에너지 IT 융합…전력수요 해법되다
IT융합과 에너지 절감 방안 & 스마트그리드
전력산업(스마트그리드)을 둘러싼 환경이 크게 변화하고 있으며, 거기에는 사회적, 환경적, 기술적 요인이 복합적으로 작용하고 있다. 우선 사회적 요인으로는 삶의 질이 향상되면서 전력 수요가 지속적으로 증가하고 높은 전기품질이 요구되고 있다. 또 발전소와 송전망을 확보하는 데 한계가 있어 공급 위주의 수급 계획과 실행에 어려움이 따르는데다가 에너지 효율화 요구가 높아짐에 따라 최적 에너지 수급 계획/EMS가 필요해지고 있다. 환경적 요인으로는 전 세계적인 GHG 저감 노력으로 RES, 전기차 보급 및 RPS 도입이 증가하고 있고 에너지 수요의 지속적 증가로 건물 에너지 효율화가 요구됨에 따라 중앙집중 발전에서 분산발전구조로 이행하고 있다.
여기에 수요 예측이 어렵고 DERs가 증가해 계통이 불안정하다는 기술적 요인이 더해져 전력시스템의 정비가 절실한 상황이다.
에너지와 IT의 융합…
중심 기술은 스마트그리드
에너지와 IT 분야의 융합 목적은, 각 분야의 기술을 합쳐서 새로운 비즈니스 모델을 만들어 보자는 데 있다고 하겠지만 더 크게는 당면한 문제의 해결 방법을 융합에서 구하고자 한다는 것이다.
즉, 에너지 분야에서 IT 기술과 융합을 하고자 하는 최대 목적은 우리 앞에 놓인 기후변화와 에너지 자원 고갈 문제 등 직면 과제를 해결하기 위해 에너지와 IT 기술을 합해 새로운 스마트그리드 기술로 대비하자는 의미이다. 전자의 경우는 하나의 산업을 만들어 파이를 키우자는 것이다. 다시 말해 에너지 산업은 에너지 산업대로 키우고 IT는 IT 산업대로 키우되 두 분야의 융합을 통해서 당면 과제를 해결하고 새로운 산업은 키우면서 파이를 키워나가자는 것이다.
물론 두 분야의 융합이 쉬운 것만은 아니다. 가장 큰 걸림돌은 기술적인 쇄국주의이다. 서로 다른 분야의 융합은 협력이 전제가 되어야 비로소 융합산업이 발전한다. 아직까지 에너지와 IT 분야에는 서로간의 기술적 쇄국주의가 존재하는 만큼 이를 해결하려면 산업을 뛰어넘은 협업이 필요하다. 이미 학계에서는 쇄국주의를 타파하려는 움직임이 있다.
미래의 에너지 청사진
에너지 미래 사회에 대해 Tomas Friedman은 오바마 행정의 에너지 정책의 근간인 『Code Green』이라는 저서에서 에너지 인터넷(Energy Internet)이라는 개념을 사용했고 와튼 스쿨의 석학 Jeremy Rifkin은, 제3차 산업혁명을 언급하며 에너지 셰어링 인터그리드(Energy Sharing Intergrid), 즉 분산전원 기반의 에너지 인터넷 그리드 세상이 된다고 강조한 바 있다.
그가 말하는 3차 산업혁명의 5가지 핵심 요소는 다음과 같다.
▲ 재생 가능 에너지로 전환(DER) ▲ 모든 대륙의 건물을 현장에서 재생 가능 에너지를 생산할 수 있는 미니 발전소(VPP)로 변형 ▲ 모든 건물과 인프라 전체에 수소저장기술 및 여타의 저장(ESS) 기술을 보급하여 불규칙적으로 생성되는 에너지를 보존 ▲ 인터넷 기술을 활용하여 모든 대륙의 전력 그리드를 인터넷과 동일한 원리로 작동하는 에너지 공유 인터그리드(Energy Sharing InterGrid)로 전환(수백만 개의 빌딩이 소량의 에너지를 생성하고 잉여 에너지는 그리드로 되팔아 대륙 내 이웃들이 사용할 수 있음) ▲교통수단을 전원 연결 및 연료전지 차량으로 교체하고 대륙발 양방향 스마트 동력 그리드상에서 전기를 사고 팔수 있게 한다(V2G).
다시 말하면 화석 에너지 고갈로 신재생에너지가 계속 증가하면서 결국 그것들은 분산전원 형태로 존재하게 되며, 홈이나 건물에 미니 발전소 형태로 설치될 것이다. 기후 조건이나 환경에 따라 변동성이 큰 신재생에너지의 단점을 커버하기 위해 생산한 에너지를 저장하는 개념(ESS)이 등장하면서, 결국 전기가 저장이 된다면 남는 전원도 생길 테고 이를 되파는(에너지 유통) 서비스 모델을 구상할 수도 있다는 얘기이다. 전기자동차의 경우도 현재 주차장에 3천대 정도가 한꺼번에 전기자동차를 집에서 충전해 회사에 세워놓으면 하주종일 서있다면 엄청난 발전소가 될 수 있다.
이런 내용들이 3차 산업혁명의 근간이 되는 핵심이자 미래의 에너지 청사진이라고 볼 수 있다.
박근혜 정부의 에너지 정책 역시 신재생에너지와 수요 관리, 즉 소비자 쪽에서 매니지먼트해서 수요를 떨어뜨리는, 에너지 수요 관리의 확대에 초점이 맞춰져 있다.
에너지는 결국 발전소가 됐던 생산하는 생산원이 있고 소비자까지 전달하고 유통시키는 체계가 있다. 각 단계에서 IT 기술을 융합, 접목하는 것이 결국 에너지 IT 융합이며 IT가 융합되면 정보 인프라가 많이 발생하게 되는데 이런 부분을 기존의 유틸리티 사업자, 하드웨어 제조사, 소프트웨어 개발자들이 참여를 해서 지식서비스화하는 방안으로 접근하는 것이 비즈니스 모델 창출로 이어질 것이다. 
스마트그리드 기술 : SoS(System of Systems)
생산된 전기는 소비자에게 전달되는 과정에서 송전 손실로 인해 시스템을 거치면서 전기의 손실이 생긴다. 이런 부분 없애는 기술이 Advanced Components이다.
즉 전기저항을 제로로 하는 도체(초전도체)를 만들어 생산된 전기를 100% 그대로 송전될 수 있도록 전력시스템을 고도화하자는 것이다. 그리고 시스템의 상태 정보나 전기 소비량을 효율적으로 관리하는 것이 Sensors and Measurement, 측정된 정보를 가지고 설비를 제어하는 Advanced Control Methods, 수집된 데이터를 객관적으로 파악할 수 있게끔 보여주는 Decision Support & Improved Interface, 그리고 이 4개의 복잡한 시스템간의 정보 흐름을 담보해주는 Integrated Communications, 이것들이 스마트그리드를 구성하는 핵심 기술이다.
이일우 ETRI 에너지IT기술연구실 실장
정리 김혜숙 기자(eltred@hellot.net)
