press5@engnews.co.kr)

뜨거운 에너지 축제의 장, 2015 대한민국 에너지대전

에너지산업의 현재와 미래가 만나는 ‘2015 대한민국 에너지대전(이하 에너지대전)’이 지난 11월 17(화)부터 20일(금)까지 경기도 고양시 킨텍스에서 개최됐다.
에너지대전은 에너지 절약 및 효율기기, 태양광, 풍력 등 신재생에너지 제품 및 기술 등 최신 에너지트렌드를 총망라한 에너지종합전시회로서, 1975년부터 개최되어 올해로 35회를 맞는 에너지 전문 전시회이다.
특히 이번 전시회는 규모를 전년 대비 3배 이상 확대함으로써 에너지고효율에너지관, 신재생에너지관, LED금융관 등 다양한 특별관을 구성했으며, 지난해부터 정부가 선포하고 주도해 온 에너지신산업 특별관을 통해 세계 최고의 기술력을 자랑하는 국내 대표 기업들의 제품들을 전시했다.

신재생에너지 산업의 미래 밝히다

이번 전시회에서는 특히 신재생에너지 산업의 미래를 밝혀줄 기업들이 신재생에너지관을 구성해 참관객의 주목을 받았다.
먼저 태양광 발전의 인프라 구축과 국내 최고의 태양광사업 전문 조직을 보유한 탑솔라는 신재생에너지 사용을 위한 태양광 구조물을 선보였다. 특히 탑솔라는 계절별 설치각도를 달리한 경사가변형 구조물을 직접 설치함으로써 그 동안 쌓아온 시공기술과 노하우를 확인시켰다.
더불어 헵시바주식회사는 태양광발전 시스템을 선보이며 참관객의 이목을 집중시켰다. 헵시바주식회사 관계자는 “당사는 국내 최고효율의 태양광 모듈과 인버터를 활용하여 안정적이고 신뢰성 높은 태양광발전 시스템을 구축하고 있으며, 주택용에서 상업용 발전까지 설계, 제조, 시공, 사후관리에 이르는 토털솔루션을 제공함으로써 고객만족을 이끌어내고 있다”며 동사의 태양광발전 시스템에 대해 소개했다.
가로등, 보행자조명등, LED신호등 등 도시 시설물 제작 및 개발업체인 도로앤도시는 이번 전시회에서 녹색성장을 위한 태양광 시스템에 대해 소개했다. 도로앤도시 송봉철 이사는 “전력자동화솔루션 분야의 리더로 성장해 온 도로앤도시는 녹색성장을 위한 태양광 시스템 인프라 구축을 통해 고객에게 꼭 필요한 기업으로 성장하고자 노력하고 있다”며 “태양광 산업 발전에 발맞춘 시스템 구축으로 고객의 만족을 높이겠다”고 각오를 다졌다.

▲ 신재생에너지관

지자체관, 에너지대전을 통해 각 지역의 태양광 응용제품 활성화 도모

▲전라북도 ▲경상남도 ▲충청북도 ▲충청남도 등 지자체관도 단연 돋보였다. 각 지역에서 내로라하는 에너지 제품이 총 출동해 참관객의 눈과 귀를 즐겁게 했다.
특히 경상남도를 대표해 에너지대전에 참가한 강남쏠라는 태양광 시스템을 적용한 태양광 주택사업을 선보였다.
“일반 가정주택에 햇빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 구성원(태양광 모듈, 인버터 등)을 설치해 잉여전력은 한국전력(이하 한전)에 송전했다가 야간이나 날씨가 흐린 날에는 한전으로부터 전력을 공급받는 시스템”이라며 태양광주택을 소개한 강남쏠라 관계자는 “태양광 시스템으로 발전된 전력은 주택전기에 사용되고, 남는 전기는 한전으로 역전송될 뿐만 아니라 역전송 시에 한전 계량기를 거꾸로 돌림으로써 전기료를 약 80~90% 절약할 수 있다”며 효과에 대해 설명했다.
또한 충청남도 협력관에는 솔레이텍이 해수욕장 무선방송부이 시스템을 출품하며 참관객들의 발길을 붙들었다. 동사가 선보인 이 시스템은 해수욕장의 입·수객들의 안전을 보다 효과적으로 통제할 수 있는 해상부이 방송시스템이다. 솔레이텍 관계자는 “기존의 육상에 설치된 방송장비로는 입·수객들에게 경고방송을 전달하는데 어려움이 많았으나 해상 무선 부이방송 시스템은 휴대용 송·수신기를 이용하여 해수욕장내 장소와 거리에 상관없이 직접 방송을 할 수 있다”고 설명했다.
이 밖에 충정북도 협력관에는 ▲성창통신의 ‘미니센’ ▲신성의 ‘태양광 접속반’ 등이 출품됐으며, 전라북도 협력관에서는 △주왕산업의 ‘배전반, 분전반’ △에니에스의 ‘원적외선 천정 난방기’ △PRO-POWER의 에너지저장시스템(ESS) 등을 선보였다.

▲ 지자체관

특별관으로 구성된 에너지신산업관, 정부 관심 ‘집중’

이번 전시회에서는 에너지신산업관을 특별관으로 구성해 신산업에 대한 정부의 관심을 드러내기도 했다. 기존에 작은 존(Zone)형태였던 에너지신산업관이 이번 에너지대전에서는 규모를 대폭 확대한 것이다.
에너지신산업관을 통해 울트라 히트펌프를 선보인 국제에너지는 “과열방지 열교환기를 적용해 기존 압축기 전단 냉매온도를 2℃에서 10℃로 상승시켜 압축기의 전력소비량을 감소시켰고, 또한 증발기의 냉매온도가 급격히 떨어져도 중간완풍을 통해 증발기 동파방지를 가능하게 제작한 제품”이라며 소개했다. 이 뿐만 아니라 Alfalaval사의 판형열교환기로 안정성을 향상시키는 한편, 유분리기, 수액기 기능을 동시에 수행함으로써 고장요인을 제거했다.
또한 방주에너지는 무인자동특수폐수열회수기를 출품하며 참관객의 눈길을 끌었다. 이 제품은 열역학 법칙에 의해 온·폐수와 시수가 역방향으로 정밀 분할 교차하면서 폐·온수 열에너지를 냉·수축에 이동하게 하는 무동력 급수가열 및 냉각장치로, 특히 에너지절감 효과가 뛰어난 것이 특징이다.
방주에너지 관계자는 “특히 국내 발명특허와 국제 특허연합을 통과해 미국, 일본, 중국 등 각 나라에서 발명특허를 획득했을 뿐만 아니라 약품을 사용하지 않아 세관 시 약품 사용으로 발생하는 전열관 손상이 없으며 경제적이고, 친환경적인 제품이다”라며 “이에 목욕탕, 수영장, 아파트, 공장발전소(식품, 염색, 제지, 금속, 섬유, 전자, 화학 등) 등 다양한 곳에 사용할 수 있다”고 전했다.
이와 더불어 티앤씨코리아는 빗물과 태양광을 이용하여 전력과 식수를 동시에 해결할 수 있는 대형 빗물 저장 식수 및 전력 생산 시스템을 선보였다. 티앤씨코리아 관계자는 “독립형 태양광발전시스템을 이용하여 6.6㎾ 급 자체 전력 생산 능력을 갖춘 이 대형 빗물 저장 식수 및 전력 생산 시스템은 물 또는 전력이 부족한 지역 또는 기후변화 등으로 고통을 겪는 지역의 사람들에게 식수와 전력기반을 보급해 줄 수 있는 시스템”이라며 “이를 기반으로 국내 및 해외 마케팅에 적극 나설 계획이다”라고 전했다.

▲ 에너지신산업관

포럼 통해 에너지 미래에 대한 지식 공유

전시회와 함께 개최된 ‘에너지코리아 포럼 2015’에서는 新기후체제에 대응해 온실가스 감축을 위한 창의적인 대안으로, ‘에너지신산업으로 여는 미래’라는 주제 하에 소통의 장을 마련했다. 포럼에는 에너지신산업 분야 국내외 최고 전문가 10명이 연사로 참석해 에너지 미래에 대한 지식을 공유했다.
이어서 마련된 특별 강연에서는 국제에너지기구(IEA)의 사무엘 토마스가 국가별 에너지효율 개선 사례 등 ‘2015년 에너지 효율 시장보고서(2015 Energy Efficiency Market Report)’를 발표했다.
강연에 따르면 1990년부터 2014년까지 IEA 회원국들은 에너지 효율투자로 최종에너지대비 약 5억 2천만 TOE를 감축했으며, 이는 우리나라와 일본의 최종에너지를 합친 양보다 많은 양이라고 설명했다. 또한 에너지신산업 등 신규정책 추진으로 2040년까지 1차 에너지의 약 12억 75백만 TOE, 전력수요의 3천 Twh의 절약을 전망한다고 밝혔다.
한편 기조 강연자인 테슬라모터스 공동창업자이자 최고기술책임자인 JB 스트라우벨은 테슬라의 ‘세계 전기차 시장 선점을 위한 전략과 비즈니스 모델’을 소개하면서, 한국의 전기차, 배터리, 에너지신산업 등에 대한 평가와 한국 대기업의 책무와 정부에 대한 조언을 내놓기도 했다.
이번 전시회를 주관한 산업통상자원부 나승식 에너지신산업정책단장은 축사를 통해 “신 기후체제 출범을 앞두고 현재 에너지산업은 여러 가지 도전에 직면해있다”면서 “에너지 신기술과 ICT를 융합해 에너지의 생산·전달·사용에 있어 효율을 높일 뿐만 아니라, 현재 당면한 기후변화 위기를 새로운 기회로 활용하는 새로운 비즈니스 모델이 출현할 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.

JB 스트라우벨 Mini Interwiew

이번 2015 대한민국 에너지대전 포럼에서 기조연설을 통해 알리고자 한 것은 무엇인가.

전기 자동차 기술의 현재와 미래에 대해 이야기하고자 했다. 또한 그리고 전기 자동차 시대를 앞당기기 위해 가장 중요하다고 생각하는 기술발전에는 무엇이 있는지 소개하고자 노력했다.

현재 빠르게 성장하는 세계 전기 자동차 시장의 중심에는 테슬라가 있다. 전기 자동차 시장을 주도하기 위해 어떤 부분에 주안점을 두고 있는가.

테슬라는 사람들이 정말 타고 싶어하는 차를 만드는데 중점을 두고 있다. 단순히 다른 전기 자동차 기업만이 우리의 경쟁상대라고 생각하지 않는다. 왜냐하면 세계 자동차 시장이 단일화되어 그 안에서 다양한 기술과 자동차가 서로 경쟁하고 있기 때문이다. 또한 전기 자동차 시대를 앞당기기 위해서는 기존의 뛰어난 가솔린 차량이나 하이브리드 차량을 뛰어넘는 자동차를 만들어야 한다고 생각한다.

한국 정부의 에너지 정책에 대한 의견은 어떠한가.

한국 정부의 에너지 정책은 매우 현명하며 미래를 내다보는 정책이라고 생각한다. 우리는 기후 변화에 대응하고 이산화탄소 배출량을 줄여야 하며, 이 같은 정책은 새로운 사업 기회를 창출하고 신산업을 성장시키는데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

기존의 자동차는 언제쯤 전기자동차로 대체될 것이라고 생각하나. 그 시점을 앞당기기 위해 정부나 민간 기업이 해야 할 역할이 있다면.

일부 지역에서는 이미 기존의 자동차가 전기 자동차로 다량 대체되고 있다. 이들 지역은 정부가 초기 전기자동차 도입에 대해 적극적인 지원을 하고 소비자들이 전기자동차의 환경적·기술적 이점을 높이 사는 곳으로, 캘리포니아, 홍콩, 노르웨이 등이 좋은 예라고 할 수 있다.

에너지 산업의 향후 시장 전망은 어떠한가? 한국이 나아가고 있는 방향에 대해 조언해 준다면?

앞으로도 전 세계적으로 에너지 수요는 더욱 늘어날 것이고, 그렇기 때문에 에너지 산업 전반의 전망은 밝다고 할 수 있다. 여기서 한 가지 주의해야 할 것은 에너지를 지속가능한 방식으로 사용해야 한다는 점이다. 많은 것을 바꾸어 내고, 또 엔지니어링 측면에서의 노력을 기해야만 가능한 일인 것이다. 한국은 현재 지속가능한 에너지 관련 미래의 모습을 여타 국가들에 비해 보다 빠르게 받아들이고 있으며, 이대로라면 한국은 수익성이 보장되는 방향으로 나아갈 것이라 생각한다.

한국남동발전, 국내 최초 풍력연계 ESS 설비 운전
4MW/16MWh급으로 국내 최초 풍력연계 ESS 설비 계통병입

국내 최초 풍력연계 ESS 운전 실시
한국남동발전은 국내 최초로 영흥 풍력단지에 ESS(에너지저장장치)를 연계하여 운전을 실시했다. 이번에 운전을 실시한 ESS는 국내 최초로 풍력발전단지에 연계되어 풍력발전기에서 생산한 전기를 리튬이온 배터리에 저장하였다가 피크 시간대에 전기를 공급함으로써 전력 공급에 기여했으며, 개선된 RPS 제도에 따라 REC 가중치를 최대 5.5배 획득하게 됐다. 한국남동발전은 지난 6월초 영흥풍력 1단지(22㎿)와 영흥풍력 2단지(24㎿) 내에 총 4㎿/16㎿h급 ESS설비를 착공했으며, 국내 최초로 영흥 풍력 1단지와 연계된 ESS설비에 계통병입을 실시했다.

보성파워텍·효성·LG화학 등 다각적인 협력체계 통해 추진
본 사업은 한국남동발전의 선도적인 사업 추진 역량 및 엄격한 기술 검증 체계를 바탕으로, 국내외에서 검증된 PCS(전력변환설비), PMS(전력관리시스템) 및 배터리 등 ESS 관련 기술 및 공급 경험을 보유한 시스템 공급사와 사업 엔지니어링 및 관리 역량을 보유한 업체와의 다각적인 협력체계를 통해 추진되었다.
주관사인 보성파워텍을 비롯하여 신재생에너지 연계용 ESS 분야의 독보적인 기술과 구축 경험을 보유한 효성이 풍력 연계 운전을 위한 전체 시스템 엔지니어링 및 PCS와 PMS를 공급했으며, 대용량 리튬이온 배터리는 LG화학이 공급했다. 특히, 이 사업에 공급되는 PCS와 PMS는 효성이 지속적으로 연구 개발한 풍력 연계용 ESS 기술이 적용되었고, 풍력 발전기의 특성 및 발전 상태를 고려하여 시스템의 충·방전 양과 시간을 조절하는 기술로써 PMS가 이를 관리하게 되며, 1㎿급 PCS 4기는 풍력발전기에서 발전된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리에 저장하였다가 다시 전력계통에 공급하게 된다.
또한, 세계 최대의 ESS용 배터리 공급 실적을 보유한 LG화학은 이미 미국 California주 SCE(Southern California Edison)의 풍력연계용 ESS 구축 사업에도 참여한 바 있다.

풍력연계 ESS 통해 풍력 효용성 향상 및 신규 수익 모델 창출
한국남동발전은 본 사업을 통해 ESS 신사업 보급확대 및 산업육성 등 정부정책 기조인 창조경제를 실현하고, 정부 3.0 정책에 선도적으로 대응함은 물론 풍력발전기와 ESS설비의 연계를 통해 풍력 발전의 효용성 향상 및 신규 수익 모델 창출이 가능할 것으로 예상하고 있다. 한편, 한국남동발전 ESS 관계자는 “본 사업은 국내 최초로 시행되는 사업으로 풍력발전의 효용성을 높이고 ESS 설치를 통해 연간 8억 원의 추가수익을 확보함에 따라 풍력개발사업에 미치는 파급효과가 엄청 클 것으로 기대하고 있으며 특히, 풍력발전기 연계용 ESS 설비의 역할 확대에 관심이 집중될 것이다”라고 밝혔다.

한국남동발전  www.kosep.co.kr

해외 신재생에너지 산업 클러스터 사례와 시사점

1990년대 이후 유럽은 신재생에너지 산업을 육성하기 위해 에너지원별·산업별 특성을 고려한 클러스터를 조성하여 운영 중이다. 본문에서 살펴볼 클러스터들은 시장창출 및 확대, 기술, 인력, 자본이 안정적으로 연계된 인프라 구축 사례와 주변 산업·연구기관 등과의 네트워크 강화에 의한 집적화로 클러스터가 발전하는 선순환 구조를 만들어 낸 사례다. 국내의 신재생에너지 클러스터 경쟁력 확보를 위해서는 우선적으로 정부의 적극적인 인센티브 정책과 지속적인 전문인력 공급이 필요하며 경쟁력 있는 특정분야를 중심으로 하는 단위 클러스터를 구축한 뒤 네트워킹을 강화하는 시스템도 필요하다.

자료. 한전경제경영연구원 산업동향연구팀 이상호 연구원

Ⅰ. 신재생에너지 클러스터 구축 동향

각국은 90년대 이후 신재생에너지 산업 육성을 위해 산업 클러스터를 구축한 후 지속적으로 지원하고 있다. 이는 신재생에너지 산업의 체계적이고 지속가능한 발전, 기술 확보 및 협력 네트워크 등을 위한 생태계를 구축하는데 목적이 있으며 중소기업들의 육성시스템 등 다양한 지원제도들을 마련하여 집중적으로 산업의 경쟁력을 강화시키고 있다.

1. 전문분야를 중심으로 클러스터를 구축하여 성과창출 도모

① 시장 창출: 국내 신재생에너지 산업을 확대하고 해외시장 진출 용이
신규 기업의 참여를 활성화시킬 수 있고 외부 투자 유치에 유리하며 클러스터의 분야별 전문성에 대한 인식 제고로 해외시장 진출에 용이하다.

② 인프라 구축: 비즈니스 관리·지원과 체계적인 인력 양성 인프라 구축
신규기업, 중소기업 등에 대한 육성시스템의 활용성을 높여 효과적인 비즈니스 운영이 가능한 일관되고 체계적인 전문인력 양성 시스템을 마련한다.

③ 네트워크 강화: 클러스터 중심의 산·학·연 간의 협력 강화로 경쟁력 제고 및 비즈니스 모델 창출
클러스터 내부적으로 다양한 시너지 효과와 함께 외부 요소들과 유기적인 관계를 통한 단일 생태계를 구성하고, 금융·정부·연구기관과 신재생에너지 전후방산업과의 협력을 강화한다.

2. 신재생분야 클러스터들은 태양광, 풍력 등 1~2가지의 전문분야를 중심으로 구성되어 있으며, 유럽과 미국에 주로 분포

- 산업 경쟁력 제고는 물론 지역경제 활성화에 큰 역할 담당
정부지원 집중, 연구협력을 통한 성과 향상, 인력 및 자원의 유동성 확보 등 산업 경쟁력이 지속적으로 증가할 것이며, 지역경제에 신규 일자리 창출, 재정안정성 강화 등의 효과가 발생할 것으로 기대된다.

Ⅱ. 신재생에너지 클러스터 해외사례 분석

1. 태양광: 프랑스 론 알프스

① 조성 배경: 1983년 폐쇄된 공군기지 부지를 활용한 대표적인 태양광 산업단지로 현재는 신재생에너지 전체로 확대 구성 중이며 클러스터 종합관리 및 기업지원 업무를 맡은 Savoie Technolac을 중심으로 체계적인 정부 지원 아래 성장하고 있다.

② 현황: 론 알프스 클러스터에 입주해 있는 기업은 2013년 기준 약 178개이며 그 중 58%인 103개는 중소기업이다.
입주기업 외 공동연구 등 협력업체까지 포함하면 234개 기업이며 기업, 연구기관 등 클러스터 관련 분야 종사자는 약 11만 명이다. 603개의 협력과제를 수행하고 있으며 1/3 이상의 프로젝트는 정부로부터 약 2조원 규모의 지원을 받고 있다.

* 프랑스 전체 R&D기금의 21%

③ 성공 요인: 클러스터 관리조직의 강력한 리더십과 입주기업에 주어지는 다양한 인센티브 등으로 지속적으로 경쟁력이 향상되고 있다.
태양광 단지 관리조직의 뛰어난 행정력과 입주기업에 금전적·비금전적 자원을 효율적으로 추진한 정부와 지자체의 노력으로 성공했다.
기업 보육 프로그램을 통해 첨단기술 기반 창업체들은 관리 중이며 5년 후 생존기업 약 90%로 예상된다. 연구기관을 중심으로 기술과 아이디어의 교류가 활발한 커뮤니티를 구성한다.

* 국내 신생기업 5년 후 생존률 30%

2. 태양광: 독일 Solar Valley

① 조성 배경: Solar Valley는 유럽 최대의 태양광 산업단지로 원자력발전소 폐쇄에 대비하여 구동독 3개주를 재건하기 위해 시작했다.
튀링겐-작센-작센안할 등 구동독 3개주 지역에 퍼져있는 Solar Valley는 정부가 아닌 민간을 중심으로 집적하면서 형성했으며 함부르크 지역의 풍력 클러스터 등과 함께 대표적인 클러스터로 성장했다.

② 현황: Solar Valley는 태양광 발전량 및 매출 기준으로 세계 최대 수준이며, 에너지 클러스터의 발달로 관광자원으로도 활용하고 있다.
태양광 발전량 및 매출 기준 세계 1위 클러스터로 독일 내 태양광발전의 90%, 전세계 태양전지의 18%를 차지하고 있다.
E.ON, RWE 등 세계적인 경쟁력을 가진 업체들뿐만 아니라 독일 주요 대기업, 연구소, 대학교가 연계하여 협력체계를 구축했다.
신재생에너지 기반 확대를 위해 세계 주요국의 벤치마킹이 활발하고 독일 방문 관광객 유치 등을 통해 관광자원으로도 활용 중이다.

③ 성공 요인: 정부의 적극적인 정책 지원, 체계적인 전문인력 양성 시스템, R&D 지원, 주변산업과의 연계 활발 등이다.
민간 중심으로 형성된 산업단지이지만 정부의 주도적 정책과 인센티브 제공이 클러스터의 핵심 성공요인 중 하나로 1991~1995년 주택 지붕 프로그램 실시, 2004년 20년간 태양광 관련 수익을 보장해 준 FIT 도입 등 태양광 시장을 형성하는데 적극적으로 기여했다.
질 높은 교육 인프라를 구축하고 숙련된 전문인력을 양성했고 태양광 관련 근로자의 25% 이상이 대학교 혹은 직업학교의 전문교육을 통해 배출되며 이 중 50% 이상은 숙련된 기술자이다.
솔라밸리 주변지역을 중심으로 반도체, 광학, 화학 등의 첨단 관련 기업들이 잘 발달되어 있어 태양광 산업화를 이끌었다.
솔라밸리가 조성되기 시작한 동독 지역을 중심으로 세계 최고의 반도체 및 광학 관련 산업이 집적되어 있었다. 400여 개 이상의 관련 업체와 23만 명 이상의 전문 인력들이 관련 산업에 종사했다.

3. 풍력: 독일 함부르크 신재생에너지 클러스터

① 조성 배경: 함부르크 클러스터는 풍력발전에 아주 유리한 입지조건을 가지고 있어 풍력 클러스터가 자연스럽게 구축된 사례다.
또 발틱해에서 불어오는 바람이 강한 지역으로 북해와 발틱해를 잇는 거점항구이자 수출입에 편리한 해상교통 중심의 클러스터이다.

② 현황: 아레바, GE, 지멘스, 베스타스 등 세계적인 풍력 및 전력 관련 기업을 포함해 현재 약 130여 개 이상의 멤버 기업이 있다.
이들 기업은 북독일 전역에 30GWh 규모의 풍력에너지를 생산·보급하며, 풍력 클러스터 자체에서 2011년 연간 50억 유로의 매출을 달성했다. 약 25,000명 이상의 기업체 및 연구기관 근로자가 근무하고 있으며 27개국 이상의 국가들이 벤치마킹했다.

③ 성공 요인: 함부르크 클러스터는 자연환경적 입지와 조선산업이 발달한 항구에 위치해 있다. 풍력의 경우 대형 구조물 설비구축이 요구되는 산업으로 관련 부품의 설치 및 물류 비중이 타 신재생에너지 분야에 비해 크다.
독일은 풍력 클러스터 배후에 인접 산업이 구성되어 있어 산업기반이 집적화 되어 있으며 항만 등 물류 측면의 우월성이 경쟁력 요소로 작용했다.
클러스터 내 기업체 종사자 및 연구인력을 2015년까지 기존보다 40% 증가한 약 35,000명까지 늘릴 계획이며 대학을 중심으로 전문 교육과정이 풍부하고 인적자원의 경쟁력 강화를 위해 지역간 혹은 국가간 네트워킹을 위해 적극적으로 노력하고 있다.

4. 풍력: 스페인 바스크 에너지 클러스터

① 조성 배경: 연방정부 지역개발사업의 일환으로 시작된 클러스터로, 1996년 기존의 항공기, 자동차, 조선 등 기계 관련 제조업의 경쟁력이 신재생에너지 개발로 전이되어 산업 토대가 마련됐다.

② 현황: Acciona와 Gamesa 등 풍력발전 및 터빈 분야의 세계적인 업체들을 포함해 약 50여 개 이상의 전력관련 기업들이 입주했다.
클러스터 내 약 17,000여 명이 종사하고 있으며 그 중 10%는 R&D 인력으로 연간 매출액 약 15조, R&D 투자금액 약 2,300억 원의 대표 클러스터이다. 입주 기업들은 유럽을 중심으로 해외사업 활동이 매우 활발하다.

③ 성공 요인: 천혜의 자연환경과 숙련된 노동력, 클러스터 관리 기업, 비즈니스 수직계열화 등 다양한 성공요인이 있다.
대서양과 피레네산맥 경계에 있는 풍부한 풍력자원을 활용하며 또한 독일 함부르크와 마찬가지로 부품 이동과 설치를 위한 물류 및 부대비용에 유리한 항만 등 물류기반이 조성되어 있다. 그리고 마드리드 공대, 라구냐 대학 등 거점 내 우수한 공대인력을 확보했으며 신재생에너지 연합 클러스터인 REOLTEC이 정부로부터 클러스터 관리 업무를 이양 받아 운영했다.
기업 간 분쟁해소 및 불공정 거래행위 방지를 통한 클러스터 내 질서를 유지하고 부품 수직계열화를 통한 클러스터 내 선 순환적 산업생태계를 구축했다.

Ⅲ. 시사점

① 정부정책: 신재생에너지 클러스터의 자생적 경쟁력이 확보될 때까지 정부와 지원기관의 적극적인 인센티브 정책이 필요하다.
연구개발 지원, 분야별 핵심기술의 사업화, 클러스터 중심의 집중 지원, 성숙단계 진입을 위한 육성시스템 등이 마련되어야 하며 정부, 지원지관, 입주기업들이 유기적이고 주체적으로 클러스터를 이끌어 갈 수 있는 중심 조직을 구성하여 일원화된 관리체계 마련이 필요하다.

② 선택과 집중: 경쟁력있는 특정분야를 중심으로 정책자금, 상업적 자본 등을 집중하여 우선적으로 단위 클러스터를 구축한 뒤 향후 이들 간 네트워킹을 강화하는 시스템이 필요하다.

③ 전문인력 육성: 지속적으로 전문분야 인력을 공급하기 위해 분야별로 연구·기술 교육 체계 마련이 필요하다.
즉, 클러스터 내·외부의 핵심인력 조달을 위해 신재생에너지에 특화되고 실용성 있는 교육기관 의 구축 혹은 교육 프로그램 운영이 필요하다.

스마트 분산전원 기술

기존 분산전원에 적용되는 계통연계 인버터는 입력 DC 전력을 AC 계통에 전달해주는 전력변환 장치로서, 일반적으로 효율적인 전력 전달을 위한 최대 출력점 제어기능, AC계통 연계를 위한 그리드 동기화 기능, 계통 고장 시 역전력 공급 방지를 위한 독립운전 방지 기능 등을 포함한다. 스마트 분산전원은 개별적으로 동작해왔던 기존의 분산전원과는 달리 목적에 따라서 상위의 관리 시스템과 유기적인 연동을 필요로 하므로 양방향 통신이 필수적이다.
신재생 에너지 분산전원의 계통 투입 비율이 높아짐에 따라서 스마트 분산전원의 스마트 인버터 기능이 전력계통 안정도와 신뢰도 그리고 운용 효율을 상당 부분 개선시킬 수 있을 것으로 기대된다.

자료. 한국전기연구원 차세대전력망연구본부 책임연구원 조창희

Ⅰ. 신재생 분산전원 현황

2015년 5월, 하와이 의회는 2045년까지 하와이 군도 전력의 100%를 신재생 에너지에 의해서 공급하도록 규정하는 법안을 통과했다. 이 법안에 따르면 하와이는 전력분야에서 카본프리 목표 날짜를 설정한 미국의 첫 번째 주가 된다. 이는 풍력 발전과 태양광 발전에 대한 주정부와 전력회사의 꾸준한 인센티브에 의한 신재생 에너지 설치가 급증했기 때문으로, 신규 법안은 이러한 붐을 더욱 확대하여 현재의 신재생 에너지 비율 21%에서 2020년에 30%, 2030년에 70%, 마지막으로 2045년에 100%를 달성하는 것을 목표로 한다.
2011년 지진해일에 의해서 큰 피해를 입은 일본의 후쿠시마 현도 화석연료에 의한 발전을 배제하고 신재생 전원에 의해서만 전력을 공급받는 데드라인을 2040년으로 설정했다. 일본은 동경전력의 후쿠시마 핵발전소 사고로부터 회복하기 위해 반드시 달성해야할 수단으로 태양광 발전이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지를 주목하고 있다.
유럽의 경우 풍부한 수자원을 기반으로 하는 수력 발전을 통해서 수요량 대비 신재생 에너지 비율이 100%를 넘긴 노르웨이를 선두로, 세계 수위권인 풍력 발전(약 40%)을 포함 전체 소비 전력의 60% 이상을 신재생 에너지로 공급받는 덴마크, 그리고 수력을 제외한 신재생 에너지 비율이 작년 기준 각각 30%와 27%인 포르투갈과 스페인 등이 온실가스 감축과 청정에너지 혁신을 위한 신재생 에너지 보급에 앞장서고 있다.

그러나 신재생 에너지는 원천적으로 기후조건에 따라서 출력을 생산하는 특성을 가지고 있어 소비 전력량에 비해 신재생 에너지 투입 비율이 큰 경우에는 필연적으로 전압 변동이나 주파수 변동 등의 전력 품질 문제가 생길 수 있다. 특히, 우리나라와 같이 대규모 전력계통과 연결되지 못한 고립형 전력계통이나 다른 나라와 송전선 연결이 제한적인 경우에는 그 문제가 더 심각할 수 있다. 그러므로 간헐적인 신재생 에너지 전원을 전력계통에 투입하기 위한 전력계통의 높은 수준의 신뢰도를 유지하기 위한 기술적인 해결방안을 필요로 한다.
이러한 문제의 해결 방법의 하나로서, 스페인의 전력계통 운영자(REE, Red Electrica de Espana)는 2006년 세계 최초로 풍력 단지의 중앙급전 제어 시스템을 개발하여 전국의 풍력발전 단지 원격제어를 수행하고 있다. 이 시스템이 개발되기 이전에 REE는 전력계통에 최대로 투입될 수 있는 풍력발전의 비율을 12% 이하로 고집했으나, 현재는 풍력발전이 순시 출력이 전력 수요의 60%를 넘는 경우도 발생한다.

이러한 신재생 에너지원의 특징은 계통 운영자에게 큰 부담이 되고 있으며 그 결과로 신재생 에너지 전원이 전력계통에 연계될 때 필수적으로 지켜야할 규정(그리드코드, 계통연계 기술기준)을 강화하는 방향으로 법규가 만들어지고 있다.
독일의 에너지와 수자원 협회(BEDW, Germany’s Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft)와 VDE-AR-N 4105 표준은 풍력 발전 또는 태양광 발전 시스템을 대상으로 원격에 의한 설정된 전력 제한(Power Curtailment) 준수와 역률 제어, FRT(Fault Ride-Through), 그리고 Dynamic Grid Support 기능을 규정하고 있다.
미국의 경우 기존의 분산형 전원 계통연계 기준인 IEEE 1547-2003에서는 분산 전원이 계통 연계점(PCC, Point of Common Coupling)에서의 전압 조정을 금지했지만 개정된 IEEE 1547a-2014에서는 지역 EPS 사업자나 수요 반응(DR) 관리자의 필요에 따라서 능동적인 전압 조정이 가능하도록 규정이 변경되었으며 전압 및 주파수 고장 상황에 대한 FRT 규정이 추가되었다.
미국 캘리포니아는 주의 전력계통 연계 규정인 Rule 21의 업그레이드를 진행 중인데, 여기에는 대부분의 분산전원이 계통연계 인버터에 의해서 전력을 생산하는 것에 착안하여 강화되고 있는 그리드코드를 만족시키기 위한 스마트 인버터 기능을 포함하는 스마트 분산전원의 개념을 도입했고, 필요로 하는 분산전원 필수 기능을 단계별로 개발하는 접근법을 제시했다.

II. 스마트 분산전원 기술

기존 분산전원에 적용되는 계통연계 인버터는 입력 DC 전력을 AC 계통에 전달해주는 전력변환 장치로서, 일반적으로 효율적인 전력 전달을 위한 최대 출력점 제어기능, AC계통 연계를 위한 그리드 동기화 기능, 계통 고장 시 역전력 공급 방지를 위한 독립운전 방지 기능 등을 포함한다.
스마트 분산전원 구현을 위한 스마트 인버터 기능은 기본적으로 분산전원의 무효전력과 주파수/전압을 제어하는 기능으로서, 양방향 통신을 기반으로 필요에 따라 원격에서 인버터의 운전, 동작 모드, 운전 파라미터 등을 제어하여 전력 계통의 운영에 기여할 수 있는 발전된 분산전원 기능을 의미한다.
스마트 분산전원의 기능은 기능 구현의 난이도에 따라서 3가지로 구분될 수 있다. 기본 기능은 통신에 의한 분산전원의 상태정보 모니터링이나 계통 연계/차단 제어 그리고 이벤트 로그 및 리포트 기능이 포함된다.
중급 기능은 운전 모드나 장치 설정 등의 원격 파라미터 설정, 전압-무효전력 제어, 전압-유효전력 제어 등 미리 설정된 특성 곡선에 따른 자율적인 제어, 그리고 전압 및 주파수의 고장 복구를 위한 FRT 기능 등이 포함된다. 마지막으로 고급 기능은 동적 무료전력 보상이나 가격 또는 온도에 따른 제어 기능, 스케줄 기반 제어 등으로 구성된다.
이러한 스마트 분산전원의 진보된 기능들은 기존의 기후조건에 따라서 전력을 생산하는 단순한 분산전원에서 설치된 지역의 상황에 따라 분산전원 자신의 자율적인 판단과 관리자의 목적에 따라 가변적 기능을 수행하는 스마트 분산전원으로 발전했으며 그 결과 계통의 신뢰도 및 안정도 향상과 운영 효율을 높이는 수단이 될 수 있다.

스마트 분산전원은 개별적으로 동작해왔던 기존의 분산전원과는 달리 목적에 따라서 상위의 관리 시스템과 유기적인 연동을 필요로 하므로 양방향 통신이 필수적이다.
디지털 변전소 내부의 정보 교환 및 통신을 위한 국제 표준인 IEC 61850은 최근 일부 개정된 2판(Ed.2)에서 제목을 ‘Communication Networks and Systems for Power Utility Automation’으로 변경하여 전력산업 전반을 위한 표준임을 명시했고, 상위 시스템과의 연계, 수력 발전, 풍력 발전, 분산전원 등 그 적용 영역이 점점 확대되고 있다.
2013년 2월에 발간된 기술 보고서(IEC 61850-90-7)를 통해서 전력 변환장치 기반 분산전원을 관리하기 위해서 분산전원의 스마트 인버터의 기능을 정의하고, 이를 구현하기 위한 정보 표현 방법을 오브젝트 모델로 제시했다.
이 보고서는 분산전원의 자율 제어와 브로드캐스트/멀티캐스트에 의해서 상위 제어기와 느슨하게 결합된 다중 계층 구조 제어에 대해서 제안하고 있으며, 스마트 분산전원의 인버터 기능에 대한 기초자료를 제공한다.
미국 캘리포니아에서는 캘리포니아 공공시설 위원회(CPUC, California Public Utilities Commission)가 주도적으로 스마트 인버터(분산전원) 관련 기술을 검토 중이며, 스마트 인버터 워크숍(Jun 2013)을 개최하여 전력회사(SCE, SDGE, PG&E)와 기관(NREL, EPRI, TUV Rheinland, SunSpec Alliance) 및 관련 회사(SMA, Fronius)들의 관심을 모았다.
현재 CPUC 관리 아래의 스마트 인버터 워크 그룹(SIWG)에 의해서 단계별로 기술적 권장사항과 시험 계획 및 절차가 준비되고 있다.
1단계로 스마트 인버터의 자율 기능에 대한 규정이 2014년 12월에 완료되었고, 2단계인 스마트 인버터의 통신 인터페이스에 대한 기술적 권고 사항에 대한 논의가 진행 중이다. 3단계의 스마트 인버터 상호 작동 기능에 대한 내용은 유동적이며 그 필요성과 요구사항에 대하여 조사하고 있다.
국제 스마트그리드 협의체(ISGAN)의 워크 프로그램 중 하나인 스마트그리드 국제 연구기관 네트워크(SIRFN, Smart Grid Research Facility Network)에서는 국제 공동 연구를 통해서 스마트그리드 관련 기기들의 시험과 평가에 대한 역량을 강화하고 있다.
현재의 Sandia National Lab, DERLab, EPRI, NREL, UL, EPRI, IEC, IEEE 그리고 NIST 등이 분산자원의 통합을 위한 태양광 발전 인버터의 시험에 대한 연구를 수행하고 있으며 새로운 표준에 적합한 하드웨어/소프트웨어 시험 절차를 정의할 예정이다.
특히 스마트 인버터의 시험과 관련하여 Sandia National Lab과 SunSpec Alliance를 중심으로 스마트 인버터의 상호 운용성 검증 플랫폼을 개발 중이다. 또한 스마트 인버터 시험을 위한 기본 플랫폼을 완성하여 기본 기능인 원격 투입/차단 기능, 전압-무효전력 제어 기능 등 초기 단계의 시험을 진행 중이며, 확장된 기능에 대한 시험 절차와 기준을 가까운 시일 내에 완료할 예정이다.
미국 표준 기술 연구소(NIST)의 최근 확정된 스마트그리드 프레임워크 및 로드맵 3.0에서 스마트 그리드의 상호 운용성을 지원하는 새로운 표준들을 추가했다. 이 목록은 2.0 프레임워크에 없는 7개의 표준을 더하여 74개 표준과 프로토콜을 포함한다.
시험 및 인증이 산업계가 스마트그리드를 위한 중요한 기본 사항임에 인식을 같이하고, 합의에 도달함에 따라서 3.0 프레임워크에서는 이 항목에 대한 더 깊은 논의를 포함하고 있다.

Ⅲ. 결론

신재생 에너지 분산전원의 계통 투입 비율이 높아짐에 따라서 스마트 분산전원의 스마트 인버터 기능이 전력계통 안정도와 신뢰도 그리고 운용 효율을 상당 부분 개선시킬 수 있을 것으로 기대된다.
미래의 신재생 에너지 분산전원의 보급 확대를 위해서는 스마트 인버터 기능과 정보 통신 기술이 필수적이며, 차세대 전력망을 구성하는 신재생 분산전원들의 기반 기술이 될 것이다. 현재 국제적으로 스마트 인버터의 상호 운용성과 성능을 시험할 수 있는 시험 플랫폼이 각국의 연구 기관과 인버터 공급사에서 개발되고 있는 상황으로, 각 기관 사이의 국제 공동연구를 통해서 개발 내용과 시험 결과를 공유함으로써 국제적인 공감대를 형성하고 있다.
국내의 경우 기존 분산전원의 기능 구현과 성능 향상에 대한 내용을 위주로 연구가 진행되고 있으며 차세대 스마트 분산전원에 대한 연구는 검토 단계에 있다.
국제 연구 추세에 우리나라도 적극적으로 동참하여 신재생 분산전원 관련 산업을 국제적으로 선도할 수 있기를 기대한다.