스마트그리드 어디까지 와 있나

21세기 전력망 정교한 제어시스템, 중앙집중식 발전소 요구 증대
문광주 기자 | liebegott@naver.com | 입력 2015-11-09 17:27:41
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△미래의 중동-유럽-북아프리카 신재생에너지 그리드(개념도) <출처=위키피디아>

 

스마트그리드(Smart Grid)는 스마트미터, 스마트가전, 신재생 에너지자원 및 에너지 효율 자원을 포함한 운영 및 에너지 대책의 다양성을 포함하는 시스템이다. 전자 전력조절, 에너지 생산 및 분포를 제어하는 것이 스마트그리드의 중요한 측면이다.
 
보안과 전력 도난 우려

 

교류전력 그리드 시스템은 1886년에 설치되었다. 그 당시, 그리드는 전력 전송배전 및 수요중심 제어의 중앙 단방 향 시스템이었다.


20세기 들어서 시간이 지남에 따라 로컬그리드가 성장하고, 결국에는 경제 및 신뢰성을 이유로 중앙과 지방이 서로 연결되었다. 1960년대 선진국의 전기그리드는 매우크고, 성숙해져 고도로 수천개의 중앙 발전소와 상호 연결됐다.


분지에 전력을 공급하기 위해 고용량 전력 라인을 통해 주요 로드센터에 전원을 제공했다. 이것은 다시 작은 산업 및 가정용 사용자에게 분배됐다. 1960년대 그리드의 토폴로지는 강한 경제규모의 결과였다. 1GW (1000 MW)에서 3GW 규모의 대규모 석탄, 가스 및 오일 화력 발전소가 여전히 비용면에서 효율적인 것으로 밝혀졌다.


발전소는 전략적으로 화석 연료 매장량에 가까운 곳에 위치했다. 또한 광산, 우물, 철도, 도로, 부두 등 공급라인에 가까운 곳이 유리하다. 산악 지역에 있는 수력발전 댐은 부지 선정에 있어서 그리드 구조에 영향을 줬다.


원자력 발전소는 냉각수 가용성이 좋은 곳에 자리했다. 화석연료 발전소는 처음에 매우 오염됐고, 배전 네트워크 가 허용되면 경제적인 면에서 인구 밀집 지역과 멀리 떨어진 곳을 차지했다. 1960년대 후반, 전력망은 선진국 인구의 절대 다수에게 연결됐지만, 일부 외곽지역은 ‘오프-그리드(off grid)’로 남아 있다.


1970년대, 1990년대를 통해, 발전소의 수요가 증가됐다. 일부 지역에서는, 특히 전력사용피크 시간에 전기 공급수요를 감당할 수 없기도 했다. 그 결과 블랙아웃이 발생했다. 전기는 산업, 난방, 통신, 조명 및 엔터테인먼트에 의존한다. 그래서 소비자들은 높은 신뢰성을 가진 전력공급을 요구했다.


20세기 말에 들어서, 전력 수요패턴이 설립됐다. 가정 난방 및 에어컨 사용은 매일 짧은 시간 동안만 켜는 등 소비패턴이 바뀌었다. 21세기, 중국, 인도, 브라질 등 일부 개발도상국은 스마트 그리드 구축의 선구자로 간주됐다.


21세기 초 이후, 소비자에게 전력피크 가격을 제시하지 않고 화력발전소의 환경문제 때문에 신재생에너지에 대한 요구가 매우 커졌다.

 

이와 병행하여 풍력과 태양광 발전은 더 정교한 제어 시스템에 대한 필요성, 고도로 제어 가능한 격자 소스의 접속을 쉽게 할 필요가 증대됐다. 중앙 집중식 발전소에 대한 요구가 커지고 있으나, 일부 국가는 테러 공격의 대상이 될 것을 우려해 집중식에 덜 의존하는 강력한 에너지망을 필요로 한다.


‘스마트그리드’의 정의


△전형적인 독일과 유럽의 전력 네트워크 레이아웃 <출처=위키피디아>
대부분의 정의에 대한 공통 요소는 데이터 흐름 및 전력망을 제어하는 디지털 처리와 통신의 응용 프로그램이다. 정보 관리가 스마트그리드의 핵심이다.

 

다양한 기능을 전력망과 디지털 기술을 깊이있게 통합 사용해, 고장 검출을 기술자의 개입없이 네트워크를 통해 파악하고. 자연재해 또는 공격에 전기를 더 안정적으로 공급함으로써, 취약점 감소시키는 것에 있다.


보안
사이버 범죄의 출현으로 인프라와 관련된 통신 기술에 대한 우려도 있다. 우려되는 것은 주로 스마트그리드의 핵심 통신기술을 중심으로, 고객의 가정과 기업에서 유틸리티와 미터 사이의 실시간 접속하는 것이다.

 

이러한 기능이 범죄 또는 테러활동을 위해 악용 될 수 있는 위험에 있다. 사이버 범죄자는 여러차례에 미국 전기그리드에 침투했다.

 

컴퓨터의 침투도 있다. 악성코드 같은 산업에 사용되는 SCADA 시스템을 대상으로 스마트그리드 네트워크를 공격하는 데 사용될 수 있다.


전원도난 / 전력손실
다양한 ‘스마트그리드’ 시스템은 이중 기능을 가지고 있다. 장비고장이 일어 난 경우, 다양한 소프트웨어가 전력 도 용을 검출하는데 사용되는 경우, 제거의 공정에 의해 사용되는 경우이다. 도난으로 인한 전 세계의 전력 손실은 매 년 약 천억-2천억 달러로 추정된다.

[환경미디어 문광주 기자]

 

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