스마트 그리드 기술

여러분은 '에너지의 고립된 섬'이란 말을 들어봤나요? 에너지망이 유럽연합(EU)이라는 하나의 네트워크로 이어진 유럽과 달리, 우리나라나 일본처럼 천연자원이 부족한 데다 인접 국가와도 단절되어 스스로 에너지를 확보해야 하는 나라를 말해요. 이런 나라들은 '전기의 고립된 섬'이기도 하지요. 외국에서 전기를 받지 못하고 자국 내에서 생산할 수밖에 없기 때문에, 전기 공급량이 조금이라도 부족해지면 대규모 정전(블랙아웃·blackout) 사태가 발생합니다.

대규모 정전이 발생하면 어떻게 될까요? 버스나 지하철 운행이 멈추고, 밤이 되면 도시가 암흑에 빠집니다. 대부분 기계가 전기로 움직이므로, 도시 기능도 마비되지요. 역사적으로는 1965년과 2003년에 일어난 미국 북동부의 대정전 사건이 유명합니다. 2003년 대정전을 경험한 미국 시민은 생명의 위협까지 느꼈다고 하지요. 우리나라도 2011년 대정전 직전까지 몰렸다가 간신히 막아낸 적이 있어요.

에너지와 전기의 고립은 에너지 안보(Energy Security)에도 치명적 영향을 줍니다. 에너지 안보란 '한 국가가 지속 가능한 경제 발전을 하기 위해 필요한 에너지 확보'를 의미해요. 에너지 안보는 국가경쟁력을 판단하는 가장 중요한 지표이기도 하지요. 올해 발생한 크림반도 사태에서 러시아가 미국·EU를 상대로 대등한 국력을 발휘할 수 있었던 이유는 풍부한 에너지 자원에 있었다고 해도 과언이 아니에요.

그렇다면 우리나라의 에너지 안보 상황은 어떨까요? 우리나라는 에너지·자원 소비량의 약 97%를 수입하는 자원 빈국으로, 에너지 안보에 굉장히 취약해요. 에너지 안보 부문에서 세계 최하위 수준인 103위(2013년 기준)를 기록했지요. 그래서 우리나라는 최근 전력 공급량을 효율적으로 관리·통제하는 기술을 발전시키고 있습니다. 그 대표적 사례가 바로 '스마트 그리드(Smart Grid·지능형 전력망) 기술'이에요.

스마트 그리드 기술은 특히 신재생 에너지와 밀접한 연관이 있어요. 풍력·태양광 발전 같은 신재생 에너지는 바람양과 일조량에 따라 전력 생산이 불규칙하다는 한계가 있는데, 이러한 한계를 스마트 그리드 시스템으로 극복할 수 있거든요. 스마트 그리드 기술은 기존의 집중형 전원 방식이 아니라, 소규모 발전소를 전력 소비 지역 근처에 분산·설치하는 '분산형 전원'을 전제로 하기 때문에 전력 과부하를 최소화하며 송전망 건설에 따른 사회적 갈등도 줄일 수 있어요. 또한 효율적으로 전력을 사용하여 이산화탄소 배출량을 줄이는 등 환경보호에도 큰 도움이 됩니다.

▲ /그림=정서용

그런데 스마트 그리드 기술은 어디까지나 자국 내에서 생산·소비하는 전력 관리에만 초점이 맞춰졌어요. 그래서 과거 일본이 겪은 후쿠시마 원전 사태 같은 위기 상황에서는 전력을 관리하기가 쉽지 않답니다. 이러한 한계를 극복하고자 EU 등 여러 국가에서는 '수퍼 그리드(Super Grid·광역 송전망)'라는 국제적 전력 관리 방식을 연구하고 있지요. 수퍼 그리드는 두 개 이상의 국가가 서로 전력망을 연결하여 전력 생산과 공급을 관리하는 기술을 말해요. 즉, 수퍼 그리드는 스마트 그리드가 국제적 단위로 확대된 것이라고 볼 수 있지요. 실제로 진행 중인 수퍼 그리드는 두 개 국가를 넘어 대륙 단위 사업으로 구성되고 있습니다. 특히 1950년대 서유럽 전력망 연합체가 형성된 후 전력망 연계가 활발히 시도되고 있어요.

예를 들어 현재 영국은 북해 연안의 해상풍력 발전단지에서 생산한 전기를 공유하는 수퍼 그리드 사업을 추진하여, 프랑스·네덜란드·아일랜드 등과 전력망을 연결했어요. 독일 역시 인접 국가와 전력망을 연결하였고요. 수퍼 그리드 방식으로는 교류연계방식(AC)이 주로 쓰였는데, 최근 들어서는 직류송전방식(HVDC)이 차세대 기술로 주목 받고 있어요. 초고압의 교류 전력을 직류로 변환하여 송전하는 방식으로, 효율이 좋아 국가나 대륙 간 장거리 송전에 유리하며 신재생 에너지와의 연계성도 높다고 해요. 영국은 프랑스의 값싼 원자력을 끌어오는 데 이 방식을 사용하지요.

올해 초 우리나라는 제2차 에너지 기본계획에서 '스마트 그리드 적극 추진'을 주요 과제로 삼았어요. 최근에는 광역전력망 사업인 동북아시아 수퍼 그리드 사업도 추진하고 있지요. 우리나라의 스마트 그리드와 수퍼 그리드 사업이 성공적으로 이뤄져 에너지를 둘러싼 갈등이 줄고, 취약한 에너지 안보 상황도 개선되길 기대합니다.