발행일 2017. 09. 25 발행처융합연구정책센터 2017 september vol.89 Technology Industry Policy 정보통신과전력망의융합, 스마트그리드 김보림 융합연구정책센터
융합 2017 september Vol. 89 Technology Industry Policy 정보통신과전력망의융합, 스마트그리드 김보림 융합연구정책센터 01 선정배경 2015년파리기후변화협약이후전세계적으로지구온난화의주요원인인온실가스배출을감축하려는노력진행 - 우리나라는 2030년배출전망치 (BAU; 8억 5,060만 tco 2 ) 대비 37% 인약 3억 1,500만 tco 2 의감축목표수립지구온난화가심각해지면서급격한온도변화로인한전력수급과관리의어려움심화 - 녹색성장의일환으로태양열, 수력등신재생에너지기술개발과동시에에너지효율을높일수있는기술에대한고민증가 온실가스감축을위한다양한방법들이진행되면서, 에너지이용효율향상에따른에너지절감과더불어 온실가스감축효과를기대할수있는스마트그리드산업활성화 이에, 스마트그리드에대해알아보고, 스마트그리드산업및정책동향에대해살펴보고자함 그림 1. 스마트그리드 수요반응사업 분산자원통합서비스사업 전기차충전사업 에너지저장사업 빌딩 EMS 스마트미터 EV 충전 홈 EMS IHD 스마트온도조절기 TV, 냉장고세탁기등가전 스마트소켓 스마트미터 Microgrid 사업 공장 EMS 출처한국스마트그리드사업단 2 Industry
정보통신과전력망의융합, 스마트그리드 02 ( 정의 ) 지능형 (Smart) + 전력망 (Grid) 의뜻이합쳐진융복합기술로, 기존전력망에정보 통신기술을접목하여, 개인에너지소비관리및전력의수요관리를통해국가에너지관리를원활하게하는차세대전력인프라시스템 개요 그림 2. 스마트그리드의개념 출처한국전자통신연구원 ( 특징 ) 기존전력망이중앙집중식으로수요에따라단방향으로전력을공급한반면, 스마트그리드는지역별분산전원들이네트워크로연결되어생산된전력을사용, 양방향으로정보전달과정이자동으로이루어짐 - 신재생에너지를통한전력생산에도기여하여, 소비자의역할과생산자의역할을동시에수행할수있는에너지프로슈머 (prosumer) 로모든사람들이에너지생산과소비담당 - 전력생산및소비되는정보를공급자와수요자간양방향으로실시간정보를교환함으로써지능형수요관리, 신재생에너지연계, 전기차충전등을가능케함 그림 3. 기존전력망과지능형전력망비교 전력망 = Grid 정보통신 = Smart 스마트그리드 공급자중심일방향성 실시간정보교환 수요자중심양방항성 기존전력망아날로그 / 전기기계적중앙집중체계방사상구조수동복구고정요금단방향정보흐름소비자선택권없음 지능형전력망디지털 / 지능형분산체계네트워크구조자동복구실시간요금양방향정보교류다양한소비자선택권 출처한국스마트그리드사업단 융합 Weekly TIP 3
Technology Industry Policy ( 구성요소 ) 에너지저장시스템 (ESS), 지능형원격검침인프라 (AMI), 에너지관리시스템 (EMS), 전기차및충전소, 분산전원, 신재생에너지, 양방향정보통신기술, 지능형송ㆍ배전시스템등으로구성 - (Energy Storage System, ESS) 전력인프라를구성하는가장핵심이되는기술로, 에너지를컨테이너모양의대형배터리에저장하여수요와공급을적절히조절해버려지는에너지최소화 전세계 ESS 시장규모는 2017년 26억달러이며, 이후연평균 20% 씩늘어나 2021년 55억달러로확대될전망 - (Advanced Metering Infrastructure, AMI) 스마트미터 * 에서측정한데이터를원격검침기를통해측정해전력사용현황을자동분석하는기술로, 이를통해소비자에게실시간요금단가와정보및에너지사용패턴등을분석한정보제공가능 * 각가정에서사용하는전력사용량을자동으로검침하고, 그정보를통신망을통해전달하는지능화된전력량계 그림 4. ESS 와 AMI 예시 ESS 예시 AMI 예시 출처삼성 SDI, LG CNS - (Energy Management System, EMS) 에너지효율향상목표를설정하고이를달성하기위해 관리체제를체계적이고지속적으로추진하는전사적에너지관리시스템으로공장, 가정등에서에너지사용을최적화하도록 IT소프트웨어로관리 4 Industry
정보통신과전력망의융합, 스마트그리드 03 2014 년이후국제적으로저유가상황이지속되고있음에도불구하고전세계스마트그리드시장은꾸준히성장 - 세계스마트그리드시장은 2011 년 289 억달러에서 2017 년 1,252 억달러로연평균 28% 성장, 2030 년 8,700 억달러에이를것으로전망 ( 출처 : 한국스마트그리드사업단 ) 해외스마트그리드산업및정책동향 주요선진국에서는전통적인전력인프라제조업을탈피해고부가가치통합플랫폼을제공하는방향으로 산업이변화됨에따라스마트그리드산업활성화 - 현재스마트그리드시장을선도하고있는국가는미국 캐나다 일본으로, 특히일본의경우 2011년동일본대지진이후스마트그리드가가장빠르게확산된모범사례로꼽힘 - 대부분의국가에서스마트그리드정책은초기스마트그리드인프라구축을위해 AMI 보급을중심으로이루어지고있으며, 전력수요안정을위한 ESS, 신재생에너지도입등에관한정책지원추진 AMI 시장은전세계적으로빠르게성장하고있는추세로, 유럽은 EU 가입국들을대상으로 2020년까지전체설치미터의 80% 를 AMI로구축해야하는의무화정책실시 표 1. 해외주요국의스마트그리드정책동향 국가 정책내용 주로민간이중심이되어기술개발에앞장서고있으며, 2001 년 EPRI(Electric Power Research Institute) 를중심으로 IntelliGrid 를비롯하여 Modern Grid Initiative 등다양한 R&D 사업진행 에너지자립과노후된전력망의현대화를통한경기부양을목표로 2030 년 Grid 2030 이라는국가비전발표, 45 억달러투자결정 미국 - 전력망현대화, 스마트계량기보급추진 미국방부 (DOD) 는에너지안보강화목적하에스마트그리드적극적추진 - 2050 년까지자체전력에너지수요의 25% 를재생에너지를통해생산조달, 스스로제어가능한마이크로그리드 구축목표설정 회원국들의다양한특징을하나의스마트그리드정책으로묶기위해 EU Frame Work Project 를통해스마트그리드정책추진 EU 신재생에너지보급확대와온실가스감축을위해 2006 년 Smart Grids Vision & Strategy 선포 20-20-20 목표 * 달성을위해스마트그리드적극추진, 2020 년까지스마트미터보급에연간 95 억달러투자예정 * 2020 년까지온실가스배출량 20% 감축 (1990 년배출량대비 ), 재생에너지의에너지부담률 20% 증대, 에너지효율성 20% 향상 ) 2030 년태양광발전량을 100GW 까지늘이는로드맵수립 - 스마트그리드분야표준화추진 일본 2013 년에수립한재생에너지전략에따르면, 2024 년까지모든가구에스마트미터보급예정 국가차원의신재생에너지자원을수용할수있는마이크로그리드개념의신전력인프라개발및시범단지를구축, 개발 기술의상용화촉진 미국다음으로스마트그리드에많은투자를하는국가로전력자원의최적배분, 송전계통강화측면에서스마트그리드 중국 사업을추진 전체전력망지능화완성을위해 2020 년까지총 1 조 7 천억위안화투자계획발표 2016~2020 년스마트그리드투자는총 450 억달러에달할것으로전망 융합 Weekly TIP 5
Technology Industry Policy 04 국내스마트그리드산업및정책동향 1 산업동향우리나라의스마트그리드관련산업은전반적으로국내기업의제품경쟁력은좋은평가를받고있지만, 핵심소재와통합솔루션기술은부족한것으로분석 - 지능형원격검침인프라 (AMI) 의경우해외수출이가능한제품과기술력을보유하고있지만아직까지정밀도를요하는고가의핵심부품은상당부분수입 - 에너지저장시스템 (ESS) 의경우배터리와전력변환장치 (PCS) 등의제조기술은우수하지만 ESS를 최적으로운용하기위한소프트웨어기술은부족한것으로평가 스마트그리드실험을위한사업으로한전에서지난 2010 년시범사업을시작으로 200 만 ~250 만가구에 AMI를보급할계획수립하였으나기술력부족및특허권문제등으로지연, 2016년에사업이다시재개되어올해안에 450만가구에 AMI 구축계획발표 한국스마트그리드사업단은 2016년부터 15개광역지자체에서 8개컨소시엄이 3722억원 ( 국비 660억원 ) 을투자해가정, 공장, 빌딩등을대상으로 AMI 기반전력서비스, 지능형전력공급 소비효율화서비스를제공하는스마트그리드확산사업을추진 - 2017년 8월기준 AMI 7만 5,000호, 에너지관리시스템 (EMS) 180개소, 분산전원 40MW를구축, 연말까지 AMI 12만호, EMS 400개소등이보급될전망 - 구축된인프라를기반으로상용화모델을개발하고, 확산사업의사업모델을통합 관리하기위한통합관리센터 (IMC) 구축예정 2 정책동향 2004년부터전력IT 종합대책을수립하였으며, 2005년부터발전, 송배전, 사용자등전력네트워크지능화를위해 10대국책과제를선정하고기술개발진행 2009년본격적으로스마트그리드개념도입및정책수립이진행되어녹색성장위원회 1차보고에서 세계최초국가단위지능형전력망구축 에대한국가비전발표 * * 에너지, 환경문제대응, 차세대성장동력화, 저탄소생활화를주요과제로선정하고국제적인차원에서공동으로수행할수있는상세로드맵수립 - 2009년 7월 G8 확대정상회의에서우리나라가 지능형전력망선도국 으로지정, 같은해 12월세계최대규모인제주도실증단지구축사업시작하여 2013년 5월종료 이를통해 153개관련기술검증및광범위한 9개의비즈니스모델발굴성과창출 6 Industry
정보통신과전력망의융합, 스마트그리드 2009년이후정부는스마트그리드확산을위한법적기반을마련하고, 건물 공장대상계시별요금제 (TOU), 최대피크요금제 (CPP), ESS 요금제, 전기차충전요금제를도입하는등스마트그리드확산을위해요금체계를개선 - 이와함께수요자원거래시장개설, 비상발전기와발전자원으로 ESS를인정하는등다양한규제완화를추진하는성과를달성 2010 년 1 월수립된 스마트그리드국가로드맵 을바탕으로 2030 년까지 3 단계에걸쳐 5 대핵심분야에 27.5 조원을투입하여지능형전력망구축에대한세부계획을수립 2030 년까지총 2 억 3 천만톤의온실가스감축효과가발생할것으로추정 그림 5. 스마트그리드국가로드맵, 비전및목표 정책비전 스마트그리드구축을통한저탄소녹색성장기반조성 단계별목표 2030 년, 세계최초 국가단위 스마트그리드구축 2020 년, 소비자중심 광역단위 스마트그리드구축 2012 년, 세계최고수준의스마트그리드 시범도시 구축 전략방향 국가 에너지효율향상및 CO 2 배출저감 기업 신성장동력발굴및수출산업화 개인 국민삶의질향상 지능형전력망 지능형소비자 지능형운송 지능형신재생 지능형전력서비스 5 대추진분야 개방형전력플랫폼구축 지능형계량인프라구축 전국단위충전인프라구축 대규모신재생에너지발전단지조성 다양한전기요금제도개발 고장예측및 에너지관리 자동복구 자동화 V2G 및 ICT 에너지자급자족 지능형전력거래 시스템구축 시스템구축 서비스시스템구축 가정및빌딩구현 시스템구축 융합 Weekly TIP 7
Technology Industry Policy 05 결론및시사점 파리기후변화협약이후전세계적으로신재생에너지원의확대와전력의안정적인운영을위해스마트그리드는선택이아닌필수가됨에따라다양한산업에서적용이확대될것으로예상 - 스마트그리드의확대가전력, 통신, 건설, 자동차등타산업의패러다임을변화시키고있어지속적인관심과개발이요구됨 - 녹색기술과의접목 확장으로산업간융 복합을통한新비즈니스창출이가능함 미국, 유럽, 일본등스마트그리드선도국의성공적인사례를바탕으로, 전략적인관점에서국내스마트그리드산업생태계를조성해나가기위한체계적인정책적대응필요 - 중장기적으로스마트그리드산업을통해국가의효율적인에너지수급계획및절감, 온실가스배출감축에기여할수있는전략적인제도수립필요 - 스마트그리드는단일시스템이아닌다양한전력계층별시스템의집합이므로, 다양한시스템및서비스간연계가가능한생태계조성필요 참고자료 1. 박수환외, 지능형전력망 ( 스마트그리드 ) 적용을통한에너지절감및 CO 2 감축효과분석, J. Korean Soc. Environ. Eng., 39(6), 2017 2. 백기훈, 에너지패러다임전환... 스마트그리드확산적기, TECH m, 2017 3. 안준호, 스마트그리드산업현황 (Status on the Smart Grid Industry), 한국전기산업연구원, 2014 4. 양의석외, 2015년세계스마트그리드투자실적및향후전망, 세계에너지시장인사이트, 에너지경제연구원, 2016 5. 이미혜, 스마트그리드시장현황및전망, 산업리스크분석보고서, 한국수출입은행, 2012 6. 이지영, [IT열쇳말] 스마트그리드, 2017 7. 한국스마트그리드사업단 (KSGI) 홈페이지 (https://www.smartgrid.or.kr/index.php) 8 Industry
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