스마트그리드 표준화의 추진현황 및 과제

이현기 한국스마트그리드협회 표준인증총괄팀장


스마트그리드 표준화의 추진 현황 및 과제라는 주제로, 표준화에 대한 일반적인 사항과 현재까지 표준 개발을 어느 정도 수준까지 해 왔는지, 그리고 이를 토대로 향후 계획에 대해 살펴본다.

김혜숙 기자 (eltred@hellot.net)



스마트그리드에 대한 표준화 트리 체계를 보면, 그림 1에서 보는 바와 같이 국가기술표준원을 토대로 운영되고 있다. 그 아래로 스마트그리드 표준화 포럼이 운영되고 있다. 이 포럼은 한국스마트그리드협회가 지능형 전력망 법률에 의하여 표준 개발을 위탁받아서 법적으로 수행하고 있다. 표준화 포럼은 상위 WG(워킹그룹)와 도메인 위원회라는 표준개발위원회가 조직되어 있고 각 WG과 위원회 산하에는 표준 개발, 실질적으로 표준 개발을 하는 워킹 그룹 또는 프로젝트 팀이 운영되고 있다. 현재 표준화에 참여하는 인원들은 총 400여명이고 있고 각 도메인 위원회, 각 상위 워킹 그룹에서 각 표준을 개발하고 있다.



표준개발의 기본 방향은 총 3가지 트랙으로 나뉘며, 먼저 케이스 1의 경우 국제 표준이 완료된 상태다. 지금까지 기술 표준원에서 주로 정책적으로 진행하는 프로젝트가 해당된다. 국제 표준이 지정된 표준의 경우에는 신속히 국내 표준으로 들여와 사업자들이 사용할 수 있게끔 기반을 마련해 주고 있다. 보는 바와 같이 전기자동차가 가장 국제 표준이 완료된 경우를 가지고 사업화한 경우라고 보면 된다. 현재 국제 표준이 가장 활성화되고 빠르게 진행되고 있는 분야는 전기자동차다. 그 이유는 전기자동차의 국제 표준이 빨리 진행되었다는 점과 또 하나는 환경 보호 사업과 같이 표준 기반을 토대로 사업을 진행하겠다는 지침이 있었기 때문이라고 볼 수 있다.
다음으로 케이스 2는 국제 표준이 개발 중인 경우이다. 국제 표준이 개발 중인 경우는 국내 표준을 먼저 개발을 하는데, 이때 국내 표준만 개발하는 것은 아니라 개발 중인 국제 표준을 들여와 국내의 기술을 반영해서 자체 표준을 우선적으로 개발을 해서 확장 사업이라든지 보급 사업 등에 적용하고 있다. 두 번째 트랙으로는 개발한 자체 표준을 가지고 협회를 포함한 외부 전문가를 각 표준화 단체에 파견하고 거기에 따라서 국제표준화기구에 국내 기술을 반영하여 차후에 국제 표준이 진행되더라도 국내 기술과의 갭을 최소화하는 것을 목적으로 하고 있다.
케이스 2의 국제 표준이 개발 중인 4개의 주요 어플리케이션(모델)을 보면 EV/EES, DR(수요관리), AMI 그리고 가장 중요한 공통정보모델이 현재 국제 표준에서 개발되고 있다. EES는 TC120이라는 새로 TC가 설립되어 워킹그룹 1에서 5까지 개발되고 있고 DER에 대한 통신 구조, 모든 표준은 61850과 맵핑되고 있는데 EV, EES, DR 부분들이 61850과 모델링을 하는 작업이 진행되고 있다.



DR의 경우는 CIM이라는 공통정보모델 표준과 오픈 ADR이라고 하는 공통정보모델이 주도권을 확보하기 위해서 국제적으로 논쟁되고 있는 상황이다.
AMI는 PLC 기반의 DMT PLC 프로파일을 갖고 모든 스마트미터를 포함한 AMI 시스템을 IPv4 기반의 국제 표준이 진행되고 있고, 또 하나는 스마트 미터링에 대한 프레임워크가 논의되고 있다.
마지막으로 공통정보모델은 CIM이라고 하는 모델인데 변전, 배전, 중장기적 계획은 소비자단까지 CIM으로 붙겠다는 것이 현재 국제 표준에서 진행되고 있는 현상이다. 사업하는 사람들은 공통정보모델에 반드시 참여를 해야 한다.
국내의 특수한 상황 등 국제 표준이 없는 경우가 있는데, 이때는 자체 표준을 조속히 개발하고 국가 표준을 국제 표준으로 제안하는 프로세스를 취하고 있다.
모든 스마트그리드의 표준, 엔드 디바이스는 IEC61850이라고 하는 통신하고 맵핑 또는 하모나이제이션이 이루어지고 있다. 다시 말하면 EV, DER, EES 등 모든 하부 엔드 어플리케이션은 IEC61850과 맵핑 작업이 진행 중이라는 점을 염두에 두어야 한다. IEC61850과 똑같은 프로토콜은 굉장히 많다. 그러한 동일한 프로토콜은 마찬가지로 61850과 맵핑, 하모나이제이션되고 있다. 즉 엔드 디바이스부터 모든 어플리케이션들은 IEC61850 기준으로 변경, 즉 시스템이 통합되고 있다는 얘기이다. 상위 정보모델 역시 IEC61850의 CIM이라는 공통정보모델과의 하모나이제이션이 국제 표준으로 진행 중이다.
다시 말해, 스마트그리드는 System of Systems, 그중에서도 엔드 디바이스부터 상위 정보모델까지 하나의 시스템으로 변화고 있다는 점을 명심해야 한다.
우리나라의 현재 수준은 충전기와 사양 간의 커넥터 형상, 인터페이스를 논하고 있지만 국제 표준에서는 전기자동차가 계통과 연계됐을 때, EES라는 것이 배전이나 변전에 설치됐을 때 어떤 통신 방식과 어떤 정보 모델로 어떤 데이터를 어떤 방식으로 보내고 받을 거냐에 대한 문제를 논의 하는 것이 국제적인 상황의 흐름이고, 이 부분을 파악해야 한다.
스마트그리드협회에서 운영하는 표준화 포럼의 표준 개발 선정은 3가지 방식, 즉 Top-Down(20%), Bottom-Up(15%), 정책사항 지원(65%, 자체)으로 진행되며 그중 수요조사를 통해서 이루어지는 Bottom-Up이 가장 저조한 실적을 보인다. 그 이유는 시장의 부재가 가장 클 것으로 본다. 전기자동차 사업처럼 정부에서 운영하든 민간에서 자유롭게 운영하든 시장이 있었다면 아마 시장에 부합하기 위한 표준화는 반드시 활성화됐을 거라고 본다.
지금 표준 개발이 가장 활발한 것은 정책 사업이다. 정책 사업이라고 하는 것은 전기자동차 보급 사업, 스마트그리드 보급 사업, 확산 사업, 에너지관리공단의 보급 사업 등 정책적으로 이루어지는 사업을 말하며, 이 부분에 대한 표준 기반을 마련하기 위한 표준 개발이 가장 활발하게 이루어지고 있다. 탑다운 방식은 프레임워크 및 로드맵 50개 아이템에 따라서 상호운용성 연구회와 협의를 통해 전체의 약 20%를 개발해 나가고 있다.


표준 개발 현황

표준 개발 현황 실적을 보면 38건 정도가 제·개정이 완료됐고 주로 AMI, EV, DER, EES의 일부가 개발 완료됐고 국제 표준의 경우 랩 주도 하에 FACTS, CMD,EES, Modbus 등 7건 정도가 기술이 개발되고 있고 국내 표준은 33건 정도가 진행되고 있다.



AMI
AMI는 스마트그리드 핵심 인프라이기 때문에 표준 개발도 가장 활발하게 이루어지고 있다. 현재 스마트가전에 대한 인터페이스가 마무리가 됐고 스마트미터와 상위단과의 인터페이스가 논의되고 있으며, 여기에는 현재 PLC도 쓰고 있지만 향후에는 무선이나 IP 기반의 통신 방식이 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
EV
가장 활발한 논의됐던 분야로 90% 개발이 완료됐다. 다만 전기자동차와 충전기 간의 통신 방식의 하나인 PLC 방식에 대한 논의가 표준으로서는 마무리가 됐지만 기술적으로 풀어야 하는 문제가 일부 남아 있다. AC 충전기 위단에 관리 시스템이 있는데, 관리 시스템은 환경부 관리 시스템, 한전의 관리 시스템, 서울시의 관리 시스템이 각각 존재하고 상호 간의 정보 보안이 전혀 이루어지지 않고 있기 때문에 갭으로 남겨져 있고 이를 해결하기 위해 표준을 개발 중이다. 또 DC 충전기라고 하는 계통 간의 갭이 있다. 충전기와 계통 간의 통신 및 정보 모델은 IEC61850과의 맵핑 방향으로 가고 있기 때문에 그런 부분들이 국제 표준에서 다루어질 것으로 예상한다.
DER
스마트그리드는 현재의 기술이자 미래의 기술이다. 그래서 DER은 미래를 고려해 만든 표준이었다. 즉 현재 우리나라에 구축되지 않은 시스템을 표준으로 개발한 것이다. 현재 우리나라는 분산형 전원 통합정보관리 시스템이 존재하지 않는다. 하지만 스마트그리드 시스템이 된다는 전제 하에 이러한 시스템이 반드시 필요할 거라고 가정해 만들어진 표준이다. 그래서 분산형 전원을 관리할 수 있는 시스템, 이 시스템과 계통 시스템과의 인터페이스 부분이 개발되어 있고 현재 남아 있는 EES와 관련해서는 조만간 현재 150kW급까지는 표준이 완료될 예정이며 향후 EES와 계통 간 인터페이스를 위한 정보 모델이 표준으로 개발될 계획이다.
DR
DR의 시스템은 전력거래소와 DR에 참여하는 수용자, 부하관리사업자, 이를 관리하는 통합 관제센터로 구성할 수 있다. 이 모든 것을 관장할 수 있는 표준은 100% 만족할 수는 없지만 현 시점에서는 오픈 ADR2.0 프로파일 A와 B라는 정보모델 표준을 사용할 수 있다. 조만간 오픈 ADR 독자적인 표준이 개발이 완료될 것으로 보이고 향후에 전력거래소의 오픈 ADR이라든지 DR 프로그램 운영 시에 표준이 개발될 것으로 논의를 진행할 계획이다.