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에너지 모아 전력 제공, ‘가상발전소’

  • 2017.08.21.
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지방에 꽤 큰 토지를 갖고 있는 차 모(62)씨는 새로 시작하는 에너지 관련 사업에 대해 기대가 크다. 부지의 용도가 애매하여 그동안 사용처를 찾지 못해 애를 태웠는데, 최근에 알게 된 가상발전(Virtual Power)이란 사업이 자신의 부지에 적합하다는 것을 파악했기 때문.

가상발전 사업이란 신재생에너지나 에너지를 저장해두는 장치에서 공급하는 소규모 에너지를 클라우드 형태로 통합한 다음에, 이를 하나의 발전소처럼 관리하는 시스템을 말한다.

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가상발전소의 개념도 ⓒ wikipedia

예를 들어 한 번에 5~6㎾ 정도의 소규모 전력을 공급할 수 있는 태양광패널장치나 에너지저장장치(ESS)가 수천에서 수만 개가 존재한다고 가정했을 시, 이들 모두를 통신으로 조종하여 전력을 하나로 합친다는 것이다.

차 씨는 “깨끗하고 안전한 에너지를 공급한다는 자부심과 생산된 전력을 팔아서 매출을 올릴 수 있는 일거양득의 사업이 바로 가상발전”이라고 강조하며 “특히 사물인터넷 기술의 발전으로 가상발전 사업이 미래의 유망사업으로 꼽히고 있다는 사실이 나를 더욱 흐믓하게 만든다”라고 덧붙였다.

가상발전이란 에너지의 전략적 재편성

가상발전이란 한마디로 말해 보유하고 있는 에너지를 전략적으로 재편성하여 사용 효율을 높이는 방법이다. 개인이 생산한 소규모의 전력은 별로 쓸모가 없지만, 수만 명이 생산한 전력을 합치면 산업에서 쓸 수 있는 규모로 까지 확대될 수 있기 때문이다.

이 같은 가상발전의 에너지 재편성 과정은 DR이라 불리는 ‘수요응답거래시장(Demand Response)’과도 맞물려 있다. DR은 실시간으로 에너지 수급 상황을 모니터링하여 전력 사용량이 최고조에 달했을 때 전력수요를 인위적으로 줄여줌으로써 실제로는 공급을 늘리는 것과 동일한 효과를 내도록 만드는 제도다.

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가상발전소와 수요응답거래시장의 상관관계 ⓒ 서울시

이 제도는 지난 2014년 국내에 처음 도입됐고, 현재는 DR 시장을 통해 약 3기가와트(GW) 규모의 전력이 거래되고 있을 정도로 빠른 성장을 거듭하고 있다. 3GW급은 원자력발전소 3기의 발전량에 해당할 만큼 막대한 규모다.

가상발전의 규모가 더 커지고, DR 제도가 더 활성화된다면 발전소를 추가로 건설할 필요가 없고, 탄소배출량도 줄어드는 등, 비용 절감과 환경 문제를 한 번에 해결할 수 있게 된다는 것이 전문가들의 설명이다.

이 같은 가능성으로 인해 DR 제도는 현재 주요 선진국에서 활발히 시행되고 있으며, 지난해 기준으로 약 2조원의 규모가 형성된 세계 DR 시장은 오는 2030년에는 약 9조원 까지 성장할 것으로 예측되고 있다.

신재생에너지의 단점을 보완해 줄 수 있는 가상발전소

가상발전소(Virtual Power Plant)는 소규모 전력생산을 하나로 조율하는 가상의 주체로서, 특히 미래에너지라 불리는 신재생에너지의 단점을 보완해 줄 수 있는 기술로 주목을 받고 있다.

태양광이나 풍력과 같은 신재생에너지원은 전력을 만들기 위해 별도의 화석연료를 사용하지 않아도 되고, 탄소 배출도 없다는 점에서 오래 전부터 미래에너지로 손꼽혀 왔다. 하지만 신재생에너지는 발전량이 일정치 않다는 치명적 단점을 가지고 있기 때문에 전력계통 운영 측면에서만 보면 좋은 에너지원은 아니라는 것이 전문가들의 의견이다.

전력계통 안정성을 위해서는 발전소가 수요량이 증가할 때마다 그에 대비한 수급능력을 갖추고 있어야 한다. 그러나 태양광과 풍력은 비가 오거나 바람이 불지 않을 경우 제대로 에너지를 공급해 줄 수 없다.

이 같은 이유 때문에 국내 전력계통을 총괄하는 중앙전력관제센터에서는 신재생에너지가 생산하는 전력량을 수요 예측이나 예비전력으로 편성하지 않고 있는 실정이다.

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가상발전소는 신재생에너지의 단점을 보완해 줄 수 있는 기술이다 ⓒ wikipedia

반면에 가상발전소는 모든 에너지를 한데 모으는 개념이기 때문에 발전량이 일정치 않은 신재생에너지의 단점을 보완해 줄 수 있다. 이 외에도 ESS에 보관되어 있는 전력이나 집집마다 절약한 전력 등 분산되어 있는 소규모 에너지원을 하나로 묶을 수 있다는 장점을 갖고 있다.

이와 관련하여 한국전력의 관계자는 “티클 모아 태산이라는 속담처럼 가상발전소를 활용하여 한곳으로 모인 에너지원들은 전력계통 현장에서 운용하는 에너지와 별다른 차이가 없다”라고 밝히며 “별도 발전소 건설 없이도 추가 전력을 확보할 수 있는 셈”이라고 덧붙였다.

실제로 10㎿ 이하급의 소규모 분산전원은 중앙 전력계통에서 관리할 수 없지만, 이들을 하나로 통합하여 사용하면 전압을 제어하는 능력이나 예비전력의 보관 등이 가능해지기 때문에 전력거래도 가능한 것으로 나타났다.

이 같은 가상발전소가 차질 없이 작동하기 위해서는 수많은 분산전원 현황 정보를 실시간으로 수집하고 분석하는 기술이 필요한데, 우리나라는 IT 인프라가 잘 구축되어 있기 때문에 가상발전소 운영에 있어 전혀 문제가 없는 환경을 갖추고 있다.

한국전력의 관계자는 “가상발전소라고 하니 뭔가 거창한 것을 생각하기 쉽지만, 생각보다 가상발전소는 우리 일상 가까이에 있다”라고 전하며 “여름이나 겨울 등 에너지 소비가 급증하는 시기에 벌이는 절전운동을 계측화하여 절감량을 예상하고 계통운영에 반영할 수 있다면 이 또한 가상발전소의 하나가 될 수 있다”라고 주장했다.

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