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[분산전원의 개발 추이와 실증 ③]
스마트 하우스 실현의 최신 기술과 대처
재생 가능 에너지의 보급 확대 및 전력공급 개혁과 더불어 최근 스마트 하우스가 주목을 받기 시작했다. 이는 재생 가능 에너지의 고정가격매입제도로 인한 태양광 발전 시스템의 보급이 확산되었기 때문이다. 스마트 하우스에 대한 정보를 구체적으로 알아보기 위해 본고에서는 세키스이(積水)화학공업㈜의 주택 사업인‘스마트 하임’의 특징과 구조를 소개하며 스마트 하우스 실현의 최신 기술에 대해 정리했다.
번역·정리 김대근 기자 2011년 3월 11일에 발생한 동일본 대지진 및 원전사고를 계기로 일본에서는 에너지 문제가 크게 부각되었다. 원전 사고 대응의 정체와 산유국을 둘러싼 국제 정세를 고려해볼 때 에너지 문제의 장기화는 불가피하며, 총량은 물론 피크 대책이 더욱 중요해질 것으로 보인다. 또 온실효과 가스 배출량에 관해 2020년까지‘1990년 대비 25% 절감’이라는 목표를 지정하고 있다. 그러한 가운데 재생 가능 에너지의 보급 및 확대를 목적으로‘재생가능 에너지의 고정가격매입제도’가 2012년 7월 1일부터 본격 시행되었다. 태양광 발전 시스템(이하, PV)의 보급이 본격화되고, 2020년에는 전국적으로 570만 동의 주택에 태양광 발전이 탑재될 것으로 전망된다. 지진의 영향으로 차후 전력공급의 개혁이요구되고있으며,‘ 태양광발전+전력의안정화’를 목적으로 주목되고 있는 것이 주택의‘스마트 하우스화’이다. 기본적인 스마트 하우스화는 PV와 축전 시스템, 그리고 전력의 수급 상황 및 전력낭비가 ‘보이는(가시화)’HEMS(Home Energy Manage ment System: 홈 에너지 관리 시스템)를 잘 조화시키는 것이다. PV로 발전한 전력과 더불어 PV로부터 저장한 축전지의 전력을 잘 활용함으로써 전력수요가 높아지는 주간에 주택 내 전력사용의 피크컷Peak-cut을 실현할 수 있다. 더 나아가 PV 등에 의한 발전의 즉시 사용 외에 축전을 하여 야간에도 사용할 수 있다. 2012년부터 PV와 함께 HEMS·리튬이온 축전지의 보조금 제도가 시행되어 에너지 절감 및 피크컷에의 기대가 사회 전반적으로 높아지고 있다. 스마트 하임(세키스이 하임의 스마트 하우스)의 경위와 개요
세키스이(積水)화학공업㈜ 주택 회사는 ▲대용량의 태양광 발전 시스템(이하, PV), ▲컨설팅형 홈 에너지 관리 시스템(이하, HEMS), ‘스마트 하임 내비게이션’, ▲정치형 대용량 리튬이온 축전지, ‘e-Pocket’의 3가지를 탑재한‘진進·스마트 하임’을 2012년 4월부터 전국에 발매하였다. ‘진進·스마트 하임’은 정치형 리튬이온 축전지의 탑재와 커뮤니케이션형HEMS,‘ 스마트하임내비게이션’의 기능을 강화하였다. 대용량 PV까지 포함한‘연계에 대한 유효성’을 확인하고, 거주자 측에서 얻는 혜택들을 충분히 검토한 후 미래의‘스마트 커뮤니티’와 ‘스마트 그리드 사회’실현의 선두 주자가 될 상품으로 개발하였다.(<그림 1> 참조)  2011년 4월, 당사는업계를선도하며HEMS‘ 스마트하임내비게이션’을 PV 탑재 주택에 표준 채용(<그림 2> 참조)하고, 2012년 5월 말까지 10000동 이상의 판매 실적을 올려 지구환경을 고려한 친환경성, 쾌적성, 경제성을 모두 갖춘 주택으로서 높은 평가를 얻었다. 또한‘스마트 하임 내비게이션’을 활용한 독자적인 에너지 절약 컨설팅 서비스, ‘스마트 하임FAN’의 본격적인 운용을 2011년 10월부터 개시했으며, 쾌적성과 경제성의 균형을 이룬 생활을 실현하기위한구체적인제안들을실시하고있다.‘ 진進·스마트 하임’에서는 이러한 노력을 더욱 강화하여‘대용량 PV+신형 스마트 하임 내비게이션+정치형 대용량 축전지’의 3개 세트를 탑재하고, 정전 시의 안심은 물론 전력사용의 피크컷 및 피크 시프트를 무리 없이 실현시켰다. 또 전력수급 현황의 상세한 데이터를 축적·활용한 신新컨설팅 서비스에 의해 대용량 축전지를 낭비 없이 사용할 수 있게 하였다. 에너지 절감·피크컷(피크 시프트)에의 기대가 점점 높아지고 있어‘대용량 PV+신형 스마트 하임 내비게이션+대용량 축전지’를 탑재한‘진進·스마트 하임’을 발매함과 동시에 컨설팅 서비스를 더욱더 강화해 스마트 하우스 분야에서의 새로운 차별화를 꾀하고 있다.
스마트 하임의 특징
Ⅰ. 에너지 생산·에너지 절감·에너지 비축으로 스마트 하우스 사양 강화 ① 고기밀·고단열의 몸체로 에너지 절감 및 쾌적성 유지 세키스이 하임의 몸체 구조는 고기밀·고단열의 에너지 절감 사양이기 때문에 공조부하(에너지 사용량)가 낮고, 상하 온도차와 방 사이의 온도차가 적다라는 장점이 있다. ② 하임만의 독자적인 대용량 태양광 시스템 설치 세키스이 하임의 주력 상품은 플랫 지붕 주택이다. 이 때문에 지붕 전체에 PV를 탑재하기 쉽고 대용량 설치가 가능하다. 보통의 40평 주택에서는 최대 6.8㎾의 PV탑재가 가능하다. PV를 대용량화하면 축전지와 병용했을 경우의 경제성, 환경성, 비상시의 장점이 더욱 커지게 된다. ③ 이용하기 쉬운 계통연계 타입의 정치형 리튬이온 축전지 탑재용 리튬이온 축전지,‘ e-Pocket’은 실외에 설치하는 타입이다. 대용량인 동시에 비교적 소형으로서 충전에 걸리는 시간은 약 3~4시간 정도(아래의‘경제 모드’의 경우)이다. 안전성이 높은 것도 특징이다. 축전지를 전력망(PV 포함)에 계통연계함으로써 충전, 방전의 전환 등이 자동화된다. 정전시에도 자동으로 축전지에서 전력이 공급되도록 전환이 된다. 이하의 3가지 모드를 구비하고 있다.(<그림 3> 참조) ●그린 모드 일조 시간대는 PV로 발전하는 전력으로 야간에는 축전지에 비축한 PV 잉여전력을 사용하여 부족분을 전력회사로부터 구입하는 방식이다. 자가발전을 통한 자연에너지 중심의 생활방식이 가능한 모드이다. 대용량 PV일수록 에너지 자급률이 높아진다. ● 경제 모드 주간에는 대용량 태양광 발전의 전력으로 생활하고, 남은 양은 전력회사에 판다. 아침과 저녁은 전력요금을 아끼기 위해 전날의 심야에 모아 놓은 전력을 사용하는 방식이다. 단가가 저렴한 심야전력을 최대한 활용 가능한 특징을 살린 방식으로 전력의 피크컷 면에서 사회 기여도가 높은 모드이다. ● 비상운전 모드 정전 시에‘e-Pocket’으로부터 자동으로 전력을 공급받는다. 주간에는 PV로 발전한 전력을 사용한다. 남은 전력은‘e-Pocket’에 충전하여 밤에도 전력을 사용할 수 있다. 대용량 PV일수록 주간 날씨의 영향을 줄일 수가 있다. ④ 대용량 PV와 HEMS 연계의 독자적 시스템 ‘스마트 하임 내비게이션’은 당사와 고객을 인터넷상으로 연결하여 운용·관리하는‘클라우드 기술’을 사용한 방식이다. 측정된 주택 내의 전력(소비·발전·축전) 정보를 자동 집약하여 데이터 센터에서 축적·관리하고 사용 현황과 분석 결과를 컴퓨터 및 스마트폰상에서‘가시화’한다.(<그림 4> 참조) 고객 스스로가 전력의 수급 상황 및 축열비를 자세히 파악할 수 있을 뿐 아니라 쾌적성과 경제성을 모두 잡은, 보다 효율적인 에너지 절약 생활을 보낼 수 있도록 지원하고 있다. Ⅱ. 일반주택에 비해 연간 광열비 324,000엔 절감 가능 경제 모드에서 가동시킨 경우, ‘진進·스마트 하임’의 연간 광열비로 시산하면 -51,000엔, 일반주택과 비교하면 연간 324,000엔에 달하는 절감 효과가 있다. 이것은‘스마트 하임 내비게이션’활용을 통한 최적의 에너지 컨설팅과 동시에 전력판매가 가능한 대용량 PV를 탑재할 수 있는 세키스이 하임만의 독자적인 성과이다.
Ⅲ. 신新컨설팅 HEMS로 효율적인 축전지 사용법 제안 컨설팅 서비스‘스마트 하임 FAN에서는 고객의 생활 맞춤형 에너지 절감 방법을 구체적인 가전 제품의 사용법(ON·OFF·온도설정·타이머 설정 등)으로 알기 쉽게 설명하고, 그것을 실천할 경우의 효과를 전기세로 나타낸다.(<그림 5> 참조) 어느 설비기기의 사용법을 개선하면 에너지와 광열비를 보다 절감할 수 있는 지에 대해 고객 한 명 한 명에게 정보의 제공과 컨설팅을 실시하고 있다. 축전지에 관해서는 최대 방전량과 방전개시 시간을 설정할 수가 있어 거주자의 라이프 스타일에 맞춘 최적의모드를선택할수있다.‘ 스마트하임FAN’에서는 최적의 축전지 방전개시 시간과 가전사용의 최적 시간대 권고 등 각각의 상황에 맞는 효과적인 전력 사용법을 제안하고 있다.(<그림 6> 참조)  어느 설비기기의 사용법을 개선하면 에너지와 광열비를 보다 절감할 수 있는 지에 대해 고객 한 명 한 명에게 정보의 제공과 컨설팅을 실시하고 있다. 축전지에 관해서는 최대 방전량과 방전개시 시간을 설정할 수가 있어 거주자의 라이프 스타일에 맞춘 최적의모드를선택할수있다.‘ 스마트하임FAN’에서는 최적의 축전지 방전개시 시간과 가전사용의 최적 시간대 권고 등 각각의 상황에 맞는 효과적인 전력 사용법을 제안하고 있다.(<그림 6> 참조)
<Energy News>
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