에너지 프로슈머의 최근 현황과 비즈니스 모델

  • 편집부
  • 2016-03-16 오전 9:53:23

프로슈머란 용어는 생산자(Producer)와 소비자(Consumer)가 결합된 말로, 미래학자 앨빈 토플러가 제3의 물결에서 처음 사용한 말이다. 에너지 프로슈머란 에너지를 직접 생산하면서 소비하는 주체를 의미하며 특정시간에 에너지 생산량이 소비량보다 많으면 생산자 모드로, 에너지 소비량이 생산량보다 많으면 소비자 모드로 전환한다.

 

에너지 프로슈머의 등장 배경

에너지 프로슈머의 등장 배경에는 경제적 요인, 환경적 요인, 기술적 요인이 맞물리면서 있다. 경제적 요인으로는 신재생에너지의 설치단가가 하락하면서 경제적 이득을 얻을 수 있는 여건이 조성되었고 이와 함께 전기요금 부담 완화에 대한 요구가 크게 작용하였다고 볼 수 있다. 또한 기후변화로 인한 환경에 대한 인식제고와 에너지 자치권 확보의 필요성이 크게 부각된 가운데 기술적으로 신재생에너지, 배터리, 전기차, ICT기술 진보 등이 에너지 프로슈머의 등장을 가능하게 했다.

 

 

그림 1. 그리드패러티 달성국가의 평균 전력가격과 태양광발전단가 비교 

 


표 1. 글로벌 시장 현황

 


표 2. 스마트그리드의 진화

* HEMS (홈에너지관리 시스템, Home Energy Management System), DG(분산전원, Distributed Generation), MG(마이크로그리드, MicroGrid), VPP(가상발전소, Virtual Power Plant)
※ 출처 : Dr.George Koutitas, 'Transactive Energy in Prosumer Communities' ('14) 외. KEMCO 재인용

 

프로슈머의 영향

프로슈머의 등장은 이해관계자 역할과 리스크 부담 주체의 변화를 초래하였다. 즉, 공급 변동성이 커지면서 가격 불확실성도 증가하였고, 이에 따른 리스크는 프로슈머도 부담하게 되었다.
프로슈머의 등장으로 전력계통 손실이 감소하고 화석연료 사용이 줄었으며 이에 따라 온실가스 배출량과 물 소비량이 감소하였고, 일자리 창출과 에너지 민주화를 실현하고 있다. 반면에 전력회사와 계통사업자의 전력 판매량 감소로 수익이 악화되고 세수 감소로 연결되고 있다.

 


표 3. 프로슈머의 등장과 전력산업의 변화

 


표 4. 프로슈머 확대로 인한 장?단점 비교

 

국내 현황 

 국내에서는 미래 에너지체제에 선제적으로 대응하기 위해 정부가 지난해 11월에 발표한 바 있는 ‘2030 에너지 신산업 확산전략’에는 ‘누구나 전력을 생산, 판매하는 에너지 프로슈머 시장 활성화’가 포함되어 있으며, 에너지 분야의 진입규제 개선과 신산업창출 일환으로 추진되고 있다(‘16.1).

 


표 5. 2030 에너지신산업 확산전력 4개 분야

사업모델은 타운형과 아파트형

사업모델에는 타운형과 아파트형의 2가지 모델이 있다.
타운형은 일정 구역 내에 소재한 프로슈머가 한국전력의 중개 하에 한국전력의 전력시설을 활용하여 인근 전기소비자에게 남는 전기를 판매하는 사업모델이고, 아파트형은 고압 종합계약 아파트 입주자가 공동투자로 신재생 발전원을 설치하고 생산된 전력을 지분 비율로 배분해 전기요금에서 차감하는 사업모델이다.
여기서 고압 종합계약이란 아파트 1구내(또는 1건물)에 고압 이상의 전압으로 전기를 공급하고, 호별 사용량은 주택용 저압전력 요금을 적용하며, 공동설비는 일반용전력(갑)Ⅰ고압요금을 적용한다.

실증사업
실증에 적합한 지역을 선정(2월, 2개)하고 한국전력이 전기요금 정산을 매개로 중개 실증사업(3월)을 추진하고, 상반기 중에 추가 지역 1곳을 공모하기로 하였다.
 대상지역은 태양광 등 분산자원을 소유하며 잉여전력이 발생하는 프로슈머가 있는 지역으로서 프로슈머와 이웃이 동일 배전망(배전변압기 하단)을 사용하는 지역이다.
거래방식은 판매수익과 구입비용을 각각 전기 요금에 반영하여 정산한다.

 


그림 2. 실증사업 개요 및 이해관계자별 역할

 

해외 현황

IEA: 여건 부족으로 프로슈머의 대거 출현에는 향후 몇 년이 소요될 것으로 예상
- 인센티브 : 소매요금보다 높은 수준의 인센티브(발전차액지원 등) 필요
- 정책지원 : 프로슈머 생산전력 전량에 대한 보상 메커니즘(넷미터링 등) 필요
- 저장장치 : 추가비용이 필요한 저장장치를 위한 지원체계 부재

 


표 6. 프로슈머 활성화를 위한 필요 정책 예시 

 

EU: ‘SCANERGY 프로젝트’로 프로슈머 간의 에너지거래 SW 개발 중이다. 이 프로젝트에는 EU의 재정지원을 받아 스페인과 벨기에 기업 및 대학교가 공동 참여하고 있으며, 프로슈머간의 에너지 거래를 위해 측정 가능한 모듈 시스템 구축을 목표로 하고 있으며, 가상화폐인 NRGcoin을 이용해 프로슈머의 거래 수단으로 활용하는 것이 특징이다.(a SCAlabel and modular system for eNERGY trading between prosumers) 
모듈을 통해 프로슈머는 장소에 상관없이 실시간으로 에너지 생산량과 소비량을 모니터링하고, 프로슈머 간의 에너지 판매 및 구입가격 정보를 확인, 거래가 가능한 프로슈머 정보를 제공하는 등의 기능이 있다.

핀란드: ‘Ready4SmartCities'와 ’Design4Energy' 프로젝트의 일환으로 건물단위, 지역단위 프로슈머 간 에너지 거래에 대한 연구를 시행하고 있다. 중·장기적으로 ICT 솔루션과 실시간 에너지가격 정보가 구축되면 프로슈머 간의 가격 협상, 거래 및 건물단위 거래 중개 등이 가능하다. 지역난방이 보편화된 Turku 시에서 양방향 열(heat) 거래 실증 프로젝트가 진행되고 있다.

 


표 7. 핀란드 Turku市Skanssi's energy project의 목표

 

미국의 Net-Metering 제도와 프로슈머 확산

넷 미터링은 전기수용가가 자신의 분산전원으로 생산한 전기 중 여분을 전력회사에 팔 수 있는 요금제도이다. 많은 분산전원들이 넷미터링 요금공제를 받을 수 있지만 지붕 위 태양광 발전이 지금까지 넷 미터링으로 확산된 가장 흔한 분산전원이다.
  넷미터링 정책은 분산전원 시스템들의 성장을 촉진하기 위해 처음 미국에서 시장에 도입되었다. 넷 미터링 제도는 각 주에 따라 각기 다르지만 지붕위 태양광 또는 다른 분산전원 시스템을 소유하고 있는 고객들이 전력망을 통해 전력회사에 전기를 판매할 때는 100% 소매전기요금으로 판매한다. 이 전기요금에는 전력생산비용은 물론 폴, 전선, 미터 비용과 전력망의 안전성과 신뢰성 관리 비용, 태양광 패널이나 다른 분산전원 시스템들을 수용할 수 있는 기술개발비용과 인프라 비용도 포함되어 있다.
  이러한 분산전원 확산을 위한 정책에 힘입어 넷미터링은 에너지 프로슈머 확산에 기여하고 있다. 
  넷미터링 제도는 신재생 에너지 저장 문제에 대한 대안으로 미국 메사추세스 주(’83년)에서 최초 시행하였고 2015년 3분기 기준으로 42개 주로 확산되었다. 넷 미터링제도는 미국 외에도 유럽, 호주, 캐나다 및 한국 등으로 확산되었으며, 최근 중국, 일본, 인도 등도 신재생에너지 지원 정책의 일환으로 시행하고 있다.




넷미터링 제도는 태양광 확산의 원동력으로 평가 

 넷미터링으로 태양광 발전이 확산되면서 태양광 패널의 가격 하락(’08년 이후 80%이상)의 주요인으로 작용하였다.
 넷미터링 참여고객의 수는 ’09년 이후 해마다 전년대비 약 50%씩 증가하여 ’13년 48만호를 넘어섰으며, ’15년에는 100만호를 넘었을 것으로 추정되고 있다.  참여고객의 98%는 태양광발전 고객이었으며, 그 중 약 90%는 주택용 고객이었다(‘13년).
 태양광 전원 설비는 ’13.01~’15.09 동안 기존 설비용량의 2/3가 추가되었고, ’16년에는 2배 증가한 41GW에 달할 것으로 예측되고 있다.

 

 

 

넷미터링 제도의 문제점과 개선 동향 
  넷 미터링 제도는 각 주에 따라 각기 다르지만 지붕위 태양광 전원 또는 다른 분산전원 시스템을 소유하고 있는 고객들이 전력망을 통해 전력회사에 전기를 판매할 때는 100% 소매전기요금으로 판매한다. 이 전기요금에는 전력생산비용은 물론 폴, 전선, 미터 비용과 전력망의 안전성과 신뢰성 관리 비용, 양방향 전기흐름을 위한 추가 전력망 확충비용, 태양광 패널이나 다른 분산전원 시스템들을 수용할 수 있는 기술개발비용을 비롯한 각종 인프라 비용도 포함되어 있다.
 

 

이로 인해 오히려 넷미터링 미참여 고객이 넷미터링 참여고객에 주어지는 혜택만큼 추가비용을 부담하는 불균형 발생하고 있다. 전력회사도 전력망 사용 감소, 전력망 구축비용의 회수 지연, 소매가격으로 상계요금 산정 등의 부담이 나타났다.
   신재생발전 에너지 시장의 환경변화 역시 넷미터링 제도 개선의 필요성을 높이고 있다.
   넷미터링 제도 시행 초기에는 설치비용이 높았으나 점차 고객의 수익이 비용을 상회4)하고, 고객 확대에 따른 전력회사의 요금상계 규모는 증가되는 추세여서 신재생에너지 시장의 활성화와 전력회사의 비용부담 최소화를 위해 신재생발전 전력의 합리적 가치산정이 필요해졌다.
 
최근 미국 주별 넷미터링 제도 개선 흐름

  ’15년 3분기에 19개 주에서 넷미터링을 전력거래시장의 성공적 제도로 정착시키기 위한 요금구조 변경 등의 제도 개선이 이루어졌다.
  태양광 발전과 관련된 91건의 전체 제도 변경 중, 주택용 고정요금 인상에 관한 정책 변경이 26건, 넷미터링 제도 변경은 22건 차지하였다. 이와 더불어 12개 주에서 태양광사업의 타당성 및 넷미터링에 관한 13개 연구 과제가 활발히 진행되고 있어 제도 개선은 향후에도 지속적으로 이루어질 전망이다.

 

 

 

3) BEA(Build Energy America)의 “Changing Uses of the Electric Grid: Reliability Challenges and Concerns”
4) Renewable Energy World 홈페이지, “Net Metering Debate Rages on Despite Calls for Calm", 2013.2.14

 

글로벌 에너지 프로슈머 시장의 새로운 비즈니스 모델 

  과거의 에너지 프로슈머 정책은 대부분 도서지역 중심으로 진행되었다. 도심지역에서는 복합 발전에 비해 태양광 발전 비용은 상대적으로 높아서 경제성 확보가 불가능했지만 도서지역은 수송비 등으로 인해 디젤 가격이 높고, 전력 수송을 위한 케이블 설치도 경제성이 없기 때문에 최대전력의 40~50%를 태양광 발전으로 충족할 수 있다(BMWi, ADEME의 Re Com Prosumers (forthcoming) Citing 참조).
  최근까지도 신재생 확대를 위한 정부 정책의 일환으로 주택용 태양광 프로슈머 활성화를 위한 법·제도적 정책 지원과, 에너지 저장기술 및 수요관리 프로그램을 활용한 프로슈머 지원 정책이 주요 사업모델이었다.
  그러나 향후 프로슈머 시장은 소비자 참여와 효율적인 에너지관리를 통한 서비스 모델로 바뀔 것으로 전망된다.

 



 
소비자 참여에 의한 신재생 융합 비즈니스 모델

  신재생에너지 분야의 가치 창출을 위한 소비자 중심의 시장으로 재편될 것이다. 해외 프로슈머 시장은 소규모 가정용 시스템의 보급 활성화를 위해 통합 솔루션 등 고객 서비스 기능에 대한 지원을 강화하고, 태양광, 풍력 및 ESS 시장 확대 정책에 있어, 개별적인 비즈니스 생태계가 아닌 융합 비즈니스 생태계 구축의 관점에서 접근을 모색해야 한다.

[해외 신재생에너지 융합 비즈니스 모델 사례]
○ Clarian Power (미국) : plug-in 형태의 가정용 소형 PV/WT 시스템 제공
- Smart Box Solar, Smart Box Wind, Smart Box Gateway
○ Sustainable Energy (일본) : 가정용 PV 토털 솔류션 및 컨설팅 제공
- 일반 가정 태양광 발전시설의 설치 및 유지보수 관련 비용 경감 서비스
○ France Ginseng (프랑스) : 인삼경작지 지붕에 PV 패널 설치
- 프랑스 전력회사 EDF(Electricite de France)에 전력공급
- 전력 판매수입을 초기 경작 시기에 보전하는 방식으로 지원


효율적인 에너지 관리를 통한 서비스 모델 

 분산자원 중개사업자(Aggregator)의 사업 모델로서, 분산자원을 모집하여 개별 자원의 용량, 운영특성 등을 분석하고 분산자원에 대한 계량데이터를 검증·관리하여 프로슈머 시장 참여를 촉진한다. 아래 그림은 NOBEL 프로젝트의 비즈니스 인프라 모델의 개요를 나타내었다.

 


* 자료 : Prosumer interactions for efficient energy management in smartgrid neighborhood

 
미래 전력산업의 어젠더 및 R&D 투자에 대한 전력회사의 역할

  변화하고 있는 전력산업 환경은 전력회사에게는 위기이지만 기회이기도 하다. 따라서 종전처럼 요금 인상으로 기존 사업 모델을 유지하는 것이 아닌, 미래 지향적인 새로운 사업 모델 개발을 위해 노력해야 한다.
  유럽 전력회사 경영진들이 생각하는 미래 전력산업 Keyword로서 미래 전력회사 생존에 있어 가장 중요한 3가지 어젠더 (Europe 2015. 5)가 발표된 바 있는데, 첫째가 새로운 비즈니스 모델이고, 둘째가 발전비용 감축, 셋째는 운영 효율성 제고로 나타났다.

 

 


과거에는 정부정책 주도의 프로슈머 비즈니스 모델이 대부분을 차지하였으나, 최근 새로운 개념의 소비자 주도 시장이 형성되고 있다. 향후 유틸리티 회사는 신재생 융합 컨설팅, 분산자원 관리 서비스 등 고객맞춤형 비즈니스 모델에서 새로운 수익창출 기회를 모색해야 할 것으로 전망된다.


*본 기사는 한전경제경영연구원에서 발행한 KRMRI 전력경제 Review 제7호 (2016. 2. 22)을 토대로 작성되었습니다.

 

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