그리드 현대화라고 불리우는 전력 그리드에서 디지털 및 사물 인터넷(IoT) 솔루션에 기반하여 구축된 스마트 그리드(smart grid)로의 전환은 유틸리티 기업들이 도태되지 않기 위해 꼭 거쳐야 하는 필수 요소입니다. 비용이 상승하고, 경쟁이 증가하고 있으며, 노화된 장비는 오늘날의 빠르게 변화하는 에너지 환경을 따라잡을 수 없습니다.
스마트 그리드는 이러한 과제에 대한 입증된 솔루션을 제공하지만 기업과 엔지니어는 여전히 최고의 전환 방법을 결정해야 합니다. 이를 위해서는 디지털 기술 및 장비를 평가하여 신뢰성, 보안, 관리 효율성 및 유연성의 올바른 조합을 찾는 것이 중요합니다.
스마트 그리드(Smart Grid) 뜻과 정의
전기 유틸리티 업계에서, 재생 에너지 자원의 규제 변화 및 성장을 포함한 힘의 조합 덕분에 기존의 전력망이 새로운 스마트 그리드로 빠르게 변화하고 있습니다.
그렇다면 스마트 그리드(Smart Grid)의 뜻은 무엇일까요? 스마트 그리드의 'Smart'는 '똑똑함'을 뜻하며, 가스, 전기 등의 배급망을 통해 ‘격자 구조'로 연결한다는 의미를 가지고 있는 ‘Grid”가 합쳐진 단어입니다.
스마트 그리드는 전력 공급과 에너지 수요를 효율적으로 관리하기 위해 정보 및 통신 기술을 활용하는 혁신적인 에너지 공급 체계입니다. 기존의 전력망에 정보 및 통신 기술(IT)을 통합하여 지능적으로 운영되며, 전력 공급자와 소비자 간에 양방향으로 실시간 데이터를 교환하여 에너지 효율을 최적화 하는 차세대 전력망입니다.
또한 스마트 그리드 시스템을 통해 발전소에서 상업, 산업 및 거주지 사용자에 이르는 전기 체인의 모든 이해 관계자는 전기 흐름 및 전기를 전송하는 인프라에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 따라서 스마트 그리드의 도입은 전력 산업의 혁신과 지속가능한 에너지 활용을 위한 중요한 발전 방향으로 주목받고 있습니다.
스마트 그리드(Smart Grid) 및 사물 인터넷
사물 인터넷(IoT: Internet of Things)의 기능은 장비 및 디바이스로의 연결성 통합 이러한 디바이스를 지능형 네트워크에 연결 그리고 데이터 분석을 사용하여 의미 있고 실행 가능한 통찰력을 추출하는 것입니다. 스마트 그리드 사물 인터넷의 경우, 이는 인프라 전반에 걸쳐 컴퓨팅 지능을 배포한다는 것을 의미합니다.
사물 인터넷과 스마트 그리드 사례를 예로 들자면, 발전 기업은 사물 인터넷 센서를 풍력 터빈 베인에 내장하여 피치, 회전 및 기능을 제어하고, 변하는 풍속 조건에 맞게 실시간으로 대응하고 있습니다. 이와 마찬가지로, 발전소 제어 시스템은 발생 이벤트에 빠르게 대응할 수 있으며 네트워크 장애와 관련된 생산 중단을 최소화할 수 있습니다. 이러한 모든 작업은 인적 개입 없이 이루어집니다.
스마트 그리드와 사물 인터넷 솔루션의 가장 훌륭한 가치는 연결되지 않은 기존 인프라에 상주해 있는 데이터의 잠재력을 실현할 수 있도록 지원한다는 것입니다. 사물 인터넷 기술에 기반한 실시간 모니터링 및 제어 인프라를 통해 유틸리티는 모든 전기 공급망 측면에 대한 데이터를 수집할 수 있습니다.
시스템 운영자는 강력한 분석, 시뮬레이션 모델 및 가정 시나리오를 활용하여 그리드의 상태에서 기후 조건에 이르기까지 다양한 요소를 매우 정확하게 예측할 수 있습니다.
스마트 그리드(Smart Grid)의 장점
스마트 그리드(smart grid)는 예측 분석, 사전 예방적 운영 및 기타 사물 인터넷 지원 기능을 통해 전력 회사, 그리드 운영자 및 엔지니어가 에너지 효율의 최적화를 달성할 수 있도록 합니다.
스마트 그리드의 장점은 다음과 같습니다:
- 자본 지출 감소: 유틸리티는 낭비없이 피크 수요를 충족하고 가장 효율적인 방법으로 전기를 분배하여 전송 비용을 최소화하고 모든 구성 요소를 극대화할 수 있습니다.
- 수요 관리: 에너지 소비 패턴에 대한 세분화된 통찰력과 사물 인터넷 기반 예측을 통해 유틸리티는 수요와 공급의 균형을 유지하고 과도한 공급으로 인해 야기된 낭비를 최소화할 수 있습니다.
- 재생 용량 증가: 유틸리티는 더 많은 육상 및 해상 재생 에너지를 에너지 믹스에 통합할 수 있습니다. 꾸준한 전기 공급을 보장하면서 간헐적 공급 및 소규모 분산 에너지 생성과 같은 문제를 극복할 수 있습니다.
- 유지 관리 비용 감소: 모든 발전, 전송 및 분배 자산에 대한 통찰력은 원격으로 결함을 진단하고 현장 방문 횟수를 최소화하며 예측 유지 보수를 지원하므로 엔지니어링 팀이 가장 필요한 영역에 초첨을 맞출 수 있습니다.
- 규정 준수 개선: 스마트 그리드 기술은 재생 에너지를 더 많이 사용하고, 더 효율적인 발전, 전송 및 분배를 지원하며, 더 효율적인 소비를 지원함으로써 전기 및 유틸리티 기업이 탄소 배출을 줄이기 위한 규제 의무를 충족하도록 지원합니다. EU에서는 2030년까지 1990년 수준 미만으로 54~68%까지 줄이는 것과, 2050년까지 2020년 수준 미만으로 약 100%까지 배출량을 줄이기 위한 서약을 포함하고 있습니다.
- 고객 참여 향상: 전기 기업은 스마트 그리드의 통찰력을 활용하여 고객 사용량 패턴을 정확하게 파악할 수 있으며 이는 보다 맞춤화되고 경쟁적인 제품 및 서비스 솔루션에 기반합니다. 이는 규제되지 않은 시장에서 경쟁하고 규제 시장에서 에너지 절감 목표를 충족하는 데 중요합니다.
스마트 그리드는 위와 같은 다양한 장점으로 인해 현대적인 전력 공급과 수요 관리에서 중요한 역할을 수행하며, 지속가능한 에너지 사회를 구현하는 데 기여하고 있습니다.
인텔은 일관되고 확장 가능한 방법으로 모든 유형의 디바이스를 연결하고 관리하며 안전하게 보호하도록 설계된 상호 운영 가능 솔루션 세트를 통해 탄력적이고 효율적인 스마트 그리드를 위한 기틀을 마련할 수 있도록 지원하고 있습니다.
스마트 그리드 기술의 필수 구성요소 4가지
전력 그리드가 아날로그에서 디지털로 전환됨에 따라 거의 모든 디바이스와 각각의 장비는 내장형, 보안, 상호 연결된 정보가 필요합니다. 새로운 세대의 산업용 컴퓨터, 연결된 사물 인터넷 센서 및 고급 데이터 분석뿐만 아니라 지원 클라우드 및 네트워크 인프라가 필요합니다.
스마트 그리드 서비스에 대한 공약을 달성하려면 보안, 통신, 분석 및 관리 효율성 등 필수 구성요소 4가지 기술 기준을 충족해야 합니다.
1.보안: 전력 그리드는 크고, 가치 있고, 중요한 대상입니다. 하드웨어를 보호하고 애플리케이션을 안전하게 확보하며 사이버 위협으로부터 방어하기 위해서는 보안에 대한 3차원 접근 방식이 필요합니다. 스마트 그리드 자산과 데이터를 보호하기 위해서는 인텔 vPro® 플랫폼 의 인텔® Trusted Execution Technology(인텔® TXT) 같은 임베디드 보안 솔루션이 필요합니다.
공격으로부터 보호하고 가능한 한 신속하게 이를 탐지하고 즉각적인 시정 조치를 취하기 위해서는 엔드투엔드 보안 솔루션 또한 필요합니다. 예를 들어, 인텔 보안 솔루션은 하드웨어 및 소프트웨어 기반 보안 기능과 함께 전체 사물 인터넷 플랫폼 전반에 걸쳐 엔드투엔드 보호 기능 을 제공합니다. 이는 에지에서 네트워크 그리고 클라우드까지 신뢰의 체인을 만듭니다.
새로운 사이버 위협에 대처하는 추가적인 방법은 표준 인텔® 기반 산업용 컴퓨터에서 별도의 그리드 모니터링 및 제어 시스템을 가상화하고 이를 통합하는 것입니다. 그런 다음, 단일 플랫폼에서 위협을 관리할 수 있습니다. 이를 통해 더 강력하고 편리하게 사이버 보안 노력을 기울일 수 있습니다.
2.통신: 스마트 그리드 통신은 서로 정보를 공유하는 상호 연결된 디바이스 및 시스템과 관련이 있습니다. 로컬 네트워크에 있는 데이터를 외부적으로 중앙 위치까지 전송하기 위해서는 2G에서 WAN까지 다양한 프로토콜이 필요합니다. 이를 위해서는 개방형 산업 표준에 기반한 공통 프레임워크가 필요합니다. 따라서 그리드 시스템 운영자는 그리드 에코시스템이 한 기업의 솔루션에만 고착화되지 않고 상호 운영 가능한 연결성을 보장할 수 있습니다.
3.분석: 스마트 그리드는 수백 만 개의 데이터 포인트를 제공하며 이는 인사이트 및 개선 기회를 나타냅니다. 실시간으로 대용량 데이터를 수집하고 분석하기 위해서는 고급 스마트 그리드 기술이 필요합니다. 인텔® 제온® 프로세서 기반 서버는 인 메모리 분석 기능과 함께 이러한 작업에 대한 기능을 제공할 수 있으므로 몇 초 만에 통찰력을 얻을 수 있습니다.
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- 운영에 대한 실시간 가시성을 확보하면 유지 관리 계획을 보다 효율적으로 수립할 수 있습니다.
- 예측 분석을 통해 발전 용량을 더 정밀하게 계획하고 부하에 대한 균형을 유지할 수 있습니다.
- 시뮬레이션 모듈은 재생 에너지 발전 설비가 보다 효과적으로 에너지 수요를 예측하며 날씨 조건을 고려하며 용량을 최적화하도록 지원할 수 있습니다.
- 배포 서비스 운영자, 전송 서비스 운영자 및 수직 통합 유틸리티가 실시간 최적화 기능을 구현하면 서비스 전압 및 발전소 위상 같은 문제를 해결하고 에너지 효율을 개선할 수 있습니다.
4.관리 효율성: 관리 효율성은 장비, 소프트웨어 및 보안과 같은 세 가지 광범위한 영역을 포괄합니다. 특히 자산이 지리적으로 분산되거나 액세스하기 어려울 경우, 원격 진단, 제어 및 수리 기능을 사용하여 장비 가용성을 극적으로 늘리고 비용을 줄일 수 있습니다.
본래 중앙 집중식 발전기에서 한 방향으로 전력 흐름을 제공하도록 구축된 그리드는 분산된 양방향 흐름을 관리해야 하며 이는 태양광 및 고도로 분산된 다른 에너지원을 포함합니다. 인텔® 기반 사물 인터넷 및 산업용 컴퓨터 시스템은 그리드 에지에 효율적인 모니터링 및 제어 기능을 제공합니다.
가상화 실행 환경은 또 다른 관리 효율성 솔루션으로 개발자는 이를 통해 다른 워크로드를 격리하고 여러 운영 체제를 실행하며 서로 간섭하지 않도록 방지합니다. 이는 수백만 줄의 컴퓨팅 코드를 안전하게 보호하고 제어 시스템 안정성을 개선합니다.
스마트 그리드는 이러한 기술들을 결합하여 현대적인 전력 시스템의 효율성과 지속가능성을 높이는데 기여합니다.
그리드 솔루션 전반에 걸쳐 호환성 보장
스마트 그리드 솔루션 전반에 걸쳐 호환성을 보장하는 것은 현대적인 전력 시스템의 핵심 필수 요소 중 하나입니다. 전력 그리드는 다양한 기술과 장비, 서비스가 함께 작동하는 복잡한 시스템으로 구성되어 있습니다. 이러한 시스템의 다양성과 공급자들의 솔루션 차이로 인해 호환성 문제가 발생할 수 있습니다.
따라서 유틸리티가 스마트 그리드로 전환할때는 신규 및 기존 배포 시스템 전반에 걸쳐 유연성과 호환성을 유지하는 것이 중요합니다. 표준화된 인텔® 아키텍처가 지원하는 스마트 그리드 솔루션은 다양한 소프트웨어 애플리케이션과 호환됩니다. 이는 기업이 공급업체 고착화를 방지하고 비용이 많이 드는 지연 없이 하나의 하드웨어 솔루션에서 다른 솔루션으로 전환할 수 있도록 지원합니다.
그리드 솔루션에서 지속적인 혁신
인텔은 일관되고 확장 가능한 방법으로 모든 유형의 디바이스를 연결하고 관리하며 안전하게 보호하도록 설계된 상호 운영 가능 솔루션 세트를 통해 탄력적이고 효율적인 스마트 그리드를 위한 기틀을 마련할 수 있도록 지원하고 있습니다. 프레임워크는 인텔 및 에코시스템 파트너의 구성 요소가 제공하는 기본 기능을 갖추고 있으며 이를 통해 연결성, 관리 효율성 및 보안 문제를 해결할 수 있습니다.