ETRI, 탄소중립 위한 마이크로그리드 국제표준 개발

ETRI, 탄소중립 위한 마이크로그리드 국제표준 개발

- 마이크로그리드 시스템 핵심요소 2건, IEC 국제표준 승인

- 에너지저장장치 확대, 수요반응 에너지 관리 활용 기대

국내 연구진이 전기와 정보통신기술(ICT)의 융합을 통해 에너지 이용효율을 극대화하는 마이크로그리드 (신재생에너지원을 포함한 다양한 분산 에너지원을 경제적으로 조합해 해당 지역에 전력의 공급과 수요를 관리하는 소규모 전력망) 기술 국제표준을 개발했다. 안정적이고 효율적인 에너지 활용 체계 마련을 통해 탄소중립 실현의 탄탄한 밑거름이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 마이크로그리드 시스템의 핵심 요소인 에너지저장장치(ESS)와 수요반응(DR) 기술 2건에 대한 국제표준이 국제전기표준화위원회(IEC) 기술위원회 (전기에너지 저장 시스템(TC120), 산업 프로세스 측정·제어 및 자동화(TC65) 기술위원회)에서 승인됐다고 밝혔다.

탄소중립 실현을 위한 국제사회의 노력에 따라 스마트그리드 (Smart Grid : 기존 전력망에 정보통신기술(ICT)을 더해 전력 생산과 소비 정보를 양방향, 실시간으로 주고받음으로써 에너지 효율을 높이는 차세대 전력망. 예상 수요보다 약 15%의 예비율을 두어 더 많이 생산하도록 설계된 현재의 전력 시스템보다 에너지 이용효율이 뛰어남.) 기술의 중요성이 나날이 커지고 있다. 그 중 마이크로그리드는 작은 단위의 스마트그리드로, 대규모 전력 시스템으로부터 독립된 소규모 전력 시스템을 의미한다. 마이크로그리드는 전력 수용가(소비자)와 에너지원(공급자), 에너지저장장치 및 에너지관리시스템을 갖춰 자체적으로 운용이 가능하며, 대규모 전력 시스템과의 연계도 가능하다.

금번 ETRI가 개발하여 제정된 마이크로그리드 국제표준은 에너지저장장치를 전력수요관리와 비상 전원 용도로 활용하기 위한 요구사항 및 유즈케이스(Use Case : 시스템의 동작을 사용자(End-user)의 입장에서 표현한 시나리오로, 시스템에 관련된 요구사항을 알아내는 과정. 소프트웨어 개방 과정 중 그 기능을 개략적으로 설명가능한 방법) 정의와 공장과 같은 산업시설의 수요반응(DR; Demand Response : 전력 수급 상황에 따라 소비자의 평소 전력사용패턴 변화를 유도하는 것으로 우리나라의 수요반응 제도는 크게 요금기반 수요반응과 인센티브 기반 수요반응으로 구분됨) 기반의 에너지 관리 시스템 정의 등 2건이다.

마이크로그리드의 핵심요소 중 에너지저장장치는 생산된 에너지를 저장한 후 발전이 되지 않거나 사용량이 몰리는 시간에 에너지를 방전하여 발전량을 일정하게 유지하는 기능을 수행한다. 이를 통해 과잉 생산되어 남는 에너지의 낭비를 방지하고 안정적이고 효율적인 에너지 활용을 가능케 한다.

연구진은 에너지저장장치의 보급을 위해 현재 사용되는 디젤발전기 기반의 비상전원 시스템 구조를 분석하고, 이를 에너지저장장치 기반의 시스템에 적용하기 위한 요구사항과 지침 (IEC 62933-3-3 : 전력수요관리, 비상전원, 마이크로그리드용 독립운전을 위한 요구사항)을 개발하여 국제표준으로 승인받았다. 향후 에너지저장장치 기반 시스템이 보급되면 현재의 시스템 대비 상당한 탄소저감 효과가 있을 것으로 기대하고 있다. 더욱이 에너지저장장치 기술의 IEC 국제표준이 한국의 주도로 개발되어 승인된 것은 이번이 처음이다.

또한, ETRI는 한양대학교와의 협업을 통해 전력 사용량이 많은 산업시설에서의 수요반응 기반 에너지 관리 시스템 역시 국제표준 (IEC 62872-2 : 산업시설의 DR 에너지관리를 위한 사물인터넷 응용 프레임워크)으로 승인받아 발간하였다. 공장과 같은 제조업체는 운영 및 생산 과정에서 일반 소비자보다 월등히 많은 전력을 소모한다. 이에 따라, 산업용 소비자를 위해 특화된 에너지 관리 시스템이 필수적이며, 이를 구축하기 위해선 스마트그리드와 제조업체 사이의 인터페이스 표준화가 필요하다.

연구진은 전력 소비 패턴, 해당 지역 전력 공급 계획 등의 데이터를 통한 수요반응 예측으로, 마이크로그리드와 연계한 산업 설비의 에너지관리시스템 표준을 개발하였다. 이를 통해 제조업체가 전기 요금이나 전력수요를 효과적으로 관리하는 목적으로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

ETRI 표준연구본부 강신각 본부장은 “전 세계적으로 기후변화 대응을 위해 탄소중립 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다. 탄소중립 실현을 위해 필수적인 마이크로그리드 기술의 국제표준이 국내 연구진의 주도로 개발·승인되어 매우 뜻깊은 성과로 생각한다. 향후 스마트그리드까지 연계하여 전력 시장의 지능화, 효율화에 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 

연구진은 향후 AI 기반의 스마트홈 에너지관리기술의 국제표준 승인을 추진하는 동시에, 건물에너지관리시스템(BEMS : 건물의 효율적인 에너지 관리를 위하여 에너지 사용 내역을 모니터링하여 최적화된 건물 에너지 관리방안을 제공하는 계측·제어·관리·운영 등이 통합된 시스템) 및 공장에너지관리시스템(FEMS : 공장의 특성, 규모, 생산제품 등을 고려하여 제조, 공정제어, 설비관리, 기타 운영 시 에너지 효율 향상을 위해 에너지 사용 모니터링 및 최적화를 제공하는 계측·제어·관리·운영 등이 통합된 시스템) 등 마이크로그리드 핵심·응용 기술에 대한 국제표준을 후속적으로 연이어 개발할 계획이다.

본 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원이 지원하는 ‘마이크로그리드 국제표준화 기반 구축’연구과제를 통해 개발되었다.