에너지 환경론 2 조 권길순 , 박용재 , 이상국

1. SMART GRID 차세대 필수 인프라 에너지 환경론 2조 권길순, 박용재, 이상국

2. 목 차 Ⅰ. SMART GRID란 무엇인가? Ⅱ. SMART GRID도입효과 Ⅲ. SMART GRID와 통관류, 동태적 효율성 Ⅳ. SMART GRID현황 및 전망

3. Ⅰ.SMART GRID란 무엇인가? 1. SMART GRID란 무엇인가? SMART GRID(지능형 전력망) : 기존의 전력망에 IT기술을 접목하여, 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 전력정보를 교환함으로써 에너지효율을 최적화하는 차세대 전력망 공급자 중심 일방향성 폐 쇄 성 획 일 성 실시간 정보 기존 전력망 (GRID) 정보통신 (Smart) + = Smart Grid 수요자중심, 양방향성, 개방성, 다양한 서비스 • 스마트 미터기를 설치해 전력기기 및 제어기기를 네트워크화 • 양방향 통신연결, 전력시스템 제어, 자동으로 수급균형 최적화 • 양방향성과 네트워킹을 통한 실시간 정보교환이 기존 전력망과 차별화

4. Ⅰ.SMART GRID란 무엇인가? 2. 기존전력망과SMART GRID의 비교 자료: 산업연구원

5. Ⅰ.SMART GRID란 무엇인가? 3. Smart Grid의 주요 애플리케이션 ① AMI(스마트계량 인프라) :스마트그리드의 혁명을 가능하게 해주는 핵심기반으로 전력사업자와 소비자간 양방향통 신이 가능하게 하는 기능 뿐만 아니라 전력사업자가 유용한 애플리케이션을 구동할 수 있게 해주는 애플리케이션역 할도 수행한다. 수요반응, 분산발전원의 통합이 효과적으로 이루어지게 되고 원격검침이 가능해 진다. ② DR(Demand Response;수요반응) : 최대 전력수요를 줄이고 시스템의 긴급상황 발생을 피하기 위해 요금 및 인센티 브 수단을 통해 소비자의 전력소비 패턴을 합리적으로 변화시키는 행위를 말한다. DR은 사전에 전력사업자와 고객 사이에 전력부하를 언제 어떻게 감축시키도록 할 것인지에 대해 상호계약을 체결하는 형태로 이루어진다. ③ 전력망 최적화: 전력망에 센서기술, 통신 인프라, 정보기술을 접목하여 전력망 운영자가 송전망에 대해 디지털 제어를 함으로써 배전관리, 전력누수탐지, 자산관리, 부하관리, 전력망 안정화 등에서운영효율성을 기대할 수 있다 ④ 분산발전: 고도화된 제어기술과 통신기술을 통해 특성상 발전량이 항상 일정하지 않은 풍력, 태양광 등 재생에너지원의 발전을 안정적으로 구현함으로써 전력계통운영의 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 스마트그리드가 저장능력과 방전 옵션능력을 갖춘 장치와 결합, 과잉발전시는 과잉전력을 저장하고 과소발전시는 기존에 저장된 전력을 이용함으로써 재생에너지원의 불규칙성을 줄일 수 있다. ⑤ ESS(에너지 저장장치) : 스마트그리드의 필수요소로 재생에너지와 관련된 간헐적인 발전의 문제를 해결하는데 도움을 주며, 재생에너지의 빠른 성장과 함께 전기차의 보급확대로 그 성장속도가 가속화될 것으로 예상된다. 또한 전력을 충전하고 저장된 전력을 제 때에 효율적으로 방출하는 소프트웨어 및 솔루션에 대한 관심도 커질 전망이다. ⑥ 전기차: 전기차 배터리는 스마트그리드를 통해 재생에너지발전의 잉여전력을 저장하여 전력수요가 높아질 때 전력망으로 저장된 전력을 송전하는 V2G(Vehcile to Grid)로 발전할 수 있다. 다만 수백만대의 전기차에 대해 첨두부하시기를 피하면서 무리없이 충전할 수 있는 지능형 충전과 배터리 충반전 사이클 확대 및 배터리 수명 연장 등의 기술개발이 요구된다. ⑦ 첨단 전력제어시스템: 전력사업자의 전력망 모니터링/제어/최적화를 위해 필요한 다양한 핵심시스템/애플리케이션/ 백앤드기술 인프라를 업그레이드하고 지속적으로 통합하는 시스템구축이 필요하다. * GTM Research(2009) 자료: LS산전

6. Ⅰ.SMART GRID란 무엇인가? 4. Smart Grid가 구축된 전력망 체계도 자료: LS산전

7. 블랙아웃 사태의 해법 전기자동차 보급의 전제조건 신재생에너지 활용의 Key Ⅰ.SMART GRID란 무엇인가? 5. 해결책= SMART GRID SMART GRID

8. Ⅱ.SMART GRID의 도입효과 1. 기존 전력계통을 극복 • 양방향 전력정보교환을 통해 합리적 에너지 소비를 제공 가능 • 실시간 전기 사용량과 전기 요금을 실시간으로 제공 가능 • 전력소비자는 전기료 변동을 즉각 파악하여 전력을 골라 이용 • 전력공급자는 전체 전력망의 전력 수급조절 • 전력의 패러다임이 양→질, 공급→수요중심, 중앙집중→지역분산 자료: KSGI(한국스마트그리드 사업단)

9. Ⅱ.SMART GRID의 도입효과 2. 청정에너지 비중 증가 • 재생에너지, 에너지 효율개선 등 청정에너지 비중증가 • 에너지 위기와 기후 변화에 대응하기 위해 신재생 에너지가 향후 주류로 부각 • 신재생 에너지는 발전량을 균일하게 조절할 수 없음 • 스마트 그리드와 같은 전력관리 시스템이 필수요건 • 청정 녹색기술의 접목, 확장이 용이한 개방형 시스템으로 산업간 융·복합을 통한 신비지니스 창출 가능

10. Ⅱ.SMART GRID의 도입효과 3. 소비자를 위한 맞춤형 전기공급 • 고효율 전력의 안정적, 효율적 수요, 공급기반 구축 • 소비자 중심의 다품질 전기공급 가능 • 반도체, 석유화학 등 전력 품질에 민감한 산업은 프리미엄 전기 공급 • 일반가정은 보통수준의 전기, 냉난방용으로는 저렴한 저급전기 공급

11. Ⅱ.SMART GRID의 도입효과 4. 전기차 시대에 맞는 인프라 구축 • 전기차로 모두 바뀐다면 현재 전력수요의 2.5배 증가 • 전기차 보급을 위해 주유소와 같은 많은 전기 충전 인프라 필요 • 차등 요금제를 바탕으로한 저렴한 심야전력을 활용할 수 있는 전력 인프라가 확충 되야 전기차의 구매 요인이 될 것

12. AMI/통신업계 실시간 전기요금 서비스 개발 전력업계 신재생에너지 등 활용성증가 및 쌍방향전력망 구축 충전기/전선업계 실스마트그리드 부품 및 수요반응 (DR) 설비개발 가전업계 실시간 전기요금 정보교환 가능한 가전개발 전지업계 에너지 저장용 전지 개발 건설업계 스마트 홈 스마트 빌딩 건설 자동차업계 전기자동차 보급확대 전기차의 에너지 저장기능 활용 에너지업계 전기충전소 개설 및 보급확대 Ⅱ.SMART GRID의 도입효과 5. SMART GRID 와 타 산업의 조우 SMART GRID는 전분야의 산업에 영향을 미친다 • 전력부분에 대한 효율화 • 신재생에너지, 전기차 충전/방전시스템 등 에도 확대 적용가능 • 전기차 보급의 활성화, 전력저장시스템의 확산으로 이어질수 있음 SMART GRID 와의 조우

13. Ⅲ.SMART GRID와통관류,동태적효율성 1. 통관류 (througput) • 지속 가능 성장을 위해 자원 소모 지양 하고 신재생 에너지 활용 등, 생태지향적인 자원 활용 필요 • 스마트 그리드는 비생물자원, 생물자원의 한계 극복에 필요한 인프라로서 기술개선으로 인류의 삶의 질을 떨어뜨리지 않고 통관류를 줄여 나가는게 필요 • 스마트그리드가 정보인프라로써 기능을 하게 되어 수요반응이 일어나게 되면, 피크전력 부하감소에 따라 신규발전소 건설 투자비 회피 및 발전비용이 감소할 수 있음

14. Ⅲ.SMART GRID와통관류,동태적효율성 2. 동태적 효율성 • 동태적효율성(dynamic efficiency) 이란 오염감소 기술개발을 통해 오염물질 배출량을 줄이도록 유도하는 동기부여 • 스마트 그리드는 전기를 낭비없이 균형적으로 사용할 수 있도록 하고 전기차 사용을 촉진하여 화석에너지 사용감소와 신재생 에너지를 효율적으로 활용할 수 있도록 해준다는 측면에서 환경오염저감에 기여 (예) 스마트 그리드 & 차등요금제 MACc 비용 새로운 기술도입에 따른 비용 절약분 MACa 자료: 전력거래소 미래전략팀 전기세(t ) 오염저감비용곡선 오염 p

15. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 1.Smart Grid시장의 단계별Key Issue점검 각국의 스마트 그리드의 진행단계는 스마트미터(전자식 계량기)보급이 Key Issue이며, 국내 스마트 그리드사업 진도를 확인하기 위해 1)AMI 보급현황, 2)수요반응 사업진행현황, 3)실증사업 진행현황을 확인할 필요가 있음 Time

16. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 2. SMART GRID 글로벌 시장규모 • 글로벌 시장규모 2014년 1,714억 달러 - 이중 미국시장은 427억달러까지 성장 - 2030년까지 전력시장 누적규모는 13조 달러 - 발전시장과 송배전시장규모는 가각 5.9조 달러 • 산업활성화를 통해 새로운 성장 기회 - 스마트 센서와 기기 시장이 2014년 850억 달러로 가장 큰 시장 - 스마트 센서와 IT H/W&S/W, 통신통합기기가 전체시장의 89% 차지

17. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 3. 국내 SMART GRID 정책 • 한국형 스마트 그리드 - 스마트 전력망을 기반으로 스마트 홈/빌딩, 수송, 신재생에너지가 연계되고 다양한 신전력 서비스가 결합되어 5대분야를중점적으로 스마트 플랫폼 위에서 발전하는것 - 에너지효율 향상을 넘어 유관산업간 융합을 통한 신성장동력 창출 • 2030년까지 세계 최초의 국가단위 스마트그리드 구축 - 2012년 AMI,스마트 배전 등 핵심기술 개발,시범서비스 진행 - 2020년 양방향 전력시장 창출, 개방형 전력 인프라구축 - 2030년까지 총 27.5조원(민간 24.8조원,정보 2.7조원) 투자계획

18. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 4. 각국의SMART GRID 정책 • 각국의 SMART GRID 추진목적 - 미국:낙후된 전력망 개선과 경기부양의 일환 - EU: 신재생에너지 활성화와 EU간 에너지 거래 확대 차원 - 중국: 지역간 에너지 자원 불균형 해소 - 일본: 태양광 발전 확대에 따른 인프라 지원 - 브라질: 건기와 우기간 발전량 차이를 신재생 에너지로 보완 - 인도: 전력량의 절대부족, 지역단위의 전력원 도입 - 홍콩: 높은 인구밀도로 인한 공해 해소

19. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 5.정부차원 Smart Grid 진행속도 앞당길 전망 • 스마트 그리드의 체계적 구축을 위한 생태계 조성 시급 • 현재 기업의 자발적 참여에 의존하여 스마트 그리드 R&D, 실증추진 • 제도적 안정성 부재(기술 표준 등)로 기업의 지속적 참여 보장 곤란 • 미국, EU 등 세계 주요국 역시 R&D, 표준, 보급정책과 함께 제도적 기반 조성 추진 • 신성장 동력으로써의 스마트 그리드 산업 • 스마트 그리드의 조기 신성장 동력 산업화하여 세계시장 선점및 수출산업화 필요하여 빠른 진도 달성이 필요함 • 스마트 그리드는 에너지수입 절감 등 에너지 효율 향상의 Key Solution으로 가능할 것 자료: 지식경제부

20. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 6. SMART GRID 기본계획 발표 • 2012. 7.18 1차 스마트 그리드 기본계획 발표로 사업추진 가이드 제시 • 스마트미터 보급: 연간 100만호→200만호 수준으로 보급 목표 • 전기차 충전기보급: 2020년까지 4,300대 보급 →2016년까지 15만대보급 • 세부가이드 제시 • 스마트 미터 및 전기차 충전기 보급에 관한 사항이외에도 수요반응관리서비스 제공사업자 육성, 디지털 변전소 71개 확대 등의 사업화 계획 제시 • 기존 스마트미터 보급중심의 사업 추진을 강화하는 것 이외에도 전기차 인프라 및 ESS, 수요반응 관리서비스, 디지털 변전소 확대 등 구체적인 계획을 함께 제시한 측면에서 의미

21. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 7. 제주도 실증단지

22. Ⅳ.SMART GRID의 현황 및 전망 7. Smart Grid관련 기업별 현황 ① LG화학: 리튬 이온 배터리, BMS 등 ESS 대표기업으로 최근 세계 최대 전력 엔지니어링 회사 ABB에 ESS배터리 장기 공급계약 체결 ② 삼성SDI: 가정용, 신재생용, 충전용 등 2차전지 ESS 분야 대표기업으로 최근 일본니치콘사와 가정용 ESS 독점공급 계약 체결 ③ LS산전: 초고압 케이블 등 전력 전송관련 기술을 토대로 스마트미터, 스마트분전반등 기기와 제주 실증단지 내 스마트 홈, 빌딩, 전기차 충전 등 스마트그리드 토탈 솔루션 업체 ④ 포스코 ICT: 제주 실증단지 스마트 리뉴어블 컨소시엄 주간사로 광양제철소 산소공장 스마트그리드 인프라 구축, EMS 솔루션을 바탕으로 포스코 계열사에 솔루션 적용 예정 ⑤ 누리텔레콤: 양방향 통신의 지능형 검침 인프라솔루션(AMI) 기술 보유로 현재 제주실증단지 스마트 플레이스 컨소시엄에 참여 중이며 국내외 원격검침 시스템 구축사업 진행 ⑥ 일진전기: 저압, 중압, 고압, 초고압, 광통신 등 변압기 및 케이블 메이커로 제주 실증단지에 완속충전기, 스마트 미터기 부문으로 SK에너지, SK텔레콤 컨소시엄 참여 ⑦ 비츠로셀: 국내 유일의 리튬일차전지 제조업체로 미국 수도미터기 전기미터부문 세계 1위 업체인 Silver Spring, 미국 수도 미터기 1위 업체인 Sensus, 국내 스마트미터 업체향스마트 미터기 전원부품 공급 ⑧ 피에스텍: 스마트 미터기 제조업체로 현재 스마트플레이스, 한전컨소시엄 등 제주 실증단지 컨소시엄에 참여하여 가정용, 산업용 전력량계 생산