※ 미래 전력산업의 필수적 방향성 : 분산형 스마트 그리드
AI는 전력시스템의 발전에 획기적으로 기여할 것으로 보여지고 있습니다.
전력산업에 있어 AI의 발전은 스마트그리드의 효율성과 경제성을 비약적으로 확대시킬 수 있을 것으로 예측되고 있습니다.
기존 대형 발전소에 의존하는 집중식 전력시스템에서 보다 전력낭비가 덜하고 전력 수요자 중심의 시스템에 적합한 분산형 스마트 그리드 중심의 전력 시스템을 가능하게 해주며, 태양광과 풍력과 같은 신재생에너지의 효율성과 경제성을 높여줄 것으로 기대됩니다.
분산형 전력시스템을 골자로 하는 “에너지 고속도로” 정책도 AI의 발전으로 더 탄력을 받을 수 있을 것으로 보여집니다.
● 분산형 스마트 그리드
○ 분산형 스마트 그리드의 개념
분산형 스마트 그리드의 본질은 분산형 전력 시스템임.
미래 분산형 전력 시스템은 반드시 AI 방향으로 발전해야 하며, 분산형 에너지 시스템, 분산형 전력 시스템, 분산형 스마트 그리드는 하나의 개념으로 포괄될 수 있음.
분산형 전력시스템은 전기를 메인으로, 다양한 에너지원을 서로 보완하고, 궁극적으로 AI화 하는 것임.
또한 “분산형 스마트 그리드”와 기존 “집중식 스마트 그리드(중앙 집중형 전력 시스템)”는 상호 보완 관계에 있음.
전통적인 전력시스템에 비해 재생에너지와 같은 새로운 전력시스템은 그 운용방식과 구조가 크게 달라질 수밖에 없음.
바람과 태양광 등 재생에너지는 어디에나 존재하기 때문에 전력원이 대형 발전소에 국한되지 않고 어디서든 전력시스템을 구성할 수 있음.
전통적인 전력시스템은 상하 수직적 통합 관리 방식이나, 새로운 전력시스템은 계층적 클러스터링(Hierarchical Clustering)로 전환되고 “분산형 스마트 그리드”가 적용 됨.
분산형 스마트 그리드는 흔히 마이크로 그리드라고 불기기도 함.
전력원, 전력망, 부하, 에너지 저장을 통합적으로 관리하는 원망하저장(전력원+전력망+부하+에너지 저장) 시스템의 특징은
1) 소형이고 분산되어 있으며
2) 저탄소 녹색에너지를 전력원으로 하며
3) 기본적으로 자가 균형 능력을 가진 미세 균형 시스템임.
4) 또한 높은 수준의 AI화가 필요함.
○ 분산형 스마트 그리드와 기존 그리드(전통적 집중식 그리드)의 차이점
분산형 스마트 그리드와 기존 그리드의 차이는 명확한데,
분산형 스마트 그리드는 신재생에너지를 우선으로 하여 전력시스템을 구현하며, 전력시스템 인근에서 구할 수 있는 소규모 전원(태양광, 풍력 발전)에서 구할 수 있는 전기를 기본으로 함.
분산형 전력망은 일반적으로 독립적인 시스템으로 이뤄져 주요 전력 시스템이 스마트하게 연결(스마트 그리드)되어야 함.
이는 대형 전력생산업체의 독점적 전기 공급에 대한 의존성에서 벗어나 재생에너지의 지속 가능한 발전과 전력시장의 공정한 경쟁에 기여할 수 있음.
전통적인 전력 시스템은 주로 집중식 발전과 대규모 송전에 의존하지만, 분산형 스마트 그리드는 더욱 유연하고 스마트한(AI의 적용) 전력 분배 방식임.
전력의 생산 및 송배전, 소비(부하)를 더욱 긴밀하게 연결하여 에너지 사용을 더욱 효율적이고 신뢰할 수 있게 하며, 전력 소비자들에게 더 많은 참여와 선택권을 제공할 수 있음.
분산형 스마트 그리드는 첨단 정보통신 및 IT기술을 기반으로, 태양광 패널과 풍력 터빈과 같은 발전 장비를 다양한 지역에 설치하여 전력생산을 집중적 방식에서 분산 방식으로 전환함.
이러한 분산형 발전 모델은 신재생 에너지 자원을 더 잘 활용하고, 화석연료에 대한 의존도를 줄임으로써 탄소배출을 감소할 수 있음.
○ 분산형 스마트 그리드의 장점
전통적인 집중식 발전에 비해 분산형 스마트 그리드는 여러 장점을 지니고 있음.
1) 더 높은 에너지 이용률
분산형 전력망은 다양한 에너지 원을 더 잘 활용하여 에너지 낭비를 줄이고, 이를 통해 에너지 이용률을 높일 수 있음.
2) 더 낮은 탄소 배출
분산형 전력망은 신재생에너지 사용을 촉진시킬 수 있기 때문에 탄소 배출을 크게 줄일 수 있으며 이는 글로벌 기후변화를 완화하는데 도움이 됨.
3) 더 높은 신뢰성
분산형 전력망의 각 노드에는 자체적인 전력원이 있으므로 대형 발전소에 문제가 발생하였을 때 노드 간의 상호 지원을 통해 전력 시스템의 정상적인 운영을 보장할 수 있음.
4) 더 나은 경제적 효과
분산형 전력망의 건설 비용은 비교적 높지만, 장기적으로 에너지 비용을 줄이고 더 경제적인 전력 시스템을 구축하여 경제적 효과를 높일 수 있음.
분산형 스마트 그리드의 핵심은 AI화 된 에너지 관리 시스템임.
실시간으로 에너지 수요와 공급 상황을 모니터링하고 분석함으로써 시스템은 에너지 분배를 최적화하고 더 효율적인 에너지 이용을 실현할 수 있음.
또한
스마트 그리는 자체적인 관리 및 복구 기능을 가지고 있어 자동으로 문제를 감지하고 이를 신속하게 복구할 수 있어 그리드의 신뢰성과 안정성을 높일 수 있음.
○ 분산형 스마트 그리드를 위한 요구조건
분산형 스마트 그리드를 구축하기 위해서는 극복해야 하는 여러 난관이 존재함.
1) 복잡성
분산형 스마트 그리드의 건설과 운용은 상대적으로 복잡함.
이는 여러 전력원과 ESS 및 소비자(부하) 간의 긴밀한 조정을 위한
통합 운영 시스템을 위한 첨단 IT 기술 및 제어 시스템이 필요함. (AI의 적용으로 이를 효과적으로 수행할 수 있음)
2) 비용과 기술
분산형 스마트 그리드는 전력 모니터링, 관리 및 제어를 위해
스마트 미터, 센서, 통신 장비 등의 기술을 광범위하게 채택해야 함. 이를 위해 많은 투자와 기술지원이 필요함.
3) 보안 및 프라이버시 문제
분산형 스마트 그리드는 대량의 데이터 교환과 통신을 포함하기 때문에 보안 및 프라이버시 측면에서 철저한 관리가 필요함.
적절하게 보호되지 않는 데이터는 해커의 공격을 받을 수 있으며, 동시에 개인 정보가 침해될 수 있음.
이를 위해 시스템 구축 및 운영 과정에서 정책과 법률의 제한과 관련 문제 해결을 위한 보완 정책이 필요함.
4) 자금 및 투자
분산형 스마트 그리드를 구축하고 업그레이드하기 위해 대규모 자금과 투자가 필요함.
여기에는 기존 전력망 인프라를 업데이트하고 통합하는 것, 그리고 새로운 기술과 장비를 배치하는 것이 포함됨.
이는 전력 공급자와 소비자에게 경제적 부담을 줄 수 있음.
5) 네트워크 신뢰성
분산형 스마트 그리드는 각 구성 요소 간의 협력 작업을 위해 신뢰할 수 있는
통신 네트워크가 중요함.
네트워크 중단이나 고장은 전력 시스템의 불안정이나 중단을 초래할 수 있으므로 네트워크의 신뢰성과 회복력이 보장되어야 함.
분산형 스마트 그리드는 미래 전력 산업의 필수적인 방향성임.
지속가능한 발전을 지향하고, 효율적이고 신뢰할 수 있는 스마트한 전력 분배 및 관리 방식을 제공할 수 있는 분산형 스마트 그리드는 전력 소비자들에게 더 많은 참여와 선택권을 부여할 수 있음.
https://power.in-en.com/html/power-2433299.shtml