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[전기계탐방] 한전KDN㈜ 전력IT연구원 - 전력IT로 열어가는 그린에너지 세상
2009년 6월 2일 (화) 10:43:00 |   지면 발행 ( 2009년 5월호 - 전체 보기 )

한전KDN㈜ 전력IT연구원
전력IT로 열어가는 그린에너지 세상



한전KDN㈜ 전력IT연구원 김상진 원장. 그는 산 · 학 · 연 연구자가 모여 전력IT 기술 개발 및 차세대 성장 동력 창출을 위해 결성된 전력IT연구회 2대 회장을 맡고 있다.

전 세계적으로 신재생에너지 도입과 함께 스마트 그리드 기술 개발이 활발하다. 현재 유럽연합과 미국, 호주, 일본 등 8개국에서 지능형 전력망 개발을 블루오션 창출을 위한 국가 전략과 제로 정하고 기술 개발과 실증단지 구축사업을 적극 추진 중이다. 우리나라는 국가 핵심 의제로 발표한 ‘저탄소 녹색성장’과 함께 ‘녹색전력IT’가 부각됐지만 전력산업에서는 이전부터 기술 개발이 진행되어 왔다. 이 중심에 1993년 설립한 한전KDN㈜ 전력IT연구원이 자리를 잡고 있다. 스마트 그리드 조기 실현을 위해 전력IT 제품 개발에 박차를 가하고 있는 전력IT연구원을 찾아가 기술 개발 성과와 향후 방향에 대해 들어봤다.


똑똑한 전기, 스마트 그리드(Smart Grid)

스마트그리드란기존전력망(Electrica Infrastructure)에 정보통신망(Information Infrastructure) 시스템을 구축해 실시간으로 감시 · 진단할 수 있는 차세대 전력망을 말한다. 즉, 통신 네트워크 기술과 소프트웨어를 통해 발전과 송 · 변전, 배전, 소비 등을 추적하고 통제하는 지능형 전력망이다.
김상진 전력IT연구원 원장은 “스마트 그리드가 구축되면 공급자와 수용가가 양방향으로 정보를 교환해 에너지 효율을 최적화할 수 있다”고 설명한다.
전기는 다른 유형의 제품과 달리 생산과 동시에 소비된다. 이러한 특성 때문에 생산량과 소비량에 대한 정보를 실시간으로 감시 · 진단 · 제어하는 것이 중요하다.
현재 시스템으로는 소비자가 한 달이 지나서 요금청구서에 의해 사용한 전기량을 확인할 뿐이다. 그러나 여기에 IT 기술이 접목되면 실시간으로 전기 사용량과 요금에 대한 정보를 알 수 있어 소비자는 시간대별로 달라진 요금에 따라 전기 사용 시간대를 조정하는 등 선택의 폭이 넓어진다. 전기 사용에 있어 주체가 된 소비자는 비효율적인 전력 소비 패턴을 바꿔 전기요금을 절약할 수 있다. 또한 공급자는 최대 전력 소비량을 능동적으로 조절하게 되어 발전설비를 효율적으로 가동해 화력, 수력, 원자력 등 기존 발전시설을 최적화하여 운영할 뿐 아니라 CO₂발생을 획기적으로 줄일 수 있다. 전력 설비 유지 · 보수 측면에서도 실시간으로 이상 유무를 감시 · 진단할 수 있어 정전 및 안전 사고 예방에도 효과적이다.

정오를 지나면 전력거래소에서 실시간 전력요금 정보가 전기 자동차의 에너지관리시스템에 인터넷으로 전달된다. 보통 오후 4시까지의 실시간 가격은 500원/㎾h 내외이나 오늘은 1,000원/㎾h까지 뛰었다. 30㎾h를 모두 팔아서 얻은 수익이 30,000원, 그리고 오후 4시부터 6시까지 집에 갈 만큼만 천천히 충전하니, 200원/㎾h씩 15㎾h 충전해 3,000원이 들었다. 아파트에 설치된 스마트 전력저장장치 20㎾h 시스템도 전력을 거래하므로, K씨는 보통 한 달에 2∼30만 원 정도의 전력거래 수익을 올리고 있다.

- 성균관 대학교 김철환 교수,《 차세대 친환경 전력시스템 Smart Grid》중

특히 최적시간에 전기 공급량을 배분하고 공급 및 수요의 지역적 분산이 가능해져 태양광, 풍력 등 신재생에너지 이용률을 극대화할 수 있다. 몇 년 전 도서지역에 설치됐던 500㎾급 풍력발전기가 5만㎾를 쓰는 섬 전체 전력을 끊어놓은 적이 있다. 바람이 없어 풍력기가 꺼질 때마다 대신 돌아야 하는 LNG발전기가 과부화된 탓이다. 김상진 원장은 “아직 투자 대비 수익이나 효율성이 기존 발전시설에 미치지 못하고 있는 신재생에너지 역시 스마트 그리드를 통해 계통 문제가 해결되면 불안정하게 공급되는 전기를 고품질 · 고신뢰도의 전기로 변환하는 것이 가능하다”고 설명했다.
스마트 그리드 구축은 단순히 효율적인 전기 공급과 에너지 비용 절감 차원을 넘어선다. 김상진 원장은 “전력산업뿐 아니라 중전, 가전, 에너지, 자동차 등 산업 전반에 걸쳐 파급 효과가 클 것”이라고 전망했다. 먼저 대형 발전 시설에서 생산되는 공급자 위주의 제한된 전력시장은 다수의 공급자와 수요자가 참여하는 전력 시장으로 바뀐다. 이로써 수많은 새로운 비즈니스 모델이 창출될 것이다.
플러그인 전기 자동차가 일반화돼 가솔린 및 디젤엔진 위주의 자동차산업은 이러한 구조에 맞도록 재편된다. 그리고 석유를 판매하는 주유소는 전력을 판매하는 전기 충전소로 바뀐다. 건설산업은 신재생에너지를 생산해 전력을 효율적으로 이용할 수 있도록 설계한 스마트 건물(Smart Building)이 점차 확대될 것이다. 기능과 성능 위주로 제품을 개발해 온 가전산업은 전기요금에 연동되어 전력 사용을 최적화하는 스마트 가전제품(Smart Appliance)개발에 박차를 가할 것이고, 각각 고유한 산업영역으로 구분됐던 중전산업과 통신산업은 서로 융합 발전할 것이다.


전력IT연구원이 연구실에서 송변전IT 및 배전IT 제품을 시험하고 있다.

김상진 원장은 “스마트 그리드 구축으로 에너지 절감, 신재생에너지 보급 확대 기반 조성, CO₂배출 감소는 물론 새로운 일자리 창출과 수출 증대 및 내수 진작에 큰 영향을 미칠 것”이라며, “국가경제 및 산업을 부흥시키고 사회 구조를 변화시킬 힘을 가진 것이 바로 스마트 그리드와 녹색산업”이라고 밝혔다.

세계적 전력IT전문 연구원으로 도약

스마트 그리드 실현을 위해서는 발전, 송변전, 배전, 판매 등 전력계통별 해당 기술 및 제품 솔루션이 필요하다. 이러한 ‘녹색전력IT’라고 불리우는 솔루션을 연구 개발하는 곳이 바로 한전KDN㈜ 전력IT연구원이다. 김상진 원장은 “한전KDN㈜은 설립 이후부터 지속적으로 IT를 활용해 전력 시스템 지능화와 스마트화하는 일에 앞장서왔다”며, “2004년 전력IT 종합대책을 수립하기 전인 2003년부터 전력IT 영역을 확대하기 위해 다양한 연구를 해온 전력IT연구원을 빼고 우리나라 전력IT를 논할 수 없다”고 강조한다.
2005년 전력과 IT 융합 연구에 중점을 두고 경기도 의왕으로 확장 이전한 전력IT연구원은 녹색전력 IT 기술 상용화 및 수출 산업화를 위해 정부가 추진한 전력IT 10대 국책과제에 대한 기술 개발 1단계 사업(2005~2008년)을 성공적으로 마치고, 현재 그 성과물을 통한 사업 확대와 2단계 사업(2008~2012년)인 녹색전력IT 상용화 기술 개발을 위한 연구 개발에 박차를 가하고 있다.


2009년 4월 7일 인도 전력부 고위관리 및 배전회사 임원 17명이 한전KDN㈜ 전력IT연구원 제품 및 솔루션을 벤치마킹하기 위해 연구원을 방문했다. 인도는 현재 전력IT를 포함한 인도 전역 송 · 배전 설비 현대화 사업을 추진 중이다.

김상진 원장은 2007년 12월 취임 이후 “투자 확대라는 양적 성장에서 실질적으로 전력에 융합하도록 노력 중”이라며, 이를 위해 ▲고품질 R&D 성장체계 구축 ▲기술 경영 프로세스 확립을 통한 전략적 R&D 수행 체계 구축 ▲핵심 기술 및 솔루션 확보로 글로벌 수준의 역량 확보 ▲전력IT 국가 과제의 성공적 수행 ▲사업성 높은 솔루션 중심으로 연구 개발 추진 ▲계통별 핵심 기술 및 솔루션의 선택적 집중 연구 등을 전략 과제로 추진하고 있다. 그 결과 지식재산권 보유 건수는 2009년 3월 기준으로 132건에서 162건으로 늘어났으며, 전력IT 솔루션 제품도 26개에서 40개로 증가(2008년 12월 기준)했다. 또한 2009년 3월 인력 재조정을 통해 80여명 수준으로 연구원을 늘리고 연구기획팀, IT기반 연구그룹, 송변전IT 연구그룹, 배전IT 연구그룹 및 비즈니스 연구그룹으로 조직을 개편하는 등 전력IT 글로벌 리더로 성장하기 위한 발판을 다졌다.
특히 조직 개편에서 가장 눈에 띄는 것은 비즈니스 연구그룹이다. 20여 명으로 구성된 이 그룹은 연구를 위한 기술 개발이 아닌 산업에 바로 적용되도록 제품을 상용화하고 비즈니스 모델을 만들어 내는 것이 주요 임무다. 나아가 상용화된 제품에 새로 개발된 솔루션을 융합시켜 지속적인 제품 개발을 가능토록 한다.
비즈니스 연구그룹은 해외 시장 개척에도 앞장서 2009년 3월 튀니지 전력가스공사(STEG)의 AMR 및 전력IT를 위한 전력통신망 구축 시범사업에 참여해 지난해 컨설팅으로 수주한 2억 5천만 원에 이어 5천 7백만 원을 추가로 수주해 외화 획득에도 커다란 공헌을 했다.
김상진 원장은 “튀니지 전력가스공사(STEG) 사업은 시작에 불과하다”며 “인도, 중국, 동남아시아, 미국 등 단계별로 시장을 넓혀나갈 계획”이라고 밝혔다. 또한 그는 “전력IT 시장 50% 이상의 핵심 기술 및 솔루션 보유를 목표로 모든 종사자가 매진하고있다”며, “2009년에는그린IT 및에너지IT 분야의 국가 연구 개발에 주도적으로 참여하고, 계통별 솔루션 확대 및 사업 인큐베이팅 기능을 강화할 것”이라고 덧붙였다.

전력IT연구원이 개발한 솔루션

전력IT연구원은 임베디드 시스템, 표준 프로토콜 설계, 대용량 DB 및 실시간 DB 설계 및 처리 기술, 이기종 시스템 간 인터페이스 기술, 정보시스템 엔지니어링(아키텍처 및 플랫폼 설계 등), 정보시스템 응용 소프트웨어 개발 기술, 시스템 상태 감시 및 제어 기술 등 스마트 그리드 구축에 필요한 전력IT 기술을 집중 연구 중이다.
주요 전력IT 제품으로는 IOTS(지능형 광전송장치), AMS(원격검침 관리 시스템), 스마트 에너지 시스템, 실시간 광역전력계통 감시 시스템(KWAMS : Korea-Wide Area Monitoring System)등을 들 수 있다.
IOTS는 전력IT 현장의 다양한 유무선 장치와 네트워크를 이더넷으로 통합 수집해 1Gbps의 초고속으로 데이터를 전송하는 것으로, 배전자동화를 비롯한 전력IT에 최적화된 도시 단위 광이더넷 전송(Metro Optical Ethernet) 장치다. 이것은 Smart 배전 및 배전 지능화를 위한 미래 지향적인 통신 인프라 구축에 핵심적 역할을 수행할 것으로 예상되며, 신배전계통에 IP 기반 솔루션 적용을 가능케 하고, 다양한 통신 인터페이스를 통합할 수 있는 넓은 확장성을 제공한다.
AMS는 유 · 무선 통신을 이용하여 원격에서 고객의 전기, 가스, 수도, 열량 등의 계량값을 검침 · 관리하는 시스템이다. 특히 현장 검침 여건에 따라 PLC, CDMA, RF 방식 등 다양한 시스템 구성이 가능하다. AMS의 검침 데이터를 이용하면 소비 성향, 수요 분석 등 다양한 전력 부가서비스를 제공할 수 있어 고객 만족도 향상 및 독거노인 지원 시스템, 정전 관리와 같이 특화된 솔루션 개발이 가능하다.
한전KDN㈜은 2004년부터 현재까지 원격검침 시범사업, 통합검침 시범사업과 독거노인 지원 시스템 시범사업 등을 수행하고 있다.
스마트 에너지 시스템은 다양한 유형의 분산전원체계와 스마트 그리드를 기반으로 하는 미래 지능형 전력망 운용에 필수적인 요소이다. 실시간 에너지 사용량 정보 조회를 통해 사용자가 에너지 사용을 제어함으로써 에너지 비용을 절감할 수 있도록 한다. 또한, 공급자는 검침 및 유지관리 비용 절감 뿐만 아니라 에너지 부하 제어와 DR(Demand-Response)을 통해 피크 사용량을 줄임으로써, 에너지 생산 비용 혹은 추가적인 인프라 확장 비용의 절감 효과를 기대할 수 있다. 이로써 최종 소비자와 공급자 사이의 전력 서비스에 대한 정보화 인프라를 구축한다.


K-WAMS는 계통 불안정성 징후를 조기에 검출해 광역 정전을 미연에 방지한다. 전력계통의 주요 관심 지역에 계측장비를 설치하고 GPS 시간동기를 맞추어 계측된 전압 및 전류 Phasor를 받아 실시간으로 계통 상황을 감시하고 계통 안정성을 예측하도록 한다. 향후 전력계통은 K-WAMS 기술을 기반으로 상태 감시를 통한 지능형 안정화 제어 시스
템(WACS : Wide Area Control System)이 구현될 전망이다. 이를 통한 전력계통의 자가치유(Self-Healing)와 광역정전 제로화라는 최종 목표를 달성 할 것으로 기대하고 있다.
이외에도 전력IT연구원은 광대역 전력선 통신 모뎀 및 네트워크 기술, U-CITY 적용 센서 네트워크 시스템, 디지털 변전소 종합운영 시스템 등 20개 대외 과제와 공가순시 현장 조회 시스템, 한전 배전센터 통합관리 시스템 등 14개 대내 과제를 수행하고 있다.


2009년 3월 12일 ‘ 녹색전력IT 제품 발표회’에서 함께 모인 한전KDN㈜ 전력IT연구원들. 이 자리에서 그동안 연구 개발한 녹색전력IT 솔루션 17종을 소개했다.


새로운 세상을 향한 준비

우리나라 전력산업은 2008년 기준으로 전력계통 규모는 세계 13위, 전력거래량은 세계 8위 규모를 자랑한다. 뿐만 아니라 호당 정전시간은 16분으로 영국(68분), 미국(137분)에 비해 월등한 안정성을 자랑하며, 전기를 공급하는 과정에서 손실되는 양은 4%로 세계 최고 품질의 전력을 제공하고 있다.
IT 분야 역시 세계 최고 수준으로 정보통신망이 들어가지 않은 집이 없으며, 품질과 속도에서 따라올 곳이 없다. 어쩌면 스마트 그리드 실현을 위해 우리나라는 최적의 조건을 갖췄다고 할 수 있다. 이를 기반으로 정부를 비롯한 공공기관, 산업계, 학계는 스마트 그리드 조기 실현을 위해 발빠른 움직임을 보이고 있다.
정부는 신성장동력 중 하나인 스마트 그리드 조기실현을 위해 한전 등 산업계와 공동으로 2009년 6월까지 시범단지 대상지를 선정하고, 11월까지 로드맵을 수립한 후 2011년 6월까지 세계 최초 국가단위 지능형 전력망 구축을 위한 시범단지 및 테마파크를 조성, 2020년 수용가측 지능화 완료, 2030년에 총 전력망 지능화를 완료한다는 계획이다. 이와 함께 정부 차원에서 스마트 그리드 연구 개발을 위한 국제 협력도 진행되고 있는 것으로 알려졌다.
한전KDN㈜ 전도봉 사장은 4월 17일 창사 17주년 기념식을 개최한 후, “장기적인 신성장 동력을 발굴하고 원천 기술을 확보하기 위해 전력IT 기술 분야에 100억 원 이상을 투입해 스마트 그리드 기술력을 세계적인 수준으로 끌어올리겠다”고 밝혔다. 그러나 국가 정책, 연구비 지원과 기술 개발만으로 모든 것이 실현되진 않는다. 김상진 원장은 “제도 개선과 교육을 통해 소비자 참여를 적극 유도해 전 국민적 공감대 형성이 필요하다”며, “전력계통 전반을 바꾸는 것은 물론 공급자 중심의 사고방식에서 벗어나야 한다”고 강조했다. 또한 그는 “중전기기 산업에서도 IT기술을 접목할 수 있도록 오픈마인드가 필요하다”고 덧붙였다.
세계 전력산업시장은 거대한 변화의 물결로 출렁이고 있다. 한전KDN㈜ 전력IT연구원은 그 중심에서 있다 해도 과언이 아니다. 어느 때보다 그 역할이 막중해진 전력IT연구원. 새롭게 펼쳐질 그린에너지 세상을 향해 오늘도 주어진 과제를 묵묵히 수행하고 있다.

글, 사진_백종윤 기자 <한전KDN㈜ 전력IT연구원 (031)420-0703 / http://rnd.kdn.com>

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