전력 정보를 실시간 교환하는 에너지 절감 시스템 구축, 신재생에너지와 전기차를 수용하기 위한 에너지 핵심 인프라 구축 그리고 이와 관련한 기술 개발과 산업화를 통한 신성장 동력 창출. 이처럼 스마트 그리드Smart Grid는 녹색 성장의 핵심 인프라다. 스마트 그리드를 아우르는 바탕인 전력 산업 패러다임 역시 스마트 파워 그리드Smart Power Grid란 이름으로 중앙 집중형 발전에서 중앙 집중 및 분산형 발전으로, 화석연료 대규모 발전에서 신재생에너지원 확대로, 단방향 전력 및 정보 흐름에서 양방향 전력 및 실시간 정보 흐름으로, 공급자 중심 설비 운용에서 수요자 참여 설비 운용으로 진화하는 중이다. 스마트 파워 그리드가 여는 세상은 어떤 모습일까. 기초전력연구원의 '스마트 그리드 신기술 세미나(5월 2일 서울대)', 대한전기학회의 '2012년도 스마트 그리드 연구회 춘계 학술 대회(5월 9일 코엑스)', 한국전력기술인협회와 스마트앤컴퍼니의 '2012 스마트 그리드 컨퍼런스(5월 10일 코엑스)'를 중심으로 살펴보자.

손에 잡히는 스마트 그리드와 녹색 성장 스마트 그리드는 복잡한 계획이다. 쉽게 설명하면 녹색 성장으로 하려는 모든 것이 현재의 전력망으로 안 되니까, 그것을 구현하기 위해 만들자는 새로운 플랫폼이 스마트 그리드다. 우리는 지금 테슬라N. Tesla의 교류 시스템을 쓴다. 100년 전 만들어진 것인데, 그 아이디어를 하나도 바꾸지 않고 쓴다. 일례로 변압기 아이디어도 100년 전 것이다. 3년 전만 해도 스마트 그리드를 제안했을 때, 일부에서 우리나라 전력 설비가 세계 최고인데, 그걸 걷어내고 다른 것으로 바꿀 필요가 없다고 했다. 그러나 지금 있는 전력설비가 모자라서가 아니고, 시스템 자체를 바꾸지 않으면 안 된다. 생각을 바꾸기란 쉽지 않다. 원자력 발전은 양수 발전과 패키지로 진행해 왔다. 원전이 기저 발전하니까, 그 (남는)출력을 밤중에 해결하려고 양수 발전을 한 것이다. 양수발전소가 14개 정도인데, 그중 100만㎾급이 3개다. 세계 최대 용량이다. 좁은 땅에 세계 최대 용량 양수발전소가 3개라는 것은 우리나라 전력망이 얼마나 힘든지 단적으로 보여준다. 앞으로 원전을 두 배로 늘린다고 한다. 그러면 양수발전소 15개를 더 지어야 하는데 더 이상 팔 땅이 없다. 이젠 원전과 양수발전소에서 원전과 전기차 패키지로 발상을 전환해야 한다. 전기차 배터리에 전력을 저장했다가 필요할 때 되팔도록 그런 시스템을 갖춰야 한다. 전기차를 만드는 것도 중요하지만, 전기차를 운용하려면 인프라를 깔아야 한다. 결국, 자동차, 배터리, IT 사업과 같이 해야 하기에 관련 산업이 일어날 것이다. 바로 녹색 성장이다. ※ 본 내용은 기초전력연구원 스마트 그리드 인력 양성 센터 주최 '스마트 그리드 신기술 세미나'발표 중 일부입니다

스마트 그리드와 전력 품질별 차등 공급제 스마트 그리드에서 전력 품질별 차등 공급을 정전 방지 시스템의 하나로 제안한다. 스마트 그리드가 성공하려면 인프라를 구축하고 비즈니스 모델도 창출해야 한다. 그리고 정책적으로 스마트 그리드를 효율적으로 운용하려면 전력을 품질별로 차등 공급하는 시스템도 다뤄야 한다. 전력 시스템을 효율적으로 바꾸기 위해 '시간별 요금제'와 '품질별 차등 공급제'가 필요하다. 시간별 요금제를 도입하면 전력 회사는 기존 설비의 이용률을 높이고 신규 설비 투자비를 줄이며, 수용가는 전기요금을 줄이고 시간별 전력 사용량을 평준화할 수 있다. 품질별 차등 공급제를 도입하면 전력 회사는 전기 품질을 보장하기 위한 투자비를 줄이며, 수용가는 원하는 품질의 전력을 선택(차등 전기요금)해 이용할 수 있다. 고품질 수용가는 자가 발전기, UPS(Uninterruptible Power Supply : 무정전 전원 장치), DVR(Discharge Voltage Regulator : 전압 조정기) 등 전력 품질 설비를 추가로 갖추지 않고 고품질, 고비용의 전력을 공급받을 수 있다. 이처럼 스마트 그리드는 기존 전력망과 달리 전기 품질과 전기요금을 다르게 적용할 수 있다. 전력 품질 차등 공급제를 통해 전력 회사는 전력 수요의 불확실성에 유연하게 대응하고, 수용가는 전력 회사의 전력이 아닌 분산형 전력도 선택할 수 있다. 품질별 전력 공급 사례는 공급 차단 서비스, 수요 계약 요금제, 직접 부하 제어 등이 있다. 공급 차단 서비스 | 수요 관리의 일환으로 공급 신뢰도별 전력 공급 서비스에 대한 관심이 많다. 차단 가능한 부하와 확실하게 공급해야 할 부하로 구분해 공급한다. 차단 횟수, 시간 등 계약에 의해 상한치를 정하고, 그보다 많으면 전력 회사가 수용가에 배상한다. 수요 계약 요금제 | 전력 수요를 예정한 최대치 이내로 제한하고, 그 대신 전기요금을 할인한다. 상한치를 초과하는 부하는 전체 수급 불균형 및 계통 사고 유무에 관계없이 항상 차단한다는 점에서 공급 차단 서비스와 다르다. 직접 부하 제어 | 우리나라의 수급 불균형 시 직접 부하 제어와 비슷하다. 기본적으로 공급 차단 서비스와 같지만 전력용도, 특히 급탕 및 공조를 대상으로 하는 수용가에 한해 부하를 제어하고, 주기적으로 차단하는 것(예 : 6시간 이내에 30분 차단)이 특징이다. 스마트 그리드 체제하에서 일률적으로 전력 품질을 향상시키는 것은 막대한 비용 상승을 의미하기에 효율성이 떨어질 수 있다. 전력 수급 불균형 시 효과적으로 대규모 정전을 방지하기 위해 전력 품질별 차등 공급 방식의 도입이 필요하다. 이 방식을 도입하기 위해선 수용가의 전력 품질과 전기요금에 대한 반응을 감지하고, 이에 대응한 전략을 수립해야 한다. 수용가의 선호에 맞도록 공급 신뢰도와 전기요금을 최적으로 조합한 다양한 전기요금 메뉴 개발이 뒤따라야 한다. ※ 본 내용은 대한전기학회의 '2012년도 스마트 그리드 연구회 춘계 학술 대회'발표 중 일부입니다.