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스마트 그리드 – 전력시스템과 그린IT 기술이 융합하다

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저탄소 녹색성장이 글로벌 과제로 등장하면서 온실가스 배출을 최소화하는 그린에너지 산업 혁신의 핵심으로 스마트 그리드 개념이 출현하였다. 스마트 그리드는 기존 전력망에 정보통신기술을 접목하여 전력망의 신뢰성, 효율성, 안전성을 향상시키고, 전력의 생산 및 소비 정보를 양방향, 실시간으로 유통함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 전력망 기술이다.
글_ 오승모 기자, oseam@icnweb.co.kr
최근 ‘저탄소 녹색성장’을 바탕으로 녹색기술의 핵심으로 부상하고 있는 스마트 그리드(Smart Grid)는 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여, 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지 효율을 최적화하며 새로운 부가가치를 창출하는 차세대 전력망을 말한다. 스마트 그리드는 기존의 아날로그 전력망을 디지털화하고 양방향 통신기술을 통해 전력망 운영자, 발전업체, 전력소비자, 에너지관리서비스업체, 장비제공업체 모두에 새로운 가치를 제공하고, 나아가 국가 경제성장 및 기후변화 대응에도 큰 기여를 할 것으로 기대하고 있다.
현재 미국은 노후화된 전력계통의 고도화, 유럽은 신재생 에너지의 활용 활성화, 일본은 효율적인 에너지 관리 등과 같이 각 국가별 필요성을 중심으로 스마트 그리드 기술을 경쟁적으로 추진하고 있다. 한국은 향후의 국가발전 신패러다임으로 “저탄소 녹색성장”이라는 비전을 제시한 바가 있으며 이를 위한 구체적인 실행방안으로 세계 최초 국가단위 스마트 그리드를 2030년까지 구축할 계획을 가지고 스마트 그리드 선도국가로서 국제협력을 주도할 예정이다.
스마트 그리드란 무엇인가
스마트 그리드(Smart Grid)는 기존 전력망에 IT 기술을 접목해 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하고자 하는 차세대 전력망을 말한다. 현재의 중앙 집중형, 일방향인 전력 계통의 비효율성을 극복하기 위한 것으로 분산 전원 시스템을 핵심 개념으로 한다. 신재생 에너지를 중심으로 하는 다양한 분산 전원이 도입되어 전력계통을 규모에 따라 분산적이고 독립적으로 운영할 수 있는 유연한 형태를 갖추게 되며, 각 계통에 센서, 미터들을 장착하여 소비자의 요구에 실시간으로 반응하는 지능화된 전력망이다.
전력 산업의 패러다임이 양에서 질로, 공급 중심에서 수요 중심으로, 중앙집중에서 지역 분산으로, 100년 전 기술이 전력 IT기술로 변화하는 것을 의미한다. 미래의 전력망이 분산된 네트워크 구조를 가진다는 점에서 스마트 그리드는 에너지 분야의 인터넷과 같은 역할을 수행한다고 볼 수 있다.
지금까지 전력 네트워크에서는 품질 좋은 전력공급, 선로 상태 감시, 외부 공격에 대한 복구력 증강, 전력 사용량 자동 파악, 피크 전력 수요예측의 다각화 등과 같이 다방면의 현대화 노력을 기울여오고 있다. 그러나 에너지원의 고갈, 지구온난화 방지 및 탄소 배출량 감소라는 인류 절대적 과제에 대한 해결책 강구와 맞물리면서 생산과 소비에 이르기까지 전력 시스템 및 관련 네트워크를 디지털화, 지능화함으로써 에너지 생산, 관리, 활용의 효율화와 고부가가치 실현이 더욱 절실히 요구되고 있다. 이는 스마트 그리드로 정의되고 녹색혁명의 근간으로 세계적으로 주목을 받고 있다.
최근 미국은 스마트 그리드에 주목하고 있다. 최근 미국의 싱크탱크인 미국 진보센터(CAP)는 Green Recovery라는 보고서를 통해 글로벌 금융 위기를 극복하는 방안 중 하나로 스마트 그리드를 지목했으며, 오바마 대통령 역시 미국 재건계획(Rebuilding America) 연설에서 스마트 그리드의 중요성을 강조한바 있다. 또한 작년 4월에는 바이든 부통령이 경기 부양법(American Recovery and Reinvestment Act)의 일환으로 스마트 그리드 보급 촉진을 위해 대규모 예산을 지원하겠다고 밝혔다.
이처럼 전력 수급의 효율성이 부각되고, 신재생 에너지가 확대되면서 차세대 전력망에 대한 글로벌 차원의 관심은 꾸준히 증가해 왔다. 그렇다면 미국이 지금 스마트 그리드에 대한 투자에 주목하는 이유는 무엇인가?
이에대해 LG경제연구원은 “미국이 스마트 그리드에 주목하는 이유”라는 보고서를 발표했다. 보고서는 1) 미국의 전력망 노후화로 송배전 설비에 대한 기본적인 투자가 절실한 상황이며, 2) 스마트 그리드를 통해 효율적인 전력 소비 체계를 만들어서 발전 및 송배전에 필요한 막대한 투자비용을 줄인다는 구상이며, 3) 풍력, 태양광 등 신재생 에너지의 확대도 스마트 그리드 도입을 앞당기는 요인이라고 분석했다.
이러한 분석은 미국에만 유효한 것이 아니라, 전세계적으로 공통적인 사항이라고도 볼 수 있다. 전력망의 현대화, 소비의 최적화, 신재생 에너지의 확대 등으로 인해 미국의 스마트 그리드 도입이 가속화되고 있다. 특히 실시간 정보 공유를 가능케 하는 정보통신기술의 도입은 기존 전력망의 효율화뿐만 아니라 다가오는 미래에 대응하는 초석이 될 전망이다. 게다가 실시간 요금제(Dynamic Pricing)와 같은 제도적 지원까지 병행될 경우, 스마트 그리드는 온실가스 저감, 에너지 안보 확립 등의 목표를 저렴한 비용으로 달성하는 강력한 수단이 될 수 있다.
LG경제연구원은 “우리나라에서도 전력 사용량이 꾸준히 증가하면서, 공공기관 및 건물의 에너지 효율화가 중요한 이슈로 등장하고 있다. 또한 정부의 적극적인 지원하에 신재생 에너지 사용 역시 꾸준히 확대될 전망이다. 온실가스 감축 및 화석연료 가격 상승 등에 직면하고 있기 때문이다.”고 밝혔다.
스마트 그리드와 각국의 정책
미국은 2000년 전력대란, 2001년 대규모 정전사태 및 2003년 중동부지역 정전사태 경험을 통해 < 표 1>과 같이 EPACT05와 EISA07 법안 등을 마련하여 산학연관이 참여한 다양한 프로그램을 추진하고 있다. 특히, 오바마 행정부가 들어서면서 녹색뉴딜정책 차원에서 재정 지원, 기술 유치, 표준안 마련 등의 다양한 지원책을 강구하고 있다.
유럽은 2030년까지 스마트 그리드 분야에 1 trillion 유로를 투자할 계획으로, EU 차원에서 신재생에너지 중심의 분산형 전원의 보급 확대, 환경 보전, 태양광 에너지 보급, EU 국가 간 전력 거래에 초점을 두고 스마트 그리드 프로젝트를 추진하고 있다. 특히, 범 유럽 연구개발 프로그램(Framework Program 7)을 통해 에너지 집약, 에너지 디자인, 에너지 소비 관련 IT 기반 에너지 효율화 과제를 적극 추진하고 있으며, 2020년까지 에너지효율 20% 제고, 온실가스 20% 감축, 전체 에너지의 20%를 재생 에너지로 대체하는 Triple Twenty 전략을 수행중에 있다.
일본 경제산업성은 2007년 12월 Cool Earth 정책 수립을 시작으로, 2008년 3월 2050년까지 온실가스 배출량을 반감시키기 위한 ‘Cool Earth-에너지 혁신 기술 계획’을 발표하였고, 이를 통해 ITS, 고효율 IT 기기 및 네트워크, HEMS/BEMS 및 지역 EMS, 이산화탄소 회수 및 저장 등의 에너지 관리기술을 핵심기술로 IT 분야를 비롯한 21개 분야의 주요 에너지 혁신 기술 개발을 수행하고 있으며, 국가차원의 신 전력 네트워크 시험ㆍ시범 단지(약 10개 사이트)를 구축하여 분산전원 통합 실증 시험을 추진하고 있다.
한편, 국내에서도 이미 2005년부터 발전, 송배전, 사용자 등 전력 네트워크를 지능화하기 위한 10대 국책과제를 선정하고, 이에 대한 기술 개발을 진행하고 있다. 특히, 2009년 2월 대통령 주재의 녹색성장위원회 1차 보고에서 “세계 최초 국가 단위의 지능형 전력망 구축”에 대한 국가 비전이 발표되고, 우리나라가 기후변화주요국회의(MEF)에서 이탈리아와 함께 스마트 그리드 선도국가로 지정됨에 따라 이를 달성하기 위해 에너지ㆍ환경문제 대응, 차세대 성장동력화, 저탄소 생활화를 주요 과제로 추진하면서 국제적인 차원에서 공동으로 수행할 수 있는 상세 로드맵을 수립중에 있다.
또한 개발된 기술의 상용화 및 산업화 촉진을 위해 실증 시스템을 구축하여 검증 및 평가체계를 구축하는 지능형 전력망 시범 단지 사업을 추진하고 있다. 2009년 7월 제주시 구좌읍으로 시범 단지가 결정되었고, 송변전 시설, 분산 전원 장치, 전기 자동차 충전 시설 및 AMI 등에 대한 기술실증이 완료되는 대로 2011년부터 시범도시를 중심으로 대규모로 보급할 계획이다.
인프라 확충과 신사업 창출
전력망의 지능화라는 비전은 오래 전부터 차근히 추진되어 왔으나, 최근 들어서는 탄소 배출량 감소, 지구온난화 방지라는 명제에 따라 선진 각국의 정책입안 및 표준화는 더욱 가속화되고 있다. 인류가 인터넷이라는 정보 교환의 인프라를 통하여 다양하고 풍요로운 생활을 영위할 수 있도록 급속히 발전하였듯이 에너지를 위한 인프라 구축을 통한 도약을 눈앞에 두고 있다.
스마트 그리드는 에너지의 효율적 이용, 무정전-고품질 전력서비스 제공, 신재생 분산형 전원의 보급 확대 기반 마련, 에너지-환경문제의 주요 솔루션, 신성장동력 그리고 녹색생활 가속화를 위해 반드시 추진해야 할 과제로 꼽히고 있다.
한국전파진흥원은 ‘그린 IT 스마트 그리드 동향’ 보고서에서 “(특히) IT 기술은 스마트 그리드의 자가치유(selfhealing), 수요반응(demand-response) 보안(security), 전력 품질 보장(power quality) 및 전력거래(power trading)를 실현시키는 필수 기술이며, 양방향 유무선 통합 통신 네트워크, 센서 네트워크, 프레임워크 소프트웨어, 보안 등의 최신 IT 기술이 전력 네트워크의 지능화를 위한 원동력”이 될 것이라고 밝혔다.
한국전자통신연구원은 ‘스마트 그리드 기술 동향’ 보고서를 통해 스마트 그리드 시스템 도입으로 인해 새로이 창출되는 사업영역으로 “수요반응 프로그램, 홈네트워크 전력관리자, 에너지포털서비스, 에너지효율 컨설팅, 통합 검침, 소형 신재생 전원, 소형 전력 저장장치, 전기자동차 운영서비스, 탄소 배출권 및 RPS 수익사업 등이 예상된다.”고 밝혔다.
또한 “한국의 세계 최첨단 정보 통신(IT) 기술은 그 어느 나라보다 앞선 스마트 그리드 구축 기회를 가지고 있다. 스마트 그리드가 실현되면 기반 조성, 핵심 기술 개발 및 신 비즈니스 활성화로 글로벌 경쟁력 확보, 신산업 및 녹색일자리 창출과 저탄소 녹색 사회가 실현되고, 스마트 그리드의 국가 브랜드화로 지속적인 경제성장을 달성할 수 있다.”고 전망했다.
아이씨엔 매거진 2010년 06월호

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

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'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

(사진. PTC 코리아)


PTC코리아가 10월 18일 개최한 ‘2018 코리아 CAD 서밋’에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다. PTC의 3D CAD 소프트웨어 크레오(Creo®) 5.0은 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품의 면면에 증강현실을 적용하여 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다. (사진. PTC 코리아)

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2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

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인공지능 시대를 전망하고 사람을 위한 스마트 기술을 소개하는 ‘2016 스마트테크쇼(Smart Tech Show 2016)’가 6월 8일부터 10일까지 코엑스에서 개최된다. 

본 행사는 ‘Smart Tech for Human’라는 슬로건 아래, ▲드론/로봇 ▲가상/증강현실 ▲에듀테크 ▲스마트 모빌리티 ▲리테일테크 ▲3D프린팅 등 주요 이슈를 선정하여 국내 대표 스마트 기술 컨퍼런스 및 전시회를 개최하며, 관련 산업 간의 시너지를 창출할 수 있는 비즈니스의 장을 마련한다. KT, LG전자, ADT 시큐리티, 프로차일드, 한국과학기술원, 경북대학교 산학협력단 등 각 분야별 주요 기업·기관 125개사 400부스 규모로 이루어질 예정이다. 

유통과 IT산업의 융합을 위한 자리로 스마트 기기 체험과 첨단 리테일 솔루션을 접목한 리테일&테크 특별관이 구성되어 IT/유통산업 관계자를 대상으로 앞으로의 IT 리테일샵이 나아갈 방향을 제시한다. 더불어 한국마이크로소프트와 SGA임베디드 주최로 ‘스마트 리테일에 최적화된 MS IoT 솔루션 세미나’를 개최하여 리테일에 스마트한 혁신을 가져올 솔루션을 소개하는 자리를 마련한다. 

◇인공지능 시대, 일자리 전망 콘퍼런스 개최 

본 전시회와 더불어 ‘인공지능 시대의 일자리 창출과 직업능력 개발’을 주제로 분야별 전문가를 초빙하는 전문 콘퍼런스가 6월 8일과 9일 이틀간 열린다. 

첫째 날은 IBM 김연주 상무와 국내 대표 뇌공학자인 카이스트 정재승 교수의 기조강연과 핀란드 미래학자 마르쿠 윌레니우스(Markku wilenius) 교수의 특별강연을 시작으로 스마트기술의 산업과 일자리에 대해 블록체인OS 박창기 대표와 한국직업능력개발원 김영생 박사의 강연이 이어질 예정이다. 

둘째 날은 ‘새로운 일자리 창출 엔진으로서의 VR 그리고 교육훈련 플랫폼으로서의 가능성’에 대한 한국VR산업협회 현대원 회장의 발표와 ‘에듀테크가 가져올 교육의 혁명적 변화를 주제’로 휴넷 조영탁 대표의 기조연설 후에 스타트업 케이스 스터디를 통해 스마트시대에서 일하기 위한 우리의 성공 전략을 짚어볼 예정이다. 

◇드론에 스마트 기술의 미래를 담다 

드론 관련 신기술 촉진과 국내 드론산업 활성화를 목적으로 6월 대규모 드론 이벤트가 열린다. 드론톤은 우수한 엔지니어와 창의적인 메이커들이 드론 관련 기술을 뽐내는 자리로, 4인 1조로 팀을 꾸려 드론을 직접 제작하고 완성된 기체로 드론 게임을 진행하여 완성도와 비행능력을 종합하여 우승자를 가리게 된다. 

드론 조작에 능숙한 유저라면 도전해 볼 만한 대회도 있다. 다양한 장애물 통과 미션을 통해 드론 실력자를 가리는 ‘드론챌린지’가 9일 개최된다. 우승자에게는 최신 스마트 모빌리티가 수여되며, 참가를 원하는 이는 한국FPV협회 홈페이지를 통해 신청 가능하다. 

그밖에 스마트카, O2O, 핀테크 등 분야별로 이루어지는 테크니컬 세미나와 국내 대표 엑셀러레이터간 의 공동 데모데이를 통해 참가기업과 바이어 간의 비즈니스 기회를 마련한다. 

본 행사는 홈페이지에서 온라인 사전등록 시 무료로 관람할 수 있다.

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