[1월호, 2021년] 스마트 그리드, 전력망의 지능화가 이끌 미래 - 5기 김재원

 

 

스마트 그리드, 전력망의 지능화가 이끌 미래

5기 김재원

우리는 전기 없이 살 수 없다. 디지털 세계가 광활해질수록 전력은 더 많이 필요하다. 세계 최대 가전 박람회인 CES2018에서 정전 사태가 발생했다. 휘는 모니터, 지능형 로봇 등 최첨단으로 둘러싸인 전시장이 한순간에 암흑으로 변했고, 어떤 기기도 동작하지 않았다. 이는 전기가 사라졌을 때 우리 삶이 마주하게 될 장면을 예고한다. 우리의 삶은 전력 의존적이고, 전기는 필수적인 재화이다.

 

4차 산업혁명을 주도하는 빅데이터, 인공지능 등은 모두 전력과 관련되어 있다. 전 세계적으로 전력에 대한 수요는 급증할 전망이기 때문에 전력을 어떻게 관리하는가, 하는 문제가 중요한 화두로 떠올랐다.

 

한편 전기는 발전 효율이 좋지 못한 에너지이다. 저장하기 힘들기 때문이다. 15년 기준 세계 최대 규모의 전력 저장장치가 공급할 수 있는 전력량은 약 16만 6600가구이다. 우리나라 인구가 6000만에 육박하는 것을 보면 턱없이 부족한 양이다. 그런데 전기는 부족하면 민생에 치명적인 재화이다. 전기가 부족한 상황을 방지하기 위해 한전에서는 예상 전력수요보다 약 15% 정도의 전력을 더 생산한다. 그 과정에서 불필요한 이산화탄소가 발생한다.

 

  산업통상자원부는 20년 5월 6일 '포스트 코로나 8대 산업전략' 중 에너지 전환 전략에서 '소비 효율 향상'에 방점을 찍었다. 에너지 소비 효율을 높이려면 전력의 소비 현황을 실시간으로 파악할 수 있어야 한다. 그에 대응해서 발전량을 조절할 수 있기 때문이다. 실시간 전력 소비 현황 데이터 AI의 결합을 통해 미래의 전력 수요를 예측할 수 있다면 더 효율적인 발전소 운영이 가능하다. 

예를 들어, 발전 후 남는 전력 중 사용하지 않을 것으로 예상되는 전력을 발전소 간에 주고받을 수도 있다. 뿐만 아니라 실시간으로 전기료를 부과해서 가정에서 전력 낭비를 막도록 유도할 수도 있다.

 

  이전까지는 한전에서 전력 공급 계획을 세우고 각 발전소에서 그것을 충실히 이행하는 식으로 발전소 운영이 이루어졌다. 즉, 발전량의 기준이 중앙집권화 되어있었다. 하지만 스마트 그리드 시대에는 이 시스템이 분산 시스템으로 이행한다.

 

스마트 그리드는 전력망에 정보통신 기술을 도입해서 전력 공급자와 소비자가 실시간으로 정보를 교환하는 전력 체계다. ESS, AMI, EMS가 큰 축을 담당한다. ESS는 대용량 저장소, AMI는 원격 스마트 계량기이고 EMS는 에너지 관리 시스템이다. 이외에도 다양한 주체가 스마트 그리드에 참여한다.

이미 미국의 Bidgely는 부하 세분화 알고리즘을 이용해서 AMI 데이터를 전력사용 기기별로 세분화해서 정보를 제공한다. 가정 내 사용자는 본인의 가정에서 어떤 기기가 가장 많은 전력을 사용하는지 파악할 수 있어서 좋고, 전력회사는 기기별 세부 전력사용량을 알게 돼서 캠페인 등을 할 타겟을 특정할 수 있다는 장점이 있다.

 

  스마트 그리드가 주요한 키워드로 부상하면서 재생에너지 시장도 주목받고 있다. 재생 에너지 발전의 가장 큰 문제점은 '예측 불가능성'이었다. 재생에너지는 주변 환경의 영향을 많이 받기 때문에 안정적인 전력생산을 기대할 수 없고, 신뢰할 만한 전력 생산의 주체가 될 수 없었다. 하지만 재생에너지 발전소의 데이터와 AI를 결합해서 재생에너지 발전량을 어느 정도 예측할 수 있게 되었다. 정부도 2021년부터 '재생에너지 발전량 예측제도'를 통해 발전 예측량과 실제 발전량의 오차가 적을수록 많은 정산금을 부여하는 사업을 시행하고 있다.

 

  재생에너지 발전소는 발전량이 기존 화력발전소보다 많지 않은데, 가상발전소 시스템을 통해 다양한 전원을 통제함으로써 마치 커다란 발전소를 운영하는 것 같은 효과를 낼 수도 있다. 스마트 그리드 체계가 재생에너지 발전에도 영향을 미치고 있는 것이다.

 

데이터의 가치는 해석의 영역이라 빅데이터 분석 플랫폼이 정비된다면 더 많은 가치를 창출할 수도 있을 것으로 예상한다.