GEMS, 도심에 에너지고속도로를 놓다(1) '에너지 지산지소' 시대의 생존...

수도권·피크 시간대 요금부담 가중, 도심 에너지고속도로와 전원 결합 필수

스마트파워 GEMS, 목표도달 시 비상발전기 투입… 피크컷 통해 요금 절감

공공기관 태양광·ESS 연계 시 4.5GW 고출력 방전 가능, 에너지안보 기여

에너지 안보가 국가의 제1 생존 전략으로 격상된 ‘에너지 대전환’의 시대다. 최근 이재명 정부가 발표한 에너지 대전환 계획의 핵심은 재생에너지 비중 확대와 전력망·시장·요금·산업 전반의 전기화·탈탄소화를 동시에 추진하겠다는 것이다. 그 과정에서 눈에 띄는 게 합리적인 에너지 활용을 위한 생태계 조성과 재생에너지 활용, 요금 및 시장제도 개편이다. 본지는 이 같은 계획에 맞춰 건물 안에서 웅크리고 있는 거대한 발전원을 활용, 피크전력 절감과 재생에너지 이용 활성화, 수급위기 대응까지 가능한 스마트파워의 GEMS 기술에 주목하고 이 기술의 가능성과 잠재력에 대해 4회에 걸쳐 집중 조명한다.

(1) 중요해지는 피크전력 관리

(2) GEMS, 발상의 전환으로 ‘일석사조’ 효과

(3) DSS와 GEMS

(4) 피크감소율 ‘42.3%’ 달성의 비결

에너지 대전환 계획에 따라 피크전력 관리가 더욱 중요해진 이때에 스마트파워의 GEMS와 같은 기술로 잠자고 있는 비상발전기를 활용, 도심에 에너지고속도로를  깔아 피크전력을 억제하고 태양광과 ESS과 연계해서 운영할 경우 전체 발전소 용량도 줄이고, 연료절감 효과 등도 기대할 수 있다[사진=제미나이 생성]

이재명 정부는 지난 6일 기후위기 대응과 에너지 안보 강화를 핵심으로 하는 ‘에너지 대전환 로드맵’을 발표했다. 이 계획은 단순한 발전원 교체를 넘어, 국가 전력망 인프라의 전면적 혁신과 산업 구조의 ‘전기화(Electrification)’를 목표로 하고 있다.

‘에너지 안보’를 국가의 제1 생존 전략으로 격상시켰다는 점에서, 중동 전쟁 등으로 화석 연료 가격이 급등하는 상황에서 재생에너지를 단순한 환경 정책이 아닌 경제 안보의 핵심 수단으로 설정했다는 점에서 의미가 있다는 평가다.

그중에서 특히 눈에 띄는 대목은 대규모 화석연료와 달리 전국 곳곳에 분산 설치해 소비지역 인근에서 직접 필요 전력을 조달하는 ‘에너지 지산지소(地産地消)’를 위한 태양광, 풍력의 보급 활성화와 전력시장의 효율성을 높일 수 있는 지역별 차등요금제(LMP)의 도입이다.

이는 국가와 개인의 에너지비용과 깊은 관련이 있는 피크전력 억제, 계통부하 관리와 강력한 상관관계를 갖고 있기 때문이다.

이제는 전기를 공급하는 문제를 넘어, ‘언제, 어디서, 어떻게’ 전기를 사용할 것인가를 결정하는 경제적 유인책을 제공함으로써 전력소비 패턴 자체를 근본적으로 변화시킬 수 있다는 설명이다.

▲중요해지는 피크전력 관리

‘에너지 대전환 로드맵’에 따라 지역별 차등요금제(LMP)가 도입되면 전력 수요가 밀집된 수도권 지역과 피크 시간대의 요금 부담은 더욱 커질 개연성이 높아진다.

때문에 산업체의 경우 요금이 비싼 피크시간 대신에 전력이 풍부하고 요금이 저렴한 시간대로 조업 시간을 조정하거나 ESS에 충전된 전기를 사용하는 부하 이전(Load Shifting) 이나 데이터센터, 제철소 같은 전력 다소비 시설을 요금이 저렴한 발전원 인근(지산지소 지역)으로 이전하는 ‘공간적 분산’ 등이 대안으로 거론된다.

그러나 부하 이전 또한 생산 공정의 대전환이 필요해 쉽지 않고, ‘공간적 분산’ 역시 기본적으로 대규모 투자와 오랜 시간이 소요된다.

때문에 지역 내 분산전원(태양광, 풍력 등)과 연계하거나 전력 수요가 급증하는 피크타임에 한전 계통이 아닌 지역 혹은 건물 내에서 전기를 직접 생산하거나 배터리에 저장해둔 전기를 우선 사용하는 피크 쉐이빙(Peak Shaving)이 합리적 선택으로 제시되고 있다.

서해안 HVDC와 같은 대규모 송전을 위한 에너지고속도로가 아닌 도심 내에 촘촘한 에너지고속도로를 깔아 에너지 대전환과 합리적인 전기소비를 유도하자는 것이다.

특히 피크전력 관리는 국가 전체 전력망에 가해지는 최대 전력 부하(Peak)를 깎아내는 효과와 함께 개별 고압수용가 입장에서 연간 전기료 기본요금을 절감할 수 있는 비결이기도 하다.

현행 고압전력 수용가의 전기요금은 사용자가 15분 단위로 쓴 전력량 중 가장 높은 수치(피크전력)로 향후 1년 간의 기본요금을 산정하는 구조라  피크전력을 관리하는 게 매우 중요해졌다.[사진=연합뉴스]

현행 고압전력 수용가의 전기요금은 사용자가 15분 단위로 쓴 전력량 중 가장 높은 수치(피크전력)로 향후 1년 간의 기본요금을 산정하는 구조라 일시적으로 피크전력을 경신하면 그 높은 수치가 반영된 기본요금을 향후 11개월 계속 납부해야 한다.

또 지역별 요금이 달라지면, 해당 지역의 전력 수급 상황에 맞춘 ‘정밀한 수요 관리’가 필요해지는 만큼 정부의 수요반응(DR) 사업에 참여할 경우 국가적으로 고비용 발전기(LNG 등)를 돌려야 하는 상황을 방지하고 인센티브 확보도 가능하다.

이처럼 에너지 대전환 시대에 중요해지는 피크전력 억제를 위한 해법으로 스마트파워의 GEMS(Generator Energy Management System)를 눈여겨 볼 필요가 있다고 전문가들은 말한다. .

GEMS는 전력수요가 사전에 설정한 목표전력에 도달할 경우 비상발전기를 가동하고, 한전 상용전원 주파수와 발전기 주파수 위상을 맞춰 설정된 부하량 만큼 이 발전기에서 분담하도록 하는 기술로, 피크컷을 통해 전력 피크를 목표치 이하로 줄여 전기요금을 절감할 수 있다.

또 이 기술을 공공기관에 설치된 총 1.5GW의 태양광 등 신재생에너지와 연계하면 요금절감 외에 1시간이라는 짧은 시간 동안 높은 출력(4.5GW)으로 집중 방전할 수 있어 계절성 피크부하 절감, 용인반도체 클러스터 전기공급 등 국가적으로도 기여할 수 있다는 설명이다.

이순형 동신대 전기공학과 교수는 “현재 수도권에서 가동되는 발전기가 35GW인데 반해 부하는 45GW에 달해 타 지역에서 생산한 전기를 수도권으로 송전하기 위한 송전망 건설 등 여러 부담이 커지는 것”이라며 “중동전쟁 등으로 유가가 오르고, 연료수급, 에너지전환 등이 더욱 중요해지는 상황에서 GEMS와 같은 기술로 잠자고 있는 비상발전기를 활용해서 피크전력을 억제하면 전체 발전소 용량도 줄이고, 연료절감 효과 등도 기대할 수 있다”고 평가했다.