1. 개황
단순히 발전소에서 생산된 전기를 소비자에게 일방적으로 공급했던 과거와 달리, 현재는 소규모 신재생전원, 전기자동차, ESS 등과 관련된 기술 및 정보통신의 발달로 스마트그리드로의 전환이 가속화되고 있다. 스마트그리드로의 전환은 곧 전력산업에 신재생전원, 가상발전소, 네가와트를 운영하는 수요관리사업자, 신규 판매사업자, 전기자동차, ESS 등 새로운 플레이어들의 참여를 허용하는 것을 의미한다. 이렇게 등장한 신규 플레이어가 스마트그리드에서 효율적으로 활동하기 위해서는 고객의 전력소비데이터의 수집이 필수적이다. 이로 인해 스마트그리드 하에서는 양질의 전력소비데이터를 수집하는 역할인 AMI의 중요성이 대두되었다. 본 고에서는 AMI의 기본적인 개념과 해외의 AMI 관련 비즈니스 운영사례를 분석한다. 아직까지는 AMI를 기반으로 한 비즈니스 모델은 개발단계이지만, 관련 기술 발달 및 개인정보보호 등과 같은 문제 해결 선행 및 활용분야의 범위가 확대된다면, 향후 비즈니스 스펙트럼이 넓어질 것이라 예상된다.
2. AMI 개요
가. AMI 특징 및 활용분야
AMI는 사용자와 서비스 제공자 간의 지능적인 연결을 제공해주는 여러 가지 기술과 서비스들의 융합 인프라로, 양방향 통신망을 이용하여 에너지 사용량, 시간대별 요금정보 등의 정보를 고객에게 제공하고 고객의 자발적인 행동변화를 유도하는 지능형 계량 시스템이다. AMI는 크게 스마트미터, 통신설비, MDMS(Meter Data Management System), AMI 운영시스템으로 구성되어 있으며, 고객의 전력소비 데이터 계량·수집 뿐만 아니라 시간대별 차등요금제 운영, 도전·정전 감시 등 다양한 분야에 활용 가능하다.
나. 주요국가의 AMI 보급 및 운영 현황
현재 세계 AMI 시장규모는 2016년 총 136억달러로 추정되고 2020년에는 250억달러로 2016년 대비 약 1.8배 증가할 것으로 예상된다. 또한, 세계 AMI 시장 중 유럽, 북미, 아시아-태평양 지역이 90% 이상을 차지하며, 2016년에는 북미가 세계 최대 AMI 시장인 반면 2020년에는 유럽이 북미지역을 역전할 것으로 예상된다. 국가별 AMI 보급은 각 나라의 스마
트그리드 정책과 연계하여 이루어지고 있는 실정이다.
① 미국
미국은 재원 및 AMI 확산 가이드라인 제공과 같은 정부지원 하에서 유틸리티들이 적극적으로 AMI를 보급하고 있다. 이 결과 2014년 기준으로 미국 전역에 약 5천만대의 AMI가
보급되었으며 이 중 주택용 고객이 43%를 차지한다. 또한 2012년 허리케인 샌디 이후 정전 방지 및 복구 기능의 중요성이 부각되면서 고객의 정전상황을 실시간으로 파악할 수 있는 AMI의 특성을 활용하여 실시간 정전관리시스템 구축이 추진되고 있다.
② 유럽
EU는 의무적으로 전체 계량기의 약 80%를 AMI로 구축한다는 내용의 정책을 시행중이다. 이로 인해 2020년까지 350억유로를 투자하여 EU 인구의 약 72%에 해당하는 약 1억9,500만대의 AMI를 보급할 예정이며, 현재 EU 회원국 중 이탈리아, 스웨덴, 핀란드, 몰타의 경우 AMI가 100% 보급 완료된 상황이다. EU의 AMI 보급계획이 완료된다면, 고객의 전
력소비량은 평균 2.6% 감소되며 피크부하의 0.75%∼9%가 경부하시간대로 이동될 것이라 예상된다.
③ 일본
2016년부터 전력 판매시장이 개방되고 있는 일본의 경우, 주요 유틸리티(일반전기사업자)가 전력 소매경쟁에 대비하여 자발적으로 AMI 조기전환을 전개하고 있다. 특히 동경전
력, 토호쿠전력, 호쿠리쿠전력, 큐슈전력 등은 2016년까지 상업용 고객에게 75만대의 스마트미터를 보급할 예정이며, 주택용 고객의 경우 2024년까지 약 8,000만대의 스마트미터
보급이 완료될 것으로 예상된다. 일본 주요 유틸리티의 주택용 고객 대상의 스마트미터 보급계획은 아래의 표 1과 같다.
④ 한국
국내의 경우 2000∼2006년에 걸쳐 전체 고압고객(약 17만호)에게 AMI 보급을 완료한 상황으로, 저압고객 대상의 AMI 보급은 2013∼2020년까지 8년간 2단계에 걸쳐 전개하고 있다. 특히 AMI보급 사업효과를 극대화하기 위해 2013∼2015년동안 일반용, 산업용, 밀집 주거지역을 위주로 우선 보급한 다음 AMI를 활용하여 다양한 지능형 전력서비스를 제공
할 예정이다.
3. AMI 기반의 소비자 서비스 사례
가. 에너지 컨설팅
① Opower社
유틸리티에게 데이터 관리·분석 소프트웨어 플랫폼을 제공하는 美 에너지관리 솔루션 기업인 Opower社는, 강제적 제어가 아닌 행동과학에 근거하여 고객이 에너지를 줄일 수 있게 유도한다. 예를 들어 Opower社는 고객에게 당사자 뿐만 아니라 이웃의 전력사용량을 함께 보여줌으로써 고객이 이웃보다 전기를 더 쓴다는 사실에 ‘내가 뭘 잘못하고 있나? 이웃은 뭔가 잘 하고 있나?’라는 생각을 하도록 유도하여 에너지를 줄이도록 독려한다. 이러한 전략을 통해 현재까지 삭감된 전기사용량은 美 뉴햄프셔州의 2014년 전기사용량과 동일한 규모인 약 5TWh이다. Opower社의 비즈니스 모델 개념은 그림 7과 같다.
② ENNET社
AMI 데이터를 기반으로 한 서비스를 제공하는 일본 ENNET社는 인터넷 회원에게 시각화된 전력소비량 정보를 제공하여 절전을 유도하는 InfoEnnet, 피크 시기 고객이 절전을 할 경우 Ennet社가 인센티브를 제공하는 수요관리 서비스인 EnnetSmart, 아파트 고객에게 시각화된 전력소비량 정보 및 시간대별 차등요금제(TOU : Time-Of-Use), 절전 포인트 등을 제공하는 EnnetVision를 운영하고 있다.
① PG&E社
美 유틸리티인 PG&E社는 월별 전기요금 편차가 심할 경우 이를 평균화하여 비교적 균등하게 전기요금을 지불할 수 있도록 지원하는 BPP(Balanced Payment Plan)을 운영하고
있다. 이를 통해 고객이 1년동안 지불하는 총 전기요금은 동일하지만, BPP 적용 시 월 전기요금이 상대적으로 균등하게 유지된다.
또다른 美 유틸리티인 ComEd社의 경우 AMI 전력데이터 및 정산서비스 플랫폼을 활용하여 고객에게 전기요금 고지서를 제공하고 있다. 특히 각 기기 별 전력 사용량 및 이에 따
른 예상 전기요금, 스마트 온도제어장치를 통한 전력 사용제어 및 이에 따른 예상 전기요금을 계산하여 고객에게 제공함으로써, 고객이 전력소비를 스스로 제어할 수 있도록 유도한다.
다. 그린버튼
소비자가 자신의 전력 소비 정보를 스스로 쉽고 안전하게 확인할 수 있도록 미국 정보가 제공하는 플랫폼인 그린버튼은 2012년 1월 시행 후 현재 6천만 고객이 참여하고 있다. 그린버튼은 데이터 공유 형태의 표준화를 통한 정보의 접근 및 변환이 용이해, 고객은 그린버튼에 가입한 유틸리티의 웹사이트나 앱 등을 통해 다양한 형태의 서비스를 제공받을 수
있다는 장점이 있다. 이로 인해 美 캘리포니아州의 경우 6만GWh 및 15GW의 전력과 2,290만톤의 온실가스를 감축할 수 있었다. 뿐만 아니라, 그린버튼 데이터를 활용하여 새로운 전력서비스를 제공하는 사업자 또한 등장하고 있다. 표 3은 그린버튼 데이터 사업자 및 비즈니스 모델에 대해 설명한다.
가. AMI의 비즈니스 모델 확장 요소
에너지 관련 사업자는 AMI를 기반으로 전기자동차, 수요반응, 스마트기기 등의 비즈니스 영역으로 진출 가능하다. 이 때, 주기적 데이터 계량 및 수집, 실시간 모니터링, 전력소비제어, 시변요금제 운영, 계통 연계조정 등 AMI의 주요기능은 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있을 것이다.
나. 유틸리티의 AMI기반 비즈니스 모델 사례
① [EV+AMI] SMUD社의 EV 충전 인프라 실증
美 유틸리티 SMUD社는 약 200대의 EV를 대상으로 3만달러를 투자하여 62만대의 스마트미터 보급 및 80기 규모의 EV 충전소를 설치하는 EV 충전인프라 실증사업을 진행한 결과 참여고객들로부터 높은 만족도를 도출하였다. 하지만 유틸리티 관점에서는 피크부하시간대의 약 50%에 해당되는 기간에만 EV 충전 인프라와 AMI의 물리적 연결이 정상적으로 이루어졌다는 기술적 한계점 또한 확인할 수 있었다.
美 유틸리티 Con Edison社는 AMI 보급 확대에 따라 피크부하 삭감 등 DR 운영이 활발하게 이루어질 것으로 예상하였다. Con Edison社는 이에 대한 경제성을 평가하였는데2013∼2018년에 약 150만대의 AMI를 보급할 경우 2020년부터 DR로 수익창출이 가능할 것이라 예측되었다.
③ [스마트기기+AMI] LG&E社와 GE社의 스마트가전 실증사업
美 유틸리티 LG&E社는 2009년 6개월 동안 주택용 고객 15가구를 대상으로 스마트미터 및 GE社의 스마트가전을 설치하여 피크삭감 정도를 분석한 결과, 냉장고의 경우 피크기간동안 약 27%, 전자레인지의 경우 피크기간동안 약 10%의 부하를 각각 삭감하였다. 스마트가전 별 수행기능은 아래의 표 5와 같다.
5. AMI 활용 시 고려사항
현재 AMI를 통해 특정 가정이나 건물의 에너지 사용 정보를 획득하고 개인정보까지 수집가능하기 때문에 고객은 사생활 침해로 인한 반발작용으로 AMI 구축을 회피할 가능성이 대두되고 있다. 따라서 AMI 보급 시 데이터의 공공적 활용과 함께 고객에게 정보 공개 선택권 제공 및 정보의 안전성 보장 등 제반 요소를 종합적으로 고려하여야 할 것이다. 실제로 美 캘리포니아州의 유틸리티는 AMI 설치 시 고객에 대한 정보 제공 및 접근 보장, 유틸리티 시스템 적합성, 부하 관리 기술과의 연결성 등과 관련된 정부의 요구를 수용하고 있으며 EU의 ‘Open Meter 프로젝트(스마트미터 표준화)’의 경우 AMI 기기 인증, 접근 제어, 데이터 기밀성, 무결성, 인증서 사용 등을 포함하는 스마트미터 보안 요구사항을 발표하였다. 이러한 개인정보 보호를 통해 유틸리티의 운영 최적화와 고객의 사생활 보호를 동시에 고려한 AMI 보급 계획을 전개하여야 할 것이다.
참고문헌
1) IEI, Utility-Scale Smart Meter Deployments : Building Block of the Evolving Power Grid(2014)
2) EY, Electric Smart Metering Market Overview(2015)
3) 문현준, 건물에너지 절감을 위한 BIM과 Smart BEMS기술, 특집기획Ⅰ-건축물 에너지 절감을 위한 기술동향(2013)
4) Frost & Sullivan, Analysis of the North American Energy Management Systems Market(2015)
5) KEMRI 전력경제경영Issue, 미국의 AMI전환 현황 및 전환 우수사례(2015)
6) KEMRI 전력경제경영Issue, 美 Green Button을 활용한 전력데이터 표준화 시행(2014)
