한국전력공사 전력연구원(www.kepri.re.kr)
김석곤 선임연구원
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개요
1. 스마트 미터링
Smart Metering(지능형 계량방식)은 전력계통의 수요자 측에서 발생한 새로운 입장을 반영하기 위한 배전설비이다. Smart Metering의 적용 효과로 가장 중요한 것 중 하나는 수요자가 자신의 소비 행태를 변화시킴으로써 상승하는 에너지 비용에 대응할 수 있다는 것이다. 이것은 에너지 시장에서 앞으로 다가올 매우 어려운 시기에도 소비자 신뢰를 유지할 수 있는 결정적 요인이 된다.
사회적인 측면으로는, DR(Demand Response)기기로서의 DSM(Demand Side Management)시스템은 최대 사용시간대에 전기 사용을 억제하고, 궁극적으로는 전력 공급 중단을 방지함으로써 막대한 경제적 손실을 막을 수 있는 장비이다. 이러한 DR 설비 등의 적용을 통한 장점을 얻기 위해서는 큰 비용이 들어가게 되고, 결국 소비자들이 이를 지불해야 하는 가능성을 배제할 수 없다. 모든 전기 사용자에게 지능형 계량기(Smart Meter)를 설치하기 위해서는 상당한 비용이 수반된다.
스마트 미터링의 초기 사업계획 수립에 있어서 유럽 각국의 공공조사기관들은 지능형 전력량계와 관련해 각각 상이한 결론에 도달한 바 있다. 이후 EU와 주요 스마트 미터링 선도국가를 중심으로 관련 사업을 효율적으로 수행하기 위한 다양한 방법이 모색되고 있다. 본고에서는 최근 유럽의 스마트 미터링 시장 발전 현황과 전망 등을 통해 유럽지역의 스마트그리드 사업 추진 발전 전망을 가늠해 보고자 한다.
2. 전력 및 에너지 산업
2000년대 초반 이후 유럽의 에너지 산업은 크게 두 가지 요소로 인해 변모하고 있다. 첫째, 자유화 된 EU의 에너지 시장은 전력을 공익 사업에서 하나의 상품으로 바꾸었다. 그에 따라 에너지 가격은 종전처럼 국가 차원에서 조정되는 것이 아니라 수요와 공급에 의해 결정되게 됐다. 둘째, 장기간 사용 가능한 재생 에너지를 이용해 전력을 생산하기 위해서는 대규모 투자가 필요하다는 공감이 형성되어 있다. 이러한 변화는 더욱 높은 전력의 한계생산비용을 필요로 하게 되고, 생산 능력의 부족으로 인한 공급 측면의 부족을 일으킬 가능성이 있다. 간단히 표현하면, 전기는 더욱 부족하고 비싸지며, 그와 함께 정확한 계량의 중요성도 점차 증가하게 된다.
유럽지역의 전력 산업 특징은 각 국가별로 주요발전원이 원자력과 풍력, 수력 등으로 발전구조가 매우 다양할 뿐만 아니라, 전력 공급과 관련해 전력회사 등의 배전사업 영역에서도 국가별 또는 전력회사별 장벽이 없는 편이다. 주요 전력회사로는 프랑스와 영국, 이탈리아, 독일, 스페인 등의 지역에서 전력 공급 사업을 수행하는 EDF, Enel, E.ON사 등이 있다. <표 1>은 2007년 기준 유럽지역에서 전력 공급 사업을 시행하고 있는 주요 전력회사 상위 15개사를 나타낸 것이다.
AMM 시장 환경 및 예측
1. 시장의 장점과 장벽
유럽지역에서는 스마트 미터링 시스템구축을 추진하는 데 있어 AMI(Advanced Metering Infrastructure)보다 AMM(Automatic Meter Management) 시스템도입을 선행했다. 현재 유럽형 AMM 관련 시장 개발에 영향을 끼치는 장점과 주요 장애 요인으로서, 에너지 소비 형태 및 세금 정책과 같은 거시경제 요소가 중요한 역할을 하고 있다. 그 다음으로 지역 시장에서 각국의 규제와 경쟁 환경이 중요한 요소로 작용하며, 기술 개발은 시장 개발을 위한 마지막 요소로 작용한다.
⑴ 거시경제적 요소
유럽은 특별히 전기에 관한 한 균등한 에너지 시장이 되기는 어렵다. <그림 1>은 2008년의 유럽지역 가정용 전력 소모와 소비자 가격을 나타낸 것이다. 각 국가마다 전력에 대한 가격과 수요의 현격한 차이를 확인할 수 있다. 이처럼 유럽 시장에서 가격 수준의 차이가 큰 것은 세금 제도의 차이가 가장 큰 이유이다. 북유럽 지역의 높은 전력 소비량은 기후적 특성으로 인해 각 가정에서 전기 난방설비를 많이 활용하는 것에서 기인한다.
노르웨이와 스웨덴, 핀란드 등의 국가들은 지능형 전력량계를 시범 채택한 주요 국가들이다. 이외의 주요 국가들로는 이탈리아나 덴마크 등 소비자 가격이 매우 높거나 스웨덴, 노르웨이, 핀란드 등 전력 소비량이 매우 큰 국가들이다. 독일과 네덜란드가 세금으로 인해 높은 전력비용을 나타내고 있고, 오스트리아, 아일랜드, 프랑스, 스페인은 상대적으
로 많은 소비를 하고 있다. 또한 영국과 폴란드, 체코 등 중동부 유럽국가와 같이 활성화 되지 않은 지역의 시장은 낮은 비용과 낮은 전력 소비 형태를 보이고 있다. 그러나 세계적으로 전력비용이 비싸지는 경향이므로 거시경제적 환경으로 볼 때 지능형 전력량계의 추가 시장 진출은 호의적이다.
⑵ 규제 환경
정부에 의해 추진되는 에너지 정책은 AMM을 채택하는 데 강력한 영향을 끼친다. 유럽에서는 몇 개의 중요한 에너지 관련 항목의 정책 안건에 대한 논의가 진행된 바가 있다. 많은 경우에 소비자들은 더욱 낮은 가격과 개선된 서비스의 이득을 받아내기는 어려운 실정이었다. 동시에 장기적으로 유지할 수 있는 에너지 부분에 대한 전체적이고 환경 영향을 고려한 진지한 논의가 진행 중이다. 몇 가지 이유 때문에 대부분의 정부는 그들 나라에서 화석연료의 의존도를 줄이고 재생 가능한 에너지 부분의 증가를 꾀하고 있다. 충분치 못한 발전용량과 제대로 유지 보수되지 않거나 부적절한 배전망으로 인해 최근 유럽 여러 국가에서 중대한 정전사고가 발생했다. 이런 상황에서 각 국가의 관리기관들은 지능형 계량기와 스마트 미터링의 적용이 많은 기여를 할 수 있음을 알게 됐다.
유럽 에너지 시장의 규제위원회는 EU 내에 정의되어 있다. EU는 2006년 4월에 발간한 에너지 서비스에 대한 아래의 '통칙 제13항'에서 에너지 소비에 대한 계량과 요금 청구에 대하여 다음과 같은 권고사항을 담았다.
[Article 13 of the Directive]
"회원국은 잠재적인 에너지 절약과 관련해 최종 소비자의 전기, 천연가스, 지역 냉/난방과 온수 사용량에 대해 기술적으로 가능하고, 재정적으로 합리적이며, 적절한 한도에서 최종 고객의 실제 에너지 사용량과 실제 사용시간에 대한 정보를 정확하게 반영하고 가격적으로 경쟁력 있는 개별 전력량계를 공급해야 한다." |
이 문구는 진보된 지능형 전력량계가 미래 유럽의 에너지 정책에 이미 중요한 고려사항이 되고 있다는 신호로 볼 수 있다. 이에 따라 전력 소비에 대해 보다 상세한 정보를 수집하고 이를 소비자에게 전달할 수 있는 수단으로 Smart Metering과 AMI가 확산되는 기반이 마련됐으며, 더욱 많은 유럽 국가들이 지능형 계량기 도입의 필요조건으로 이 권고사항을 인용할 것으로 예상된다. <표 2>는 2008년 하반기 유럽 주요국의 지능형 계량기의 설치 완료 일정을 나타낸 것이다. 단, 전력 소비자에 대한 확장된 적용을 입법화하고 있는 이탈리아는 설치수량 정보 제공은 제외했다. 이 가운데 주목할 만한 것은 EU 내에서도 정치 경제적 주요국가인 독일과 영국에서는 의무적인 채택 제안을 거부하는 등 스마트 미터링 사업 추진에 대해 미온적으로 대처하고 있다는 점이다.
⑶ 경쟁 환경
시장 자유화는 유럽의 에너지 산업에 급진적인 변화를 가져왔다. 이전의 독점 사업자들은 경쟁적 시장 환경의 증가에 따라 이제 고객 서비스 공급자로 변환을 꾀해야만 한다. 이런 급진적인 변화는 필연적으로 널리 사용되는 계량방식과 요금 청구형태를 변화시키는 데 영향을 끼칠 것이다. 현재로서는 소비량을 가정해 요금을 부가하는 형태의 소비자 서비스의 다른 예는 없다. 그러나 조만간 소비자들은 정확한 개인별 에너지 요금과 점검 서비스 품질을 요구할 것이다. 이런 서비스를 제공하지 못하는 회사들은 시장을 잃어버릴 위험을 감수해야만 할 것이다. 따라서 지능형 계량에 대한 성공적인 투자는 장기적인 고객과의 관계를 위해 고려할 가치가 충분히 있다.
지능형 계량은 전력운영의 많은 부분에서 절약을 가져다 줄 수 있다. 또한 계량 데이터의 수집뿐 아니라 고객지원 부분과 네트워크 운영비용도 줄일 수 있으며, 에너지의 도용과 부정사용으로 인한 수입 감소를 방지할 수 있다. 마지막으로 지능형 계량은 가전제품 제어 및 홈 시큐리티 등의 부가서비스를 제공함으로써 다른 에너지 회사와의 차별화를 가능하도록 한다.
유럽의 몇 개국에서는 시장 자유화 조치가 지능형 전력량계의 도입을 자극할 정도의 수준까지 도달해 있다. 덴마크와 핀란드의 배전사업자들은 고객에 대한 서비스를 개선하고 동시에 더욱 효율적으로 수행하기 위해 이 기술을 광범위하게 채택했다. 또한 규제에 대한 필요성이 없음에도 불구하고 대략 2015년까지는 보급률이 100%에 이를 전망이다. 반면 영국은 계량 시장의 자유화에 대해 자극을 받기보다는 신기술의 채택을 후퇴시키고 있으며, 이와 비슷한 시나리오가 새로운 개혁을 적용하기 시작하는 독일 시장에서도 일어날 수 있다.
자유화된 전력계량 시장제도에서는 배전사업자가 아닌 공급자들이 지능형 계량기의 채택을 주도하는 것으로 나타났다. 가장 좋은 예가 네덜란드의 주요 대체전력 공급사인 Oxxio사가 혁신적인 TOU(Time of Use : 시간대별 구분계량) 요금을 채택한 고객에게 10만 대 이상의 지능형 전력량계를 설치해 준 것이다.
⑷ 기술 개발
진행되고 있는 기술 개발의 방향은 지속적으로 지능형 계량기에 우호적이다. 이탈리아, 스칸디나비아, 그리고 미국과의 대형 계약을 위한 경쟁이 계량 산업의 기술 혁신을 더욱 가속화시켜 계량기의 가치를 뛰어넘는 복잡하고 지능적인 차세대 계량방식이 소개되고 있다. 현재 프랑스와 스페인에서 진행되고 있는 대형 프로젝트가 기술 혁신에 결정적인 역할을 하고 있다. 모든 신기술이 그렇듯이 차세대 계량기는 더욱 많은 기능을 싼 가격에 출시될 것으로 기대된다. 이러한 개발의 지속적인 결과는 설치 및 물류 부분이 전체 프로젝트 비용에서 상대적으로 증가하는 결과를 가져올 것이다. 지능형 계량기의 직접적인 비용이 어느 정도 내려가더라도 설치비용은 일정하게 유지될 것이다.
PLC(Power Line Carrier) 통신의 개발은 대체로 장기 대기시간과 좁은 대역폭을 발생시키는 표준화된 저가격 플랫폼을 바라는 설비 산업에 의해 이루어지고 있다.
다른 한편으로는 무선기술이 매우 빠른 속도로 개발되고 있다. 최근 무선통신망 기술은 인구밀도가 높은 지역에서 적당한 가격으로 수 Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 기존의 무선기술은 아시아, 아프리카 및 라틴아메리카 지역에 있는 수십 억의 신규 고객들을 충분히 지원할 수 있을 만큼 저렴한 가격이다. 동시에 무선메쉬 기술도 지능형 계량기에 적용 가능한 신뢰할 만한 대안으로 떠오르고 있으나, 유럽과 북미의 상이한 주파수 할당으로 인해 전력공급자들이 세계시장을 향한 단일한 해법을 만들어 가는 데 적지 않은 장벽이 되고 있다.
2. AMM 시장 예측
전력량계 분야의 국제적인 연구기관에서는 지능형 전력량계의 EU 지역 출하량이 2008년에서 2013년 사이에 연간 약 29%의 비율로 성장, 이 기간 막바지에는 총 약 1억 8천만 대에 도달할 것으로 예측하고 있다. 전체 예상 설치대수는 2008년 말 3천 9백만 대에서 2013년에는 8천 1백만 대에 달하며, 전체 수량 대비 보유 비율은 16%에서 32%에 이를 것으로 예측했다.
유럽에서 지능형 계량기의 출하는 각 국가마다 추진 중인 프로젝트의 완료에 따른 주기적인 경향을 보이고 있다. 이탈리아에서는 'Enel's Telegestore 프로젝트'의 최고점인 2005년에 최고수준으로 9백만 대 출하를 기록했으나 바로 다음해인 2006년에는 50%가 줄어들었다. 2012년과 2013년에는 프랑스, 스페인, 네덜란드의 기존 대규모 설치 계획과 독일 및 영국의 일부 설치 계획으로 인해 신기록이 세워질 것으로 예상된다.
한편 북유럽지역에서는 2003년에 스웨덴이 2009년까지 모든 월간 전력계량 측정의 필요에 대한 결정을 발표함으로써 유럽에서 AMM의 가장 중심적인 지역으로 등장했으며, 곧바로 이와 관련된 활동이 북유럽 국가들로 펴져갔다. 2004년에는 덴마크에서 야심찬 프로젝트가 시작됐고, 좀 더 신중한 자세를 취한 노르웨이는 2007년 에너지 당국에서 2013년까지 지능형 계량기의 설치를 요구하는 신규 법안을 제안한 바 있다.
◈ 참고문헌
- Berg Insight Report, Smart Metering and Wireless M2M, 2008
- Advanced Metering Infrastructure, NETL (National Energy Technology Laboratory, US), February 2008
- http://www.metering.com
- http://www.spintelligent.com |
<Energy News>
http://www.energy.co.kr
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