지난해 스마트그리드(Smart Grid: 지능형전력망) 제주 실증단지 1차년도 사업이 성공적으로 완료된 가운데 올해 2차년도 사업이 본격적으로 진행된다.
특히 스마트그리드는 스마트 파워그리드, 스마트 플레이스, 스마트 트랜스포트, 스마트 리뉴어블, 스마트 일렉트릭 서비스 등 5개 분야의 모든 기술을 한 곳에서 통합 실증하고 비즈니스 모델을 개발하고 있다.
한국전력컨소시엄 등 여러 기업이 실증사업에 참여하고 있는 가운데 이 중 실증단지 통합운영센터(TOC)를 관리하고 있는 한전과 한국전력거래소의 역할과 진행 중인 사업 등 향후 전망에 대해 조망해본다. /편집자 주
한국전력거래소(KPX)는 제주 스마트그리드 실증단지 구축사업을 통해 미래의 스마트그리드 환경에 최적화된 새로운 전력시장 모델을 실증하고 스마트그리드 환경하에서 전력계통의 안정 운영방안을 수립할 계획이다.
통합운영센터(Total Operation Center, 이하 TOC)는 제주 스마트그리드 실증단지의 기술적, 상업적 종합 관제소다.
이곳에서 전력거래소는 한국전력과 제주 스마트그리드 실증단지 통합운영센터의 구축 및 운영의 공동주체로서 실증단지 사업에 참여하는 제반컨소시엄의 기술 및 비즈니스 모델 실증지원을 위한 기반 인프라에 해당하는 전력시장 및 전력계통 운영을 담당하고 있다.
세부 사업은 크게 세 가지로 △전력시장분야 △전력계통분야 △전력IT분야 등이다.
우선 전력시장분야에서는 실시간·양방향 가격입찰 전력시장 모델 개발, 수요측 자원의 분류 및 입찰방법 개발, 실증단지 전력시장운영규칙 개발, 실증단지 전력시장 운영 및 성과분석 등을 진행한다.
또한전력계통분야에선 신재생 발전량 예측시스템 개발, 수요측 분산자원의 계통운영 기술개발, 실시간 신뢰도지수 산정 및 예측시스템 개발, 실증단지 전력계통 운영 및 영향분석을, 전력IT분야에선 TOC시장·계통운영시스템 구축·운영, 에너지 정보관리 시스템 구축·운영, 시장·계통 관련 보안관제 시스템 구축·운영 등을 시행한다.
특히스마트전력시장은 수요측 자원이 전력시장에 입찰을 하게 되며 수요측 자원의 입찰은 시장가격이 높은 피크(Peak)부하시에 전기사용량을 억제함으로써 전력계통운영의 안정성을 향상시키고 신규 전력설비 투자비용을 절감하는 효과를 보여주게 된다.
또한 다양한 수요측 자원을 모아서 이를 ICT를 활용해 하나의 발전기처럼 제어가능한 가상 발전기(Virtual Power Plant, 이하 VPP)가 등장해 수요측 자원의 활용성이 극대화 될 전망이다. 이같이 스마트그리드 기술과 새로운 비즈니스 모델이 활성되는 최첨단 전력시장이 바로 스마트 전력시장이다.
전력계통분야로 들어가면 스마트그리드 환경에서는 전력시장에 참여하는 다양한 수요측 VPP가 급전운영에 활용된다.
전력거래소의 관계자는 “실증단지 신재생 발전량 예측시스템을 개발할 것”이라며 “국내 최초 100% 국산기술로 개발되는 이번 시스템은 신재생전원 출력의 불확실성을 제거해 입찰, 발전계획수립, 예비력 산정 등에 활용된다”고 말했다.
또한 이 관계자는 “예측기간은 단기예측(6시간)과 중기예측(48시간)으로 구분되며 20% 이하 오차율을 목표로 1차 프로토타입 개발을 추진하고 있다”고 강조했다.
전력거래소는 실증단지에서 전기자동차 계통역송(V2G: Vehicle to Grid)실증을 통해 하루 20시간 이상 정차돼 있는 전기차의 배터리를 계통운영에 활용함으로써 앞으로 소비자도 전력 생산 및 판매에 적극 참여할 수 있는 시대가 올 것으로 내다보고 있다.
특히 다수의 전기차를 ICT 기술로 집합·관리하는 V2G 사업자가 등장하고 전기차 내부의 주파수제어 및 예비력 확보 등에 활용할 수 있게 된다.
실시간 계통 신뢰도 지수 산정 및 예측시스템도 개발한다. 주식시장의 각종 지수처럼 수시로 변화하는 전력계통의 신뢰도를 예측하고 계량화 할 수 있다면 전력계통 운영과 계획 시 의사결정에 활용되는 지표로 사용할 수 있다.
이 시스템은 신재생전원의 출력 불확실성을 감안해 공급예비율 수준, 공급지장시간(LOLE: Loss Of Load Expectation) 등의 신뢰도 지수를 산정해 인터넷을 통해 실시간으로 제공한다.
전력거래소의 관계자는 “스마트그리드 환경에서 소규모 풍력·태양광, 전기차·배터리, DR자원 등 다양한 수요측 자원의 보급이 활성화 된다”라며 “ICT기술을 통해 이러한 예측을 자원을 네트워크함으로써 에너지수급체계에서 전통적인 공급측 자원과 대등한 경쟁력을 확보할 수 있게 된다”고 말했다.
이와 함께 한국전력도 제주스마트그리드 실증단지 구축사업 5개 분야에 참여하고 있다.
스마트 파워그리드(Smart Power Grid)는 특성상 한전 컨소시엄이 단독으로 수행 중이다.
현재 전력IT 통합실증기술 플랜트 설계를 끝냈고 실시간 요금제도 설계, 주택용 및 고압 고객 200호에 시범 운영하고 있다. 배전 지능화, 통신네트워크 인프라 등 40건의 기술보고서를 발표했으며 국내외 4건의 특허를 출원 중이다.
2차년도에는 인프라 구축 및 소비자 참여형 DR 자원관리 서비스 설계 등을 구축할 예정이다.
스마트 플레이스(Smart Place)는 한전·SK텔레콤·KT·LG전자가 컨소시엄으로 추진하고 있다.
스마트 플레이스의 핵심은 양방향 통신이다. 이를 통해 가구 내 전력사용량 정보를 제공받아 사용자들이 가장 효율적으로 전력을 소비할 수 있게 도와준다.
스마트그리드사업단에 의하면 KT는 양방향 통신이 가능한 AMI망을 구축하고 SK텔레콤은 AMI 관련 기기를 개발해 2차년도에서 실증가구 1,000세대에 설치키로 했다.
LG전자에서 개발한 15.2kW급 태양광발전시스템도 현장에 적용됐다. 태양광을 비롯한 신재생에너지로 소규모 분산형 전원(마이크로그리드)을 실증하는 단계다.
특히 한전은 스마트 플레이스분야에서 1차년도 계획 대비 100%성과를 완료했다. 1차년도 주요 성과는 전기·수도 통합 300호의 통합 AMI서비스 모델을 설계 및 스마트 플레이스 운영센터와 체험관 설계를 마무리했다.
2차년도에는 스마트 플레이스 기반 설비 및 시스템 보안체계를 구축할 계획이다.
한전·SK에너지·GS칼텍스는 스마트 트랜스포테이션(Smart Transportation)을 진행한다. 스마트 트랜스포테이션의 가장 큰 성과는 전기자동차의 운행기반을 마련한 것이다.
한국전력컨소시엄은 전기차와 충전기간 인터페이스를 표준화했다. 충전요금 결제 및 충전소 실시간 모니터링시스템을 구축하고 조만간 실증에 착수할 예정이다.
한전은 스마트 트랜스포테이션 1차년도 성과로 △충전장치 규격 확정 △참여기업별 완·급속 충전기 개발 진행 △운영시스템 개발 및 센터 구축 설계 등을 완료했다. 2차년도에는 충전인프라를 구축하고 충전, 과금 등 일련의 충전과정 등을 시연할 방침이다. SK에너지는 충전 스탠드 2기, NEV 2기, EV 2기 등 전기차 및 충전기 설비를 구축했다.
GS칼텍스도 1차년도 사업목표를 성공적으로 완수해 다양한 사업모델 실증을 위한 기반을 구축했다. 2차년도에는 △충전인프라 구축(전기차 충전소 건설 완료) △충전기 제작 △ICT 기반 구축 △전력저장시스템 개발에 나설 방침이다.
스마트 리뉴어블(Smart Renewable)은 한전·현대중공업·포스코 컨소시엄으로 구성돼 있다.
한전은 스마트 리뉴어블분야에서 사업추진 단계별(제안, 설계, 실증) 비즈니스 모델 경쟁력을 확보했으며 신재생 발전원의 전력계통 안정화를 위한 연계기준을 재정비했다.
주요성과로는 △행원풍력발전기 및 부지사용 인허가 취득 △스마트 리뉴어블 액션플랜 수립 △실증기반(실증센터, 통신망, 보안체계) 기본 설계 등을 마쳤다. 2차년도에는 스마트 리뉴어블 기반시설 구축 및 운영센터, 홍보관을 개관할 방침이다. 또 소규모 태양광, 풍력, 해양소수력발전소 건설에도 나선다.
일렉트릭 서비스(Electric Service)는 스마트그리드에 따른 새로운 전력시장 규칙을 마련하는 것이 일렉트릭서비스분야의 핵심이다.
1차년도 성과로는 통합운영센터 기반시스템 구축을 위해 TOC-컨소시엄간 데이터 연계분석 및 세부속성을 정의했다.
또한 전력+IT체계로의 인프라 전환에 따른 스마트그리드 보안위험을 제거하기 위해 시스템 설치구간, 망간 연계구간 및 사용자 구간 보안체계 적용 등의 컨소시엄 연계 보안대책을 수립했다.
2차년도에는 실증단지 계통운영 관련사항 조문화 완료, 모의 운영을 통한 시장규칙 내용을 보완한다. 특히 실증단지운영위원회를 통한 실증단지 가상 전력시장규칙을 승인할 예정이다.
더불어 스마트그리드 홍보관을 통해 스마트그리드를 접할 수 있어 찾는 이들로부터 각광을 받고 있다. 종합 홍보관은 에너지의 사용과 저장 등 에너지 흐름을 한눈에 알 수 있으며 방문객은 리사이클스틱을 배부 받은 후 다양한 체험 시설을 이용해 볼 수 있다.
SK텔레콤과 SK에너지, 현대중공업은 스마트그리드 체험관을 함께 운영하고 있다. 제주 구좌읍 김녕리에 위치한 SK체험센터는 태양광과 풍력, 전기자동차 등이 연계된 홈에너지 서비스를 체험할 수 있다.
KT와 GS칼텍스도 체험관을 선보이고 있다. 체험관 방문객들은 전력거래포인트가 충전된 전자태그를 가지고 전기자동차 운전과 그린 홈시스템을 경험해 볼 수 있다.
또한 LG는 별도의 홍보관을 만들지는 않았지만 펜션에 실제 스마트그리드를 이용할 수 있는 체험관을 마련했다.
이 펜션은 제주시 구좌읍 하도리에 있으며 스마트가전과 스마트미터를 활용한 서비스를 제공하고 있다. 투숙객은 펜션에서 스마트가전과 In Home Display, 스마트그리드 기술을 적용한 가전제품 등을 직접 사용해 볼 수 있다.
전력거래소의 관계자는 “펜션에 설치 된 스마트가전을 통해 스마트그리드가 적용된 생활을 느낄 수 있을 것”이라고 말했다.
한편 전력거래소는 복잡해지는 전력계통 환경에서 첨단기술을 활용해 안정적인 계통운영을 확립할 계획이다.
또한 스마트그리드를 통해 정부가 추진하고 있는 저탄소 녹색산업 구현에 기여할 방침이다.