《2016 신년 기획- 기술이 에너지다④》
[한국에너지신문] 정부는 지난해에 이어 올해도 에너지신산업을 육성하기 위해 애쓰고 있다. 파리협정 채택으로 에너지신산업은 급속 성장이 기대되고 있다. 미래 성장 동력으로서 특히 기존 에너지시스템의 혁신을 가져올 스마트그리드가 주목받고 있다. 스마트그리드는 올해부터 본격적으로 확산된다. 이를 위해 정부는 지난해 말 스마트그리드 추진 8개 컨소시엄 주관사, 13개 지자체, 유관기관 등과 함께 업무협약까지 체결했다. 그동안 제주도를 비롯 다양한 시범ㆍ실증사업을 통해 검증된 수익 창출이 가능한 사업모델이 실제 주택가, 공단, 상업지구 등에서 구현될 예정이다.
스마트그리드란 기존 전력망에 정보통신기술을 접목해 공급자와 수요자가 양방향으로 실시간 정보를 주고받는 시스템을 말한다. 지능형 수요관리, 신재생 에너지 연계, 전기차 충전 등으로 에너지 효율을 최적화할 수 있다. 또한 송배전망을 효율적으로 개선하게 되므로 전력품질과 발전 효율을 높일 수 있고, 그만큼 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다는 면에서 신기후체제에 대응하는 또다른 대안이 될 수 있다.
가정에서는 실시간으로 전기요금이나 전력 사용량을 확인할 수 있다. 또 홈에너지 관리시스템을 사용해 전기요금이 싼 시간대에 전기에너지를 저장 장치에 충전했다가 사용할 수 있고, 집에 설치된 태양전지를 통해 발전된 에너지를 충전했다가 전력회사에 재판매할 수도 있다. 마치 휴대전화 인터넷 사용을 위한 데이터를 나눠 쓰거나, 휴대폰의 배터리 잔량을 확인하는 등의 일이 전기에너지를 사용하면서도 가능해지는 것이다. 이외에도 다양한 융복합 비즈니스 모델을 창출할 수 있다. 최근 산업부에서는 에너지 프로슈머, 저탄소 발전, 전기자동차, 친환경 공정 등 에너지신산업 4대 분야의 핵심 플랫폼으로서 중요성을 부각하고 있다.
에너지 전기 사용량 대폭 감소
원전 7기 건설과 맞먹는 효과
스마트그리드 시스템은 국가 전체 에너지 사용량의 3%, 전기 사용량의 10%를 줄일 수 있다. 이 정도의 예상이 구체적으로 실현되면 원전 7기를 건설하는 것과 맞먹는 정도의 효과가 있는 것. 원전 1기를 만드는 데에 보통 5조원 가량이 든다고 가정할 때 경제효과는 35조원 규모다. 이외에 스마트그리드는 태양광과 풍력 등 신재생에너지를 활용해 분산발전 시스템이 도입되면 더욱 효율적인 에너지 관리를 할 수 있게 해 준다.
국내 서비스업과 수출 산업에도 직접 영향을 준다. 에너지소비 컨설팅 서비스 사업은 스마트그리드가 확산될 경우 활성화될 여지가 더욱 커진다. 에너지소비 컨설팅 서비스는 고객의 전력 사용 패턴을 분석해 에너지 소비와 요금을 조절할 수 있도록 서비스를 제공하는 것이다. 국내 기업 중에서는 포스코ICT가 스마트그리드의 일종인 마이크로그리드 시장 공략에 나섰다.
주 품목은 신재생발전소와 에너지저장장치를 연계하는 방식이다. 전력공급이 원활치 못한 아프리카, 동남아시아 등 개발도상국이 주요 대상이다. 신재생 발전과 연계된 에너지저장장치도 대안으로 급부상하고 있다. 에너지저장장치는 전력부족 문제로 골머리를 앓고 있는 개발도상국과 국토가 광대해 전력망이 구석구석에 미치지 못하는 나라 등에서 활용도가 큰 편이다. 친환경 발전 설비 확대가 상대적으로 어려운 지역에 유용한 대안이 될 수 있다는 것이다.
우리나라에서도 2009년부터 제주도에서 스마트그리드실증사업 벌였다. 실증 사업 이후 사업 평가 등 몇 가지 과정을 거치느라 늦은 감은 있지만 일찌감치 시장을 주도했다. 하지만 실증사업 이후 사업평가가 제대로 이뤄지지 않은데다 후속으로 진행할 예정이었던 전국 단위 스마트그리드확산사업이 지연되면서 주춤하고 있는 상태다. 확산사업은 인프라 보급과 더불어 상호호환을 통해 전력망의 효율성을 높이기 위한 사업이다.
현재 에너지저장장치, 전기차, 수요관리 등은 개별 사업으로 진행되고 있다. 여기에 올해 스마트그리드 확산사업만 정상적으로 추진되면 스마트그리드 생태계가 조성돼 상당한 시너지효과를 낼 수 있을 것으로 정부는 예상하고 있다.
해외 스마트그리드 사업 사례는?
스마트그리드는 한 개 국가 전체를 대상으로 한 전력망이다. 이 때문에 기술 수준보다 더 중요한 것은 정부의 정책 의지다.
- 중국, 전력망 강화 신재생에너지 연계 등 목적
국토가 광대하고 인구가 많은 중국은 미국 다음으로 스마트그리드에 투자를 아끼지 않는다. 중국은 2020년까지 4조 위안을 송전계통 강화와 전력망 최적화에 투자하고 있다. 지역간 격차를 줄이는 것도 중국 스마트그리드의 중요한 목표다. 중국은 발전된 지역의 전기공급은 안정적이지만, 낙후된 지역은 전력망조차 적절히 설치되지 못한 지역이 많다. 이렇기 때문에 중국 국가전망공사에서는 2009년 스마트그리드 발전 로드맵을 발표하고 최적의 전력 자원 배분과 송전계통 강화를 목표로 2020년까지 스마트그리드 사업을 추진하고 있다.
2030년까지는 자국 에너지의 20%를 재생에너지와 원자력을 통해 충족하겠다는 목표도 세웠다. 또 수력, 풍력, 태양광 등 신재생에너지를 충분히 활용할 수 있도록 장거리 송전네트워크와 전력배전 네트워크를 구축하고 있다. 국토가 넓어 전력망 제약이 많은 중국은 신재생에너지 공급을 확대하는 전략을 쉽게 선택하지 못하고 있었다. 현재 중국의 풍력터빈 10대 중 1대는 송전망이 제대로 갖춰져 있지 않아 가동을 하지 못하고 있는 것으로 알려졌다. 이 때문에 중국은 에너지저장장치에 특별한 관심을 보이고 있다. 중국의 관련 시장은 2025년이면 87억달러 31기가와트시 등으로 현재의 4배에 이르게 될 것이라는 보고도 있다.
세계 최대의 전력 소비국인 중국이 스마트그리드를 효율적으로 사용하는 동시에 전력소비를 낮추고 재생에너지발전으로 탄소배출률을 낮추면 지구 환경적으로도 큰 도움이 된다.
- 일본, 전기차 사용기반 구축과 신재생에너지 통합
일본은 스마트그리드 도입 이전부터 유럽과 더불어 신재생에너지 강국이었다. 이 때문에 스마트그리드 도입의 중요한 목적은 전기 자동차 사용의 기반 시설을 구축하는 것이다. 온실가스 배출량 감축은 태양광 발전의 대량 도입으로 해결하고, 전력망 구축은 효율화가 상당 부분 진전돼 있기 때문이다. 이 때문에 일본은 기존의 전력망과 신재생에너지 발전소 같은 분산전원을 연계하는 데에 초점을 맞추고 있다. 후쿠시마 원전 사고 이후 태양광발전설비 용량이 증가하고 분산전원 수요가 증가했기 때문으로 해석된다. 일본에서는 또 스마트미터 도입과 전력망, 신재생에너지 통합을 위해 시범단지를 구축하고 관련 기술의 상용화를 지원하고 있다. 일본 정부는 2014년부터 3년간 매년 700만달러를 전기차, 신재생에너지, 에너지저장장치, 에너지효율 시스템에 투자하고 있다. 올해는 투자의 마지막 해가 됐다.
- 미국, 노후전력망 점진적 교체 위해 활용
미국은 전기 공급의 역사가 오래된 만큼 전력망도 노후됐다. 송배전시에 전력 손실이 증가되고 전력공급의 신뢰도가 떨어지는 등의 문제가 있었다. 그러나 오래된 전력망을 한꺼번에 모두 교체하는 데에는 무리가 있다. 이를 모두 교체하는 데에는 천문학적인 금액이 소요되기 때문이다.
미국은 지난 2003년, 미국 8개주를 포함해 캐나다 온타리오, 퀘백 등의 넓은 범위까지 6180만킬로와트 규모의 부하가 정전돼 막대한 피해를 입었다. 그만큼 미국 송배전망의 노후도가 심각하다는 것. 이를 계기로 미국은 ‘GRID 2030’라는 국가비전을 발표하고, 스마트그리드 선도국가이자 선진국가로 전국적인 스마트그리드 구축을 목표로 하고 있다. 동시에 스마트그리드 개발을 통해 신재생에너지를 효과적으로 사용하고 일자리를 창출하는 데에도 속도를 내고 있다.
- 유럽, 환경문제 회원국간 전력거래 활성화
유럽의 스마트그리드는 환경과 관련이 깊다. 독일은 2020년까지 원자력 발전을 모두 중단하고, 이를 풍력 발전을 중심으로 한 신재생에너지 발전이 대체한다. 원자력 발전이 국가 발전량의 75%차지하는 프랑스도 비중을 50%까지 낮추고 신재생에너지 비중을 15%에서 40%까지 늘리는 계획을 발표했다. 이외의 다른 유럽 연합 회원국들도 신재생에너지 발전에 투자를 아끼지 않고 있다.
유럽은 또 회원국 간 전력거래 활성화를 위해 다양한 국가에서 스마트그리드 실증 및 보급사업을 추진하고 있다. 성공적인 사업결과를 위해 독일, 핀란드, 영국 등에서 38억 유로를 투자하고 있으며, 현재 유럽의 스마트 미터링과 수요 반응은 상업화 단계로 발전하고 있다.
