DR시장/스마트그리드/전기자동차에 대해서..

DR시장에서 대해서 들어 보셨습니까? 기존에는 발전을 통해 전기를 생산하는 발전사들만이 전력시장에 참여하여 생산 및 판매를 진행해 왔습니다. 그러나 계속해서 늘어나는 전기의 공급이 수요를 따라가지 못하고 있는 것이 현재상황입니다. 기존 발전소 부지 고갈, 지역 주민의 전력공급설비 수용 기피, 원전 안전성 우려 여론 확산, 환경 규제 강화 등으로 발전설비를 늘리기가 쉽지 않고, 기존의 설비 용량이 한정적이기 때문에 발전 효율을 높이는데도 한계가 있습니다. 이러한 상황 때문에 ‘안정적인 전력 수급’을 목표로 발전사업자 중심으로 운영되었던 전력시장이 수요관리를 통한 ‘효율적인 전력수급’으로 시야를 확대하기 시작했습니다.

 

수요반응자원(DRㆍDemand Response)시장은 전기사용자가 일상 속에서 전기를 아낀 만큼 전력시장에 판매하고 금전으로 보상받는 제도입니다. 국내 DR시장 참여기업은 매년 지속적으로 증가하고 있습니다. 2014년 861개 기업에서 6월 현재 3195개 기업으로 늘었다. 3년 만에 3.7배 증가했습니다. 그도 그런 것이 DR시장 참여기업은 금전적 손해를 전혀 보지 않는 구조이기 때문입니다. DR시장은 자발적 의사에 따라 시장에 참가한 기업들이 정부의 ‘급전지시’에 맞춰 전력 소비를 줄이고 이에 상응하는 정산금을 받는데 정부 지시가 없어서 전력소비를 줄이지 않더라도 기본 정산금을 받는다. 혹여 정부의 지시를 따르지 않더라도 미 이행 전력량만큼의 페널티를 뺀 정산금을 받으면 되므로 기업에 불이익은 없다고 보면 됩니다.

 

DR시장에서는 사전에 사업장에 등록한 사용자가 일상 속에서 아낀 전기를 전력시장에 판매하고 돈으로 보상 받는 제도입니다. 즉, 자신들이 전기를 아껴 쓴 만큼 보상을 받으니깐 이 사업장에 등록한 사용자들은 전기의 낭비를 최대한으로 할 것이며 이러한 사용자들이 늘어나게 된다면 전체적인 전기의 소비량이 감소하게 될 것입니다.

 

DR시장은 피크감축(신뢰성) DR과 요금절감(경제성) DR, 두 종류로 구분합니다. 감축 1시간 전 전력거래소에서 발동되며 연 최대 60시간까지 발령이 가능합니다. 급전지시가 있으면 DR시장 참여 기업은 2~4시간 감축을 지속해야 합니다. 이후 급전지시를 이행한 기업은 전력거래소에서 감축량을 확인해 수요관리사업자를 통해 67일 이내 정산금을 분배받습니다.

 

요금절감 DR은 수요관리를 통해 확보 가능한 전력을 전력시장에 내놓고 타 발전자원과 동등하게 경쟁하는 제도입니다. 참여 기업이 하루 전 전력시장에 수요감축 용량과 가격을 입찰해 타 발전기 입찰가격보다 저렴할 경우 낙찰량 만큼 해당일에 수요감축 후 실적금을 수령하는 방식입니다. 이를 통해 전력수요가 높은 시기에 가동되는 고비용 발전기를 저렴한 수요자원으로 대체해 전력공급비용을 절감할 수 있습니다.

 

수요관리사업자협회 관계자는 “DR시장제도는 참여기업과 수요관리사업자가 자발적인 전력수요 감축으로 부가적인 수익을 얻을 수 있고 관리된 전력만큼 발전소 건설 등의 증설도 줄여 전력 구입비 절감 및 전기요금 인하 효과를 준다”라며 “정부, 기업, 국민 모두에게 유익한 제도”라고 평가했다고 합니다.

 

수요관리산업을 이끄는 기업 중의 하나로 에너낙(EnerNOC)이 있습니다.. 에너낙 (EnerNOC)은 기업, 에너지 사업자, 계통 운영자 등의 고객에게 더욱 현명한 의사결정을 내릴 수 있도록 지원하겠다는 약속을 지키기 위해 기술 플랫폼 구축에 약 2천억 원을 투자했습니다. 역사상 최대 규모의 수요반응 응동 지시가 발령되었을 때 전력망에1.8 기가와트 (GW) 이상의 용량을 제공하고, 고객의 숨겨진 비용 절감 기회를 알아내기 위해 매일 수십억 개의 데이터를 분석하는 등, 에너낙은 첨단 기술을 통해 고객이 실행 가능한 에너지 정보를 제공하기 위해 노력하고 있습니다.

에너낙의 클라우드 기반EIS(Energy Intelligence Software: 에너지 인텔리젼스 소프트웨어)는 기업 고객들이 효과적인 분석, 의사결정에 도움이 되는 각종 도구, 보고서, 대시보드 등을 통해 에너지 구매 방법, 사용량, 사용 시기를 최적화함으로써 에너지 비용을 관리하고 생산성을 개선할 수 있도록 지원합니다. 고객은 언제 어디에서든 어떠한 웹 브라우저에서든지 안전하게 에너낙의 프로그램에 접속할 수 있습니다.

즉 고객은 실시간으로 전력의 변동사항을 확인할 있고, 이러한 프로그램을 이용해서 좀 더 효율적 전력관리가 가능하게 됩니다.

 

그렇다면 DR시장의 한계는 어떻게 될까요? 지난 9일 이인호 산자부 차관은 현대제철을 방문한 자리에서 “현재 확보하고 있는 DR시장 용량이 4.3GW로 원전 3~4개에 달한다”며, “현재까지 세종시 가구가 소비하고 있는 전기의 2배만큼을 절감(714GWh)하는 등 빠르게 성장하고 있다”고 DR시장에 관해 긍정적으로 평가했습니다. 또 그는 “일반 가정도 참여할 수 있는 ‘국민DR시장’으로 확대할 것”이라 덧붙였습니다. 말이 나온 김에 일반가정까지 DR시장을 확대한다는 것입니다. 산자부는 8차 전력계획에 DR시장을 활성화하는 방안을 포함하고 일반 국민들도 참여할 수 있는 제도로 개선할 계획입니다. 국민 DR시장은 기업들이 DR시장에 참여하는 것처럼 국민이 자발적으로 전력 감축에 동참하고 보상받는 제도입니다. 한편, 정부는 국민DR시장 시작연도를 2020년으로 보고 있습니다. 이 제도를 전 가정에 확대하기 위해선 스마트 미터기가 필요한데 정부는 2020년쯤에 모든 가정에 스마트 미터기가 보급된다고 전망하기 때문입니다.

현재 DR 시장은 주로 기업이나 공장 등의 전력 수요가 필요한 곳에 주로 형성되어 있지만 위의 기사처럼 각 가정에도 이러한 시장을 적용할 수 있도록 하는 것이 추세입니다. 이러한 목표를 이루려면 스마트 계량기로 전기의 사용량을 실시간으로 측정을 해야 하고 무엇보다 중요한 것은 에너지 관리입니다. 기업 같은 경우에는 수요관리를 해주는 업체가 사용자의 특성, 전기에너지 사용 시간대 등을 비교하고 소프트웨어 등을 이용해서 관리를 해주지만, 가정의 수요관리를 하려면 각 가정을 관리할 수 있는 시스템이 필요해 지게 됩니다.

 

스마트그리드의 정의 : 기존의 전력망에 정보통신기술(IT)을 접목해 에너지 네트워크와 통신 네트워크가 합쳐진 지능형 전력망으로 전력공급자와 소비자가 실시간으로 전기사용 관련 정보를 주고받음으로써 에너지 사용을 최적화할 수 있는 차세대 전력망 사업이다. 전력망을 디지털화함으로써 소비자는 스마트미터라는 개별 전력관리장치를 통해 전력의 수요공급 상황에 따라 변동하는 가격 등의 관련 정보를 확인하고 실시간으로 에너지원을 선택할 수 있게 된다.

 

스마트 그리드의 핵심 기술로 ESS와 EMS를 들 수 있다. ESS : ESS(Energy Storage System)는 에너지저장시스템이다. 신재생 에너지는 스마트 그리드에서 중요하게 쓰이는데, ESS를 이용하면 원하는 시간에 전력을 생산하기 어려운 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있다. ESS는 전력 인프라를 구성하는 요소이자, 스마트 그리드와 같은 차세대 전력망을 구현하기 위한 핵심 요소 중 하나가 될 것이다. ESS는 전기를 생산하는 발전 영역, 생성된 전기를 이송하는 송배전 영역, 그리고 전달된 전기를 실제 사용하는 수용가(소비자) 영역에 모두 적용된다.

보통 필요 발전량은 냉난방 수요가 급증하는 최고 수요 시점을 기준으로 설정돼 있는데, ESS는 피크 수요 시점의 전력 부하를 조절해 발전 설비에 대한 과잉 투자를 막아준다. 그리고 ESS는 돌발적인 정전 시에도 안정적으로 전력을 공급할 수 있도록 해준다.

또한 ESS는 태양광, 풍력, 조력, 파력 등 신재생 에너지 또는 소규모 발전소에서 생산된 전기가 수시로 전력망에 공급되거나 전기자동차 충전소 등에서 높은 출력으로 갑자기 전기가 소비될 때 유용하다. ESS는 전기의 불규칙한 수요와 공급을 조절하고 수시로 변화하는 주파수를 조정해 전력망의 신뢰도를 향상시키기 때문이다. 이런 맥락에서 최근 ESS는 신재생에너지를 활용한 스마트 그리드에서의 핵심 설비로 주목받고 있는 것이다.

 

이처럼 ESS로 전기에너지를 저장했다가 EMS(energy management system)을 이용해서 전력이 부족하거나 과한 것을 IOT통신기술로 정보를 수용하고, IT소프트웨어, 즉 마이크로 프로세서로 전력망을 효율적으로 관리하는 것이 스마트 그리드의 핵심기술이다.

수요관리산업이 일반 가정에도 효율적으로 적용이 되려면 각 가정의 전력시스템을 관리할 수 있는 시스템이 필요하게 되는데, 이것을 스마트그리드를 이용해서 실현할 수 있다고 생각한다. 이를 위해 필요한 것이 ‘스마트홈’이라는 것이다.

 

스마트홈이란 에너지 소비장치(수도, 전기, 냉난방 등), 보안기기(도어록, 감시카메라 등) 이외의 다양한 분야에서 모든 것을 통신망으로 연결해 모니터링, 제어할 수 있는 기술을 말한다. 사용자의 특성에 따라 자동으로 작동하거나 원격으로 조종할 수 있다.

즉, 가전제품을 비롯한 집안의 모든 장치를 연결해 제어하는 기술이다. 이러한 기술을 이용해서 가정의 전력 수요량을 줄여서 전력 사용량을 줄인다면 분명히 일반 가정에서도 수요관리산업이 경쟁성이 있다고 생각한다. 또한 전기자동차의 관한 기술이 개발함에 따라서 DR시장 또한 더 수요가 높아지는 시장이 된다고 생각한다. 한 예로 ‘덴마크 보른홀름 섬의 에너지 실험’을 들 수 있다. 덴마크의 보른홀름 섬에서 에디슨 프로젝트를 진행하였다. 에디슨 프로젝트란

(Electric vehicles in a Distributed and Integrated market using Sustainable energy and Open Networks)로 지속가능한 에너지와 개방형 네트워크를 통한 효율적이고 통합적인 시장의 전기자동차를 만들어 내는 프로젝트다.

 

즉, 대체에너지를 발전하고, 스마트 그리드로 전력을 분배, 가정과 전기를 주고받고, 거리에도 충전기를 설치해 전기자동차를 움직일 수 있게 하는 프로젝트이다.

 

이 프로젝트는 풍력 발전과 태양광 발전 등의 대체에너지, 전기자동차, IT를 활용한 스마트그리드 사업 등을 결합한 것이지만 기존의 사업들과는 전혀 다르다. 기존의 대체에너지는 태양은 밤에 뜨지 않고, 바람은 불지 않는 등의 한계가 있었다.

에디슨 프로젝트는 이런 한계를 극복하기 위해 바람이 불거나 해가 떴을 때 발전한 전기를 저장해 둘 수 있는 일종의 거대한 배터리를 도입한 셈이다. 지금까지는 이런 배터리는 값이 너무 비싸 엄두도 내지 못했지만 이들은 발상을 바꿔 배터리의 역할을 전기자동차에 맡긴 것이다. 낮에 태양광으로 만들어낸 전력과 바람이 불어올 때 만들어 둔 전력을 전기자동차에 충전한다면 나중에 전기자동차를 타고 다닐 때 그만큼 화력 발전에 들어가는 연료 등을 줄일 수 있고 집에 세워 놓은 전기자동차의 배터리에서도 일부 전력을 빼내 다시 섬의 전력망으로 돌려줄 수 있다는 것이다.

‘스마트그리드’ 기술은 이를 위해 필요하다. 바람이 많이 불면 섬의 전력 생산량도 늘어나는데 이때는 실시간으로 전기료를 낮춰 충전 수요를 늘리고, 흐리고 바람도 불지 않아 전력 생산이 어려운 때에는 전기료를 높여 충전 수요를 낮추는 게 기본 기술이다. 이에 더해 시간에 맞춰 충전을 하기 어려운 운전자를 위해 운전자가 ‘다음에 운전할 시간’만 ‘스마트콘센트’에 입력하면 컴퓨터가 자동으로 전기료가 가장 값싼 시간에 전기를 차에 충전하는 시스템도 갖췄다. 또 이런 전력의 수요와 공급을 매일 데이터로 쌓은 뒤 이를 분석해 특정일·특정시간의 예상 전력수요까지 미리 짐작한다.

 

에디슨 프로젝트가 상용화 된다면 각 가정에서 기존의 가전제품들 뿐만이 아니라 전기차의 전기에너지까지 관리를 하게 되어 에너지를 관리할 수 있는 범위가 앞으로 더욱 넓어 질 것이고, 많은 양의 전기에너지를 관리함으로써 발전자뿐만이 아니라 실질적으로 전기를 소비하는 소비자 또한 전기를 능동적으로 판매할 수 있는 전력시장이 형성 될 것이라고 생각합니다.

기존의 DR시장은 전력거래소에서 정해준 일정수치의 감축량을 도달하면 그에 따른 보상금을 주는 제도입니다. 그러나 ESS와 EMS 등 스마트그리드와 관련된 기술들이 향상함에 따라서 전력시스템을 관리하는 기술들이 점점 더 발전하고 있고, 그에 따른 전기자동차 산업이 발전하게 될 것입니다. 그렇게 되면 위에서 언급한 에디슨 프로젝트가 더욱 활성화 될 수 있을 것이며, 기업이나, 공장뿐만이 아니라 각 가정에서도 효율적으로 전력 시스템을 관리 할 수 있는 프로그램을 더욱 더 필요하게 될 것입니다. 이러한 전력관리 시스템이 발전하고, 전력 시장이 매우 활성화 된다면 개인과 개인이 스마트폰으로 간편하게 전기를 사고파는 것 또한 가능하지 않을까 생각합니다.