ESCO Column 2
Ⅰ. 서 론
1. 에너지·IT 융합기술 가. 개요
에너지·IT 융합기술(그린 IT) 현황과 전망
지구 온난화와 기후변화, 신규 개발도상국의 발전에 따른 에너지 고갈 문제는 그린 IT라는 자연친화적인 IT기술에 대한 관심 을 불러왔다. 그린 IT란 환경을 저해하는 현 IT의 문제점을 친환경적으로 바꾼다는 의미로 해석되고 있으나 차량으로 인한 공 해나 산업에서 발생하는 환경오염 등을 IT기술로 방지하고 예방해 더 친환경적으로 만들어보자는 의미이다. 에너지와 IT융합 기술(그린 IT)이 무엇이며 현재 기술 현황 및 향후 전망에 대해서 알아보고 국내외 기술 동향에 대해 살펴보고자 한다.
글 한국전자통신연구원 정명애 박사 출처 녹색기술동향보고서 2010년 제5호
환경을 의미하는 녹색(Green)과 정보통신기술(IT)의 합성어로 ‘IT 부문 녹색화(Green of IT)’와 ‘IT 융합에 의한 녹색화(Green by IT)’를 포괄한다.
<그림 1> 에너지 IT 융합 산업기술 로드맵 (지경부 2010)
구분 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
기술 개발
신재생에너지원 발굴
IT산업의 효율 향상
전통산업의 효율 향상
저탄소형 녹색 생 활혁명
박막 태양광 발전 기술 박막 태양광 발전 고도화 기술
실리콘 박막 태양전지 기술 실리콘 박막 태양전지 고도화 기술
화합물 반도체 태양전지 기술 화합물 반도체 태양전지 고도화 기술
친환경 자가충전 전원장치 기수 친환경 자가충전 전원장치 고도화 기술
전기활성 고분자를 이용한 신재생 에너지 기술
그린 컴퓨팅 기술
일반 조명용 고휘도 LED 기술
그린홈 에너지 통합제어 시스템 기술 그린홈 에너지 통합제어 시스템 고도화 기술 특수 조명용 고휘도 LED 기술 전기활성 고분자를 이용한 신재생 에너지 고도화 기술
초절전 그린 컴퓨팅 기술 무전원 SoC 기술
그린 네트워킹 기술
그린 빌딩 에너지 관리 기술
USN 기반 강하천 수질검사 기술 USN 기반 강하천 수질검사 고도화 기술 그린 빌딩 에너지 관리 고도화 기술 스마트 그리드 기술
재난 예측 시스템 기술 재난 예측 시스템 고도화 기술
스마트 그리드 고도화 기술 원전 계측제어시스템 기술
온실 가스 모니터링 기술 온실 가스 모니터링 고도화 기술
탄소 관리 프레임워크 기술 탄소 관리 프레임워크 고도화 기술
디지털 원전 계측제어시스템 기술 무전원 SoC 고도화 기술
초절전 그린 네트워킹 기술
차세대 에너지 프로슈밍 환경 기반 그린 홈, 빌딩, 산업시설에서 전 력의 생산, 분배, 소비를 효율적으로 관리하여, 에너지 리소스의 최적 운용을 지원할 수 있는 IT 기반 에너지 관리시스템 등을 포 함하는 전통산업의 효율성 향상기술과 박막 태양광 발전시스템, 인조태양광 시스템 설계 기술 등의 신재생에너지 발굴 기술, 그린 컴퓨팅, 그린네트워크 등의 IT산업의 효율성 향상 기술, 그린 에너 지 하베스팅 섬유 기술 등을 포함하는 저탄소형 녹색 생활 혁명기 술로 나누어 생각할 수 있다.
나. 현재기술 현황 및 향후 전망
에너지 IT융합 기술 관련 그린 IT 시장 현황을 살펴보면, AMD 는 당초 노트북 프로세서를 위해 개발했던 ‘파워나우’ 기술을 서 버용 옵테론 프로세서에도 적용해 서버의 전력소모 절감을 시도 하고 있다. 파워나우는 지속적으로 전력소모를 80%까지 줄일 수 있으며 파워나우를 장착한 컴퓨터는 내년 상반기 중 시중에 선보
제품군을 발표했는데, 이 제품군은 조명 시스템의 에너지를 최고 25% 절약하면서 편안함을 동시에 향상시키는 새로운 전력 반도체 를 15% 저렴한 가격에 출시하고 있다. 인켈은 대기전력 1W 미만의 초절전형 AV 리시버 개발을 수행중이고 특히 대기전력 1W 미만을 유지하는데 핵심이 되는 보조전원 장치를 개발하여 자사 홈 시어 터용 신제품인 AV 리시버 RD6503에 적용함으로써 에너지 관리 공단으로부터 에너지 절약 마크 확인증을 발급받았다.
IBM의 ‘빅그린 프로젝트’, ‘에너지 효율 향상을 통한 친환경 저전 력 서버 출시’, Del사의 ‘납 등 환경파괴 물질 제거한 친환경 PC 출시, 저전력 PC 출시’, Apple사의 ‘PVC와 브롬화 내연제의 사 용 중지’, SUN사의 ‘수냉식 냉각 시스템의 효율향상 및 이산화탄 소 배출 최소화’ 등의 그린 에너지IT 분야에서의 빠른 대처를 수 행중이다.
히타치의 전력 소비 절감 핵심기술로 MAID, Virtage 가상화 기 술, 고성능 소형 HDD 기술 등이 있으며 이중 MAID 기술을 통해
료소와 전문병원을 연결하여 CT 등의 의료영상을 원격으로 판독 하는 “원격방사선 진단 시스템” 구축을 추진 중이다.
호주에서는 제조 및 수입되는 전기제품 저전력 기준으로 ‘최소 에너 지 성능계획(Minimum Energy Performance Scheme: MEPS)’
을 운영하고 있으며 PC에 대한 기준 2009년 10월 도입하였다.
환경 신호 및 환경-인체 간 상호작용을 에너지원으로 하여 언제 어디에서나 그린 에너지를 하베스팅하고 이를 휴대용 IT 기기를 위 한 부분/보조 전력으로 지원하는 기술로 발전할 전망이다.
에너지 절약 효율을 위해 실생활 기반 에너지 모니터링 및 제어 가 능한 관리 시스템 뿐만 아니라 제품별, 모듈별 기능 및 네트워크 연동화가 제공될 것이며, AC/DC 공급 스위칭으로 에너지 효율을 높이는 기술로 발전할 전망이다.
기기명 핵심원천기술 현재 기술수준 향후 기술 개발 전망
PC
PC용 PSU
능동형 컨버터 기술과 소프트 스위칭 방식을 이용한 PC 전력 86% 효율 확보 미국은 전력효율 ‘80+인증제’ 도입
600W 이상의 파워서플라이 고용량화
시스템/전력반도체 ASIC 또는 ASSP 형태의 파워매니지먼
트 IC집중 개발 임베디드 형태의 파워 매니지먼트 IC 구 현을 위해 서브 마이크론 BCD 공정
SSD 기술
128G SSD까지 개발 되었음.
DRAM, Flash 메모리 기반의 SSD기술 반도체 가격 하락으로 HDD와의 가격
차이가 줄어드는 추세
1테라급 SSD 개발 고속인터페이스, 냉각시스템, 저전력등의 기술 고급화 예상
차세대 박막 냉각 기술
1.5~2mm 두께의 Heat Transport Device, Heat Spreader 연구
두께 1mm이하, 20W/cm2의 박형 냉 각 소자
TV·디스 플레이
Econo-Eco LCD
높은 색재현성, 10만 시간 이상의 장수 명, 무수은 LED LED BLU는 CCFL 대비 50% 소비
전력절감
고율 30%개선된 LCD 광원용 고효율 LEDBLU 개발 고휘도 20%,효율 10%이상 개산된 고효
율LCD 편광판개발
Green PDP 50~60 인치대 대면적 PDP 까지 구현
Pb 함유 Glass frit가 대부분임 고효율 전극 소재 개발 저전압 구동 기술 개발
LED 광원 LED 조명용 광원 모듈은 일부 상용화 고효율의 Chip on board(COB) 방식의 LED 광원모듈
OLED
발광효율 64lm/W 발광 재료, 발광 도핑재료, 편광판, 봉지
재료 중 일부를 제외하고 대부분 수입
발광 효율 100lm/W 이상 대면적, 박막화, 저비용, 플렉서블 기판
등의 적용 예상 서버 고효율 DC PSU AC 파워서플라이를 DC 파워서플라이
로 교체하면, 약25% 비용 절감 효과
DC/DC컨버터를 이용한 POL (point- of-load)파워서플라이
<표 1> 국내 IT가전 및 기기 의 현재 기술 수준 및 향후 기술 개발 전망
Ⅱ. 국내외 기술 동향
1. 국내 동향
국내 그린 홈 에너지 통합 모니터링 및 관리를 위한 인프라 기술은 홈 네트워크 및 홈오토메이션 기술의 발달과 더불어 유비쿼터스 및 IT 기술의 발달로 비약적인 기술 발전을 이루었고 이에 대한 기 술 및 서비스 수준을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
기술내용 개발목표 선진국
최고수준(’15년)
선진국대비 목표달성도 [%]
현재 수준 2015년
실내 환경 복합 무선 감 지 기술
IEEE 802.15.4 기술 적용 단계
응용 분야별 기술 개 발 및 적용
응용 분야별 기술 보
편화 및 활용 100
주택 실내 냉난방 에너지
환경 제어기술 유선네트워크를 활 용한 난방 제어 기
술 적용
U-IT 기술을 이용한 주택 냉난방 제어 기
술 보편화
다양한 유무선 기 능을 활용한 Home Control 기술 일반화
100
Smart Home Control용 공동주택 냉난방 통합
관리 기술
통합 냉난방 관리 기 술 없음
Smart Home Control 을 위한 통합 관리기
술의 일반화
세대를 위한 단지 관리 시스템 보급
일반화 100
<표 2> 그린 홈 에너지 통합 모니터링 및 관리를 위한 인프라 기술
국내의 에너지 원격검침 사업은 다양한 시범사업의 수행을 통해 기술검증 및 보완을 수행 중에 있다.
저압 수용가에 대한 시범사업은 지그비 방식을 사용하여 단순 원 격 검침 기능 위주로 제주도에 1천 가구를 구축하였고, 2005년부 터 한국전력에서 고속 전력선 통신을 이용한 원격 검침 시범사업 을 시작하여 2009년 약 5만 5천 가구 원격 검침을 구축 중이다.
고압 수용가의 경우 2000년 처음으로 산업용(고압) 소비자를 대상 으로 원격검침시스템을 도입하여 원격 검침 사용화를 시작하였으
나 수요측 관련 애플리케이션과의 원활한 정보 교환 및 공유를 통 한 다양한 부가서비스 제공의 수준에는 미치지 못하고 있다.
기업명 기술 개발 현황
NHN
o 저전력 서버를 적극 활용을 추진하고, 케이블 배선 구조 변경, 서버 가상 화 기술, 고효율 리턴던트, 외기 도입 등을 통해 기존 IDC에 비해 전력 효율 을 30%이상 향상
삼성전자 o 옥수수 전분을 재료로 한 휴대폰 개발 o 환경호르몬 유발 재료 미사용 휴대폰 o 충전알리미(charger reminder)로 전력소비 절감
LG전자 o 납ㆍ카드뮴 무함유 친환경 부품으로 교체 o 부품 고정용 접합제를 무연소재로 교체
방송통신 사업자
o 에너지 고효율 기자재 도입 의무화를 추진하고(KT) o 공용기지국 확대, 친환경무선국 표준모델 개발(SKT) o ’15년까지 가상화 서버 운영으로 전력 절감 추진(KBS)
<표 3> 국내 저전력 고효율 IT 기술개발 현황
2. 국외 동향
미국의 EPRI(Electric Power Research Institute)에서는 Con- sumer Portal 프로젝트를 IntelliGrid 사업의 일환으로 추진하고 있으며, 실시간 전력 가격 서비스, 전력 관리, 유출방지, 원격차단 등을 포함하여 AMR을 주요 응용 분야로 채택하고 있다.
2008년 AMI의 용도에 대한 FERC 주관의 조사에 의하며, 2006 년에 비해 원격 고장관리와 원격 펌웨어 업그레이드가 가장 큰 장 점으로 선택되었고, 전력소비자 서비스에 대한 수요가 가장 높게 평가되었다.
유틸리티들이 MDMS의 Meter Data를 활용한 부가 서비스 등 운 영시스템과의 연계서비스 분야에 크게 만족하고 있으며 전력품질 에 상당한 관심을 보이고 있다는 것을 보여준다.
Source: 2006 FERC Survey and 2008 FERC Survey
<그림 2> AMI 운용에 관한 조사, FERC, 2008
유럽의 Smart Meter는 SUN 통신 모듈을 내장하고 있으며, 제 공되는 SUN 통신은 WAN 통신을 직접 접근하거나 NAN 통신을 접근할 수 있는 방법을 제공한다.
이탈리아 Enel사는 1998년 저속 전력선통신 기술을 이용한 원격 검침 시스템 설계를 시작하여 현재 약 33Million 전 수용가에 대 하여 AMI 시스템 구축 완료하고 운영 중으로 저속 전력선통신 을 이용한 NAN을 구축하고, 기간망으로 GSM/GPRS/PSTN 등 이 사용 중이다.
자가발전을 통한 에너지 하베스팅 기술에 대한 연구의 국가적 경 쟁이 치열하다. 버클리 무선연구센터 등에서는 초저전력 근거리 무선 통신용 노드에 대한 연구가 진행중이며, 동시에 배터리와 Self-powered용 솔라셀 및 Vibrator 파워생성 기술 등에 대한 연구가 진행 중이다.
Adaptiv Energy(AE)사는 Ruggedized Laminated Piezo(RLP) 압전 기술을 기반으로 하는 자가발전(self powered)이 가능하 고 대기전력(standby power) 없이도 컨트롤러를 깨울 수 있는
Adaptive Touch Sensor Switch를 개발하였다.
독일의 Enocean사는 자가발전 무선 송신기 디바이스인 PTM 200C를 이용하여 무전원 무선 원격 제어기를 개발하였으며, 이 는 내장되어 있는 Electro-dynamic 발전기에 의해서 전원이 제 공된다.
<그림 3> AE사의 RLP Sensor Switch와 Joule-Thief Module
기업명 기술 개발 현황
Intel CPU 대기 상태 전력 기술을 활용하여 전력 소비를 20%(8W)까지 절감
AMD 동작주파수와 전압에 따라 동적으로 코어 전력을 제어하는 기술 개발
3COM 연결된 장치에 따라 최대 전력 출력을 사용자가 직접 설정할 수 있는 POE(Power over Ethernet) 기술 개발
노키아 저전력 소비의 그래픽 기술과 배터리 채택
<표 5> 해외 저전력 고효율 IT 기술개발 현황
미국의 시장조사기업인 ARM 리서치에 따르면, MES·공장자동 화(FA)·기업자산관리(EAM)·기업수준관리(EQM) 솔루션을 합친 제조운영시스템(MOS)의 세계시장 규모는 2008년 58억 달러에서 2011년은 83억 달러에 달할 것으로 전망하였다. 미국 35%, 일본 25%, 유럽 20% 등 선진국이 시장을 주도하고 있으며 특히 아시아
태평양 지역은 매년 20% 수준의 성장이 예측된다. 전 세계 자동 화 시장규모는 2008년, 5억 개 이상의 기기 출시와 약 50억 달러 의 시장을 형성할 것으로 전망되며, 특히 공장 및 생산 자동화와 자동차 분야 등에서 괄목할 만한 성장세가 예측된다.
선도 FA/공작기계 제조업체는 셀단위의 확장성을 지향하는 가공 시스템과 IT 운용 솔루션을 상품화하여 고부가가치 플랜트 공급 으로 전환하고 있다.
FA용 e-Factory 기반기술 선도 업체인 Rockwell Automation, Siemens 뿐만 아니라, Fastems, Mazak 등 공작기계 전용 운용 솔루션 및 관련 장치, 통신 제품군 라인을 보유한 선도업체의 시 장 점유가 확대되고 있다.
종전 장비-공정-생산IT 전문 업체 주도의 시장에서, 최근에는 약 50%가 Mazak/Fastems 등의 공작기계 관련업체가 공급하는 확 장형 FMC H/W 및 운용S/W를 채용하고 있다.
Ⅲ. 결 론
1. 미래전망 및 대책방안
국내 가전 산업의 경쟁 우위 지속 유지를 위해 에너지 저소비형 정 보가전 연계 기술 및 핵심 부품기술 개발에 따른 수요자 기반의 융합형 정보가전 시장을 형성할 것으로 전망된다.
IT 기반의 에너지 기술 시장은 추후 에너지 측정 및 관리 등의 그 린 홈 관리 기술, 그린 홈 네트워크 기술, 가정용 스마트 그리드 연 동 기술 등과의 연동을 통한 고부가가치 서비스를 제공할 수 있는 수준의 시장으로 성장해 나갈 것이다.
IT 기반의 에너지 기술은 가정 내부와 외부 네트워크 연계를 통 한 실수요자 중심의 서비스를 개발한다면, 디지털TV, 지능형로 봇, 차세대이동통신, 디지털콘텐츠/SW 솔루션 산업 등 타 성장 엔진 분야와도 밀접하게 연계되어 새로운 수요와 부가가치 창출 이 가능하다.
IT 기반의 에너지 기술 시장은 에너지와 환경의 중요성이 더욱 부각되면서 그 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예측되며 향후 저탄소시장을 염두에 둔 IT 신기술 개발과의 접목은 상당한 부 가가치 시장을 창출할 것으로 기대된다.
‘20년까지 전세계 IT 가전 및 기기는 대부분 저전력·고효율의 그 린 IT 가전 및 기기로 교체될 예정으로, 세계 시장 선점을 위한 지속적인 핵심 그린 IT Product 개발 전략 마련이 필요하다.
에너지 IT 융합기술에서 다루고자 하는 ‘환경과 에너지’ 이슈는 국가, 기업, 개인 등 모든 경제주체가 해결해야 하는 공통 관심 사이며, IT 기술의 발달로 시공간적 제약들이 점점 허물어져가 고 있는 글로벌화 시대로의 진입함에 따라 현시장의 점유 확대 와 미래 시장의 선점을 위해 반드시 필요한 항목으로 자리매김 하고 있음에 따라 국가차원의 그린 IT 발전전략 보강 및 수정 수 립과 지원 강화가 필요하다.
친환경 데이터센터 중심의 그린 IT 개념을 확장하여 급변하는 환경에서 생존하기 위한 미래 비전으로 ‘Smarter Planet’ 제시 하고, 원격근무 시스템 ‘OpenWork’ 도입을 통한 사무 공간 감 축 및 원격근무, 원격 협업, 화상회의 등에 대한 정부의 홍보 및 지원이 필요하다.
