훈련결과보고서

에너지-ICT 융합

新서비스 산업 발전방안 연구

(개인훈련)

2020. 2.

산업통상자원부

(손 현 경)

목   차

<국외훈련 개요>…………………………………………………3

<훈련기관 개요>…………………………………………………4

<훈련결과 보고서 요약>………………………………………5

<서론>

1. 연구목적 및 내용……………………………………………………7

2. 에너지-ICT 융합기술 개념……………………………………………8

<본론>

1. 미국의 에너지정책 및 투자동향…………………………………………10

2. 미국의 에너지-ICT 융합 정책……………………………………………12

가. 에너지 관련 주요기관 현황……………………………………… 12

나. 분야별 에너지-ICT 융합 주요정책……………………………… 17

① 빅데이터 활용의 촉매제인 그린버튼 이니셔티브

② 지능형 전력망 ‘스마트 그리드’

③ 가상발전소(VPP)

④ 에너지저장장치(ESS)

⑤ 제로에너지 건축물(ZEB)

⑥ 전력연동망(V2G)

다. 에너지-ICT 융합 기술 및 시장 동향………………………………34

<결론>

1. 정책적 시사점 및 제언……………………………………………48

가. 종합 48

나. 스마트그리드 51

다. V2G 52

라. 에너지 플랫폼 54

마. 빅데이터 54

<국외훈련 개요>

훈련국 : 미국

훈련기관명 :  Northeastern University

훈련분야 : 에너지신산업

4. 훈련기간 : 2019.8.1 ～ 2020.1.28

< 훈련기관 개요 >

명 칭	미국, Northeastern University(NU)		훈련기관 성 격		대학교
소 재 지 (홈페이지)	360 Huntington Ave, Boston, Massachusetts 02115 ※ http://www.northeastern.edu/
연 혁	∙ NU(Northeastern University)는 1898년 YMCA 야간학교를 기준 모태로 설립된 연구중심의 미국 명문 사립대학교 ∙ 공학, 경영학, 약학 등 분야전공이 우수하며 공학 분야의 우수인력, 기술, 인프라 및 산업계 네트워크를 보유 - ‘19년 U.S. News 선정 가장 혁신적인 대학순위 8위 - ’18년 프린스턴 리뷰가 선정한 인턴십 배정 대학순위 1위 - 초광역 탄력 전기 에너지 전송 네트워크센터(CURENT), 무선 사물 인터넷 연구소 등 13개의 최첨단 연구센터 - 구글 등 3,600개 협력기업 네트워킹 보유
조 직	∙ 공과대학, 컴퓨터ㆍ정보과학대학, 보건대학, 과학대학, 사회과학ㆍ인문대학 등 9개 단과대학으로 구성 ∙ 공과대학내 13개 최첨단 연구센터(CURENT, SMART 등)에서 전기에너지, 신재생에너지, 사물인터넷, 바이오, 헬스케어, 5G 등의 분야를 연구 ∙ 2016년 기준 약 2,000명의 교수와 학부 16,000명, 대학원 5,500명 등록
주요교수	∙ Joseph E. Aoun ▪ 노스이스턴 대학교 7대 총장 ▪ 미국 과학 아카데미, 과학발전협회 회원
교섭창구	∙Professor, Jung, YoungJun - Mechanical & Industrial Engineering
	전화: +1.617.373.2740	FAX: +1.617.373.2921		E-mail: y.jung@northeastern.edu

훈 련 자	손현경		직 급		6급
소 속	산업통상자원부 신에너지산업과
훈 련 국	미국	훈련기간		‘19.8.1~’20.1.28
훈련기관	노스이스턴 대학교			훈련구분		국외단기 개인훈련
훈련목적	에너지-ICT 융합 新서비스 산업 발전방안			보고서매수		54매
내용요약	○ (필요성 및 목적) 세계 에너지 시장은 에너지 산업과 IT융합의 부가가치가 커지며 IT·통신·벤처 등 다수의 신규 사업자가 에너지 시장에 진입하여 투자 확대 및 경쟁 심화되고 있는바 국내 에너지 신산업 육성을 위한 효과적인 지원체계 및 경쟁력 강화방안 마련을 위해 선진 정책ㆍ제도 분석이 반드시 필수적임. 따라서 선진제도‧정책 및 에너지-ICT 융합 기술동향·산업구조 분석을 통한 핵심 성공요인 요소 도출 및 국내 에너지산업에 적용방안 마련이 필요 ○ (미국의 에너지 주요기관 현황) 에너지정책을 총괄하는 에너지부(DOE) 산하 에너지효율·재생에너지국(EERE)은 에너지 전반의 전략계획 수립,재생에너지의 연구개발 및 실증과 보급을 위한 투자 기준 등의 정책방향을 제시, 에너지부(DOE) 산하기관인 에너지첨단연구프로젝트 사무국(ARPA-E)은 에너지혁신 조직으로 에너지-ICT 융합기술 개발에 중심임 ○ (미국의 에너지-ICT 융합정책) 연방 및 주정부 차원에서 산업과 ICT기술 융복합을 통해 산업 경쟁력을 확보하고 에너지 생산성 향상 및 에너지 효율화, 비용 절감 등의 다양한 정책을 추진중이며 빅데이터 활용의 촉매제인 그린버튼 이니셔티브,지능형 전력망 ‘스마트 그리드, 가상발전소, 에너지저장장치 등의 분야에서 에너지-ICT 융합정책의 선도적인 역할을 하고 있음. ○ (그린버튼 이니셔티브) 2012년 미국 백악관이 발표한 정책으로 소비자의 에너지 정보를 활용하여 부가가치를 창출하고 신산업 생태계를 만드는 빅데이터 활용의 촉매제인 그린버튼 이니셔티브제도를 활발하게 운영중이며 비자가 에너지 소비 정보를 온라인을 통해 확인한 후, 원하는 경우 자신의 에너지 정보를 믿을 수 있는 제3자와 공유하여 신규 부가가치 서비스를 생산하는 프로그램으로 ‘12년 1월 시행이후 현재 150개 이상 유틸리티 업체와 서비스 제공 기업이 참여하여 6, 000만 이상의 가정 및 기업의 전력 소비 정보를 제공 ○ (스마트그리드) 미국은 노후화된 전력 송배전 시스템 및 전력망을 개선하기 위해 스마트그리드 사업을 2000년대 초반부터 세계에서 가장 먼저 추진하였으며,스마트그리드 사업에 참여한 서비스, 산업체 기업들의 임금수준이 평균이상이였으며 동 프로젝트가 일자리창출을 통한 경제 성장에 기여한 바가 큼 ○ (기술 및 시장동향) 미국은 연방 정부 및 주정부 차원에서 직간접적으로 에너지-ICT 융합 활성화를 위한 다양한 정책을 추진하면서도 민간 부문에서도 ICT 융합연구를 활발히 진행중임.미국은 정부의 법적, 재정적 지원하에 민간이 중심이 되어 기술개발에 앞장서고 있음. ○ (결론) 경쟁시장 구조를 취하고 있는 선진시장인 미국을 중심으로 기기 보급 및 인프라 구축단계에서 더 나아가 고수익 시스템 및 서비스 분야로 에너지-ICT 융합기술 시장트렌드가 변화하는 현상이 나타나고 있으며 특히 미국 선도기업들은 컨소시엄, 합병 등을 활용하여 핵심역량을 아웃소싱함으로써 경쟁력을 강화하고 있으며 사업 다변화 전략을 추진하고 있다. 이를 통해 위험을 분산이 되고, 기업간 데이터 공유를 통해 소비자의 니즈에 부합하는 사업 아이템을 발굴하여. 토탈패키지형 사업모델을 발굴하는데 중점을 두고 있다.R&D 투자 확대, 재생 에너지 보급 지원, 분산형 전원 확충, 기존 전력거래 시스템 개선 등이 필요하다. 에너지 신산업 분야에서 세계 경쟁력을 확보하기 위해 핵심기술 연구개발 투자를 확대해야 하며 국가차원에서 서비스산업을 육성하는 등 지속발전 가능한 성장 토대를 구축할 필요

< 훈련결과보고서 요약 >

Ⅰ. 서론

1. 연구목적 및 내용

세계 에너지 시장은 에너지 산업과 IT융합의 부가가치가 커지며 IT·통신·벤처 등 다수의 신규 사업자가 에너지 시장에 진입하여 투자 확대 및 경쟁 심화되고 있다.

진출 기업	주요 내용
	・ 구글에너지 설립(’09), 자동온도조절기 제조사 Nest社 인수('14) 등
	・ 애플에너지 설립(’16), 원격 에너지제어시스템 I-home 출시(‘14) 등
	・ 솔라시티를 인수(’16)하여 태양광, 가정용 ESS(Power wall) 출시 등
	・ 신재생발전 자회사 SB Energy(’11), 전력판매 자회사 SB Power설립(’12) 등

다수의 소규모 태양광 등 분산전원과 에너지 프로슈머 확대, 스마트그리드를 통해 양방향 정보교환, 생산‧소비를 연결‧통합하는 등의 에너지 산업구조가 변화되고 있다. 그간  에너지 산업은 소수 생산‧공급자가 대규모 투자를 통해 발전‧송배전 시설을 구축하여 일방향으로 전력을 공급하고, 소비자는 수동적으로 소비하는 구조였다.  IT 및 異업종간 융복합을 통해 에너지 효율을 높이고, 소비자의 편익을 증진하는 다양한 서비스 제공 및 제품을 차별화하는 새로운 비즈니스 모델이 대세가 되었다.

해외사례		美 NEST社 자동온도조절기
	▸온도, 명암, 동작 등의 센서 ⇨ 데이터 분석·학습 ⇨ 자동 온도 조절 (평균 20% 에너지 절감), Auto-DR(수요반응) 참여로 $100 보조

이에 따라 정부는 국정과제로 선정하여 대표적인 에너지 신산업인 4차 산업혁명 기술을 활용한 에너지-정보통신기술(ICT, Information, Communication and Technology)융합 新서비스 산업육성중에 있다.

우리나라는 단기간내 대폭 확대된 분산전원과 인프라를 바탕으로 新서비스가 등장하고 있으나, 지속적·자생적 생태계 구축은 미흡한 상황이며, 낮고 변동성이 적은 요금체계 등으로 인해 아직 정부지원 없이 경제성 확보가 어려워 뚜렷한 新서비스 사업 모델이 부족하다. 반면, 미국ㆍ영국ㆍ일본 등의 선진국은 이미 ICT와 에너지 융복합을 미래의 핵심 성장 분야로 선정하고 원천기술 및 상용화 기술개발에 역량 집중하여 현재 전세계의 에너지 신산업을 선도중이다.

이에 따라  국내 에너지 신산업 육성을 위한 효과적인 지원체계  및 경쟁력 강화방안 마련을 위해 선진 정책ㆍ제도 분석이 반드시 필수적이다. 따라서 선진제도‧정책 및 에너지-ICT 융합 기술동향·산업구조 분석을 통한 핵심 성공요인 요소 도출 및 국내 에너지산업에 적용방안 마련이 필요하다.

2.  에너지-ICT 융합 기술 개념

에너지 기술과 ICT기술의 융합은 예전에 기술 공학과 전기공학적 측면에서 추진되던 에너지 분야의 기술 혁신을 한층 심화할 수 있는 기초를 제공한다. 에너지-ICT 기술의 융복합은 서로 다른 건물과 기기 간의 에너지 거래와 공유를 가능하게 하며, 에너지 생산, 소비 단계에서의 공급 및 수요예측을 통해 효율적인 에너지 이용 실현이 가능하며,  통신기술을 통해 수집한 정보를 분석하여 예전에는 예측하지 못한 다양한 부분에서의 에너지 절감 달성이 가능하다.

최근의  온실가스 배출저감 및 지속가능한 에너지원 발굴에 대한 노력은 기존의 에너지 산업구조를 양방향의 분산형자원 중심, 지역분산적인 형태로 변화시키고 있다. 풍력 및 태양광과 같은 신재생 에너지의 보급 확대는 전력공급 안정성과 전력품질의 저하를 유발할 수 있기도 한다. 이에 대한 상시 감시와 전력품질 유지를 위한 장치가 필요하다. 정보통신 기술은 소규모 분산형 자원간의 연계를 통해 규모에 따라 독립적으로 운영 가능한 유연적인 분산형 에너지 공급망을 구축을 가능케  한다. 또한 소비자의 모든 전기제품이 네트워크로 연결되어 전력공급자와 소비자간의 작용을 통한 에너지이용 효율향상이 가능해진다. 최근 들어 에너지 산업에 있어 ICT의 역할은 더욱 중요해졌고 에너지-ICT 융합 기술은 소비자의 에너지 소비 유형을 분석하고 이를 구체화함으로써 소비자들의 행 변화를 유인하며, 자동화 형태로 에너지 소비를 실시간 시각화시키는 형태로 적용된다. 이를 통해 소규모 분산 자원과 최종소비자의 전력 소비를  일관된 시스템으로 통합하여 전체 에너지 수급 흐름을 형성하는 데 기여한다.

대표적 에너지-ICT 융합기술 분야는 스마트그리드(Smart Grid), 가상발전소(VPP), 연동전력망(V2G), 사물인터넷(Internet of Things; IoT)에너지관리시스템(Energy Management System; EMS), 에너지 인터넷(Internet of Energy) 등이 있다.

분산형 자원 중심의 전력거래는 ICT기술과의 결합을 통해 에너지신산업 창출의 핵심역할을 할 것이다. 글로벌 시장은 분산형자원의 기술 개발 및 보급 확대를 위한  다양한 제도가 시행중이며, 최근에는 개별 요소기술 개발과 보급에 대한 재무적 인센티브보다는 분산형자원의 적극적 시장참여를 통한 사업기회 확대에 보다 집중하는게 트렌드가 되었다.

Ⅱ 본론

1. 미국의 에너지정책 및 투자동향

2017. 3. 28. 도날드 트럼프정권은 「에너지 자립, 경제성장 촉진을 위한 대통령령」서명을 통해 에너지개발에 장벽이 되는 규제철폐 및 지구 온난화 대책의 수정을 추진하였으며, 깨끗하면서도 안전한 에너지개발과 동시에 에너지 자급체제를 확립하고 경제성장과 고용촉진을 목표로 하는 자국 최우선 에너지계획(An America First Energy Plan)을 수립하였다.

2017. 6월 트럼프 대통령은 파리협정이 미국에 불리하게 체결되었다고 언급하며 자국민을 보호할 의무를 다하기 위해 파리협정 탈퇴를 공식적으로 선언하고,  모든 국가가 책임과 부담을 같게 지는 새로운 기후변화 협정을 추진할 것임을 밝혔다. 2019년도 미 행정부는 국가안보와 경제성장 그리고 고용창출 달성을 위해 ‘19년도 과학기술 분야의 투자우선순위를 제시하였다. 과학기술 분야의 투자우선순위는 예산관리국(OMB)과 과학기술국(OSTP)에서 매년 과학ㆍ기술 우선 순위를 제시, 연방부처는 이를 다음연도 예산계획 수립의 가이드로 활용된다. 투자분야는 군사, 안보, 번영, 에너지, 공공보건으로 구분하여 제시하였다. 이중 에너지 분야는 에너지 지배(American Energy Dominance)라는 목표하에 에너지 자원의 안전하고도 효율적 이용을 위해 초기단계의 혁신적 기술에 투자하고 개발 및 상용화 연구는 민간영역 투자를 계속적으로 늘리는것이 핵심이다.

먼저 미국 연방정부의 일반적인 에너지 정책 지원현황을 살펴보면 아래와 같다. 미국 연방정부의 신재생에너지의 생산·소비에 관련 법률은 없으나, 세제혜택(Tax Credit), 보조금(Grant), 융자(Loan), 등으로 지원하고 있다. 세제혜택으로 발전세액공제(PTC: Renewable Electricity Product Tax Credit)와 투자세액공제(ITC: Business Energy Investment Tax Credit)가 있다. 발전세액공제(PTC)는 기업이 특정 신재생에너지 전원을 활용하여 발전시, 가동을 개시한 후 10년동안 연간 발전량(1㎾h)당 일정액의 법인세를 공제 해주는 제도이다. 사업에너지투자세액공제(ITC)는 태양광발전시스템을 포함한 신재생에너지의 설비투자액의 일정비율에 대해 법인세를 공제해 주는 제도이며, 공제횟수는 1회로 한정된다.

미국은 신재생에너지 확대를 위한 요금상계제도가 일찍도입되어 활성화되어 있으며, 전 세계적으로 가장 성숙한 수요자원거래(DR) 시장을 보유함으로써 분산형 전력의 보급 확대를 위한 기반이 확보되어 있다. 요금상계제도의 참여자와 비참여자 간 전기요금 형평성 논란과 전력회사의 수익성 문제가 제기되어, 전력회사 입장은 신재생에너지 발전량의 합리적 가치 산정이 필요하다. ‘05년 에너지정책법(Energy Policy Act; EPA)을 통해 주정부나 지방자치단체법에 의해 금지되지 않은 경우에는 ISO/RTO에 대한 수요거래(DR)자원의 참여를 허용하고 있는바 이를 위해 사업자가 소비자 대신 DR시장에 입찰할 수 있도록 제도를 개선했다. 이는 미국이 세계에서 성숙한 DR 시장을 구축할 수 있게 만들었다. 미국에서 가장 적극적으로 신재생 에너지원을 도입을 추진하고 있는 캘리포니아주에서는 신재생전원의 연계에 따른 전력계통의 신뢰도 유지에 에너지저장장치(ESS)가 필요하다고 생각해 세계 최초 ESS 설치 의무화 법안을 채택한 바 있다.

3MW 이하 분산형 ESS에 대해서는 설치 보조금(0.33~1.31$/W)을 지원하는 자가용 소규모 발전설비 지원제도(SGIP, Self Generation Incentive Program)를 운영 중이며, 지붕형 태양광 발전에 설치되는 ESS는 계통연계에 소요되는 접속요금(800$)을 공제해줌으로써 분산형 ESS 설치를 적극 장려하고 있다. 또한 캘리포니아주는 분산형자원이 미래 자원구성의 주요 부분으로 떠오를 것으로 예측하고 이를 위해 해당 자원의 에너지 시장 참여를 유도하기 위해 조치를 만들고 있는 중이다. 이에 대한 일환으로, 전력계통운영기구(CAISO, Califonia Independent System Operator)는 분산형 자원에 대한 도매전력시장 내 거래를 허용하는 시장규칙 개정의 승인 요청서를 연방에너지규제위원회(FERC, Federal Energy Regulatoy Commission)에 제출헸다.

동 개선안은 분산자원공급자라고 하는 새로운 유형의 시장참여자 개설에 관한 것으로, 분산자원공급자는 최소한의 참여용량 기준 0.5MW 이상의 분산형자원들을 모집하여 해당 자원들에 대한 대리인 자격으로 CAISO 전력시장에 참여한다. 단, 분산자원공급 사업자는 분산형 자원의 모집과 전력거래에 대한 재무적인 책임만을 수행하며, 실제 개별적인 분산형자원의 계량과 급전운영은 급전계획운영자(SC, Scheduling Coordinator)라는 별도 사업자를 통해 수행하도록 되어 있다. 캘리포니아주는 일정 기간 동안 시범 운영을 통해 분산자원공급자 제도가 계통 운영에 주는 영향을 평가 예정이며, 이를 바탕으로 동 제도 운영 기준을 재검토를 계획 중이다.

주정부 차원의 지원정책을 살펴보면, 주정부에서는 재생에너지의무할당제(RPS, Renewable Portfolio Standards) 실시하고 있는바, RPS는 에너지 사업자가 공급하는 총 공급량 중 일정비율을 재생에너지로 공급하도록 하는 제도로서, 2003년에 도입하였으며, 주정부 사정에 따라 목표를 설정하여 이행 중이다.

2. 미국의 에너지-ICT 융합 정책

가. 에너지 관련 주요기관 현황

미국의 에너지정책을 총괄하는 에너지부(Department of Energy, DOE) 소관 부서인 에너지효율·재생에너지국(EERE, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy)은 에너지 전반의 전략계획(Strategic Plan and Implementing Framework, 2016-2020)을 수립하고 재생에너지의 연구개발 및 실증과 보급을 위한 투자 기준 등의 정책방향을 제시하고 있다. EERE는 미국에 청정, 재생 및 효율성 에너지 기술의 개발을 지원하고 세계 청정 에너지 경제를 지원하는 역할을 한다. 미국 국립 신재생에너지 연구소(Nataional Renewable Energy Laboratory, NREL)의 관리 및 운영을 감독하고, DOE의 국립 연구소(Argonne National Lab.) 외 11곳(Brookhaven National Lab, Idaho National Lab, Lawrence Berkeley National Lab, Lawrence Livermore National Lab, Los Alamos National Lab, National Energy Technology Lab, National Renewable Energy Lab, Oak Ridge National Lab, Pacific Northwest National Lab, Sandia National Lab, Savannah River National Lab)에 자금을 지원을 담당한다. EERE는 비용 효율적이고 시장수요가 따르는 에너지 효율 및 신재생에너지기술을 개발하고 보급 확대를 목표로 파트너십, 자금지원, 정보제공 등의 프로그램 추진하고 있으며, 태양에너지·지열·풍력·수열이 포함된 재생에너지 발전(Renewable Power), 가정·건물·산업 체의 에너지 효율(Energy Efficient), 바이오연료·수소연료전지가 포함된 지속가능한 운송수단 (Sustainable Transportation)등으로 구분하며 분야별로 다양한 사무실(office)을 운영하고 있다.

또다른 미국의 에너지혁신 조직으로 에너지부(DOE) 산하기관인 에너지첨단연구프로젝트 사무국(ARPA-E, Advanced Research Projects Agency-Energy)이 있다.  2007년 미의회는 컴퓨터 네트워킹, 스텔스 전투기, 위성항법장치(GPS) 등을 개발한 방위고등연구계획국 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)를 모델기관으로 하여 에너지부(DOE)에 ARPA-E를 설립하였다. 석유소비 세계 1위였던 미국 에너지 수입을 향후 10년 동안 20%까지 감소시키기 위한 혁신적인  에너지 기술과 정책개발을 위해 설립되었다. 동조직을 통해 온실가스배출 감소, 에너지의 해외 의존도 감소, 균형 잡힌 에너지 비전 제시, 에너지비용 상승 문제 등 혁신적으로 해결하기를 기대하고 있다.

ARPA-E 책임자의 역량이 혁신 프로그램에 집중되게 하기 위해 정해진 임기(3-5년)와 고임금을 받는다. 또한 외부의 전문인력 채용에 있어 융통성 있고 상당한 권한을 가진다. DOE 내부의 관료제가 없는 독립체로서 ARPA-E 책임자는  DOE 장관에게 직접 보고하며, 프로그램 참여자들은 예외적인 자율권이 주어지며, 성과에 근거하여  프로젝트를 시작ㆍ중지할 수 있는 권한을 부여 받는 등 혁신적인 조직이다. 동조직에서는 에너지 연구개발을 통한 혁신을 추진하고,  에너지저장, 에너지 분야 신제품 개발을 위한 응용연구, 운송기계의 축전시스템, 바이오에너지, 태양열 고온저장, 에너지전송, 축전지  등 각 분야에서 2018년 2월 기준  44개 이상의 프로그램을 통해 650개 이상의 프로젝트에 약 18억 달러를 투자하여 추진하고 있다. ARPA-E,의 세부 R&D 세부 프로그램을 살펴보면 다음과 같다.

< ARPA-E R&D 세부 프로그램>

- OPEN 2012(Open Funding Solicitation) : 11개 분야

- OPEN 2015(Open Funding Solicitation) : 모든 종류의 운송, 재생 또는 비재생 원료로 만든 수송연료 등 연구 분야

- ALPHA(Accelerating Low-Cost Plasma Heating and Assembly) 융합에너지의 비용 절감 기술개발

- ARID(Advanced Research in Dry cooling) : 저가화 및 고효율 발전소 기술개발, 열 낭비를 감축할 수 있는 초고효율 열교환기,  냉각 저장 시스템 등 개발

- CHARGES(Cycling Hardware to Analyze and Ready Grid-Scale Electricity Storage :  Grid-scale 배터리 성능 분석 및 실증

- CIRCUITS(Creating Innovative and Reliable Circuits Using Inventive Topologies and Semiconductors) : WBG(Wide-Bandgap) 반도체를 기반으로 하는 새로운 종류의 효율적이고 가볍고 안정적인 전력 변환기 개발

- DAYS(Duration Addition to electricity Storage) : 전기 저장 장치에 대한 지속시간 증가 기술 개발

- DELTA(Delivering Efficient Local Thermal Amenities) : 건물  냉난방 시스템 및 디바이스 개발, 건물 거주자 중심의 온도 조절 기술개발

-ENLITENED(Energy-efficient Light-wave Integrated Technology Enabling Networks that Enhance Datacenters) : 에너지 데이터 분석 및 전달을 위한 통합  네트워크 전달 기술개발

- FOCUS(Full-Spectrum Optimized Conversion and Utilization of Sunlight) : 태양이 없는 경우의 고효율, 저비용의 에너지 공급이 가능한 태양에너지 기술개발

- GENSETS(Generators for Small Electrical and Thermal Systems) :  저비용 및 소형의 변형 발전기 기술개발

- GRID DATA(Generating Realistic Information for the Development of Distribution and Transmission Algorithms) : 송전 및 분배 그리드의 오픈 소스 모델 개발

- IDEAS(Innovation Development in Energy-Related Applied Science) : 에너지 기술 혁신을 위한 선구적이고 새로운 개념 탐색 및 기초 연구

- INTEGRATE(Innovative Natural-gas Technologies for Efficiency Gain in Reliable and Affordable Thermochemical Electricity-generation) : 천연가스연료 분산형 초고효율 발전시스템 개발

- IONICS(Integration and Optimization of Novel Ion-Conducting Solids) : 배터리, 연료전지 및 기타 전기화학 장치에 적용을 위한 고체 이온 전도체의 성질 개선

- MARINER(Macroalgae Research Inspiring Novel Energy Resources) : 해양바이오매스 생산 증대를 위한 기술 개발

-MEITNER(Modeling-Enhanced Innovations Trailblazing Nuclear Energy Reinvigoration) : 안전하고 저렴한 첨단 원자로 설계를 위한 기술 개발

- METALS(Modern Electro/Thermochemical Advances in Light Metals Systems) : 티타늄, 마그네슘, 알루미늄 등의 효율적인 비용처리 및 재활용을 위한 혁신 기술개발

- MONITOR(Methane Observation Network with Innovation Technology to Obtain Reductions) : 석유 및 천연가스 생산에서 나오는 메탄 감 측정 시스템의 성능 향상

- MOSAIC(Micro-scale Optimized Solar-cell Arrays with Integrated Concentration) :

태양광 에너지 시스템의 비용 감소 및 효율 향상 기술 개발

- NEXTCAR(Next-Generation Energy Technologies for Connected and Automated On-Road Vehicles) : 자동차 에너지 사용 절감을 위한 차량 및 파워 트레인 제어 기술개발

- NODES(Network Optimized Distributed Energy Systems) 망을 통해 최적화된 분산 전원 시스템 개발

-PNDIODES(Power Nitride Doping Innovation Offers Devices Enabling SWITCHES) : 선택적 영역 도핑과정의 혁신적인 기술 개발

- RANGE(Robust Affordable Next Generation Energy Storage System) : 주행거리 증가 및 비용 저가화를 위한 전기자동차 배터리 시스템 개발

- REBELS(Reliable Electricity to Fuels Through Utilization of Energy-Dense Liquids) : 에너지분산 발전시스템을 사용한 그리드 안정도 향상, CO2 배출 감소, 재생기술 활용을 목표로 저가의 분산 발전용 연료전지 기술개발

또한  에너지부(DOE) 산하 비영리 연구기관인 가스기술연구소(GTI, Gas Technology Institute,) 분산전원 및 건물의 에너지 관리를 통합하고 연동하여 에너지 생산과 소비의 경제성을 증대하는 것을 목표로 연구개발을 추진 중이며, 이는 분산형 전원들을 소프트웨어로 서로 연결하여 통합하고 제어하여 수요반응 자원들과의 연동 제어를 제공하고자 함이 목적이다. 지능형 파워 센서 모듈을 설치하여 전압, 위상, 전류 이상을 감지하고 보호 계전을 수행 하고 확장성을 보유한 통신 기술을 확보하는 것을 목표로 하며 독립적 시스템 운영자와 지역 전력망 운영자가 직접적으로 제어에 관여할 수 있도록 위함이다. 더불어 미국은 국립표준기술연구소(NIST, National Institute of Standards and Technology) 중심으로 원천기술 개발보다 이를 융복합하여 사업화할 수 있는 통합적인 에너지관리시스템(EMS, Energy Management System) 실증 연구개발에 집중하고 있다.

본 연구자가 소속한 노스이스턴 공과대학에서도 빅데이터, AI, IoT, 등 4차 산업혁명 기술과 기존 에너지 산업간의 융합을 위한 다양한 연구(정부 R&D 포함)를 진행하고 있다. 특히 대학내 전력 네트워크 센터, 무선 사물인터넷 연구소 등에너지-ICT 융합분야의 연구가 활발히 진행되고 있다.

<노스이스턴 대학의 에너지-ICT 융합분야 연구센터 현황 >

ㅇ Center for Ultra-wide-area Resilient Electric Energy Transmission Networks (CURENT) : 안정적이고 효율적인 차세대 전력 시스템 등 연구(미국 국립 과학 재단과 에너지부에서 자금 지원)

ㅇ Institute for the Wireless Internet of Things(무선 사물인터넷 연구소) : 에너지+통신·보안 등 기능을 결합하여 IoT를 활용한 건물 에너지관리 시스템 등 연구

나. 에너지-ICT 융합  주요정책

미국은 연방 및 주정부 차원에서 산업과 ICT기술 융복합을 통해 산업 경쟁력을 확보하고  에너지 생산성 향상 및 에너지 효율화, 비용 절감 등의 다양한 정책을 추진중이다.

에너지부(DOE)에서는 주정부 대상 에너지  보조금 지원 프로그램(State Energy Program, SEP)을 1970초에 신설하여 지금까지 시행하고 있다. 주정부 및 컬럼비아 특별구에 에너지 보안 강화, 주 주도 에너지 이니셔티브 향상 및 에너지 낭비 감소의 이점을 극대화하기 위해 자금 및 기술 지원을 제공하고 있다. SEP의 목적은 특정 주 에너지 프로그램의 개발 및 구현을 통해 에너지의 효율적인 사용을 촉진하고 에너지 수요의 증가 속도를 줄이는 것이며, 2010 년 이후 SEP는 주 정부대상 3 억 달러 이상의 보조금을 지원하였다.

그간 미국이 에너지 산업과 ICT기술 융합을 통해 산업 경쟁력 확보 및 에너지 생산성 향상, 에너지 효율화, 비용 절감 등의 다양한 정책을 추진해 온바  관련 주요 정책에 대해 자세히 살펴보고자 한다.

① 빅데이터 활용의 촉매제인 그린버튼 이니셔티브

2012년 미국 백악관이 발표한 정책으로 소비자의 에너지 정보를  활용하여 부가가치를 창출하고 신산업 생태계를 만드는 빅데이터 활용의 촉매제인 그린버튼 이니셔티브(Green Button Initiative )제도를 활발하게 운영중이다. 동제도는  소비자가 에너지 소비 정보를  온라인을 통해 확인한 후, 원하는 경우 자신의 에너지 정보를 믿을 수 있는 제3자와 공유하여 신규 부가가치 서비스를 생산하는 프로그램이다. 대표적인 에너지 빅데이터 활용 제도인 그린 버튼 이니셔티브는 소비자가 에너지 소비 정보한 후 제3자에게  본인의 에너지 정보를 쉽고 안전하게 공유하게 하기 위해 미 정부가 제공하는 플랫폼으로 ‘12년 1월 시행이후 현재 150개 이상 유틸리티 업체와  서비스 제공 기업이 참여하여 6,000만 이상의 가정 및 기업의 전력 소비 정보를 제공하고 있다. ’13년 12월 미 정부는 ’20년까지 이 제도를 활용해 전력 사용 현황을 관리ㆍ감독하는 정책을 추진하겠다고 발표한 바 있다. 소비자들은 그린 버튼에 가입한 전력회사 웹페이지 또는 애플리케이션을 통해 자신의 에너지 사용량 정보를 확인하는 것이 가능하며, 전력 서비스 사업자와 연구 기관과 같은 제 3의 기관은 그린 버튼을 통해 얻은 전력 정보를 소비자 동의하에 제공 받아서 이를 분석하고 전력 절약 정보로 활용하는 시스템이다. 그린버튼을 통해 수집된 에너지 정보를 바탕으로 전문적인 에너지 컨설팅 업체들이 등장하고 있다. 또한 그린버튼을 통한 에너지 생태계 선순환 구조를 창출이 가능하다. ’15년부터 그린버튼 얼라이언스가 시스템 운영 관리 및 이용촉진 홍보활동을 실시하였으며 ’15년 2월부터 국립표준기술원과 에너지부가 협업으로 그린버튼연합을 조직하고 지능형전력망(스마트그리드) 프로그램 보급을 통한 에너지 사용 정보 기준을 발전시켰다. 그린버튼의 표준기술 개발, 준수 및 도입 확대 촉진을 위해 ‘15년에 형성된 연합조직으로 유틸리티 사업자, 서비스업자, 시스템개발사, 정부기관 등으로 이루어지며 82개사의 유틸리티사업자가 애그리게이터로서 참가등록, 약 40개사가 서비스를 제하고 있으며, 6,500만 세대 이상의 수요자가 이용가능한 시스템이다.

②  지능형 전력망 ‘스마트 그리드’

미국은 정보통신 기술이 융복합된 지능형 전력망인 ‘스마트그리드’ 구축을 위해 투자확충에 노력해왔다. 노후화된 전력 송배전 시스템 및 전력망을 개선하기 위해 스마트그리드 사업을 2000년대 초반부터 세계에서 가장 먼저 추진하였다. 전기 공급역사가 오래된 바 노후화된 전력망을 보유하고 있었다. 이로 인해 송,배전시 전력 손실이 커지고 에너지 공급의 신뢰도가 낮아지는 등 국가적 전력 손실이 커졌다. 하지만 노후화된 전력망을 모두 교체하기에는 엄청난 돈이 들어가기때문에 다른 방안이 필요했다. 결국 미국은  '03년 ‘Grid 2030’ 국가비젼을 발표하면서, 21세기 전력망에 대해 세계 최초로 비전을 제시하며, ’30년까지 2조를 투입하여 스마트그리드 구축을 목표로 하고 있다.  '08년에  콜로라도주 볼더시를 시범도시로 지정후 스마트 계량기 5만기 및 전기차 600대 보급 등 실증사업을 추진하였으며, ’09년부터는 ‘경제회복 및 재투자법’에 의거 전력 시스템 현대화에 45억달러를 투자하고 있다. 미국의 스마트그리드 시장은  2019년 1,200억(144조원) 달러에 달할 것으로 전망된다.

또한 ’07년도에 시작된 SGIG(Smart Grid Investment Grant)프로그램은 미국 에너지부, 전기위원회 주도로 기존의 전기 시스템을 스마트 그리드시스템으로 변경을 목표로 하고 있다. 그리고 미 국방부는 에너지안보 강화 목적으로 스마트그리드를 적극추진하고 있다. 2050년까지 전력 에너지의 수요 25%를 재생에너지를 통해  조달하여, 스스로 제어 가능한 마이크로그리드를 구축하는 것을 목 로 설정하였다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 2014년 9월 스마트그리드 표준의 상호운 용성(interoperability) 아키텍처 프레임워크, 식별표준 리스트, 사이버 보안 전략, 시험·인증 프레임워크 등을 포함하는 ‘스마트그리드 상호운용성 표준 을 위한 프레임워크 및 로드맵 3.0’을 발표하였다. 캘리포니아주에서는 2020년까지 분산자원 시스템 12,000MW를 보급할 계 획으로, 분산자원 시스템 중 하나인 스마트 인버터의 경우 California Rule 21에 의거하여 IEEE1547, IEEE2030.5 표준을 탑재한 제품을 보급하여 설 치하고 있다.  2007년 미국은 에너지독립 및 안보법을 만들어서 지능형전력망(스마트그리드) 운영 시 보안성이 확보되게  법적 지원을 하고 2009년 4월, 중국 등 해커의 미국 전력시스템 침해사고에 대한 후속 조치로  전력인프라 보호법을 발의하였다. 2010년에는 전력시스템에서 사이버 보안을 포함한 상호운용 측면에서 발생할 수 있는 문제를 생각하여 전력 시스템 보호법을 입법화했다.미국 에너지부는 컨소시엄을 통해 의류건조기, 지능형 온도조절장치, 온수기,  등을 갖추는 스마트에너지  프로그램 시행하고 있다 또한 이미 설치된 스마트 미터(AMI)를 활용하여 상업용 및 주거용에 대한 실시간 변동 요금제 관련 실증사업을 확산추진하고 있다.

미국 교통부에서는  ‘스마트 시티 챌린지’ 참여도시와 협업으로 ‘17년부터 7개 도시에 대한  스마트시티 조성에 착수하여 프로그램이 진행되고 있으며, 뉴욕州의 경우, 15.6억 달러 규모의 에너지 인프라 구축사업을  통해 마이크로단지 구축 ,배전 지능화 등을 추진하고 있다. '17년 기준, 47개 주에서 220여개 실증사업 진행 중이다.

미국의 대표적  스마트그리드 실증사업은 SGDP(Smart Grid Demonstration Program)으로 2007년도에 만들어진 에너지 독립 및 안보법에 따라 시행되고 있으며, 2009년 경기부양법에 따라 개정되었으며, 효율적인 스마트그리드 기술을 실증하고 개선하는데 목적이 있다.  동 프로그램은 미 에너지부에서 사업비용의 50%를 지원하고 평가를 통해서 선정하고 있다. SGDP를 통해 2가지 형태의  프로젝트가 추진되었다. 첫 번째는 스마트그리드 실현 가능성을 검증하고, 비용 편익을 분석하고, 신규 비즈니스 모델을 검증하는 지역별  실증프로젝트이며, 다른 형태는 압축공기시스템, 배터리 등의 에너지저장기술을 보급실증하는 사업이다. 이 프로그램은 33개의 프로젝트로 구성되었으며, 17개 스마트그리드 지역 실증프로젝트로 8억7천3백만달러를 지원하였고, 에너지저장 실증사업으로 6억4천9백만달러를 투자하였다. 스마트그리드 지역 실증프로젝트는 전력시스템 센싱, 분석 및 전력제어에 도입되는 최신기술에 초점을 두고 있으며, 에너지저장실증 관련 프로젝트는 에너지저장시스템의 전력망간 연계기술에 중점을 두고 있다.

스마트그리드 사업의 성과를 살펴보면, 미 에너지부는 2009년 SGIC& SGDP(Smart Grid Investment Grants and Smart Grid Demonstration Programs) 시행후 ‘12년 3월까지 29억 달러를 지원하였으며, 투자 결과물이 약 68억 달러에 달한다고 발표하였다(DOE. 2013.4). 에너지부는 경기활성화예산의 스마트그리드 부문 투자비용 효과를 분석한 보고서에서 스마트그리드 사업에 참여한 서비스, 산업체 기업들의 임금수준이 평균이상이였으며 동 프로젝트가 일자리창출을 통한  경제 성장에 기여한 바가 크다고 기재되어있다. 이 보고서의 주된 내용은 아래와 같다. 약4만 7천여개의 풀타임 일자리가 스마트그리드 투자 및 실증 프로그램에 의해 창출되었으며,  위 일자리 중 제조, ITㆍ기술 서비스 분야의 약 1만 2천여개 일자리가 직접적으로 스마트그리드와 연관되어 있으며, 나머지 일자리는 기업의 공급 가치사슬 및 보다 넓은 경제범위에 포함된다. 직접적인 혜택을 입은 산업 분야는 기술 및 과학 서비스ㆍ 컨설팅컴퓨터 시스템 설계, 전기ㆍ무선 장비, 부품 제조이며, 스마트그리드 투자의 국민총생산(GDP) 지수는 다른 분야에 대한 정부투자의 국민총생산(GDP) 지수보다 높은 수준이며, 스마트그리드 재원 1백만 달러 투자 시, GDP는 250~260만 달러 증가된 것으로 나타났다.

대표적인 스마트그리디 시티인 메차추세츠 우스티 카운티와 하와이 실증단지에 대해 살펴보고자 한다. 매사추세츠주의 중심에 위치한 우스터(Worcester) 카운티는 다양한 인구 분포도를 보이고 있으며, 다양한 종류의 가공ㆍ지중 배전시스템이 구축 되어 있다. 또한 신재생에너지 ㆍ에너지기술 분야의 전문기관들이 상주하고 있는 장점이 있다. 프로젝트 개요를 살펴보면  우스터 카운티 내 National Grid에 의해 사 선정된 만오천 가구를 대상으로 실증단지를 운영 중이다. 이 프로젝트는 2013년에서 2015년까지 가정에너지관리시스템(HEMS)을 기반으로 주택전력을 효율화하는데 중점을 두고 추진되었으며, 주요 기술로는 지능형전력계량시스템(AMI), 가정에너지관리시스템(HEMS), 전력통신시스템, 전기자동차, 배전자동화 등을 꼽을 수 있다. 이를 통해 2015년 5월 기준으로 14,800대의 지능형전력계량시스템(AMI)를 설치하였으며, 2014년까지 HEMS 기술 적용과 설비 구축, 배전자동화 시스템 등을 구축하였다. 다음으로는 하와이 실증단지에 대해 살펴보면 섬 지역 특성상 화석연료 의존으로 높은 전기요금 문제 등의  하와이섬의 에너지 여건을 개선하고자 전기차 및 신재생에너지 도입을 목적으로 동 프로젝트를 추진하였다. 적극적인 주민참여를 통한 에너지 서비스를 개선을 추진하고 분산형 자원으로 전기자동차를 활용하는 것이 주 내용이다. 전기자동차 200여대, EV-PCS 80기, 급속충전소 13기 2011년 10월부터 2017년 2월까지 보급하였으며 섬에서 신재생에너지의 효율적 이용을 위해  V2G(Vehicle to Grid) 및 전기차 운용방식 등을 단계적으로 검증하였으며, 주민참여 유도를 위해 친숙한 디자인 제작, 쉬운 프로젝트명칭 선정, 웹 페이지 제공 등 홍보활동 또한 병행하여 프로젝트 목적달성을 유도하였으며, V2G 프로그램을 통해서 분산형 에너지 자원으로서의 전기자동차의 효과를 검증한 것이 큰 성과로 볼 수 있다. 하와이 실증단지 단계될 주요내용을 살펴보면 1단계는 2011년 10월부터 2015년 3월까지 추진되었으며, 닛산 리프의 전기 자동차 소유자 또는 임차인 200명, 주택 소유자 30명이 참여하였으며, 13개의 급속 충전기를 설치하여 직접 부하 제어 장치를 설치하였다. 2단계는 2015년 4월부터 2017년 2월까지 추진되었으며 총 80가구에 전기자동차 컨디셔닝 시스템 장치를 제공하고 전기자동차 배터리의 통합관리를 통한 가상발저노를 구축하여 운영하였다. 1,2단계 사업 총예산은 30억엔 규모이다. 마우이 섬의 쇼핑몰이나 공공시설 등 사람들이 이용을 많이 하는 곳에 전기 급속충전기를 설치하여 이용도를 높였다. 통상적인 즉시 충전방식이 아니라 전기차 충전관리 프로그램을 통해 스케줄 방식의 충전이 가능하게 하였다. 또한 정전에 대비하여 전기차-PCS 백업모드 기능을 통해 필요한 가전에 접속하여 전기차에 축적된 전기를 공급하는 V2G 프로그램도 만들었다. 이는 일반적인 충전(밤)-방전(저녁) 사이클 외에 긴급상황에도 전기차 방전을 통해 전기가 공급 가능한 구조다.

③ 가상발전소(VPP)

미국을 중심으로 가상발전소(VPP, Virtual Power Plant)연구가 활발하게 추진되고 있다. 소규모의 신재생에너지 발전설비 및 에너지저장장치 등의 분산형 에너지자원을 클라우드를 기반으로 한 소프트웨어를 이용해 통합해서 하나의 발전소처럼 관리하는 시스템이며, 다양한 유형의 통신기술과 사물인터넷을 활용함으로써 체계적을 모니터링과 제어를 실시하여 효율적이도 안정적인 에너지공급이 가능하다. 시장 조사기관에 따르면 2023년에는 약 11.87억달러의 가상발전소(VPP) 시장이 열릴 것으로 전망된다. 미국은 경기회복법과 에너지독립․안보법을 기반으로 에너지기술 실증연구 확대에 중점을 두고 있다. 경기회복법에 따라 스마트그리드 실증 프로젝트(SGDP)에 보조금(16억달러), 스마트그전력시스템 전체의 효율성 확보를 위한 초점울 맞추고 있다. 대표적인  실증 프로그램의 예로는 S/G 실증 프로그램(’09∼’16),  에너지 시스템 통합실증단지(ESIF),  스마트시티 챌린지(’16∼) 등이 있다.

하지만 세계적으로 가상발전소의 공통된 정의에 대한 명확한 규정이 없다. 이러한 불명확한 정의속에 지금까지는 실증 프로젝트를 통해 기술적 타당성 및 사업성을 검토하는 정도의 수준에 그치고 있다. 미국에서의 가상발전소 개념은 세계적으로 가장 성숙한 DR 시장을 가지고 있기 때문이다. 따라서 미국의 가상발전소 개념은 여러형태의 DR 자원을 통합해서 기존의 발전기 특성을 따라함으로써 비상상황에 유효전력 및 순동예비력, 첨두용량 등과 같은 계통보조서비스를 제공하는 것을 목적으로 하는 것 같다.

이미 미국의 민간기업(Comverge  EnerNOC 등) 중심으로  통신망을 이용하고 수요반응 자원을 원격 작동하는 NOC(Network Operation Center)유형의 관리사업 모델이 나오고 있다. 가상발전소를 통해 가격신호에 웅하여 미리 계획된 운영지침에 따라 자동으로 작동되는 실시간 DR 형태로의 변화를 추진하고 있다. 한편, 다른 민간기업 (PGE)은 첨두부하 감축에 이용하는 DSG(Dispatchable Standby Generation) 프로그램을 통해 오리건주의 32개 발전기로 구성된 45MW 규 모자체적인 vPP 모델을 구축하고 있다. 이는 폐수처리장 내 마이크로 터빈, 연료전지 등을 연계하여 구성한 가상발전소로 도매전력 시장가격이 높게 올라가는 경우, PGE에 전력을 공급을 통해 최대부하 시 전력구매액을 절감시키는데 기여할 것으로 보고 있다.

④ 에너지저장장치(ESS)

미국은 연방정부차원과 주정부 차원에서 다양한 에너지저장장치(ESS) 정책을 추진하고 있다.  에너지저장장치(ESS)는 전력계통 안정화, 전력예비력 확보, 효율적인 전력 수급관리, 전력부하 평준화, 화력발전소 건설의 회피 등 에너지산업에서 저비용으로 다양한 기능의 수행이 가능하게 함으로써 향후 큰 시장 잠재력을 보유하면서 성장동력산업으로 새롭게 주목받고 있다. 전 세계 ESS시장은 2017년 1.8GW에서 2026년 50.2GW까지 성장이 전망되고 있다. 미 연방정부 차원에서는  미연방 에너지 규제위원회(FERC)가 ESS의 활용가치 평가후 ESS 전력시장 진입을 위해 각종 규제를 개선하고 있으며 최근에는도매전력시장에서 ESS의 진입장벽을 완전히 제거하고 있으며, 투자 세액공제(Business Energy Investment Tax Credit, ITC)라는 세제혜택을 신재생에너지와 연관지어 지원하고 있으며, 각종  R&D 지원을 통해 ESS의 활용가능성에 대해 다양한실증사업을 통해 검증하고 있다. 주 정부차원에서는 캘리포니아주가 ESS관련  보조금 지급, 넷미터링2.0 사업 등을 추진하고 있으며, 다른 주에서도 재생에너지의무할당제(Renewable Portfolio Standards, RPS) 제도를 통해 ESS의 활성화를 촉진하고 있다. 미국의 ’16년 ESS 시장은 221MW 규모로 Utility용이 시장을 주도하고,  미국의 ESS 시장의 주력 지역은 캘리포니아주와 하와이다. 최근 리튬이온전지(LIB)가 96.5% 비율을 차지하하고 있으며, 2022년에는 2,567MW까지 성장할 것으로 예상되면서 최근 대형  프로젝트는 발전원 에너지 공급 서비스와 Ancillary Service 중심으로 추진되고 있다. 2017년 1분기 시장의  ESS 기술시장에서 LIB의 시장 점유율이 96.5% 차지하고 바나듐 플 로우 전지는 3%, 납축전지는 0.7% 차지, LIB의 성능이 우수하고 기술이 검증되 고 가격 경쟁력이 있어 기술시장에서 선호되고 있기 때문이다.

⑤ 제로에너지 건축물(ZEB)

또 하나의 대표적 에너지-ICT 융합 사례인 제로에너지건축물(ZEB, Zero Energy Building)관련 정의는	나라별로 조금씩 차이가 있으나, 건물의에너지효율을 개선하여 에너지	소비량과  생산량이 균형을 이루는 건축물로	정의되고 있다.

미국에서는 2009년 10월 「이그제큐티브오더 13514(Executive Order 13514)」정책에 따라  모든 주거 건물부문은 2020년까지 모든 신축 상업용 건축물은 2030년까지 상업용 건물은 2050년까지 제로에너지건축물화 하도록 목표치를 설정하고 있다. 지속적인 규정 개선과 새로운 에너지 효율등급 평가 툴개발이 제로에너지 달성을 위한 인증평가를 위해 추진중이다. 제도적인 면에서, 세계적인 대표 친환경 건축물 관련 인증제도가 있으며, 관련 제도들은 건축물의 기획 단계부터 전 공정에 까지 모든 범위를 포함하고 있다. 대표적인 해외의 친환경 건축물 인증제도로는 LEED,  패시브 하우스DGNB, BREEAM이 있다.

그중 미국 그린빌딩협의회(USGBC)에서는 친환경인증제도 리드( LEED, Leadership in Energy and Environmental Design)를 제정하여 전세계 103개국 4천여 건물에 친환경건물 인증하였다. LEED 인증을 획득하기 위해서 현장의 지속가능성과 수자원의 효율성 그리고 에너지와 대기 등의 여러 분야의 특정사항을 충족하고 있는지에 대한 객관적 증거가 필요하다. 이중 미국의 친환경건축물 인증제도인 LEED는 비영리기관이며 국내 업계에서도 동 인증평가 프로그램을 적용하고 있다. 친환경 적이고 고효율적인 건물의 디자인, 건설, 운영까지 포함하는 빌딩의 총체적인 내용을 파악하여 해당 건물에 건물의 등급을 부여하고 있다. 건물등급을 부여함에 있어서, LEED는 지속적인 Site 개발, 물 절약, 에너지 효율성, 건축재료, 실내환경의 질 5가지의 포괄적인 부분을 기준으로 평가한다.

제로 에너지 건물의 고성능화 및 최적 경제성 확보를 위해서는 에너지소비 관리의 관점에서의 핵심기술 개발이 필요하며, 사물인터넷을 기반으로 액티브 기술 및 신재생에너지의 융합 패키지기술을 통해 이에 대한 상용화 추진전략이 수립될 필요가 있다. 건설분야에서 건축 부문의 시장규모 비율은 약 75%이며, 특히 2030년 이후는 제로 에너지 그린빌딩과 같은 녹색 건출물 부문의 시장규모는 전체시장중 약 60%를 차지할 것으로 판단된다. 미국은 건축물 산업구조, 정책, 제도 전반의 개혁과 지원을 통해 제로에너지주택의 보급확대를 위해 시장전황을 진행중이다.

또한     미국은 연방정부와 주정부 차원에서 건물 에너지효율 개선과 관련하여  융자지원, 조세감면, 보조금 지급 등의 다양한 재정지원 제도를 실시하고 있다. 국 51개 주 중에서 매사추세츠주와 캘리포니아주는 건물에너지 부문 효율성 증진을 위한 정책을 가장 활발히 추진하는 주정부로 평가되고 있다.

캘리포니아주와 매사추세츠주는 2012년부터 2015년 까지 에너지 효율 분야 4년 연속 1위와 2위를 차지하였다. 캘리포니아주는 건물의 에너지 효율성 개선과 관련하여 보조금 제도(56개)와 융자지원제도(266개 등을 운영하고 있으며, 캘리포니아주는 보조금과 융자지원 혜택을 지원 대상건물중 40% 이상 제공하고 있으며, 지원 규모는 $100,000 이상이다. 그리고 세금 감면･공제와 같은 조세혜택은 물론 저리융자, 보조금 등 여러 형태의 장려 정책을 건물에너지 효율과 관련하여 추진하고 있다. 미국 캘리포니아주의 에너지효율 개선 지원제도 6가지에 대해 자세히 살펴보도록 하겠다. 에너지 효율 주택공급업자에 대한 법인세 공제(세액공제)지원제도는 2005년에 만들어진 연방에너지정책법에 따라 에너지 효율이 높은 주택공급업자에게의 세액공제( $1,000 ~ $2,000) 혜택을 주는 제도이다. 학교건물 현대화(보조금)제도는 25년 이상의 노후화된 학교건물을 현대적으로 보수하는 데 필요한 비용의 60% 를 주정부에서 보조해주고 나머지 40%는 해당 학교예산에서 마련하는 것을 기본으로 하고 있으나, 지역 여건과 건물유형에 따라 추가 보조금 지급도 가능하다. 샌디에고 카운티 녹색 건축 프로그램(보조금)은 자원절약적인 방식으로 주거 및 상업용 건물을 개보수 시 또는 신축건물 인허가 비용 7.5% 인하해준다. 공공부문 에너지효율 프로젝트 재정지원(저리대출)제도는 캘리포니아 에너지위원회는 공공부문의 에너지효율개선 사업에 저리 대출을 시행한다. 차터스쿨, 커뮤니티 College 등과 같은 지역학교는 0%, 일반 컬리 지 및 종합대학, 공공병원, 도시, 카운티는 1%이다. 비주거용 건물에 대한 에너지효율 재정지원정책(무상대출)은 PG&E사는 비주거용 건물 고객 대상으로 에너지효율성 제고 프로젝트에 무상 대출을 시행한다. 대출금은 명시된 에너지 효율 장치 설비에 반드시 사용되어야 하며, 사업체는  $5,000 ~ $100,000 60개월 한도, 정부기관은  $5,000 ~ $250,000, 최대 120개월 한도이다. Los Angeles 카운티의 상업용 PACE(PACE 파이낸싱) Los Angeles 카운티의 사업체의 경우 에너지효율 관련 설비를 구입할 경우 설비자체를 대출금 상환으로 전환이 가능하며 초기구입비용이 큰 신재생에너지 설비의 구매 위험성을 저감하는 효과가 있다.

매사추세츠주는 에너지효율 및 신재생에너지 관련하여 70여개 정도의 정책 및 인센티브 제도를 추진하고 있다. 미국 알링턴과 볼티모어 카운티의 지원제도를 살펴보고자 한다. 알링턴 카운티는 건물 에너지효율성 증진을 위해 재정지원 사업으로 연면적 보너스 제도를 도입･추진하고 있다. 연면적 보너스 제도는 건물 높이, 용적률, 조경면적 등을 기준으로 일정기준의 조건이 충족될 경우, 신축 시 개발면적 보너스를 제공하는 것으로 땅값이 높은 도심에서 효과가 높다. 연면적 인센티브는 정부의 재정 부담을 주지 않으며, 효율성 기준 충족을 그린빌딩 기금으로 조달할 수 있기 때문에 추가 비용 부담도 없다는 것이 장점이다.

뉴욕시는 에너지효율 증진을 위한 멀티 가족 수행 프로그램을 도입하여 운영하고 있다. 뉴욕시 정부는 4층 이상의 기존･신축 공동주택 또는 5세대 이상을 대상으로 건물주가 고성능 창호, 고효율기기･전구, 고효율 냉난방 시스템 등을 도입하여 에너지 효율 성 개선을 추진할 경우 보조금을 지원하고 있다. 특히, 기존 건물 경우 에너지 성능 향상 비율에 따라 추가 인센티브를 지급하며, 市정부는 멀티 가족 수행 프로그램 파트너로 등록된 연관 업체들을 선정하여 에너지효율성 증진 컨설팅과 시공을 담당토록 하여 체계화된 서비스를 제공한다.

구분	저소득층 대상 임대주택 (세대당)		일반주택 (세대당)
	전기 난방	연료 난방	전기 난방	연료 난방
신축	$1,000		$700
기존	$950	$750	$650	$300

<뉴욕시  Multifamily Performance Program >

<자료 : The American Institute of Architects & National Association of Counties>

건축물의 에너지 소비절감 효과를 발생시키려면 ICT와 건축의 융합이 필수적인바 다음과 같은 기술이 ICT와 건축의 융합예로 볼 수 있다. 첫번째는 제로 에너지 주택이다. 생산하는 에너지가 더 많은 주택 에너지를 자급하는 제로 에너지 주택이 나오고 있다.  남는 전기를 타 주택으로 지원해주는 플러스 홈으로 발전하면서 전기생산 방식은  다양화되어 나가고 있으며 전기의 생산, 공급, 소비 형태 또한 혁신적으로 변화되어 나갈 전망이다. 두 번재는 홈오토 주택이다. 이는 아파트 거주민 홈 오토 기능중 빈방임인데도 전원이 켜져 있는 전기 조명을 자동으로 소등시켜주는 기능을 가장 좋아한다는 설문조사 결과가 나왔다. 같은 원리로 빈방에 켜 있는  가전기기를 스등해주는 기능도 선호할 것이다. 주택의 모든공간에서 에너지와 ICT가 결합되어 똑똑한 서비스를 제공하는 스마트홈으로 진화하면서 에너지는 지능을 갖춘 똑똑한 전기로 발전하고 있다.

그 결과 스마트한 에너지가 주변 환경과 입주자 여건을 인식하여 냉난방, 조명, 냉난방, 전기기기들을 자동으로 제어하면서 에너자 소비를 줄일 수 있는 구조다. 세 번째는 상황인지 에너지 절약형 온도 조절기이다. 거주지 환경과 거주민의 의도를 스스로 인식하여 반영하는 환경 및 상황인지형 ICT 기반 융합기술이 퍼지고 있다. 대표적인 사례로 미국전역에서 대단한 인기몰이 중인 에너지 절약형 자동 온도조절장치 네스트(Nest)가 있다. 2011년에 출시된 이 제품은 스마트폰과 연계하여 사용되는 유형이다. 네스트는 주택 거주민의 생활 패턴을 스스로 학습하여 능동적으로 실내 온도를 적정하게 조절하고, 모션 감지기가 사람이 부재중 상태를 알아내 외출모드나 취침모드로 자동으로 전환된다. 네스트를 설치하면 자동으로 거주민의 행동 패턴을 파악하는 학습모드로 전환이 되고 일주일내 난방 스케줄 학습완료라는 메시지가 나오면서 본격적인 실내 온도 자동제어기능이 실행된다. 네스트는 편리하고 간단한 온도 자동 조절 기능조작으로 인해 기존 제품보다 2배 이상 고가(250 달러)임에도 큰 인기가 있다. 네스트는 와아파이를 내장하고 있어 관련 애플리케이션을 설치한 스마트폰으로 밖에서도 조절이 가능하다.

⑥ 전력연동망(V2G)

미국 등 선진국을 중심으로 기존 전력망에 ICT 기술을 융복합하여 전력 공급자와 소비자가 쌍방향으로 실시간 상호정보를 교환함으로써 에너지효율성을 극대화하는 지능형전력망(스마트그리드) 사업을 시행하고 있다. 연비 개선 및 이산화 탄소 저감 등 환경규제 강화정책에 대응차원으로 친환경차량 시장은 지속으로 성장할 것으로 전망된다. 안정적인 전력시스템 운영을 위해 전기자동차를 활용하는 발상은 일반적으로 전력연동망(V2G, Vehicle to Grid)라고 불린다. 동 개념은 ’97년 미국 델라웨어 대학교의 Willet Kempton 교수가 처음 제안했다.  V2G 시스템은 전력망과 전기자동차 배터리원을 연계하여 양뱡향으로 전력을 전송 및 역송하는 기술로서 실시간 에너지시장 수요에 근거하여 효율인 계통연결 및 운용 방안을 구축하는 시스템이다.

V2G를 쉽게 설명하면 배터리에 있는 전력을 평상시엔 전기차를 주행하는 데 사용하고, 전력사용이 많은 피크시엔 충전된 전력을 전력망을 통해 송전하여 전력을 효율적으로 사용토록 하는 것이다.  전기자동차는 엔진 대신 배터리에 있는 에너지로 모터를 구동하며 전기자동차 운전자가 전기요금이 비교적 싼 밤 시간대에 배터리를 가득 충전해 놓고, 출근후 배터리의 잔존 전력을 피크 시간대에 파는 것이며, 즉, 피크 시간대에 전력회사에 전력을 팔아서 고객은 돈을 벌수 있고, 전력회사는 발전소 가동률을 줄이면서 자연스럽게 수요관리를 할 수 있는 시스템이다. 전기차가 전력을 공급받아 움직을 수 있는 점만을 생각한다면 전기차는 에어컨과 같이 전력을 소비하는 장치에 불과하지만 전기차 배터리에 저장된 에너지를 다시 전력망으로 돌려 줄 수 있어 전기차는 발전기 역할을 수행하는 것이다. 국가적으로 볼 때 전력이 많이 남는 심야시간대에 전기자동차를 충전하여 에너지를 저장해 뒀다가 전력 수요가 급증하는 주간 시간대에 이 전력을 전력망으로 되돌려준다면 상당량의 발전설비를 건설하지 않아도 되며, 전기자동차는 대부분 전력수요가 많은 도시지역에서 운행하게 되므로 장거리 전력 전송에 필요한 송전선로의 건설에 대해서도 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 전기차가 전력수급 위기를 극복하는 데 일조할 수 있을 것이다.

미국은 세계적으로 전기차 시장이 가장 큰 시장이며, V2G 전용 시간대별 요금제 적용을 위해 실증프로젝트도 추진하고 있다. 미국은 주별로 관련 제도가 많이 달라 V2G 관련 정책이 있는 주들을 중심으로 알아보고자 한다. 미국 델라웨어 주에서는 공공시설 접속 관련 규정에 전기자동차와 계통이 연계되는 내용이 명시되었다. Metering 및 Connection 관련 내용, 계통연계 전기차 관련 요구조건이며 주요 내용은 다음과 같다.  1) 계통연계 전기차 관련 충·방전 요금 : 1개 이상 계통 연계된 자동차를 보유한 소유자는 전력을 계통으로 역전송시, 충전할 경우의 kWh당 비용과 같은 kWh당 금액을 역전송할 때 받으며 시간대별 요금제(TOU, Time Of Use)가 적용된다. 2) 특수한 상황에서의 계통연계 전기차의 요금 : 방전량이 충전량보다 많은 경우 초과되는 방전량의 가격이 다음 달 전기요금에 반영된다. 또한 연말에는 초과 방전량에 대한 금액을 전력회사에 요구할 수 있으며, 금액은 초과된 kWh와 해당 가구에 적용되는 요금이 곱해져 정해진다. 25$ 이하인 경우에는 월 고지서에서 차감되는 형식으로 이루어지며 고정비를 줄이지는 못한 다. 3) 넷미터링 소비자 관련 전력량 요금단가: 넷미터링이란 소비자가 신재생에너지를 통해 전기를 생산하고 소비하고 남은 전력을 전력회사에 팔게 하는 제도이다. V2G 이용 고객의 경우 넷미터링을 이용하게 될 것이므로 V2G 이용시 넷미터링 요금에 대해 인지할 필요가 있다. Delaware 주는 넷미터링 소비자와 아닌 소비자에게 부과되는 전력량 요금 단가는 동일하게 산정되고 있다. 넷미터링 소비자 대상 추가 고정비용을 부과하지 하지 않고 있다.득을 고려하여 비거 주자용 넷미터링 고객에게 비용을 부과할 수 있다. 4) 계량기 관련 내용 : 양방향 전력측정이 가능한  계량기 설치로 넷미터링이 가능해야 한다고 되어 있다. 소비자 동의하에 전력회사는 정확한 전력요금 관련 정보 취득, 전력량 측정, 시스템 성능 정보를 취득하기 위해 추가로 계량기가 설치될 수 있다. 또한 계량기 고장으로 양방향 전력을 측정할 수 없는 경우, 전력회사에 모든 비용에 대한 책임 있다.

캘리포니아주 전력통제기관인 독립시스템 운영국(ISO)는 2014년도에 V2G를 포함하는 전기차-전력망 통합(VGI, Vehicle-Grid Integration)정책 로드맵을 구축하여 2020년까지 추진계획이 있다. 2015년까지 VGI의 제품과 프로그램을 정의하고 VGI의 유형과 제어방법(자발 또는 직접등)에 대한 정의 작업을 완료하였다. 또한 2016년까지는 VGI 정책을 제정하였으며 기술적 요구조건과  비정상적인 조건하에서의 운영방법 등을 구축하혔다. 2017년까지는 요금절차 및 운영방법안을 만들어 VGI 운영체계를 확충하였다. 앞으로는 통신 프로토콜 및 입증 절차와 충・방전 신호 등을 마련할 계획인 것으로 알고 있다. 또한 SDG&E 전력회사를 이용하는 다가구 지역 대상 5년 동안 550개의 VGI 충전인프라구축을 통해 실증시험을 시행중이다. 그리고 VGI  충·방전 가격은 시간대별 차등화하여 최적화된 가격을 분석할 계획이며, 충전 요금은 SDG&E 전력요금에 포함되어서 전기차 소유주가 직접 납입하는 방식을 채택할 계획이다.

미국의 주요 전력회사의 전기차 충전요금과 우리나라 한전의 전기차 충전요금과 비교결과를 살펴보고자 한다.  한전과 SDG&E 및 PEPCO의 경우, 계절별 부하간 요금이 상이하여 평균값을 사용하였다. 한전은 1년을 3계절로 나누고, 각 계절마다 다른 경ㆍ중ㆍ최대부하 요금을 책정하여 가장 세분화된 요금체계를 운영하고 있다. 미국의 HEI사는 계절구분 없이 시간대에 따라 경, 최대부하 2개 기준으로 나눠 가장 단순한 요금체계를 보이고 있으며, GP사는 전기차 경부하 요금이 가정용의 28% 수준이였다. 또한 SDG&E사의 여름철 최대부하 요금은 가정용보다 51.8% 높게 책정이 되어 있고 PEPCO사의 전기차 충전요금은 가정용 요금과 동일한 것으로 나타났다. 미국의 경우, 각 회사마다 요금체계가 완전 달랐으며 큰 편차를 보이고 있다. 우 리나라와 미국의 회사들 모두 경부하요금과 최대 부하요금간 격차를 더 크게 설정하였다. 하지만 미국의 경우 대부분 월마다 일정 기본요금을 부과하고 있으며, 우리나라는 계약전력당 요금을 부과한다는 차이가 있다.

미국의 에너지저장장치(ESS), 제로에너지 빌당(ZEB), 지능형전력망(스마트그리드) 등의 에너지 신산업 관련 주별 제도를 살펴보면 아래와 같다.

① 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)

(캘리포니아州) 온실가스 배출량 감축, 지능형전력망의 최적화, 신재생에너지 융합 등의 목표 달성을 위해 2013년 10월 SDG&E사, PG&E사, Edison사를 대상으로 1,325㎿ 정도의 저장된 에너지를 2020년까지 확보하고 2024년 까지는 실행 할 수 있도록 규정함

(오리곤州) 유틸리티 2개사(PacifiCorp, Oregon utilities Portland General Electric) 대상 2020년까지 최소 5㎿h의 저장 에너지를 보유토록 규정

(매사추세츠州) 2020년까지 200㎿h의 저장 에너지를 확보하는 것이 목표

(뉴욕州) 10억 달러를 10년 동안 태양에너지 시장에 유입/ 2023년까지 3,000㎿ 이상 태양광 저장용량을 확보가 목표이며 뉴욕주의 PSC(Public State Commission)에 저장량을 2030년까지 확보하는 것을 의무화

② 제로에너지건축물(ZEB, Zero Energy Building)>

(캘리포니아州) 신축 상가는 2030년까지, 신축 상가는 2030년까지 ZNE(Zero Net Energy)목표(2007년 설정)

(뉴욕州)   LRNC(Low Rise New Constructio) 프로그램 운영을 통해 재정적 인센티브와 관련 기술을 단계별 지원(2015년)

- (1단계) New York Energy Smart  Homes과 Homes Version 3.0으로 인증된 시공사에 주택 단위당 $2000 지원(ENERGY STAR)

- (2단계) Homes version 3.1로 인증된 시공사 중 1,500 sq. ft.보다 작은 주택은 단위 당 $2,500, 이상은 $3,000 지원(ENERGY STAR)

- (3단계) NZE로 지정 주택 대상 1,500 sq. ft.보다 작은 주택은 단위 당 $4,000, 이상은 $8,000을 지원.  HERS(Home Energy Solutions) 공급자들 대상   검증된 기준의 주택 단위당 $100씩 지원

③ 지능형 전력망(Smart Grid)

(캘리포니아州) IOU에서 ‘11년 7월 최초로 구축 계획을 세우고 위원회에서 2013년 7월 승인

(뉴욕州) 유틸리티사들은 스마트그리드 사업에 $72억을 투자하였고 이에 따라, 2011년부터 2025년까지 뉴욕주 소비자들이 연간 저축 및 Avoided Cost(유틸리티사들이 1개의 전력을 생산시 발생하는 추가적인 비용)가 189억 달러가 될 것이라는 분석

④ 가상발전소(VPP, Virtual Power Plant)

(캘리포니아州) 10년 안에 수용량을 28,000㎿까지 늘리기로 한 프로젝트 추진중

(뉴욕州) Con Edison사는 VPP설치와 관련 시스템에 필요한 것들에 대하여 1천 2백만 달러를 투자하여 총 용량 1.8MW, 출력은 4㎿h을 목표

다. 에너지-ICT 융합 기술 및 시장 동향

미국은 연방 정부 및 주정부 차원에서 직간접적으로 에너지-ICT 융합 활성화를  위한 다양한  정책을 주진하면서도 민간 부문에서도 ICT 융합연구를 활발히 진행되고 있다. 미국의 에너지-ICT 융합 관련 민간부문의 선도사례 및 기술동향을 살펴보면 다음과 같다.

지능형전력망인 스마트그리드는 기존 전력망에 ICT기술을 융합하여 공급자와 수요자간 양방향으로 실시간 에너지정보를 교환함으로써 신재생 에너지 연계, 전기차 충전, 지능형 수요관리 등을 가능토록 하는  차세대 에너지 인프라 시스템이다. 지능형 전력계량 시스템(AMI, Advanced Metering Infrastructure),에너지관리시스템(EMS, Energy Management System), 에너지저장장치 ESS, Energy Storage System), 지능형 송·배전시스템, 분산전원, 신재생 에너지, 전기차 및 충전소, 양방향 정보통신기술 등으로 구성된다. 미국은 정부의 법적, 재정적 지원하에 민간이 중심이 되어 기술개발에 앞장서고 있다. 2001년도에 전력연구기관인 EPRI(Electric Power Research Institute)를 중심으로 추진된 인텔리그리드를 비롯하여, GridWise, CERTS,NYSERDA,Modern Grid Initiative,, Galvin Electricity Initiative Advanced Grid Applications 컨소시엄 등의 다양한 R&D가 있다. 이중 IntelliGrid 사업은 디지털 시대의 최첨단 에너지 요구사항을 충족하고자 전력 인프라구축을 위해 기존 전력망에 통신, 전자기술, 컴퓨팅을 통합하는 사업이며, 2006년 한전/한전전력연구원이 이 컨소시엄에 가입한 바 있다. Modern Grid Initiative는 2005년도에  미 에너지부가 구축헌 프로그램으로, 에너지부의 National Energy Technology Lab과 Office of Electric Delivery and Energy Reliability를 통해 추진중이다.

세계 스마트그리드 시장은 턴키(Turn-Key) 형태의 솔루션을 제공하는 ABB, GE Energy, Siemens Energy, Itron 등이 시장을 과점하는 모습을 보인다. ABB가 32.7%의 점유율로 시장을 선도하고 있으며, 이어 GE Energy 7.2%, Siemens Energy 6.8%, Itron 6.3% 순으로 나타났다.  스마트그리드 기술의 핵심으론 원격검침, 전력 공급자-수용자 간 양방향 통신, 시간대별 계량이 가능한 전자식 전력량계인 스마트미터를 들 수 있다. 스마트 미터 시장은 2018년에 7 억 9 천만 달러로 평가되었으며, 예측 기간 동안 CAGR 9.3 %로 2025 년까지 16 억 1 천만 달러에이를 것으로 예상된다. 미국 스마트미터 제조업체들은 소프트웨어와 하드웨어 개발 허브인 서부지역(22.9%)과 전통적으로 제조 허브인 오대호 근방(19.0%)에 집중돼 있다. 주별로는 캘리포니아(17.7%), 플로리다(5.9%), 텍사스(5.7%), 펜실베이니아(5.3%)의 순이다.

스마트 미터기 주요 업체는 시장 점유율 12.4%인 Itron社이다. Itron社는 1977년 설립된 미국 기업으로 전기, 천연가스 및 수도시설에 대한 계측 솔루션 제공하며 제품으론 Solar Meter, OpenWay CENTRON, OpenWay Riva CENTRON Polyphase Meter 등이 있다. 또한 2017년 미국 워싱턴 지역의 ‘Smart and Connected Streetlights Pilot’에 참여하여  Itron의 ‘OpenWay Riva™ IoT 솔루션을 적용, 기후 및 대기상태 등을 고려하여 효율적인 가로등 관리 시스템 구축하였으며, 2018년.5월 ‘Jamaica Public Service Company(JPS)’와 계약을 체결하고, 자메이카 국가 차원의 스마트그리드 구축에 참여하였다. 670,000개의 전력계량기를 포함하며, Itron의 클라우드 기반 SaaS 솔루션 채택하였으며, ‘Network Waitaki Limited(NWL)’와의 협업을 통해 Itron의 배전용 변압기 모니터링 솔루션을 제공하였다.

미국 에너지부는 GridWise 컨소시엄을 통해 온수기,지능형 온도조절장치, , 의류건조기 등을 갖추도록 하는 스마트 에너지 파일럿 프로그램 시행하였다. PG&E사 주삼으로 PLC 및 RF(802.15.4, 2.4GHz, 900MHz)를 이용한 스마트미터 프로그램을 통해 시간 당  정보수집 및 피크 시간대 전력사용 절감을 유도 하기위한 목적의 프로젝트였다.  EnerNOC사는 세계 1위 수요자원거래(DR) 업체로써 고객특성을 고려하여, 고객과 CSP의 이익이 극대화되도록 DR 프로그램 모델링 하였다.

지능형 전력정보관리시스템(MDMS, Meter Data Management System)은MI를 통해 다양한 수요자의 정보를 수집ㆍ취득하고, 그들의 정보를 처리, 가공, 분석하여 가치있는 정보로 변환시키며, MDMS는 스마트미터로부터 태양을 통해 정보를 수집하고, 수집된 수많은 정보를 저장, 관리하며, 이들 정보를 처리ㆍ분석하는 정보수집․관리․처리기능과 처리된 데이터를 Enterprise Service Bus를 활용하여 다양한 앱과 교환ㆍ공유하는 인터페이스 기능, 공유 데이타를 통해 에너지 소비자에게 서비스를 제공하는 기능으로 설명된다. 기술개발을 위해 ADC 기술, 미터정보 자동수집, 미터 정보 수집정책과 스케쥴링 기법개발,  스마트계량기 미터 관리, 대용량 정보 처리 기술, 정보 관리 및 데이터 보안 기술 등 기본 기능이 요구된다. 사용자 요금 관리 시스템, 고객정보 서비스, 고장관리 시스템,  등과의 정보연계 기술개발이 필요하며, MDMS 관련 표준은 IEC 61968, IEC61970을 기본으로 하되, 북미 시장적용에 있어서는 멀티기능과의의 호환성을 고려한다. Ecologic Analytics사는 수도 유틸리티, 가스,전기에 MDMS를 공급하는 기업으로, 어떠한 스마트 미터링 시스템에서도 수집된 정보라도 구성 가능하며, 대용량 정보처리가 가능한 솔루션을 제공하고 있으며 주요 IT기업과 미터링 기업체는 EDS, Landis+Gyr,Accenture,Silver Spring Networks, Oracle, Aclara이다.E cologic Analytics사는 북미에 가장 큰 시장을 보유하고고 있으며, 주요 고객은 Austin Energy, PG&E, Pudget Sound Energy,Oncor이다. PG&E 사의 MDMS의 경우 450만의 데일리 가스 미터 정보를, 430만의 주택용 전기 미터 정보를 매일, 시간대별 정보로 모으고있으며, 80만 스마트미터로부터 15분 정보를 수집ㆍ관리한다. eMeter사는 미국의 가스, 전기, 수도 유틸리티에 MDMS 공급하는 기업으로 EnergyIP라는 소프트웨어는 미터 정보 관리시스템을 포함하고 있어서, 미터 정보수집 시스템과 유틸리티 데이터 시스템에 연결시키는 역할을 하며, Itron,  ElsterLandis+Gyr사와 같은 핵심 미터링 기업체의 솔루션과 연계된다. OracleD, Sun Microsystems와 예산ㆍ운영관리 소프트웨어 플랫폼의 공급 기업인 SPL WorldGroup, 미터 정보 관리시스템 및 다른 전력 솔루션들의 공급 기업인 Lodestar사를 인수하였다. Oracle사의 MDMS 솔루션은 북미와 유럽의 유틸리티 120여개의 고객사가 활용했던 Lodestar의 MDM를 이용하여 개발했다. OSIsoft사는 정보를 관리하고 운영하는 역할을 하며 제조 시스템 영역에 정보를 제공하는 ‘PI System’을 세계적으로 사용 중이며,  ‘PI System’은 미터 정보 수집을 위한 미터 정보 통합시스템이며, SAP와 같은 앱들과 통합을 지원하며 대표적인 고객으로는 Consumers Energy사와 Xcel Energy사가 있다.

지능형 전력 서비스 네트워크 (Smart energy Utility Network, SUN)은 스마트계량기(AMI) 시스템에서 전력회사와 수용가를 접속하는 SUN은 스마트미터와 함께 AMI를 구성하는 가장 중요한 기초이다. AMI를 위한 서비스 네트워크는  홈 내부의 네트워크 기기간 통신을 위한 HAN(Home Area Network), 스마트미터와 DCU간 통신을 위한 NAN(Neighborhood Area Network), DCU와 유틸리티가 운영하는 정보수집 서버 사이의 통신 영역인 WAN(Wide Area Network)으로 나눌수 있다. SUN 영역은 수용가의 스마트미터부터 DCU 구간까지의 NAN 영역부터 DCU와 유틸리티 관리시스템 간 양방향 통신을 위한 WAN 영역까지 해당된다. 미국은 기후적 요소와 광활한 국가적 특성에 따른 인프라 구축의 어려움으로 인해 무선 통신망기술을 기반으로 백본망이 구축되고 있다.

ESS 기술보급에 따른 사업모델 및 민간기업 사업체계를 살펴보면, 미국 유틸리티 회사인  Con Edison은 수용가에 설치된 제3자의 ESS 설비를 이용하여 FTM 시장에서 피크전력을 대응하는 ESS 비즈니스 모델을 추진중이다. 자사가 직접 ESS를 설치하지 않고 제3자 소유의 ESS를 사용하여 피크전력을 대응하고, 대신에 ESS 소유자에게는 정기적으로 사용료를 지불하여 초기 ESS 투 자비용을 줄이는 비즈니스 모델을 추진중이다. 디벨로퍼 회사(GI Energy)는 Con Edison의 고객사의 부지에 FTM 시장용의 MW급 ESS를 설치 하게 된다. 이때 GI Energy가 ESS를 소유하게 되며, ESS의 설치, 유지보수, 운용을 하게 되는 구조다.. 디벨 로퍼 회사는 자금 조달을 위해서 금융회사와  SPE(Special Purpose Entity)라는 일종의 특수목 적 회사를 세우게 된다. 유틸리티 회사인 Con Edison은 자사의 고객사의 부지에 설치된 FTM 시장용 ESS로 GI Energy 로부터 피크전력을 대응할 수 있는 우선권을 획득하게 된다. Con Edison은 초기에 대규모의 투 자를 진행하지 않고 FTM 시장에서의 ESS 사업을 수행할 수 있게 된다. Con Edison(ESS를 통해 피크전력을 대응하며, 매 분기별 사용료를 지불), GI Enegy(ESS 프로젝트의 디벨로퍼의 역할을 수행하며, 금융회사와 SPE를 설립하여 자금을 조달하고, ESS의 설치, 유지보수, 운용), NEC/Urban Electric Power(ESS 공급), Smarter Grid Solutions(ESS의 충방전 관리, 운영제어, 데이터 분석 등을 할 수 있는 EMS 솔루션을 제공하는 모델이다.

Con Edison은 이동이 가능한 유틸리티용 ESS를 필요한 장소로 이동 후 설치 하여 피크전력을 대응하고, 부가적으로 Ancillary 서비스에도 참여하여 수익을 올리는 비즈니스 모델을 추진중이다. 뉴욕 시 전력회사인 Con Edison은 텍사스의 전력회사인 NGR Energy와 협력하여 760만불을 투자 하여 이동이 가능한 유틸리티용 ESS(1MW/4MWh) 실증사업을 추진 중 이며, CondEdison은 이번 프로젝트에서 이동형 ESS를 활용하여 필요한 지역에 이동한 후 설치하여 정 기적인 피크전력 기간뿐만 아니라 비상시에도 피크전력을 대응하고 전력 분산 대응 비용을 낮추 는데 목적을 두고 있다. 이동형 ESS가 단지 피크전력을 대응하는 역할만 할 경우 가동률은 5~50% 수준으로 경제성이 떨어지는 단점이 있는데 이를 해결하기 위해서 이동형 ESS가 설치되지 않을 때에는 뉴욕 시에 있는 NRG Energy의 Astoria 지역의 파워플랜트에 배치하여 뉴욕 주의 전력도매시장에서 Ancillary 서비스에 입찰하여 수익도 거둘 예정임이다. 이때 Con Edison은 NRG Energy의 유틸리티에 이동형 ESS를 활용했기 때문 에 NRG에 얼마간의 수익금액을 지불하게 된다. Con Edison(주관사이며, 자금조달, ESS를 보유하면서 운용을 맡고 있으며, Ancillary 서비스에서 발 생되는 수익금에 대해서 NGR Energy에 일부 수익금을 지불함), NRG Energy(뉴욕 시 Astoria 지역 에 있는 자사의 파워플랜트에 이동형 ESS의 설치를 허가해 주고 Ancillary 서비스를 할 수 있도록 도와준다.

델라웨어 대학의 민간 연구기관인 V2G 연구 그룹이 관련 기술연구를 오래전부터 추진해왔으며, 기술을 주도하고 있다.  동 연구기관은 2010년 7월 오토포트사(AutoPort, Inc.)와 관련기술의 라이센스 계약을 맺은 것으로 보여지며, 이 계약을 통해 V2G 기술이 적용된 100대 가량의 전기차를 운영하는 최초의 대규모 시범 프로젝트를 추진했다.  이 시범사업의 다른 참여사인 AC 프로펄션사사는 주요 기업들과 파트너쉽을 맺고 연구개발를 진행했다. V2G 기술의 상용화를 위해서 배터리 기술향상뿐만 아니라 전력망과 전기자동차의 정보 교환을 위한 통신설비와 IT기술의 도입 등이 추가적으로 접목되어 한다고 한다.  미국은 대규모의 자금을 투입하여 V2G기술에 활발하게 투자중이다. 차세대 차량기술 개발법 제정을 통해 연방 에너지부에서는 총 28억 5,000만 달러 규모의 지원금을 2010년부터 2014년까지 V2G 기술개발에 투자되었다. 또한 2009년 12월 미국 전기차 제조법 도입되어 미우편국 우편배달 차량의 전기자동차 교체와 V2G 기능을 가진 전기자동차 2만 대가 우선도입되었다. 미국은 향후 V2G 기술개발을 선도하며 세계 최대 시장이 될 것으로 예측된다. 미국 정부의 전기자동차 상용화에 필수적인 기술연구 분야의 투자는 앞으로도 꾸준히 추진되며, 전기자동차 배터리의 활용성을 높일 수 있는 V2G 기술 또한 지능형전력망(스마트 그리드)을 융합해서 매력적인 시장으로 부상될 가능성이 있을 것으로 예측된다. 기술개발은 중소기업 위주로 추진되고 대기업들은 상용화를 담당할 것으로 보인다. V2G 산업은 기술 라이센스를 통해 실증사업을 추진한 AutoPort사와 AC Propulsion사, 향후 사업에 참여하는 중소 자동차부품 생산기업들 위주로 기술개발이 진행되고 있다. 지엠사(GM), 포드사(FORD)와 같은 대형 자동차기업들은 실증을 통해 검증된 기술을 기초로 상용화 및 대중화를 이끌 것으로 보인다.

V2G 시스템 구현에 필요한 관련 기술개발 현황은 아래와 같다. 먼저 전력전자인 양방향 충전기는 미국의 HybridsPlus사와 AC Propulsion Inc사에서 담당하고 있으며, 2개사의 제품을 사용하지 않는 실증실험은 보통 태양전지 DC-AC 인버터를 사용한다. 양방향 충전기의 가격은 일반적인 단방향 충전기와 유사한 것으로 발표되고 있다. 충전방전 사이클과 배터리 종류로 이루어지는   용량의 비율에 따라, V2G 시스템의 쌍방향 효율은 45%에서 85% 정도이다. 전기자동차 배터리는  NiMH 배터리가  가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있지만, 전문가들은 전기자동차용 연료전지의 미래는 리튬기반이라고 생각하고 있다. Lithium-ion-phospate 배터리는 큰 에너지 밀도와 2,000회 정도의 충전수명을 가지고 있기 때문에 전기 자동차에 최적화된 배터리이며, Lithium-titanate 배터리는 낮은 대전력, 에너지 밀도, 10,000회 이상의 긴 충전 수명을  특징으로 가지고 있어 속충과 HEV를 요구되는 전기차에 적합하다. 각 차량이 그리드에 기여하는 V2G의 계량은 널리 상용되고 있는 근거지의 스마트미터를 이용할 수 있다. 유럽연합과 미국 모두 OpenHAN  NTA 8130, UtilityAMI의 주도로 스마 트미터 표준제정을 위해 애쓰고 있다. 통신분야는 미국 스마트그리드 기업인 GridPoint社와 V2Green社 등은 V2G용 차량과 TSOs/Aggregators 사이 통신 해결책을 제공하고 있다. 충전, 방전 통신표준은 미국 국립 전기 인프라 협회가 전기차가 충전인프라와 통신할수 있게 하기 위한 통신 표준을 규정하기 위해 자동차업계와 협조하고 있다.

미국 뉴욕주의 유틸리티 회사인 Con Edison사는 가구부문 분산자원 (Distributed Energy Resources, DER,  스마트 온도조절장치, 주거용 태양광발전, 에너지 절약 서비스를 의미)의 도입을 확대하고 DER 시장을 활성화하기 위해 ‘Connected Home Platform 시범사업’을 실시하였다. Con Edison사는 가구부문 DER 보급·확대에 가장 큰 걸림돌을 첫째, 가구가 DER을 제공하는 서비스 업체에 관해 정보가 없다는 점과 둘째, DER 공급업체(에너지 서비스 업체, ESP60))는 고객 확보에 많은 비용을 지불한다는 점을 인식하였다. 가구의 경우 에너지 사용량과 에너지 비용을 관리하고 안락함을 유지하는데 있어 가장 적합한 제품에 대한 이해가 부족하고, 특정 DER 제품에 관심이 있는 가구라 할지라도 시장에서 평판이 좋은 공급 업체에 대해 정보가 없고 게다가 특정 공급업체가 제공하는 서비스가 가구가 원하는 서비스인지에 관해서도 확실한 정보를 얻는 것이 대개 는 어렵다. DER 공급업체(ESP)의 경우에도 선도 기업이나 신규 기업 모두 인 지도를 높이기 노력하고 있지만, 신규 고객을 식별·적격여부 확인하는 데 상당히 비용(soft cost)을 지출하고 있다. 이 같은 높은 고객 획득 비용은 가구용 DER 도입·보급에 있어 장애요인으로 작용한다. 이에 Con Edison사 는 에너지 서비스 공급자와 이들의 제품 및 서비스 의 혜택을 가장 많이 누릴 수 있는 고객을 연결(매칭)해주는 Connected Home Platform을 구축하였다. 즉, 플랫폼을 통해 고객은 자신에게 맞는 DER 공급업체를 찾는 탐색 비용을 줄일 수 있고, DER 공급업체는 자사가 제공하는 서비스에 맞는 신규 고객을 탐색하는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 나아가 고객에 맞는 다양한 신규 서비스도 창출할 수 있다. 이것이 바로 플랫폼의 장점인 탐색 비용 및 거래 비용을 최소 화하고 다른 서비스 및 사업을 창출하는 확장성이다.게다가 플랫폼에서 가구 고객과 DER 공급업체 매칭 시, 가구의 에 너지 사용 데이터 및 분석을 바탕으로 가구에게 맞춤형·개인화된 DER, 고효율기기 혹은 에너지 절약 서비스를 제공하는 업체와 매칭시키므로 고 객의 니즈와 일치시킨다. Con Edison 의 CONnected Homes Platform에 서 고객과 DER 공급업체를 매칭시키는 방법은 아래와 같다.

< 플랫폼에서 고객과 공급업체 간의 매칭 방법>

1단계 :   □ Con Edison은 고객의 에너지 사용 패턴 분석, 다른 고객과 비교 분석,  DER 및 에너지 효율 제품 또는 서비스를 통해 고객이 얻는 혜택에 관한 분석 실시 □ Con Edsion은 필요성을 고지서 비용을 감축하거나, 분산 전원(DER)을 도입함에 따른 혜택으로 정의

2 단계 :  □ Con Edsion은  고객 맞춤형 대화(차별화된 공급업체로부터 제공되는 DER 제품 광고, 연락처, 기타 정보 등 제공)와 대상 고객을 매칭시킴 □ 일 년에 5~10번 정도 고객에게 이 같은 정보를 제공함으로써, 고객은 다양한 에너지 제품 및 서비스 종류, 시장에서 선도하는 기업의 브랜드를 인식하게 됨

다시 말해, 주거용(옥외) 태양광 설치를 제공하는 DER 업체에 관한 광고는 분산전원(태양광 발전)을 통해 가장 큰 가치를 창출할 수 있는 단독주택의 고객만을 대상으로 실시한다. Con Edison 는  고객에게 보내는 우편 홈에너지고지서, 이메일 홈에너지고지서, 이메일 고지서 알림을 통해 1년에 5~10번 정도 이 같은 정보와 함께 맞춤형 DER 공 급업체에 관한 정보를 제공한다. 공급업체 및 홈에너지고지서에 관한 고객 문의에 대해 응대하기 위 해 Con Edison 는 고객센터를 운영하고 있으며, 고객이 이사를 가거 나 처음 서비스를 개시할 때, DER이나 고효율제품에 관해서도 고객센 터를 통해 홍보하고 있다.   고객 맞춤형 DER(스마트 온도조절기, 옥외 태양광, 에너지 절약 서 비스) 및 고효율기기와 서비스 제공을 위해 에너지 데이터 분석은 중요하다.

Con Edison사는 Opower(데이터 분석 및 에너지 절약 솔루션 제공업체)와 파트너쉽을 맺고 고객의 에너지 소비에 관한 통찰력과 개 인화된 에너지절감 솔루션, 고객이 원하는 서비스를 제공하는 DER 업 체에 관한 정보를 제공하는 ‘아웃바운드 커뮤니케이션)(outbound communication)’을 실시하고 있다.  Opower는 아웃바운드 커뮤니케이션을 활용하여 에너지 효율 개선 및 DER 보급 촉진·확대에 대해 다양한 경험을 보유한 기업이므로, 이러한 장점을 활용하고자 Con Edison 는 Opower와 협력관계를 구축하 였다. 고효율제품이나 분산형 자원(DER)을 고객(소비자)에게 추천(광고) 시, 특정 제품이나 서비스에 관한 광고에 응답할 ‘목표 고객’을 대상으 로 한다. 목표 고객은 인구 통계, 사회학 데이터 및 행동 데이터와 고 객의 정보(에너지 사용량 데이터 포함)와 결합하여 대상 고객을 선택 하게 된다. 또한 대상 고객과 DER 제품 및 서비스가 올바르게 매칭이 되도록 고객의 에너지 사용 순위, 주택 형태 및 자가 여부 등의 데이터도 이용한다. 이와 같이 다양한 데이터와 고객의 정보를 결합하여 대 상 고객을 추려내고 대상 고객에게 적합한 제품과 서비스 매칭을 통해 결과적으로 고객은 에너지를 절약하게 된다.

아웃바운드 커뮤니케이션은 대규모로 고객에게 접근할 수 있는 방법이며, 특히 적극적으로 정보를 탐색하지 않는 고객에 대한 접근에서는 중요하다. 홈에너지고지서, 고지서 알람 등과 같은 (아웃바운드) 커뮤 니케이션에 에너지 사용 정보와 통찰력을 포함시킴으로써 고객의 관심 을 끌고 에너지 절약을 위한 보다 많은 행동변화를 유도할 수 있다. 이 를 통해 고객은 고지서 비용을 절감하고 DER 시장을 탐색하는 높은 수준의 만족과 가치를 창출할 수 있다. 이것이 ConnectED Homes Platform을 통해 고객이 창출하는 ‘가치’이다. Opower의 아웃바운드 커뮤니케이션(홈에너지고지서(이메일), 이메 일 고지서 알람 등)은 Con Edison의 고객에게 발송되지만, 광고 내 용을 포함하고 이메일을 통해 발송하므로 소비자 보호차원에서 ‘CAN SPAM Act of 2003’62)을 준수해야한다.

다시 말해,  이메일에 사용 목 적을 명확하게 전달하는 제목 제시하고, 받는 사람과 보낸 사람이 명 확하고 눈에 잘 띄는 머리말 정보(원래 도메인 이름과 전자 메일 주소 등을 명확하게 나타나는 머리말)를 비롯하여, 향후 고객이 이 같은 이 메일 정보를 받고 싶지 않을 때 바로 구독 취소를 할 수 있는 눈에 잘 뛰는 ‘구독 취소 옵션’으로 구성된 이메일의 양식과 내용으로 디자인 되어야만 한다. 또한 대상 고객에게 광고되는 DER 제품이 FTCA(Federal Trade Commission Act))에 의거하여 허위 또는 기만적인 사실이 간주될 수 있는지 대해서도 Con Edison 는 검토 및 심사하고 있다. 고객이 믿고 플랫폼에서 제품을 구매할 수 있도록 Con Edison사는 DER 공급업체 선정에도 심려를 기울이고 있다.64) 우선적으로 시범사 업 단계에서는 3개의 DER 공급업체(태양광 시스템업체인 SunPower 가정용 에너지 서비스 제공업체인 HomeServe USA, 스마트온도조절 기 제조업체인 Nest)를 선정하였고, 향후에는 다양한 공급업체들이 참 여할 계획이다. Con Edison 는 플랫폼을 통해 새로운 수입 창출(DER 공급업체 로부터 광고 수수료 및 분석플랫폼 이용료 등) 기회를 갖게 되었으며,  고객에게 일관되고 연관성이 높은 메시지 전달을 통해 기존(전통적인) 에너지효율화 프로그램의 고객 참여를 증가시켰다. 즉, 플랫폼과 기존 의 인센티브 프로그램은 상당한 시너지 효과를 발생시켰다. 에너지 절약을 위해 홈에너지보고서에서 제안하는 팁을 실천하고, 광고하는 고효율제품을 구매·사용함으로써 전력회사의 에너지 효율화 프로그램에 대한 고객 참여가 증대되었다. 고객에게 개인화된, 맞춤형의 DER 제품 및 솔루션을 제공하는 DER 업체와 중개하기 위해 conEdison은 분석플랫폼 공급업체(Opower), 고 객 콜센터(Bridgevine), DER공급업체 3사(에너지 서비스업체)와 협력 하여  CONnectED Homes Platform을 구축·운영하고 있다. 이 플랫폼 을 통해 conEdison은 에너지효율화 프로그램(EERS) 절감목표를 달성 에 기여하고 있으며, 수요관리 프로그램에 대한 경험을 얻게 되었다. 아울러 소비자는 플랫폼을 통해 DER 제품 및 관련 서비스에 관해 (전통적인) 에너지효율화 프로그램의 혜택을 받을 수 있게 되었다. 에 너지요금 비용 감소와 DER 시장 탐색에 대한 높은 만족이 이 플랫폼을 통해 소비자가 얻는 혜택이다.

미국 유틸리티 회사는 온라인 스마트 에너지시장(Marketplace)을 구축하여 소비자에게 에너지 효율제품의 구매를 유도하고 있다. 즉, 에너지정보를 쇼핑 정보에 삽입하여 마켓플레이스에서 고객이 쉽게 에너지 절감형 가전제품 및 기기를 찾을 수 있는 플랫폼을 제공하고 있다. 신제품을 구매 시 고객은 리베이트, 에너지 효율성, 총 운영비용 등 의 정보를 고려하고 싶지만 이 같은 정보를 얻기 어려운 점이 있고, 유 틸리티 회사는 고객(소비자)에게 고효율 제품에 대한 홍보 및 구매 장 려를 위한 다양한 인센티브 프로그램을 제공하고 있지만, 전통적인 인센티브 프로그램이 효과적이지 않을 뿐만 아니라 고효율 제품  홍보 에도 어려움이 있다. 따라서 Amazon과 같이 고객에게 다양한 제품, 사양 및 리뷰를 제공 하여 고객이 신규 가전제품 구매 시 스마트하고 비용 효과적인 제품을 선택할 수 있도록 돕기 위해서 미 유틸리티회사들은 마켓플레이스라는 플랫폼을 구축하여 운영하고 있다. 미 캘리포니아주 유틸 리티 회사의 마켓플레이스 플랫폼 웹 주소는 아래와 같다.

- SoCal Gas Co. Marketplace :  https://marketplace.socalgas.com/

- PG&E Marketplace :  https://marketplace.pge.com/

- SCE Marketplace :  https://marketplace.sce.com/

- SDG&E Marketplace : https://marketplace.sdge.com/

마켓플레이스는 에너지 효율 점수를 통해 직관적이고 쉽게 소비자에게 에너지 정보를 제공한다. 에너지 효율점수(Energy Score)는 각 제품 모델에 1~100까지의 점수를 부여하고 소비자가 각 모델에 대해 바로 이해하고 비교를 가능하도록 한다. 또한 관심 있는 에너지 효율 제품 구매에 대해 에너지 절감 요금을 직접보고 개인화하여 비교할 수 있는 서비스도 제공하고 있다. 이외에도 고효율 기기에 대한 에너지 사용량, 잠재적인 에너지 절감량, 등급, 사양, 리베이트에 관한 정보, 가격, 및 현지 구매 가능 매장에 대 한 정보를 제공한다. 마켓플레이스는 소비자에게 실시간으로 업데이트되는 다양한 소매 점의 에너지 효율제품과 가전제품에 관한 정보를 제공한다. 또한, 소비 자는 새로 출시된 제품에 대해서 마켓플레이스에서 검색 결과를 저장 하고, 좋아하는 제품을 지정하고, 제품 가격이 하락하거나 관심 있는 제품이 업데이트 될 때마다 이메일 알림을 수신하는 서비스도 받을 수 있다.미 유틸리티회사의 마켓플레이스는 Enervee(데이터 엔진업체)와 가 전제품 제조업체와 협력관계를 구축하여 서비스를 제공하고 있다.

Enervee는 PG&E, SCE 등의 유틸리티와 협력관계를 맺어 매일 1,000,000건의 제품과 100,000건의 에너지소비 프로파일 및 인증서 등 데이터 수집 및 정리하는 데이터 엔진을 제공하고 있다. 또한 GE, LG, 삼성 등 가전제품 제조사와도 협력관계를 맺어 에너지스타 인증을 받은 고효율 제품을 고객에게 제공하고 있다. 유럽의 Enel과 Innogy도 스마트 가전 제품 제조업체와 협력하여 에너지를 절약할 수 있는 스마트홈 기기 및 가전제품을 마켓플레이스(Enel의 e-shop, Innogy의 smart store)에서 판매 하고 있다.이처럼 마켓플레이스는 고효율 제품에 대한 정보와 구매 선택권을 소비자에게 제공하며, 다양한 판로를 생산자에게 열어준다. 또한 유틸 리티회사의 고효율기기 보급정책에 있어서도 효과적인 이행수단이므 로, 국내에서는 이를 이용하여 전력회사의 에너지 효율화(EERS) 이행 수단으로 이용할 수 있다. 고효율기기 보급정책 수단으로 마켓플레이 스를 활용한다면 첫째, 광고나 홍보 등이 기존 불특정 고객을 대상으 로 하였다면, 목표 대상 고객들에게 집중하여 효율적인 마케팅이 가능 하다. 둘째, 마켓플레이스 플랫폼을 방문하는 잠재적인 고객을 대상으로 다양한 컨설팅을 제공하여 에너지 절감을 유도할 수 있다.

미국의 에너지신산업 분야의 대표적인 기업사례를 살펴보고자 한다. 지능형전력망(스마트그리드)구축사업을 확장하고 있는 Itron사는 2017년도에 워싱턴 얼바노바지역의 ‘Smart and Connected Streetlights Pilot’ 프로젝트에 참여하였다. 본사의 사물인터넷 솔루션을 적용하여 대기상태 및 기후 등을 고려한 효율적인 가로등시스템을 구축하였다. 2018년 5월에는 자메이카 공공 서비스 회사와 계약을 체결하고 자메이카의 대규모 지능형전력망 스마트그리드 구축사업에 참여하여 6만 7천여개의 전력계량기를 포함한 클라우드 기반 솔루션을 제공하였다.  또한 NWL사와 협업하여  Itron사의 배전용 변압기 모니터링 솔루션을 제공하였다. 전기차 충전소 구축 및 연동전력망(V2G) 시스템 시장의 주요 기업인 Coritech사는 2013년 세계 최초로 상업용 트럭을 대상으로 연동전력망(V2G) 시스템 시범사업을 추진하였다. 전기 트럭 제조사인 볼더 전기차 기업과의 협업을 통해 미시건, 캘리포니아, 콜로라도 지역에서 동 프로젝트를 진행하였다. 동사는 양방향 DC 충전기 시스템 구축에 기여한 바가 크며, 현재 급속 DC 충전기 양산에 초점을 맞추고 있다. 에너지관리 플랫폼 개발 주요 기업으로는 Johnson Controls사가 있다. 2018년 4월 건물주 및 임차인의 개인 대시보드를 이용한 실시간 전력정보를 모니터링해 제공하는 에너지관리 플랫폼을 출시하였다. 영어, 중국어, 스페엔어, 프랑스어 등 다양한 언어 지원을 통해 사업확장을 추진하고 있다. 2018년 6월에는 사우디 공항에 냉방 솔루션 관리 플랫폼을 적용하여 에너지 효율향상에 기여한 바가 크다. 사물인터넷 플랫폼을 기반으로 하는 에너지관리시스템 기업 C3 IOT사는 에너지 절감 기회를 비교분석을 통해 에너지 비용 절감을 위한 실시간으로 조치가 가느안 시스템을 구현하였다. 인공지능 학습 알고리즘을 사용한 에너지 청구서을 예측하고 다양한 유형의 성능 지표를 기반으로 하여 시설별로 에너지 사용량의 비교가 가능하게 하는 시스템이다. 미국 뉴욕전력청(NYPA)는 전력사용을 보다 효율적으로 관리하기 위해  C3 IOT사의 에너지 관리시스템을 도입하였다. 동사는 빌딩관리, 일광 정보, 스마트 계량기 등의 정보집계를 통해 운영관리하고 있다. 에너지관리시스템은 에너지 사용량 분석을 하고 절감 목표 등을 달성할 수 있도록 솔루션을 제공하고 있다. 실시간 정보 측정, 스마트 인버터, 에너지저장시스템 등 통합여 에너지 저장소 및 태양광을 최적화하는 프로젝트를 2016년 1월에 발표하여 추진한 Austin Energy사를 소개한다. 2027년까지 65%의 재생에너지를 생산하며, 태양광 및 에너지저장시스템에 대한 기술지원을 목표로 하고 있다.  미국 에너지부가 발표한 새로운 통합형 저장 프로젝트에 대한 연방정부의 기금의 대부분이 오스틴 샤인 프로젝트에 지원되었다. 미국 캘리포니아주에 본사를 두고 있느 전기차 인프로 회사인 ChargePoint사는 2007년도에 설립하여 5만개 정도의 충전소를 보유하고 있다. 개방형 충전 네트워크를 통해 다양한 장소에서 전기차를 충전할 수 있게 하며 충전소 하드웨어, 소프트웨어, 애플리케이션 전반을 운영하고 있으며, 전력공급업체, 자동차 기업 및 다양한 비즈니스를 전기차와 연계하여 전기차 충전네트워크를 구축하였다. 동사의 서비스는 기업용과 운전자용으로 구분되며, 기업은 직원, 고객, 방문자 및 거주자 등을 위해 전기차 충전을 제공하며 클라우드를 기반으로 한 운영관리 서비스를 제공하고 있으며 전기차 운전자가 일하거나 쇼핑할 때 사용할 수 있는 충전서비스슬 제공 하고 모바일 애플리케이션을 통해 충전소 검색 및 충전현황을 알려주는 서비스를 제공하고 있다. 메사추세츠주에 위치한 2010년도에 설립된 유틸리티 및 전력서비스 제공업체를 대상으로 한 분석 플랫폼 제공기업인  First Fuel Software사가 있다. 클라우드를 기반한 동 플랫폼은 북미와 유럽의 40개 정도의 에너지 공급기업에 제공하며 이를 통해 에너지 비용을 절감시키고 매출 성장을 유도할 수 있도록 지원하는 시스템이다. First Fuel 플랫폼은 건물의 특성을 분석하여 기후반응, 에너지 사용용도 등을  파악함으로써 보다 효율적인 에너지 관리가 가능하게 한다. 이러한 정보 분석은 수되는 기초 데이터를 의미 있는 정보로 전환해 줌으로써 고객이 에너지와 청구서 관리가 가능하게 해준다. 2018년 3월 동사는 유럽과 북미의 총 고객사를 40개로 확장해 유틸리티 글로벌 시장에서 높은 점유율을 차지했다.

비에너지기업의 에너지신산업 진출사례를 살펴보면 구글은 2014년 스마트홈 전문기업 Nest 를 인수해서, 스마트홈에 진출하였다. 네스트사의 온도조절기는 기기 스스로 집 온도를 조정   하고 전력 사용량을 절감하는 기능을 가지고 있다. 사물인터넷, 머신러닝 기술 기반으로, 사용자의 다양한 유형을 학습하여 사람의 존재 유무, 공간용도별 온도 차이 인식까지 한다. 전력사용 절감 애플리케이션을 활용해 원격 조정하고, 실시간으로 전력 사용량을 정보제공 하고 있다. 또하나의 비에너기업인 애플은 2014년 스마트홈 조정기기인 아이 홈을 공개하면서 스마트홈 사업에 진출하였다. 가전기기, 잠금장치, 조명 등의 전자전기 제품을 원격으로 조정하며   전력 사용량을 절감하였다. 아이패드, 아이티브이, 아이패드, 아이폰 아이폰 등의 애플 제품을 활용하여   집안의 전자 전기기기를 조정할 수 있는 통합적인 시스템을 구축하였다. 테슬라는 전기차 제조 외에 전기차 충전사업, 에너지저장장치 사업 등에 진출하여 가정용 전기충전 배터리를 판매한다 이 배터리는 낮에는 태양광, 밤에는 심야전기를 이용해 배터리 충전이 가능하며 현재 7kWh 용량 배터리는 3,000달러, 10kWh는 3,500달러이며  미국의 평균 가정 전기 사용량의 1/3 정도를 충당 가능하다.

Ⅲ. 결론

1. 정책적 시사점 및 제언

가.  종합

경쟁시장 구조를 취하고 있는 선진시장인 미국을 중심으로 기기 보급 및 인프라 구축단계에서 더 나아가 고수익 시스템 및 서비스 분야로 에너지-ICT 융합기술 시장트렌드가 변화하는 현상이 나타나고 있다.. 특히 미국 선도기업들은  컨소시엄, 합병 등을 활용하여 핵심역량을 아웃소싱함으로써 경쟁력을 강화하고 있으며 사업 다변화 전략을 추진하고 있다. 이를 통해 위험을 분산이 되고, 기업간 데이터 공유를 통해 소비자의 니즈에 부합하는 사업 아이템을 발굴하여. 토탈패키지형 사업모델을 발굴하는데 중점을 두고 있다. 토탈패키지 모델은 운영 및 관리, 유지․보수 등의 서비스와 연계하여 지속적인 수익창출이 가능하며, 위험을 분산하고 부가가치를 극대화하는 효과가 있는바 향후 사업 모델의 중심이 될 것으로 예측된다. 미국은 에너지-ICT 융합 신산업 관련 모델의 보급을 위해 테스트베드 구축 및 국제 표준화에 집중하고 있다. 그러나 우리나라는 양적인 보급 및 확산단계에서 벗어나지 못하고 있다. 국내 에너지-ICT 융합 신산업의 보급 및 확산은 물론이고 지속발전 가능한 정책추진을 위해 중소기업들이 벤치마킹 가능한 테스트베드 구축이 선결 과제라고 보여진다, 미국과 독일중심의 국제 표준화 독주에 대응이 가능한 전문가들을 활용하여 국제 표준화를 위한 대응체계를 갖추는 정책추진이 요구된다. 미국, 유럽 등 주요 선진국가들은 정책금융 지원, 토탈 세일즈, 외교적 라인, ODA 등을 포함한 종합지원 패키지로 추진하고 있다. 또한 개도국 정부기관․발주청과 협력을 통해 에너지 서비스 관련 법제마련․인재양성․자금조달 등을 지원하고 있다. 그리고 미국의 에너지-ICT 융합 기술이 발전할 수 있었던 것은 국가주도의 혁신 프로젝트를 추진한 덕분이다. 2018년 기준 세계 5위의 석유 수입국인 한국의 에너지 기술 혁신정책을 위해 미국의 에너지 혁신조직인 에너지부(DOE) 산하 에너지첨단연구프로젝트 사무국(ARPA-E, Advanced Research Projects Agency-Energy)설립에서부터 예산지원과 같은 정책자료를 조사하면서 얻은 시사점은 아래와 같다. 첫째, 국회 차원에서 에너지 혁신조직의 설립 필요성을 깊이 인식하고 노력한 미국 하원 과학기술위의 활동상황처럼 우리나라도 국회차원에서 에너지기술개발 관련 법안 등을 체계적으로 분석하고 입법을 해야 한다. 이를 통해 ARPA-E와 같은 혁신조직 신설의 필요성과 에너지 연구개발 세부 운영지침의 혁신을 통해 고수익 · 고위험의 에너지 연구개발을 추진될  수 있도록 법안개정안을 검토해야한다.둘째, 연구결과를 평가하는 기관에서는 많은 예산과 시간이 소요되는 장기 고위험 유형의 연구는 민간에서는 실행하기 어려운바 과학기술 출연연구기관의 특성에 맞는 에너지 프로젝트 기획을 통해 기관차원의 임무를 부여하고 연구를 장려하고 독려하는 지원 및 평가제도를 개선하는 방안을 검토할 필요성이 있다. 셋째, 소관부처와 출연연구기관에서는 장기ㆍ고위험 R&D과제에 참여하는 연구원에게는 기관운영에 필요한 인건비부담을 획기적으로 줄여줄 필요가 있다. 이를 위해 인건비 지원 및 연구자의 개인 평가제도 개선 또한  필요하다. 이를 통해 장기적고 고수익을 내는 연구 개발에 집중할 수 있고 산ㆍ학ㆍ연 개방형 협업 프로젝트를 할 수 있는 여건 조성을 위해 제도개선을 검토할 필요가 있다.

에너지-ICT기술이 융합된 신산업을 활성화 하기 위해서는 R&D 투자 확대, 재생 에너지 보급 지원, 분산형 전원 확충, 기존 전력거래 시스템 개선 등이 필요하다. 에너지 신산업 분야에서 세계 경쟁력을 확보하기 위해 핵심기술 연구개발 투자를 확대해야 하며 국가차원에서 서비스산업을 육성하는 등 지속발전 가능한 성장 토대를 구축할 필요가 있다. 에너지저장장치(ESS), 태양광․ 풍력 등 재생에너지, 지능형전력망(스마트그리드), 에너지관리시스템(EMS) 등 에너지 신산업 분야에 대한 R&D 투자 확대와 미세먼지와 온실가스 저감 기술을 기반으로 기존 화석연료의 설비 친환성을 보완할 필요가 있으며, 원전 폐로 및 해체, 사용후 핵연료 처리 등 원자력 안전, 환경 복원과 관련된 분야에도 주목해야 한다.

스마트 도시를 통한 에너지-ICT 융합 실증단지 추진 및  사업모델 개발 등을 통해 국가지원 없이도 자생이 가능한 선순환 구조를 마련이 시급하다. 그리고 친환경적이고 고효율성의 소규모 분산형 전원이 경쟁력을 확보할 수 있는 환경이 조성되어야 한다. 집단에너지 등 분산형 전원의 활성화를 위한 전략이 필요하다. 재생에너지 보급 확대를 위해서는 관련 법 및 제도 정비, 투자확대를 통한 지속 발전가능한 산업 생태계를 조성하는 데 주력해야 한다. 현행 전력거래 시스템을 개선하여 국민안전과 환경보호라는 가치가 조화를 이룰 수 있도록 제도적으로 노력해야 한다. 에너지-ICT 융복합 기술의 확산과 보급은 에너지신산업 활성화를 근간으로 한다. 현재의 에너지 시스템 규제체제가 유지되는 상황 아래에서 새로운 에너지신산업 창출을 위해서 정부의 주도적 역할이 필요하다.

다만, 정부 주도의 에너지신산업 활성화는 초기 시장창출에만 효과적일 뿐이며, 이를 자발적 지속발전 가능도록 하기 위해서는  에너지 산업 관련 제도개선이 병행되어야 한다. 소비자의 선택권 강화 및 이를 이용하는 구조로 변화는 에너지 활용 효율 향상을 위한 자발적인 에너지-ICT 융·복합 기술의 활용가능성을 확대시키는 요인으로 작용한다. 이를 위해서는 에너지 공급자의 요금설계 자율성을 부여할 필요가 있지만 소비자 이익을 존중하고 이를 보호해야 할 의무와 관련해서는 규제기관을 통한 에너지 요금의 적정성과 공정성 측면에서 지속적인 시장 감시와 공정한 경쟁여건 조성이 전제되어야 한다. 사업자 간 경쟁을 통한 새로운 기술개발 및 비즈니스 모델 창출의 기반을 형성하는 것이 중요하고 사업자 간 경쟁이 작동하는 시장 구조 하에서는 자신의 사업경쟁력 제고를 위해 사업자는 소비자에 대한 다양한 서비스를 제공함으로써 이러한 서비스의 가치를 극대화시키고자 하는 유인이 존재한다. 이러한 소비자에 대한 서비스 가치의 극대화를 위한 사업자의 노력은 결과적으로 보다 경쟁력 있는 에너지-ICT 융합 기술을 선택하게 하는 자발적이고 효과적인 유인이 될 것으로 판단된다. 사업자에 대한 공정한 경쟁 환경 조성은 시장참여에 대한 공정한 규칙 적용뿐만 아니라 에너지 및 통신 네트워크의 완벽한 개방을 전제해야만 구현이 가능관련 정보의 개방 및 공유 에너지 관련 정보 공유를 통해 소비자는 자신의 에너지 소비를 보다 효율적으로 도모하고자 하는 유인이 발생할 뿐만 아니라 사업자는 이를 이용하여 다양한 서비스 결합 및 새로운 사업 모델을 창출할 수 있다. 따라서 현재 논의중인 정부 차원의 빅데이터 센터와 정보 공유 플랫폼 구축과 같은 인프라 확보와 이와 관련된 법ㆍ제도적 기반 확립은 필수적이다.

이는 에너지 관련 데이터의 공유와 객관적 분석을 다양한 이해관계자를 대신해 수행하고 제공함으로써, 최종소비자와 관련 사업자 입장에서는 데이터 취득, 가공ㆍ생성 비용을 절감시킬 수 있도록 한다. 뿐만 아니라 모든 이해관계자들이 이런 객관적인 정보를 기초로 효율적인 의사결정을 수행하도록 함으로써 에너지 이용효율 향상을 도모할 수 있게 해야 한다.

지능형전력망(스마트그리드), 전력연동망(V2G), 가상발전소(VPP) 등의 주요 에너지-ICT 융합 신서비스 산업 분야별 시사점을 살펴보면 다음과 같다.

나. 스마트그리드

지능형 전력망인 스마트그리드는 에너지와 ICT 기술 융합의 대표적인 사례로 기존의 전력망에 정보통신 기술을 융합하여 전력공급자와 소비자가 양방향으로 데이터를 교환하는 차세대 지능형 전력망이다. 미국, 유헙, 일본, 중국 등 주요국들은 인프라 구축과 에너지효율 개선, 오래된 송전망 교체, 산업전반과 연계된 신 성장동력 창출을 위해 발전전략을 수립하고 실증사업과 시범사업을 실시하는 등 스마트그리드 사업을 적극 추진하고 있다.스마트그리드 산업은 스마트미터기에서 전력망 보안에 이르기까지 그범위가 폭넓고 적용범위도 매우 다양하다. 그렇기 때문에 전력 산업의 일부가 아니라 미래 성장동력산업으로 분류하여 국가차원에서의 정책지원이 필요하다. 또한  스마트그리드 시장에 중소기업도 참여할 수 있도록 지원책을 마련하여 대기업과 중소기업이 상생형태로 성장할 수 있는 구조가 되어야 한다. 성공적으로 정착하기 위해서는 정보통신 분야의 전문가들의 혁신 노하우를 적극 수용해 외부역량 주도형으로 변해야 한다. 사업자간 상호적 진출을 통한 쌍방향형 융합이 필요하다.

지능형전력망인 스마트 그리드 부문에서 새롭게 제기되고 있는 현안과 향후 트렌드 방향을 이해하는 것은 스마트그리드 정책 마련에 있어서 필수적이다. 사업활성 관련 장애요인, 사이버상 보안, 신규시장 등의 현안에 대해 심층분석과 대응책마련이 요구된다. 스마트그리드의 미래를 준비하는 가운데 현실문제를 어떻게 대응하느냐가 스마트그리드 우리가 원하는 목표달성에 영향을 끼칠 것으로 전망된다. 스마트그리드가 전력 및 가스부문에서도 확산될 가능성이 높아, 장기적 관점에서는 가스분야가 스마트그리드 신산업을 활성화시키는 매개체로 작용할 전망이다. 스마트그리드 산업 관련기술이 전력ㆍ가스 산업뿐만 아니라 물산업, 자원개발산업으로도 적용범위가 확산되고 있는바, 에너지 지능화 차원에서 스마트그리드를 다시 해석할 필요가 있다. 스마트그리드 구축 가속화와 확산하는 데 있어서 장애요인을 극복하기 위한  R&D 지원이 필요하다. 정보관리 소프트웨어, 배전자동화, 수요반응 등 미래에 본격적으로 발달이 예상되는 스마트그리드 핵심 앱개발에  R&D투자와 세액공제를 고려할 필요가 있으며 보안 테스트베드 구축ㆍ운영, 보안 표준화 지원강화 등 대규모 자금이 소요되는 스마트그리드 구축을 위해서는 민간투자 활성화 유도가 중요하다. 궁극적으로  실증사업과 시범참여를 촉진할 수 있는 정책이 필요하다. 스마트그리드 시장이 열려 있어야 하고, 참여자간 공정한 경쟁과 협력이 가능해져야 한다.  전력분야 뿐만 아니라 가스, 수자원, 자원개발 영역에서도 지능형 에너지 선도국으로 나아가기 위해서는 기술발전 트렌드 파악과 관련산업 확산을 위해 선제적 R&D 투자가 필요한 시점이다.  해외 실증사업을 통한 적극적인 해외 진출 방안을 수립해 제한적인 내수시장을 돌파할 필요가 있다. 그리고 전기자동차 인프라, 스마트 미터, 에너지저장장치 등 스마트그리드 핵심 기기에 대한 우선적인 표준개발을 통해 스마트그리드 보급 지원에 힘써야 한다.

다.  V2G

본연구에서 미국의 V2G를 포함한 전기자동차 관련 정책 및 제도적 지원, 기술현황 등에 알아보았다. V2G는 실증사업단계에 머물고 있으며, 실증사업의 결과 등을 토대로 조치사항 등을 검토하는 수준으로 파악되었다. 미국의 V2G 실증사업을 통해 얻은 시사점은 첫 번째로 전기자동차 소유자가 V2G 사업을 수행할 경우 유상으로 받을 수 있는 방전요금이 중요함을 알았다. 방전량에 따라 V2G로 인한 수익이 크게 달라졌으며, 수익이 발생하지 않는 구간까지 존재했다. 이를 토대로 V2G 사업 수행시 적절한 방전량 등을 사용자에게 가이드라인을 안내할 필요가 있었다. 두 번째로 요금제 이외의 V2G 활성화에 필요한 제도지원이 중요하나 국내의 전기자동차 관련 제도는 전기차 생산 및 인프라에 대해 보조금 지원을 하는 단계에 머물러 있는데 미국 실증사업을 보면 그 이후 단계인 이용 및 유지에 대한 비용지원도 필요할 것으로 보인다. 마지막으로 향후 다수 전기차가 도입되고 대규모의 V2G가 실현되었을 때 계통에 어떤 영향을 주는 지 면밀히 살펴볼 필요가 있다. 도입된 전기차가 순간적으로 동시에 충·방전이 이루어지지는 않기 때문에 V2G를 통해서 유효전력의 흐름이 바뀔 것이다. 전기자동차수가 많아지면 계통붕괴 위험이 생길 수 있고 급속충전기를 동시 사용시 그 위험이 더 커질 수도 있다. 이에 따라 전압제어 기기 등을 활용해서 충·방전 위치를 분산시키면서 계통붕괴를 막는 방안이 필요해 보인다. 에너지-ICT 기반 가상발전소(VPP) 도입을 위한 선결사항은  아직까지 가상발전소(VPP)에 대한 공통되고 일반적인 정의가 존재하지 않아, VPP를 어떻게 정의할 것인지에 대해 VPP 도입과 관련된 이해 및 정책관계자들의 관점에 따라 다르게 해석되고 있다. 우리나라는 현재 수준에서는 VPP 관련 정책적 지원을 하기보다는 VPP를 구성하는 요소기술 개발과 보급을 위한 인센티브 제도 등 을 통해 VPP도입을 추진 중이다. VPP의 도입목적이 도매전력시장 및 계통운영에의 참여를 통해 기존의 중앙급전 발전기와 동일한 역할을 수행하는 것이기 때문에 VPP 기술의 구현은 전력산업구조 또는 전력시장제도 수준에서 허용되어야만 가능한 것이다. 다양한 유형의 기술을 활용한 수요측 자원이 경쟁에 참여하여 정확한 가치평가를 위해 현재의 비용입찰시장을 가격입찰시장으로 전환해야 할 필요성이 있다. 가상발전소 도입을 위해 단계별 추진해야 한다. 1단계는 데이터를 수집할 수 있는 지능형 계량기의 보급확대가 절실하다 .2단계는  에너지 프로슈머 활성화와 전력망 연계, 즉 에너지-ICT 융합 기술을 통해 소비자가 수요감축을 자동적으로 할 수 있는 설비와 기술을 이용해 실시간으로 전력시장 상태에 반응하는 능력을 부여되어야 한다. 3단계는 스마트 계량기를 기반으로 하는 지능형 전력망 시스템을 통해 전력공급 서비스를 소비자 단계에서 송전단 수준으로 확장해야 한다. 4단계는 자동화 기술을 이용해 개별 소비자의 자원과 상위 전력망의 자원을 연계하고 네트워킹을 구현해야 한다. 5단계는 정보통신기업의 VPP 시장 참여를 통한 전력계통 기술 환경의 혁신을 유도해야 한다. 6단계는  효율적 정보흐름 구축을 통한 새로운 서비스를 제공하고 사업 모델 개발 가능성을 제고해야 한다.

라. 에너지 플랫폼

최근 4차 산업혁명 관련 혁신기술의 발달로 플랫폼이 디지털 경제의 핵심 수단으로 부각되고 있는데, 플랫폼 사업은 산업 생태계 내 생산자, 소비자 및 제3의 관계자들간  재화・정보・서비스 등의 교환을 촉진시켜 가치를 창출하는 사업모델로 볼 수 있다. ‘07년 이후 스마트폰의 발달로 모바일 IT 중심의 플랫폼 비즈니스 경쟁이 가속화되었는데, 디지털 경제가 확산되면서 플랫폼 기업들의 경제적 위상이 크게 성장하였고, 에너지 분야에서도 분산형 에너지 산업 및 정보 기반의 에너지 서비스 산업으로 진화 과정에서 연결을 통해 가치를 새롭게 창출하는 플랫폼의 역할이 커질것으로 전망된다. 따라서, 4차 산업혁명의 시대에 에너지 플랫폼 비즈니스 수행을 위하여 기존 에너지 인프라의 지능화와 에너지 정보에 대한 주도권 확보가 요구된다.

마. 빅데이터

CT기술이 발달해서 데이터 발생량은 엄청나게  증가하고,  정보 저장장치의 발달로 인한 비용감소와 정보의 분산관리 처리기술이 발달하고 있다. 엄청난 양의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 실생활에 활용하려는 시도는 증가될할 것으로 예상되며, 빅데이터 분석기술 진화는 다양한 유유형의 분야에서 빅데이터 활용을 지원할 수 있다. 향후 빅데이터 산업은 더욱 커지고 활성화 될 것으로 예상된다. 일반적으로 에너지부문에서 빅데이터 활용시, 에너지 현안에 대한 문제인식과 더불어 이에 대한 적용이 가능한 정보의 발굴 여부에 대한 탐색이 먼저 이루어져야 하고, 정보 수집을 통해 변수 간의 연관성이나 패턴 등을 분류할 수 있으며, 이를 기초로 빅데이터 분석기법을 이용한 알고리즘 제작이 가능해 예측 및 원인분석 등을 실시하고, 실시간 자동 문제해결이나 예측정보를 도출하는 과정이 단계적으로 이어질 수 있다. 기기별 실시간 전력소비 정보를 수집하는 경우, 기기별 수요관리 효과가 측정이 될수 있는데, 수요관리정책 설계시에 효율적인 기기별 맞춤형 정책을 수립할 수 있다. 냉장고와 같은 소비특성을 가진 기기를 배제하여 정책효율성을 제고가능한 장점이 있다. 또한 IOT의 도입 등 빅데이터 분석기반 축시 가전기기별로 전기사용량을 실시간 측정하는 것이 가능하다. 현재 일반적인 스마트계량기( AMI)는 전력사용 총량을 실시간 측정하고 있지만, 전원입력단에 하나의 센서를 설치하여 가전기기별로 전력사용량을 측정하거나, 개별로 기기에 센서를 부착하거나, 사물인터넷을 도입할 경우엔 기기별 전력소비량 측정도 가능하다. 이처럼 세분화된 정보를 실시간 수집할 수 있다면, 전력수요 예측 정확성을 높이고, 차별화된 수요관리정책을 설계 지원, 구체적인 수요관리정책 성과 평가, 에너지소비통계 정확성 제고 등의 측면에서 다양하게 이용될 수 있을 것으로 전망된다.  에너지 공급 및 소비 과정이 현대화될 수 있고, 스마트기기의 보급 또한 확산되고 있다. 에너지 관련 통계를 작성시 기존의 집계방법 보다 정확성을 보장할 수 있을 뿐 아니라 통계작성에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있게 할 것이다. 따라서 여러 가지 이유로 인해 정보 공개를 주저하는 관련 기관들을 데이터 공개에 참여시킬 수 있는 요인으로 작용할 수 있다.

<참고문헌 및 사이트>

1 https://www.energy.gov/eere/wipo/state-energy-program

2. https://www.plotwatt.com

3.  https://www.energyai.com/EAIWeb/GBCSMD.html

4. https://www.wegowise.com/products>

5. http://www.dsireusa.org

6. https://marketplace.pge.com/

7. 에너지 분야 신서비스사업 발굴 및 활성화(2017.9)

8. 미국의 연구개발 동향(2018)

13. 에너지 IoT, ICT기술 등을 활용한 에너지신산업 비즈니스 모델 개발 연구(2017.12)

15. 한국형 그린버튼 제도 도입방안 연구(2018.3)

16. 빅데이터 활용의 촉매제 그린버튼 도입현황(2018)

17. 주요 선도국 스마트그리드 실증 추진전략 및 성과 비교(2016)

18. 가상발전소(VPP) 기술 현황 및 전망(2018.4)

19. 신기후체제 대응을 위한 주요국가의  ESS 확대 장려정책 현황조사 및 국내 도입방안 제안(2017.12)

20 국내외 건축물 에너지 성능평가 기준 및 평가툴에 관한 고찰(2017)

21. IOT 기반 스마트 제로에너지 건물 액티브 융합기술 개발(2018)

22. 건축기술과 에너지기술의 융합, 제로에너지건축물 활성화 정책동향(2018.1)

23. V2G 기술과 실증연구 동향(2011.1)

24. 전력연동망(V2G ) 사업의 국내외 동향(2017.11)

25 해외 에너지분야의 디지털 플랫폼 구축 현황 및 시사점(2018.4)

26. 해외지역별 에너지신산업 유망시장분석 및 수출사업화 지원방안 연구(2017.11)