(특별기고)마이크로그리드 小考

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박지식 에너지기술평가원 스마트그리드 PD

마이크로그리드(Microgrid)라는 말에는 일정지역 내에서 전력을 생산하고, 그 지역 내에서 소비하는 전력자급자족(電力自給自足)의 의미가 포함돼 있다. 1882년 가을 뉴욕 Edison’s Pearl街 발전소에서 전기를 공급한 것이 오늘날 마이크로그리드의 최초 모델이다. 당시에는 직류(DC)로 전력을 공급했고 송전망 자체가 없었으니 직류(DC) 마이크로그리드의 시초라고 할 수 있다.
이후 에디슨의 직류(DC) 진영과 테슬라의 교류(AC) 진영 간 논쟁에서 당시 장거리 송전이 가능한 교류(AC)를 중심으로 전력공급체계가 구축됐다. 산업 발달로 인해 인구가 도시에 집중되고, 발전소는 화력발전소와 원자력발전소 등으로 대형화됨에 따라 중앙집중식 전력공급체계가 정착됐다. 전력생산지역과 소비지역을 연결시켜주는 오늘날의 거대하고 복잡한 송·배전망이 출현하게 된 것이다.
지금은 이러한 거대한 송·배전망을 통한 전력공급시스템에 의존하는 생활에 익숙해져 전력을 외부에서 공급받는 것을 당연한 것으로 받아드리지만, 아프리카나 동남아시아 일부 국가의 경우 미전화(未電化) 지역 또는 전기에너지 고립지역에서는 송·배전이란 개념 자체가 생소하다.
지구 환경 문제 해결의 큰 축인 온실가스 감축을 위해 신·재생 전원 보급 확대, 송·배전망 건설의 어려움 등으로 분산 전원이 주목받던 시기에 일본 후쿠시마 원전사태는 마이크로그리드의 존재감을 부각시키는 계기가 됐다. 2011년 일본 동부 대지진과 쓰나미 발생 시 후쿠시마 원전사고로 방사능 오염이라는 충격과 더불어 최악의 정전사태가 발생해 암흑에 휩싸였는데, 사고 장소에서 멀지 않은 센다이 지역은 전기를 사용해 세간의 관심을 받았다. 2012년 허리케인 샌디가 미국 북동부를 강타했을 때도 일부 지역은 제한적으로 전기를 사용할 수 있었는데 마이크로그리드 시스템을 갖춘 덕분이다.
나라마다 처한 사정이 달라서 우선순위는 차이가 있지만, 마이크로그리드는 지진, 허리케인, 태풍 등 자연재해에 대한 전력공급의 신뢰도 확보 및 정전 발생 시 회복력 강화에 도움이 된다. 또 신·재생 에너지 그리드 연계강화로 온실가스 감축, 전기 에너지 사용 효율화 등의 목적으로 주요 선진국에서 적극적으로 도입하고 있는 추세다. 상대적으로 송·배전인프라가 미비한 국가에서는 마이크로그리드 자체가 국가 전력망을 구성하는 기본 블록이라는 새로운 개념의 배전망을 추구하고 있다.
세계 마이크로그리드 전체시장 규모는 2013년 61억달러에서 연평균 16.6%로 성장해 2018년에는 132억달러에 달할 것으로 전망(Market and Markets, 2016)되는 등 고성장을 하고 있다. 대규모 전력이 항상 필요한 병원, 호텔, 학교, 상업빌딩 등 대형 건축물과 전력공급 불안정한 도서 지역, 자체 전력이 필요한 군사시설 등 대상으로 마이크로그리드 건설이 확대되고 있는 것. 특히 미국이 공장, 캠퍼스, 병원, 군사시설 등을 중심으로 글로벌 마이크로그리드 시장 확대를 견인하고 있으며, 우리나라도 서울대 캠퍼스 마이크로그리드, 집단에너지사업자용 마이크로그리드 등을 시작으로 도서지역 에너지자립을 위한 마이크로그리드로 발전시키고 있다.
지난 9월 12일 경북 경주에서 발생한 규모 5.8의 지진은 지난 1978년 지진 관측이 시작된 이후 한반도에서 발생한 지진 중 가장 강력했다. 전력분야에 종사하고 있는 필자에게는 국가 재해 발생 시 전력 공급은 어떻게 유지할 것인가? 국가 주요설비에 대한 전력 공급에 대한 신뢰도는 어떻게 확보할 것인가? 현재의 비상 발전기 시스템으로 충분한가? 등에 대한 고민과 그에 대한 대책이 우선적인 과제로 떠오른다.
한 가지 방법으로 모든 문제를 해결할 수는 없지만, 필자는 마이크로그리드가 그에 대한 해답을 제공할 수 있는 좋은 방법 중 하나라고 감히 말하고 싶다. 마이크로그리드는 비상발전가가 아니지만 비상발전기보다 상위 개념으로 비상발전기 이상의 역할을 할 수 있기 때문이다. 마이크로그리드는 전력을 사용하는 지역에 발전기를 설치하기 때문에 전기에너지와 열에너지의 융합으로 시너지 창출도 가능하다. 마이크로그리드를 활용해 소비자는 피크전력수요 시 수요 반응에 참여가 가능하고, 쓰고 남은 전력을 팔 수도 있다.
비상전원 기능, 전기와 열에너지 융합, 수요반응, 전력거래 연계, 이러한 개념들을 융·복합해 현재 당면한 경제성 확보 문제를 극복하고, 미래 세계 시장을 선점하려면 앞으로 국·내외 트랙 레코드를 쌓는 노력이 필요할 것으로 전망된다.