2009. 112009. 11

스마트그리드 핵심기술 개발

녹색성장과 스마트그리드

Smart Grid 추진배경 및 정의

현안 및 시사점

1. 1. 녹색성장과녹색성장과 스마트그리드스마트그리드

1965 2006

<전세계>

165%상승

1965 2006

<우리나라>

2,927%상승

화석연료 사용 증가 지구 온난화

1906 2005

<전세계 기온 변화>

0.74℃상승

<우리나라 기온 변화>

1912 2008

1.7℃상승

기상 이변기상 이변

21002100년년

=> => 최대최대 6.4℃6.4℃ 상승상승 전망전망

21002100년년

=> => 최대최대 6.4℃6.4℃ 상승상승 전망전망

3℃ 3℃ 상승시상승시

=> => 1,5001,500만명만명 홍수홍수 위협위협

3℃ 3℃ 상승시상승시

=> => 1,5001,500만명만명 홍수홍수 위협위협

경제비용경제비용 GDP 5~20% GDP 5~20% 수준수준

((사전사전 노력시노력시 GDP 1% GDP 1%

수준으로수준으로 예방예방 가능가능))

경제비용경제비용 GDP 5~20% GDP 5~20% 수준수준

((사전사전 노력시노력시 GDP 1% GDP 1%

수준으로수준으로 예방예방 가능가능))

한강에서 스케이트??

여름(집중호우 : 경기 북부, 충청 태안반도, 동해안, 제주도 ) / 겨울(가뭄)

말라리아가 풍토병?? 대구가 사과산지??

2. 2. 한전의한전의 Smart Grid Smart Grid 추진방향추진방향

It’s aFan!

It’s aSpear!

It’sa

Rope!

It’sa Wall!

It’s aTree!

It’sa Snake!

Smart Grid

전력과 환경의 조화지구온난화 방지, CO2의무감축

교체시기 도래산업화 초기 도입된 노후전력설비

고품질 전력 공급요구증가고도정보화 사회로의 진전

Reference 확보필수전력IT 성과물의 글로벌시장진출

• 송배전설비 노후화(평균 60년)

• 기후변화(CO2감축) 및전력부족 해소

• 에너지 안보, 에너지 효율제고

• 민간이 기술개발 주도,

정부는 재정지원

• 분산전원(신재생) 급증

• 에너지효율 제고 측면

• 환경보전, 분산전원 보급 확대

• 국가간 전력거래, EU 차원의

그리드 서비스에 초점을 둠

• 온난화 대응 및 에너지안보 측면

• 에너지 및 환경문제 해결

• 일본 산업의 경쟁력 강화

미미 국국

유유 럽럽

일일 본본

배경 추진방향

연관산업 성장기반 제공, 동반 해외진출

합리적 전기소비 유인

전력유통 최적 제어

저탄소 전원확대

공급자 중심 è 소비자 참여

발전소 및 신규 투자 절감

손실 저감

신재생에너지 및 저장장치

사용자 선택권 확대

국가 성장동력 견인

전력전력IT IT 실증시험실증시험제주도제주도 실증단지실증단지

고객단고객단 지능화지능화, SMART GRID , SMART GRID 확장확장신재생전원신재생전원 비중확대비중확대

국제표준의국제표준의스마트그리드스마트그리드 완성완성

1단계(2010~2013) 2단계(2013~2020) 3단계(’20~’30)

2010 2015 2020 2030

Time SpanTime Span

실증시험실증시험현장적용현장적용

광역계통 실시간 계측 감시수도권 FACTS 적용

광역계통 실시간 계측 감시수도권 FACTS 적용

광역계통 보호, 자동복구시스템

광역계통 보호, 자동복구시스템

광역계통 실시간 감시 제어/FACTS 광역협조제어광역계통 실시간 감시 제어/FACTS 광역협조제어

디지털 변전소 국산화 기술설비감시기술, 스마트 IED 디지털 변전소 국산화 기술설비감시기술, 스마트 IED 고장 자동복구고장 자동복구디지털 변전소 스마트 운영

체계, 실시간 진단, 제어디지털 변전소 스마트 운영

체계, 실시간 진단, 제어

스마트 배전시스템 개발친환경 기기 개발

스마트 배전시스템 개발친환경 기기 개발

송배전 기기고장 예지/복구

송배전 기기고장 예지/복구

스마트 배전 운영시스템 개발

스마트 배전 운영시스템 개발

GridGrid지능화지능화기술기술

스마트전력

시스템

양방향 소비자 인프라 구축양방향 소비자 인프라 구축 소비자 Portal 활용RTP/DR 운영

소비자 Portal 활용RTP/DR 운영녹색녹색

서비스서비스기술기술

인프라이용수요관리

인프라이용수요관리

신재생전원, 저장장치, 전기차충전 연계기술신재생전원, 저장장치, 전기차충전 연계기술

신재생 전원, 저장장치, 전기차충전 양방향 연계신재생 전원, 저장장치, 전기차충전 양방향 연계

녹색서비스

스마트 통신 기반기술보안 요소기술

스마트 통신 기반기술보안 요소기술

지능형 통합플랫폼/보안 구축

지능형 통합플랫폼/보안 구축

스마트 그리드 통합보안체계/통합망 기술스마트 그리드 통합

보안체계/통합망 기술통신통신//보안보안

인프라인프라공통기반

2013

전기자동차

풍력발전소

전기자동차 충전소

Smart Building Smart Factory

Smart Grid

IGCC

CCS

태양광 발전소

세계는 ‘Smart Green Utopia’로 고속 질주 중!KEPCO가 글로벌 녹색전력 시장에서 First Mover로 도약!

원자력발전소

초전도 케이블

LED LED 가로등가로등

지열(히트펌프)

전기에너지주택

Green Utopia Green Utopia

구구 분분 주요지표주요지표 기대효과2020년 2030년2009년

온실가스감축

설비이용극대화

전기품질향상

효율개선

해외사업다각화

탄소배출감축량

(백만tCO2)

발전소건설 및

신규투자 회피비용

(천억원)

호당 정전시간

(분)

송배전 손실률

(%]

스마트그리드

해외매출액

(천억원)

63

337

3억 4천만톤 감축

42 46

4.6조원 절감효과

(10% )

5

129

연 60억원 절감효과

( 사회적 손실비용 56억원 포함)

(25% ) 16.1 (25% )

4%

연 3천억원 절감효과

3.5%3.0%

3543

해외매출 4.3조원

3. SG 3. SG 핵심기술핵심기술 개발개발

ICT 인프라 표준화ICT 인프라 표준화

Smart GridSmart Grid

New Service(DR, RTP, AMI)

New Service(DR, RTP, AMI)

EV, 전력저장기술EV, 전력저장기술

WAMAC, Self-healingWAMAC, Self-healing

Substation Automation Substation Automation

Smart DASSmart DAS

공급망공급망 최적화최적화공급망공급망 최적화최적화 에너지이용에너지이용 효율화효율화에너지이용에너지이용 효율화효율화

지능형지능형 전력망전력망지능형지능형 전력망전력망 녹색녹색 서비스서비스녹색녹색 서비스서비스

투자투자최적화최적화

태양광, 풍력신재생전원태양광, 풍력신재생전원

효율효율 향상향상전기품질전기품질

향상향상

Renewable Micro GridSelf-Healing

Appliance Smart

Facility Smart

Electricity Storage

DC 배전

Demand Response

현재의현재의 전력망전력망DAS SCADA

EMS PTR 감시

NDIS DSM

제주제주 실증단지실증단지

AMI Digital 변전 FACTS지능형 송전

Smart 배전

신재생 전원

전기자동차

전력저장장치

Smart GridSmart Grid

설비이용 최적화S/A, Smart 배전, WAMAC, SCADA, EMS

신재생에너지

ICT InfraCyber Security 고속, 양방향,

IP 통신망통합 Solution

에너지이용 최적화실시간 요금, AMI, DR자원 통합관리

전기차 충전 Infra, 전력저장 기술

대 분류 요소 기술

스마트그리드현 재요소기술 수 준

설비이용설비이용 최적화최적화

• AMI, Self Healing, 분산전원 수용성 증대

AMR, 배전자동화(DAS)Smart Smart 배전배전 75%

소용량 분산전원 연계• 연계용량 최적화, 양방향 운전

신재생전원신재생전원 25%

• 광역계통 보호, 협조제어개별설비 보호, 원격제어WAMACWAMAC 50%

변전소 무인화, 원격제어 • 고장 자동복구, 예방진단S/AS/A 75%

에너지이용에너지이용 최적화최적화

•공급자, 수요자참여 시스템TOU, 공급자주도 수요관리RTP, DRRTP, DR 50%

•저장장치 용량 대형화, 분산전원 연계용량 증대

소규모 저장장치 개발전력저장전력저장 50%

충전인프라 기술개발 • 대용량 급속 충전인프라전기자동차전기자동차 25%

스마트그리드현 재요소기술 수 준

스마트그리드현 재요소기술 수 준

ICT ICT 인프라인프라

• 다층구간 정보보호 요구제한적 정보보호정보보호정보보호 50%

공급자 중심 개별 시스템 • 공급자,수요자 통합시스템통합솔루션통합솔루션 25%

• 고속, 양방향, IP 통신망중저속 or 단방향 통신네트워크네트워크 50%

중전기+ICT Package, 표준화 선점,

탄소배출권 거래전략 연계

S/A, Smart배전,

WAMAC, 신재생에너지

통합검침, 인터넷, 신용카드 결제망,

방범 방재 분야

Cyber Security

고속, 양방향, IP 통신망

통합 Solution

AMI, 저장장치 가격경쟁력 확보

충전사업 등 전력사업 다각화

RTP, AMI, DR자원 통합

관리, 전기차 충전Infra,

전력 저장기술

요소 기술 성장성 시장성, 사업화 방안

4. 4. 현안현안 및및 시사점시사점

주요기술주요기술 현재현재 수준수준 S/GS/G 핵심개발핵심개발 분야분야

S / A, Smart DAS 손실률 4%, S/A 70%정전시간 16.2분/호 자동화 기술 고도화

WAMAC 미흡 광역계통 실시간 상태평가, 보호제어 기술

신재생 전원 계통연계 미흡분산전원 안정운전을 위한

전력저장, 보호제어, 출력예측 기술

Wind power output Solar power output

설비이용 최적화 기술

주요현안

주요주요 기술기술 현재현재 수준수준 S/G S/G 핵심개발핵심개발 분야분야

AMI 판매량의 70%를 점유하는14만 산업용 고객대상 설치

MDMS(계량데이터관리시스템) 전력소비 컨설팅

DR, RTP 평균 부하율 75～76%피크 감축량 5900MW DR 자원관리 기술

전기 사용량 300kWh/월 이하인1000만 고객 : B/C Ratio 0.62

에너지이용 최적화 기술

주요현안

AMI 보급경제성

계약전력(kW) 호수/점유비판매량(GWh)

판매비중 누계

10,000이상 1,056 / 0.006% 125,040 32.5% 32.5%

1,000~10,000

18,721 / 0.1% 79,673 20.7% 53.2%

100~1,000 144,725 / 0.79% 71,584 18.6% 71.8%

100미만 18,254,546 / 99.1% 108,772 28.2% 100%

합계 18,419,048 385,070 100%

계약전력계약전력 100kW 100kW 이상이상 16.516.5만만 고객고객((점유비점유비 0.9%)0.9%)

판매량의판매량의 71.8% 71.8%

2008년 기준

AMI 보급 확대 +

실시간 가격 제공 및수요관리 자원 확대 ⇒

AMI와 연계한 상시수요관리 활성화

u 방안 : AMI기술을 활용 수요관리 활성화

u 전략 : 현재 보급율이 낮은 전력다소비 가전제품 Smart화

시간당전 기소비량(Wh)

685 1,200 1,6004,500 5,400

14,500

가 전제 품

냉장고전 자레인지

세탁기 온수기 건조기 스토브

보급률100% 88% 83% 50% 61% 59%

u 배경 : 주택용 수요(37%) 관리 및 가전업체 신성장 기회

※ 주택용 월평균 전기사용량 : 한국 229kWh, 미국 1,090kWh(4.8배)

주요 기술 현재 수준 S/G 핵심개발 분야

고속․양방향 통신기술 중.저속 단방향 통신 IP 기반 통합 Solution

Cyber security 제한적 정보보호 다층구간 정보보호(Multilayer security)

ICT Infrastructure

주요 현안

Security vs. User friendliness

u 전력통신망 : 보안성, 신뢰성 우선 / 전력선과 동시 구축하므로 경제적

u 일반통신망 : 대중 접근성, 보편성 중요 / 전력통신망과 별도 구축

※ 전력망(통신 포함) : 한국 30년 이하, 미국 40 ～ 60년

정 부 SG 선도국가 위상에 맞는 가시적 결과, 정책도출 요구

산업계 AMR, ICT분야 인프라 구축사업 참여 희망

KPX SG를 기회로 판매경쟁 시장전환 모색 및 분위기 조성

學˙硏 SG구축관련 제도, 기술분야에 다양한 각론 제기

신기술, 첨단기술에 미래 성장동력 잠재력 있음

전력사업의 투자비는 궁극적으로 소비자에게 전가됨

• 비용/편익측면에서 경제성, Grid parity 고려, 녹색 Bubble 경계

Technically Smart vs. Economically Smart

역할선점 노력보다는 기술개발, 표준화에 역량결집 필요

S/G는 방대한 분야, 미래 성장동력 분야 선택과 집중