현대 문명을 가능하게 만든 전기는 교류형태인데, 여기엔 치명적인 단점이 있습니다. 발전소가 돌아가는 동안만 전기가 공급된다는 점입니다. 어떤 이유에서든 발전소가 멈추면 여기 연결된 수많은 가정과 공장의 전기가 끊어지는데요. 전기 소비량이 갑자기 늘거나 줄 때 곧장 대처하기가 어렵기도 합니다. 이러한 발전소의 문제를 해결해줄 가상 발전소가 있다면 전기 효율은 극대화될 수 있는데요. 이번시간에는 클라우드 기반의 탈 중앙화된 에너지 생산 가상 발전소 (VPP)에 대해서 알아보는 시간을 가져보겠습니다.
Vpp; Virtual Power Plant
VPP는 유럽이나 미국 등 신재생에너지 발전량이 많은 나라에서는 에너지 예측과 전원 관리를 위해 활성화돼 있는 방식인데요. 현재 ESG중심으로 친환경 에너지에 대한 발전과 수요가 늘어나고 있지만 태양광이나 풍력 등 소위 재생에너지와 친환경에너지는 일정한 양의 전기에너지를 생산하지 못하는데요. 날씨나 바람의 세기에 따라 발전량이 계속 바뀌기 때문이지요. 심지어 최근에 발생한 제주도 풍력발전소의 경우 에너지가 넘쳐 정지를 하게 되는 웃지 못할 사태도 벌어졌던 것이 일례입니다. 그렇다고 바람 불지 않는 날에 전력망에 연결했다가는 자칫 정전사태도 불러올 수 있고요. 오늘 설명드릴 가상발전소는 기존 전력 공급의 위와 같은 문제점을 해결하는데요. 원자력과 화력 같은 동력을 사용하는 기존 발전소와 더불어서 여기저기 흩어져 있는 풍력, 태양광, 수력 발전소 등의 전원을 클라우드 기반 소프트웨어로 통합해서 하나의 발전소처럼 관리하기 때문이지요. 심지어 전기차 배터리도 충전 장치를 통해서 스마트 그리드(전력망)에 연결되면 가상발전소의 한 축이 될 수 있습니다. 여기서 가상발전소의 건설의도가 나오는데요 성격과 규모가 다른 발전소를 엮어서 상호보완하며 전력을 가장 효율적으로 공급하자는 의도입니다. 에너지저장장치(ESS)를 통해서 수천 곳에서 생산된 소규모 전력을 한곳에 모을 수 있으며, 원격조정으로 발전소의 짝을 바꿔주면서 발전량을 상황에 따라 조절가능하고, 남는 전기 에너지를 저장했다가 필요할 때마다 꺼내 쓸 수도있습니다. 아직 한국에서는 사용하지 않고 있지만 이 가상발전소는 원래 신재생에너지의 효율적인 활용을 위해 고안된 기술로, 한국도 에너지 효율을 위해서는 사용하게 될 전망입니다.
가상 발전소의 개념도
위를 보시면 가상발전소의 컨트롤 센터는 기업과 가정의 전력 소비 정보를 인공지능으로 분석하고, 그때 그 떠내 최적의 물리적 전력 공급망을 구성하게 됩니다. 특히 변덕스러운 날씨 때문에 발전량이 항상 다른 신재생에너지를 최대한 활용하려면 꼭 필요한 기술입니다. 이런 가상발전소는 사실 차세대 전력망 기술인 스마트 그리드(smart grid)가 있기 때문에 가능합니다.
스마트 그리드란?
스마트 그리드 기술은 전자 제어, 계량 및 모니터링을 사용하려는 초기 시도에서 등장했는데요. 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여, 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지효율을 최적화하며 새로운 부가가치를 창출하는 차세대전력망입니다.
현재의 중앙집중형, 일방향인 전력계통의 비효율성을 극복하기 위한 것으로써 신재생에너지를 중심으로 다양한 에너지원이 도입되어 전력계통을 규모에 따라 분산적이고 독립적으로 운영할 수 있는 유연한 형태를 갖추게 되며, 각 계통에 센서, 미터들을 장착하여 소비자의 요구에 실시간으로 반응하는 지능화된 전력망입니다.
세계 최초의 가상 발전소
2012년에 독일의 전력회사 슈탓크라프트가 세계 최초의 가상발전소를 설립했는데, 현재 1,400개의 재생에너지 발전소가 참여해 원자로 10개 분량인 1만 메가와트의 전력을 생산하고 있습니다. 이처럼 대형 화력 발전소 대신 작은 쵠한경 발전소를 다양하게 조합함으로써 탄소 발생량까지 획기적으로 줄이는 가상발전소는 모든 산업의 친환경화 추세를 타고 급속히 확산할 것입니다. 미국의 한 경제지에서는 세계 가상발전소 시장이 연평균 27%씩 성장해서 2027년이면 무려 28억 5,000만 달러 이상의 규모에 이를 거라는 전망을 제시하기도 했습니다.
한국의 상황은?
VPP를 원활하게 가동하기 위해서는 공급원뿐만 아니라 수요원 관리도 중요합니다. 수요원도 일종의 전원으로, 이를 수요 반응 자원(DR)이라고 합니다. 수요량을 줄이는 데 참여한 수요 전원은 전력 감축 지시가 내려오면 수요를 줄이고 금전적 보상을 받게 되는데요. 이러한 금전적 보상과 대세를 포착하고 전기차 기업 테슬라도 공격적으로 투자를 하고 있습니다. 한국도 이러한 대세를 포착하고 사업을 추진하는 기업이 있는데요 바로 한화큐셀입니다. 환화큐셀은 2018년에 일본 정부의 가살 발전소 사업자에 선정돼서 첫 발을 내딛고, 2020년에는 SK E&S와 중부발전이 미국에 진출하기도 했습니다. 호주에서는 테슬라가 5만 가구를 아우르는 가상발전소를 2019년부터 실험하고 있습니다. 앞으로 유럽과 세계 다양한 기업이 인수를 하고 개발하고 각종 가상발전소 유치에 경쟁적으로 뛰어들 것으로 보이는데요. 제너럴모터스(GM), 포드자동차, 구글, 태양광 에너지 생산업체 선파워가 재생에너지 가상발전소(VPP·Virtual Power Plant) 사용을 위해 협력하기로 했습니다.
댓글