가상발전소
전기, 전력, 발전. /Unsplash
경제성·탄소감축 두 마리 토끼 잡는 ‘가상발전소’, 한국은 아직 ‘걸음마’

탄소중립 위해선 분산형 전력체계 전환 필수 한국 전력정책이 가스발전 확대와 가상발전소(이하 VPP·Virtual Power Plant) 도입 사이에서 기로에 서 있다는 지적이 나왔다. 국제사회가 이미 수십GW 규모의 VPP를 가동하며 전력 피크와 탄소 감축을 동시에 해결하고 있는데, 한국은 아직 초기 단계에 머물러 있다는 것이다. 에너지·기후 분야 싱크탱크 기후솔루션은 28일 발표한 보고서에서 “탄소중립을 위해 화력발전 중심의 중앙집중형 전력시스템에서 벗어나야 한다”며 “대규모 가스발전 확대를 중단하고 가상발전소 중심의 분산형 전력체계로 전환해야 한다”고 주장했다. ◇ 경제성·탄소감축 동시에 가능한 VPP 보고서에 따르면 VPP는 태양광·풍력 같은 재생에너지와 전기차 배터리, 가정 내 전기기기 등을 묶어 단일 발전소처럼 운영하는 시스템이다. 새 발전소를 짓지 않고도 전력을 모으고 분배할 수 있어 비용과 배출량을 줄이는 동시에 재생에너지 변동성에도 대응할 수 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2050년 탄소중립 시나리오에서 전력 유연성의 절반 이상을 ESS(에너지저장장치)와 DR(수요반응)이 담당할 것으로 전망했다. 이 자원들을 연결해 운영하는 VPP야말로 미래 전력시스템의 핵심 축이라는 분석이다. 실제 미국은 현재 30GW 규모 VPP를 운영하며 2030년까지 160GW로 확대, 전력 피크의 20%를 담당할 계획이다. 호주와 유럽도 유사한 제도를 운영 중이다. 비용 면에서도 신규 가스발전소(㎾당 99달러)의 절반인 43달러 수준에 400MW 전력 확보가 가능하다. 구축 기간도 수개월이면 충분해 수년이 걸리는 가스발전소보다 훨씬 빠르다. ◇ 한국, 제도 걸림돌에 ‘걸음마 단계’ 반면 한국은 걸림마 단계에 머물러 있다. 제주도에 약 200MW 규모의 VPP 기반이 마련됐지만, 전국적 확산은 요원하다. 보고서는 그 원인으로 파편화된 제도와 미비한

제주 서귀포시 표선면에 위치한 풍력발전단지에 풍력 발전과 태양광 발전시설이 들어서 있다. /조선DB
태양광·풍력 등 소규모 분산에너지, 전력시장 참여 가능해진다

태양광이나 풍력 등 소규모 분산자원을 전력시장에서 거래할 수 있는 ‘한국형 통합발전소(VPP)’가 조성된다. 산업통상자원부는 25일 서울 코엑스센터에서 통합발전소 운영시스템 구축과 실증을 포함한 ‘계통유연자원 서비스화 기술개발’ 사업의 착수 보고회를 개최했다고 밝혔다. 통합발전소는 정보통신기술(ICT)로 소규모 분산에너지를 전기수요자에게 공급할 수 있는 ‘급전자원’으로 통합해 전력시장에 참여할 수 있는 가상의 발전소를 뜻한다. 정부는 분산자원 거래 활성화를 위해 기술적·제도적 방안을 마련한다는 입장이다. 재생에너지 확대 등으로 안정적인 전력계통 운영이 필요성이 커지면서 VPP 운영체계와 모델을 개발할 예정이다. 또 분산자원을 거래할 수 있는 제도를 도입하기 위해 정책연구도 지원한다. 올해부터 2026년까지 국고보조금 260억원이 투입될 예정이다. 이번 사업은 전력, 열, 수소 등 에너지 간 연계를 통해 전체 에너지 사용의 효율성과 계통운영 안정성을 높이는 섹터커플링(P2X) 기술과 에너지저장장치(ESS), 수요반응(DR), 전기차(V2G) 등 국내에 운용되는 계통유연화 자원을 활용한 수십 메가와트(MW) 규모의 통합발전소를 구성하고 소규모 분산자원 전력거래 시장참여를 지원하는 VPP 통합 플랫폼 개발을 목표로 한다. 한국형 통합발전소의 법적 근거를 담고 있는 ‘분산에너지 활성화 특별법 제정안’과 ‘전기사업법 개정안’은 이달 16일 국회 법사위를 통과해 본회의 상정을 앞두고 있다. 산업통상자원부는 “이번 기술개발 결과가 확산한다면 한국형 통합발전소에 대한 민간 기업의 적극적 투자가 촉진될 것으로 기대한다”며 “지역의 전력 수요와 공급을 일치시키는 분산에너지 확대로 대규모 송전망 투자절감을 유도하고, 계통망 안정화 효과도 누릴 것으로 보인다”고 말했다. 황원규 기자 wonq@chosun.com

지난 7일 경기 성남의 그리드위즈 사옥에서 만난 김구환 그리드위즈 대표. /성남=김종연 C영상미디어 객원기자
[가상발전소가 바꿀 미래] “스타트업 불모지는 옛말… 에너지 시장이 급변한다”

[인터뷰] 김구환 그리드위즈 대표 “전력 시장의 핵심은 수요와 공급의 오차를 줄이는 데 있습니다. 전력 수요와 공급 원리는 저수지로 설명할 수 있어요. 저수지 수위를 안정적으로 유지하려면 물이 언제 얼마나 들어오는지, 또 나가지는지 정교하게 측정해야 합니다. 수위를 365일 24시간 일정 수준을 유지하기 위해서죠. 국내 전력 표준주파수가 60Hz(헤르츠)인데, 여기서 0.2Hz만 높거나 낮아도 화재나 정전이 발생할 수 있거든요.” 김구환(52) 그리드위즈 대표는 전력 시장에서 에너지의 균형을 맞추기 위한 ‘전력 수요반응(DR·Demand Response)’ 기술이 필요하다고 강조했다. 전력 수요반응은 전력 소비가 집중되는 시간에 전기사용을 줄이거나, 다른 시간대에 사용하도록 조정하는 방식을 뜻한다. 불안정하고 조절이 어려운 재생에너지와 기존 전력을 효율적으로 관리하기 위한 가상발전소(VPP) 핵심 솔루션 중 하나다. 그리드위즈는 지속가능한 에너지 생태계를 만든다는 목표로 스타트업 불모지로 여겨지는 에너지 시장에 지난 2013년 뛰어들었다. 창업 10년차였던 지난해 매출은 1300억원 수준이다. DR을 포함한 에너지저장시스템(ESS·Energy Storage System), 전기자동차(EV·Electric Vehicle), 재생에너지 등 그리드위즈의 솔루션은 가상발전소의 핵심 기술이다. 특히 국내 전기차 충전 인프라의 약 90%를 그리드위즈가 보급했고, 미국·유럽·말레이시아 등 해외 보급률도 약 30%에 달한다. ‘스타트업 불모지’ 에너지 시장에서 살아남기 -에너지 관리의 중요성은 익히 알려진 사실이다. “한국은 석유와 가스 등 에너지 자원을 자체적으로 수급할 수 없는 나라다. 우리나라는 지난해 기준으로 약 240조원 규모의 석유·가스를 수입해 필요한 만큼 사용한 뒤 다시 100조원 정도를 수출했다. 한해 140조원 규모를 사용하는 셈이다. 석유와 가스를 자체적으로 얻지 못하기 때문에 100년이 지나도 이 정도

[가상발전소가 바꿀 미래] RE100 달성의 필수 조건... 국내외 대기업도 뛰어들었다
[가상발전소가 바꿀 미래] RE100 달성의 필수 조건… 국내외 대기업도 뛰어들었다

국내 가상발전소(VPP) 시장은 초기 단계다. 가상발전소 시장이 활성화 되려면 재생에너지를 생산하고 관리할 수 있는 에너지저장장치(ESS) 등 인프라 산업이 필수적이다. 국내에서는 지난 2019년 산업통상자원부의 소규모 전력중개 시장 개설로 첫발을 뗐다. 재생에너지 등 분산자원 시장을 활성화하기 위한 조치였다. 하지만 사업자 간 계약 구조, 인센티브 분배 등의 문제로 아직 참여가 저조하다. 대규모 투자가 필요한 가상발전소 시장에 뛰어든 건 대기업이다. 기업의 사용 전력 100%를 재생에너지로 충당하는 글로벌 캠페인 ‘RE100’을 달성하려면 가상발전소가 반드시 필요하기 때문이다. SK는 그룹 차원에서 가상발전소 시장을 선도하고 있다. SK에너지는 지난해 8월엔 전력중개 사업에 본격적으로 진출해 태양광 등 소규모 분산전원을 모아 20MW 이상의 발전 능력을 확보한다는 목표를 세웠다. SK E&는 ESS, VPP 사업을 진행하고 있다. 또 SK텔레콤은 한국전기연구원, 가상발전소 기술 개발 스타트업 식스티헤르츠, 소프트베리 등과 가상발전소 기술 개발 업무 협약을 체결했다. SK그룹 외에도 포스코에너지, KT 등이 가상발전소 사업을 구체화하고 있다. 분산된 재생에너지 자원을 확보하는 기술 외에도 수요반응자원 관리 방식의 가상발전소 스타트업도 성장하고 있다. 그리드위즈(Gridwiz)는 사업장에 안정적인 전력 공급을 위해 수요전력을 예측하고 이를 통해 에너지 비용을 절감하는 기술을 개발했다. 또 식스티헤르츠는 다양한 분산 자원을 연결하고, 연결된 자원을 효율적으로 관리할 수 있는 기술을 통해 가상발전소 시장에 진입했다. 또 약 8만2000개에 달하는 재생에너지 발전소를 추적한 후 발전 용량과 발전량을 예측한 ‘햇빛바람지도’를 개발해 데이터를 공개하고 있다. 김종규 식스티헤르츠 대표는 “국내 가상발전소 관련 사업이 한국전력과 중부발전 등

[가상발전소가 바꿀 미래] 태양광·풍력 비중 높은 유럽 ‘VPP 시장’ 주도

아이슬란드는 재생에너지를 활용해 전력수요를 100% 충당하는 국가다. 유라시아판과 북아메리카판이 만나는 지점에 있어 지각 활동이 활발하고, 화산 폭발이 잦아 지열을 이용한 발전이 쉽다. 또 U자형 계곡이 많고, 편서풍이 불어 수력 발전도 용이하다. 이 같은 지리적 특성으로 재생에너지 발전량이 많아, 자연스레 이를 효율적으로 저장하고 관리하기 위한 기술 연구도 활발히 이뤄졌다. 반면 한국은 재생에너지 불모지다. 지리적 조건을 고려하면 태양광과 풍력 발전이 가능하지만, 각종 규제와 주민과의 마찰 등으로 활성화엔 어려움이 있다. 또한 정부는 지난해 11월 신재생에너지 발전 비중 목표치를 기존 30.2%에서 21.6%로 하향 조정했다. 국제에너지기구(IEA)가 지난해 발표한 ‘재생에너지 2022(Renewables 2022)’ 보고서에 따르면, 2021년 국내 총 발전량 중 재생에너지가 차지하는 비중은 8.3%에 불과했다. 재생에너지를 얻기 용이한 지리적 특성을 가진 아이슬란드, 오스트리아, 캐나다 등을 제외하고도 경제협력개발기구(OECD) 회원국 평균이 31.3%인 것을 감안하면 이는 매우 적은 수치다. 가상발전소(VPP) 시장은 재생에너지 발전량 비중이 높은 국가를 중심으로 활성화됐다. 발전량이 일정 수준 이상 확보돼야 안정적인 가격으로 전력을 공급할 수 있기 때문이다. 독일, 호주, 미국 등 가상발전소 시장이 활성화된 국가는 대부분 전체 전력 생산량 중 재생에너지 발전량 비중이 20% 이상이다. 현재 가상발전소 시장의 선두주자는 독일이다. 독일은 2000년 재생에너지법(EGG)을 제정해 재생에너지 비중을 대폭 확대했다. 이후 재생에너지를 효율적으로 관리하는 가상발전소 시장이 성장했다. 독일의 가상발전소 운영 기업 넥스트 크라프트베르케(Next Kraftwerke)는 전 세계 최대 규모의 가상발전소 전력을 보유하고 있다. 2009년 독일에 설립된 이후 유럽과 아시아에도 진출했다.

[가상발전소가 바꿀 미래] 재생에너지로 ‘질 좋은 전기’ 마음껏 쓰려면

한국은 세계적으로 전기 공급이 원활한 나라로 꼽힌다. 관련 업계에서는 ‘질 좋은 전기’라고 말한다. 해외 어느 나라보다 전기 요금이 저렴하고, 정전도 잘 일어나지 않는다. 간혹 정전이 발생해도 복구가 빠르다. 이처럼 질 좋은 전기를 공급하려면 전력망 주파수가 안정돼야 한다. 전력 수요와 공급을 맞춰야 가능한 일이다. 세계적 추세인 재생에너지를 확대하면 문제는 달라진다. 풍력과 태양광 발전으로는 일정한 양의 전력을 생산하기 어렵기 때문이다. 날씨에 따라 변동이 심한 발전량을 전력망에 연결하면 주파수가 깨진다. 정전이 발생하는 것이다. 이러한 문제는 ‘가상발전소’(VPP·Virtual Power Plant)로 해결할 수 있다. 가상발전소는 전국 각지에서 생산하는 풍력·태양광·수력 발전소 등을 통합 관리할 수 있는 시스템이다. 재생에너지 발전량과 전력 수요를 예측하고, 이에 맞춰 전력을 생산·저장하고 거래까지 할 수 있다. 지난 10일(현지 시각) 로이터통신에 따르면, 미국 환경 비영리단체 RMI(Rocky Mountain Institute) 주도로 가상발전소 확대와 정책 수립하기 위해 ‘가상발전소 파트너십’(VP3)이 꾸려졌다. 이번 파트너십에는 구글·포드·제너럴모터스(GM) 등 글로벌 기업들이 대거 동참했다. 여러 기업들이 전력 수요와 공급을 조절하면서 재생에너지 사용량을 끌어 올리겠다는 계획이다. 가상발전소의 원리는 간단하다. 전력 소비량과 공급량을 실시간으로 측정하고, 그 결과를 전기공급자 계통제어시스템으로 전송한다. 이 측정값을 인공지능(AI)으로 분석해 적절한 발전량과 공급 경로를 설정해 발전소를 가동하는 것이다. 이를 테면 풍력 발전으로 전력을 공급받던 공단 지역에 발전량이 낮아지면, 한국전력에서 정전을 막기 위해 화력발전소를 가동해야 했다. 가상발전소가 도입되면 인근 지역의 남는 전력을 공단에 넘겨주는 방식으로 추가 전력 생산 없이 전력망을 유지할 수

태양광에너지. /픽사베이
SKT, 신재생에너지 ‘가상발전소’ 공동개발 착수… 전력 관리 효율 높인다

SK텔레콤이 전국에서 생산한 신재생에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 ‘가상발전소(VPP)’ 공동 개발에 나선다. SKT는 “SK에너지, 식스티헤르츠, 한국전기연구원, 소프트베리와 가상발전소 기술 개발을 위한 업무협약을 체결했다”고 28일 밝혔다. 가상발전소는 개인이나 사업자가 각 지역에서 만든 신재생 에너지를 효율적으로 통합 관리할 수 있는 가상 시스템이다. 미래 에너지 관리 기술로 최근 주목받고 있다. SKT는 전국에 흩어져 있는 신재생 에너지 발전량과 전력 수요를 예측하고, 이에 맞게 전력을 생산·저장·거래하는 최적화된 가상발전소를 만든다는 계획이다. SKT는 이번 협약을 통해 가상발전소 기술의 핵심 영역인 ▲신재생 에너지 발전량과 전기차(EV) 충전 수요 예측 ▲에너지 저장 시스템(ESS) 최적 제어 ▲에너지 관리 시스템(EMS) 기반 전력 거래 등을 위한 공동 개발에 착수한다. 가상발전소 운영에는 인공지능(AI) 기술 활용이 필수다. 생산이 일정하지 않은 신재생 에너지 발전량을 예측하거나, 전기차 충전 등을 위한 고객의 전력 수요를 예측할 때 AI가 정확도를 높여 주기 때문이다. 또 생산된 전력을 에너지 저장 시스템(ESS)으로 관리하는 데 AI 알고리즘을 활용하면 충전과 방전 최적화도 가능하다. SKT는 SKT 그룹 차원에서 넷제로를 달성하기 위해 개발 중인 ‘그린 AI’ 기술을 가상발전소 개발에 적용할 예정이다. SK에너지는 기존 주유소를 친환경 에너지를 직접 생산해 판매하는 ‘에너지 슈퍼스테이션’으로 전환해가는 상황에서, 주유소 공간과 기술과 함께 활용하면서 협력하기로 했다. 에너지 분야 스타트업인 식스티헤르츠는 풍속·온도·일조량 등 공공데이터를 활용해 전국의 신재생 에너지 공급량을 예측하는 가상발전소를 운영 중이다. SKT의 AI 기술을 접목해 태양광에너지 발전량을 더욱 정확히 예측하고, ‘태양광 발전

“재생에너지 효율 높이는 ‘가상발전소’…선택 아닌 필수”

“블랙아웃(대규모 정전사태)은 보통 전력 공급 부족으로 발생하지만, 반대로 전기가 과도하게 생산돼도 일어날 수 있습니다. 과도한 전력 공급은 송전망 시설에 과부하를 일으키기 때문이죠. 특히 태양광이나 풍력 발전은 계절, 날씨, 시간에 따라 발전량이 달라져서 반드시 사전에 예측해야 합니다.” 김종규(38) 식스티헤르츠 대표는 전력 수요와 공급을 유지하기 위해서는 ‘가상발전소’(Virtual Power Plant)가 반드시 필요하다고 강조했다. 가상발전소는 IT 기술을 이용해 흩어져 있는 전원들을 연결해 하나의 발전소처럼 운영하는 시스템이다. 실시간 재생에너지 발전량은 물론 하루 전에 시간대별로도 예측할 수 있다. 지난달 20일 서울 강남구 삼성동 사무실에서 만난 김 대표는 “가상발전소로 재생에너지 발전량을 정확히 예측하면 발전기를 추가 기동·정지하는 비용을 절감하는 등 효율적으로 전력 계통을 운영할 수 있다”고 말했다. 재생에너지의 효율적인 운영은 업계의 가장 큰 숙제다. 제주에서는 지난해에만 풍력발전기 작동을 77회나 강제 종료했다. 재생에너지의 공급이 수요를 웃돈 탓이다. 지난 2015년 제주 풍력발전기 강제 종료 횟수는 3회에 불과했다. 김종규 대표는 “재생에너지 공급량이 마구 늘어서 남아돌면 좋을 것 같지만 사실 그렇지 않다”면서 “전력 수요와 공급이 일치하면 한국의 전력망 주파수는 60헤르츠(Hz)를 유지하게 되는데, 이 60헤르츠를 유지하려면 ‘가상발전소’를 통해 정확하게 발전량을 예측할 수 있어야 한다”고 했다. 김종규 대표는 지난 4월 국내에서 가동 중인 모든 태양광·풍력 발전소 약 8만개와 준공 예정인 5만개의 발전량을 하루 전에 예측해주는 ‘대한민국 가상발전소’를 공개했다. 총 13만개 발전소의 전력 생산 규모만 총 32GW에 이른다. 전국 규모의 태양광·풍력 발전량 예측 서비스를 대중들이

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