1. 스마트 그리드(smart grid) 성능 향상을 위한 평가/측정 지표 개발 배경(p. 3)

□ 스마트 그리드는 기존 전력망에 ICT 기술을 접목하여 전력 공급자와 사용자 간의 공급과 소비 패턴 정보를 실시간으로 관리하여 경제성 및 안정성과 장기적 전력 서비스의 지속가능성을 확보하는 시스템이다.

□ 기존의 전력망(발전-송배전-판매)을 스마트 그리드로 전환하기 위해 전력망 인프라에 대한 상당한 투자가 요구되며, ROI 측면에서 스마트 그리드 성능에 대한 효율적인 모니터링과 관리 기술, 즉 측정 지표의 개발 및 활용이 중요하다.

□ 이에 Accenture는 전 세계적으로 스마트 그리드 관련 기업의 측정 지표 개발에 대한 활동(목적, 동기, 활용 정도 등)을 파악하기 위한 설문조사를 실시했다.

□ 본 조사에서 제시된 측정 지표는 미국 에너지부(DOE: U.S. Department of Energy)의 스마트 그리드 성공 요인(smart grid success factor)과 Accenture의 자체 연구결과에 기반하였다.

 

 

2. 스마트 그리드 측정 지표 개발에 관한 설문 조사 대상(p. 4)

□ 북미, 유럽, 아시아, 라틴 아메리카 지역의 32개 스마트 그리드 관련 기업 의사결정자들을 대상으로 전화 인터뷰 형태로 2011년 7~8월 걸쳐 설문조사를 수행

□ 응답회사의 지역 분포는 북미(56%)와 유럽(28%)지역이 전체의 2/3 이상이며, 절반 이상이 매출액 $10 billion 이상, 2/3이상이 생산(generation)-송배전(T&D: Transmission & Distribution)-판매(retail)를 총괄하는 대형 기업임

 

 

3. 스마트 그리드의 활용 효과와 측정 지표의 역할에 대한 조사 결과

■ Tip 1. 스마트 그리드의 구축과 투자 증가(p. 6-7)

Q1. 스마트 그리드 기술의 활용 시점

•           응답 회사의 69%가 최근 5년 사이부터 스마트 그리드를 사용

•           31%는 5년 이상 전부터 스마트 그리드 기술 활용

Q2. 향후 5년동안 스마트 그리드 개발과 활용을 위한 투자 전망

•           80% 이상의 응답자가 스마트 그리드에 대한 투자가 증가될 것이라 응답

•           이중 26%는 현재보다 20%이상의 현저한 투자 증가(significant increase)로 응답

•           이러한 경향은 스마트 그리드 활용이 시범 프로젝트(pilots) 수준에서 대규모 실제 적용(full rollouts)으로 변화하는 것을 반영

Q3. 스마트 그리드 기술의 활용 동기/이유, 그리고 5년 뒤 동기별 중요도의 변화 전망

•           응답 회사의 지역에 관계없이 “시스템의 신뢰도 향상(maintain or enhance system reliability)”과 “고객의 요구 증가(increase customer choice)”가 주요 동기로 응답

•           지역별로 북미는 “시스템의 경제성 향상(improve system economics)”을 최우선 동기로 응답했으며, 유럽 회사는 “환경적 규제 준수(enhance environmental compliance)”를 상대적으로 중요한 동기로 판단

•           현재 2순위인 “고객의 요구 증가” 동기에 대해 응답자의 90% 이상이 5년 뒤에는 더욱 중요한 동기로 부각될 것으로 응답

 

■ Tip 2. 스마트 그리드의 장점/효과는 여전히 미실현 상태로 인식되고 있으며, 인식 수준에는 지역적 차이가 일부 존재(p. 7)

Q4. 스마트 그리드 활용의 목적과 이에 대한 달성 정도(Fig. 1)

•           응답사의 1/3이 “효과적인 시스템 보호 및 복구(effective system protection and restoration)”,와 “그리드 효율성 향상(higher grid efficiency)”의 두 활용 목적에 대해 목표 수준을 달성했다고 응답

•           반면, 모든 응답사가 추구하는 “송배전 관리체계 강화(enhanced transmission and distribution grid management)”는 1/4만이 목적한 수준을 달성한 것으로 응답

•           즉, 스마트 그리드의 활용은 아직 초기 단계이며, 투자에 대한 가치의 실현 정도는 다소 미흡한 것으로 판단

•           또한, “신재생 에너지 통합 적용(optimized bulk wind and photovoltaic integration)” 달성 수준은 북미 회사의 33%만이 부정적 응답을 한 것에 비해, 유럽 회사는 89%가 부정적으로 응답

•           이는 유럽 지역에서의 대규모 신재생 에너지 통합 적용을 위한 스마트 그리드 시스템 구축이 어렵거나, 아직 도입 초기 단계인 것으로 이해될 수 있음

          

Figure 1. 스마트 그리드 기술의 활용 목적과 성취 수준

 

■ Tip 3. 효과적으로 스마트 그리드의 성능을 평가할 수 있는 측정 지표 필요(p. 9-10)

Q5. 스마트 그리드 측정 지표가 가져야 할 목적(Fig. 2)?

•           “규정과 표준에 대한 적합성 판단(demonstrate compliance with regulation/standards)”과 “신뢰도 측정(monitor reliability)”이 가장 중요한 평가 지표의 목적으로 응답

•           유럽 회사 응답자 모두 “전기자동차 배전과 같은 신기술의 측정(measure the emergence of new technologies)”이 평가 지표의 목적으로 중요하다고 판단

•           유럽 회사의 응답자는 탄소 배출 저감에 따른 수익 창출(monetize carbon emission reductions)도 44%가 중요하다고 판단한 반면 북미 회사 응답자는 33%로 상대적으로 낮은 응답수치를 보임

•           이는 녹색/지속가능성장(green)에 대한 사회적 요구 및 정부 정책이 북미보다 유럽 지역에서 활발하다고 판단될 수 있음

Figure 2. 스마트 그리드 측정지표가 가져야 할 목적

 

■ Tip 4. 스마트 그리드의 구축과 투자 증가(p. 12)

Q6. 스마트 그리드 측정지표의 활용 현황

•           응답자의 10%는 스마트 그리드의 성능을 효과적으로 측정함에 있어 큰 역할을 하고 있다고 응답했으며, 57%는 측정을 위한 정보를 제공해주나 개선이 필요하다고 응답

•           나머지 27%와 6%는 각각 제한적 또는 전혀 역할을 하지 못하는 것으로 부정적 응답

Q7. 스마트 그리드 측정 지표의 최적화를 위한 과정에서 직면한 문제점(Fig. 3)

•           “정보의 접근/수집의 어려움(difficulty to access/collect the information)”과 “성능 평가를 위한 기준 데이터의 미흡(lack of benchmark data to analyze performance)”이 가장 큰 문제점으로 응답

•           그 밖에도 성능 평가를 위한 정보의 효율적인 분석 방법과 인력 부족 등이 문제점으로 인식

Figure 3. 스마트 그리드 측정 지표 최적화를 위한 과정에서 직면한 문제점

 

 

4. Metrics inventory

□ 본 장에서는 배전 시스템(distribution system), 최종 사용자(end-use customer), 그리고 운영 및 사회적 파급력(operational and societal impact)의 세가지 분야에서 세부 측정 지표들의 사용 응답 비율(%)과 측정 빈도 응답 비율(%), 측정 단위/수준(granularity), 그리고 측정 주체에 대해 알아본다.

 

■ 배전 시스템 측정지표(distribution system metrics)(p. 16-17)

- ¹⁾ “배전 신뢰성 및 전력의 품질”에 관한 측정 지표 사용 응답비율이 약 80%로 높고, 측정 빈도도 연 1회 이상으로 조사된 것은 규제에 의한 강제 사항으로 판단됨. 북미의 경우 35개 이상의 주 위원회(state utility commissions)에서 배전 신뢰도에 대한 보고서를 요구하며, 신뢰도의 목표 수준을 충족시키기 위한 배전 회사의 노력도 증가하는 추세

- ²⁾ 배전 자동화(distribution automation)에 관한 항목으로 각종 지능형 센서와 프로세서를 이용한 원거리 모니터링과 배전 여력(distribution assets)을 조율하는 역할에 초점을 두고 있음. 이러한 배전 자동화에 대한 중요성을 강조하는 경향은 대규모 배전 시스템에서의 스마트 그리드 기술 투자로 이어질 것으로 기대

- 측정 단위/수준: 배전 신뢰성에 대한 의무 보고를 통한 공급자(feeder)의 평가를 위해 응답자 59% 이상은 최소 단위인 개별 회로 단위(each circuit) 및 19%는 세분화된 변전소(aggregated by substation)단위로 측정

- 측정 주체: 대부분 운영(operations)과 계획(planning) 부서에서 담당

 

■ 최종 사용자 측정지표(end-use customer metrics)(p. 18-20)

- ¹⁾ 응답자 74%가 고객 만족도와 같은 전통적 지표를 사용하는 반면, 사용자의 에너지 절감이나 스마트 그리드 시스템이 제공하는 정보에 민감하게 반응하여 사용여부를 달리 할 수 있는 고관여 전문가 고객에 대한 관리 등 사용 고객의 잠재적인 효용성을 극대화 시킬 수 있는 측정 지표에 대해서는 30%대의 낮은 응답을 보임. 고객기반의 측정 지표에 대해서는 아직 미성숙 단계로 판단되며, 아직은 스마트 그리드의 기술적 측면에 대한 측정 포커스를 두고 있음

- 측정 빈도: 대부분 연 1회 이하로 낮음. 이는 고객 관점에서의 스마트 그리드의 활용 효과의 실현 정도에 대한 관심도가 아직은 낮은 것으로 판단됨에 따라, 향후 micro-generation, 실시간 요금제(real-time pricing) 등 최종 사용자와 밀접하게 연관된 스마트 그리드 기술에 관한 기술 지원 추세를 지켜봐야 할 것으로 판단됨.

- 측정 단위/수준 및 측정 주체: 사용자 수준(aggregated by customer class)이 63%로 대다수 이며, 측정 주체는 52%가 고객 서비스(customer service) 부서에서 담당

 

■ 운영 및 사회적 파급력 측정지표(operational and societal impact)(p. 21-22)

- 운영 이익(operational benefits)은 운영과 유지관리 비용 절감에 관한 것으로, 배전 시스템상에서의 비용 절감 또는 사용자 접점에서의 advanced metering infrastructure(AMI) 등 그리고 advanced metering infrastructure(AMI)와 이와 관련된 customer systems에서 나타남

- 사회적 파급력, 비운영상의 효과(societal or nonoperational impact)는 사용자와 공급자간의 원활한 의사소통으로 인한 이익 또는 CO₂ 배출 감소, 송배전상의 전략 손실 최소화 등

- ¹⁾ 운영 이익 측면에 대한 측정을 비운영 요소보다 중요하게 판단

- 측정 빈도: 대부분의 경우 연 1회 미만으로 측정

- 측정 단위/수준: 52%가 가장 큰 단위인 지역 수준(regional level)에서 측정하는데, 이는 타 분야에 대한 측정이 특정 회로(circuit)와 같은 특정 하드웨어 초점을 두는 반면, 본 지표는 특정 지역 또는 고객 집단에 초점을 두기 때문으로 판단

- 측정 주체: 운영(operations)과 계획(planning), 마케팅(marketing) 부서에서 약 1/3씩 전담

 

5. 시사점(p. 24)

□ 목적 지향적인 성능 측정 지표 기반의 모니터링과 KPI(key performance indicators) 관리는 스마트 그리드의 성능 향상을 위한 잠재적 개선 사항을 도출하는데 도움이 된다.

□ 하지만, 스마트 그리드로의 전환에서 직면한 근본적인 문제는 다음과 같다.

- 명확한 체계와 로드맵의 부재(lack of clear frameworks and roadmaps)

- 참여 주체자 간의 시각과 요구의 대립(new stakeholders and their different views and needs)

- 스마트 그리드 시스템 구현을 위한 기술적 제약(technical barriers in development and rollout of equipment and systems)

- 스마트 그리드 프로세스의 운영과 모니터링에 대한 참여자간의 시각 차이(different stakeholders views on monitoring and controlling the smart grid processes)

- 상위 관점에서의 비즈니스 모델 또는 세부 관점에서의 기술적 인프라 등에 대한 시각 차이와 이로 인한 상이한 정보에 대한 의존성(dependencies between information in different layers, and issues)

□ 따라서, 명확한 로드맵(또는 본 조사에서 제시된 metrics inventory 등)을 기초로 참여 주체자간의 요구사항을 반영하고, 설계(design), 설치/시공(installation), 계획(planning), 운영(operation), 유지관리(maintenance), 그리고 고객지원(customer outreach)의 각 단계별 특성을 반영하도록 측정 지표가 설계 및 활용되어야 한다.

□ 비록 본 설문조사가 스마트 그리드 평가지료를 완벽하게 제안하지는 못하지만, 스마트 그리드의 성능을 측정하는 체계(framework)를 구성함에 있어 기초정보를 제공해 줄 수 있으리라 판단된다.