- 정책보고서 - 한국형스마트그리드구축을위한정책제언 2009. 12 문화체육관광방송통신위원회 국회의원김을동
목차 Ⅰ. 추진배경 1. 녹색성장추진과스마트그리드의중요성 2. 한국, 스마트그리드선도국으로선정 3. 국내스마트그리드추진현황및과제 Ⅱ. 해외스마트그리드도입사례분석 1. 미국 : 경기부양및노후된전력망업그레이드목표 2. 유럽 : 신재생에너지사용확대와국가간전력거래활성화목표 3. 일본 : 재생에너지와스마트그리드통해글로벌시장리드목표 Ⅲ. 정책제언 1. 스마트그리드시장활성화를위해경쟁체제도입 2. 글로벌차원의테스트베드구축으로스마트그리드선도 3. 초기시장안착및원천기술개발위해다양한인센티브제공 4. 전력망개선을넘어타산업과의컨버젼스관점에서로드맵구축 5. 실증단지및본격사업추진시필요한법제화의신속한진행 - 2 -
Ⅰ. 추진배경 1. 녹색성장추진과스마트그리드의중요성 정부는세계적으로고조되고있는환경문제를성장의기회로삼기위해저탄소녹색성장기본법과녹색성장 5개년계획을발표 이중스마트그리드는그린에너지 15대유망분야중전력 IT 분야에해당하는산업으로 2030년까지관련시장이최소 3조달러가될것으로전망하고있으며정부도적극적인움직임을보이고있음 스마트그리드는소비자와공급자간의양방향커뮤니케이션을통해에너지효율화를달성할수있으며, 향후신재생에너지의발판이될수있는기술로시장선점을위한노력이세계적으로진행되고있는상황 스마트그리드는전력, 통신, 배터리, 전기자동차등각종산업등을융합하여, 에너지공급및소비패러다임을바꿔줄것으로기대 ( 참조 : 지식경제부 ) - 3 -
구체적으로전력수요분산과발전선비의효율적이용, 불규칙적인 신재생에너지의전력공급을효과적으로수용하게하는결과를가져올 것으로보임 (2009, 삼성증권보고서 ) 구분사회적편익신성장산업육성효과고용유발효과대중화가능시기 효과 3.1 조원 49.1 조원 3.9 10 년이내 자료 : 삼성경제연구원 한국의경우, 전기사용량이약 1.8조원줄어들게되고, 신규발전투자비용 1조원절약가능하며전기자동차인프라구축및지능형전력망설비투자를통해신규산업창출가능 기존중저압기반배전망의혁신적인변화를불러올수있으며, 교류 (AC) 에서직류 (DC) 사용으로의증대로에너지효율의대폭상승을불러올수있음 소비자측면에서, 스마트그리드는사용자에게전기사용량과요금을실시간으로보여줌으로써자발적에너지절약유도. 또한소비자에게전기에대한선택권을넓혀줌으로써, 전기시장도수요- 공급에따라가격이결정되는매커니즘으로변모가능 - 4 -
IT 와에너지가융합된에너지인터넷, 스마트그리드 IT(Information Technology) + ET(Energy Technology) 에너지읶터넷의등장 에너지효율화실현을위한 스마트그리드구축 스마트그리드의핵심기술 - 양방향정보통신시스템 - 스마트미터링 / AMI (*) - 분산형에너지관리시스템 - 전기품질보상장치 - 분산전원설비 - 전기에너지저장설비 - 전력용반도체및친환경전력설비 세계적으로스마트그리드논의가활발히진행중. 원인으로는 1) 선진국의전력망이노후되어교체압박이증대되고있는상황에서, 2) 친환경적이고효율적인소비자중심전력망을구축하는동시에 3) 새로운성장동력을육성하려는의지가결부 ( 키움증권 2009 산업보고서 ) 스마트그리드도입은타산업에많은영향을끼칠것으로예상. - 전력사업 : 공급자가다변화되어경쟁시장형성될수있으며, 향후컨설팅사업, 중개사업등으로활성화기대 - 에너지판매산업 : 신재생에너지사업에참여, 전기충전소 - 가전산업 : 전력효울향상시킨스마트가전제품수요증대 - 건설산업 : 그린홈, 그린빌딩, 그린팩토리설계 / 구현능력강화 - 자동차산업 : 플러그인전기자동차산업 - 5 -
스마트그리드도입효과 10~15% 정도의젂력소비감소 센서, 계량기, S/W 등연관산업 경제적효과 홖경적효과 효율적젂력이용으로 Co2 20% 감소 발젂설비이용효율증대 사회적효과 소비자편익 실시간확읶및자율관리로비용젃 신재생에너지확산 감 ( 참조 : 한국형스마트그리드추진현황과과제, 김준한 ) - 6 -
스마트그리드유관산업 산업군 2009 년 2030 년 전력산업중전산업 / 통신산업가전산업건설산업 화석연료위주의발전원기저발전 ( 원자력 / 석탄 ) 첨두발전 (LNG/ 양수 ) 전력산업의영역 : 계량기까지공급자위주제한된전력시장중전산업과통신산업이각각고유한산업영역으로구분기능 / 성능위주의제품개발편의성 / 디자인을고려한건물설계 신재생 / 분산형전원의일반화기저발전 ( 원자력 / 석탄 ) 위주지능형전력망 효율적전력수요관리 첨두발전원수요감소전력산업의영역 : 계량기이후가전제품계열까지확대전기절약컨설팅사업활성화다수의공급자 / 수요자참여하는경쟁전력시장소비자전력관리장치 (AMI) 등새로운전력설비일반화기존중전기기와 IT 기술이융합된제품의일반화전력상황에반응하는스마트가전제품개발조명, 에어컨, TV 등이전기요금에연동되어전력사용최적화효율적전력이용이가능한스마트빌딩확대지능형전력망, 신재생에너지수용으로전력효율극대화 자동차산업가솔린 / 디젤엔진위주플러그인전기자동차일반화 에너지산업석유판매 ( 주유소 ) 전력판매 ( 전기충전소 )/ 전기자동차활성화위한신에너지 인프라 ( 참조 : 전남발전연구원 ) 스마트그리드주요기술 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 시스템개요 - 7 - ( 참조 : LS 산전 )
- AMI 시스템 : 소비자들이가장쉽게접하는필수장비. 기존의기계식과전자식계량기가월 1회검침을하는데반해, 스마트미터는실시간으로검침하여데이터를수요자에게보여주며, 전력거래를전제로양방향회전이가능 - 수요반응 (Demand Response) 시스템 : 현재전력망과차별화되는핵심장비. 전력수요에따라가격을실시간으로결정해서수요자에게알려주고, 수요자가이를근거로전력사용량을효과적으로조절 - EMS(Energy Management System): 국가단위 EMS뿐아니라마이크로그리드단위로 EMS 수요확대 ( 키움증권스마트그리드리포트참조 ) 플러그인하이브리드전기자동차 (PHEV) - 스마트그리드로활성화기대하는분야 - 자동차배터리를사용하며야간에전력을충전하고주간에판매하는피크분산이가능하고, 소비자자가발전용으로도활용가능 - PHEV는전기도저장이가능하며, 일반상품처럼사고팔수있게해주는패러다임의변환 * PHEV의구현개념도 ( 출처 : 산업연구원, 고동수 2009.6) - 8 -
2. 한국, 스마트그리드선도국으로선정 2009년 7월기후변화주요국회의에서 세계를바꿀 7대선도술 중하나인스마트그리드의선도국으로선정되었으며 11월까지로드맵수립및발표예정 타국가대비전력환경이좋은한국은, 지능형전력망구축차원을넘어유관산업과의융합을통한 국가단위의녹색성장플랫폼 전략추진중 - 전력손실률 : 미국 (7%), 일본 (5%), 한국 (4%) - 전력품질저하로인한미국의경제손실규모 : 연간 1500억달러 세계 7 대선도기술현황 스마트그리드구축로드맵 ( 참조 : 지식경제부 ) 제주도에첫번째스마트그 제주실증단지구축개요 리드통합실증단지를구축할예정이며공청회, 기업설명회등을통해구체적인구현방안논의중 - 9 - ( 참조 : 지식경제부 )
기업들은응모를컨소시엄형태로해야하며실증단지에서 1등을차지한기업들의기술을국내표준으로선정할계획 기존전력IT 10대과제이외소비자중심의기술추가검증시도 - 향후계획 : 11년시범도시선정 / 운용, 20년까지스마트미터보급완료 한국전력, LS산전등의키플레이어들은적극적으로투자계획을발표하고있으며 KT, SK텔레콤같은 Telco 사업자와기타유관기업들도참여의사표명 ( 2009년 9월삼성전자스마트그리드협회가입 ) 한국형스마트그리드시티, 제주구좌읍 제주구좌읍현황 제주실증단지구축개요 ( 참조 : 지식경제부자료 ) 참조 : 지식경제부 참조 : 한국경제 7/30 일자 - 10 -
실증단지상세추진현황 - 제주실증단지는 파워그리드 ( 전력망 ) 서비스 ( 중앙관제 ) 플레이스 ( 가정이나건물 ) 트랜스포테이션 ( 전기차 ) 리뉴어블 ( 신재생에너지 ) 등 5개분야로나뉘어구축 - 5개분야의서비스유형은국내시장형과해외수출형서비스로나뉘어지며, 각컨소시엄지원자들은두가지중선택혹은모두참여가능 - ' 파워그리드 ' 와 ' 서비스 ' 부문은한국전력이독점적사업자로참여하고, 나머지세개분야에일반기업참여가능 - 응모는컨소시엄형태로해야하며각기다른분야에는중복참여가능 - 제주실증단지에서 1등을차지한기업들의기술을국내표준으로선정할계획. 이에따라승률이높은컨소시엄구성을위한업계들움직임빨라짐 참조 : 뉴시스 9/8 일자 - 11 -
3. 국내스마트그리드추진현황및과제 스마트그리드선도국지정후그에대한관심이고조되고있으나, 실질적이고구체적인사업자참여유인정책제시가미흡한상황 정부 ( 지경부 ) 는 09.11까지로드맵수립을목표로, 외부컨설팅의뢰 ( 내부로드맵 : IBM, Global 비전 : 엑센추어선정, 09.07. ~ 8.) : 8월말보고예정 국내기업들의참여열기또한높아져가고있으나국내의시장구조로는중소기업이나유관산업군기업들의참여가불투명 한전위주의독점적전력시장구조와관련제조업중심의사업진행, 구체적인 BM화의어려움등은유관사업자의스마트그리드참여를어렵게만드는중요한요인 - 정부의의지에비해, 보유전력망개선외에적극적의지미흡 - 지능형전력망에서소비자측핵심설비인스마트계량기보급계획을철회하고, 단순원격검침계량기보급을수립 - 제주실증단지관련운영을전력IT 10대과제를중심으로전력망고도화에집중하여운영할계획 ( 실증단지기업설명회 2009.7.6) - 실증단지의 2개부문독점사업자선정 ( 파워그리드서비스 ) 실질적 PM으로한전지정 따라서현재의스마트그리드선도국지위에걸맞은 국가단위의녹색성장플랫폼 을만들어내기위한정책지원책을제언하고자함 - 12 -
Ⅱ. 해외스마트그리드도입사례분석 1. 미국 : 경기부양및노후된전력망업그레이드목표 경기부양과전력안정을목표로정부의정책 / 자금지원활발 - 고용창출과유관산업동반성장을통한경기부양을시도 민영전력회사들이노후화된망에대한투자를유보하면서전력손실이 7% 에이르게됨. 2000년대초반의대규모정전사태이후전력망업그레이드가더욱절실해짐 - 03년 ~ 05년캘리포니아, 플로리다주에연이은대규모정전사태 미국은전기의종주국임에도불구하고전력시장의주도권을유럽뺴앗긴상황. 이에정부는적극적인지원을통해시장을개척하려함 - 세계중전기사장현황 : ABB, Siemens, Areva, Schneider 등유럽기업 80% 를차지, 미국은 GE 정도가맞서고있는상황 전력시장주도권을찾기위해오바마정부의적극지원아래기업들은사업을추진하고있으며 GE같은전력사업자뿐아니라, IBM, Cisco 등의민간기업들도적극추진. 최근에는구글과 GE, MS와 Alstom 등기업간의제휴도활발하게일어나고있음 북미 AMI 시장전망 단위 ( 백만달러 ) ( 참조 : 업계자료 ) - 13 -
미국의투자계획 : SGIG에 34억달러, SGDP에 6억달러투자 1) 스마트그리드투자금프로그램 (SGIG) - 스마트그리드의상용화를위한투자계획으로, 빠른시일내에전기시스템에지능형전력망기기를연계시키는것이목적 - 지원대상사업은스마트그리드관련장비제조, 고객시스템, AMI 등의 6개영역 2) 스마트그리드시연프로젝트 (SGDP) - 현재와미래의스마트그리드기술시연에중점 - 지역별스마트그리드시범사업 (8~12개사업 ) 에 4억달러, 신에너지저장기술 (12~19개사업 ) 분야에 2억1500만달러가배정 주 ( 州 ) 단위의스마트그리드추진 - 주단위로스마트그리드를추진하기때문에, 소비자반응과구축시발생하는장애용인등에대한빠른정보수집용이 1) 캘리포니아 - 4억달러규모의에너지연구프로그램운영 - 2020년까지재생에너지로 33% 발전목표 - 자체기관인 CPUC통해스마트그리드프로젝트추진 (CPUC(Californica Public Utility Commission) 2) 콜로라도볼더시 : 민-관연대구축의모범사례 - 지자체, 기업, 시민단체들의협조속에스마트그리드씨티구축 - Xcel에너지주도컨소시엄을통해볼더시를 스마트그리드시티 로지정하고전력연구가시화 - Xcel에너지社는스마트그리드시티거주자들에게인센티브를제공하면서스마트미터와웹포털로가전제품의전력소비량을실시간확인하도록하는등참여를유도하는등 $1억투자 - 14 -
엑셀에너지사의스마트하우스개념도 ( 참조 : 키움증권스마트그리드자료 ) Microsoft의스마트그리드진행상황 - 가정내에너지관리웹서비스 Hohm 베타버전출시 - 고객들이에너지소비를줄이고, 비용을절감할수있는팁제공. - 에너지절감팁은사용자가얼마나많은집, 에너지사용패턴, 제품등개인정보를제공할수있는가에달려있으며, 개인정보를꺼리는사용자에겐일반적인에너지절감팁제공 - 15 -
MS 의 Hohm 서비스 ( 참조 : Microsoft) 2. 유럽 : 신재생에너지사용확대와국가간전력거래활성화목표 고효율저탄소분산형전원의보급확대, 환경보전, EU국가간전력거래에초점 탄소배출저감 : Micro Grid(*) 영역의민간참여를유도 에너지효율제고 : 전력체계의유연성, 접근성및신뢰성을중시 (* Micro Grid : 전력사업자의전력망인 Main Grid와달리, 민간의역할이강조되는소비자와근접한소규모분산형전력체계 ) - 16 -
마이크로그리드 : 소규모분산형전력체계 ( 참조 : 전자신문 ) EU는 2020년까지총에너지소비중재생에너지비율을 20% 까지끌어올린다는계획하에스마트그리드로에너지효율화증대계획 2009년 3월발표된 EU의세번째에너지유화패키지는회원국들에스마트계량기를도입하도록요구하면서스마트그리드확산을의무화, 2020년까지전건물의 80% 를스마트그리드에포함시킨다는계획 영국은 2020년까지 70억파운드투입해전가구에스마트미터보급 네덜란드는인공섬을조성해조력, 태양광, 연료전지를기반으로하는스마트시티를건설중 - 17 -
네덜란드의스마트시티기반인공섬개념도 ( 참조 : 키움증권스마트그리드자료 ) 독일은 MEREGIO(Minimum Emissions Region) 라고알려진스마트리드프로젝트진행중. 이것은세계적발전설비기업인 ABB와그컨소시엄파트너에속하는 IBM, SAP, EnBW ( 독일에서세번째로큰유틸리티업체 ), Systemplan Engineering, Karlsruhe 大사이의협력프로젝트임 ESMIG*( 유럽스마트미터링산업그룹 ) 컨소시엄구성 - EU의 27개회원국으로구성되었으며, 미터링과통신의표준화, 범유럽차원의상호호환성, Utility metering( 전력, 가스, 물, 난방 ) 에대한최상의솔루션제공 - 18 -
독일의 MEREGIO 프로젝트 - 유럽의제조 & 하이테크허브지역에서시범운영 - 분산에너지통합및공급 / 수요차원의전력정보제공 - 최적의, 지속가능전력망으로 CO2배출 zero 목적 - 발전기, 에너지저장장치, 스마트미터관련장비하나로통합 - 분산발전의최적통합및 N/W 통제기능개발 ( 참조 :KISTI, 2009.3) - 19 -
3. 일본 : 재생에너지와스마트그리드통해글로벌시장리드목표 환경성중심으로 Green Innovation Japan 시책발표 ( 09.5) - 2020년환경분야에서 120조엔시장, 280만명고용등일본정부의 녹색경제와사회변혁 의내용발표 - 재생에너지강점과이를기반으로한스마트그리드시장선점이목적신3종병기로녹색가전보급, 재생에너지주택보급, 차세대자동차및친환경인프라정비를제시 태양광발전등신재생에너지대량도입을대비한안정적전력공급대책마련의필요성에서시작 - 일본은태양광발전, 에너지절약글로벌 No.1 계획추진 : 태양광발전, 연료전지, 전기자동차등그린기술 - 잉여전력과주파수대책, 축전지제어등의일체관리방안강구 - 2010년낙도에서전력회사와스마트그리드실증실험을통해본토에적용가능성을점검할계획중 일본재생에너지전략의바탕이되는스마트그리드 신재생에너지투자 - 태양광발젂등 젂기자동차등 친홖경기술선도 스마트그리드등 에너지 N/W 시장타겟 미국의분산전력연결을위한 SG 구축에따라고효율송전선비지니스에주목초전도기술 * 개발에주력 - 도쿄전력, 간사이전력, 미쓰비시전기등이전력업체를중심으로스마트그리드관련연구진행 - 20 -
- 샤프는간사이전력과함께내년사카이시에시범단지구축예정. 도쿄전력과히타치는도쿄공업대와함께관련기술을공동으로개발 - 글로벌경제위기로태양전지, 전기자동차등차세대비즈니스로강화하고에너지네트워크기술강화 - 21 -
Ⅲ. 정책제언 1. 스마트그리드시장활성화를위해경쟁체제도입 범위의광대함을볼때독자적으로는제대로구현해낼수없는구조이므로향후전력시장의개방화를위해서도경쟁체제의도입은필수 스마트그리드는에너지운용의새로운패러다임을제시하는것으로, 특정사업자중심이아닌다양한사업자의참여와경쟁을지향해야함 전력시장의경쟁체제, 특히판매시장경쟁도입은스마트그리드도입효과극대화를위해고려해보아야할사안 참고자료 : 산업연구원, 녹색성장구현을위한지능형전력망도입, 고동수 (2009) 유럽의 MERGIO 구축사례에서보듯실증단지와스마트그리드는다양한사업자와의협력을통해시너지를내는방향을지향해야함 중소기업의기술개발을적극장려하는정책을펼치는정책필요 - 유럽의중전기업체 ABB는스마트그리드부품에경쟁력을지니고있는중소기업과공조로스마트그리드사업추진중 - 국내는중소기업, 대기업모두완제품중심으로경쟁하는구도로, 분야별로강점을지닌기업끼리협력하는체제고려필요 - 22 -
2. 글로벌차원의테스트베드구축으로스마트그리드선도 다양한사업자들의아이디어와기술이자유롭게교류될수있는글로벌차원의실증단지조성필요. 실증단지추진시국내사업자및해외의글로벌사업자도자유롭게참여시켜기술을시연할있게하는글로벌차원의테스트베드구축 세계적인기업들이자유롭게기술을시험하는환경을제공하여, 스마트그리드의선도국이자허브이미지구축 향후제주실증단지이외에다양한고객군을대상으로스마트그리드를실증할수있도록실증단지추가고려 3. 초기시장안착및원천기술개발위해다양한인센티브제공 일정기간스마트그리드자체로는추진사업자가수익을창출하기어려울것으로보여지므로, 초기시장활성화를통한국가성장이라는관점에서세제감면이나 funding 등의지원필요 2030년 3조달러정도의거대한시장규모를형성할스마트그리드시장을선도하기위해선원천기술보유가필요하며, 이에대한다양한지원책이요구됨 - 미국과의 MOU는원천기술능력을보유하고있는미국과사업화역량이뛰어난한국이협력하여조기사업화진행하려는목적. 장기적인스마트그리드의시장성을보았을때관련원천기술의보유도간과할수없는부분 미국의경우처럼조기 SG 상용화를위한투자 (SGIP) 와미래의기술투자 (SGDP) 가동시에이루어져야선진국과의기술격차를줄일수있음 - 23 -
4. 전력망개선을넘어타산업과의컨버젼스관점에서로드맵구축 국가차원의녹색성장플랫폼이되기위해서는유관산업 ( 통신 / 건설 / 제조 ) 과전력사업자의동시진입이필요. 즉사업계획에서부터추진하는모든프로세스에이르기까지정보의공유와협력이필수 - 정책및로드맵수립시다양한사업자들을참여시키는구조선행 특정사업자중심이아닌유관산업전체가유기적인협력구조로갈수있도록정부가확실한비전과실질적인지원책을제시해야함 - 스마트그리드구축은신재생에너지의안정적보급과전기자동차활성화에전제가되는사업. 관련사업과공조하에추진시시너지효과기대 한국형스마트그리드는종합적인녹색성장플랫폼을목표로삼고있기에, 다양한플레이어들의협력을통한시너지가반드시필요하며, 그를위해사업추진의협력생태계구축이선행되어야함 - 정부가 R&D 정책의가교역할주도하여산. 학. 연간의중복연구조정필요 사업추진의협력생태계구 - 24 -
5. 실증단지및본격사업추진시필요한법제화의신속한진행 표준화는기술개발및사업진행과동시에이루어져야하는사안. 국제기술표준제정 ' 과 ' 실제적용이가능한핵심기술개발 ' 이핵심으로기술개발관련기관간의협업체제구축이중요 - 한전의 PLC( 전력통신, 원격검침등에사용 ) 표준화지정사례처럼국제적으로인증받는기술이많아지도록기술개발을적극지원필요 보안성은반드시선행되어야할조건으로이에대한연구가필요하며, 보안기술에대한표준화도고려 실시간요금제도입과기존용도별전기요금체제개편은스마트그리드구현을위한핵심사항이며, 사회적으로도많은합의가이루어져야하는사안이므로실증단지시험을거쳐, 조기법제화시키기위한철저한준비필요 실시간요금도입등의제도화및국회계류중인녹색성장법안의신속한통과는스마트그리드와녹색성장목표달성을위한전제조건 - 25 -