스마트 그리드는 최신 글로벌 인프라 구조에 장착되어 있습니다. 전원 분배 시스템은 디지털 기술, 양방향 데이터 전송, 무선 네트워크 및 지능형 그리드 관리 시스템의 채택을 통해 에너지 효율을 획기적으로 최적화하고 소비자 비용을 낮출 수 있습니다.
스마트 센서, 통신 네트워크 및 데이터 처리의 정점인 사물 인터넷(IoT)을 통해 이러한 대량 채택 이니셔티브가 대부분 지원됩니다. IoT 덕분에 새로운 전기 인프라와 기존의 전기 인프라가 모두 '스마트'하고 더 효율적으로 바뀌었습니다.
이 기사에서는 스마트 그리드 IoT 시스템이 AMI(고급 측량 인프라) 및 기타 스마트 그리드 기술에 어떻게 기여하는지가 나와 있습니다.
스마트 측량기
스마트 그리드 용도에서 IoT를 가장 많이 사용하는 경우는 스마트 측량기입니다. 이 측량기는 사용 시점 또는 그리드 인프라 전체의 중요한 배포 지점에서 유틸리티의 소비 및 상태를 모니터링하는 네트워크 연결식 유틸리티 측량기이며, 유틸리티 제공업체와의 양방향 통신이 특징입니다.
가장 중요한 점은 스마트 측량기로 낭비되는 에너지를 줄일 수 있다는 것입니다. 2012년에 유럽연합 위원회에서 실시한 초기 연구에 따르면 스마트 측량기를 사용하면 가정용 전기 요금이 평균 12% 감소한 반면, 대규모 상업용 소비자의 경우 58% 절감된 것으로 나타났습니다.
이전에는 측량기를 사용하려면 고객의 전력 소비량을 수동으로 추적해야 했습니다. 유틸리티 측량기를 사용하던 초창기에는 유틸리티 직원들이 지정된 시간 간격(예: 두 달에 한 번)으로 아날로그 유틸리티 측량기 판독값을 물리적으로 추적해야 했는데, 이는 비용이 많이 들고 비효율적이었습니다.
AMR(자동 측량 기술)은 스마트 그리드를 향한 첫 번째 단계였습니다. 그러나 원격으로 모니터링하더라도 AMR 지원 유틸리티 측정기는 양방향 통신을 제공하지 않았기 때문에 '스마트'한 것으로 간주되지 않습니다.
최신 스마트 측량기를 사용하면 유틸리티에서는 스마트 측량기에서 전송되는 데이터를 수집하고 명령, 업데이트 및 정보를 측량기로 전송할 수 있습니다. 공급업체는 기본 속성의 전원 끄기와 같은 서비스 연결을 원격으로 끊거나 조정할 수도 있습니다. 또한 시간 기반의 가격 책정을 위해 소비 임계값을 조절할 수 있습니다.
스마트 측량기는 전기 유틸리티 애플리케이션에서 가장 흔히 볼 수 있지만, 천연 가스와 물을 모니터링하는 데도 사용됩니다. 전기 유틸리티 스마트 측량기를 사용하면 실시간 전력 감지, 정전 알림, 양방향 전력 측정(태양열 패널과 같은 엔드포인트에서 전력이 발생하는 경우), 전력 품질 모니터링, 원격 서비스 연결 해제 및 측정 데이터 관리 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.
스마트 그리드의 IoT 및 고급 측량기 인프라
스마트 측량기는 연결된 인프라만큼만 '스마트'합니다. IoT 기술을 사용하면 스마트 측량기를 유틸리티의 그리드 관리 시스템에 물리적 및/또는 무선으로 연결할 수 있습니다. 전기 스마트 그리드의 경우, 스마트 측량기는 지역화된 메시 내의 네트워크를 측정한 다음 로컬 유틸리티 허브로 전송합니다. 그런 다음 허브를 유틸리티의 중앙 IT 허브뿐만 아니라 다른 로컬 허브에도 연결하여 유틸리티 기업이 수요 기반 최적화 및 스마트 그리드 관리 관행을 제공할 수 있습니다.
고급 측량기 인프라는 스마트 그리드 IoT 기술의 산물이며, 유선 및 무선 IoT 통신 기술을 모두 활용합니다. 예를 들어, Byram Labs EnergyAxis REX2-EA 스마트 측량기는 900MHz와 2.4Ghz ZigBee 무선 통신을 모두 사용하여 메시 네트워크로 연결된 스마트 측량기 엔드포인트 역할은 물론 가정의 다른 스마트 에너지 장치를 위한 게이트웨이 역할을 합니다. 예를 들어 무선 메시 네트워크를 통해 연결된 스마트 측량기는 유선, 광섬유 또는 기타 통신 인프라를 통해 유틸리티의 IT 서버에 연결된 허브에 연결될 수 있습니다.
고급 측량 인프라는 단순한 스마트 측량기의 배열이 아닙니다. 정교한 이 인프라는 스마트 측량기 하드웨어와 소프트웨어, 모든 하위 네트워크와 허브를 연결하는 통신 네트워크, 측량기 데이터 관리 소프트웨어와 IT 시스템, 스마트 그리드에서 생성된 데이터 작업을 허용하는 공급업체 운영 시스템으로 구성됩니다.
이미지 1: 유틸리티 발전, 분배, 사용 및 제어의 내부 작동을 보여 주는 매우 단순화된 전기 스마트 그리드입니다.
위 이미지에서 전기 그리드 내의 모든 허브 및 엔드포인트는 고급 측량 인프라에 기여합니다. 매우 정교한 데이터 관리 소프트웨어와 하드웨어를 사용하여 생성되고 소비되는 전기를 수집, 이해, 관리 및 최적화하며 이 모든 것은 고급 측량 인프라 및 스마트 그리드에 기여합니다.
글로벌 고급 측량 인프라 채택
스마트 측량기와 고급 측량 인프라는 놀라운 속도로 전 세계에서 구현되고 있습니다. 그러나 스마트 그리드 기술은 대륙, 국가, 주 및 도시마다 다르게 채택됩니다.
기후 변화의 신속한 대처에 엄격한 국가에서는 스마트 측정기가 훨씬 더 광범위하게 채택됩니다. 현재, 유럽 연합에 따르면 스마트 측정기의 보급률이 가장 높으며, 원래 2014년 목표였던 유틸리티 엔드포인트 80%에 이르는 스마트 측정기 보급률을 2020년까지 실현하였습니다. 이 목표는 2020년까지 달성되지 않았으나, 유럽 연합 내의 많은 국가들이 이 목표를 달성했습니다.
스웨덴(100% 채택), 핀란드(100% 채택), 에스토니아(98% 채택), 덴마크(80% 채택)와 같은 국가는 2014년에 설정한 기준을 달성했습니다. 그러나 독일, 체코, 그리스, 크로아티아 및 키프로스와 같은 국가에서는 특히나 스마트 측정기의 IoT 측면과 관련된 데이터 개인 정보 보호에 대한 우려 또는 법적 요구 사항을 충족하지 못하는 관계로 스마트 측정기의 출시를 의무화하지 않기로 결정했습니다.
이에 비해 2020년 미국(세계에서 전기를 두 번째로 많이 소비하는 국가)은 현재 스마트 측정기 보급률이 약 50%에 달합니다. 이는 총 1억 2백만 개의 AMI가 설치된 것으로, EIA당 80%여 개의 가구(캘리포니아, 조지아, 메인, 미시간, 오클라호마, 버몬트)가 스마트 측정기를 보유한 주는 여섯 개에 불과합니다. 다른 여섯 개 주에서 향후 시행률 80%를 목표로 하는 규정을 채택했지만, 2022년 현재 스마트 측정기 채택에 대한 전국적인 요건은 없습니다.
스마트 측정기 사용에 대한 글로벌 시장 채택 및 예상, 스마트 측정기 채택 시 문제점 및 스마트 측정기의 설계 과제에 대한 자세한 내용은 당사 기사인 스마트 측정기: 스마트 그리드 에코시스템의 핵심 부분 설계를 참조하십시오.
스마트 그리드 및 IoT의 미래
글로벌 스마트 그리드는 스마트 측정기를 점진적으로 채택하고 이를 지원하는 데 필요한 IoT 인프라에 크게 의존합니다. 전 세계적으로 에너지 소비를 최적화하고, 에너지 낭비를 줄이고, 소비자 비용을 절약하고, 기후 변화에 대처하기 위해 스마트 그리드 기술을 활용하는 방향으로 진보하고 있습니다. 광범위한 스마트 그리드 채택에는 여러 장애물이 있지만, IoT 덕분에 전 세계적으로 중요한 스마트 그리드 인프라의 엔드포인트를 채택할 수 있습니다.
