[글 한국지멘스 스마트인프라 전력화&자동화 사업부장 강동구 상무] 현대 사회는 중앙 집중식 화석 연료 발전에서 분산형 재생 가능 발전으로 전환을 맞이하고 있다. 이 과정에서 그리드는 다양한 에너지믹스를 관리할 수 있어야 하며, 안정성 및 지속가능 목표를 달성하기 위해 복잡한 규제 및 기술 환경을 극복하는 것이 요구된다.
전환의 가장 큰 과제는 그리드 안정성을 유지하면서 지속 가능성 목표를 달성하는 것이다. 디지털 기술, 특히 인공지능(AI)과 클라우드 컴퓨팅은 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. AI는 에너지 수요와 공급을 예측하고 최적화하는 데 도움을 주며, 클라우드 컴퓨팅은 데이터의 실시간 분석과 관리에 필수적이다. 디지털 기술을 수용함으로써 우리는 더 효율적이고 안정적인 에너지 시스템을 구축할 수 있다. 이는 단순히 기술적인 과제 해결을 넘어, 지속 가능한 미래를 위한 필수적인 단계다.
에너지 전환의 현주소와 미래 전망
모든 산업에서 환경 보호와 탄소 배출 감소에 대한 관심이 높아지고 있다. 청정에너지로의 효율적인 전환을 위해서는 기존의 규제와 법률이 빠르게 변화하는 에너지 환경에 맞게 조정되고 개선돼야 한다. 화석 연료 기반의 기존 에너지 생산 방식을 전기 기술로 대체하려는 노력이 늘고 있으며, 이는 더 깨끗하고 효율적인 에너지 생산 방식을 도입함으로써 환경에 미치는 영향을 줄이려는 노력의 일환이다.
국제에너지기구(IEA)는 2025년 재생에너지가 석탄을 제치고 최대 전력 생산원이 될 것이라고 전망했다. 하지만 화석 연료 기반의 에너지 생산을 전기화하고 탄소 중립적인 발전만으로는 충분치 않다. 에너지 전환의 성공을 위해서는 송배전망의 효율성을 높이고, 안정적인 에너지 공급을 보장하기 위한 다양한 에너지 부문 간의 연계를 강화하는 것이 필수적이다. IEA는 2023년부터 2030년까지 수소 수요가 63% 증가할 것으로 예상했다. 이는 수소가 미래의 중요한 에너지원으로 부상할 것이라는 의미다.
가장 큰 문제는 에너지 전환을 위해 필요한 정책이 누락되거나 지연되는 것이다. 이는 투자자들이 안전하게 투자할 수 있는 환경을 제공하지 못하고, 전환 과정을 저렴하게 유지하며 소비자에게 합리적인 가격의 청정에너지를 제공하는 데 방해가 된다. 전력망의 필수적인 개선 사항은 산업계에서 오랫동안 강조해 왔지만, 전력망의 효율성과 안정성을 높이는 데 필요한 조치들이 제대로 이루어지지 않고 있다. 이러한 규제들이 에너지 전환을 위한 투자를 촉진하는 데 걸림돌이 되고 있다는 뜻이다. 기존의 수익성 원칙이 비용 효율적인 에너지 전환을 위한 투자를 촉발하고 있는지에 대한 의문이 제기되고 있다.
기술적인 측면과 재생에너지 발전량 증가에 있어서는 긍정적인 변화가 있었다. 그러나 에너지 전환의 일정을 유지하고 비용을 관리하기 위해서는 간소화되고 조율된 정책이 여전히 필요한 상황이다.
전력망 혁신: 성공적인 에너지 전환의 열쇠
전력망은 에너지 전환의 핵심이다. 지속 가능한 에너지 미래를 위해 견고하고 안정적인 전력망이 필수적이다. 전력망은 재생 에너지원을 통합하는 데 필수다. 중앙집중식 화석 연료 발전에서 분산형 재생에너지 발전으로 전환하는 과정에서, 전력망은 다양한 에너지믹스를 관리하고 변화하는 에너지 수요와 공급에 유연하게 대응해야 한다. 특히 전력망의 상태와 에너지 흐름을 정확하게 파악하고 관리해야 한다. 에너지 생산의 분산화와 전기차 충전 등으로 인해 전력망이 더 복잡해지고 다양한 요구를 충족해야 하기 때문이다.
전력망의 안정성과 신뢰성을 높이기 위해 데이터와 인공지능(AI) 같은 디지털 기술을 활용해야 한다. 네트워크 용량을 무한정 늘릴 수 없기 때문에, 이미 있는 자원을 최대한 효율적으로 사용하는 것이 중요하다. 이를 위해 전력망의 모든 부분에 스마트 기술을 도입하고 경제성을 유지하면서 효율성과 복원력을 높이는 솔루션을 적용해야 한다.
고객이 직면한 주요 도전 과제
고객은 안정적이고 비용 효율적인 비즈니스 운영, 사이버 공격으로부터의 보호, 환경 영향 감소, 인력 관리 등 다양한 문제에 직면하고 있다. 이러한 문제들은 고객이 성공적으로 비즈니스를 운영하고 나아가 에너지 전환을 이루는 데 중요한 요소다. 운영 측면에서는 현장 점검의 빈도를 줄이면서도 가동 중단이 발생하지 않도록 하는 것이 가장 중요한 문제다.
노후화된 자산은 운영 효율성을 저하시킬 뿐만 아니라, 기업의 전반적인 성과와 이미지에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 환경 문제도 중요한 과제다. 재생에너지의 비중이 늘어나면서, 전력망의 안정성을 유지하는 것이 복잡해지고 있다. 더불어 전기차 사용이 늘어나면서 충전 인프라를 확장하는 것도 중요한 과제로 떠올랐다. 또한 EU에서는 2026년까지 2,000만명의 새로운 소비자가 전력망을 사용할 것으로 예상되므로, 지속 가능성 목표를 달성하기 위해 CO2 배출을 줄이는 것이 필수적이다.
사이버 보안도 중요한 문제다. 노후화된 전기 설비와 네트워크는 사이버 공격에 취약하며, 미국에서만 2만3,000개 이상의 보안 취약점이 발견됐다. 이러한 취약점이 많아질수록 전력망의 안정성과 보안 위험이 커지므로, 이를 해결하기 위한 적극적인 대책이 필요하다.
그리드의 물리적 업그레이드, 개보수 및 디지털화에는 효율적인 정책, 숙련된 노동력, 자재 가용성, 산업 역량, 그리고 충분한 예산이 갖춰진다면, 그리드를 현대화에 걸리는 시간은 매우 짧아질 것이다.
전기차 충전 인프라 확장과 그리드 안정성 유지
전기차 충전 네트워크의 급속한 성장으로 전력망에 대한 압박이 커지고 있다. 이를 해결하기 위해서는 전력망의 안정성을 보장하는 전략적이고 다각적인 접근이 필요하다. 먼저 부하 관리가 중요하다. 에너지 공급 시스템을 최적화해 전기차 충전소의 수요 증가를 효과적으로 관리할 수 있다. 고급 부하 관리 기능은 충전 네트워크 상태와 부하에 대한 투명성을 제공해 효율적인 모니터링과 그리드 관리를 가능하게 한다.
또한 스마트 그리드 기술은 전력 수요 변화를 실시간으로 모니터링하고 대응하는 데 중요한 역할을 한다. 스마트 계량기, 센서 및 고급 분석을 통합하면 전력망 운영자는 잠재적인 과부하를 예측하고 방지해 공급과 수요의 균형을 효과적으로 맞출 수 있다. 에너지 저장 시스템은 전력망 안정성에 중요한 역할을 한다. 수요가 적은 시기에 잉여 에너지를 저장하고, 피크 시간대에 방출해 전력망의 효율성과 신뢰성을 높인다. 결론적으로 전기차 충전 네트워크의 성장은, 부하 관리, 스마트 그리드 기술, 에너지 저장 시스템을 통해 해결할 수 있다. 이를 통해 우리는 안정적이고 효율적인 전력망을 유지하며 지속 가능한 에너지 전환을 이룰 수 있다.
디지털화로 전력망 효율성 극대화
전력화 인프라의 디지털화는 전력망의 효율성, 신뢰성, 지속 가능성을 크게 향상시킨다. 스마트미터와 센서를 통해 실시간 모니터링이 가능해지면서 운영자는 이상 징후를 감지하고 문제를 예측해 개선 조치를 실행함으로써 안정성을 개선하고 다운타임을 줄일 수 있다. 또한 다양한 그리드 구성요소의 데이터를 분석해 고장으로 이어지기 전에 징후를 파악하고 예측해 유지보수를 수행할 수 있다.
전력화&자동화 사업부장 강동구 상무
디지털화는 재생 에너지원의 통합을 촉진해 가변 출력을 관리하고, 안정적인 전력 공급과 수요-공급 균형을 보장한다. 스마트 그리드 기술은 변화하는 소비 패턴에 유연하게 대응해 네트워크 전반의 에너지 사용을 최적화하고, 에너지 효율을 향상시킨다. 수요 대응 프로그램은 전력 사용량이 많은 시간대에 소비자들이 전기 사용을 줄이거나, 사용량이 적은 시간대로 전환하도록 유도해 전력망의 부담을 줄이고 소비자 전기 요금을 절감한다.
상호 연결된 그리드는 사이버 공격으로부터 보호하고 안정적인 에너지 공급을 유지하기 위해 실시간 취약성 스캔, 자동화된 위협 탐지, 규제 표준 준수 등 강력한 사이버 보안 조치가 필요하다. 향상된 데이터 분석 및 보고 기능은 조직이 규제 요건을 충족하고, 기업의 사회적 책임을 개선하는 데 도움을 준다.
결론적으로 전력화 인프라의 디지털화는 전력망의 효율성과 신뢰성을 높이며, 재생 에너지원의 통합과 사이버 보안을 강화한다. 이를 통해 우리는 안정적이고 지속 가능한 에너지 미래를 구축할 수 있다.
일렉트리피케이션 X: 에너지 전환의 과제를 해결하는 혁신적 솔루션
최근 출시된 일렉트리피케이션 X는 지멘스 엑셀러레이터 포트폴리오의 통합 IoT 제품군으로 에너지 전환의 복잡한 과제를 해결하기 위해 설계됐다. 이 제품은 IoT 기술을 활용해 다양한 사용 사례에 걸쳐 전력화 인프라를 관리한다. 일렉트리피케이션 X는 네트워크 장애 관리 기능을 통해 안정성을 향상시키고 조기 경고를 제공해 네트워크 장애를 사전에 관리할 수 있도록 한다. 자산 관리 기능은 자산 활용도와 가동 시간을 극대화해 모든 그리드 자산의 효율성을 개선하고 유지보수 비용을 절감한다.
배전 그리드 모니터링은 배전 그리드의 모든 스테이션을 정밀하게 감독해 잠재적인 병목 현상을 파악하고, 분산형 재생 에너지원이 증가하더라도 안정성을 유지한다. OT Companion은 사이버 보안을 강화해 에너지 공급 시스템을 해킹 또는 기타 위협으로부터 보호한다. 또한 에너지 공급 시스템이 법적 규제나 산업 표준을 쉽게 준수할 수 있도록 도와준다. 이를 통해 복잡한 규정을 따르는 과정을 간소화하고 효율적으로 관리할 수 있게 한다.
지멘스 엑셀러레이터 플랫폼의 추가 기능을 활용하면 디지털 트윈을 통해 그린 수소 생산을 시뮬레이션할 수 있다. 궁극적으로 일렉트리피케이션 X는 에너지 사용을 최적화해 기업이 탄소 사용을 줄이고 규제 요건을 충족하도록 지원함으로써 지속 가능성 목표를 달성할 수 있도록 지원한다. 또한 에너지 효율성을 높이고 비용 효율성을 유지하며 깨끗하고 안정적이며 경제적인 전기 에너지 공급을 보장함으로써 에너지 전환을 성공적으로 이끌어 배전망의 안정성을 유지하는데 중요한 역할을 한다.
