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[자료] 4차 산업혁명 시대 대응 중장기 에너지효율관리 발전방안 연구

(사)한국에너지4.0산업협회 2021.02.15 10:13 조회 69
1. 연구의 필요성 및 목적
□ 연구의 필요성
 ○ 4차 산업혁명 기술의 확산과 고도화에 따른 디지털화로 에너지효율은 보다 가치 있는 자원으로 변모하고 있음
   - 디지털화는 에너지 사용 데이터의 수집 분석에 적용되어 에너지효율의 잠재력을 키우고, 자동화 및 클라우드 기반 효율관리 등을 통하여 에너지효율 생태계와 관련 시장을 변화시킬 것임.
   - 에너지 사용 데이터를 수집하고 분석하는 디지털 기기 및 기술을 이용하여 에너지효율을 향상시킬 수 있고, 사업장 또는 빌딩 단위의 에너지효율 최적화를 제공
 ○ 디지털 기술을 활용한 에너지효율 개선은 한국판 그린·디지털 뉴딜 등 관련 정책에 의하여 가속화될 전망이며, 디지털 에너지효율 정책 설계를 위한 기본방향 설정이 필요
   - 디지털 에너지효율의 이점을 살릴 수 있도록, 정부 정책은 혁신기술 수용에 대한 소비자의 시장 장애요인 제거, 데이터의 접근성과 프라이버시 사이의 균형 유지 등 다양한 문제를 해결하는 방향으로 설계되어야 함.
   - ‘수요자 관점’에서의 시장참여 활성화를 위한 생태계 조성방안에 대한 정책적 지원 및 수요자 선호를 반영한 관련 서비스 시장 활성화 방안 마련이 필요
2. 연구내용 및 주요 분석 결과
□ 디지털화에 따른 에너지 수요관리 생태계의 변화
 ○ 디지털화는 에너지효율 개선과 편리성을 제공
   - 디지털화의 진전으로 스마트 센서, 디지털 트윈, 사물인터넷(IOT), 인공지능, 시각화 등 다양한 기술을 모니터링 및 진단에 적용할 수 있고, 자동제어 기능 등을 활용하여 에너지 소비 최적화를 달성할 수 있음.
   - 디지털화에 따른 수요관리의 영향
   - 수요반응의 편리성과 수요자원의 가용성을 확대하며, 분산에너지 자원과의 통합운영을 통하여 분산에너지 자원의 확대 및 수요관리에 기여
 ○ 디지털화와 에너지 시스템의 변화
   - 디지털화는 에너지 부문 간 수요와 공급의 경계를 허물고 분산자원 및 부하관리를 통합하여 에너지 낭비를 줄이며, 시스템의 신뢰성과 유연성을 향상시킴.
- 디지털 기술과 분산에너지 자원에 대한 소비자의 선택 및 선호도 증가, 관련 기술의 혁신, 데이터 접근성 및 규제 개선 등 다양한 디지털 효율정책의 뒷받침을 통하여 이러한 변화는 더욱 가속화될 전망임.

□ 수요관리 활성화를 위한 디지털 생태계 조성방안
 ○ 디지털 기술을 활용한 에너지효율 개선과 관련된 시장 장애요인과 우선순위 식별
   - 계층화 분석법(AHP)을 활용하여 분석한 결과, 국내 에너지 관리자는 디지털 기술을 활용한 에너지효율 투자에 있어 가장 큰 장애요인으로 투자비 회수의 장기화를 들었고, 그 다음으로 에너지효율 분야에 대한 투자 우선순위가 낮은 것을 듦.
   - 그 외에 기초 인프라 부족, 높은 초기투자비용, 사내 전문가의 부족 등이 중요한 시장 장애요인인 것으로 나타남.
 ○ EMS 기반 디지털 기술관련 소비자 선호
   - 에너지 관리자가 평가하는 에너지효율 향상을 위한 디지털 기술의 선호도를 이산선택실험(DCE)에 의해 분석한 결과, 연결방식에서는 기존 설비에 센서 부착, 관리방식에서는 위탁업체 활용, 제어방식에서는 자동제어를 선호하는 것으로 나타남.

□ 지능형 수요자원 통합관리 플랫폼의 필요성 및 구축방안
 ○ ‘효율성개선’, ‘신규성 발견’, ‘평가 및 관련 정보제공’ 측면에서 지능형 수요자원 통합관리 플랫폼의 구축이 필요
   - 기술 기반 플랫폼을 통해 기기, 설비, 시스템 단위의 통합 제어, 운영을 자동화하여, ESS(Energy Storage System), HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning) 등 동적 자원을 활용한 운영 최적화와 비용절감, 관리의 편리성을 높일 수 있음.
   - 서비스 소비자를 대상으로 한 B2B(산업용) 서비스, B2T(지자체) 서비스, 에너지 솔루션 등 다양한 형태의 새로운 비즈니스 모델로의 확장이 용이함.
   - 플랫폼은 전통적인 에너지 소비자가 에너지 프로슈머로 전환되면서 필연적으로 등장하게 되는 새로운 시장으로 역할을 함.
   - 플랫폼은 수요반응자원 등 분산자원과 함께 양방향 통신을 통해 소비자 간 정보 교환이 가능한 구조로, 이를 통해 연결성이 강화되어 그리드의 유연성이 커지고 다른 플랫폼과의 연계를 통한 확장성이 강화됨.
   - 개별기기 단위의 프로파일링과 소비 데이터, 더 나아가 시스템, 지역 단위의 에너지 수요 데이터를 이용하여 정책 검증과 성과 평가에 활용
   - 플랫폼 운영을 통해 수집된 경제성 등에 대한 자료를 토대로 벤치마킹에 필요한 자료 제공이 가능
   - 국가 에너지계획 수립 시 검증된 자료와 통계를 기초자료로 활용할 수 있음.
 ○ 지능형 수요자원 통합관리 플랫폼의 기술 환경
   - 개별 수요관리 서비스를 개발하고 플랫폼에서 제공하기 위해 ① IT 인프라(IoT, 통신 기술), ② 데이터 기술(빅데이터, 클라우드), ③ 실행 기술(AR/VR, 로보틱스, 디지털 트윈), ④ 분석 기술(인공지능)이 필요
   - 기술 환경을 구축하고 기술 활용을 위해서는 H/W, S/W 단계에서의 제반 요건을 갖추는 것이 필요
   - 수요관리 서비스의 질적 향상을 위해서는 에너지원별(전기, 가스 등 네트워크 에너지) 스마트 미터링 및 기기 활용 기반의 IoT 마이크로 미터링 데이터 수집, 에너지 사용주체의 행동 데이터, 경제, 기상 등의 외생 데이터의 유기적 활용이 필요
 ○ 지능형 수요자원 통합관리 플랫폼 구성 요소
   - 플랫폼은 에너지 소비자, 서비스 공급자 등 주요 이해관계자, 에너지효율, 부하관리, 분산자원 관리 등의 에너지 서비스, 이를 기반으로 에너지 수요자원의 통합관리 서비스로 이루어짐.
○ 한국판 뉴딜을 통한 지능형 수요자원 통합관리 플랫폼 발전방안
   - 지능형 수요자원 통합관리 플랫폼은 D N A(Data, Network, AI) 기반기술을 바탕으로 에너지 절약과 환경 개선, 신재생에너지 확산 등의 기반이 되는 “그린 에너지댐” 등 친환경 에너지 인프라 구축을 가속화할 전망
   - 에너지 수요자원 관련 신시장 창출과 민간의 투자를 촉진하는 디지털/그린 융복합 뉴딜의 촉매제 역할을 할 것으로 예상
   - 기술 기반 플랫폼으로 전환하기 위해서는 기술적인 환경, H/W, S/W의 제반 요건을 갖추고 제도적인 지원이 뒷받침이 필요

3. 결론
 ○ 수요관리의 디지털 전환은 국내 에너지 수요관리 혁신을 위한 새로운 기회이자 도전
   - 한국판 뉴딜 종합계획으로 데이터 경제 활성화를 통해 新산업 육성 및 주력산업의 디지털 전환을 가속화할 수 있음.
   - 데이터 경제 및 디지털 시대를 맞이하여 국내 에너지수요관리 시스템도 새로운 전환의 문턱에 서 있음.
 ○ 에너지수요관리와 효율 혁신이 이루어질 수 있도록 에너지수요 측면의 데이터 구축과 생태계 조성이 시급한 핵심과제가 되고 있음
   - 풍부한 양질의 에너지수요 데이터가 건물·산업 전반에서 생산·활용되어 에너지수요관리와 효율 혁신을 이룰 수 있음.
 ○ 에너지수요 부문의 디지털 혁신
   - 수요에 대한 신뢰성 있는 계측 데이터 구축(수집·표준화·분석)이 우선적으로 추진되어야 함
   - 데이터 기반 지능형 수요관리 생태계 조성을 위해서는 데이터 거래·공유 및 수요관리 서비스 제공을 지원하는 클라우드 기반 플랫폼 구축이 필요
   - 디지털 시스템은 사이버 공격에 취약하고 개인정보가 데이터에 포함되어 있으므로 보안 및 개인정보 보호방안 마련이 필요
   - 빅데이터 기반의 에너지관리는 새로운 분야로서 전문가가 부족하므로, 에너지 전문가, 데이터 과학자, IT 전문가, 엔지니어링 전문가 및 에너지관리 전문가의 협업이 필수적이며. 관련 분야의 인력 양성이 필요함.
 ○ 수요관리 분야야말로 디지털 뉴딜과 그린 뉴딜을 모두 포괄하는 분야로. ‘한국판 수요관리 뉴딜 정책’이 전략적으로 과감하게 추진되어야 함.

* 출처 : 에너지경제연구원(2020년)