[이학주]차세대 전력공급 열쇠, 마이크로그리드 기술

[사이언스 칼럼]이학주 한전 전력연구원 책임연구원

▲ 이학주 한전 전력연구원 책임연구원

20세기 후반부터 지구 온난화 문제, 화석연료의 고갈 및 유가의 고공행진은 전력공급 체계에 많은 영향을 미치고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전 세계적으로 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드 사업을 추진하고 있다. 특히, 스마트 그리드의 핵심 기술 중 하나인 마이크로그리드는 생산한 전력을 전력 사업자에게 판매할 수도 있고, 대규모 정전이 일어날 경우 자체 발전으로 지속적인 전력 공급이 가능하여 전 세계적으로 주목받고 있다.

마이크로그리드 기술은 분산전원 등의 에너지기술과 IT 기반의 통신, 제어기술을 융합하여 기존의 전력공급 체계에서 발생하는 전력손실, 발전설비 입지확보 등의 문제 해결은 물론 폐열을 이용하여 전력과 동시에 열 공급이 가능한 기술로 새로운 부가가치를 창출할 수 있는 미래의 혁신적인 전력공급 시스템이다. 또한 탄소절감에 기여할 수 있는 신재생 에너지의 사용, 에너지 비용절감, 그리고 정전 없는 신뢰성 높은 전력공급 등의 장점 때문에 세계적으로 국가 차원에서 시스템 개발에 박차를 가하고 있다. 이러한 마이크로그리드는 빌딩, 공공기관, 산업단지, 대학 캠퍼스, 도서지역, 고립지역 등 특정 소규모 지역에 신재생 에너지 설비 및 에너지 저장장치 설비를 네트워크화 함으로써 전력수요에 맞춰 최적으로 수급 밸런스를 조정하고, 안정적인 전력 공급이 가능하다.

그러나 마이크로그리드는 아직까지는 시스템의 운영을 위한 기술의 미성숙으로 안정적인 운영이 우려가되는 것도 사실이다. 특히, 신재생에너지 전원의 간헐적 출력특성으로 인하여 전력품질 유지에 어려움이 있고, 에너지 저장장치의 높은 초기 투자비는 시장형성을 위해 넘어야할 장애물이라 할 수 있다.

그럼에도 불구하고 마이크로그리드는 2012년 4분기 기준, 북미지역의 용량은 2GW에 달하고, 유럽은 384MW, 아시아-태평양 지역은 303MW에 달한다. 2020년이 되면 북미의 마이크로그리드 시장은 5.9GW로 성장이 전망되어 세계시장의 65%를 차지할 것으로 예측된다. 이에 신재생에너지의 확대보급을 통한 친환경, 안정적인 전력공급 등의 목적으로 마이크로그리드의 연구개발에 역량을 집중하고 있다.

또한, 국내에서는 2012년 마이크로그리드 요소기기 및 운영시스템의 국산화 개발을 통한 실증운전으로 표준제정 및 핵심기술을 확보하고 사업화 추진을 위한 기술개발에 한창이다.

한전 전력연구원에서는 2012년 10월부터 3년동안 전남 진도군 가사도에 독립형 마이크로그리드 기술을 활용한 '신재생에너지 자립 섬' 구축을 목표로 실증연구를 진행 중이다. 가사도에 설치되는 시스템은 100kW 풍력발전기 4대, 320kW 태양광 발전시스템과 3MWh의 배터리와 이들을 효율적으로 운영하기 위한 에너지관리시스템이 설치될 예정이고, 2014년 9월 국내 최초의 마이크로그리드 상용운전을 목표로 하고 있다.

국내 최초로 구축될 신재생에너지를 이용한 독립형 마이크로그리드는 국내 도서지역의 보급확대 사업은 물론 해외의 전력계통 고립지역을 대상으로 사업화 추진이 기대되고 있다.

전력공급의 위기와 지구환경문제로 전력공급의 패러다임이 변해가고 있는 시점에 전력계통의 프로슈머로 등장한 '마이크로그리드'는 화석연료의 의존도와 지구 온난화의 중대한 문제의 해결이 가능한 차세대 전력공급기술의 열쇠임이 분명하다.

이러한 관점에서 전력계통과 ICT기술을 접목한 융복합 기술인 마이크로그리드는 새로운 시장을 창출하는 '창조경제'의 진정한 미래의 성장동력으로 자리매김 할 것이다.