분산될수록 커지는 혜택 – 분산발전( 전력망을 거치거나 또는 거치지 않고 에너지 창출)의 미래

 

 

 

 

 

 

 

2015년 5월 18일

 

전세계적으로 경제 성장을 위해 신뢰성이 높고, 저렴한 전력이 꼭 필요한 시점이다. 그렇지만 극한의 기후 변화 패턴, 불충분한 인프라, 전기 인프라를 구축을 위한 시간과 비용 투자를 고려하면, 고신뢰도 저비용 전력 인프라를 구축하는 것은 점점 도전적인 과제가 되고 있다.

 

최근 MIT 에너지 컨퍼런스(MIT Energy Conference)에서는 21세기의 성공적인 에너지 인프라 구축을 위해 어떻게 국가 보조와 규제를 지원책으로 효율적으로 활용할 수 있을지에 대한 토론이 펼쳐졌다. 이틀에 걸친 컨퍼런스에서 산업, 정부, 과학계 전문가들이 미래의 에너지와 관련된 과제들을 해결하기 위해 취해야 할 행동을 놓고 협력 방안을 모색했다.

 

에너지와 관련된 과제들은 아주 많다. 몇 가지만 예를 들어도 에너지 수요 증가, 노후화된 인프라 시설, 비상 전력의 필요성 증가 등이 있을 것이다. 이런 문제를 효율적으로 해결하기 위한 첫 번째 단계는, 신뢰성 높은 저비용의 발전 시스템을 공익사업에서 지속적으로 운영하고 유지하는 것이다. 동시에 에너지 수요를 충족시키는 더욱 빠르고 간편하며 탄력적인 방법들에 대한 우선순위를 정하는 일도 중요하다.

 

분산발전의 혜택, 소비자에게

 

분산발전은 전력을 사용하는 장소 근처에서 (전력망을 거치거나 또는 거치지 않고) 에너지를 만들어내는 것을 말한다. 이는 효율적이고 효과적으로 전력 수요를 충족시킬 수 있는 한 가지 방법이다. 분산발전 덕분에 최종 소비자와 더욱 가까운 곳에서 발전(및 전력에 대한 결정)이 이루어지고, 소비자들은 필요한 시기와 장소에 따라 전력을 생산하고 통제할 수 있는 다양한 선택권과 융통성을 얻게된다. 천연 가스를 연료로 사용하는 엔진이나 터빈은, 열병합 발전시스템 (Combined Heat & Power) 같은 추가 혜택을 제공한다. 분산발전으로 생산된 열은 온수, 난방, 건물 난방 그리고 공기를 식히기 위한 냉기 흡수 등과 같은 유용한 서비스에 사용된다. 이런 시스템은 전기와 열을 모두 소비해 총에너지 효율을 최대 95%까지 달성할 수 있다.

 

분산발전은 어떤 장소에도 빠르게 도입될 수 있다. 특히, 자연 재해가 발생하거나 비상 전력이 필요할 때 소규모, 고신뢰성, 유연한 전력 생산 등 분산발전의 장점이 돋보인다. 자연 재해가 발생했을 때 이러한 천연가스 분산 발전 시스템은 액체 연료의 공급이나 저장이 필요 없어, 기존 인프라 시설을 이용해 천연 가스가 존재하는 한 지속적으로 운영할 수 있다.

 

 

필리핀 하이옌 태풍 발생 후 GE 분산발전은 피해 복구와 재건에서 큰 기여를 했다

 

병원이나 생산시설, 상업시설, 주거건물 같은 열병합 발전시스템(CHP) 사용자들은 보통은 전력을 생산하는 역할은 하지 않는다. 분산발전과 열병합 발전시스템의 잠재력을 최대한 실현하기 위해서는 이런 시스템을 설계하고 건설하는 장비 공급자, 지역 공익사업체(전기, 가스, 수도등), 엔지니어링 기업의 지원이 필요하다. 세계적으로 열병합 발전시스템은 인도네시아와 멕시코를 비롯한 각국 정부에서 채택하고 있다. 유럽, 특히 독일에서는 더욱 깨끗하고 효율적인 전력 솔루션으로 열병합 발전시스템을 운영하고 있으며, 그 덕분에 사용자들의 혜택도 커지고 있다.

 

공익에 기여하는 열병합 발전시스템

 

열병합 발전시스템은 사용자들에게만 유리할뿐 아니라, 특히 기반 시설 투자나 증설이 필요한 대규모 도심지 공익사업에서는 더욱 도움이 된다. 열병합 발전시스템을 이용하면 전력관련 지역 공익사업체는 송전 및 배전과 관련된 제약을 줄이면서도 필요한 발전 능력을 갖출 수 있다. 나아가 전력 부하 증가를 따라잡기 위해 새로운 발전시설을 지을 때 열병합 발전시스템을 활용하면, 공익사업의 능률을 더욱 높일 수 있다.

 

분산발전(전원)의 시대가 온다_번역

 

미국의 경우 발전 시스템에서 공익분야가 생산자를 맡고 나머지 사람들은 고객이 되는 형태로 발달해왔다. 열병합 발전시스템의 성장은 기본적으로 ‘윈-윈’이다. 고객들은 신뢰성 높은 저비용의 전기와 열을 생산할 수 있게 되고, 공익사업은 주요 과잉 노드(Congestion Nodes)에서 추가 전원을 얻을 수 있어 새로운 발전소, 송전 및 배전 선로의 필요가 줄어든다. 이를 실현하기 위해서는 계획과 실천이 동시에 이루어 져야할뿐 아니라, 열병합 발전시스템 사용자들을 위한 표준화와 신속한 허가가 이루어 질 수 있도록 장애물을 제거해야 한다. 공익사업과 사용자들이 열병합 발전시스템의 혜택을 공유해야 함은 물론이다.

 

미래의 에너지에 관련된 과제를 해결하기 위해 공익사업, 정부, 규제기관 등 우리 모두가 참여해야 한다. 여러 분야의 협력이 원활히 이뤄진다면 국가 에너지의 미래가 한결 긍정적으로 펼쳐질 수 있다.

 

 

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Management of Technology

전력 산업 뒤흔들 분산 발전, 현재와 미래

기사입력 2009.03.05 15:20

 

 

1992년 미국에서는 전력 도매시장에 경쟁을 도입하고 대규모 전력 수요자들에게 전력 공급자를 직접 선택할 수 있게 하는 내용의 에너지정책법이 의회에서 통과된 후 주별로 전력 시장의 구조 개편이 시작됐다. 에너지정책법의 통과와 전력 시장의 규제완화 조치들을 토대로 1990년대 중반부터는 전기 판매회사와 소비자가 전력 시장을 통해 전기를 거래하는 방식으로 구조가 바뀌게 되었다. 이 같은 변화가 가장 빨리 실현된 곳은 캘리포니아다.

분산발전 서비스 기업 활성화되면

소비자가 전력상품 선택한다

 

캘리포니아에서는 1998년 3월 전력거래소를 개장함으로써 시장논리에 따른 전력 공급이 시작됐고, 한동안 큰 문제없이 운영돼왔다. 그러나 2000년 초반, 민간 전력 회사들의 전력 공급량이 요동을 치더니 4월부터 공급예비율이 적정치보다 밑돌기 시작했다. 결과적으로 2000년에만 27번의 비상제한송전이 이루어졌으며, 전기 도매가격은 1999년도에 비해 약 4배 정도가 올랐고 주정부의 소매요금 동결에 따라 2001년 3월 전력거래소는 폐쇄되고 말았다.

만약 캘리포니아에 지역별로 소규모 발전 설비를 갖고 전기를 공급하는 기업이 있었거나 대형 건물 및 가정에서 자가로 전기를 발전시킬 수 있는 시스템이 있었다면 어떻게 됐을까? 아마도 전기 도매가격은 자가발전 비용보다 낮은 수준에서 결정되고, 대규모 정전 사태는 발생하지도 않았을 것이다. 어쩌면 미국 정부에서 추구했던 소비자에 의해 움직이는 전력 시장이 형성될 수 있었을지도 모를 일이다.

 

대형공장·건물에 발전설비 갖추고 전력공급

최근 이슈가 되고 있는 분산 발전이란 기존의 대규모 중앙집중형 발전과 달리 소규모로 수요지 주위에 분산 배치하는 발전 방식을 의미한다. 중앙집중형 발전은 대단위 화력·수력·원자력 발전소에서 생산된 전기를 전국에 깔려있는 송배전망을 통해 일반가정이나 건물에 공급하는 방식이다. 분산 발전은 대형 공장이나 건물에 발전 설비를 갖추고 필요한 전력을 공급하는 방식이라 이해할 수 있다.

이러한 분산 발전이 관심을 끌고 있는 이유는 중앙집중형 발전 방식에 비해 몇 가지 장점을 갖고 있기 때문이다. 우선 분산 발전은 수요지 근처에 위치함으로써 생산된 전기를 수요지까지 공급하는데 필요한 송배전 인프라 건축비용과 운영비용이 대폭 절감된다. 생산된 전기를 수요지까지 전달하는 과정에서 무효전력(교류로 전력을 전송할 경우 전력망은 소비되는 전력 외에 어느 정도의 전력을 항상 갖고 있어야 하는데, 이러한 전력을 무효전력이라 함)으로 인한 에너지 손실을 대폭 감소시킬 수 있다.

두 번째 장점은 대단위 발전소 건립에 대한 부담감을 감소시킬 수 있다는 것이다. 우리나라와 같이 국토의 면적이 좁은 나라에서는 발전소 부지 확보와 송전선을 건설하는데 많은 어려움이 있다. 예를 들어 중앙집중형 발전 중 효율이 높다고 하는 원자력 발전소는 후보 지역 선정에 어려움을 겪을 수 있으며, 수력 발전소는 환경보호단체의 견제를 받을 수 있어 발전소 건립에 많은 어려움이 따른다.

발전소 건립이 확정된다 하더라도 토지보상금과 같은 경제적 손실의 발생은 중앙집중형 발전소 건립에 걸림돌이 되고 있다. 하지만 분산 발전의 경우 발전소의 규모가 작아서 중앙집중형에 비해 부담감이 적다.

세 번째 장점은 전력계통의 신뢰성을 높일 수 있다는 것이다. 중앙집중형 발전은 분산 발전에 비해 광역 송배전망을 갖게 되는데, 같은 송배전망 안에서 전체 수요와 공급이 1초라도 맞춰지지 않으면 계통망 전체가 붕괴되는 광역정전 사태가 발생하게 된다. 물론 분산 발전에서도 전력 수요와 공급의 불일치로 인한 계통망 붕괴 현상이 발생할 수 있지만 해당 지역의 계통망만 붕괴되기 때문에 광역정전 사태는 방지 할 수 있는 것이다.

 

분산발전 실용화 ‘첩첩산중’

분산발전은 이같은 장점에도 불구하고 아직까지 실용화되기에는 몇 가지 문제가 있다. 첫 번째는 분산 발전을 위한 초기 투자비용의 부담과 운영에 대한 부담이 지나치게 크다는 것이다. 중앙집중형 발전 서비스를 이용할 경우 소비자가 전기를 사용하기 위해 투자되는 비용은 거의 없다.

반면 분산 발전을 이용하고자 할 경우에는 소비자가 직접 발전시설에 대한 투자 및 운영에 필요한 비용을 지출해야하기 때문에 많은 부담을 갖게 되는 것이다. 하지만 이 같은 문제점에 대해서는 일본의 온사이트 발전 서비스가 좋은 해결책이 될 수 있다. 일본에서는 분산 발전이 실용화됨에 따라 사용자의 리스크를 안고 발전 서비스를 대행해주는 기업들이 나타났는데, 이를 온사이트 발전 서비스 기업이라 부른다.

온사이트 발전 서비스는 수요자들이 소유하고 있는 부지에 발전 설비를 설치하며, 리스백 또는 렌탈 형식으로 발전 설비를 제공하고, 체계화된 관리 시스템으로 발전소 운영을 지원한다. 특히 화력을 기반으로 발전하는 경우에는 발전에 필요한 연료비를 장기선물 헤지 등을 이용함으로써 수요자의 발전 연료비 부담을 경감시켜주고 있다.

잉여 전력에 대해서는 전력 유통사업자에게 공급함으로써 전력 생산자로서의 수입을 보장하고 있다. 일본의 사례를 토대로 판단할 때 국내에서 분산 발전을 활성화시키기 위해서는 일본에서와 같은 온사이트 발전 서비스 산업을 정책적으로 육성할 필요가 있다. 정부의 적절한 육성책이 지원될 경우에는 향후 유망한 사업 분야로 부상할 수 있다. 실제 미국의 마케팅 리서치 회사인 BBC Research가 발행한 보고서에 따르면 세계의 분산 발전 기술은 2007년 438억달러에 달했으며 2008년에는 510억달러, 2013년에는 1270억달러로 연평균성장률이 20%로 확대될 것이라고 예측하고 있다.

두 번째는 기술적으로 극복해야할 문제가 많이 남아있다는 것이다. 현재까지 분산 발전은 대부분 화력발전 방식(디젤엔진, 가스엔진, 가스터빈, 마이크로가스터빈 방식 등)이 적용되고 있는데, 이는 화석에너지 부족과 탄소저감 문제 때문에 반드시 극복돼야만 하는 부분이다.

장기적으로 분산 발전이 경쟁력을 갖기 위해서는 발전연료비용을 최소화할 수 있어야 한다는 차원에서 신재생에너지 기반의 발전설비의 개발이 필요하다. 다행히 분산 발전 방식은 중앙집중형 발전 방식에 비해 대용량 전기에너지의 생산에 대한 부담이 적기 때문에 신재생에너지원을 활용하는 데 유리하다고 할 수 있다. 문제는 아직까지 신재생에너지 기술이 화력발전에 비해 경제성이 낮기 때문에 화력발전을 대체할 정도로 에너지 효율성을 높여야 하는 기술적인 과제를 갖고 있다.

 

 

 

분산 발전 활성화 시 기대효과

만약 지금까지 제시된 문제들이 해결돼 분산 발전이 활성화된다면 국가적으로 기대할 수 있는 효과도 엄청날 것으로 보인다.

첫 번째는 새로운 산업이 등장함에 따라 고용창출 효과가 나타날 것이라는 점이다. 분산 발전을 위해서는 지역별로 발전소가 운영되기 때문에 특정 지역에 편중된 고용 창출보다는 지역별 소비 전력에 비례하는 고용 창출이 일어나게 된다. 또한 신재생에너지 기반의 분산 발전이 보급될 경우에는 신재생에너지 관련 분야에서의 고급 개발인력들에 대한 고용 창출이 일어날 수 있다.

두 번째로 분산 발전 수출국으로의 도약을 기대할 수 있다. 분산 발전은 소규모의 발전-송전-배전 시스템이 함축돼 있는 단위 시스템으로 중앙집중형보다 해외 진출이 용이하다. 특히 신재생에너지 기반의 분산 발전 시스템이 개발될 경우에는 비산유국을 대상으로 분산 발전 시스템을 수출함으로써 에너지 산업 주도 국가로서의 이미지를 갖게 될 것이다.

마지막으로 중앙집중형 전력 회사(한국전력) 중심의 전력 산업에 건전한 경쟁을 유도하는 기폭제가 될 수 있을 것이다. 분산 발전 서비스 기업이 활성화될 경우 최종 소비자들은 전력 상품에 대한 선택권을 갖게 될 것이다. 기존의 중앙집중형 전력 회사 입장에서 이러한 대체제의 등장은 사업 전략 변화의 동인이 될 수 있으며, 분산 발전과의 경쟁을 위해 원가절감을 위한 기술을 개발하거나 분산 발전 시장에 진입함으로써 소비자들에게 값싸고 질 높은 서비스를 제공하게 될 것이다.

 

기사: 조승철 (주)날리지웍스 수석컨설턴트 (seungchul.cho@

 

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에너지, 흩어져야 산다! - 분산발전(Distributed Generation)의 현재와 미래-

2014.09.01 10:21

 

여러분은 '발전소'하면 어떤 모습이 떠오르시나요? 대부분 화력/수력/원자력 발전소 등 거대한 시설을 생각하실 텐데요. 이처럼 발전소의 규모가 크다는 것은 전기를 공급받는 수용자도 많다고 볼 수 있습니다. 발전소 규모가 크면 그만큼 발전소의 안정적인 운영이 중요하죠. 그러나 문제는 발전소의 안정성을 아무리 높이더라도 사고는 예고 없이 찾아옵니다.

 

전기 관련 사고는 수많은 가정과 일터에서 크고 작은 사고를 일으킬 수 있기 때문에 이를 예방하기 위한 방안이 꾸준히 연구되어 왔는데요. 최근 이러한 전기 공급의 안정성을 높이는 대안으로 분산발전에 대한 관심이 높아지고 있습니다. '뭉치면 살고, 흩어지면 죽는다.'는 경구가 전기 공급에서는 예외일 수도 있다는 것인데요. 오늘은 전력 공급의 안정성을 높이는 분산발전에 대해 알아보겠습니다.

 

지난 2012년 3월, 국내 최대 규모인 보령 화력발전소에서 화재가 발생했습니다. 이곳은 국내 전체 발전 설비의 8%가 설치되어 있을 정도로 매우 중요한 곳인데요. 다행히 전력 공급에는 문제가 없었지만, 재가동까지 100일이라는 시간이 걸렸습니다. 발전소의 규모가 큰 만큼, 사회적으로 막대한 피해가 예상되는 사고였습니다.

 

<보령 화력발전소 화재 현장 모습(출처: 보령 소방서)>

 

같은 해인 2012년 10월, 미국 동부에서도 허리케인 샌디로 인해 많은 사람들이 큰 피해를 입었는데요. 뉴욕과 주변 도시들이 침수 피해뿐만 아니라, 대규모 정전 사태로 인해 큰 혼란을 겪었습니다. 미국 최대 통신 업체인 버라이즌(Verizon)의 뉴욕 본사 또한 피해가 있었습니다. 음성과 데이터를 처리하는 인터넷 데이터 센터가 침수되어 뉴욕 근방 통신망에 장애가 발생했습니다. 인터넷 미디어 업체인 허핑턴 포스트(Huffington Post)도 12시간 가량 접속이 되지 않는 등 피해가 막심했습니다.

 

<허리케인 샌디 당시 불을 밝히고 있는 골드만 삭스(Goldman Sachs)본사 건물(출처: 로이터 통신)>

 

그런데 정전으로 암흑의 시대가 되었을 때, 뉴욕에서 불을 밝히고 있는 건물이 하나 있었는데요. 바로, 골드만 삭스(Goldman Sachs) 본사였습니다. 골드만 삭스가 정전 사태 속에서도 불을 밝힐 수 있었던 이유는 그리드(전력망)에서 전력을 공급받지 않고 건물 내에서 자가발전을 했기 때문입니다.

 

자연재해로 인한 대규모 정전 사태는 전력 공급이 생명과도 같은 도시의 에너지 공급 방식에 심각한 고민을 안겨주는데요. 골드만 삭스의 사례는 분산발전을 통한 안정적인 전기 공급에 대한 해법을 보여주는 예가 아닐까 합니다. 그럼, 기존의 전력회사들이 이러한 '분산발전'을 어떻게 생각하고 있는지 알아보겠습니다.

 

분산발전(Distributed Generation): 중앙 전력망을 사용하지 않고 전력이 필요한 수용가 근처에서 발전하여 전기를 사용하는 것을 의미합니다.

 

올해, 미국 에너지 전문 언론지인 '유틸리티 다이브(Utility Dive)'는 전력회사 전문가 500명 이상을 대상으로 설문 조사1를 진행했는데요. 조사에는 '분산발전'도 포함되어 있었습니다. 지금부터 몇 가지 질문을 통해, 분산발전에 대한 전력회사들의 생각을 살펴보도록 하겠습니다.

 

Q1) 당신의 기업(전력회사)에 가장 시급한 도전 과제는 무엇인가요?

이 질문에 대해 전문가들은 가장 시급한 도전 과제로 '오래된 기반 기설'을 꼽았는데요. '현재 규정화된 모델', '인력의 고령화', 그리고 아주 근소한 차이로 '분산발전'이 그 뒤를 이었습니다. 분산발전은 최근 대두되기 시작한 도전 요소이기 때문에 향후 더 큰 이슈가 될 것이라는 의견도 있었습니다. 전력회사의 입장에서는 오랜 시간 동안 중앙발전 방식으로만 사업을 지속해 왔기 때문에 여기저기서 생겨나는 중소 규모의 발전소들을 무심코 바라볼 수 만은 없는 것이 현실인 것 같습니다.

 

 

Q2) 현재, 여러분의 기업이 추구하는 비즈니스 모델에 잠재적 위험요소가 될 수 있는 기술은 무엇인가요?

 

 

 

 

 

이 질문에 대해 과반수 이상의 전문가가 '분산발전'이라고 답했습니다. '수용가 측 에너지 관리', '에너지 저장 기술'이 그 뒤를 잇고 있습니다. 분산발전이 비즈니스 모델의 위험요소가 될 수 있는 이유는 최근 태양광 패널 가격의 폭락에 있습니다. 패널 가격 폭락은 태양광 발전에 대한 관심을 높이고 있지만, 이에 따라 전기 가격은 점점 하락하게 될 것입니다. 그래서 분산발전은 전력회사의 전통적인 비즈니스 모델에 대한 강력한 위협 요소가 될 수 있는 것입니다. 그러나 분산발전이 기업 비즈니스 모델에 꼭 위협만 가하는 것일까요? 다음 질문을 통해 생각해 보도록 하죠.

 

 

 

 

 

 

 

Q3) 여러분은 분산발전에 대해 어떻게 생각하십니까?

 

 

 

흥미로운 것은 응답자의 57%가 '분산발전'은 전력회사에게 '기회'라고 답했다는 것입니다. 실제로 응답자의 67%는 전력회사가 분산발전 보급에 직접적인 역할을 해야 한다는 생각했는데요. 전력회사의 직접 소유, 고객에게 발전 서비스 임대, 기존의 분산발전 회사와 파트너십 맺기 등 그 방법은 다양합니다. 전력회사는 이러한 방법을 통해 새로운 수익을 창출할 수 있게 되는 것이죠. 물론, 분산발전의 증가는 전력회사가 지금까지 해 온 사업에 좋지 않은 영향을 미칠 수도 있습니다. 하지만 분산발전을 받아들이고, 이를 통해 새롭게 진출할 수 있는 사업을 고민할 시기인 것입니다.

 

지금까지 LG의 고객이자 파트너인 전력회사들의 이야기를 들어 보았습니다. 그렇다면 LG는 분산발전을 어떻게 생각하고 있을까요?

 

LG는 이미 다양한 형태로 분산발전 시장에 진출하기 위해 노력해 왔는데요. 대표적인 예가 태양광 발전, 에너지 저장 장치(ESS) 등입니다. LG CNS는 국내뿐 아니라 해외에서도 실적을 쌓아 나가고 있습니다. 건물의 지붕에 설치하는 '루프탑 태양광 발전'은 건물 자체에서 사용하는 전형적인 분산발전이라 할 수 있죠. 분산발전 시설이 많이 보급되면 될수록 중요해지는 것이 있습니다. 바로, 발전 시설과 생산된 에너지를 관리하는 기능인데요. LG CNS의 '스마트그린솔루션 서비스'는 이러한 에너지 관리 기능을 포함하고 있어 그린에너지로서 활용이 기대되고 있습니다.

 

<LG CNS의 스마트그린솔루션 서비스(출처: LG CNS 스마트그린솔루션 인포그래픽)>

 

이제는 단일 건물에도 태양광 발전, 연료 전지 등의 분산발전 기술이 도입되고 있는데요. 에너지 소비뿐만 아니라 발전이 함께 이루어지는 것입니다. 도시 단위로 그 범위를 넓혀 보면 적용된 분산발전 기술은 더욱더 다양하죠. 앞으로 분산발전으로 생산한 에너지를 주고받는 시대가 온다면 도시 에너지의 통합적 관리 기술이 더욱 중요해질 것으로 예상됩니다.

 

자연재해 속에서도 전기 공급을 가능하게 해 주고, 전력회사들도 점점 더 주목하는 '분산발전'. 이러한 분산발전의 증가와 함께 LG CNS의 스마트그린솔루션의 역할 또한 더욱 주목 받기를 기대합니다.

 

글 l 김강민 l LG CNS 스마트 블로거

 

 

출처: http://blog.lgcns.com/578 [Creative and Smart! LG CNS]