스마트그리드 구축을 위한 전력저장기술 및 제도적 개선방안 연구

Abstract

스마트그리드는 기존에 일방향으로 전력회사가 수요자에게 전력을 공급하던 체계에서 IT기술과의 융합 및 수용가 자원개발을 통해 수용가와 양방향으로 통신하며, 이를 전체 계통과 연계함으로써 전력산업의 자원통합 및 효율성을 제고하고 세계적인 온실가스감축규제에 크게 기여할 수 있다. 세계적으로도 경제위기 극복과 기후변화대응을 위해 스마트그리드 등 녹색성장 전략을 통해 자국의 지속적인 성장을 추구하고 있다. 다만, 국가별로 자국의 상황에 따라 목적은 차이가 있다. 미국은 과거 30여년간 저조한 전력설비투자에 따른 전력공급 신뢰도 저하와 계통의 불안정성을 해소하고 관련기술 선점을 통한 세계시장 선점을 추진하고 있다. 이에 비해 EU는 기술우위에 있는 신재생에너지의 보급확대와 이를 계통에 수용하기 위한 전력시스템의 성능개선이 기본적인 접근배경이라고 할 수 있다. 우리나라는 전력산업의 선진화와 성장동력 확보를 위해 2004년말에 '전력IT종합대책‘을 수립한 바 있으며, 이를 바탕으로 민관 공동으로 기술개발을 추진 중에 있다. 또한, 2009.2월에는 이명박 정부의 녹색성장 추진전략에 따라 2030년까지 세계 최초로 국가단위의 스마트그리드를 완성하겠다고 발표하였으며, 이를 위해 로드맵을 수립하고 제주에 통합실증단지를 구축 중에 있다. 그러나, 스마트그리드를 효과적으로 구현하고 당초의 목적을 달성하기 위해서는 수용가측 자원개발과 이들의 계통연계가 매우 중요하다는 점에서 풀어야 할 과제도 많이 있다. 본 연구에서는 스마트그리드 조건으로 시스템의 유연성, 전력계통의 신뢰성, 경제성, 친환경성, 전기품질, 시장친화성 등 6가지를 제시하였다. 이러한 조건을 만족하기 위해서 먼저 기술적인 과제로서 대용량 전력저장장치의 경제성확보가 중요하다는 점에서 본 연구에서는 심사곡선기법을 통해 대용량 전력저장시스템의 경제성을 평가해 본 결과 현행 기술로는 경제성이 현저히 낮으므로 상용화를 위해서는 투자비 저감, 수명연장 등 핵심기술 개발에 집중적인 투자가 있어야 함을 제시하였다. 다음으로 제도적 과제로서 첫째, 수용가 자원이 개발될 수 있도록 전력공급원가 및 계통상황에 따라 실시간으로 요금이 변하는 실시간요금제를 도입하고 이를 수용가에 제공하여야 한다. 둘째, 수용가 자원과 공급측 자원이 경쟁에 의해 최적적으로 개발되고 배분될 수 있도록 전력시장구조를 바꿔야 한다. 이와 함께 양측에 경쟁에 대한 헷지기능을 줌으로써 가격의 불확실성을 완화하고 장기설비투자를 유도할 수 있어야 한다. 마지막으로 탄소배출권거래제 도입시 전력시장과 상호 가격에 영향을 미친다는 점을 수학적으로 입증하였다. 이 결과를 토대로 시장참여자가 합리적으로 의사결정을 내릴 수 있도록 하고 전력, 가스 등 에너지수급의 안정성을 해하지 않도록 하기위해서는 규율메카니즘이 통합적으로 조정되고 연계되어야 한다.