스마트 그리드의 도입으로 그동안 중앙 집중적인 단방향 전기공급 방식에서 벗어나 전기 공급자와 소비자가 상호작용을 통해 에너지 정보를 주고받으며, 수평적, 분산적, 협력적, 네트워크의 형성이 가능하여 전력공급자는 전력 사용 현황을 실시간을 파악, 공급량을 탄력적으로 조절할 수 있다. 또한 전력의 소비자 역시 전력 사용 현황에 따라 전력요금이 비싼 시간대를 피하여 사용 시간과 사용량을 조절할 수 있다. 특히 융 복합기술의 발전으로 기존에는 구현하기 불가능하였던 다양한 기기들이 개발되면서 새로운 전력산업의 혁명을 가속화 시키고 있는 상황이다. 이를 토대로 기존 전력산업을 대체하는데 가장 큰 핵심인 스마트파워그리드에 활용할 수 있는 융 복합기술을 살펴보고, 예상되는 기술의 사업화 시기 및 관심부분을 도출하여 전력산업 관련 발전소, 연구소 및 기업체 종사들에게 설문조사를 통해 분석한 결과 스마트파워그리드의 경우 국내 기술로드맵을 통해서 도출된 현황을 바탕으로 신규 발전소 건설 및 기존 발전소 계량화 사업에 융합하여 스마트파워그리드 발전소 실증에 접근할 경우 기존에 도출된 기술 외에 다양한 분야에서 국제 표준화, 인력양상, 특허, 평가 및 인증까지 실증적으로 이루어 질 수 있을 것이다.
스마트 그리드의 도입으로 그동안 중앙 집중적인 단방향 전기공급 방식에서 벗어나 전기 공급자와 소비자가 상호작용을 통해 에너지 정보를 주고받으며, 수평적, 분산적, 협력적, 네트워크의 형성이 가능하여 전력공급자는 전력 사용 현황을 실시간을 파악, 공급량을 탄력적으로 조절할 수 있다. 또한 전력의 소비자 역시 전력 사용 현황에 따라 전력요금이 비싼 시간대를 피하여 사용 시간과 사용량을 조절할 수 있다. 특히 융 복합기술의 발전으로 기존에는 구현하기 불가능하였던 다양한 기기들이 개발되면서 새로운 전력산업의 혁명을 가속화 시키고 있는 상황이다. 이를 토대로 기존 전력산업을 대체하는데 가장 큰 핵심인 스마트파워그리드에 활용할 수 있는 융 복합기술을 살펴보고, 예상되는 기술의 사업화 시기 및 관심부분을 도출하여 전력산업 관련 발전소, 연구소 및 기업체 종사들에게 설문조사를 통해 분석한 결과 스마트파워그리드의 경우 국내 기술로드맵을 통해서 도출된 현황을 바탕으로 신규 발전소 건설 및 기존 발전소 계량화 사업에 융합하여 스마트파워그리드 발전소 실증에 접근할 경우 기존에 도출된 기술 외에 다양한 분야에서 국제 표준화, 인력양상, 특허, 평가 및 인증까지 실증적으로 이루어 질 수 있을 것이다.
The Smart Grid is next-generation power system materialized Convergence and Integration of power technologies and Information Technologies. And this system is the next generation power system optimizing energy efficiency via real-time information exchanges grafting the information technologies upon ...
The Smart Grid is next-generation power system materialized Convergence and Integration of power technologies and Information Technologies. And this system is the next generation power system optimizing energy efficiency via real-time information exchanges grafting the information technologies upon present power networks which are web-net. The introduction of smart grid can be embodied for latitude, distributed and cooperated network by inter-active exchange of energy information between electrical power provider and consumer previous uni-directional electrical power supplement. Therefore in this paper, we proposed Convergence technologies - Smart power grid, Smart Place, Smart Renewable and Smart Electricity Service - to make smart-grid succeed via analyzing the datum. And we scoped on Convergence and Integration technologies, which could be used for smart-power-grid that is most important factor to replace previous power industries. And we brought out the expecting industrialize timing and interesting aspects and analyzed the result with survey of professional worker from institute, research center, power plant and business of power industries. And proposed the essential policies for the government and power-control-business companies based on the datum and survey output.
The Smart Grid is next-generation power system materialized Convergence and Integration of power technologies and Information Technologies. And this system is the next generation power system optimizing energy efficiency via real-time information exchanges grafting the information technologies upon present power networks which are web-net. The introduction of smart grid can be embodied for latitude, distributed and cooperated network by inter-active exchange of energy information between electrical power provider and consumer previous uni-directional electrical power supplement. Therefore in this paper, we proposed Convergence technologies - Smart power grid, Smart Place, Smart Renewable and Smart Electricity Service - to make smart-grid succeed via analyzing the datum. And we scoped on Convergence and Integration technologies, which could be used for smart-power-grid that is most important factor to replace previous power industries. And we brought out the expecting industrialize timing and interesting aspects and analyzed the result with survey of professional worker from institute, research center, power plant and business of power industries. And proposed the essential policies for the government and power-control-business companies based on the datum and survey output.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 스마트그리드가 성공하기 위해서 사용되어야 하는 융합기술(스마트파워그리드, 스마트플레이스, 스마트신재생, 스마트전력서비스)을 살펴보고, 그 중 스마트그리드의 가장 핵심 분야인 스마트파워그리드에 활용할 수 있는 융·복합기술(변전자동화시스템, 에너지 저장시스템, 유연송전시스템, 고압직류송전)의 분석과예상되는 기술의 사업화 시기 및 유망사업 분야 등을 파악하여 정부 및 발전제어전문기업의 신규사업화 및 정책을 시행하는데 촉진전략으로 활용하고자 한다.
제안 방법
따라서 스마트그리드의 다양한 분야 중 발전소 건설, 운영에 전 세계적인 노하우를 보유한 우리나라의 경우 스마트파워그리드 기반의 사업을 집중하는 것이 바람직하여 해당 분야의 융·복합 기술을 분석하고 전력산업 관련 발전소, 연구소 및 관련 기업체 종사자를 상대로 설문조사하여 스마트파워그리드의 촉진전략을 제시하였다.
설문조사 항목과 지표는 명목척도법을 사용하여 일반사항을 조사하였으며, 스마트그리드(7문항) 및 스마트파워그리드(9문항)에 대한 내용을 리커트척도법으로 스마트그리드에 대한 인식 및 스마트파워그리드 융합기술 분석 측정에 적용하였다. 조사결과는 MS-Excel을 사용하여 정리하였다.
국내에서는 정부가 주도하여 2020년까지 2차 전지 세계시장의 절반을 차지하기 위해 중대형 전지에 5조원의 연구개발 자금과 10조원의 시설자금 등 총 15조원을 투자한다. 소형전지는 시장에 맡기고 중대형 전지제조와 소재산업 지원에 역량을 집중하기 위해 중대형 전지 경쟁력 강화, 2차 전지 핵심 소재 산업 육성, 선순환적 산업생태계 구축, 범국가적 2차 전지 산업 통합 로드맵 추진을 제시하였다.
스마트파워그리드 촉진전략을 제시하기 위해 국내외 스마트파워그리드 핵심 융·복합 기술을 조사하고 상기 기술을 향후 운영하게 될 관계자 및 발전제어 기업 담당자들을 중심으로 설문을 통해 추출한 결과를 분석하였다.
대상 데이터
전력산업 관련 공공기관 직원 중 스마트파워그리드의 핵심담당자인 발전소 종사자와 연구소 직원 20명 및 관련 기업 담당자 30명 및 비전력 산업 종사자 26명 총 76명을 대상으로 2014년 5월 15일부터 5월 30일까지 설문조사를 실시하였다.
데이터처리
설문조사 항목과 지표는 명목척도법을 사용하여 일반사항을 조사하였으며, 스마트그리드(7문항) 및 스마트파워그리드(9문항)에 대한 내용을 리커트척도법으로 스마트그리드에 대한 인식 및 스마트파워그리드 융합기술 분석 측정에 적용하였다. 조사결과는 MS-Excel을 사용하여 정리하였다.
성능/효과
넷째, 에너지저장시스템이 자료조사 및 설문조사에서 관심도(45%), 사업화(62%)로 우리나라가 가장 경쟁력 있는 분야임을 확인하였고 전력거래소(2013)의 스마트그리드 활성화 및 전력수급 안정을 위한 BESS 도입방안 연구에서는 리튬이온전지 가격이 2016년 이후 기존의 양수발전을 대체, 주파수조정 보조서비스로 7,000억원/년 절감할 수 있는 장점 및 비상용 발전기 대체용으로 활용할 수 있다고 하였다. 이러한 분석 및 연구를 통해서 차후 대용량 ESS발전소 건설시 잉여 전력을 이용하여 건설 후 잘 사용하고 있지 않는 기존의 양수발전소에 리튬이온전지 ESS로 업그레이드 공사를 국가적으로 추진할 경우 기존 인프라(토지비용, 송전시설, 운영인력, 각종주변시설)를 절감할 수 있어 막대한 초기 공사비 절감 및 우수 인력을 소정의 교육을 통해서 바로 활용할 수 있다.
둘째, 신산업이 성장하기 위해서는 국가, 기업, 소비자들의 공통적인 인식을 도출하기 위해서는 스마트그리드 산업의 대 국민 홍보를 강화해야 한다. 미국의 경우 국가 차원에서 진행되는 프로젝트의 경우 정기적인 보고서를 통해 기술 개발현황을 공개하고, 조율하여 향후 계획을 더욱 구체화 시키는 반면에 국내의 경우 특정 그룹만이 정보를 독식하고 있는 관계로 해당 산업 성장에 한계가 있다.
분석결과, 스마트그리드의 경우 2010년 스마트그리드 소비자 반응 및 태도조사에서 제주도 실증단지 소비자들과 비슷하게 에너지 효율성에는 68%가 긍정적인 관심을 보인 반면에 인식기간에서는 53%가 2년 이내로 응답하여 핵심 미래 전략산업의 육성이 성공하기 위해서는 홍보 및 교육활동이 강화 되어야 할 것으로 판단되었다.
셋째, 기존전력산업을 대처하게 될 스마트파워그리드의 경우 현재의 기술로드맵을 통해서 도출된 현황을 바탕으로 제주도에 실증단지를 조성한 것처럼 신규 발전소 건설 및 기존 발전소 계량화 사업에 접목하여 실증화 사업을 구체성 있게 계획하고 접근할 경우 기존에 도출된 기술 외에 다양한 분야에서 구체적인 기술개발이 체계적으로 시작되어 자연스럽게 국제 표준화, 인력양성, 특허, 평가 및 인증까지 실증적으로 이루어 질 수 있도록 해야 한다.
스마트그리드와 스마트파워크리드로 구분하여 설문결과를 살펴보면 스마트그리드에서는 기존 전력시스템보다 스마트그리드 도입으로 전기를 보다 안정적으로 공급하고, 에너지를 효율적으로 사용하는 것에 관심이 많은 것으로 응답하였고, 스마트그리드와 관련한 5개 분야(스마트파워그리드, 스마트 플레이스, 스마트 트랜스포테이션, 스마트신재생, 스마트전력서비스)에 대한 관심은 스마트신재생과 스마트파워그리드에 많은 것으로 나타났다.
후속연구
또한 기존 양수발전의 역할인 피크부하 조절은 물론이고 리튬이온전지 ESS의 우수한 속성을 바탕으로 기존화력발전소를 대체할 경우 이산화탄소 배출 억제, 주파수조정 및 비상발전 시 3초이내 투입 가능한 장점을 활용할 수 있을 것이다.
스마트그리드의 수요 반응 프로그램으로 인하여 전기를 측량 할 수 있고 절약할 수 있으므로 추가적인 발전설비 및 송전선로 등의 건설 필요성이 감소될 것이다. 또한 전력망을 실시간으로 모니터링 및 복구할 수 있는 능동적인 시스템으로 문제점을 감지하고 있어 전력계통의 신뢰도를 향상시키게 될 것이다.
스마트그리드 구축으로 발전설비 등의 추가적인 인프라를 추가하지 않고서도 소비자의 수요증가에 대처할 수 있을 정도로 효율적이다. 스마트그리드의 수요 반응 프로그램으로 인하여 전기를 측량 할 수 있고 절약할 수 있으므로 추가적인 발전설비 및 송전선로 등의 건설 필요성이 감소될 것이다. 또한 전력망을 실시간으로 모니터링 및 복구할 수 있는 능동적인 시스템으로 문제점을 감지하고 있어 전력계통의 신뢰도를 향상시키게 될 것이다.
이러한 결과를 바탕으로 핵심 촉진전략은 기존전력산업을 대처하게 될 스마트파워그리드의 경우 국내 기술로드맵을 통해서 도출된 현황을 바탕으로 제주도 실증단지처럼 신규 발전소 건설 및 기존 발전소 계량화 사업에 융합하여 구체적인 계획을 수립하고 스마트파워그리드 발전소 실증에 접근할 경우 기존에 도출된 기술 외에 다양한 분야에서 구체적인 기술개발이 체계적으로 시작되어야 한다.
넷째, 에너지저장시스템이 자료조사 및 설문조사에서 관심도(45%), 사업화(62%)로 우리나라가 가장 경쟁력 있는 분야임을 확인하였고 전력거래소(2013)의 스마트그리드 활성화 및 전력수급 안정을 위한 BESS 도입방안 연구에서는 리튬이온전지 가격이 2016년 이후 기존의 양수발전을 대체, 주파수조정 보조서비스로 7,000억원/년 절감할 수 있는 장점 및 비상용 발전기 대체용으로 활용할 수 있다고 하였다. 이러한 분석 및 연구를 통해서 차후 대용량 ESS발전소 건설시 잉여 전력을 이용하여 건설 후 잘 사용하고 있지 않는 기존의 양수발전소에 리튬이온전지 ESS로 업그레이드 공사를 국가적으로 추진할 경우 기존 인프라(토지비용, 송전시설, 운영인력, 각종주변시설)를 절감할 수 있어 막대한 초기 공사비 절감 및 우수 인력을 소정의 교육을 통해서 바로 활용할 수 있다.
이를 통해 국제 표준화, 인력양성, 특허, 평가 및 인증까지 실증적으로 이루어고 현재 전 세계시장에서 신규 발전소 및 계량화 공사를 수주하고 있는 것에 향후에도 연계 할 수 있어 스마트그리드 환경 도래시 우리의 전력산업이 새로운 시대적 변환시기를 맞이하여 국가의 미래 전략산업으로 크게 발전할 수 있는 토대를 구축 할 수 있을 것이다. 그리고 신산업이 성장하기 위해서는 국가, 기업, 소비자들의 공통적인 인식을 바탕이 되어야 한다.
첫째, 기술선진국들은 각국의 실정에 맞는 정책을 수립하고 단계적으로 실행하고 있는 상황으로 우리나라 역시 명확하면서 체계적인 정책을 수립하여 제주 실증 시범단지에 국한된 사업이 아닌 국내 실정에 적합한 구체적 목표를 수립이 필요하다. 특히 에너지 비용의 감소, 신재생에너지 발전의 확대, 대용량 배터리 기술개발, 전기자동차와 같은 새로운 디바이스 환경에 적합한 전력산업 구축측면에서 대응이 필요하다.
향후 연구방향은 스마트파워그리드라는 큰 개념의 촉진전략 수립을 위한 보다 다양한 선진외국사의 사례 및 기술현황(특허) 조사 및 신기술 등이 체계적으로 분류될 수 있도록 보완되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스마트그리드란 무엇인가?
스마트그리드란 기존의 전력망(Grid)과 정보통신기술(ICT, Information Communication Technology) 기술(Smart)을 접목하여, 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 전력정보를 교환함으로써 에너지효율을 최적화 하며 새로운 부가가치를 창출하는 차세대 전력망을 말한다. 도윤미 등(2009) 연구에서는 스마트그리드를 기존의 아날로그 기반의 전력시스템과 디지털 기반의 정보통신기술의 결합을 통해, 전력공급 시스템이 중앙 집중형 및 분산형 발전회사로부터 산업 사용자 및 건물 자동화 시스템, 에너지 저장 설비 및 최종 사용 소비자에 이르는 상호 연결된 요소의 작동을 모니터링, 보호하고 자동으로 최적화하도록 시스템을 현대화하는 것이라고 정의하였다.
스마트그리드 구축의 장점은 무엇인가?
이러한 스마트그리드 구축의 장점은 양방향 전력정보 교환을 통하여 합리적 에너지 소비를 유도하고, 고품질의 에너지 및 다양한 부가서비스를 제공할 수 있으며, 특히 신재생에너지, 전기차 등의 기술을 구현하기 위해서는 ESS(Energy Storage System) 융합기술의 접목 등 산업간 융·복합을 통한 다양한 분야에서 새로운 비즈니즈 창출이 가능한 점을 들 수 있다.
미국의 경우, 어떠한 스마트그리드 육성 정책을 추진하고 있는가?
특히 미국, 일본, 유럽, 중국 등 각국 정부는 저탄소 녹색성장 인프라 구축, 에너지 효율 향상, 통신·가전·건설·자동차·에너지 등 산업 전반과 연계된 신성장동력 창출을 위한 방안으로 스마트그리드 육성 정책을 미래 전략산업으로 추진하고 있는 상황으로 우리나라 역시 제주도에 실증단지를 구축하여 신 시장에서 경쟁우위를 확보하고자 노력하고 있다. 미국의 경우 뉴욕에 우리나라의 제주실증단지와 비슷한 역할을 수행하는 단지를 조성하여 사업을 진행 중으로 노후화된 송전선로 현대화에 집중하고 있다.
참고문헌 (11)
Tony Flick, "Hacking the Smart Grid", BlackCat.com, 2009.6.
Do. Yoon Mi et al, "A Trend Analysis of Smart Grid Technology: The Convergence of Electric Power Network and IT Technologies" ETRI. Oct. 2009
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IEC 61850-7-420Ed.1.0,"Communication networks an dsystem in power utility automation-Part7-420: Basic communication structure distributed energy resources logical nodes" March.2009
Electric energy storage systems in a market-based economy: Comparison of emerging and traditional technologies, Renewable Energy, 2009
Parasuraman, A. and Grewal, D. "The Impact of Technology on the Quality-Value-Loyalty Chain: A Research Agenda." Journal of Academy of Marketing Science 28(1): pp168-174. 2010
Kim, Hyun Jae "Smart Grid Consumer reaction and attitude survey" KEEI, Oct, 2010
DECC(Department of Energy and Climate Change), "Smart Meters Programme", 2013.5.10.
DOE(Department of Energy), "Economic Impact of Recovery Act Investments in the Smart Grid", SmartGrid. Gov, 2013.4
kim. jae jin, "A Study on the Power Algorithm for a Task" Journal of Digital Contents Society., vol. 14, no 1, pp.59-64, Mar 2013
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