[전력기자재 전문 전시회, 2014 한국전기산업대전] 스마트그리드 추진동향과 보안 이슈


스마트그리드 글로벌 시장은 보안기술 시장 개척을 통해 새로운 비즈니스 모델을 창출하고 있으며, 2015년까지 다수 국가에서 실증사업이 완료될 예정이다. 이후 2017~2030년 사이 각국의 스마트그리드 구축이 예상되며, 2017년 이후부터 급속히 시장 규모가 확대되어 2017년에는 1,252억 달러의 대규모 시장을 형성할 것으로 예상된다.

박세환 한국과학기술정보연구원 ReSEAT프로그램 전문연구위원


스마트그리드(Smartgrid)는 기존 전력 인프라에 ICT 기술력이 융합된 수요자 중심의 차세대 전력망으로서 인간 중심의 미래 에너지 공급 인프라망의 핵심 역할을 수행하는 미래형 기술이다. 단순한 전력공급 인프라에서 가전·통신·건설·자동차·에너지산업 등 융복합 비즈니스의 플랫폼 역할을 하는 사회 인프라망으로 진화하여 신산업과 고부가가치를 창출할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
정부에서는 국가 로드맵(스마트그리드 2030)을 수립하고 이를 통해 기후변화 대응, 에너지 효율성 향상 등 신성장 동력 창출을 계획하고 있다.
스마트그리드 연구 분야는 송배전, 마이크로그리드, 통신정보 및 서비스 등 4대 분야를 꼽을 수 있다. 스마트그리드 구성 요소로는 대용량 전력저장장치(ESS : Energy Storage System), 스마트한 교통수단(Smart transportation), 전력효율을 최대화한 스마트 가전(Smart appliance), 풍력/양열/태양광 등 에너지원, 그린 빌딩에서 발생하는 신재생에너지 저장(Renewable energy storage) 등을 들 수 있다.
스마트그리드 글로벌 시장은 보안기술 시장 개척을 통해 새로운 비즈니스 모델을 창출하고 있으며, 2015년까지 다수 국가에서 실증사업이 완료될 예정이다. 이후 2017~2030년 사이 각국의 스마트그리드 구축이 예상되며, 2017년 이후부터 급속히 시장 규모가 확대되어 2011년 289억 달러에서 CAGR 28%의 고성장을 지속하여 2017년에는 1,252억 달러의 대규모 시장을 형성할 것으로 예상된다. 아울러 스마트그리드 구축을 통해 다음과 같은 파급효과를 기대하고 있다.
- 전력 소비자와 발전소 간 전력 소비량에 대한 정보교환을 통해 전력요금이 비싼 시간대를 피하여 전기 사용시간과 사용량을 조절함으로써 에너지 효율을 최적화할 수 있을 것이다.
- ‌신재생에너지와 기존 전력망 간 연결 역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.


‌스마트그리드 추진동향

(1) 국내외 사업추진 현황
국내 스마트그리드 산업 추진은 아직 미미하지만 R&BD 정책과 부합되는 기술 수요를 발굴하기 위해 4대 연구 분야별 스마트그리드 수요 제안 가이드라인을 발표하고 전문가 의견을 수렴하여 중장기 정책으로 제시하고 있다. 가이드라인의 목적은 정부 R&BD 정책에 관한 가이드라인을 민간 연구자에 제시하여 정책에 대한 이해를 돕기 위한 것이며, 4~5레벨 수준의 세부기술에 대한 개발 필요성 및 시급성 등을 분석하여 결과를 제공하고 가이드라인에 제시된 기술 분야를 우선적으로 기획에 반영할 계획이다.(그림 1 참조)



스마트 그리드 기술 관련 선도국의 추진동향을 보면 미국, 캐나다 및 유럽은 원격검침 및 시간대별 전력요금 부과를 위한 전자식 전력량계의 보급을 확산시키고 있다. 일본은 전기자동차 쉐어링 사업(시간 단위로 요금을 부과하는 카 쉐어링에 전기차를 접목)을 통해 저렴한 충전요금 과금 등 스마트그리드 사업을 추진하고 있다. 유럽의 주요 국가에서는 저탄소 기반의 전기자동차 활성화에 주력하고 있다. 프랑스 파리의 경우 오토리브 전기차 쉐어링 사업에 약 1,000대씩 참여하여 총 8만 의 회원을 유치하고 있다.

(2) 국내 스마트그리드 실증사업
스마트그리드 시범사업을 추진하기 위해 제주도에 구축한 실증단지는 세계 최대, 최초의 실증단지로서 5개 영역<SES(Smart Electricity Service), SPG(Smart Power Grid), SP(Smart Place), ST(Smart Transportation), SR(Smart Renewables)>으로 구분하여 한국 스마트그리드협회 등 산학연 전문가들에게 최적의 실증 테스트베드를 제공하고 있다. 시장(Market), 전력시스템 운영(Grid Operation), 발전(Generation), 송전(Transmission), 배전(Distribution), 전력서비스(Electricity Service), 신재생에너지(Renewable energy), 소비자(Customer), 운송(Transportation), 외부 서비스(3rd Party) 등 10개 영역으로 구성된 스마트그리드 모델을 제시하고 있다.(그림 2 참조)




‌스마트 그리드 보안 이슈

(1) 보안 위협 요인
스마트그리드 전력망은 기존 전력시스템에 비해 사이버 보안 위협이 크게 증가하고 있는 실정이다. 전력망에 사이버 테러 발생 시 사회적, 경제적 혼란과 피해 규모도 기존 전력망에 비해 매우 크게 나타나기 때문에 적극적인 대응이 필요하다. 스마트그리드 보안 요구사항을 식별하기 위해서는 스마트그리드 환경에 존재하는 보안 위협에 대한 면밀한 분석이 필요하다[5]. 스마트그리드 보안 위협 요인을 간단히 요약하면 다음과 같다.
- ‌다양한 운영 도메인 및 도메인 간 연계구간, 전국적인 스마트그리드 기기 배치, 다양한 시스템 및 기기의 조합 등으로 인한 보안 위협
- ‌ICT 기술 융합 과정에서 신규 네트워크 구축, 서비스 개발, 시스템 및 기기 운용 등으로 인한 보안 위협
- ‌유무선 통신기술의 조합 등 거대 네트워크로서의 보안 위협 등

(2) 선도국의 보안 전략
미국의 NIST(National Institute of Standards and Technology)에서는 ‘Energy Independence and Security Act of 2007’에 따라 스마트그리드 상호운용성을 위한 프레임워크를 개발하고 이를 표준화했다. 이를 통해 스마트그리드 개념 모델을 정의하고, 현재 표준 중에서 스마트그리드에 적용 가능한 표준을 선정했다. 아울러 사이버 보안 워킹그룹을 통해 스마트그리드 논리 인터페이스 다이어그램을 도출하고 위험 분석을 통해 보안 요구사항을 정의하여 Guidelines for Smart Grid Cyber Security를 발표한 바 있다(2010년 8월 V1.0 발표, 2012년 11월 Revision 1 업데이트).(그림 3 참조)



EU에서는 2006년에 설립된 European Technology Platform Smart Grid를 통해 세부과제를 선정하고 다음과 같은 핵심 보안 대책을 강구하고 있다. 특히 독일의 경우 스마트그리드에 보안 요건을 강제적 요구사항으로 지정하고 스마트미터 게이트웨이 보안기술을 개발한 바 있다. 또한 독일연방정보보안청(BSI)에서는 스마트미터 게이트웨이 보호 프로파일을 개발하고 이를 EU 표준으로 적용하고 있다.
- ‌스마트그리드의 장애 및 외부 공격에 대한 대응방안
- ‌송배전 시스템의 사이버 보안 및 복구 능력 향상을 위한 방법론
- ‌19개 전력회사가 공동으로 스마트미터 표준화 프로젝트 수행
- ‌2009년 7월 보안 요구사항을 포함한 스마트미터 요구사항 발표
- ‌EU 차원에서의 스마트미터 표준화 선점을 위한 공동 노력 등


‌결론

국내 스마트그리드 산업은 정부의 강력한 정책 의지에 따라 제주 실증단지사업 추진을 통해 기반설비의 확대 및 보급사업 등을 추진하고 있다. 그러나 일본, 유럽 등 선도 국가에 비해 인프라가 부족하고 소비자 및 시장의 인식이 아직 부족하여 실증단계를 넘어 비즈니스 모델로 정착되지 못하고 있는 실정이다. 스마트그리드 구축을 통한 연계산업을 발전시키고 글로벌 경쟁력을 강화하기 위해서는 수익 모델을 개발하고 이를 비즈니스 모델로 확보하는 것이 중요하다. 아울러 국가전반의 인프라 보급과 산학연관의 상호 유기적인 협력 체계를 구축할 필요가 있다.