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[칼럼] 4차 산업혁명과 융합하는 에너지산업, ‘IOE’가 화두다
에너지인터넷 통한 신재생에너지 보급목표 실현

이금정 산업통상자원

R&D전략기획단

에너지산업MD실 팀장

인터넷과 디지털화로 대변되고 정보통신기술(ICT)과 자동화로 특징지어지는 3차 산업혁명 시대는 ‘지능화’와 ‘초연결화(Hyper-connected)’를 통해 산업간 경계가 허물어지는 패러다임의 변화를 통해 4차 산업혁명 시대로 전환되고 있다.
과거 산업혁명이 증기기관과 전기 등 새로운 에너지원의 등장으로 생산이 폭발적으로 성장한 시기였다면, ‘4차 산업혁명’은 기존 에너지 기술이 정보통신, 전자, 화학, 바이오 등 연관 분야 신기술과 융합하며 산업혁명의 기폭제 역할을 할 것이라는 점이 기존 산업혁명과는 차이가 있다. ‘4차 산업혁명’을 에너지 관점에서 보면 기술혁신을 통해 기존 에너지원과 신규 에너지원 간에 융합이 일어나고, 이에 따라 새로운 에너지 패러다임이 도래하는 시기로 정의할 수 있을 것이다. 4차 산업혁명을 촉발시키는 혁신기술(Enabler Technology)인 빅데이터와 클라우드, 인공지능, 모바일과 사물인터넷 기술이 에너지기술과 융합하며 산업구조의 변화와 새로운 부가가치를 만들어 내게 되는 것이다.  

에너지인터넷으로 에너지 통합 연계 가능
특히 사물인터넷(IoT : Internet of Things) 기술은 실 세계에 존재하는 사물(Physical Things) 및 사이버 환경에 존재하는 사물(Virtual Things)들이 인터넷을 통해 서로 연결되고, 이러한 물리공간과 가상공간의 사물들과 사람들이 연동되면서 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 하는 미래의 인터넷 인프라 기술이다. 사물과 사람, 제품과 서비스 등이 사물인터넷과 빅데이터, 인공지능 등 파괴적 혁신기술과 접목되며 상호 연결되고 지능화됨으로써 제품단위 보다는 ‘제품+서비스’ 또는 ‘서비스’ 중심으로 플랫폼 기반의 비즈니스 모델로 전환이 가속될 것이다. 이러한 사물인터넷 개념이 에너지를 대상으로 반영되고 구현되는 것이 바로 에너지인터넷(IoE : Internet of Energy)이다. IoE는 표준화 되고 상호운영이 가능한 통신용 송수신기, 게이트웨이, 프로토콜 등을 기반으로 하여 소비자 인식과 참여를 높이고, 이를 통해 발전과 에너지저장 용량을 실시간으로 에너지 수요와 균형을 이룰 수 있도록 만드는 에너지와 데이터/정보가 통합된 네트워크 인프라로 정의할 수 있다. 따라서 IoE를 통해 AMI(Advanced Metering Infrastructure), 수요반응(Demand-Response), 에너지 프로슈머(e-Prosumer), 전력 소비와 저장 매체로서 그리드에 연결되는 전기자동차, 다양한 분산 에너지원과 에너지저장, 그리고 배전망 관리와 같은 에너지분야의 핵심요소들이 능동적이고 역동적으로 통합 연계될 수 있다.   

에너지인터넷은 신재생에너지의 확대와 보급목표 실현에 기여할 것이다.[이미지 = Dreamstime]

에너지산업 혁신 몰고 올 IOE
우리의 생활방식이 보다 많은 그리고 다양한 전자기기와 가전제품, 수송수단을 사용하는 방향으로 변화되어 가고, 언제 어디서나 연결될 수 있는 연결성(Constant Connectivity)을 추구하는 방식으로 디지털화가 이루어지면서 에너지 소비는 지속적으로 증가할 수밖에 없다. 그리고 각국 정부의 에너지정책 담론의 기본방향이 에너지 안보와 환경측면에서의 지속가능성, 접근성과 가격적정성 관점에서의 에너지 형평성이라는 점을 고려해 보면 에너지산업이 나아갈 방향은 명확하다. 분산전원과 신재생에너지원의 폭발적인 증가에 대비해 다양한 에너지원을 수용할 수 있고, 적용규모와 용도에 따라 유연하게 대응할 수 있는 확장 가능성과 분산형으로 양방향성의 특징을 갖는 네트워크 기반의 에너지솔루션이 바로 그 것이다. 이 솔루션은 기존 에너지 인프라와 연동되고 호환성을 확보함으로써 적용 대상에 제약을 받지 않아야 하고, 보안문제에 대한 해법도 제공해야 한다. 인터넷에 연결되어 데이터와 정보를 제공하고 에너지 설비와 자산의 생산성과 효율성을 높이며, 실시간 의사결정을 지원하고 문제를 해결할 수 있는 제품과 서비스들이 IoE를 기반으로 구현됨으로써 에너지산업을 혁신하게 될 것이다. 

분산형 신재생에너지도 융합 가능
에너지인터넷은 건물, 자동차, 도시 등과 연계되어 에너지그리드에 다양한 정보와 연결성(Connectivity)을 제공함으로써 에너지 분배, 에너지 저장, 에너지그리드에 대한 모니터링과 커뮤니케이션에 획기적인 방법론을 제시할 것이다. 그리고 신재생에너지, 에너지저장장치, 스마트미터, 에너지 게이트웨이(Energy Gateways), 스마트플러그(Smart Plug), 가전제품 등을 활용해 에너지 소비자와 제조자 및 유틸리티 공급자들이 자원과 비용을 절감하고, 대상기기를 제어·관리할 수 있는 새롭고 강력한 도구를 제공할 것이다. IoE를 통해 에너지는 언제, 어디서든 양방향으로 전달될 수 있고, 에너지소비 모니터링이 개별 기기단위에서 지역 및 국가, 글로벌 단위로 전 계층에서 가능하게 된다. 소비자에게는 신뢰성 높고 유연하며 효율적이면서도 경제적인 에너지 공급네트워크를 제공해 중앙집중형 대규모 발전소와 태양광과 풍력 등 분산형 소규모 신재생에너지 발전원들을 하나의 융합시스템으로 연계 사용할 수 있도록 한다.

IOE 통한 데이터분석, 재생에너지 설비 가동률 높여
에너지인터넷은 신재생에너지의 확대와 보급목표 실현에도 기여할 것이다. 획기적인 센서의 등장과 그 센서들의 데이터가 실시간으로 공유될 수 있도록 인터넷으로 연결됨에 따라 풍력과 태양광 등 신재생에너지의 생산과 전달에 있어 수십 년간 문제로 대두되어 왔던 것들이 신속히 해결되고 개선될 것이다. 신재생에너지 설비를 원격에서 모니터링하고 제어할 수 있으며, 데이터 분석을 통해 예방진단과 고장예측 등으로 설비 가동률을 높일 수 있고, 에너지저장장치 및 지능형 그리드 관리시스템 등과 연동해 신재생에너지의 변동성과 제약을 극복할 수 있기 때문이다.
에너지인터넷을 구성하는 핵심기술로는 고성능·저전력형 센서와 통신 및 프로세싱 기능이 결합된 디바이스, 초연결성을 제공하는 플랫폼 기술, 지능형 고부가가치 응용소프트웨어 기반의 IoS(Internet of Service) 기술 등이 있다. 이러한 핵심요소 기술개발과 함께 국제표준 수립과 글로벌 컨소시엄 구성을 통해 글로벌시장에서 경쟁력을 확보하고 시장을 선도하는 것이 무엇보다 중요하다. 플랫폼을 기반으로 하는 IoE 비즈니스는 네트워크 효과(Network Effect)와 함께 선도자가 누릴 수 있는 잠금 효과(Lock-In Effect) 전략이 경쟁우위를 점하는 데 주효하기 때문이다.

4차 산업혁명시대, 새로운 기회 창출할 것
네비건트 리서치(Navigant Research)는 IoT 관련 제품 및 서비스 시장이 2025년 7,500억달러에 달할 것으로 전망했다. 이 시장을 선점하기 위해서는 기술개발 측면에서 경쟁력 확보와 지속적인 R&D 투자도 중요하지만, 국내기업들이 IoE 기반의 제품과 서비스를 연계한 킬러 애플리케이션(Killer Application)과 비즈니스 플랫폼 모델을 만들어 성공사례를 경쟁국에 앞서 구현하면서 글로벌시장을 선도하는 것이 필요하다. IoE는 미래형 스마트그리드, 에너지 클라우드, 에너지 허브, 에너지 저장 클라우드 개념 등으로 발전하며 구체화 되고 있다. 
에너지인터넷은 기존의 하드웨어 중심의 에너지산업을 데이터 및 서비스 중심으로 전환시킴으로써 에너지산업의 생산성을 향상시키고, 운영비용을 절감하며, 타 산업과의 융합을 통해 새로운 비즈니스를 창출해 나갈 것이다. 그동안 에너지산업이 주력산업을 지원하는 기반산업으로서 그 기능을 수행해 왔다면, 4차 산업혁명시대에는 새로운 기회와 가치를 창출하는 유망산업으로 일자리 창출과 국가 성장잠재력을 높이는 핵심적인 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

이금정 산업통상자원 R&D전략기획단 에너지산업MD실 팀장

[솔라투데이 (st@infothe.com)]

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