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                  새로운 전기기반 사회를 가져오는 기술, 스마트그리드


지난 9월 15일, 평소에 비해 급격히 늘어난 전기수요 때문에 전국에서 정전이 일어나는 사건이 벌어졌다. 이런 사고가 일어난 원인은 무엇일까? 예년과 달리 갑자기 더워진 날씨에 전기 수요가 급증했고, 잘못된 전기수요 예측으로 비상시 추가로 전기 생산을 더 해낼 수 있는 방법이 없었기 때문이다. 날이 갈수록 전기 수요는 늘어만 가는데 이 수요를 맞추기 위해 발전소만 계속 짓는다면 발전단가의 상승, 환경오염 등의 단점을 피할 수 없다. 그렇다면 새로 발전소만 계속 짓는 것이 아니라 지금 있는 전기를 더 똑똑하게 사용해서 환경을 더욱 보존할 방법은 없을까?

현재의 전기사용방식, 무엇이 문제일까?
전기는 너무나 편리하지만 보기와 다르게 매우 까다로운 녀석이다. 만드는 것도 쉽지 않을 뿐더러 보관도 잘 안되고, 쓰지 못하면 그 시간 그대로 버려진다. 우리의 전기사용패턴은 어떤가? 주업무시간인 낮에 거의 대부분의 전기수요가 몰리고 다른 시간대에는 급격히 전기사용이 줄어든다. 이에 따라 발전단가가 낮은 발전소를 계속 가동하다 수요가 많을 때에는 단가가 비싼 대신 빠르게 전기공급을 할 수 있는 발전소를 함께 가동하는 식이다. 

다음은 전력거래소에서 제공한 2011년 8월31일 전력사용분포 그래프다.
새벽과 저녁7시 이후에는 전력사용량이 낮고, 오후 3시경 가장 높은 사용하는 것을 확인할 수 있다.
(단위 :만㎾, %, ℃)

8월 31일 전력사용분포그래프
 

현재의 전기사용방식은 사용자가 일방적으로 전기를 쓰고 공급자는 일방적으로 전기를 공급하는 단방향 시스템이기 때문에 사용자의 필요에 따른 전기 생산·판매가 어려우며, 이번과 같은 제한송전 시 사용자가 대처할 수 있는 방법이 거의 없다.

저렴할 때 쓰고 비쌀 때는 아껴 쓰자. 똑똑한 전기사용의 발판 스마트그리드
자, 다시 처음의 질문으로 가보자. 어떻게 하면 사람들이 많이 몰리는 시간의 전기사용을 줄이고 더욱 효율적으로 전기를 사용할 수 있을까? 스마트 그리드의 발상은 바로 여기서 시작됐다. 스마트 그리드는 기존의 전력망(Grid)에 ICT 기술(Smart)을 접목하여, 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 전력 정보를 교환함으로써 에너지효율을 최적화하는 차세대 전력망을 말한다. 
시간대에 따라 바뀌는 전력단가에 따라 전기요금도 유동적으로 변하게 되기 때문에 사용자가 그 시간대의 사용량을 줄이고 저렴할 때 전기를 더 쓸 수 있는 기본 토대가 마련된다. 이런 변화를 통해 소비자는 조금 더 가벼워진 전기요금 고지서를, 전체적으로는 더욱 안정적인 전기공급이 가능해진다.

그림은 스마트그리드의 개념을 개략적으로 그림으로 나타낸 모습이다. 쌍방향 통신과 전기사용량분석, 그 정보에 기반해 빠르게 전기의 송·배전을 결정하고 집까지 안정화된 전기를 보내는 것스마트그리드의 목표이다.

스마트그리드 개념

또한 스마트그리드를 통해 신재생에너지 사용이 활성화된다. 기상조건 등 자연환경에 따라 신재생에너지의 전기생산량이 유동적이기 때문에 주된 안정적인 전기공급원으로 쓰기 힘들었지만, 스마트그리드의 실시간 정보교환을 통해 멀리 발전소에서 전기를 끌어오지 않아도 우리 주변에서 더욱 효율적으로 전기를 사용할 수 있게 된다. 전기가격이 비싼(수요가 많은) 시간에 판매를 해서 지금보다 더 높은 전기수익을 얻을 수도 있고 이번 가을처럼 전기사용량이 급격히 늘어나서 정전이 일어날 수 있을 상황에서도 충분히 단전되지 않은 채 위급한 곳의 전기공급을 계속 할 수 있다. 
그 외에도 전기자동차의 이용, 저렴할 때(수요가 적을 때) 전기를 저장했다가 비상사태나 급격한 전기수요가 생길 때 전기를 꺼낼 수 있는 ESS(energy storage system)시스템의 효율적인 사용을 위해 스마트그리드는 필수적인 요소다. 

스마트 그리드, 지금 대한민국은?
대한민국은 이런 새로운 스마트 전기시대를 선도하고 있다. 지난 4월 지능형 전력망의 구축 및 이용촉진에 관한 법률이 국회를 통과하여 법적인 지도와 제도마련을 하고 있다. 지식경제부는 그린에너지 전략 로드맵을 통해 2030년까지 약 27조원을 투입, 전국에 스마트그리드를 구축하여 저탄소 녹색성장의 기초를 다진다는 계획이다.

제주도 스마트그리드 실증단지

위의 그림과 같이 정부는 제주도 동북쪽 구좌읍 일대에 스마트그리드 실증단지를 구축하여 신재생에너지 보급, 전기자동차 운영 및 실제 사용자의 스마트그리드를 통한 생활변화 등을 실제로 실험해보고 있는 중이다. 

첨단기술이 만드는 더 편리한 전기사용, 그로 인한 똑똑한 전기사용과 자연보호, 청정에너지의 이용. 스마트그리드가 가져올 새로운 우리 미래는 바로 옆에 있다. 

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 김 일 환


참조 및 이미지 출처
- 스마트 그리드 사업단              (http://www.smartgrid.or.kr/)
- 지식경제부                            (http://www.mke.go.kr/)
- 제주도 스마트그리드 실증단지  (http://smartgrid.jeju.go.kr/)
- 전력거래소                            (http://www.kpx.or.kr/)
- GAO 2011 January report        (http://www.gao.gov/products/GAO-11-117) p.3 Figure 1: Functions of the Electricity Industry 
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