하마
4k
2017-10-11 15:51:18.0 작성 2017-10-11 16:08:09.0 수정됨
0
277

에너지 빅뱅과 전력산업의 미래


에너지 IoT 쪽 스탓업에 종사하는 관계로 이 쪽 분야에 대한 정보를 접할일이 많은데요.이번에는 2017년 9월 28일에 있었던 기후에너지회의에서 한국전력(KEPCO) 사장님의 연설을 소개해 봅니다. 눈높이를 낮춰서 앞으로 있을 혁명에 대해 소개하고 있으니 읽어보세요.

소프트웨어 개발자들은 이제 발전,송,배전에 대해서 알지 못해도, 제어의 역전(*) 이 되는 세상에서 새로운 혁명들을 만들어 낼 수 있을 것 입니다.


* 제어의 역전 

여기서 제어의 역전은 DI 를 의미하는것은 물론 아니고,  전력서비스에서 기존에는
발전소 -> 한국전력 -> 가정,공장,자동차
이런식의 단방향 흐름이 있었다면, 앞으로는
한국전력 < --  가정,공장,자동차
이렇게 될 날이 왔다는 것을 말한다. 즉 가정에서 태양광 등의 전기를 만들거나, 밤에 싸게 충전한 전기차 배터리로 한전에 비싸게 팔 날이 왔다는 것이다.




인간이 동물과 다른 점 중의 하나라면 외부의 에너지를 자신의 목적에 따라 이용할 수 있다는 점입니다. 인류가 최초로 사용한 에너지는 ‘불’이었고, 이를 통해 찬란한 고대문명을 만들어 냈습니다. 18세기 말에는 화석연료를 사용하면서 1차 산업혁명이 나타났고 과학기술이 발전하면서 원자력도 인류의 손에 들어왔습니다. 이제는 인공태양이라고 불리는 핵융합을 목전에 두고 있습니다. 더 많은 에너지를 사용하여 풍족한 삶을 누리려는 인간의 욕구가 문명의 발전을 이끌어 왔다고 해도 과언이 아닐 것입니다.

하지만, 과다한 화석연료 사용은 인류의 생존을 위협하고 있습니다. 산업화 이후 화석연료에서 배출된 온실가스로 인해 이산화탄소 농도는 약 40%가 높아졌고 지구의 기온은 0.85°C가 상승하였습니다. 이로 인해 기상재해가 과거보다 빈번하게 나타나고, 수몰될 위기에 처한 국가들이 생겨나고 있습니다. 월드뱅크는 기상재해로 인한 연간 피해규모가 1980년대에는 500억 달러 수준이었지만 2000년대에는 2000억 달러로 늘었다고 분석했습니다. 2060년에는 지구온난화 때문에 세계 GDP가 20%나 줄어들 것이라는 암울한 전망도 있습니다.

IEA에서는 이산화탄소 농도가 450ppm까지 높아지면 지구온난화를 멈추지 못할 것이라고 합니다. 현재 지구의 이산화탄소 농도는 약 405ppm 정도입니다. 파국의 시기를 24시라고 가정한다면 현재 지구의 시간은 이미 21시 40분을 넘어선 상황입니다.




이러한 위기 속에 전 세계가기후변화에 대응하기 위해 힘을 모으고 있습니다. 2015년 파리에서 체결된 기후협정에 196개국이 가입하였는데 인류 역사상 이렇게 많은 국가가 참여한 협정은 처음이었습니다. 기후변화가 모두의 문제라는 공감대가 형성된 것입니다. 아직 선진국과 신흥국 사이에 세부적인 이행방안에 대해 약간의 이견이 남아있고 미국이 파리협정 탈퇴를 선언하기도 하였지만 기후변화에 맞서기 위한 전 지구적인 노력은 계속 될 것이라고 확신합니다.




기후변화를 막기 위해 전력산업의 역할이 매우 중요합니다. 2014년 이산화탄소 배출량의 약 42%는 전력산업에서 발생했습니다. 그리고 그 비중은 지속적으로 높아지고 있습니다. 전력산업의 온실가스 배출은 1990년 이후 79%나 늘어났는데 이는 다른 산업에 비해 가장 높은 수준입니다. 이런 이유 때문에 대부분의 나라에서는 전력산업이 온실가스 감축에 앞장서라고 요구하고 있습니다. 파리협정을 이행하기 위해 이러한 경향은 앞으로도 더욱 강해질 것으로 예상됩니다.

전력산업에서는 온실가스를 줄이기 위한 방안으로 신재생에너지 확대에 노력을 기울이고 있습니다. 2015년에는 전 세계에서 새롭게 건설되는 발전소의 50% 이상을 신재생이 차지하였고, 2016년에도 이러한 경향이 지속되었습니다. 투자 금액으로는 신재생이 화석연료를 모두 합한 것에 비해 두 배나 많습니다. 이러한 노력에 힘입어 2016년 전력산업에서 신재생의 비중은 발전설비의 14%, 발전량의 9%로 증가했고, 2050년에는 설비용량의 50%, 발전량의 35% 가량이 신재생에너지로 채워질 것입니다.

신재생에너지가 빠르게 확산되는 것은 규제의 영향뿐만 아니라 기술발전에 따라 경제성이 확보되고 있기 때문입니다. 태양광 모듈의 가격은 1970년의 200분의 1 수준으로 떨어졌고, 앞으로도 수 년 안에 50%가 더 하락할 것으로 전망됩니다. 이미 많은 나라에서 신재생이 다른 에너지원에 비해 발전단가가 낮은 그리드 패리티에 도달하였고, 이러한 현상은 계속 확산될 것입니다. 이에 따라 규제를 받지 않음에도 경제적인 이유로 신재생을 통해 자가발전을 하는 개인들이 늘어나게 될 것입니다. 결국 화석연료나 원자력 같은 현재의 주력 에너지원이 신재생에너지에게 자리를 내 줄 날이 멀지 않은 것으로 보입니다.



온실가스 규제가 강화되는 기조 속에서 신재생, 에너지관리, 전기차충전 등 신사업이 등장하였고 새로운 시장을 찾아 전력산업에 진입하는 기업들이 늘어나고 있습니다. 일본의 소프트뱅크는 태양광과 풍력 등 신재생에너지 사업을 적극적으로 추진하고 있습니다. 특히 몽골의 풍부한 풍력과 태양광 자원을 이용하려는대규모 프로젝트를 구상하면서 글로벌 협력체계를 갖추고 있습니다. 구글은 2014년에 자동 온도조절 장치 제조사인 Nest를 32억 달러에 인수하면서 에너지관리 사업에 뛰어들었습니다. 당시에 예상보다 높은 인수금액에 깜짝 놀라기도 했습니다만, 에너지시장에 대한 구글의 기대를 엿보는 기회가 되기도 했습니다.

스티브 잡스 이후 가장 혁신적인 CEO로 평가받는 앨런 머스크의 테슬라는, 배터리 기술을 이용하여 전기차 제조 뿐만 아니라 전기차 충전, 가정용 ESS (에너지저장장치) 등 다방면의 신사업에 진출하고 있습니다.


전력산업에 새롭게 등장하는 사업들의 상당수는 계량기 이후, 즉 유틸리티의 사업경계를 넘어선 곳에서 나타나고 있습니다. 그래서 이러한 사업을 Behind the Meter, 줄여서 BTM이라고 부릅니다. BTM은 다양한 분산자원의 확산을 촉진하는 토양이 됩니다. 기존에는 유틸리티에 의존적일 수밖에 없었다면, 이제는 스스로 상품이나 서비스를 만들고 새롭게 등장하는 시장을 통해 수익을 얻을 수 있기 때문입니다. 앞으로 소규모 신재생발전이나 에너지서비스가 확산되면 BTM은 이전보다 더욱 빠르게 성장할 것입니다. 이렇게 되면, 대규모 발전설비와 장거리 송전망을 기본으로 운영되던 유틸리티의 사업방식은 뿌리부터 뒤흔들릴 수밖에 없습니다.

화석연료의 퇴조와 신재생의 확산, New Player들의 등장, 분산자원과 BTM의 확대 등은 유틸리티에게 위협이 되고 있습니다. 전 세계를 무대로 뛰던 글로벌 유틸리티들은 수 년째 적자가 지속되고 주가는 폭락하고 있습니다. 일각에서 파산설까지 제기되는 유틸리티도 있습니다. KEPCO도, Forbes지가 선정한 Global 2000 순위에서 유틸리티 분야 1위를 차지했던 2016년에는 주가가 60,000원을 넘어서기도 했지만 지금은 3만원 후반으로 내려오면서 약세를 면치 못하고 있습니다. 저는 이것이 현재 상황보다는 유틸리티의 미래에 대한 부정적인 전망이 반영된 결과라고 생각합니다.



여러분, 이 사진을 잠깐 보시죠. 이것이 일몰을 찍은 것일까요? 아니면 일출을 찍은 것일까요?

아마 서로 의견이 다르실 것입니다. 지금 전력산업이 처해 있는 상황을 보면서 ‘에너지혁명 2030’의 저자인 토니 세바는 전통적인 유틸리티가 곧 사라질 것이라고 예언하기도 합니다. 제가 전에 직접 만난 자리에서 ‘그렇다면 KEPCO는 언제쯤 없어질 것 같은가’라고 물었더니 ‘very soon’이라고 대답하기도 했습니다. 하지만, 전력산업에 신사업이 생겨나고 New Player들이 진입한다는 것은 새롭게 만들어지는 기회가 있다는 점을 의미합니다. 다만, 지금의 변화를 외면하거나 무시한다면 저 사진은 황혼을 찍은 사진일 것이고, 환골탈태하여 기회를 잡으려고 노력한다면 새벽을 찍은 사진이 될 것입니다.



전력산업에 새로운 기회를 주는 것이 바로 4차 산업혁명입니다. 4차 산업혁명은 2016년 스위스 다보스에서 열린 세계경제포럼에서 주요 이슈로 논의되면서 전 세계적인 관심을 불러일으키고 있습니다. 세계경제포럼에서는 4차 산업혁명을 “3차 산업혁명을 기반으로 하는 디지털에 바이오, 물리학 등을 융합하는 기술혁명“ 이라고 정의했습니다. 그리고 4차 산업혁명을 통해 나타날 변화는 “규모와 범위, 복잡성이 이전에 인류가 경험했던 것과는 완전히 다를 것”이라고 예상했습니다.




4차 산업혁명을 이끄는 기술들은 ‘파괴적 기술’이라고 불립니다. 왜냐하면 인류가 살아가는 방식을 근본부터 바꿀 것이기 때문입니다. 4차 산업혁명이 도래하면 인공지능과 로봇이 인간을 대체하면서 2020년까지 510만개의 일자리가 사라질 것이라는 전망이 나오고, 소유의 개념이 사라지고 각종 자산을 공유하는 것이일상화 될 것이라는 예상도 있습니다.이러한 전망들은 근거가 전혀 없는 것은 아닙니다. 이미 많은 기술들이 개발되어 현실에 사용되고 있기 때문입니다.

빅데이터 기술은 인간의 감정까지도 데이터화하여 분석할 수 있는 수준에 이르고 있습니다. 클라우드는 데이터를 분석하고 저장하는 한계를 나날이 넓히고 있습니다. IoT는 인간이 개입하지 않고도 스스로 정보를 만들어내고 사용합니다. 인공지능은 인류 최고의 두뇌 스포츠로 불리던 바둑에서 이미 인간을 뛰어넘었습니다. 로봇은 명령에 따라 지정된 행동을 반복하는 수준에서 벗어나 스스로 판단하고 행동하는 모습을 보여줄 것입니다. 3D 프린팅은 대량생산 시스템과 경쟁하는 무수한 소기업과 프로슈머를 양산할 것입니다. 신재생은 화석연료나 원자력을 대체하여 청정에너지를 공급해 줄 것이며, ESS는 에너지 시스템의 곳곳에 침투하여 보이지 않는 조정자 역할을 하게 될 것입니다.



4차 산업혁명을 맞아 전력산업 역시 큰 변화를 겪게 될 것입니다. 신재생에너지는 지금보다 빠르게 확산될 것입니다. 신재생에너지는 온실가스 배출을 줄여주지만 출력 변화가 심해서 전력망 운영에 부담을 줍니다. 때로는 전력시장에서 발전사업자가 돈을 주고 전기를 팔게 되는 ‘네거티브 프라이스’ 현상이 나타나기도 합니다. 하지만 4차 산업혁명을 통해 더 많은 신재생에너지를 더 안정적으로 수용할 수 있게 되면, 신재생에너지 100%의 시대가 성큼 다가올 것입니다. 에너지효율 향상도 전환을 맞게 될 것입니다.

지금까지의 에너지효율 사업은 저효율 기기를 고효율 기기로 대체하는 것이 주류를 이루었습니다. 하지만 앞으로는 IoT나 빅데이터 등의 기술을 통해 전력사용 패턴을 최적화시키게 되면 아주 작은 비용으로도 효율을 크게 높일 수 있을 것입니다.

에너지저장장치는 전력산업과 저탄소 기술의 융합을 도와줍니다. 신재생에너지의 변동성을 보완해주고, V2G 기술을 이용하여 전기차의 확산을 촉진시킬 뿐만 아니라 짧은 시간동안은 화석연료 발전기를 대체할 수도 있습니다. 아직은 배터리 가격 때문에 사용분야가 제한적이지만 기술개발을 통해 경제성이 확보되면전력시스템의 곳곳에서 사용될 것입니다.


또한 유틸리티가 전기를 더 많이 파는 것이 아니라 전기 판매를 줄이는 것이 수익이 되는 패러다임의 대 전환이 나타나게 됩니다. 주택, 빌딩, 공장 등에 에너지사용을 최적화하는 솔루션을 제공하고 이에 대한 서비스 요금을 받는 EMS 사업이 활성화될 것입니다.

EMS는 적용 대상에 따라 HEMS, BEMS, FEMS 등으로도 불립니다. 이미 선진국에서는 전기를 파는 것이 자신들의 main business가 아니고 EMS와 같은 에너지서비스가 새로운 핵심사업이라고 공공연하게 말하는 유틸리티도 등장하고 있습니다. EMS는 ‘파괴적 기술’의 집합체라고 할 수 있습니다. 신재생, ESS, IoT, 빅 데이터, 클라우드 등이 함께 어우러져야 최고의 효과를 가져 올 수 있기 때문입니다.



가상발전소, Virtual Power Plant도 크게 확대될 것입니다. 가상발전소는 실제 전력을 생산하는 발전소가 아니라 다양한 분산자원을 모아 하나의 발전소처럼 운영하는 기술입니다. 분산자원이 개별적으로 전력망이나 전력시장에 참여하는 것에 비해 안정성이나 수익성을 향상시킬 수 있다는 점에서 유틸리티와 고객 모두에게 메리트가 있습니다. 하지만 고도의 기술이 없다면 가상발전소 운영은 어려울 것입니다. 전력시장이나 기상환경을 예측하고, 수 많은 분산자원을 실시간으로 모니터링해서 매순간 변화하는 전력가격이나 전력망 상황에 따라 최적의 대응방법을 찾아야 하기 때문입니다. 따라서 4차 산업혁명의 ‘파괴적 기술’이 가상발전소에서는 ‘활성화 기술’이 될 수 있습니다.




이 모든 것들의 집합체로 스마트 시티가 등장하게 될 것입니다. 우선 에너지 분야에서는 신재생, 에너지관리, VPP, BTM, ESS 등을 통합하여 운영하는 마이크로 그리드가 구축됩니다. 그리고 여기에 통신, 교통, 교육, 안전과 같은 도시 인프라를 통합하여 삶의 질을 향상시키는 도시를 구성하게 됩니다. 흔히 서로 연결되는 개체가 산술적으로 늘어나면 복잡도는 기하급수적으로 확대된다고 합니다. 수 많은 인프라가 융합되는 스마트 시티에서 기술적 혁명이 필요한 이유가 여기에 있습니다.

파괴적 기술은 기존에 없던 시장을 형성하고 새로운 경제적 가치를 창출할 것입니다. 맥킨지는 12가지 파괴적 기술을 선정하면서, 이 기술들이 2025년에 14조~33조 달러의 경제적 가치를 창출할 것으로 전망하였습니다. 이는 2015년 세계 GDP인 75조 달러의 약 20~45%에 이르는 규모입니다. 여기서 주목할 부분은 이 금액이 직접적인 효과라는 점입니다. 간접적인 효과까지 생각한다면 4차 산업혁명이 가져올 기회는 무궁무진하다고 할 수 있습니다.

수 많은 기업들이 4차 산업혁명으로 생겨날 기회를 선점하기 위해 새로운 기술들을 소개하고 있습니다. IBM의 ‘왓슨’이나 구글의 ‘알파고’는 인공지능의 선두주자이고 GE는 ‘프리딕스’를 통해 산업인터넷을 확산시키고 있습니다. 마이크로소프트, 오라클, 애플, 구글 등 누구나 알 만한 IT 업계의 거물들도 클라우드, 인공지능, 빅데이터 등이 융합된 새로운 상품과 서비스를 내놓고 있습니다.



이러한 변화를 극복하기 위한 유틸리티 첫 과제는 ‘디지털화’입니다. 디지털화는 설비를 건설과 운영, 전력거래와 판매 등 유틸리티의 사업과 관련된 모든 활동을 데이터화 하고 여기서 얻은 정보와 통찰을 기업경영에 활용하는 것입니다. 이를 통해 신재생과 에너지효율 등 기후변화 대응에 필요한 사업을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 될 것입니다. 또한, 사업계획과 운영을 최적화하여 비용을 절감하고 고객의 니즈를 충족시켜 새로운 수익을 창출할 수 있습니다.

세계경제포럼에서는 2025년에 전력회사 수익의 45%가 디지털화된 사업모델에서 창출 될 것으로 전망하였습니다. 맥킨지는 유틸리티가 디지털화를 통해 영업이익을 23%나 증가시킬 수 있을 것으로 분석했습니다. 세계의 주요 유틸리티들은 이러한 기회를 포착하고 디지털화를 추진중입니다. 이탈리아의 Enel과 프랑스의 Engie는 밸류체인 전반을 디지털화하기 위해 수십억 유로를 투자중이고, 디지털 생태계 구축에도 앞장서고 있습니다.


유틸리티의 사업방식은 플랫폼을 중심으로 재구축되어야 합니다. 제아무리 거대하고 능력이 뛰어난 기업도 지금 일어나고 있는 변화를 홀로 감당할 수는 없습니다. 다른 기업이나 고객과의 연결과 공유, 소통과 융합이 필요합니다. 새로운 니즈에 부합하는 창의적인 사업모델을 개발하고, 격변의 시기를 헤쳐나갈 수 있는 유연성을 확보해야 합니다. 플랫폼은 이러한 과제를 해결하기 위한 필수조건입니다. 이미 많은 유틸리티들은 신사업을 활성화시키기 위한 데이터 플랫폼이나, 자금유통을 도와주는 금융 플랫폼, 분산자원을 효과적으로 융합하기 위한 전력망 플랫폼 등을 사업에 활용하고 있습니다. 앞으로 전력산업에서 플랫폼에 기반한 사업은 더욱 확대될 것으로 예상합니다.



시대의 변화에 맞춰 KEPCO도 또 한번의 변신을 추진하고 있습니다. 전력산업의 신사업 발굴과 디지털화, 생태계 구축 등을 위해 투자를 아끼지 않고 있습니다. 세계 최대 규모로 주파수 조정용 ESS를 운영중이고, 이제는 배전망까지 ESS를 확산시키려고 합니다. 전기차 충전도 통합운영시스템을 이미 개발 완료하였고 프리미엄 충전소를 개발해서 전기차 보급을 촉진시키려고 합니다. 전국의 지점을 대상으로 EMS 시스템을 구축하였고 이를 상품화하여 해외로 수출까지 하고 있습니다. 기금을 조성해서 전력산업의 생태계를 건전하게 발전시키려는 노력도 이어오고 있습니다.

이를 통해, 대한민국의 산업화와 한강의 기적을 이끌고, 세계 최고의 전력품질을 만들어냈던 KEPCO는, 디지털, 오픈, 컨넥티드라는 새로운 가치를 지향하는 KEPCO 4.0으로 진화할 것입니다. 더 나아가 국내 대표 에너지기업이자 글로벌 전력산업의 Leader인 Glocal Utility로 성장할 것입니다.


(이하 생략) 

0
2
  • 댓글 0

  • 로그인을 하시면 댓글을 등록할 수 있습니다.