요즘 전문 용어 중 하나인 ‘스마트그리드(Smart Grid)’가 각종 매체나 방송에서 많이 언급되고 있습니다. 그 결과 이 계통의 산업에 종사하지 않는 일반인들까지도 어렵지 않게 접하는 단어가 되었는데요. 그렇다면 스마트그리드란 무엇일까요? 그리고 스마트그리드 구축을 위해서는 어떤 투자가 필요하고, 향후 발전 방향은 어떠할까요? 지금부터 함께 알아보겠습니다.

‘스마트그리드(Smart Grid)’, 그것이 알고 싶다!

‘스마트그리드(Smart Grid)’란 기존의 전력망에 ICT(Information and Communication Technology) 기술을 접목하여 전력 생산 및 소비 정보를 양방향 혹은 실시간으로 교환하면서 에너지 효율을 최적화하는 차세대 전력망입니다.

화석 연료 중심의 전력 생산은 환경 오염 문제와 연료 비용의 부담이 있는데요. 뿐만 아니라 고갈되어 가는 자원 때문에 2000년대 초반부터 가까운 미래에는 안정적인 전력 공급이 불가능할 것이라는 인식이 전 세계적으로 퍼지기 시작했습니다. 그리고 이를 해결할 수 있는 것은 ‘스마트그리드’라고 생각하며 북미를 중심으로 글로벌 스마트그리드 시장이 형성되었습니다.

그렇다면 전력 그리드는 어떻게 구성되어 있고, 기존에는 어떻게 투자되는 시장이었을까요?

전력 그리드는 전력을 생산하는 ‘발전 설비’와 생산된 전력을 이동시키는 ‘송•배전 설비’, 전력을 소비하는 ‘수용가’로 구성되어 있습니다. 그리고 지금까지는 늘어나는 전력 수요에 대응하기 위해 발전소의 증설이나 송•배전 설비의 효율화 등에 투자가 집중되어 왔죠.

그러나 스마트그리드를 통해 최적의 효율을 도출하기 위해서는 조금의 변화가 필요한데요. 수용가에서 소비되는 전력의 양을 측정하고 과거 소비량을 기반으로 한 분석 및 향후 소비량 예측이 가장 우선시되어야 합니다. 따라서 이에 맞춰 개발된 시스템이 있는데요. 바로 ‘AMI(Advanced Metering Infrastructure)’입니다.

AMI(Advanced Metering Infrastructure), 스마트그리드(Smart Grid)를 위해 탄생하다!

1. AMI의 구성

우선 AMI의 구성을 살펴보면, 각 수용가의 전력 인입부에 설치된 스마트 미터는 최종 변압기와 네트워크를 형성합니다. 그리고 최종 변압기 부분에 설치된 데이터 집중기(Data Concentrator)에 취합된 스마트 미터의 데이터는 전력 회사의 관리 시스템으로 통합되어 관리되는데요.

이 때 스마트 미터와 데이터 집중기 사이의 통신은 전력선 통신 혹은 무선 통신 방식을 사용합니다. 다시 말해, 별도의 추가 배선 작업 없이 통신이 가능한 방식을 주로 사용하고 있는 것이죠.

그러나 이를 지역별로 구분해 보면 조금씩 차이가 있는데요. 우선 유럽의 경우, 전력선 통신 방식을 선호하는 경향이 있습니다. 또한 하나의 표준이 존재하고 있지는 않으나 G3 PLC(Power Line Communication), Prime, OSGP(Open Smart Grid Protocol) 등 몇 개의 프로토콜로 표준화가 진행되고 있습니다.

다음으로 북미의 경우는 무선 통신 방식에 대한 선호도가 높은데요. 현재는 GPRS(Generation Packet Radio Service) 혹은 RF(Radio Frequency) Mesh 등의 방식으로 통신망을 구축하고 있죠. 마지막으로 아시아는 한국을 포함한 중국, 일본 등에서 독자적인 표준 프로토콜을 개발하여 자국 내에 적용하려고 시도하고 있습니다.

그리고 앞서 살펴본 것처럼 AMI의 구성 방식은 국가별 전력 그리드망의 구성, 통신 환경, 나아가 향후 시장의 발전을 고려하여 그 차이가 발생하는 것으로 볼 수 있는데요. 현재 효율적인 차세대 전력망 구축을 위해 글로벌 시장이 빠르게 열리고 있으며, 2013년부터 2020년까지 세계 AMI 시장 규모는 약 147조 원에 이를 것으로 전망하고 있습니다.

2. 빠르게 성장하는 AMI 시장

그렇다면 이처럼 AMI 시장이 빠르게 성장하는 이유는 무엇일까요?

우선 유럽의 경우, 스마트그리드 구축을 위하여 EU 가입국을 대상으로 ‘EU Mandate 2020’ 정책을 펼치고 있는데요. 이는 2020년까지 전체 설치 미터의 80% 이상을 AMI로 구축해야 한다는 의무화 정책입니다. 이처럼 효율적 전력망 구축을 위해 정책적으로 국가 혹은 연합이 적극적으로 시장을 성장시킨다고 볼 수 있습니다.

또 다른 이유는 AMI 구축을 통해 각 국가가 필요로 하는 부가 기능의 구현이 가능하기 때문인데요. 그 부가 기능의 내용은 다음의 표와 같습니다.

스마트그리드(Smart Grid), 향후 발전 방향은?

지금까지 ‘스마트그리드(Smart Grid)’의 정의, 최적의 효율을 위한 시스템인 AMI에 대해 알아보았는데요. 그렇다면 스마트그리드의 향후 발전 방향은 어떠할까요?

해외의 경우 구축된 전력 AMI를 활용하여 각 수용가의 가스•수도•온수•열량 등의 타 계량 데이터를 취합하고 관리할 수 있는 표준 구성에 대한 요구가 있습니다. 이는 향후 전력 데이터에서 확장하고자 할 때, 인프라에 대한 투자를 최소화할 수 있다는 장점을 갖고 있죠.

또한 기존 사용량 중심의 데이터 처리, 제어, 관리에서 나아가 지속적으로 증가하는 수용가(전력소비 주체)용 신재생 발전원, 에너지 저장 장치, 수용가 설치용 전기 자동차 충전기 등이 수용가에 설치된 스마트 미터 하부에 설치될 텐데요. 이렇게 된다면 전력 공급사가 전체 그리드 발전과 소비를 효율적으로 운영할 수 있는 시장이 오게 됩니다.

그리고 AMI 구축에 대한 투자는 현재 각 수용가에서 사용하는 전력량을 실시간으로 취합 및 분석하고, 이를 통해 부하 제어나 차별화된 요금제를 적용하는 등의 기능뿐만 아니라 수용가용 발전•저장 장치의 연동을 가능하게 하는데요.

이럴 경우 구축된 데이터 통합 인프라와 연결된 기기들을 통해 현재로서는 상상할 수 없는 기발하고 새로운 서비스가 창조되고 가능해질 것으로 예상하고 있습니다.

LG CNS는 동유럽과 중남미에서 AMI 사업을 진행하고 있으며, 한국전력에 15만대의 스마트 미터기를 공급한 실적 보유하고 있는데요. 이를 기반으로 AMI의 글로벌 시장을 개척해 나갈 계획입니다.

나아가 LG CNS가 보유한 에너지 저장 시스템(Energy Storage System), 전기차 충전기(Electric Vehicle Charger), 태양광 발전(Photovoltaic) 기술과 융합된 수용가용 서비스를 개발할 것입니다.

또한 AMI에서 생성되는 대량의 데이터를 처리•분석•예측하기 위해 빅데이터와 AMI의 결합을 준비 중에 있습니다. 그리고, 이를 통해 수집된 데이터를 활용하여 IoT와 결합된 수용가용 부가서비스를 기획하고 있습니다. AMI 시장의 성장과 함께 더 발전해 나가는 LG CNS의 AMI 서비스를 기대해 주십시오.

글 ㅣ LG CNS 스마트그린사업부