대한전기학회, 18일 포럼 통해 정책 및 발전방안 제시
5개 전기산업분야 '초격차 기술·인력양성 로드맵' 발표
내달 '대국민 탄소중립 전기산업발전 정책 백서' 발간

[에너지신문] 2050 탄소중립 목표 실현을 위해 전기학계가 발벗고 나섰다. 학계의 풍부한 지식과 경험을 바탕으로 탄소중립을 위한 인력양성과 대국민 홍보 등에 힘을 보탠다는 계획이다.

대한전기학회는 18일 한국과학기술회관에서 '탄소중립 전기산업발전 정책포럼'을 열고 정책 및 발전방안을 제시했다.

▲ 대한전기학회는 18일 '탄소중립 전기산업발전 정책포럼'을 개최했다.
▲ 대한전기학회는 18일 '탄소중립 전기산업발전 정책포럼'을 개최했다.

2019년 코로나19 확산 이후 올해 우크라이나 사태, 세계 경제의 악화 및 스태그플레이션 경고, 환율 상승과 외환위기 등 전기에너지산업계를 둘러싼 주변 정세가 혼란스럽다. 이러한 가운데 전기에너지 산업계도 뉴노멀의 새로운 국면에 접어들고 있어 새로운 도전과 변화에 나서야 한다는 여론이 대두되고 있다.

올해 초 우크라이나 사태의 영향으로 전 세계의 에너지수급과 관련된 에너지 패권경쟁 및 안보 문제가 중요시되고 있으며 2050년 탄소중립, 2030년 2018년 대비 온실가스 40% 저감이라는 중요 목표를 안고 있다.

2050년 전체 에너지수요 중 전기에너지가 차지하는 비중은 60~70%에 이르며 이 중 재생에너지가 차지하는 부분이 70%다. 앞으로 전기를 문제없이 전 국민에게 공급하는 것이 전기에너지 산업계의 숙제다.

전기학회는 탄소중립 실현과 에너지안보 확립을 위한 전기에너지 분야 '초격차 기술'의 도출과 개발전략로드맵 수립으로 탄소중립을 선도한다는 각오다. 학회는 2050 탄소중립 전기산업발전 정책백서 발간과 대국민 발표를 매년 수행하기 위해 올해부터 '탄소중립 전기산업발전 정책협의회'를 본부 산하에 두고 5개 부문별 탄소중립정책TF를 구성, 활동하고 있다.

탄소중립 전기산업발전 정책 포럼은 그 활동의 첫 결과를 공개 발표하는 자리로 △전력기술부문 △전기기기 및 에너지변환시스템부문 △전기물성응용 부문 △정보제어부문 △전기설비부문의 5개 전기에너지 산업 분야에 걸쳐 도출된 '초격차 기술과 인력양성 로드맵'을 발표했다.

협회는 토론 및 의견수렴을 거쳐 오는 12월 9일 '대국민 탄소중립 전기산업발전 정책 백서'를 공식 발표할 예정이다. 본지는 정책 백서의 주요 내용을 요약, 정리했다.

▲ 학회는 정책포럼 개최 직전 기자간담회를 열고 탄소중립 참여 취지 및 계획을 설명했다.
▲ 학회는 정책포럼 개최 직전 기자간담회를 열고 탄소중립 참여 취지 및 계획을 설명했다.

전력기술 부문

2050년 탄소중립 달성 및 전력부문 온실가스 감축을 위해 신재생에너지원은 미래 전력망의 주요 에너지원이 될 전망이다.

탄소중립 달성을 위해서는 전력망 안정화 기술, 공용망의 보강과 더불어 섹터커플링 등의 수요 부문과 전력시장 환경 개선이 뒷받침돼야 한다. 백서에서는 해당 영역들에서의 현 전력계통이 가지는 문제점을 분석하고, 이를 개선하기 위한 기술적, 정책적 방향성을 제언했다.

먼저 전력망 안정화 부문에서는 관성의 부족과 유연성 자원의 필요성을 확인했고, 이를 제공하기 위한 노후 발전기의 동기조상기로의 용도 변화, 최저 관성 제안 및 모니터링과 dispatch, 동기조상기의 시장참여 등 실용 수준의 해외 사례에 더해 그리드 포밍 인버터 기술 연구 및 실용화, 실험 단지 조성 등의 미래 기술 연구 사례를 통해 개선 방향성을 분석했다.

분석 결과를 바탕으로 동기조상기 및 그리드 포밍 인버터 디자인, 인버터 정밀 해석을 위한 모델링 및 EMT급 계통 해석, FFR/임계관성/RoCoF 등의 새로운 지표를 고려한 계통 운영에서의 개선 및 기술 발전의 필요성과 이를 위한 전문 인력양성을 제언했다.

다음으로 재생에너지원 확대에 따라 공용망 보강을 실현하기 위한 기술로 직류 송전 및 유연송전시스템을 제시하고, 이와 관련된 개선 사항을 제언했다. 세계적 선도기술을 보유하기 위해 전문인력 양성의 필요성을 역설하고, 직류 송전 및 유연송전시스템에 대한 투자 불확실성을 완화, 투자유인을 높이기 위한 정책 및 비전을 제시했다.

간헐적이고 변동적인 특성을 가진 재생에너지원의 발전 비중인 높을 것으로 예상되는 미래 전력망에서 유효전력 균형을 유지하기 위해서는 수요 부문의 개선이 필요하다. 따라서 신뢰성 있는 미래 전력계통의 운영을 위해 최종 수요처의 전기화를 통한 공급 및 수요 부문 간을 결합하는 섹터커플링 기술과 전기화가 어려운 소비 부문의 에너지전환 및 이 부문들의 에너지공급을 위한 P2X 기술에 대한 필요성 및 기술적, 정책적 개선을 제언했다.

전기기기 및 에너지변환시스템 부문

수송부문은 국내 온실가스 배출량의 14.3%를 차지한다. 따라서 온실가스를 적게 배출하는 저공해 자동차로의 전환이 시급하며, 이를 위해 전기자동차의 보급 확대가 가장 중요한 사안이다.

다수의 국민들에게 전기자동차가 확산되려면 가격, 성능, 주행거리 등에서 경쟁력 있는 전기차가 더욱 다양하게 개발돼야 하며 불편 없이 충전이 가능하도록 전기충전 인프라가 잘 마련돼야 한다.

가장 중요한 것은 충전인프라의 구축이다. 거주지 및 업무공간을 중심으로 완속충전기의 확충이 필요하며, 도시 내에서 접근이 편리한 주요 거점 및 장거리 이동상의 주요 교통거점별 고속충전기도 설치 확대가 필요하다. 기 설치된 충전기도 고장 등으로 불편이 많아 충전 및 충전소 관리에 대해 법규정비, 관리강화 등에 정부가 더욱 적극적으로 나설 필요가 있다.

그동안의 기술개발 노력을 통하여 우리나라의 전기차 경쟁력은 매우 양호한 상황이나 보다 대중적인 보급을 위해서는 가격과 성능 면에서 보다 대중적인 전기차가 출시돼야 하며, 이를 위한 기술개발과 함께 대국민 인식전환 홍보 등의 국가적 노력도 필요하다.

직류배전은 전기자동차 보급에 따른 충전인프라의 확대, 태양광 등 재생에너지 기반의 발전설비 증가, 직류전원을 사용하는 디지털 부하의 증가에 따라 대두되고 있는 기술로 직류로 생산, 소비되는 전력을 보다 효율적으로 이송하고 운영하기 위한 차세대 기술이다.

우리나라에서는 HVDC 기술 개발과 상용화 성공에 이어 LVDC 및 MVDC로 기술개발의 범위를 확장중에 있으며 최근에는 MVDC 분야의 대형 국책 연구과제가 착수, 기술 확보에 노력하고 있다.

전력에너지 시장의 패러다임 변화로 인하여 국내외적으로 직류배전 시장이 급속히 성장할 것으로 기대되고 있어 우리나라에서도 기술개발 투자와 함께 관련 인력양성, 표준화 활동 등에 보다 많은 투자가 필요하다.

■ 전기물성·응용 부문

전기물성·응용 부문에서 산학연의 기술개발 전략과 정부의 탄소중립 정책과 양립할 수 있는 연구방향을 검토한 결과 계통선진화(친환경·고효율화), 에너지 고효율화(디지털화)분야 기술개발을 2개의 대주제로 선정했다. 대주제별 구성기술을 탄소중립 기여도 중심으로 검토, 6개의 소주제를 선정해 전기산업 발전방향을 제시하고자 했다.

먼저 친환경고효율 전력기기 분야에서는 탄소중립 실현을 위해 SF6 Free 전력기기 분야는 신 절연가스를 적용, SF6 배출을 원천적으로 감축하기 위한 직접적인 접근방법으로 새로운 절연가스의 개발과 이에 맞춘 절연내력을 확보한 신전력기기의 개발이 필요함을 제시했다.

둘째, HVDC 및 MVDC/LVDC 분야는 차세대 신전력망의 구축으로 에너지 전달 체계의 고효율화를 이뤄 탄소저감에 이바지하는 것으로, 대륙간 국가간 계통연계 및 신재생 에너지 계통 연계가 급속히 진행됨에 따라 관련 연구개발을 통한 기술자립 및 인력양성이 시급함을 제시했다.

전력설비의 디지털화, 자원 및 자산의 최적관리 기술분야의 발전에 대응하는 것은 수명연장 및 비용절감을 통한 탄소중립에 기여할 중요한 분야다. 최적의 자산관리를 위해서는 에너지관리 플랫폼 기술 개발 및 보급, 자산의 수명 평가 및 유지관리 시스템, 수명연장을 위한 재제조 기술, 전력 ICT 인프라를 안정적으로 제공하는 기술등의 개발 및 관련 인력양성의 필요성이 제기된다.

마지막으로 친환경 고효율화 및 디지털화에 대비하기 위한 관련기술의 개발 로드맵과 이를 실현하기 위한 정부의 지원 필요성, 인력양성을 위한 관련 분야의 소요인력 및 향후 필요인력을 분석, 향후 5년간 현인력수준 대비 2배 이상의 전문인력 양성이 필요함을 제시했다.

정보 및 제어 부문

정보제어 분야에서 에너지 효율을 높이는 기술들은 다양한 신호 모니터링, 데이터 분석, 주요 지표에 대한 예측, 제어 및 최적화 기술들이 있다.

국가적으로 탄소중립을 달성하기 위하여 탄소 배출에 영향을 많이 미치는 대형 부하들에 대해 우선적으로 탄소 중립에 기여할 수 있는 운영 방안을 마련해야 한다. 전통적인 에너지 분야의 모니터링 시스템을 디지털 트윈 등을 이용해서 고도화해야 한다. 특정된 데이터는 빅데이터 또는 클라우드 컴퓨팅 등을 통해 저장 및 관리돼야 하며 이들 데이터들을 인공지능 및 최적화 기술로 분석하는 기술 개발 및 구현이 이뤄져야 한다.

정보제어 분야가 탄소 중립에 기여할 수 있는 부분은 에너지 효율화를 높이는 것이다. 즉 같은 양의 화석연료를 사용해 가급적 적은 손실을 야기, 출력을 얻도록 해야 함이다. 정보제어 분야의 기술들은 에너지시스템 그 자체가 아닌 에너지 발전, 분배, 관리 분야에서 다양한 계획 문제를 설정하고 모니터링하고 운영하는 상위 알고리즘 부분에서 탄소 중립에 기여할 수 있다.

에너지 효율화를 위해 에너지시스템에 특화된 다양한 정보제어 기술들에 대한 연구 개발이 국가적으로 이뤄져야 한다. 전통적인 에너지 시스템에 관한 인력뿐 만 아니라 인공지능, 최적화, 제어 및 객체 지향 프로그래밍과 같은 정보제어 기술이 겸비된 인력양성이 되도록 국가적인 정책 수립 및 집행이 필요하다.

전기설비 부문

전기설비부문은 전기안전 관점에서 safety protocol, 전기철도 관점에서 Modal shift, 설비시공 관점에서 Energy shift를 기반으로 탄소중립 달성에 기여하는 방안을 제시했다.

전기안전에서는 Safety protocol 기반 화석연료 이용설비 및 재생에너지와 전기수송에 대한 설치, 운영과 관리의 안전에 대한 적용기술과 효율화를 통해 전기설비 탄소배출 30% 감소를 목표로 제시했다. 전기철도에서는 Modal shift 기반 2030 NDC 37% 감소, 화석연료차에서 수송에 해당되는 부분을 전기수송으로 바꾸는 것을 목표로 제시했다. 설비시공에서는 Energy shift 기반 재생에너지 시공 투자(연 46조원)에 대한 조속한 집행과 관리, 정부 투자 목적 대비 80%에 이르도록 전략적 접근을 제시했다.

전기안전 분야에서는 기존 전기 재해 감소를 통한 탄소배출 30% 감소 목표 달성을 위해 전기안전 탄소배출 계산기 개발(화재, 설비고장, 사고파급 등)로 지속적인 모니터링을 강화하고, 중장기 전기안전기술로드맵의 철저한 이행을 위해 2027년까지 총 5880억원 규모의 전기안전기술개발 투자여력 목표설정과 이행을 추진하려 한다.

또한 115개 규정 개선, 연간 400명의 인명피해 감축, 2050년까지 총 1조 5000억원 규모의 시장 확대를 위해 탄소중립에 따른 미래환경대응 기술사업 투자 효과를 달성하고 데이터 쉐어링, 능동 대응을 위해 에너지 생산과 이동, 변환과 저장, 사용과정에서의 전기안전규약(safety protocol) 개발을 통한 에너지 전환 체계 대응, 전기안전 인프라 확충을 통한 탄소중립 활동성 지원 강화 등의 구체적인 추진전략을 제시했다.

전기수송 분야에서는 Modal shift 기반으로 국토교통 탄소중립 로드맵(교통분야) 에 따른 배출량 관리 방안을 제시했다. 2018년도 기준 981만톤의 배출량을 친환경 대중교통 기반의 전환을 통해 2030년 37.8%, 2050년 90.6~97.1% 감축을 목표로 했다.

설비시공 분야에서는 2050 까지 에너지(신재생, ESS) 관련 설비투자 예상 비용을 1394조원으로 설정하고, 이를 달성하기 위해 2030년 연간 약 46조원을 투자해야 할 것으로 판단했다. 이를 위해 2050년까지 재생에너지 설비투자 예상 비용은 654조원(699TWh)으로, 30년간 연간 약 21조 8000억원이 투자될 전망이다.

이같은 목표 달성을 위해 전기안전, 전기수송, 설비시공 분야 공학교과 신설을 통한 미래 유망 직종과 직업에 대한 이해도 향상이 필요하다. 전기설비 분야 비즈 모델 확대와 기회 제공 연구개발 및 정책 개발을 통한 기회제공을 위해 학계와 연계한 커리큘럼 개발 등의 인력양상 방안 도입을 추진할 계획이다.

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