전력 시장 개설 10년, 스마트 그리드 도래 _ 바람직한 전력 산업과 성장 동력은...

에너지경제연구원은 7월 5일 서울 서초구 엘타워에서 '제1회 전력 시장 / 스마트 그리드 컨퍼런스'를 개최했다. 2001년 4월 개설한 전력 시장의 운영 실태를 점검하고, 최근 급부상한 스마트 그리드와 정부의 저탄소 녹색 성장 정책 등에 부응하는 국내 전력 시장의 바람직한 발전 방향을 모색하는 자리였다. 특히, 스마트 그리드 등 국내 전력 산업의 대내외 환경 변화를 고려한 전력 정책 수립, 미래 성장 동력 창출을 위한 친환경 전력 생산과 저탄소 전원 정책, 전력 수급 체계 확립, 정책 방향을 재정립하는 장이었다. 김진우 에너지경제연구원 원장은 개회식에서 "제주 스마트 그리드 실증 단지를 대상으로 전력 시장을 운영하면서 기존 전기 사업자를 포함한 실증 사업자와 신재생에너지 사업자를 비롯해 소비자도 전력 시장에 참여해 전력을 거래하게 됐다"면서, "실증 단지 내 주민이 다양한 전기요금 제도를 선택하며, 전기를 직접 생산해 전력 시장에 되판다는 것은 기존 공급자 중심의 전력 시장이 앞으로 수요자 중심으로 이동할 수 있음을 시사한다"라고 언급했다.

<지능형전력망법>의 주요 내용과 시장 대응

등록 사업을 영위할지, 자율 사업을 영위할지에 대한 고민이 필요하다. 국내 시장 상황을 면밀히 분석하고, 해외 시장 조기 진출을 위해 필요한 지원이 무엇인지 찾아야 한다. 또한, 관련 기업은 기존 전력 기반 제품과 서비스뿐만 아니라 정보 통신 기술을 활용한 새로운 융합 제품과 서비스 등 보다 넓은 시야를 유지하고, 정부에 합당한 지원을 요구해야 한다. 이를 위해 관련 산업이나 기업은 정부의 행정 계획 수립 시행 동향에 촉각을 세우는 동시에 관련 협회를 더욱 공고히 구성해 적극적으로 활용할 필요가 있다. 스마트 그리드 사업을 안정적으로 영위하려면 정보의 수집 · 활용 · 보호에 관한 사항에 집중하고, 본격적인 법 시행에 앞서 정보 보호 인력 · 체계 · 설비를 재점검하는 등 방어적인 사업 운영에 대한 준비도 필요하다. 스마트 그리드를 정의하면 기존 전력망의 한계를 뛰어넘는 수요자 중심의 쌍방향성과 실시간성 개방형 전력 플랫폼이다.

- 권헌영 <광운대학교 교수>

스마트 그리드 추진 정책

스마트 그리드를 통한 전력 피크 분산과 이산화탄소 감축 등 국가적인 편익은 분명하다. 그러나 민간투자비에 대한 회수 방안이 없다는 점이 문제다. 따라서 수요 관리 시장 개설을 추진할 필요가 있다. 사업자들이 스마트 미터 · 지능형 가전 · 전기자동차 등을 활용해 전력 수요를 감축하고, 그 실적에 따라 보상받는 시장 개설 등의 방안이 있다. 그 결과 스마트 그리드 전문 기업 육성과 전력 수요 급증에 따른 발전 설비의 예비율 저하 해소와 전기요금 인상 요인을 흡수할 것으로 기대한다. 다음은 주택용 계시별 요금 제도 개선 방안이다. 기존 주택용 단일 요금제도 환경에선 지능형 가전 등 스마트 그리드 제품개발과 서비스 활성화 유인이 부족하다. 따라서 실시간 요금 제도(RTP)를 도입하기 전 주택용에 계절 · 시간대별로 2∼3단계 차별화한 전기요금 제도를 마련해 시범 운영할 계획이다. 스마트 그리드 사업과 구역 전기 사업과의 연계도 강화할 방침이다.
현행 전력 시장 구조에서 시장 가격 변화를 소비자에게 전달하기란 불가능하기에 구역 전기 사업에 스마트 그리드를 적용해 다양한 비즈니스 모델을 실행할 필요가 있다. 제주 스마트 그리드 실증 단지의 1단계 사업 추진 성과를 꼽으면 국가 단위 스마트 그리드 구축을 위한 국민적 공감대와 기업별 우수한 스마트 그리드 기술을 소개하는 홍보관 조기구축이다. 앞으로 ▲에너지 관리 플랫폼 구축 ▲수요 반응 솔루션 구축 · 실증 ▲스마트 미터링 서비스 제공 ▲마이크로 그리드 집단 시설 구축 ▲시스템 운영 등을 통해 비즈니스 모델을 검증해 나갈 계획이다. 우리나라는 세계 10대 에너지 다소비 국가로, 앞으로도 에너지 소비는 연평균 1.4%씩 지속적으로 증가할 것으로 전망된다. 스마트 그리드 사업은 화석에너지로부터 신재생에너지로의 전환과 전기자동차 보급을 위한 필수 인프라다.

- 안응수 <지식경제부 전력진흥과 사무관>

국내외 스마트 그리드 실증 사업과 정책 중간 평가

다양한 형태의 실증 사업 추진과 스마트 그리드 도시 지정 · 개발에 주력할 필요가 있다. 아시아 · 태평양 지역에서 우리나라를 비롯해 중국 · 일본 · 인도네시아 등 11개 국가가 스마트 그리드 실증 사업을 추진하고 있다. 그중 일본은 2010년 4월 스마트 그리드 실증 사업을 위해 케이하나(중소도시) · 요코하마(대도시) · 규슈(산업도시 특별지구) · 도요타(중소도시) 등 다양한 형태로 4곳을 지정해 추진중이다. 스마트 그리드 정책 중간 평가에 대한 전문가 설문 조사 결과, 한국스마트그리드사업단의 역할을 강화할 필요가 있으며, 연구 개발에 집중된 지원으로 말미암아 시스템 통합을 위한 노력은 부족한 것으로 나타났다. 스마트 그리드 활성화를 위한 주요 정책 과제로 ▲<지능형전력망법> 제정에 따른 하위 법령 조속 마련 ▲전기요금 제도 개선 ▲스마트 그리드 보급을 위한 인프라 투자와 지원 계획 제시 ▲스마트 그리드 정책 로드맵 재조정 ▲스마트 그리드 정책 추진 체계 정비 등을 꼽을 수 있다. 제주 스마트 그리드 실증 단지는 여러 실증 사업 중 하나로, 다양한 형태의 실증 사업을 추진할 필요가 있으며 스마트 그리드 도시의 지정과 개발에 주력할 필요성이 있다. 실증 사업 진행 과정에서 성과 평가를 합리적으로 추진해 국내 사례와 비교하는 작업을 병행하고, 스마트 그리드 활성화를 위해 정부의 역할을 강화해야 한다. 또한, 관련 법제도 마련, 전기요금 제도 개선, 다양한 참여자 간 이해 조정 등이 필요하다.

- 김현제 <에너지경제연구원 선임연구위원>

스마트 그리드가 전력 시장에 미치는 영향

스마트 그리드 도입은 경쟁 도입의 부작용을 감소시키고, 경쟁 도입으로 역동성을 증대시킬 것이다. 수급 균형의 불일치 때문에 전력 시장이 실패할 수 있다. 전력 수요 측면에서 보면 단기적으로 변동하고 주체가 비용을 정확히 부담하지 않는다. 전력 공급 측면에서 보면 단기적인 전력 수요 변동을 추종해야 하고 장기적으로 예비력까지 포함한 충분한 발전 설비 용량을 확보해야 한다. 그러나 소비자에게 증설에 대한 비용을 충분히 받을 수 없다. 현재 수급균형은 정부가 개입해 주로 전력 공급 측에서의 조절로 이뤄진다. 과점하의 시장 조작으로 전력 시장이 실패할 가능성이 높다. 가격 조정 기능 실패와 비탄력적 공급 조건으로 그 심각성이 확대되고, 소매가격을 규제하기에 판매업자가 막대한 손실을 입을 수 있다. 이 같은 측면에서 스마트 그리드 도입은 수요 반응(Demand Response) 가능성 증대와 전력시장 실패 여지를 크게 줄일 것이다. 특히 ▲실시간 요금 제도 보편화 ▲소비 변동성에 따른 전기요금 부과 ▲필요에 따라 선택적 부하 차단 등 판매 방식의 변화를 기대할 수 있다. 스마트 그리드 도입은 전력산업의 가치-가격-비용의 괴리를 최소화해 효율성을 높이고, 전력 시장 실패 여지를 줄여 경쟁 도입의 부작용을 감소시키며, 역동성을 증대시킬 것이다.

- 김영산 <한양대학교 교수>

에너지 저장 기술 개발 및 산업화 전략 (K-ESS 2020)

에너지 저장 시스템은 스마트 그리드 시대에 요소 기술이다. 발전 설비에서 생산된 전력을 전력 계통에 저장했다가 전력이 필요한 시기에 공급하는, 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 전력을 안정적으로 공급하는 동시에 신재생에너지 사업을 확산하는 등의 부가가치를 창출할 수 있는 녹색 분야의 핵심 기술이다. 앞으로 시장 확대가 상당히 진척될 것으로 분류되는 신산업 분야다. 특히, 신재생에너지 보급 · 확대 차원에서, 이 시스템은 태양광 · 풍력 등 외부 환경에 따라 출력 변동성이 심한 신재생에너지원을 고품질 전력으로 전환해 전력망에 연계할 수 있으며, 스마트 그리드 기술의 핵심 요소라는 차원에서 에너지 저장을 통한 전력 효율 극대화로 공급자와 소비자가 정보를 교환해 에너지 효율을 최적화할 수 있다. 산업화 전략(K-ESS 2020)을 통해 미래시장 선점을 위한 선제 · 전략적 R&D 추진, 에너지 저장 실증을 통한 산업화 촉진, 산업 인프라 구축과 국내 시장 활성화 등의 전략으로 세계 3대 에너지 저장 기술 산업 강국으로 도약하는 것이 목표다. 특히, 송전 선로 연계형 실증에 대해 154㎸ 변전소에 테스트 베드를 구축해 8㎿h 규모 에너지 저장 실증을 추진하고, 2015년 이후 345㎸ 이상 변전소에 수십 ㎿급 에너지 저장 실증을 추진한 후 단계적으로 보급 확대를 추진할 계획이다.

- 유용신 <지식경제부 에너지기술팀 사무관>

전력 시장과 스마트 그리드 추진 방향

SO(System Operation)와 TO(Transmission Owner) 분리로 전력 공급의 안정성 확보가 곤란하다. 또한, 계통 운영과 송전망 소유의 분리로 말미암아 송전 설비 최적 투자에 제약을 받으며, 광역 정전
등 고장 발생에 대한 신속한 처리도 곤란하다. 이 운영 체계로 스마트 그리드를 도입할 경우, 적정 전력 설비투자와 고장처리, 시스템운영의 비효율성 등은 더욱 심화될 것이다. 그 대안으로 지역 EMS를 중심으로 한 한국형 스마트 그리드 운영 체계 재정립(안)을 제시한다. 계층 · 수직 체계에서 평행 · 분산 체계, 중앙 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition : 집중 원격 감시 제어 시스템)에서 분산화 · 웹 기반 SCADA로 바꾸는 것이 기본 개념이다.
스마트 그리드 이행에 따라 기존 EMS 기능을 지역 EMS로 대체할 경우, 계통 운영과 발전 운영의 연계가 가능하고, 지역 EMS의 데이터베이스를 CIM과 GID 기반으로 구현하면 표준화와 상호 운용성을 확보할 수 있다. 특히, 지역 EMS는 지역 개념의 계통운영을 중심으로 정확한 T/P(Topology Process)와 S/E(System Estimation)를 통한 계통 운영, 부하의 효율적 배분을 통한 전력설비 이용률 증대 등의 특징을 갖는다. 지역 내에서 효율적 부하 배분으로 전력설비 이용률을 개선할 수 있으며, 정보 공유와 협조제어를 할 수 있다. 이를 위해 ▲1단계 - 개념 모델 설계, 시뮬레이션 검증 작업 ▲2단계 - 시험 운전, 실계통 연계 실증 ▲3단계 - 전국 확대 적용, 표준화 · 시스템 확장성 확보 등 단계별 구축전략을 제시한다.

- 운용태 <서울대학교 교수>

스마트 그리드 시대의 신재생에너지 보급 정책

신재생에너지 사업의 전략적 R&D를 위해 정부는 핵심 원천 기술 선정에 2015년까지 1조 5,000억 원을 집중적으로 투자해 세계 시장을 선점할 수 있는 핵심 원천 기술을 개발하고, 중소 · 중견기업 주도 부품 · 소재 · 장비 기술 개발과 국산화에 1조 원을 지원할 계획이다. 수출 산업화 촉진 차원에서 해상 풍력 실증 단지를 기반으로 2019년까지 2.5GW로 확대하는 등 '해상 풍력 Top-3 로드맵'을 수립해 추진할 계획이며, 해외 시장 진출 종합 지원 시스템도 구축할 계획이다. 특히, 정부는 2015년까지 수출 1억 달러 이상 글로벌 스타 기업 50개를 육성할 방침이다. 또한, 기업의 성장 기반 강화 차원에서 기업 성장 지원 금융 · 세제 지원 메커니즘을 구축하는 동시에 수요 단계별 기업 맞춤형 전문 인력 양성과 과감한 규제 개선으로 민간 참여를 촉진할 계획이다.
그린홈 100만 호 사업에 대해 소비자의 고품질 제품에 대한 선택을 유도하고자 신재생에너지 직거래 장터를 개최하고, 신재생에너지 시범 도시와 수소 타운 시범 사업 등을 추진할 계획이다. 일반 보급 사업을 위해 시범 보급 사업의 성과 제고를 위한 성과 분석 모니터링 추진과 10대 그린 프로젝트 중점 분야에 신규 지원할 계획이다.

- 김현진 <에너지관리공단 신재생에너지센터 소장>

정리 윤홍로 기자