<칼럼> 스마트그리드를 위한 EMS의 기능과 역할
<칼럼> 스마트그리드를 위한 EMS의 기능과 역할
  • 에너지타임즈
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  • 승인 2010.04.23 20:03
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오태규 박사(한국전기연구원)

전기가 우리 생활의 필수품이 된 이래 에너지원으로서 전기는 스마트그리드라는 새로운 개념을 통해 기술적, 경제적, 사회적 기능과 역할에서 커다란 변화의 과정에 있다.

스마트그리드는 전기를 매체로 지구 온난화의 주범으로 지목되는 온실가스의 감축과 전력산업에서 탈 화석연료 실현 내지는 적어도 화석연료의 의존도를 낮추는데 필요한 핵심 동력으로 기대되고 있다.

스마트그리드를 바라보는 시각과 스마트그리드를 사업화하기 위한 접근방법은 여기에 참여하는 이해당사자의 다양성만큼 복잡한 양상을 나타내고 있다. 이와 관련하여 스마트그리드를 위한 핵심 인프라가 되는 전력계통 관점에서 스마트그리드는 다음 두 가지 내용으로 압축할 수 있다.

첫째, 신재생에너지를 이용한 발전설비의 계통접속을 용이하게 하고 분산전원의 확대를 촉진할 수 있도록 그리드 코드를 표준화하는 것. 둘째, 전기사업자와 소비자 간의 쌍방향 정보교환이 가능하도록 전력계통에 초고속 통신망 기능을 갖추는 것이다.

전력계통에서의 변화는 전압과 에너지수송량 그리고 소비자 근접성을 기준으로 배전망과 송전망에서의 변화로 구분된다. 스마트미터링과 수요반응 도입을 핵심으로 하는 배전망의 변화는 전력과 정보가 융합되는 혁명적 변화(revolutionary change)로 일컬어지고 있으며, 기간 전력공급망 역할을 하는 송전망에서의 변화는 발전원과 배전에서의 변화를 수용하면서 송전기능을 고도화하기 위해 진화적 변화(evolutionary change)를 할 것으로 전망되고 있다.

송전망의 변화의 핵심으로는 다음과 같은 기술의 범용화를 예상하고 있다. 첫째, 실시간으로 계통상태를 감시하고 제어하는데 필요한 시각동기화 데이터의 취득과 초고속 데이터통신 및 처리.

둘째, 유연송전설비(FACTS), 초고압직류송전(HVDC), 에너지 저장장치와 같은 초고속 계통제어설비. 셋째, 지능형 초고속 보호제어 시스템.

넷째, 새로운 시뮬레이션 기법과 시각화 등 이와 같은 기술은 신재생에너지 및 분산전원의 증가와 수요반응의 확대로 복잡해지는 수급상황과 계통설비계획 및 안정운영에 관련된 문제에 효과적으로 대응하기 위해 필요한 기술들이며, 송전망 설비 투자의 최적화를 가능하게 할 것으로 기대된다.

스마트그리드를 통한 전력수급 양태의 변화는 다음과 같이 설명할 수 있다.

논의의 편의를 위해 현재 전력수급이 균형을 이루고 있다고 가정하고, 기상여건 변화에 따라 신재생에너지발전에 변화가 발생하고 소비자가 가격신호를 통해 수요가 반응하면 일차적으로 수급변동은 분산된 현상(decentralized phenomena)로 나타나게 된다.

이를 조정하여 전체계통의 수급균형 상태를 유지하기 위해서는 주파수의 전계통적 특성을 고려할 때 어떤 형태로든 중앙통제가 필요하게 되고, 이러한 통제는 경제적으로 이루어져야 할 것이 요구된다. 여기에 필요한 통제시스템이 EMS(Energy Management System) 즉 중앙급전시스템이라고 부르는 거대한 전산시스템이다.

EMS는 계통 상태 감시와 전력수요 예측을 통해 시시각각으로 변화하는 계통의 수급균형을 실시간으로 유지하고 경제적이고 안정적인 전력공급이 가능하도록 발전설비의 운영과 계통상태의 조작을 지시하는 에너지관리시스템이다.

즉 수급균형을 유지하며 발전연료의 소요비용을 최소화하기 위한 시스템이다. 전력계통이 스마트그리드화하면서 스마트그리드가 지향하는 목표를 구체적으로 달성하는데 필수적인 기술이며, 스마트그리드의 진전에 따라 그 기능과 역할에 대한 변화 요구를 적정하게 수용할 수 있어야 한다.

이러한 EMS 기술은 그동안 선진국의 소수의 기업이 독점하고 있으며, 기술이전을 기피하여 우리 전력산업의 여건변화를 적시에 반영한 에너지관리시스템을 운영하는데 상당한 비용을 초래할 뿐만 아니라 전력계통의 운영체계를 기존의 시스템이 허용하는 범위 내에서만 변경이 가능하게 한다.

전력계통의 스마트그리드화는 EMS의 기능과 역할에 대해서도 혁신적 변화를 요구할 것이다.

다행히 우리나라는 전력IT 산업의 국제경쟁력 제고를 위해 EMS 국산화 기술개발을 추진해 왔고, 실용화를 목전에 두고 있다. 스마트그리드 운영의 최정점에 위치하게 될 EMS 기술의 상용화에 대한 관심이 필요한 이유이다.


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