글 Jeremy Cook
전기 스마트 그리드는 크게 말하자면 공공 설비와 고객 간의 양방향 통신을 가능하게 하는 디지털 기술로 정의됩니다. 공공 설비에서 수동 계량기 측정을 통해 고객이 에너지를 얼마나 사용했는지 확인하는 대신 전기 계량기 및 기타 모니터링 장비에서 이 정보를 제공할 수 있을 뿐 아니라 나아가 거의 실시간으로 정보를 받아 볼 수도 있습니다.
이 통찰력을 통해 공공 설비에서 문제 또는 수요 증가에 그 어느 때보다 신속하게 대응할 수 있습니다. 또한 고객은 실시간 통계를 확인하고 전력 소비를 더 효과적으로 제어할 수 있습니다. 대부분의 현대 계량 및 라인 인프라는 "스마트"하지만 과거에는 그렇지 못했습니다. 이 문서에서는 스마트 그리드 기술이 발전한 방식과 "스마트 그리드 미래"에서 스마트 그리드 기술이 나아가는 방향을 살펴봅니다.
전기 그리드의 기원
최초의 전력 분배 시스템은 1870년대 말과 1880 초기에 태동했습니다. 전력 생산은 매우 국지적으로 이루어졌으며 대부분의 경우 에너지 송신 거리는 1마일 이내였습니다. DC 전력이 AC 송신에 자리를 내 주면서 전력 생산은 대도시에서 각자 자체 송신 전선을 보유한 광범위한 독립 운영자들의 권한이 되었습니다. 뉴욕에 있는 건물은 풍요로움의 상징 내지는 눈에 거슬리는 흉물이라고 할 만한 여러 전력원 중 선택할 수 있는 반면 외곽 지역은 비유적으로, 그리고 글자 그대로 암흑 지대에 놓이게 되었습니다.
미국에서 이러한 현상은 경쟁 전력 회사 중 다수가 폐업한 대공황으로 인해 완전히 바뀌었습니다. 연방 정부는 전력 생산을 위한 테네시 계곡 개발청 댐 시스템 등의 인프라 프로젝트에 거액을 투자했고, 여러 전선 없이도 전력 회사들이 협력할 수 있도록 규정을 만들었습니다. 미국이 2차 세계 대전 이후 새롭게 떠오를 때쯤 전력 생산 시설 및 분배는 체계적으로 연계되어 피크 부하를 감당할 수 있게 되었고 백업 전력이 확보되었습니다.
오늘날 미국에는 서부 지대, 동부 지대, 텍사스 지대와 같이 3개의 그리드가 있습니다. 텍사스 주는 3개 그리드에 모두 참여하며 실제로 텍사스 서부의 돌출된 부분에 3개 그리드가 모두 만나는 경계가 있습니다. 캐나다 또한 서부 및 동부 그리드에 참여하며 독립적인 퀘백 지대도 보유하고 있습니다. 이러한 캐나다/미국 간 협력은 확실히 장점이 있지만, 동시에 1965년 북동부 정전 사태, 2003년 "후속" 정전 사태와 같은 대규모 정전이 집단적인 국경을 넘어 연쇄적으로 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.
스마트 기술의 시작
현대의 스마트 그리드를 활용하면 광범위한 정전을 방지할 수 있고, 공공 설비는 가변적인 부하 및 분배 생산에 대응할 수 있으며, 고객은 각자의 사용량에 대한 정보에 더 편리하게 액세스할 수 있습니다. 스마트 그리드를 계속 진전시킨 것은 자동 계량기 측정(AMR)의 발전입니다. AMR 가능 계량기를 통해 기술자는 도보로 또는 차량을 탄 상태로 근처를 지나가면서 육안 점검 없이 청구 및 기타 정보를 무선으로 수신할 수 있습니다.
AMR은 고급 계량 인프라(AMI)로 진화했는데, 이 경우 현장 기술자가 더 이상 계량기 측정을 할 필요가 없으며 정보가 전력 회사와 자동으로 중계됩니다. 이 기술의 가능한 어떤 구현 시나리오에서는 계량기가 국지적 데이터 송신을 위해 서로 메시 네트워크를 형성합니다. 이 네트워크는 다시 셀룰러 데이터 네트워크를 사용하는 특수 중계 기기를 통해 전력 회사와 연계됩니다.
이러한 유형의 실시간 데이터 인터페이스가 있으면 전력 회사에서 즉각적인 전력 필요 사항 및 전반적인 추세에 정확하게 대처할 수 있습니다. 또한 고객은 사용량을 모니터링하고 행동을 조정하여 청구서 금액을 절감할 수 있습니다. 그리고 양방향 통신이 가능하다는 점 덕분에 공공 설비에서 유지 보수 또는 청구 목적으로 고객에 대한 공급을 차단할 수 있습니다.
스마트 그리드 미래
스마트 그리드 기술의 추가적인 확산은 자원을 더 효율적으로 사용하는 데, 그리고 장비 고장으로 인한 연쇄적인 정전 가능성을 낮추는 데 기여할 것입니다. 하지만 이러한 정전은 발생 빈도가 낮기 때문에 진정한 장점을 확인하기는 힘들 수 있습니다. 오늘날 대규모 장비 고장 정전은 드물지 모르지만, 21세기의 새로운 과제는 태양광 및 풍력과 같은 친환경 에너지 기술의 간헐성에 대응하는 일이 될 것입니다. 바람은 불규칙적으로 불며, 햇빛은 매우 변덕스러울 수 있습니다. AI 및 빅 데이터를 통합한다면 스마트 그리드가 이러한 불확실성을 통제하는 데 도움이 될 수 있습니다.
수요에 따라 온수기, 수영장 펌프, HVAC 시스템의 주기를 일시적으로 중단하는 Duke Energy의 EnergyWise 프로그램과 같은 이니셔티브가 더 많이 나타날 가능성이 높습니다. 이 시스템은 지능형이어서 먼저 온수기부터 끄는데, 주택 소유자는 그 영향을 거의 느끼지 못합니다. 이어서 수영장 펌프를 끄고, 마지막으로 HVAC 시스템을 끕니다. 개인적으로 몇 년 동안 이 시스템을 사용했는데, 등록에 따른 크레딧을 통한 전력 청구서 소액 할인 외에는 그 어떤 영향도 체감하지 못했습니다.
가정 전력 생산 및 마이크로그리드를 전체 전기 그리드에 통합하려면 대규모 공공 설비와 여러 소규모 참여자 간의 조율이 필요하며, 이러한 스마트 그리드 개념이 이를 촉진할 것입니다. 또한 주택 및 기업 소유자는 월별 청구서 이상으로 사용량에 대해 더 자세히 알고자 하는 경우 전력 사용량 및 생산에 대해 더 많은 실시간 피드백을 확인할 수 있을 것입니다. 진화하는 스마트 그리드 기술: 전기 계량 그 이상의 효율?
스마트 그리드 기술은 향후 10년 동안 미국에서, 그리고 전 세계적으로 전력 사용량과 사용자의 관계를 변화시킬 수 있습니다. 쉽게 확인할 수 있는 건물 사용량 데이터를 통해 자원을 더 효과적으로 사용할 수 있습니다. 여기에서 대략적으로 살펴본 스마트 그리드는 전기에 국한되었지만, 제시된 개념 중 대부분은 가스 및 수도 계량에도 적용될 수 있다는 부분에 주목할 만합니다.
