국내외 스마트 그리드 기술 동향 - 국내외 스마트 미터링 기술 개발 현황과 전망 | ||||||||
2010-02-04 | ||||||||
4. 호주 AMI의 배치를 위한 필요조건을 입법화하는 'Electricity Industry Act 2000'의 개정이 빅토리아 의회에 의해 2006년 8월에 통과됐다. 이에 따른 설치 및 운영을 통한 비용 회수 구상 명령도 2007년 8월 28일 공고됐으며, 2007년 11월 12일에는 성능 수준 및 서비스 수준을 정한 명령도 공고됐다. 또한 AMI를 위한 최소 기능 및 서비스 규격은 에너지자원부 장관의 승인을 얻어 2007년 10월 18일 공개됐다. Victoria AMI 프로젝트의 기본 사상은 기존 빅토리아 주 전역에 걸친 전력량계 수동 검침을 양방향 통신을 통한 원격 검침, 원격 투입 및 기타 부가 기능을 갖도록 하는 것이다.
빅토리아 주에 현존하는 전력량계는 단순히 최대 누적사용량 3개월 데이터만을 기록하는 반전자식 전력량계가 대부분이었다. <그림 2>는 빅토리아 주의 AMI 프로젝트 이행 계획을 나타낸 도표이다. 빅토리아 주는 상기 AMI 프로젝트를 통해 2008년 말부터 4년여에 걸쳐 250만 대 이상의 새로운 AMI 전력량계 또는 스마트급 전력량계로 교체할 계획이다. 5. 일본 일본의에너지정책기본목표는경제성장(Economic Growth), 에너지의 안정적 공급 확보(Energy Security), 환경보호(Environmental Protection)라는 '3E'로 요약된다. 우리나라보다 앞선 1980년대 후반부터 전자식 전력량계를 사용하기 시작해 저압고객에게는 심야전력 요금제도의 일환으로 2종 전자식 전력량계 부설을 활용하고 있다. 또한 고압 고객에는 우리 산업용과 같은 계절별 시간대별 3종 요금제도를 시행하고 있다. 최근 도쿄전력(東京電力), 간사이전력(關西電力), 시코쿠전력(四國電力)과 같은 전력회사가 전기기기 간의 홈 케어 네트워크인 'Echonet'을 추진하고 있다. 이로써 향후 지능형 기기 간 정보교환을 통한 에너지, 보안, 자동화, 의료정보화에 기여하고, 가정 내 통신 표준 프로토콜을 제정해 가정과 서비스 사업자를 연계한 신규 서비스 사업 모델을 제시하고 있다. 일본의 전자식 전력량계 적용 현황은 간사이전력의 경우, 저압 단상 전력량계는 2004년 전자식 전력량계의 점유율이 32%에서 2005년에는 34%로 완만한 증가 추세를 보였고, 저압 3상 전력량계는 2004년 전자식 전력량계의 점유율이 3.6%에서 2005년에는 40.8%로 급격한 증가 추세를 보였다. 한편 고압 전자식 전력량계 적용 현황은 2004년도에 1,777천 대에서 2005년에는 17,951천 대로 약 10배의 높은 비율을 보였다. 6. 중국 중국에서도 전자식 전력량계는 기계식 전력량계와 비교할 때 상대적으로 높은 정확도, 신뢰성 및 다기능성 등의 유리한 특성을 가지고 있는 것으로 인식되어 이미 전력량계의 발전모델이 되고 있다. 원격검침을 위한 통신시스템의 활용에 있어서는 중국 전 국토의 80%를 관할하고, 다수의 전력회사에 통신망을 지원하고 있는 國電通信中心(State Grid Telecom Center : SGTC)에서 자회사를 통해 광대역 PLC를 이용한 인터넷, 홈 네트워크 상용 서비스를 제공하고 있다. 주요 사업지역은 북경 부근 약 5,000호에 상용 서비스를 시작했다. 중국은 아직 인터넷 보급률이 낮기 때문에 PLC 통신 및 광통신을 결합한 방식이 경쟁력이 있다고 판단하고 있다. 통신설비를 시설하기 힘든 시골지역에 대해서는 BPL 기술을 활용해 부족한 통신 인프라를 구축하려는 시도를 하고 있다. 중국의 지능형 전력량계 기술 개발은 전자식 전력량계의 다양한 장점을 활용해 전력망의 현대화, 계량 정확도 제고 및 자동계량 등 기능 향상을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 이에 따라 전력량계 관련 시장은 고속 성장할 것으로 전망되며, 다국적 전력량계 관련 기업들이 방대한 중국시장의 선점을 위해 각축을 벌이고 있다. 7. 이탈리아 이탈리아는 EU 회원국 중에서 4번째의 경제력과 인구 규모를 가졌고 에너지 생산을 화석연료에 크게 의존하고 있다. 연간 가구당 전력 소비량은 3,000㎾h로 EU 회원국 평균보다 낮은 편이지만, 소비자 가격은 EU에서 최상급으로 높은 편이다. 이탈리아는 전력 시장의 자유화를 2007년에 마무리했고 고객들은 자유롭게 공급자를 선택할 수 있다. 이탈리아의 전자식 전력량계 부설 현황을 살펴보면, 전체 고객에 대해 전자식 전력량계의 부설을 완료하고 PLC 원격검침사업을 적극 추진하고 있다. 이러한 스마트 미터링 사업의 주요 목적은 배전가격 규제 및 시장경쟁 체제에서의 전기품질 경쟁력을 확보하기 위한 것이다. 이를 위해 3천만 호의 고객을 대상으로 2001년부터 5년간 약 21억 유로(약 3조 원)를 투자했다.
이탈리아에서의 스마트 미터링 사업은 ENEL사가 주도하고 있다. 2001~2006년에 3천만 대의 전력량계를 자체 설계한 PLC 계량기로 대체함으로써 유럽 국가 중에서 가장 먼저 지능형 전력 계량기를 도입한 국가가 됐다. 대부분의 다른 이탈리아 배전 사업자들은 ENEL사와 IBM사가 협력해 상용화한 방식에 따라 관련 사업을 진행하고 있다. ASM Brescia사가 2006년에 첫 번째로 ENEL 시스템을 적용한 배전사업자가 됐으며, ENEL사가 전체 주택용 시장점유율 90% 이상을 차지하고 있다. ENEL사의 Telegestore 사업은 스마트급 미터를 대규모로 설치한 세계 최초의 사업인 동시에 전력선 통신 기술을 배전망에 대규모로 적용한 세계 최초 의 사업이다. 스마트 미터링 시스템 발전 전망 1. 스마트 미터 발전 전망 스마트 미터의 단기적 발전 전망은 스마트 미터링을 추진하는 주요 국가들을 중심으로 진행될 것이다. 일반적인 주요 기능적 변화 추이는 반전자식에서 디지털형 전력량계로, 그리고 개별 분산 관리에서 통합 관리로, 양방향 통신과 함께 이동통신망의 활용에서 유선망의 활용 등으로 변화할 것으로 예상된다. 이외에도 전력계량기술은 질적 · 양적 측면에서 지속적으로 발전 · 진화될 것으로 전망된다. 주요발전 전망으로는 측정값의 내부 저장 기능 강화, 다중 요금제 지원 기능 추가, 전력품질 감시 및 기록, 원격 차단/투입, 도전 감시, 부하제어, 개방형 표준채택 그리고 주택용 고객에 대한 Zigbee 표준 적용성 검토, 시간에 따른 요금 부과, 소비자와 공급자 (전력회사)에 필요한 소비(사용)량 데이터 취득 및 실시간 활용, 순수 전력 사용량 측정(Net Metering) 및 전력품질 감시 기능, 원격 차단/투입 및 전력손실(정전)/복구 통보, 부하제어 및 수요관리 시스템(DR) 적용, 도전 예방 및 감시 등이 있다. 2. 스마트 미터링 시스템 발전 전망 스마트 미터링으로의 진화 방향에서 가장 중요한 키워드는 AMI이다. AMR 시스템은 검침 및 과금(Tariff)이라는 특정 용도에 목적을 둔 시스템으로, 검침업무 자동화의 측면에서 이해됐으나, 이후 전력량계의 Data를 잘 처리해 다양한 분야에서 유용한 정보를 추출하는 AMM 시스템이 출현했다. 이어 이러한 시스템은 특정 애플리케이션에 목적을 두지 않 는 수요 정보 인프라 개념의 AMI로 발전했다. EU 및 미국 시장은 스마트 미터링 도입을 시작해 초기 Pilot 시스템을 통한 표준화 작업을 진행해 왔다. 미국은 2005년 이후 전체 전력량계 시장 중 약 70% 이상을 전자식 전력량계로 설치했고, 점진적으로 스마트 미터링 시스템으로 발전하고 있다. 전세계적으로도 스마트 미터 보급률과 관련 기술의 발전이 급진적으로 이루어지고 있다. 또한 이와 연계해 전력량계의 지능화는 개별단가의 증가를 초래하고 있는 추세이다.
⑴ 스마트 미터 활용 전망 스마트 미터의 활용성 측면의 중장기적 고찰은 미국 미터링 추진사업의 사례에서 가늠해 볼 수 있다. <그림 4>는 2005년 미국의 AMR 시스템 및 지능형 전력량계의 주요 설치 사유를 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 AMR 시스템 주요 설치 사유는 비용 절감(42%), 고객 서비스 향상(14%) 순으로 나타났다. 그러나 초기 설치 사유와 비교해 실질적인 활용성과 측면에서는 많은 차이를 보인다. <그림 5>는 미국 AMR 시스템의 주요 활용 분야를 나타낸 것이다. AMR 시스템의 도입과 함께 스마트 전력량계를 활용한 주요 분야는 도전 감지 목적으로 설치 및 활용 중인 것이 52%, 계획 중 19% 그리고 적용 고려 13% 등 총 84%의 높은 비율을 보이는 것이 큰 특징이다. 다음으로 정전 감시 분야가 기적용 32%, 계획 29% 등 총 71%로 높은 비율을 보이고 있고, 나머지는 원격 On/Off 제어 62%, 산업용과 상업용에 대한 TOU 적용이 55%, 주택용에 대한 TOU 적용이 52%, 고객 에너지 관리가 52% 등으로 나타나고 있다. ⑵ 스마트 미터링 관련 산업 및 시장 발전 전망 스마트 미터링 시스템 관련 산업의 시장 규모 발전 전망과 스마트 미터링 시스템의 고객별 보급률발전 전망을 예측하기 위해 미국의 관련 산업과 시장의 발전 전망을 조망해 보고자 한다. <그림 6>은 2005년부터 2010년까지 미국의 스마트 미터링 관련 산업 시장 규모를 전망한 것이다. 소요예산 기준으로 전력량계와 소프트웨어, 통신 하드웨어 분야가 지속적으로 일관성 있게 성장하는 반면, 유지 · 보수 측면의 소프트웨어 지원 분야와 네트워크 분야의 성장세가 급격히 증가할 것으로 예상된다. 한편 미국의 스마트 미터링 시스템 고객별 보급률은 교통, 항공 등 운송 분야가 가장 높으며, 주거용과 그 뒤를 이어 산업용과 상업용 고객의 순으로 조사됐다. 그러나 기타 국가와 비교한 미국 시장의 특징은 전력회사의 수가 상대적으로 매우 많은 편이며, 주택용 고객의 전력사용량과 전기요금이 비교적 높아 수많은 전력회사의 입장에서는 주택용 고객은 핵심 고객이다. 또한 국내의 경우는 국내 주거문화의 특징으로 인해 아파트 등 상당수의 주택용 고객이 고압 고객으로 관리되고 있다. 또한 단독 주택용 고객의 경우에도 미국의 사례와 비교해 고객당 전력사용량과 전기요금 수준에서 많은 차이를 보이고 있어 획일적으로 비교하기는 곤란하다. 따라서 국내의 경우에는 주거용보다는 산업용과 상업용 고객이 스마트 미터링 시스템 보급에서 앞서 갈 것으로 예상된다.
마무리 전력계량장치는 기존의 독립적이고 단순한 하나의 배전기기에서 벗어나, 향후에는 주변 기기 및 통신설비와 통합 연계된 시스템 사업의 범주로 발전하게 될 것이다. AMI가 창출하는 다양한 부가서비스는 적지 않은 경제적 이익을 선물할 것임은 틀림없다. 다만, 시스템 구축상의 실용성과 효율성 그리고 신뢰와 보안성 등을 얼마나 체계적으로 구현해 나가느냐에 따라 경제적 혜택과 편리한 삶의 크기가 달라질 것이다. 전 세계적인 스마트 미터링 사업의 추진 추세에 있어서 각 국가별 전력산업 분야의 환경 변화 차이는 크지 않을 것이다. 즉, 전력 소비 형태의 변화, 스마트 미터링 시스템 기술 개발, 그리고 거시 경제적 측면과 전력시장 경쟁 체계 도입의 측면에서는 어떤 국가를 막론하고 유사한 형태로 발전해 갈 것으로 예상된다. 다만 에너지 사용요금, 에너지 사용량과 관련한 거시 경제적 측면 및 전력시장 형태와 구조적 측면에 있어서는 다소 차이를 보이거나 그 시간차가 발생할 수 있을 것이다. 앞서 미국의 사례에서 살펴본 바와 같이 미국의 전력산업 구조와 시장 형태는 국내 환경과 많은 차이가 있을 뿐만 아니라, 전력사용량과 전기요금 수준에서도 많은 차이를 보이고 있다. 따라서 스마트 그리드 초기단계에서부터 주택용에 스마트 미터링 시스템을 적용하거나 과도하게 좁은 시간 간격을 갖는 실시간 요금제 등을 적용한 미국의 사례는 국내 환경과의 부합성이 많지 않다. 그러므로 국내에서는 C&I 고객을 우선적으로 스마트 미터링 시스템을 구축하는 것이 바람직하며, 교통/수송(Transportation) 분야의 적용 전망은 미국과 유사한 진행 수준을 보일 것으로 예상된다. 또한 스마트 미터링 시스템의 활용성 측면에서 도전 감지, 정전 감시, 원격 On/Off 제어의 중요성은 국내외를 막론하고 중요한 부가서비스의 역할을 할 것이다. 스마트 미터링 관련 산업 분야의 시장 규모는 유지 · 보수 측면의 소프트웨어 산업 분야와 네트워크 산업 분야에서 국내에서도 유사한 성장세를 보일 것이며, 스마트 미터링 사업을 위한 물류/설치(Logistics/Installation) 분야에서도 새로운 산업 분야를 형성해 나갈 것으로 예상된다.
![]() ![]() < Energy News > |
||||||||
-
국내외 스마트 그리드 기술 동향 - 스마트 그리드 개념 및 구현 방안
한전KDN㈜ 전력IT연구원(rnd.kdn.com) 배전IT연구그룹 유남철 그룹장(031)420-0760 / ync@kdn.com한국스마트그리드사업단(www.smartgrid.or.kr) 국내보급팀 오길환 팀장(02)6009-4931 / ghoh816@smartgrid.or.kr&nbs
2010-02-04 -
[인버터 서지가 절연 시스템에 미치는 영향] 파워일렉트로닉스 시스템에서의 서지 저감 대책
파워일렉트로닉스 시스템에서의 서지 저감 대책개요전력 수요의 약 60%를 차지하는 것으로 일컬어지는 모터의 고효율화는 전 세계적으로 불고 있는 에너지 절약을 위해 중요한 과제이다. 모터 자체의 고효율화는 물론
2010-01-04 -
[인버터 서지가 절연 시스템에 미치는 영향] 인버터용 내(耐)부분방전 전선 개발
인버터용 내(耐)부분방전 전선 개발개요전기기기나 산업용 모터 등은 에너지 절약 추진 및 소형 고성능화 요구에 따라 저전류, 고전압화 대응을 계속 하고 있다. 특히 공작기(工作機) 및 산업기기에 사용되는 중 ·
2010-01-04 -
[인버터 서지가 절연 시스템에 미치는 영향] 서지전압에서의 부분방전 연구
서지전압에서의 부분방전 연구개요하이브리드 자동차 등에 이용되는 인버터 구동 저전압 모터에서는 현재보다도 고효율의 구동 · 제어 및 고출력화를 가능하게 하기 위해 동작 주파수의 고속화와 더불어 기존 300V급
2010-01-04 -
[인버터 서지가 절연 시스템에 미치는 영향] 모터 내 서지 파형 해석
모터 내 서지 파형 해석개요모터에 고주파 서지가 진입하면 권선에 과전압이 발생하는 것은 오래 전부터 알고 있던 사실이다. 최근에는 파워일렉트로닉의 발달로 각종 인버터가 모터 제어에 이용됨에 따라 항시 쓰이
2010-01-04