[공학저널 전찬민 기자] 전 세계적으로 기후변화 대응과 탄소중립 실현을 위한 전략 수립과 기술 개발이 한창이다.
국내에서도 탄소중립 논의가 확산되면서 정부는 2020년 12월 탄소중립추진전략을 발표하고, 2050년 탄소중립사회 달성을 위한 사업 계획을 밝혔다.
특히 국가 온실가스 배출의 87%를 야기하는 에너지 부문의 효율적 계획, 관리를 중요 요소로 꼽았다.
이로 인해 국가 주요사업인 스마트시티 조성·확산에 있어서도 에너지 분야 기술 개발을 통해 온실가스 배출을 줄이고, 에너지의 효율적 관리를 체감할 수 있도록 과제를 구성했다.
스마트시티혁신성장동력 프로젝트의 3핵심 중 ‘기술혁신 및 비즈니스 창출을 위한 리빙랩형 실증 모델’ 과제의 3-2 세부과제인 ‘주택/빌딩/공장/공공 시설물 통합 에너지 관리기술(xEMS) 개발’이 그것이다.
이 과제에서는 탄소중립 추진을 위해 도시의 주요 에너지 소비원인 아파트, 빌딩, 공장의 에너지사용 효율화와 에너지 리빙랩 실증결과를 반영한 도시 탄소중립 에너지 계획, 정책 수립을 목표로 하고 있다.
3-2과제의 책임기관인 한국전력공사는 정부의 탄소중립 추진전략과 데이터 기반 스마트시티 솔루션의 개발·확산 기조에 발맞춰 ‘에너지 리빙랩’ 실증을 주력으로 수행 중이다. 도시의 에너지 계획 서비스 등 스마트시티에 적용 가능한 에너지 솔루션 패키지와 도시 유형별 차별화된 비즈니스 모델을 확보하고자 노력하고 있다.
특히 한전은 기존의 에너지 공급자 측면이 아닌 시민과 사용자가 함께하는 리빙랩 형태의 실증을 추구하고 있어 눈길을 끈다.
도시의 주요 에너지 소비원인 공동주택(아파트), 빌딩, 공장 등의 에너지 효율화와 이를 통합한 도시 차원의 에너지 효율화 솔루션을 검증하는 것을 목표로 과제를 이끌고 있다.
이전 공동주택 통합검침의 경우 기존 아파트의 에너지 5종 통합검침 인프라는 표준화돼 있지 않은 상태로, 전자식 계량기를 교체할 때 상호 운영성이 확보되지 않고, 기업에 의존할 수밖에 없는 상황에 놓여 있었다. 즉 계량기 몇 개를 교체하기 위해서는 기존의 계량기 기업의 제품을 사용하거나 계량기와 시스템 전체를 교체해야 했던 것이다.
하지만 ‘스마트 미터 게이트웨이(SMGW)’를 적용하면 이러한 한계를 극복할 수 있을 것으로 전망되고 있다.
스마트 미터링 인프라에서 엣지 단의 지능형 디바이스를 통해 전기를 포함한 5종의 미터로부터 데이터 수집, 분석, 가공, 전송 등의 지능형 기능 수행이 가능하기 때문에 기존 통합검침 인프라 관리가 매우 용이하다. 또한 여기에 시간대별 전기요금 등 다양한 요금제의 적용, 갈수록 중요해지는 데이터 보안 등을 강화한 서비스 제공도 가능하다.
시흥 에너지 리빙랩에서는 SMGW가 중심이 되는 통합검침 인프라를 구축하고 이를 기반으로 홈 에너지 통합관리서비스(HEMS)를 제공하고 있다.
HEMS에서는 전기, 수도, 가스, 난방, 온수에 대한 실시간 요금산정과 예측, 소비패턴 분석 기능을 제공하고, 가정용 에너지기기의 경제성 분석도 가능하다.
또한 소비패턴 분석을 통한 에너지 절감 정보를 제공하기 때문에 소비자 스스로 에너지를 절감할 수 있다는 점도 장점으로 꼽힌다.
빌딩·공장의 경우도 마찬가지다. 해당 연구 과제를 통해 에너지 관리시스템(EMS : Energy Management System)을 구축하고, 이를 통한 에너지 설비의 최적 운전과 공정별 에너지 소비를 관리함으로써 에너지 절감을 유도할 수 있다.
이러한 개별 시스템들로부터 수집된 에너지 데이터는 최종적으로 도시 차원에서 통합적으로 관리하는 시스템인 ‘City EMS’에서 분석되고, 이를 바탕으로 분석된 결과를 재가공해 도시 에너지 계획과 더불어 발전된 도시 에너지 서비스를 제공하게 되는 방식이다.
한국전력공사 전력연구원 권성철 책임연구원(사진)은 “한전에서는 실증사업을 통해 한전의 에너지 신산업 성과물을 융합한 표준모델을 정립하고, 스마트 에너지시티 모델의 국가 표준화를 주도하고자 한다”며 “통합검침 표준규격과 통합 스마트미터링 사업모델을 확보하고, 이를 활용해 국가시범도시 및 국내 주요 지자체 대상으로 스마트시티를 확산하기 위한 기반을 마련할 계획이다. 또한 이러한 사업모델과 주요 성과물을 패키징해 해외시장 진출을 위한 교두보를 마련할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다”고 설명했다.
한편, 현재 책임기관으로 실증과제를 수행하고 있는 한국전력공사 전력연구원 스마트배전연구소는 미래 지능형 배전망의 계획과 운영을 위한 솔루션을 개발하고, 전기차 충전 등 에너지 신사업모델의 연구를 진행하고 있다.
특히 스마트시티 분야 도시의 스마트 미터링과 이를 기반으로 하는 통합검침, 도시에너지관리시스템(City EMS) 등의 연구를 중점적으로 수행 중이다.
권 책임연구원은 “리빙랩형 실증 연구 과제를 통해 계획된 에너지 효율화 목표를 달성하고, 데이터 기반의 에너지 플랫폼과 서비스에 대한 검증이 우선적으로 이뤄져야 한다”며 “이를 기반으로 표준 모델을 정립하고, 국가시범도시 및 국내·외 다양한 지자체에 성공적으로 확대 보급하는 것이 목표”라고 말했다.
그는 이어 “도시 에너지 자립율과 탄소저감을 위한 도시 에너지 계획과 아파트, 빌딩, 공장의 에너지를 효율적으로 관리하는 도시 에너지 플랫폼(City EMS)를 관리하고, 한전의 기존 사업 분야인 전력AMI를 확대해 아파트 통합검침, 전기-수도-가스의 통합검침 솔루션 보급은 물론 도시의 탄소중립추진계획 달성에도 기여할 것”이라고 덧붙였다.
