[지상강좌] 국내 스마트그리드 소개

지상강좌

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국내 스마트그리드 소개

서 성 현

GS에너지주식회사 전지소재사업팀 부장 seodavid@gsenergy.co.kr

서론

산업혁명 이후로 인류는 비약적인 발전을 이루었지 만, 동시에 다량의 유해 환경물질 배출에 따른 지구 온난화 현상 등 환경 문제를 초래했다. 전 세계는 지 속적인 사회의 개발, 국가발전, 인류와 환경의 안전을 위해서 탄소 배출을 완화하는 기술이 필요하다는 점 은 분명하다.

에너지와 기후에 관한 주요 경제국 포럼의 17대 협 력국 정상은 2009년 7월 9일 기후변화로 인해 대두되 는 위험에 대한 적극적인 대응의 일환으로써 저탄소 경제로 이동하여, 계속 경제를 성장시키고 지속 가능 한 개발을 촉진할 기회를 얻자는데 뜻을 같이했다.

탄소 배출을 완화하려는 국제적인 노력에 발맞추어 대한민국 정부도 2010년 1월 13일‘저탄소 녹색성장 기본법’을 제정하였으며, 이를 통해 최종적으로는 2020년까지 세계 7대 녹색에너지 국가로 발돋움하고 탄소 배출량을 30% 가량 줄일 것으로 기대하고 있다.

특히 미래의 지속 가능한 경제 성장 사회를 구축하 기 위해서는 각 산업들이 서로 유기적으로 연계되어 하나의 시스템을 구축하기 위해 발전할 필요가 있다.

풍력, 태양광, 연료전지 등의 신재생에너지를 효율 적으로 제어하여 계통에 연계시키는 기술을 연구해야 하고, 탄소배출이 없는 전기차를 보급하기 위해 충전 인프라를 구축하고, 전력 계통 운영자와 소비자 간의 통신 및 배전 자동화 등을 위해 지능형 계량 인프라를 개발하여 보급하는 등 새로운 시스템 구축을 위한 노 력이 필요하다.

이 모든 기능들을 통합한 시스템이 미래의 전력망

인 스마트그리드이다.

스마트그리드란 기존의 전력망에 ICT(Information

& Communication Technology)기술을 접목하여, 공 급자와 소비자가 양방향으로 실시간 전력 정보를 교 환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 전력망 을 뜻한다.

전력의 양방향 보급이란, 기존의 발전-송·배전-판 매 단계로 전력의 보급이 단방향으로 이루어지는 것 이 아니라, 전력망과 소비자 간에 양방향으로 전력을 주고받을 수 있는 보급 시스템을 말한다.

예를 들어 현재 시스템의 경우 소비자는 전력을 소 비만 하고 발전사 측은 수요만큼의 발전을 하면 그만 이지만, 스마트그리드 시스템에서는 소비자 측에 충 전이 되어 있는 전기차 ESS(Energy Storage System) 등 소비자 측에서 남는 전기에너지를 이용하여 전력 망 운영자에게 에너지를 팔 수 있는 것이다.

스마트그리드 구축을 통해 기존에 각각 고유한 산 업영역으로 구분되었던 중전산업과 통신산업 등이 중 전 기기와 에너지 및 IT기술이 융합된 제품이 일반화 되면서 산업간 융합이 가속화되게 된다.

본 강좌에서는 한국형 스마트그리드의 분야, 각 분 야가 추구하는 목표 및 기술 등의 개략적인 소개를 통 해 화학공학 관련 산업이 기여할 수 있는 기회를 발굴 하고 향후 전망을 살펴보고자 한다.

국내 스마트그리드 개요

지식경제부는 2010년 1월‘스마트그리드 국가로드 맵’을 통해 국내 스마트그리드의 비전, 목표, 전략방

향 및 5대 추진분야를 발표하였다.

상기의 5대 추진 분야 가운데‘지능형 전력망’및

‘지능형 전력서비스’는 현재 한국전력 및 전력거래 소를 통해 국가적 관점에서 추진 되고 있는 분야로 서 본 강좌에서는 간단하게 주요 개념 및 목표를 소 개하는 것으로 하고‘지능형 소비자’, ‘지능형 운송’,

‘지능형 신재생’분야에 대해 상세한 소개를 하고자 한다.

지능형 전력망(Smart Power Grid)

지능형 전력망 기술은 전력망의 신뢰도 및 운용 효 율을 향상시키는 기술을 말하며, 지능형 송전시스템, 지능형 배전시스템, 지능형 전력기기 및 지능형 전력 통신망 기술로 구성된다.

향후 다양한 형태의 소비, 공급원과 연계가 자유로 운 개방형 전력망을 구축하여 새로운 비즈니스 모델 의 창출이 가능한 기반을 조성하고, 전력망 고장의 사 전예측 및 자동복구 체제의 구축을 통해 고품질, 고신 뢰성이 확보된 전력을 공급하는 것을 목표로 한다.

지능형 전력서비스(Smart Electricity Service) 지능형 서비스 기술은 다양한 전기요금제도를 개발 하고 소비자 전력거래 시스템을 구축하여 전력망의

·공급자위주 제한된 전력시장 ·다수의 공급자와 수요자가 참여하는 전력시장 중전산업 및

통신산업

·중전산업과 통신산업이 각각 고유한 산업영역 으로 구분

·기존 중전기기와 IT기술이 융합된 제품의 일반화

·소비자전력관리장치 등 새로운 전력설비의 일반화 가전산업 ·기능 및 성능위주의 제품개발 ·전력상황에 반응하는 스마트가전 제품 개발

·조명, 에어컨, TV등이 전기요금에 연동되어 전력사용 최적화 건설산업 ·편의성/디자인을 고려한 건물 설계 ·효율적 전기이용이 가능한 스마트 홈, 빌딩 확대

·지능형전력망, 재생에너지 수용으로 전력효율 극대화

자동차 산업 ·가솔린/디젤 엔진 위주

·전기자동차 일반화

·운송 분야의 電化 촉진

·탄소배출 저감

에너지 산업 ·석유판매(주유소) ·전력판매(충전소)

·전기자동차 활성화를 위한 새로운 인프라

그림 1. 스마트그리드 비전, 목표 및 5대 추진 분야[지식 경제부, 스마트그리드 국가 로드맵].

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효용을 증대시키는 한편, 수요반응 및 지능형 전력거 래 등 다양한 사업을 가능하게 하는 기술을 의미하며, 지능형 요금제 기술, 지능형 수요반응 기술, 지능형 전 력거래 기술로 구성된다.

지능형 소비자(Smart Place) 1) 지능형 소비자 개요

지능형 소비자 분야는 현재의 단방향, 폐쇄적 에너지 공급에서 AMI 기반의 양방향 에너지 종합관리 시스템

구축을 통해 에너지 소비의 합리화를 이루고, 스마트미 터 및 AMI 구축 등을 통해 전기요금에 반응하여 에너 지를 절약하는 가전기기 보급 및 부하관리를 실현하여 최대전력을 감소하는데 목표를 두고 추진된다.

지능형 소비자 기술은 양방향 통신 인프라를 접목 하여 소비자에게 다양한 서비스를 제공함으로써 에너 지 효율을 향상시키는 기술을 말하며, AMI 기술, EMS(Energy Management System)기술, 양방향 통신 네트워크 기술로 구성된다.

그림 2. 지능형 소비자 구성도[지식경제부, 스마트그리드 국가 로드맵].

그림 3. AMI구성[‘스마트그리드 구현을 위한 핵심영역’, 전기신문].

효율을 높이는 서비스 제공의 기반 인프라를 말한다.

(1) WAN(Wide Area Network): 전력설비의 종 단과 다양한 DCU/DGU들이 연계된 송배전을 위한 통신 네트워크이며, Ethernet 기반의 유선 네트워크가 주로 사용되고 있다. (2) NAN(Neighborhood Area Network): 스마트그리드의 필드영역을 담당하는 통 신 네트워크로 스마트미터와 다양한 DCU/DGU의 연계를 위한 기술로 Wi-Fi 메시와 SUN 등의 무선 메시 네트워크 기술과 유선 네트워크인 PLC 기술이 사용되고 있다. (3) HAN(Home Area Network):

홈, 빌딩, 산업 부분의 통신 네트워크 기술로 정보가전 의 제어 및 응용서비스를 디스플레이 하기 위한 통신 네트워크이다. 기존의 유선 통신인 PLC(Power Line Communication)기술과 WPAN영역의 Zigbee 및 WLAN의 Wi-Fi 등이 사용되고 있다. (4) SUN (Smart Utility Network): 전력망에서 댁내 가전기 기, 스마트미터 및 그 밖의 통신 단말장치를 무선으로 연결하여 이들 기기간의 통신을 지원하는 통신망으로 NAN과 HAN이 통합된 통신망이다.

AMI 연계 어플리케이션과 기대효과

AMI와 가장 밀접하게 연계가 필요한 어플리케이 션은 수요반응(DR) 시스템이다. DR시스템은 전력회 사 입장에서는 전력의 원활한 공급 및 정전, 단전 사 태를 예방하는 효과 등을 위하여, 고객의 입장에서는 효율적인 전력사용을 통하여 전력사용 요금을 절감하 기 위하여 실시간 요금제를 기반으로 시행된다.

DR시스템 외에도 가정의 에너지관리시스템(EMS) 과 전기자동차 등의 어플리케이션 운영에도 AMI가 기반 인프라가 될 것이다. 유틸리티 입장에서는 AMI

폼을 통하여 서비스가 연계되는 방향으로 운영될 것 이다.

에너지관리시스템(EMS, Energy Management System) 개요

최근 사용자에게 전력 사용 정보를 실시간으로 알 려줌으로써 사용자가 전력사용량을 능동적으로 절감 하고 필요 시 전력공급회사가 피크 시간대의 부하 사 용량을 조절하여 사용자로 하여금 피크 시간대에 전 력사용량을 절감할 수 있도록 유도하는 기능을 가진 시스템의 필요성이 크게 부각되었다.

특히, 현재의 가정용 전력요금제인 누진 요금제가 아닌 극히 짧은 피크 시간대에 대한 차등 요금제 적용 시 효과가 크게 나타나고 있음을 다양한 연구사례에 서 알 수 있다.

실제 에너지 사용자에게 전력사용 정보를 제공하여 효율적인 에너지 사용 및 사용량 절감을 유도할 수 있 는 시스템의 필요성이 절실한 실정이며, 이러한 요구 는 EMS를 통해 실시간 요금제 적용 및 효율적인 에 너지 사용이 가능함을 입증하게 되었다.

최근에는 전력뿐만 아니라 가스 및 수도 등을 포함 해 모든 유틸리티를 전체적으로 관리하는 시스템에 대한 개발이 진행 중이며, 전체 에너지 관리 관점에서 화학공학 관련 종사자가 기여할 수 있는 기회가 있는 영역이라고 생각된다.

EMS는 적용 범위에 따라 HEMS(Home Energy Management System), BEMS(Building Energy Management System), FEMS(Factory Energy Management System)으로 구분된다.

1) HEMS(Home Energy Management System) 수용가의 관점에서 전기, 가스 등의 에너지 사용에 대한 모니터링, 제어 및 최적화를 위하여 사용자와 공 급자가 실시간으로 정보를 피드백하는 형태의 진보된 시스템이다.

에너지 디바이스들의 사용량 검침 및 정보 수집 기 능을 제공하고, 수용가의 자동 제어 및 계측 등의 서 비스 환경을 제공함으로써 에너지 절감 효과와 효율 향상을 극대화 하는 것을 목적으로 한다.

사용자는 HEMS을 활용하여 요금이 싼 시간대의 전기에너지를 사용하고 요금이 비싼 시간대의 전기에 너지 사용을 피할 수 있어 효율적인 전기에너지 사용 이 가능해지고, 공급자 입장에서는 효과적인 계통 보 호, 피크 시간대 추가 발전 방지 등 효율적인 발전 계 획 수립이 가능하게 된다.

2) BEMS(Building Energy Management System) 건물에 대한 각종 정보 수집 및 건물자동화를 통하 여 최적의 에너지 관리와 환경관리를 담당한다. 업무 용 빌딩, 지역 냉난방의 에너지설비 전체의 에너지 절 약 감시 및 제어를 자동화, 일원화하는 시스템이다.

건물 내의 에너지 사용 상황이나 설비기기의 운전 상황을 실시간 모니터링하여 그 때의 수요 예측에 근 거한 최적 운전 계획을 신속히 수립, 실행한다.

3) FEMS(Factory Energy Management System) 공장 내에서 소비되는 주요 에너지를 파악하여 에

너지 사용량의 합리화를 도모하는 시스템이다. 이를 위하여 각종 센서를 이용하여 에너지 사용량, 제품의 생산수량, 생산설비의 가공 등 생산 활동에 대한 데이 터를 모니터링하고, 수집한 데이터를 분석하여 구체 적인 에너지 효율화 대책을 세울 수 있게 해준다.

지능형 운송(Smart Transportation) 1) 지능형 운송 개요

지능형 운송 분야의 경우 전국에 다양한 형태의 충 전인프라를 구축하고, 전기차 사업자와 협력을 통해 새로운 비즈니스 모델을 창출함과 동시에, 전기요금 이 저렴한 시간대에 전기차를 충전하고, 비싼 시간대 에 전력을 재판매하는 V2G 시스템을 구축하는 것을 목표로 추진된다.

지능형 운송 기술은 부품·소재 기술(전기모터, 배 터리, BMS(Battery Management System) 개발 기 술 등), 충전 인프라 기술(전기차에 효율적으로 전기 를 공급하기 위한 급·완속 충전기, 충전 인터페이스 부품 및 인증·과금 등을 위한 ICT(Information &

Communication Technology) 서비스 시스템 구축 기술), V2G(전력망과 전기차 배터리 전원을 연계하 여 양방향으로 전력을 전송·역송하는 기술로서 실시 간 시장요금에 근거하여 효율적인 계통 연계 및 운용 방안을 구축하는 기술)로 구성된다.

충전에 필요한 시간, 1회 충전 주행거리, 전력 배전 망에 대한 Peak부하 발생 가능성 등은 기존 내연기관 자동차와 비교해 현재 전기차 확산을 늦추는 요소이

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그림 4. HEMS 및 BEMS 구성[누리텔레콤 homepage].

지만, 상기의 기술개발을 통해 충분히 극복될 수 있을 것으로 판단된다.

부품·소재 기술 개요

전기차의 주요 부품은 모터, 인버터, 배터리 및 BMS(Battery Management System)등으로 구분될 수 있으며, 이 가운데 가장 핵심은 전기차의 성능 및 가격과 밀접한 관계가 있는 배터리라고 할 수 있다.

오래 전부터 전기차 개발을 위해 다양한 종류의 배 터리를 적용하여 왔으나, 주로 낮은 수준의 성능으로 단순 개발품에 그치는 정도였다. 하지만, 2000년대 Ni-MH 전지를 적용한 도요타 프리우스(Hybrid Electric Vehicle)가 상업화에 성공하면서 전기차 보 급 확대의 길을 열었다. 최근 고유가 및 친환경 자동 차에 대한 사회적 요구가 높아지면서 HEV에 대한 수요가 급격히 증가하였으며, 중장기적으로 PHEV(Plug In Hybrid Electric Vehicle) 및 순수 EV(Pure Electric Vehicle)에 대한 보급이 확대될 것으로 예상된다.

HEV에 적용되는 전지는 상대적으로 출력에 대한 우수한 특성이 요구되는 반면, PHEV및 순수 EV는 출력뿐만 아니라 에너지 특성에 대해서도 우수한 성 능이 요구된다. Ni-MH전지와 비교하여 출력 밀도 및

에너지 밀도가 우수한 전지는 LIB(Lithium-Ion Battery) 이다. 사실 기존 소형 IT기기에 주로 사용되 어 왔던 LIB가 전기차에 단순 적용되기는 힘들며, 전 기차에 적합한 별도의 소재(음극재 및 양극재 등)를 사용하여 비로소 전기차에 적용할 수 있다.

전기차용 리튬이차전지의 주요 소재 1) 양극재료

주요 양극재료는 층상 암염구조의 리튬전이금속 복 합산화물이며, 대표적인 산화물로는 합성의 용이성과 수명 및 성능적인 측면을 고려한 LiCoO₂를 사용하였 으나, 코발트 가격이 높아 최근에는 코발트 대신에 Mn, Ni를 일부 치환시킨 삼성분계(LiNixMnyCozO₂, x+y+z=1)가 사용되고 있다. 삼성분계는 LiCoO₂에 비해 가격이 저렴하고 높은 출력과 재료의 구조적 안 전성 때문에 고온에서 장시간 유지 시에도 좋은 특성 을 보여 전기차용 리튬이차전지에 가장 많이 사용되 는 양극재료이다.

양극재가 우수한 전지특성을 나타내기 위해서 갖추 어야 할 요건은 다음과 같다.

① 넓은 범위의 조성에서 가역적인 반응과 일정한 평탄 전위를 나타내야 함(많은 양의 리튬 이온 이 삽입-탈리 되며, 충·방전 과정의 에너지 효

그림 5. 스마트운송 개념도 및 전기차 부품·소재[GS칼텍스 지경부 발표자료(’ 10. 12), 현대 현대자동차 연구개발본부, 조

영우, 친환경자동차 동향 및 개발현황(’ 09. 11)].

율이 높아짐)

② 단위무게(or 단위부피) 당 고용량을 갖도록 가 볍고, 구조가 치밀해야 하며, 고출력을 위해서 전 자 전도도와 이온전도도가 높아야 함

③ 사이클 효율이 높아야 함(양극 or 음극에서 리튬 의 순환과 관계없는 부반응이 일어나면 효율이 낮아짐)

④ 충·방전 시 상전이가 일어나지 않아야 하며, 결 정 격자의 부피변화가 크지 않아야 함(부피변화 가 크면 활물질이 집전체로부터 탈착되어 용량 이 감소함)

⑤ 전해질 등과 반응하지 않도록 화학적 또는 전기화 학적으로 안정해야하며, 열적으로도 안정해야 함

⑥ 입자가 구형이고 입도의 분포 범위가 좁아야 함 (입자들 사이의 접촉효율 및 전기전도도 향상)

2) 음극재료

주요 음극재료는 흑연 및 비정질 카본을 비롯한 탄 소와 최근에 고용량 금속음극재료로 개발되고 있는 Si 기반의 금속-탄소 복합체이다. 탄소재는 구조가 다양 하여 그 구조에 따라 리튬 저장용량 및 저장과정이 다 르게 나타나기 때문에 구조에 따른 어떠한 구조의 탄 소가 리튬이차전지 전극재료로서의 적합한가에 대해 많은 연구들이 진행되고 있다. 현재 연구개발의 큰 방 향은 고용량화와 고출력화 기술개발이며, 고용량화 기술은 탄소계 재료의 우수한 싸이클 특성과 실리콘 이나 주석계를 기반으로하는 비탄소계 음극활물질에 집중되고 있으며, 고출력화 기술은 탄소계를 기반으 로 전자전도와 이온전도가 우수한 전극재료의 개발에 주목되고 있다.

일반적으로 음극활물질이 갖추어야 할 요구 특성을 살펴보면 다음과 같다.

① 표준전극전위가 낮아서 셀 측면에서 높은 전압 을 얻을 수 있어야 함(양극과 전지를 구성 할 때 보다 높은 전지전압을 나타낼 수 있음)

② 리튬과의 반응에 따른 구조변화가 적어야 함(반

응에 따른 구조변화는 사이클이 진행됨에 따라 구조 내에 스트레스를 축척하기 때문에 가역성 을 저해하여 장기신뢰성을 낮추게 됨)

③ 가역성이 좋아서 사이클 효율이 높아야 함

④ 고체상에서 리튬의 확산속도가 빨라야 함(음극 에서의 리튬의 확산 속도는 셀의 성능 구현에 매 우 중요)

⑤ 전기전도도가 높아야 하며, 단위 중량당 저장할 수 있는 전기량(Coulomb)이 많아야 함

⑥ 높은 전극밀도를 얻기 위해 재료의 밀도가 높아 야 함

⑦ 전극의 구조적 안정성을 위해서 충방전 시 체적 의 변화가 작아야 함

이외에도 물리적 특성인 낮은 비표면적, 높은 탭 밀 도, 입자크기 및 분포 등이 높은 에너지 밀도 및 출력 을 얻는데 중요하다.

충전인프라 기술

충전인프라의 주요 구성요소는 크게 충전인프라 운 영시스템, 충전기 및 인터페이스, 전력공급설비, 정보 시스템으로 구분할 수 있다. 충전에는 전기차의 충전 구와 충전기를 직접 연결하는 직접충전 방식이 현재 가장 널리 이용되는 방식으로 홈충전기, 완속충전기 (단상 220V), 급속충전기(3상 380V)가 있다. 충전기 와 전기차 간의 인터페이스는 통신, 물리적 커넥터, 소 켓, 플러그 등을 의미하며, 급속의 경우 세계 표준을 정하기 위해 활발하게 논의 중에 있다. 또한 충전소 바 닥하부에 교류를 발생시키는 급전선로를 자성재료(코 어)와 함께 매설하고, 자동차 바닥부에는 집전장치가 장착되어 집전장치에서 발생된 전류는 정류를 거쳐 배터리로 충전되는 방식인 비접촉식 충전방식이 있으 며, 배터리 자체를 교환하는 전지교환방식이 있다.

전기차의 충전이 사실상 배전망에 영향을 끼치는 수준까지 전기차의 보급이 확대되었을 경우, 충전인 프라 운영시스템은 원격에서 각각의 충전소에 설치된 모든 충전기들의 운영에 관여하는 시스템이다. 고객

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력을 전력망으로 역전송하거나 전기차들의 충전률을 억제하는 등의 수요반응 서비스를 위해 전력망과 통 신하는 기능을 포함하는 시스템’을 의미한다. 즉 전기 차의 배터리를 이용하여 실시간 전력시장요금에 근거 하여 계통운영 보조서비스를 위해 전력을 역전송하거 나, 전기차에 충전을 할 경우에도 일종의 수요반응서 비스(DR)로서 계통의 첨두부하 시간대를 피하여 충 전하는 시스템을 의미하며, 이를 제어하기 위한 전력 망과 전기차들간의 통신 기술을 포함한 시스템이다.

일단 V2G 기술 실현은 대규모 전기차의 보급이 전 제가 되어야 한다. 즉 적은 수의 전기차는 전력량이 소규모이므로 전력망 사업자 입장에서는 전력망 운영 에 큰 도움이 되지 않는다. 따라서 비즈니스 모델에서 Aggregator의 역할은 매우 중요하다. Aggregator는 최소 1MW이상의 전기차 배터리 전력을 조직화 하여 야 경제성이 있으며, 전력망 사업자의 상위단 EMS와

이 존재하지만, 머지 않은 시기에 우리에게 다가올 환 경이라고 판단되며, 선진국을 중심으로 연구가 활발 히 진행 중인 기술이므로 IT 강국인 우리나라가 기술 을 선점하기 아주 좋은 조건을 갖추고 있다. 따라서 전력사업자, 전기차 제작자, 통신사업자 및 정부가 공 동으로 참여하여 사업모델 개발 및 신규시장 창출을 위해 노력할 필요가 있다.

지능형 신재생(Smart Renewable) 1) 지능형 신재생 개요

지능형 신재생에너지 분야는 발전이 간헐적이고 출 력제어가 어려운 신재생발전원을 기존의 전력망에 안 정적으로 연계, 운용할 수 있는 인프라를 구축하고, 에 너지 자급자족이 가능한 가정 및 빌딩, 마을을 구현하 는 것을 목표로 추진된다.

지능형 신재생 기술은 신재생에너지 보급에 장애가

그림 6. 지능형 신재생 구성 요소[스마트그리드사업단 homepage].

되는 요인을 극복하여, 신재생발전원을 기존의 전력 망에 안정적 연계가 가능케 하는 기술로, 마이크로그 리드 기술, 에너지저장기술, 전력품질 보상기술, 전력 거래 인프라 기술로 구성된다.

마이크로그리드 기술은 다양한 신재생발전원을 포 함한 분산전원과 부하의 통합적 관리를 통한 지역적 전기-열 에너지 공급체계 기술을, 에너지 저장기술은 배터리, 플라이휠 등 에너지저장매체 기술 및 운용기 술을, 전력품질 보상 기술은 급격한 출력 변동으로 인 한 계통 전압과 주파수 변동을 억제하는 기술을, 전력 거래 인프라 기술은 실시간 전력요금제에 의한 전력 입찰 및 발전량 계량을 위한 통신체계와 분산발전원 제어 체계 관련 기술을 의미한다.

중대형에너지 저장기술

전력계통에서 요구되는 에너지저장 장치는 다양한 출력과 저장시간에 따라 적용되는 분야가 크게 장주 기와 단주기용 에너지 저장장치로 분류된다.

장주기용 중대형 에너지 저장장치는 기저부하의 유 휴전력을 이용함으로써, 전력계통의 효율적 운영 및 안정성을 증대시키기 위한 Energy management 용 중대형 에너지 저장장치로 리튬이온전지, RFB

(Redox Flow Battery, NaS 및 CAES(Compressed Air Energy Storage)시스템 등이 있다.

단주기용 중대형 에너지 저장 장치 시장은 수송·

기계 분야에서의 제동에너지 회수에 따른 전력 회생 시장과 스마트그리드의 순간 정전 방지 및 재생에너 지원의 단주기 출력 변동완화를 위한 전력 안정화 시 장으로구분되며, 초고용량캐퍼시터와FESS(Flywheel Energy Storage System)가 대표적인 장치이다.

전력저장 기술은 전력산업분야에서 미래 세계시장 을 선도할 중요기술이다. 전 세계적인 신재생에너지 확대 정책과 더불어 피크 부하관리 및 운용효율 향상 의 필요성이 강조되는 시점에서 전력저장장치의 전력 계통 적용은 지속적으로 확대될 것으로 예상된다. 이 를 위해 배터리와 같은 하드웨어 기술과 운용시스템 전반의 소프트웨어 기술개발이 필수적이라고 할 수 있다. 특히, 배터리 분야는 화학공학과 매우 밀접한 관 련이 있는 분야로서 화공관련 산업에서 많은 기여가 필요한 부분으로 생각된다.

맺음말

앞서 기술한 바와 같이 스마트그리드는 전기의 생 산, 운반, 소비 과정에 정보통신기술을 접목하여 전력

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그림 7. 중대형 에너지 저장장치 용량별 비교.

2009년부터 한국형 스마트그리드 개념이 도입된 이 후로 국내 녹생성장의 한 축으로 인식되어왔으며, ‘스 마트그리드 국가로드맵’수립, ‘스마트그리드 제주실 증단지’구축, ‘지능형전력망법’제정 및‘제1차 지능 형전력망 기본계획’발표 등 대기업을 비롯한 많은 기 업들의 관심과 정부의 정책적·제도적 지원은 계속되 고 있다.

각국에서 스마트그리드에 접근하는 방법이 조금씩 차이가 있기는 하지만, 각국 정부는 국가 인프라 사업

저자약력 서 성 현

1995 서울대학교 공과대학 화학공학과 석사 2009 GS칼텍스 신사업본부 스마트그리드

PM/차장

2012 현 GS에너지 전지소재사업팀 부장