울릉도, 조만간 SPC 출범…디젤발전 제로화에 초점
한전 전력연구원에 의해 개발된 독립형 MG 기술 적용

전남 가사도가 상업운전에 성공하는 등 에너지 자립섬의 모델로 부상한 가운데 산업통상자원부가 지난달 마감한 우리나라 62개 도서에 대한 ‘친환경 에너지 자립섬 조성사업’에 참여하려는 신재생발전 구축업체들의 관심이 예상을 훨씬 뛰어넘어 민간투자 유치사업에 탄력이 붙을 것으로 예상되고 있다.

이와함께 조만간 울릉도 친환경 에너지 자립섬을 구축, 운영할 특수법인이 출범할 것으로 알려져 업계의 비상한 관심을 불러일으키고 있다.

에너지 자립섬이란 태양광, 풍력 등 신재생에너지와 배터리 등을 이용해 필요한 에너지를 스스로 생산해 사용할 수 있는 섬을 말한다. 기존전력계통에 정보통신기술을 융합해 전력망을 지능화, 고도화한 차세대 전력계통을 스마트그리드(Smart Grid)라고 한다.

이에 비해 요즘 주목받고 있는 마이크로그리드(MicroGrid)는 태양광이나 풍력발전과 같은 신재생에너지와 소형 분산전원을 이용해 소규모 지역에서 자체적으로 전기를 생산·저장·소비하는 새로운 개념의 전력공급시스템이다.

한전 전력연구원이 가사도에서 성공한 독립형 마이크로그리드는 풍력, 태양광 등 신재생에너지 및 배터리시스템으로 구성된 소규모 전력 공급시스템으로 기존 대형 전력계통과 분리되어 운전되고 있다.

마찬가지로 향후 에너지 자립섬에도 실증에 성공한 MG를 모델로 해 적용할 것으로 보여 기술적인 면은 이미 확보됐다고 말할 수 있다.

에너지 자립섬의 건설의 주요 목표인 친환경도 달성되고 있어 경제성이 성공을 가늠할 수 있는 주요 요소가 되고 있다.

현재의 디젤보다 값싸게 운영할 수 있다면 경제성도 확보할 수 있다고 말할 수 있다. 친환경, 경제성, 안정성 등 3박자가 갖춰진다면 이같이 마이크로그리드를 활용한 자립섬 구축은 비단 도서지역 뿐만아니라 캠퍼스, 산업단지 등으로 확산될 것으로 전망된다.

울릉도 친환경 에너지 자립섬 구축도 풍력 등을 활용한 디젤발전 제로화에 초점이 맞춰져 있다. 울릉도의 경우 수력 1개소, 내연발전소 2개소 등 3개 발전소가 운영되고 있다. 올해부터 2017년까지 1단계로 디젤·신재생 ESS, 2단계로 신재생, 지열, 연료전지, ESS 등의 조합으로 MG를 구축할 것으로 알려지고 있다.

산업부의 62개 친환경에너지조성사업에 민간업체들의 유치가 활발한 것은 이 기술이 벌써 캐나다에 수출될 만큼 성과를 내고 있어 국내는 물론 해외 수주에 염두에 두고 있는 것이다.

송일근 한전 전력연구원 MG 연구사업단장은 “가사도의 경우 평균 신재생에너지로의 발전이 81%에 달하고 100% 전력충당도 가능하다”며 “7개월동안 아무 문제없이 상업운전이 정상적인 상태에서 이뤄지고 있다”고 말했다.

특히 도서지역을 발판으로 캠퍼스, 산업단지 등으로 구축사업이 확장될 경우 많은 수요창출이 가능, 업체들의 수익에 크게 기대될 수 있다.

현재 전남 진도 가학선착장에서 선박으로 30분 거리에 있는 가사도는 에너지 자립섬 조성에 관심이 많은 에너지·전력·전기 등 관련업계 관계자를 비롯 학계, 언론계, 심지어는 지방자치단체장, 정치인까지 미래전력기술을 보기위해 방문이 크게 늘고 있다.

◆ 가사도 독립형 MG 실증의 기술적 의의 = 다음은 전력연구원 마이크로그리드(MG) 연구사업단(단장 송일근)의 마이크로그리드에 대한 설명과 가사도 독립형 마이크로그리드 실증의 기술적 의의다.
가사도 독립형 마이크로그리드의 주요 기술은 EMS(Energy Management System, 운영시스템), 신재생에너지 최적 조합기술, 엔지니어링 기술 등으로 되어 있다.

EMS는 신재생에너지, 배터리, 부하 등을 적절하게 제어해 마이크로그리드를 안정적으로 경제적으로 운영하는 프로그램이며 MG의 규모가 커지고, MG내 신재생에너지 비율이 증가할수록 EMS의 역할이 점점 커지게 되며 필수적이다.

신재생에너지 최적 조합 기술은 독립형 MG를 경제적으로 구축하기 위해 신재생에너지 및 배터리의 용량, 종류 등을 결정하는 기술이다. 구축대상 지역(도서)의 기상정보, 부하량, 지형정보 등을 종합적으로 고려한다.

엔지니어링기술은 독립형 MG의 전압, 주파수 등이 규정치 이내로 유지될 수 있도록 신재생에너지를 적절하게 배치하는 등 전력계통을 설계하는 기술을 말한다.

가사도 독립형 MG의 실증의의는 EMS측면에서 보면 한전 전력연구원에서 독립형 MG용 EMS를 개발중에 있고 이를 현장에서 실제로 운영해 기술적 타당성 및 경제성을 검증할 수 있도록 되어 있다.
독립형 MG의 다양한 규모, 형태에 대응할 수 있도록 EMS를 개발하고 있다.

신재생에너지 최적조합 및 엔지니어링 측면에서 보면 이론적으로 계산된 결과와 실증에 따른 결과를 비교·분석해 향후 보다 정확한 설계기술을 확보할 수 있다.

신재생에너지 및 배터리용량을 구분할 수 있도록 실증사이트를 설계했으며 이를 이용해 다양한 신재생에너지 조합 시험을 할 수 있다.

사업적 측면에서 보면 도서지역 주민들은 아직까지 풍력발전기의 소음, 관련기술의 미흡성 등을 이유로 막연한 우려를 표명하고 있는 게 현실이다.

그러나 가사도 실증을 통해 관련 기술을 검증하면서 국내 도서에 독립형 MG를 적극적으로 보급할 수 있는 사례를 마련한 것이 커다란 성과다. 여기에다 독립형 MG의 해외사업시에도 Track-record로 활용해 관련 기술을 홍보할 수 있다.

지역적 측면에서 보면 육지와 비교적 가까운 지역에 있는 가사도를 선정해 연구를 보다 원활하게 진행할 수 있었고 도서지역에 독립형 MG구축시 발생할 수 있는 다양한 문제점 및 기술적 해결사항을 발굴할 수 있었다.

◆  마이크로그리드, 미래 전력산업 희망을 품다  = 기존 전력계통에 정보통신(IT) 기술을 융합해 전력망을 지능화, 고도화한 차세대 전력계통을 ‘스마트그리드(SG)’라고 한다. 특히, 태양광이나 풍력발전과 같은 신재생에너지와 소형 분산전원(작은 규모로 여기저기에 위치한 발전소)을 이용해 소규모 지역에서 자체적으로 전기를 생산, 저장, 소비하는 새로운 개념의 전력공급시스템으로 ‘마이크로그리드’가 주목받고 있다.

마이크로 그리드에 의해 생산된 전기에너지는 피크부하에 대한 전력공급의 유연성을 확보하여 전체 전력계통의 에너지 이용효율을 극대화시킬 수 있고 전원이 분산됨에 따라 안정적인 전력공급은 물론 전력손실 감소에도 기여하게 된다.

이처럼 전력계통의 프로슈머로 등장한 마이크로그리드는 화석연료의 의존도를 줄여 에너지안보를 확보할 수 있다. 또한 온실가스 감축으로 지구 온난화의 중대한 문제의 해결을 위한 솔루션을 제공하여 국가의 미래성장을 견인할 수 있는 매력적인 기술임에 틀림없다.

마이크로그리드는 운영 목적과 환경, 적용 장소 및 부하특성 등에 따라 그 구조가 다양해 정형화하기 어려우나, 중앙 전력계통과 연계되어 운전하는 형태와 섬, 오지마을 등에 독립적으로 운영하는 형태로 구분된다.

이러한 마이크로그리드는 중앙 전력망 정전시 마이크로그리드를 전력망에서 분리해 독립운전전환을 통해 부하를 보호한다. 마이크로그리드 내부는 무정전 전력공급이 가능하도록 하는 정지형 스위치(Static Transfer Switch)와 마이크로그리드를 구성하는 모든 설비를 통신망에 의해 감시하고, 최적 경제운전을 위하여 분산발전원의 제어를 담당하는 운영시스템(Energy Management System)이 필수요소이다.

이에 한전에서는 2012년 마이크로그리드 요소기기 및 운영시스템의 국산화 개발 및 표준 제정으로 필요한 핵심기술을 확보했다. 이후 2014년 10월 전남 가사도에 국내 최초로 EMS 기반 독립형 마이크로그리드 준공 이후 상업운전을 통한 실증운전이 한창이다.

또한 정부에서는 지난해 7월 발표된 기후대응 에너지 신산업 창출 방안의 창조경제 기반 ‘6대 에너지 신사업 모델’ 중 하나로 신재생에너지 발전원의 기술개발과 가사도의 실증 성공사례를 바탕으로 ‘친환경 에너지 자립섬 조성사업’의 민간투자 유치 사업을 진행 중에 있다.

한편 한전은 아프리카 모잠비크의 오지마을, 동남아시아 섬마을을 대상으로 세계시장 진출을 위한 발 빠른 행보를 하고 있을 뿐 아니라 북미시장 진출을 위한 사업화 모델을 전라남도 가사도에서 실증해 Track Record를 확보 중에 있다. 또한 마이크로그리드의 전력거래 시장 연동, 수요반응 등을 포함한 기술 집약형 사업화 모델을 개발해 캠퍼스, 산업단지 등을 대상으로 상업화 가능하다.

한전은 이러한 에너지밸리 조성의 일환으로 캠퍼스형 마이크로그리드의 사업화 추진을 위한 과제의 출범을 목전에 두고 있으며, 이를 통해 해외사업 진출 전략을 모색하여 미래성장동력을 확보할 계획이다.

이와 같이 무한한 잠재력을 가진 마이크로그리드의 기술개발을 고도화해 세계시장으로 나아가기 위해서는 관련기관 들의 지속적인 관심과 공감대로 시너지를 만들어가야 할 중요한 시점이라 할 수 있다.
이를 통해 서남해에서 그려가는 마이크로그리드 뿐 아니라 캠퍼스, 산업단지 구내에 구축될 다양한 마이크로그리드가 해외시장 진출로 이어져 전력산업의 새로운 희망을 품은 따뜻한 빛이 온 세상을 밝힐 날이 멀지 않았다.