스마트그리드는 기존의 전력망에 IT 기술을 이용해 전력공급자가 실시간으로 정보를 분석해 에너지 효율을 최적화하는 전력망 기술입니다. 기존에 전기만 송신하던 기능을 확장에 양방향 통신, 센서 기능을 추가해 전력망을 보다 효율적으로 활용할 수 있습니다. 이 포스팅에서는 스마트그리드의 개념과 장단점 그리고 기술요소에 대해 알아보겠습니다.
스마트그리드 개념
개념
스마트그리드는 기존의 전력망을 지능화 하여 실시간으로 요금데이터를 측정하고 사용량 분석을 통해 자동 제어하는 기술입니다.
이런 전력수요를 실시간으로 분석하여 공급자는 요금을 유연하게 결정할 수 있으며, 사용자는 이를 통해 전력소비를 조절하거나 현재 사용요금을 미리 예측할 수 있습니다.
필요성
온실가스 감축 등으로 향후 재생에너지 및 에너지의 절약이 점차 중요해지고 있습니다. 스마트그리드는 다음과 같은 이유로 그 필요성이 더 강조될 것으로 보입니다.
- 현재 전력시스템의 실시간 예측 기능의 부재
- 환경오염 규제로 인한 에너지 절약 인프라 구축 필요
- 전력사용 분산을 통한 에너지 관리 효율화
- 전력망 노후화의 개선
스마트그리드 장단점
스마트그리드의 장단점을 간단히 정리하면 다음과 같습니다. 스마트 그리드의 몇가지 보안 이슈의 단점이 있지만 이를 보완할 경우 사회적, 환경적인 장점이 많은 기술입니다.
장점
- 전력 피크시간을 시프트하여 이용할 수 있다. (축전기를 활용)
- 소비자의 자신의 전략 사용량 관리가 가능하다.
- 기존에 전력 사용량 체크에 필요한 인력의 감축이 가능하다.
단점
- 스마트그리드 IoT 기기의 보안문제 등으로 무단 침입이나 접근 문제가 발생할 수 있다.
- 초기 구축을 위한 스마트 계량기 설치 비용과 공사비 투입비용이 들어간다.
- 네트워크 문제 발생시 기존 인프라의 활용이 어렵다.
스마트그리드 구성요소
스마트그리드는 아래 그림과 같이 발전소에서 배선소까지 전력을 전송하는 송배전망, 정보통신망 그리고 서비스의 3단계로 구분할 수 있습니다.
- 송배전망: 발전소의 대전력을 배전소까지 송전하기 위한 전력제어망
- 정보통신망: 가정이나 기업의 전력 부하를 제어하고 스마트미터와 통신하는 부분
- 서비스: 정보통신망 인프라를 통해 애플리케이션과 같은 서비스 기술
주요기술
스마트계통 운영기술
스마트그리드는 원거리 통신기술을 이용해서 직접 현장에 가지 않고도 원격으로 산재된 배전선로의 정보에 접근해 모니터링 및 통제하는 기술입니다. 이를 스마트계통 운영기술이라 하며 다음으로 구성됩니다.
- EMS (에너지 관리시스템)
- SCADA (원격감시 제어설비)
- DAS (배전자동화 시스템)
AMI 기술
원격검침 인프라를 의미합니다. 지능형 전력량계로 소비자의 전력 사용량을 네트워크를 통해 자동으로 모니터링하는 기술입니다.
HAN
주로 가정 내의 작은 네트워크 범위에서 정보를 주고 받는 무선통신 기술을 이용한 기술입니다. 지그비나 PLC와 같은 통신기술을 이용해 구축합니다.
수요반응
소비자가 스스로 계약을 체결하거나 또는 전력 공급자가 임의로 전력 사용을 축소시키는 등의 제어를 하는 기술입니다.
충전기술
전력 사용에 여유가 있는 새벽이나 밤 늦은 시간에는 축전기 등을 이용해 전기를 축적하고, 피크시간대에 이를 활용하기 위한 기술입니다.
보안기술
스마트그리드는 소형 IoT 장치에 전력량 측정을 위한 센서와 이를 전송하기 위한 무선통신 모듈을 장착하고 있습니다. 이런 IoT 기기는 CPU 파워와 메모리 등의 부족으로 복잡한 암호화 방식의 채용이 어려운 한계점이 있습니다.
또한 무선 네트워크를 통한 외부의 침입등에도 취약하기 쉬우므로 이를 막기위한 보안기술이 중요하다 할 수 있습니다.
스마트그리드 전망
스마트그리드는 초기 구축비용 및 보안상의 취약점도 있지만, 전력의 수요 공급을 자동으로 모니터링하고 원격지에서 제어할 수 있다는 장점이 있습니다.
이를 통해 소비자에게 다양한 정보를 제공하고 소비자 또한 스스로 숭반응이나 신재생 에너지 활용을 통한 환경보호에도 도움을 줄 수 있다는 점을 감안하면 점차 확대시켜 나가야할 기술이라 생각됩니다.
이상으로 스마트그리드 개념과 장단점 및 구성요소에 대해 알아보았습니다.
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