스마트 그리드 기반 기술과 관련 전 세계 특허출원 건수는 급격히 늘어나는 추세다. 2000년을 기점으로 미국과 일본을 중심으로 그 증가세는 가히 폭발적이다. 북미와 유럽 주도로 스마트 그리드 시장은 연평균 9%의 성장률을 지속해 2030년에 약 3조 달러에 이를 전망이다. 이렇듯 스마트 그리드는 지구촌 모든 국가에서 '황금알을 낳는 거위'로 여긴다. 스마트 그리드 산업을 세계 시장으로 확대·정착하려면 제품과 시스템 간 상호 운용성 보장을 위한 국제 표준화가 필요하다. 상호 운용성이란, 같은 기종 또는 다른 기종 상호 간에 데이터를 교환하거나 교환한 데이터를 사용할 수 있는 능력을 일컫는다. 각국이 장점 분야 자국 기술의 국제 표준화와 세계 시장 진출을 위해 전략적 국제 표준 활동을 경쟁적으로 추진하는 이유다.
지식경제부는 우리나라 스마트 그리드 기술 개발자들이 표준에 대한 인식과 추진 방법에 대한 지식 부족으로 기술 개발과 표준 연계가 미흡하기에 우리 기술의 국제 표준화 실패로 말미암은 국제 경쟁력 약화를 우려한다. 제주 스마트 그리드 실증 단지가 구심점 없이 컨소시엄 간, 업체 간, 스마트그리드사업단과 스마드그리드협회 등이 상호협력하기보다 경쟁적으로 표준화를 추진한다는 판단에서다. 또한, 스마트 그리드 사업도 각 R&D 주관 기관과 표준화 사업 주관 기관 간 업무 공조 체계가 미약해 국가·국제 표준 개발 목표에 미치지 못한다는 분석이다. 산·학·연·관 등 표준화에 대한 전문성 확보와 국가 간 협력 등을 위해 종합적 국제 표준 선점 체계가 필요한 이유다. 지경부 기술표준원은 3월 28일 산업화 성공의 열쇠인 표준을 국책 과제와 연계해 기획, 실행, 이해관계 조정 등을 수행하는 '표준 종합 코디네이터'를 출범했다. 올해 표준 코디네이터의 업무 계획과 추진 목표는 관련 분야 국제 기술 동향을 분석해 표준프레임워크와 중장기 표준 로드맵을 개발하고, 우리 원천 기술의 효율적 국제 표준화 추진과 새로운 시장 발굴을 위해 기술별·국가별로 차별화된 전략적 표준화 협력 계획 등을 포함한 '국제 표준화 전략'의 수립이다. 또한, 표준을 통해 대형 국가R&D에 융·복합한 다양한 기술 분야를 시스템적으로 연계해 표준을 개발하도록 R&D 관련 참여자들과 긴밀히 협조하고, 국제 표준을 선점하기 위해 우수한 우리 기술을 발굴해 국제 표준화를 추진하는 것이다. 지금까지 국내 표준에 대한 인식 부족으로 R&D 수행자의 13.6%(유럽 29%)만이 표준 활동을 통해 R&D 결과의 표준화를 추진했을 뿐이다.
(左) 2010 세계 스마트 그리드 포럼에서 스마트 그리드 분야 전문가들은 우리나라의 미래 성장 동력은 스마트 그리드에 있다고 한목소리를 냈다. (右) 한·미는 스마트 그리드 협력 양해 각서를 체결하고, 포럼 개최를 포함해 표준화 협력을 강화하기로 했다.
기술표준원은 표준 코디네이터 출범을 위해 2010년 4월부터 12월까지 기본 계획 수립과 시범 사업을 실시했으며, 공모를 통해 올해 3월 28일 스마트 그리드를포함한6개분야코디네이터를선정·임명했다. 허 경 기술표준원 원장은 "우리나라는 GDP 대비국가 R&D 비중은 세계 3위지만, 기술 무역 적자는 세계 5위로 연구 성과의 효율성과 산업화 실적의 개선이 필요하다"면서, "이를 위해 우리 원천 기술의 국제 표준화를 통한 세계 시장 선점이 무엇보다 중요하다"고 말했다. 또한 "분야별 기술과 표준을 조화시켜 국가 R&D 결과가 산업화로 이어지도록 조율자 역할을 충실히 수행해 달라"고 당부했다. 스마트 그리드 분야 표준 코디네이터로 한국전기연구원(KERI) 김대경 센터장이 임명됐다. 김 센터장은 스마트 그리드 국가 로드맵 개발 위원장을 역임했으며, 현재 APEC Energy Working Group의 스마트 그리드 분야 공동 의장이자, 스마트 그리드 국제 협의체(ISGAN)의 3개 분야 과제 책임자다.
스마트 그리드 주도 국가로 부상
각국이 스마트 그리드 시장을 선점하고자 각축을 벌이는 가운데 우리나라도 총력전을 펼치고 있다. 국가 신성장 동력으로 선정한 데 이어 중장기 계획을 세우고 적극적인 지원에 나섰다. 2010년 1월에 2030년까지 국가 단위 스마트 그리드 구축을 위해 기술개발과 사업화 및 제도 개선 등을 포함한 '스마트 그리드 국가 로드맵'을 수립하고, 10월에 전력과 IT 융합 인프라를 안정적으로 구축하며 융합 산업을 체계적으로 육성·촉진하기 위한〈지능형 전력망 촉진법〉을 국회에 제출했다(관련 기사 66쪽 참조). 스마트 그리드 사업에 민간 기업의 참여와 투자를 유발하고자 2009년 12월부터 2013년 5월까지 전력·통신·가전 등 168개 기업이 참여한 가운데 총 2,395억 원을 투입해 제주 스마트 그리드 실증 단지 구축을 추진 중이다. 2010년 말 기준으로 스마트 미터 600대, 급속·완속·홈용 전기차 충전기 73기, 실증 운영 센터 등 스마트 그리드 실증을 위한 인프라를 구축했다.
아랍에미리트 아부다비에서 열린 클린 에너지 장관 회의에서 한국 주도로 스마트 그리드 전 세계 확산을 위한 국제 협의체인 ISGAN을 출범시켰다.
우리나라는 스마트 그리드 분야 세계적 리더십을 확보하려는 노력에도 한창이다. 2009년 7월 이탈리아 라퀼라에서 열린 G8 확대 정상회의 기후 변화포럼에서 '스마트 그리드 선도국'으로 선정됐다. 당시 LS산전㈜ 최종웅 부사장은《Information & Resources》,〈 녹색 성장을 위한 전력 산업의 창조적 도전 '스마트 그리드'>란 칼럼에서 스마트 그리드 선도국이 갖는 의미를 이렇게 밝혔다. "우리나라 전력요금은 연간 30조 원을 넘어서고 있으며, 2007년을 기준으로 중전기 업계의 생산 규모는 21조 원에 이르렀다. 우리나라는 세계 10대 에너지 소비국이며 에너지의 97%를 수입에 의존한다. 그럼에도 아직 국내에 글로벌 중전기 업체가 없는 현실이다. 지금 세계 중전기 시장은 ABB, SIEMENS, AREVA, Schneider와 같은 메이저들이 80%를 점유하고 있다. 이처럼 열악한 환경하에서도 새로운 시장인 스마트 그리드 분야의 선도 국가가 된 것은 중전기 산업의 판도를 바꿀 수 있는 중요한 국면을 맞이했다는 것을 의미한다." 우리나라는 스마트 그리드의 전 세계적 확산을 위한 국제 협의체인 ISGAN(International Smart Grid Action Network) 구성을 주도해 왔다. ISGAN은 한국, 미국, 일본 등 20개 국가가 참여해 스마트 그리드 기술과 정책 등 개발 협력을 수행한다. 최중경 지식경제부 장관은 올해 4월 11일 아랍에미리트 아부다비에서 열린 제2차 클린 에너지 장관 회의에서 ISGAN의 공식 출범을 발표했다. 최장관은 기자회견에서 "신재생에너지와 전기차의 보급 확대로, 이를 효율적으로 통합·운영하는 스마트 그리드가 미래형 전력망으로 급부상하고 있다"면서, " 스마트 그리드 도입에 따른 각국의 시행착오를 줄이고 스마트 그리드를 빠르게 보급·확산하는데 ISGAN의 역할이 중요하다"고 강조했다. 또한, "올해부터 스마트 그리드 인벤토리Inventory 구축과 사례 연구 등 4개 공동 프로젝트를 본격적으로 추진하고, 추후 스마트 그리드 전문 기관 간 네트워크를 구축하는 등 ISGAN 활동을 단계적으로 확대해 나가겠다"라고 밝혔다. 우리나라는 세계 스마트 그리드 주도국으로 대외적 입지를 굳힘에 따라 정식 사무국 수임을 사실상 확정함으로써, 앞으로 스마트 그리드 국제 기술 표준화와 기술 인증 논의를 주도하는 데 유리한 여건을 마련한 셈이다. 2009년 1월에는 한·미 정상 회담에서 미국 에너지부와 스마트 그리드 협력 의향서를 체결한 데 이어 2010년 11월 미국 시카고에서 한·미 간 민간차원의 기술 표준 협력 채널 구축을 위해 한국 스마트 그리드 포럼과 미국 스마트 그리드 상호 운용성 패널 간 MOU를 체결했다. 2010년 12월에는 한·미 공동으로 분산 전원과 사이버 보안 등 2개 분야에 대한 기술 개발에 착수했다. 또한, 기술표준원은 올해 3월 29일 스마트 그리드 강국인 독일·프랑스와 민간 중심의 긴밀한 기술 표준 협력 채널을 구축했다. 협력 기관은 독일전기기술위원회(DKE), 프랑스 전기기술연합(UTE), 유럽 지역 표준화 기구인 유럽표준화위원회 ( C E N ) · 유 럽 전 기 기 술 표 준 화 위 원 회(CENELEC)·유럽전기통신협회(ETSI) 등이다. 독일은 신재생에너지와 전기차 분야에서, 프랑스는 신재생에너지와 중전 기기 분야에서 기술력이 높은 반면, 우리나라는 국제전기전자기술자협회(IEEF) 무선 통신 분야를 주도하는 등 정보 통신 분야에서 비교 우위의 기술력을 자랑한다. 기술표준원은 주한유럽상공회의소(EUCCK)와 스마트 그리드 실증 단지 참여 업체를 통해 수요 조사를 해 신재생에너지·전기차 충전 인프라·스마트 미터·사이버 보안·적합성 인증 평가 등 5개 기술 표준 협력 분야를 도출하고, LS산전·포스코ICT·KT·SKT·한전 등 15개 민간 업체가 참여하는 '한-EU 스마트 그리드 협력단'을 구성했다.
스마트 그리드 표준
스마트 그리드를 보급해 성공적으로 운영하려면, 전 세계적인 표준화 작업이 필수적이다. 발전하고 있다지만 표준 개발 과정 중 이해관계자 사이에서 발생하는 단편화, 스마트 그리드의 상호 운용 가능성에 대한 표준 규제 부족, 지적 재산 문제 등으로 인해 여전히 어려움은 남아 있다. 동시에 너무 일찍 표준을 규제하면 혁신적인 기술 발전을 저해할 우려가 있다. 상호 운용 가능성과 확장성 보증 | 스마트 그리드 기술이 계속 발전하고 있지만 잘 규제되고 기술적으로 중립적인 상호 운용 가능성 표준이 없다면 더 이상의 혁신과 대규모 보급 기회는 제한을 받기 마련이다. 표준을 규제하기 위한 전 세계적 차원의 협력이 기술 혁신과 개발 속도를 따라가지 못해 대규모 개발 및 실시를 저해할 수 있다. 그렇기 때문에 혁신을 저해하지 않도록 주의하면서 상호 운용 가능성과 확장성을 우선적으로 고려해야 한다. 기술 표준의 단편화 및 프로세스 장기화 | 스마트 그리드 기술에는 전력 인프라, 통신, 정보 기술 등 다양한 유형의 기술 분야가 포함되며, 인터페이스 표준화와 관련된 통신 프로토콜이 부족한 경우 잘못 해석해 오류가 발생할 수 있다. 따라서 관련 기술을 표준화한 후에도 각 기술을 특정 기술에 맞게 특별히 설계한 적합성 평가 과정을 거치도록 해야 하므로, 제공 업체는 적합성 테스트와 상호 운용 가능성에 대한 인증이 문제가 될 수 있다. 기존 국제 표준개발기구(SDO : Standards Development Organizations)에는 다음과 같은 조직이 있다. • IEC : 국제전기기술위원회(www.iec.ch) • IEEE : 국제전기전자기술자협회(www.ieee.org) • ISO : 국제표준화기구(www.iso.org) • ITU : 국제전기통신연합(www.itu.int) 국제 표준 기구 외에도, 아주 다양한 국가 또는 지역 기반의 표준협회가 스마트 그리드 표준 분야에 영향을 끼치고 있다. 대표적인 장벽은 표준에 대한 국제 합의를 이끌어내 도출하는 과정이 길어질 수 있다는 점이다. 예를 들어, 2008년 IEC 간행물의 평균 개발 기간은 30개월이다(IEC 웹사이트). SDO 중 한 곳이 표준을 규제한 이후에도 조화를 이루도록 하는 프로세스를 거쳐야 한다.
정부 관계자는 EU와 기술 표준 협력에 대해 "국내 개별 기술의 실증 단계 상태인 스마트 그리드 산업을 활성화하고, IT 기술을 바탕으로 유럽의 선진기술을 더욱 발전시켜 조기에 정착할 수 있는 계기를 마련한 데 의의가 있다"고 말했다. 기술표준원은 미국과도 이미 구축한 기술 표준 협력 관계를 유지하며 유럽 국가별 중점 추진 분야와 협력 가능 분야를 고려한 민간 중심의 맞춤형 국제 표준화 활동을 전략적으로 추진해 유럽 신시장을 창출하고, 앞으로 스마트 그리드 분야 기술 표준을 선점해 세계 시장을 주도한다는 계획이다.
미국의 스마트 그리드 구축 목적은 전력 시스템의 신뢰성 향상과 수요 증가에 대응한 신규 인프라 건설의 어려움을 극복하는 것이다.
세계 스마트 그리드 추진 배경과 사례
유럽 | 온실가스 배출 저감과 에너지 체계 개선 유럽 내 스마트 그리드 이니셔티브의 개발과 보급은 기후와 에너지 패키지 20-20-20(즉, 에너지 효율 20% 증가, 재생에너지원에서 20%의 에너지 생산, 2020년까지 EU 내 온실가스 배출 20% 저감)에 포함된 목표를 달성하기 위한 주요 노력과 연결된다. 우선순위는 EC가《녹서(Green Book)》에서 천명한 유럽 에너지 정책의 3대 축인 경쟁성, 공급안정도 및 지속 가능성과 연결된다. 이 같은 사실은 유럽 스마트 그리드 주도권의 주된 초점이 수요 대응 정책 및 프로젝트를 통해 그리고 스마트 미터 인프라의 채택으로 추진되는 에너지 시스템 관리에 대한 최종 소비자의 참여 가능성과 함께 재생에너지원을 에너지 혼합에 통합하는 데 있음을 뜻한다. 제한된 수의 스마트 그리드 기술(일반적으로 스마트 미터 및 관련 통신)을 활용한 다수의 프로젝트가 여러 국가에서 완전히 보급되거나 운영되고 있다. 대부분의 프로젝트는 수만 명에서 수십만 명의 사용자에게 영향을 끼치는데, 이 중 일부는 더욱 광범위한 인구를 대상으로 한다. 북유럽 국가는 특히 각국의 특정한 시장 상황과 연동된 스마트 그리드 기술 구현에서 양호한 진전을 보이고 있다. Enel Distribuzione에서 시행하는 이탈리아 프로젝트 TELEGESTORE는 유럽에서 가장 광범위한 통합 스마트 그리드 프로젝트다. 이 프로젝트의 특징은 스마트 미터가 3200만 대(수년간 작동 중), 완전 자동화 배전소가 수십만 개 있고, 첨단 네트워크 운영 및 자산 관리 툴을 사용하며, 배전 시스템 내 재생에너지 발전을 통합하는 데 있다.
미국 | 노후 설비 교체와 경기 부양 전력 시스템의 신뢰성(인프라에 대한 투자 부족 때문)과 수요 증가, 신규 송전 인프라 건설의 어려움 증가라는 세 가지 문제가 스마트 그리드에 대한 주요 추진 요인으로 작용하고 있다. 미국 내 스마트 그리드 개발은 미국 경기 회복 및 재투자법(ARRA)에 따라 그리드 현대화에 배정된 45억 달러와 송전 인프라 프로젝트에 대한 융자금 72.5억 달러의 추가 자금으로 추진되고 있다. 현재 미국 정부는 스마트 그리드 시범 프로그램(SGDP)에 따라 스마트 그리드를 구현하기 위한 유망 기술의 연구를 추진 중이다. 이 프로그램은 지역 스마트 그리드 시범에 1억 달러를, 에너지 저장 시범에 5억 150만 달러를 배정했다. 또한 스마트 그리드 투자 지원(SGIG) 프로그램은 기존 전력망 인프라에 검증된 기술을 신속하게 통합하기 위해 33억 달러를 배정했다(DOE 2009a). 수요 대응 이니셔티브도 미국 정부 정책의 주요추진 요인이다. 최근에 제안된 <미국 청정에너지 및 안보법(American Clean Energy and Security Act of 2009)>에는 부하 공급 주체 및 주 기관이 피크 수요와 감축 목표를 발표하도록 의무화하는 조항을 포함했다. 수요 대응에 따른 용량 감소 기술은 이미 미국 전력 도매시장에서 거래 중이다(U.S.Congress 2009). 재생에너지원으로부터 에너지 생산을 요구하는 재생에너지 포트폴리오 표준(RPS) 역시 주 법률에 따라 채택됐다(DOE 2009). 일부 주는 연방의 지시없이 자발적으로 RPS를 채택했다. 주와 연방 기관은 공동으로 수익성 높은 개발을 위해 재생에너지 밀도가 높은 지역에서 경쟁적 재생에너지 구역(CREZ)을 지정했다.
일본 | 신재생에너지 도입과 관련 기술 개발 태양광 발전 계통과 연계해 '마이크로 그리드 Micro Grid '를 중점적으로 추진한다. 2010년 1월 경제산업성 '차세대 에너지 시스템 연구회의'에서 로드맵을 발표했다. 민간 중심으로 표준화를 추진중이며 태양광 발전을 확대하고자 전국 10개 섬에 실증 단지를 추진 중이다. 2007년 오타 시 실증 단지 등에서 마이크로 그리드를 실제로 운용하며, 2010년에 대규모 실증 단지를 계획했다. 경제산업성도 자국 기술의 국제 표준 선점을 위한 행동 계획을 수립하고, 동아시아 국가 및 미국과 협력해 국제 기구에서 표 모으기에 한창이다. 자국 기술을 3년 내 국제 표준화해 세계 시장을 주도하겠다는 것이다. 2010년에는 스마트 그리드 기술 국제 표준화를 목표로 '스마트 커뮤니티 얼라이언스Smart Community Alliance'를 발족했다. 이 단체의 목표는 외국 정부 및 기업과 논의하며 궁극적으로 자국의 스마트 그리드 기술을 국제 표준화하는 것이다. 스마트 그리드 관련 기기 중 일본 기업들이 개발에 주력하는 것은 차세대 미터기와 고기능 변압기, 축전지 등이다. 전력 미터기 시장에서 최대 점유율을 자랑하는 오사키전기공업은 20억 엔을 투자해 통신 기능을 겸비한 차세대 미터기 전용 생산라인(연간 생산 능력 : 50만 대)을 설치했고, 미쓰비시전기는 전력 미터기 중 차세대 미터기 생산 비중을 5%에서 최대 50%로 확대할 방침이다. 한편, 송전 기기 제조업체인 다카오카제작소는 전압을 자동 조절하는 주상변압기를 전력 회사에 판매하기 시작했다. 태양광발전을 도입한 일반 주택의 경우 발전량 증감에 따른 전압 불안정이 불가피하지만, 전압을 자동 조절하는 주상 변압기를 통해 송전의 안정성을 확보했다는 점에서 높게 평가받고 있다. 니혼가이시와 엘리파워(다이와하우스공업과 샤프가 공동 출자한 기업)는 스마트 그리드에 사용하는 축전지 개발과 제조에 적극적이다.
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