http://rd.kdb.co.kr 제 771 호 / 2018. 3. 26 조사연구 세계스마트그리드시장생태계분석 김혜진 ( 산업기술리서치센터, khj785@kdb.co.kr) 스마트그리드산업은 4차산업혁명시대를맞아에너지이용효율을최적화할뿐만아니라, 세계최고수준의국내전기와 IT산업의융합을통해전략적수출산업이될수있다는점에서매우중요하다. IEA는스마트그리드를 디지털기술및기타첨단기술을활용하여다양한최종소비자의수요를충족시키기위한다양한에너지원으로부터의전기공급을모니터링및관리하는전력네트워크 로정의하고있다. 세계스마트그리드시장규모는 2017년 1,252억달러로추정되며 2030년이되면 8,700억달러 (1천조원) 에달하여미래큰신시장이열리게될것으로전망된다. 이에스마트그리드생태계내핵심설비인 AMI( 첨단원격검침인프라 ), EMS( 에너지관리시스템 ), ESS( 에너지저장장치 ) 시장에대해살펴보고자한다. 첫째, 세계 AMI 시장규모는 2017년 159억달러로추정되며 2020년에는 250억달러로약 1.6배성장할것으로전망된다. EU 국가들의 AMI 의무구축에따라향후유럽시장이현재시장점유율 1위인북미지역을추월할것으로보인다. 둘째, 세계 EMS시장은 2016년 324억달러에서연평균 18.8% 성장하여 2021년에는 767억달러에달할것으로예상된다. FEMS( 공장에너지관리시스템 ) 와 BEMS ( 빌딩에너지관리시스템 ) 가시장성장을주도하고있으며, HEMS( 홈에너지관리시스템 ) 는점유율은적으나성장률은가장빠를것으로전망된다. 전체 EMS 시장은미국이가장크고유럽 중동 아프리카, 아시아 태평양순이다. 셋째, 세계 ESS 누적설치규모는 2016년 2.8GW였으며, 미국이약 30% 의점유율을차지하며시장을선도하고있다. 이어한국과일본, 중국과독일이주요한시장이었다. 2016년이후향후 15년동안연평균 32% 씩성장하여 2030년에는 124.5GW에달할것으로예상되며, 아시아 태평양지역이가장큰시장이다. 전지시장의성장률이가장높았으며설치목적별로는주파수조정용이가장컸다. 국내에너지중소기업들이스마트그리드산업육성을통해성장하기위해서는기술지원강화및보호조치가매우중요하다. 그리고융 복합을통한시너지창출이큰타산업들 ( 가전, 사이버보안, 통신, 건설등 ) 과협업할수있는생태계구축및 M&A를통한신사업창출로글로벌기업으로의성장발판을마련해주어야한다. 또한우리기술력이보다우위에있는남아시아, 중앙아시아, 중동, 아프리카, 중남미의스마트그리드실증사업에참여하고신규사업을수주하여해외트랙레코드를쌓아야한다. Weekly KDB Report 2018. 12. 17 1
연구배경 < 그림 1> 세계전력소비량동향 < 그림 2> 주요국가별호당정전시간 (2012 년 ) 자료 : 국제에너지기구 자료 : 엑센츄어 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 2
세계스마트그리드산업동향 1. 스마트그리드개요 (1) 개념 < 그림 3> 스마트그리드생태계 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 3
< 표 1> 기존전력망과스마트그리드비교 구분 기존전력망 스마트그리드 기반기술 아날로그 디지털 발전 중앙집중형전원중심 중앙집중형 + 분산형전원증가 송 배전 단방향 ( 공급자위주 ), 비실시간 양방향 ( 수요 공급상호작용 ), 실시간 미터링 ( 계랑 ) 전자기계적미터링 디지털미터링, RTP 1) 가능 가격정보, 요금제 정보제한적, 고정가격제성격 모든정보열람가능, 변동가격제 제어시스템 국지적, 제한적 광범위, 자동적 운전 수동감시, 정기적유지보수 자동원격감시, 상태기반유지보수 고장복구 수동복구 자가복구 소비자구매선택 제한적 다양 신뢰도 신뢰도낮음, 사고파급 수동대비 신뢰도높음 사고한정또는자동치유, 자동대비 시스템흐름수지상, 정해진방향전력흐름네트워크, 다양한전력흐름 자료 : 미국전기전자협회, 산업연구원, 산업통상자원부 1) RTP : Real Time Pricing, 실시간요금제 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 4
(2) 기술별밸류체인 < 그림 4> 스마트그리드기술분야 자료 : 국제에너지기구자료를참조하여재작성 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 5
< 표 2> 스마트그리드기술분야별주요기술 기술영역 하드웨어 시스템및소프트웨어 감시제어및데이터수집 (SCADA) 광역모니터링시스템 (WAMS) 광역모니터링 위상측정기 (PMU) 광역적응보호, 제어및자동화및제어 기타센서장비 (WAAPCA) 광역상황인식시스템 (WASA) 통신장비 ( 전력선통신, WIMAX 2), 정보통신기술 전사적자원관리 (ERP) 소프트웨어 LTE 등 ), 라우터, 게이트웨이, 통합 고객정보시스템 (CIS) 교환기, 컴퓨터서버 에너지관리시스템 (EMS) 전력변환기기재생에너지및 배전관리시스템 (DMS) 에너지저장을위한통신및제어분산발전통합 감시제어및데이터수집 (SCADA) 하드웨어 지리정보시스템 (GIS) 송전망고도화 초전도체 네트워크안정성분석 유연송전시스템 (FACTS) 자동복구시스템 고압직류송전시스템 (HVDC) 배전망관리원격검침인프라 (AMI) 전기자동차충전인프라고객측시스템자료 : 국제에너지기구 자동리클로저 (re-closers) 교환기및축전기 원격제어분산발전및저장 변압기센서, 케이블센서 스마트미터, 서버, 계전기 가정내디스플레이 충전인프라, 배터리, 인버터 스마트가전, 라우터 가정내디스플레이 빌딩자동화시스템 축열기, 스마트항온기 지리정보시스템 (GIS) 배전관리시스템 (DMS) 정전관리시스템 (OMS) 인력관리시스템 (WMS) 계량데이터관리시스템 (MDMS) 에너지비용청구 스마트 G2V 충전및 V2G 방전 에너지대시보드 에너지관리시스템 스마트폰과태블릿용에너지관리앱 2) WiFi 보다접속지역과속도를확장시킨기술로, 점대점연결에서완전한휴대형접근에이르기까지다양한방식으로먼거리를걸쳐무선으로자료를제공하는것을목표로하는통신프로토콜 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 6
2. 시장동향및전망 (1) 세계 < 그림 5> 세계스마트그리드시장동향및전망 < 그림 6> 지역별스마트그리드투자동향 자료 : Frost&Sullivan 자료 : 블룸버그 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 7
(2) 국내 < 그림 7> 국내스마트그리드시장전망 < 그림 8> 전력빅데이터플랫폼모형도 자료 : KETEP 자료 : 산업통상자원부 < 표 3> 스마트그리드서비스체험단지추진방안 실증단계 ( 체험도시 ) 시범단계단계 1단계 2단계 3단계 4단계설비 AMI 태양광, ESS 태양광, ESS, 전기차세종스마트주요 계시별아파트용전력 DR기반마이크로시티서비스서비스요금제 ESS 중개사업 V2G 그리드선별적용 ( 예시 ) 일정 2019년 ~ 2021년 ~ 2021년말 자료 : 산업통상자원부 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 8
세계스마트그리드시장생태계분석 1. AMI(Advanced Metering Infrastructure) < 그림 9> AMI 시스템구조 자료 : KISTI 자료를참조하여재작성 3) 전기사용자가전력공급상황, 피크부하율, 전력생산 공급가격에따라전력수요를자발적으로조절하는매커니즘 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 9
< 그림 10> 세계스마트미터투자동향및전망 자료 : 블룸버그 < 그림 11> 세계스마트미터보급률전망 (2018 년 ) 자료 : 블룸버그자료를참조하여재작성 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 10
2. EMS(Energy Management System) < 그림 12> EMS 구성도 자료 : 전기연구원자료를참조하여재작성 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 11
< 그림 13> EMS 최종사용자산업별전망 < 그림 14> 유럽내 BEMS 시장점유율 (2014 년 ) 자료 : Marketsandmarkets 자료 : BSRIA Weekly KDB Report 2018. 12. 17 12
3. ESS(Energy Storage System) < 그림 15> ESS 구성도 자료 : KEMCO 자료를참조하여재작성 4) Power Conditioning System : 배터리 (DC)- 계통 (AC) 연계를위한전력변환시스템 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 13
< 그림 16> 세계 ESS 설치동향및전망 자료 : 블룸버그자료를참조하여재작성 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 14
시사점 < 그림 17> 주요국가별 1 인당전력소비량 < 표 4> 美기업의스마트그리드진출유망국가 순위국가순위국가 1 멕시코 7 일본 2 캐나다 8 이집트 3 영국 9 사우디아라비아 4 인도 10 칠레 5 호주 11 중국 6 한국 12 독일 자료 : 국제에너지기구주 : 시장성장가능성등 5 개분야로평가자료 : 미무역청 Weekly KDB Report 2018. 12. 17 15