스마트시티 실현 EMS 보급에 달렸다

  • 정리 | 편집부
  • 2015-03-11 오전 8:14:36



미래의 도시는 어떤 모습일까? 미래 도시 중 하나로 평가되는 ‘스마트시티’. 일반적으로 도시 인프라의 계획, 설계, 구축, 운영에 ICT를 적용한 도시를 의미한다. 스마트시티(친환경 도시)의 실현을 위한 EMS 보급의 과제에 대해 정리한다.

스마트시티는 도시인구가 급격하게 증가함에 따른 교통 혼잡이나 에너지 부족, 환경오염 등의 문제를 예방하고 도시 기능을 최적화하기 위한 대안으로 제시됐다. 주요 적용분야로는 운송, 에너지, 건강, 물, 폐기물 등이 포함된다. 이미 전 세계에서 상당수의 스마트시티가 건설되고 있거나 계획되고 있다. 국내에서는 송도가 대표적인 스마트시티로 개발되고 있다.

스마트시티의 특징은 환경친화적이라는 것이다. 주요 운송 수단은 배기가스를 배출하지 않는 전기차(EV)다. 당연히 스마트그리드(지능형 전력망)가 기본적으로 구축된다. 스마트그리드는 기존의 전력망에 정보통신기술(ICT)을 접목해 전력 공급자와 소비자가 서로 실시간으로 정보를 교환, 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망을 말한다.

지금의 전력 시스템은 수요에 따라 전력회사 등의 공급자가 전기를 발전, 송전하는 구조다. 수요가 공급을 상회하면, 곧바로 정전이 되어 사회에 큰 파장을 피할 수 없다. 2011년에서 2012년 원전 가동 중단과 폭염으로 전력 대란을 경험한 바 있다. 이처럼 전력 수요와 공급의 불균형이 발생하면 전력 공급의 불안정과 전력의 질에 악영향을 주게 된다.

현재 전력 공급자는 상세한 절전량을 예측하지 못하고, 수요측은 절전의 경제적 이점이 작다는 문제가 있다. 수요반응(Demand Response, DR)은 공급·수요 모두에서 정보를 교환하면서 행동하는 구조다. 이를 통해, 공급자의 절전 요청에 따라 수요자가 절전 여부와 함께 얼마나 절약할 수 있는지를 판단해 그 정보를 공급자에게 피드백함으로써 수요량을 사전에 파악할 수 있고 무리 없는 계획적인 대책이 가능해진다.



DR 실현의 열쇠

DR 실현에 있어선 스마트미터(차세대 전력계)와 에너지관리시스템(EMS)이 중요한 역할을 한다. 스마트미터는 통신 기능이 있는 전력계로 전력회사와 실시간으로 정보를 주고받는다. EMS는 가전제품과 조명 설비, 전기자, 태양광발전시스템 등 ICT로 연결돼 자동 제어하는것으로, 이른바 에너지 관리에 중추적인 역할을 한다. 가정용 EMS는 HEMS(가정용 에너지관리시스템), 사무실은 BEMS(빌딩에너지관리시스템), 공동주택용은 MEMS(아파트에너지관리시스템)로 각각 불린다.

예를 들어, 집에서 EV를 충전하는 동안 가전제품을 사용해 계약 전력을 초과할 때, EV의 충전을 일단 중단하고 야간에 충전하는 것을 HEMS가 담당한다. 또한 태양광 패널에서 EV 축전지에 충전한 전기는 HEMS를 통해 가정 내 가전에 사용할 수 있다. 향후 HEMS 및 BEMS, MEMS가 연결돼 확산된다면, 결국 스마트시티가 완성되는 것이다.



DR을 이용한 에너지절약의 촉진에는 두 가지가 있다. 하나는 시간대별 요금제다. 전력 요금을 시간별로 차이를 두어 전력 사용이 집중되는 낮에는 높고, 소비가 적은 야간에는 저렴하게 책정하는 것이다. 다른 하나는 여러 건물을 관리하는 사업자를 활용한 방법이다. 수집기는 오피스빌딩이나 아파트 공동 구역의 조명의 소등 등 절전할 수 있는 전력량을 미리 확보해 둔다.

다음날 전력 부족이 예상될 때, 전력회사는 수집기에 절전 요청을 발신한다. 신호를 받은 수집기는 구체적인 절전량을 전력회사에 회신해 당일 절전을 실시한다. 약속대로 절전할 수 있다면, 전력회사로부터 대가를 지불받는 구조다.

이와 같이 절전을 통해 확보한 전력을 발전했다고 간주하고 전력회사가 사는 사업을 외국에서는 ‘네가와트(Negawatt) 비즈니스’라고 부른다. 이 용어는 전력 단위인 ‘메가와트’와 ‘네거티브’를 합친 신조어로 새로 전기를 생산하지 않고 절약한다는 이유에서 붙여진 이름이다.

국내에서도 지난 11월 25일부터 공장·빌딩·목욕탕 등의 시설에서 전기를 절약한 만큼 한국전력이 정산금을 지급해주는 제도가 도입됐다. 미국·영국·독일 등 선진국에서는 발전소 없는 전기 생산이 보편화되고 있다. 전기 수용자 입장에서는 전기요금도 아끼고 별도 수익도 챙기는, 꿩 먹고 알 먹는 셈이다.

산업통상자원부가 내놓은 사업 모델을 재구성해 보면 이렇다. 먼저 개별 전기 사용자는 1년에 얼마만큼의 전기를 아끼겠다고 민간 수요 사업자와 계약을 한다. 민간 사업자는 사업 참여자에게 실시간 스마트미터·EMS 등 기기를 설치해주고 에너지 컨설팅 서비스를 제공한다.

민간 사업자는 이렇게 모은 절전 목표치를 바탕으로 전력거래소와 절감계약을 맺는다. 한전은 절감한 전기료에 대해 kWh당 150~200원 정도를 정산해주고, 민간 사업자는 한전으로부터 정산 받은 돈을 사용자들과 나눠 갖는다.

정부는 ‘네가와트 비즈니스’가 계획대로 진행될 경우 2017년이면 액화천연가스(LNG) 발전기 4기의 발전 용량인 약 190만KW의 전력을 절약할 수 있을 것으로 예상했다.  
 

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