포커스

1

스마트 그리드 도전과제와 추진 방향

박찬국* 용태석**

현재 세계 주요국은 스마트 그리드 구축을 경쟁적으로 추진하고 있다. 그러나 스마트 그리드는 전력, 컴

퓨팅, 통신, 소프트웨어, 가전, 반도체 등 다양한 기술요소가 복합적으로 얽혀 있고, 참여 사업자 역시 기술

요소만큼 다양하기 마련이다. 그리고 아직 스마트 그리드의 비전을 실현시킬만한 성숙한 기술이 충분하지

않고, 지속적으로 첨단 지능형 기술이 에너지기술과 융합되어야 하는 과제를 안고 있다. 본 고에서는 스마

트 그리드 구축에 있어 도전과제들을 절차적, 기술적 측면에서 살펴보고, 향후 스마트 그리드 추진 방향을

개괄적으로 정리하였다. 특히, 공식적이고 개방적인 표준개발 거버넌스 구축, 스마트 그리드 기술 및 시스템

의 상호운용성과 보안의 중요성을 강조하였다. ▨

I. 서 론

최근 녹색기술의 핵심으로 부상하고 있는 스마트

그리드(지능형 전력망)는 에너지와 IT(정보통신)의

대표적인 융합 사례로서 전력망의 신뢰성, 효율성,

안정성을 향상시킨다. 뿐만 아니라 전기자동차 충전

을 지능화하고, 재생에너지와 전력계통 연계를 용이

하게 하여 재생에너지 보급을 촉진시켜 주기도 한다.

스마트 그리드는 기존 아날로그 전력망을 디지털화

하고 양방향 통신기술을 통해 전력망 운영자, 발전

업체, 전력소비자, 에너지관리서비스업체, 장비제공

업체 모두에 새로운 가치를 제공하고, 나아가 국가

경제성장 및 기후변화 대응에도 큰 기여를 할 것으

로 기대되고 있다.

이에 세계 주요국은 스마트 그리드 구축 경쟁에

분주한 상황이다. 미국은 2007 년 에너지 독립 및

목 차

* 에너지경제연구원 에너지시장연구실/연구원

** 한국미래연구원 에너지 IT융합연구실/연구원

I. 서 론

II. 스마트 그리드 개념 및 특징

III. 스마트 그리드 도전과제

IV. 스마트 그리드 추진 방향

V. 결 론

포커스

주간기술동향 통권 1411호 2009. 8. 26.

2

안보법(Energy Independence and Security Act)을 제정하고 스마트 그리드의 정의, 특징, 추진

과제 등을 명시하였으며, 2009 년 2 월 통과된 경기부양법에서는 스마트 그리드 프로젝트 지원

에 45 억 달러를 배정하였다. 그리고 NIST(National Institute of Standards and Technology:

미국 국립표준기술원)가 중심이 되어 2009년 말까지 미국 내 스마트 그리드 표준을 정립할 계

획을 갖고 있다[1]. EU 의 경우 1990 년대 후반부터 재생 가능한 자원 및 분산발전을 전력 네

트워크와 통합시키는 과정에서 IT를 적극 활용해오다가 2005년 스마트 그리드 계획을 발표하

면서 지능형 전력망 구축 전략을 고도화한다. 스마트 그리드에서는 5 개의 연구부문과 19 개의

세부과제를 설정하였다.1) EU는 이 스마트 그리드 전략을 실행으로 옮기기 위해 프로젝트에 참

여할 구성원, 재정지원 규모, 주요 연구프로그램 등을 FP7(7th Framework Program: 2007-

2013)에서 새롭게 결정하였다[3]. 유럽은 FP7 하에서 스마트 에너지 네트웍스(Smart Energy

Networks) 및 IT 를 통한 에너지 효율화 전략을 통해 스마트 그리드를 구축하고 있으며, 최근

2009년 4월에는 2022년까지 EU 회원국의 모든 건물에 스마트 계량기를 설치하는 계획을 발

표하였다[8]. 일본도 CRIEPI(Central Research Institute of Electric Power Industry: 전력중앙

연구소)를 중심으로 신규 전력 네트워크 감시와 전체 네트워크 신뢰성을 평가하는 데 있어 IT

를 적극 활용하고 있다[3]. CRIEPI 는 TIPS(Triple I(Intelligent, Integrated and Interactive)

Power Systems) 개발에 주력하고 있는데, 주요 목표는 수요와 공급의 통합 제어, 분산형 전원

관리, 대규모 정전방지, 전력설비관리 고도화 등이다[9]. 한편, 호주 정부도 2009 년에 A$1 억

(US$7,900만)을 스마트 그리드 기술 보급에 배정하였으며, 중국 정부도 스마트 그리드 구축을

위한 10 개년 프로젝트를 추진할 계획인데, 산업계에 따르면 연간 약 680 억 위안(US$100 억)

이 스마트 그리드 부문에 투자될 것으로 보인다[4]. 국내에서도 2005년부터 전력IT 사업을 국

가적 차원에서 추진해오고 있으며, 2011년까지 810억 원을 투입해 3,000세대 규모의 전력IT

시스템을 구축하는 ‘녹색전력 통합실증단지’를 만들고, 2012년까지 2,500억여 원을 투입해 전

력IT상용화 기술 개발에 주력한다는 방침이다[2].

이와 같이 스마트 그리드에 대한 기대가 매우 크고, 세계 각국이 치열하게 스마트 그리드 구

축 경쟁을 펼치고 있는 상황에서 스마트 그리드가 곧 현실화될 것 같고, 저탄소경제를 구축하는

일이 어렵지만은 않아 보일 수도 있다. 그러나 스마트 그리드는 전력, 컴퓨팅, 통신, 소프트웨어,

가전, 반도체 등 다양한 기술요소가 복합적으로 얽혀 있고, 참여 사업자 역시 기술요소만큼 다양

1) 주요 연구과제로는 스마트 배전망 구축, 효율적인 장거리에너지공급, 송·배전 자산관리, 지속가능한 운영과 전력공급 관련 미래예측기술개발,

고객 인터페이스 기술혁신 및 표준화, 규제개혁방안 등이 있다. 자세한 내용은 [European Commission, 2007. “Strategic Research Agenda

For Europe’s Electricity Networks of the Future.”]를 참조하기 바란다

포커스

3

하기 마련이다. 그리고 아직 스마트 그리드의 비전을 실현시킬만한 성숙한 기술이 충분하지 않

고, 지속적으로 첨단 지능형 기술이 에너지 기술과 융합되어야 하는 과제를 안고 있다.

이 고에서는 특정 새로운 사실을 정리하기보다는 스마트 그리드에 관한 현실적인 이해를 돕

고자 스마트 그리드의 특징을 집약적으로 설명하고, 스마트 그리드가 갖고 있는 도전과제는 무

엇인지를 조명하고자 한다. 그리고 국내에서는 2009년 말까지 스마트 그리드 추진 로드맵을 설

정하고자 하는데, 로드맵 설정에 있어 어디에 초점을 맞춰야 하는지를 짚어보고자 한다. 이는 국

가적으로 스마트 그리드 사업을 추진해감에 있어 정책적 시사점을 제공한다는 차원에서 의의가

있다고 본다.

II. 스마트 그리드 개념 및 특징

스마트 그리드는 워낙 방대한 범위에서 논의되고 있으므로 특별히 확립된 개념이 있는 것은

아니지만, 보통 기존 아날로그 전력망에 양방향 통신, 센서, 컴퓨팅, 소프트웨어와 같은 지능형

기술을 적용하여 전력망의 효율성, 신뢰성, 안전성을 높이며, 분산자원을 효율적으로 관리하는

지능형 전력망으로 정의되고 있다.

(그림 1)과 같이 스마트 그리드는 크게 지능형 장치, 양방향 통신, 고급제어시스템을 갖추어

분산형, 지능형 전력망 관리 플랫폼을 갖추고 있다. 이 플랫폼 위에서 재생에너지 통합, 전기자

<자료>: [2]박찬국 외, 2009.3; [5]CISCO, 2008.10

(그림 1) 스마트 그리드 플랫폼과 애플리케이션

주간기술동향 통권 1411호 2009. 8. 26.

4

동차 충전방식 지능화, 스마트 계량, 전력망 모니터링, 수요 반응(demand response)과 같은 애

플리케이션을 가동할 수 있다.

지능형 장치는 현재의 상태를 모니터링하기 위한 전자 센서와 계측장치를 갖추고 있고, 기기

자체의 기본적 의사결정을 위한 디지털 지능장치를 갖추고 있다. 이러한 요소들은 실시간 상황

인지, 전력의 정확한 양과 품질의 측정, 계량 등의 기능을 수행한다. 양방향 통신은 인터넷, 전력

선 통신, 이동 통신, 인공위성 등 다양한 방식이 존재하는 데, 이러한 통신네트워크를 통해 서로

간 정보를 교환할 수 있게 한다. 고급제어시스템은 방대한 데이터를 정밀하고 신속하게 처리하

거나 시스템 최적화에 활용된다. 또한, 자가복구(self-healing) 기능을 가능하게 하여 피해가 확

산되기 전에 사전 대응할 수 있게 한다[2].

미국 MGI(Modern Grid Initiative)는 스마트 그리드의 특징을 다음과 같이 제시하고 있다.

첫째, 스마트 그리드는 소비자들의 적극적 참여를 가능하게 한다. 소비자는 에너지 사용 현황에

대한 정보를 제공받고 자신들이 전기를 사용하고 구매하는 방식을 고쳐 나감으로써 에너지 절감

을 실천한다. 스마트 그리드 시스템은 소비자들에게 인센티브와 디스인센티브(억제요인)를 부여

하며 소비자들이 선택권을 갖게 한다.

둘째, 스마트 그리드는 다양한 발전방식과 저장 옵션을 지원한다. 기존의 중앙집중화된 대규

모 전력발전 방식뿐만 아니라 신재생에너지를 통한 분산발전과의 연계가 가능하다. 또한 저장장

치와의 연계도 확대될 것으로 보이는데, 저장기술이 발전함에 따라 배터리 등의 저장기술은 스

마트 그리드 솔루션의 일부분이 될 것이다.

셋째, 스마트 그리드는 새로운 제품, 서비스, 시장을 창출한다. 스마트 그리드는 전력제공을

넘어 다양한 부가 서비스 제공을 촉발함으로써 새로운 제품, 서비스, 시장을 창출한다.

넷째, 디지털 경제에 걸맞은 전력 품질을 제공해 준다. 스마트 그리드는 상대적으로 작동오

류가 적은 신뢰성 높은 전력을 제공해준다. 디지털 경쟁체제에서 전력 신뢰성의 확보는 핵심 경

쟁력 요소이다.

다섯째, 스마트 그리드는 자산의 활용을 최적화하고 운영을 효율화 한다. 통합 네트워크로

연결되어 자산들이 통합 관리되고 자동화 솔루션을 통해 운영 효율성이 확대된다.

여섯째, 스마트 그리드는 자기 치유 역량을 가지고 있다. 앞서 언급했듯이 스마트 그리드는

스스로 시스템 오류를 규명하고 대응하며 오류를 바로잡기 위한 노력들을 수행한다. 특정 부분

에서 문제가 발생하면 격리시켜 분석한 후 사람의 개입 없이도 복구될 수 있도록 설계되기 때문

이다.

포커스

5

III. 스마트 그리드 도전과제

전력망이 지금까지는 발전소에서 소비자까지 단방향으로 전력을 보내는 방식이었다면 스마

트 그리드 하에서는 양방향의 정보교환이 일어나고 고객과 고객 간 상호작용이 이루어지며 흩어

져 있는 다양한 분산자원의 활용이 촉진되는 등 에너지 생산, 전달, 사용에 있어서의 패러다임

전환이 나타나게 된다. 이 전환 과정에서 다음과 같은 절차적으로 고려해야 할 사항과 기술적으

로 해결해야 할 사항이 있다[6].

1. 절차적 과제

가. 광범위하고 복잡한 이해관계 고려

에너지와 IT의 융합체인 스마트 그리드는 다양한 영역의 업체들이 참여하는 복잡한 시스템

이다. 스마트 그리드에는 전력업체, 계량기 제조업체, 네트워크업체, 소프트웨어 및 제어솔루션

업체가 중심적으로 참여하고 있다. 특히, 2009년에 들어 정부 지원 폭이 확대되고 시장 전망이

우호적으로 변하면서 신규사업자의 참여가 계속해서 늘어나고 있다. 예컨대, 검색엔진업체인 구

글은 파워미터(PowerMeter)라는 소프트웨어를 통해 에너지 효율 서비스 사업에 뛰어 들었고,

마이크로소프트 역시 새로운 웹 서비스(Hohm)를 출시하여 에너지 사용을 관리하는 사업 분야

로 진출하였다. 미국의 1, 2위 이동통신사업자인 에이티앤티(AT&T)와 버라이즌(Verizon)도 스

마트 그리드 사업을 자사의 핵심 사업 범주에 포함시켰고, 미국의 최대 위성통신업체인 휴스

(Hughes) 또한 스마트 그리드 사업에 뛰어들었다. 이뿐만 아니라 반도체 산업도 스마트 그리드

를 새로운 성장동력으로 인지하고 있고, 가전업체 또한 스마트 그리드와 호환성을 갖는 제품을

생산할 계획을 갖고 있다. 이러한 사업자뿐만 아니라 스마트 그리드를 통해 에너지 절감을 추구

하는 소비자, 이해 관계자들 간 관계를 조율하고 공정한 경쟁 환경을 조성하는 규제기구에 이르

기까지 수많은 이해관계집단이 관련을 맺고 있다. 따라서 스마트 그리드 구축단계에서부터 가급

적 여러 이해 관계자들의 요구를 이해하고 조율하는 노력이 중요하다.

나. 스마트 그리드로의 단계적 이행

스마트 그리드로의 이행은 100여 년 간 지속되어 왔던 전력시스템의 근간을 바꾸는 작업인

만큼 장기적이고 체계적인 계획 하에 신중하게 이루어져야 한다. 기존의 설비와 시스템을 단기

간에 교체하고자 하는 것은 불가능하며 현명하지 못한 접근이다. 스마트 그리드로의 이행과정에

서 생기는 불편을 최소화하고 전력 소비자들의 수용성을 높이기 위해서는 새로운 시스템이 기존

주간기술동향 통권 1411호 2009. 8. 26.

6

전력 시스템과 조화를 이루면서 점진적으로 개선되어야 한다. 특히, 스마트 그리드는 전통적 전

력시스템에 비해 소비자들의 적극적인 역할과 참여가 중요한 만큼 이행과정에서 소비자들에게

스마트 그리드의 편익에 대한 충분한 홍보와 교육이 이루어져야 한다. 아울러 전력망의 신뢰성,

안전성, 사이버 보안과 같은 이슈에 대해서도 충분한 대비책이 마련되어야 한다. 이를 위해서는

스마트 그리드의 비전을 명료하게 설정하고 이를 구체화하기 위한 추진계획을 단계별로 수립한

후 점진적으로 개선해 나가는 것이 중요하다.

다. 스마트 그리드 사이버 보안 제도 및 인식 강화

전력망에 IT가 결합함에 따라 정보통신 네트워크 및 기기에서 발생하고 있는 보안문제가 전

력 인프라에서도 나타날 가능성이 있다. 즉, 고객들의 전력사용행태에 관한 정보의 수집과 도용,

전력 사용요금에 관한 조작, 네트워크로 연결된 전력 시스템의 마비 등 기존에는 나타나지 않았

던 새로운 보안 위협에 직면할 수 있다. 따라서 기술적 측면에서의 보안 대책이 마련되어야 할

뿐만 아니라 법제 차원에서 사이버 보안에 관한 규정과 처벌조항, 전력사업자나 고객들의 보안

인식제고, 지속적인 보안위험 평가, 침해 사례에 대한 대응과 신속한 복구 훈련 등이 스마트 그

리드 구축과정에서 함께 이루어져야 한다.

라. 상호운용성(interoperability) 있는 표준 개발

수많은 전력 사업자가 정부정책 순응, 운영 효율성 향상, 고객 가치 창조 등의 이유로 스마트

그리드 구축사업을 진행하고 있는 가운데, 기업의 거래비용을 감소시키고, 시스템 간 상호운용

성을 유지하기 위해 스마트 그리드 표준이 필요하다는 사회적 공감대가 형성되어가고 있다. 특

히, 스마트 그리드는 다양한 이해 관계자가 참여하고 복잡한 기술이 집약된 만큼 중복 과잉 투

자를 막고, 개발된 기술의 공동 활용을 촉진하며 기기 간 상호운용성을 확보하는 일이 무엇보다

중요한 과제이다. 이러한 표준을 개발하는 프로세스는 개방적이어야 하고 충분한 시간을 두고

많은 이해 관계자들의 참여와 합의에 기반해야 한다. 이에 공식적인 스마트 그리드 표준선정 관

련 거버넌스를 구축하고, 공개적이고 공평하게 표준화를 추진해 나갈 필요가 있다.

2. 기술적 과제

가. 비용 효과적(cost-effective)인 스마트 장비 개발

스마트 장비라는 용어는 컴퓨터나 극소 연산 처리 장치, 원격 단말 장치, 지능형 전자기기

포커스

7

(intelligent electronic devices: IED) 기술에 기반하고 있는 관련 분야의 장비를 지칭하는 말로

주택, 건물, 산업시설 내에 설치되는 장비들을 포괄한다. 효율적이고 신뢰성 있는 전력을 공급하

기 위해서는 스마트 그리드가 구축되는 과정에서 기반 전력망부터 최종 사용자들이 조작하게 될

인터페이스에 이르는 장비들까지 지능화되어 네트워크로 연결되어야 한다. 하지만 이 과정에서

최첨단 스마트 장비 비용에 대한 부담으로 보급 확산에 어려움을 겪을 가능성이 높다. 이에 전

력사업자와 수용가들이 스마트 장비를 구매하고 설치하는 비용을 축소할 수 있도록 기술적 측면

에서 혁신이 지속되어야 한다.

나. 안전하고 신속한 통신시스템 구축

스마트 그리드의 핵심은 정보의 양방향 교환이라고 할 수 있다. 그만큼 신속하고 정확한 통

신을 가능하게 하는 시스템의 구축은 스마트 그리드에 있어서 우선적으로 해결해야 하는 과제이

다. 현재 광역 네트워크로는 와이맥스(WiMAX), 이동통신(cellular network), 전력선통신(PLC),

케이블(cable), 광통신(FTTH) 등, 홈 네트워크(HAN)로는 지그비(Zigbee), 와이파이(Wi-Fi), 홈

플러그(HomePlug) 등 다양한 통신기술들이 논의되고 있는 단계이며 아직 기술적 우월성이 판

가름 나지 않아 지역별, 기업별 상황에 따라 각기 서로 다른 통신기술을 채택하고 있는 상황이

다. 중요한 것은 어떤 통신 기술을 채택하느냐 하는 점보다 통신기술 간 상호운용성을 보장하는

일이다. 또한, 향후 스마트 그리드 통신망을 통해 안정성과 신뢰성이 요구되는 다양한 정보들을

주고받게 될 것으로 예상되는바 보안기술, 광대역 기술 등에 대한 연구개발이 뒷받침되어야 한

다.

다. 소프트웨어 애플리케이션 고도화

소프트웨어 애플리케이션은 스마트 그리드의 모든 기능과 노드의 핵심에 위치해 있다. 소프

트웨어 애플리케이션은 프로그램, 알고리즘, 연산, 정보 분석 등을 지칭하는 것으로 기초적인 수

준의 통제 알고리즘부터 수많은 정보의 통합적 처리 단계까지 포괄한다. 스마트 그리드가 전력

정보뿐만 아니라 다양한 서비스에 관한 정보를 제공해 주는 방향으로 진화해 나감에 따라 소프

트웨어 애플리케이션 기술에 대한 요구사항 역시 점점 높아지고 있다. 기술적 측면에서 더 복잡

한 문제를 해결할 수 있을 만큼 정교해야 하며, 적정 시점에 연관된 정보를 좀 더 신속하고 정확

하게 전송해 줄 수 있어야 한다. 고도의 서비스를 가능하게 하는 소프트웨어 기술을 개발하기

위해 학계 차원의 연구를 넘어 산업 차원에서의 관심과 투자가 확대될 수 있도록 유도하는 인센

티브가 강화될 필요가 있다.

주간기술동향 통권 1411호 2009. 8. 26.

8

라. 데이터관리 역량 강화

스마트 그리드에서의 데이터관리는 전력사용량, 실시간 전력 요금, 단위 시간별 에너지 부하

등에 관한 데이터의 수집, 분석, 저장 및 사용자와 신청자에 대한 데이터 제공 등을 의미한다.

아울러 데이터 인증, 승인, 업데이트 등의 작업도 포함된다.

전력사업자가 지역 차원에서 소량의 데이터 관리에 적합한 기술을 개발해 운용하고 있는 경

우는 있지만 대량의 고객 정보 데이터관리나 분산자동화 등에 대응할 수 있는 기술 개발은 아직

미흡한 상황이다. 따라서 국가 기간망으로서 스마트 그리드에 부합하는 대량의 데이터 관리 기

술 개발이 필요하다.

마. 사이버 보안과 프라이버시에 대한 기술적 대응

미국의 보안전문 회사인 아이오액티브(IOActive)는 스마트 그리드가 프로토콜 변경, 버퍼 과

다, 루트킷(rootkits), 코드 증식과 같은 보안 취약점에 노출되어 있으며 전자기술과 소프트웨어

공학 기초 지식을 가진 사이버공격자가 디지털 계량기 인프라를 통제할 수 있다고 주장하였다.

월스트리트 저널은 중국, 러시아의 해커들이 미국의 전력망 시스템에 침투해 전력망을 교란시키

는 소프트웨어를 심어놨다고 보도하기도 하였다[1].2)

전력망에 IT 가 접목되는 과정에서 IP(인터넷 프로토콜)기반 시스템에의 의존도가 높아지게

되었고, 그에 따라 IP 네트워크 상에서 제기되는 보안의 위협들이 위의 사례처럼 스마트 그리드

에서도 문제로 제기되고 있다.

또한, 기업들이 고객들의 에너지 사용 프로파일 정보를 기반으로 새로운 사업을 모색하는 과

정에서 프라이버시의 보호 및 관리가 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 에너지 사용 정보의 공유와

통합적 관리는 스마트 그리드의 효용을 극대화하기 위하여 필요하지만 마케팅의 수단으로 무분

별하게 정보가 활용될 경우 프라이버시에 대한 중대한 침해를 야기할 수 있다. 따라서 사이버

보안과 프라이버시 침해 위협에 대응할 수 있는 기술적 측면의 대안 마련이 중요하다.

2) 일부에서는 이 주장이 지나친 비약이라고 반박하기도 한다. 그러나 그들 역시 스마트그리드 구축에 따른 보안 위협 증대는 인정하고 있다. 미

국 전력연구소(EPRI)는 기본적인 해킹 실력으로 침투할만큼 보안이 취약한 것은 아니나 고도의 훈련된 사이버 해커가 취약성을 공격할 경우

방어하기가 쉽지 않다고 주장한다. 또 다른 보안 전문회사 인더스트리얼 디펜더(Industrial Defender)는 내부 위협(insider threats)이 고객들의

가장 큰 걱정거리라고 말한다. 직원이 의도적으로 시스템을 교란시킬 수 있거나 실수로 악성 바이러스 소프트웨어를 업로드할 수 있다는 것이

다. 그리고 IP(인터넷 프로토콜) 기반 네트워크를 계량기 수준까지 확장하는 것은 내부 및 외부 해킹 위험을 증가시킨다고 주장한다. 그 위험을

줄이기 위해 중앙집중형 아키텍처가 아닌 분산형 지능(distributed intelligence)을 전력망에 구축해야 한다고 말한다[7].

포커스

9

IV. 스마트 그리드 추진 방향

우선 스마트 그리드 구축을 위한 로드맵에서 요구사항들이 계속해서 개발되어야 하고, 스마

트 그리드를 구성하는 요소들 간의 상호운용과 혁신이 이루어지기 위한 표준이 마련되어야 한다.

또한, 현재와 미래의 비즈니스 프로세스가 함께 고려되어야 하며 스마트 그리드를 구축하고 유

지시킬 도구와 인력 개발이 추진되어야 한다. 에너지와 IT의 융합은 전례 없는 범위에서 이루어

지고 있으며 참여 주체간의 긴밀한 협력을 필요로 할 것이다. 이 장에서는 앞서 스마트 그리드

로드맵에서 갖추어야 할 요소를 중심으로 나아가야 할 방향을 제시해 본다[6].

1. 적합한 요구사항(requirements) 제시

스마트 그리드 기능과 애플리케이션을 제시하고 있는 요구사항은 스마트 그리드 구축에 필

요한 기초요소이며, 스마트 그리드가 무엇이며 무엇을 하는지를 정의한다. 적합한 요구사항은

다음의 요소를 갖추어야 한다.

- 지속적으로 적용 가능한 거버넌스 규칙이 정교하게 기술되어야 한다.

- 요구사항이 도메인 전문가들에 의해 성공적으로 개발되고 안정적인 시스템 기술 원칙들을

적절하게 기술하고 있어야 한다.

- 요구사항은 애플리케이션에 대한 지원을 규정하며, 애플리케이션의 관리와 사이버 보안을

충분히 뒷받침할 수 있도록 개발되어야 한다.

2. 아키텍처 가이드 개발

아키텍처(architecture)는 시스템과 시스템 구성요소가 상호작용하는 방식을 정의한다. 스마

트 그리드 내부의 각 도메인은 그 자체의 단일 아키텍처를 지니거나 다양한 아키텍처로 구성되

어 있다. 스마트 그리드의 아키텍처는 분명하게 정의되고 문서화되어야 한다. 바람직한 스마트

그리드 아키텍처의 속성을 제시하면 다음과 같다.

- 전력산업과 전력 외 산업 간 인터페이스가 적절히 정의되어야 한다.

- 적합한 시스템 모델링 툴과 기법을 이용하여 시스템을 이해하기 쉽게 묘사하여야 한다.

- 30년 이상의 수명을 지닌 대규모의 안전한 네트워크 개발을 지원할 수 있도록 장기적 안

목에서 아키텍처를 작성하여야 한다.

- 상호운용성을 갖춘 연계 제품 개발을 지원하고, 사이버보안 인프라와 통합될 수 있어야 한다.

주간기술동향 통권 1411호 2009. 8. 26.

10

3. 지원 인프라 구축

각 애플리케이션, 기술, 아키텍처는 그 자체의 지원 인프라를 필요로 한다. 각 지원 인프라

역시 로드맵에서 잘 정의되고 문서화되어야 하며, 필요한 경제적, 사회적 구조가 뒷받침되어야

한다. 지원 인프라에는 다음과 같은 것들이 있다.

- 시스템의 문서화와 복잡성을 관리하는 최신의 시스템 모델링 툴

- 상호운용성 있는 구성요소를 생산할 수 있는 다수의 생산자

- 스마트 그리드 시스템의 모든 생애주기 측면을 지원할 수 있는 인력

- 전문인력 개발을 지원하는 교육시스템

- 스마트 그리드 구성요소 조달에 필요한 적절한 기술 및 제품 정보

4. 스마트 그리드 네트워킹

스마트 그리드는 네트워크들의 네트워크라고 말할 수 있다. 즉, 다양한 소유자와 관리 영역

이 구분된 네트워크들이 이해 당사자 사이에서 또는 지능형 전자장치(Intelligent Electronic

Devices: IED) 내부 및 그 사이에서 최종 서비스를 제공하기 위해 상호 연결되어 있다.

(그림 2)는 스마트 그리드의 정보 네트워크를 보여주고 있다. (그림 2)와 같이 각 도메인에

<자료>: [6] EPRI, 2009.6

(그림 2) 스마트 그리드 정보 네트워크

포커스

11

있는 네트워크 끝단 사이에서 양방향 통신이 이루어지고 있다. 여기에서 각 도메인은 하나의 분

산 컴퓨팅 환경을 의미한다. 각 도메인 애플리케이션은 필수 네트워크 접속 및 서비스 품질

(QoS) 관련 규제를 따를 경우 다른 도메인의 애플리케이션과 통신할 수 있게 된다.

각 도메인의 애플리케이션들은 (그림 2)의 상단과 하단에 있는 네트워크의 끝단들이다. 예를

들어 고객(Customer) 도메인의 애플리케이션은 고객용 기기(customer premise)에 포함되는 스

마트 계량기가 될 수 있고, 송전(Transmission) 부문의 애플리케이션은 송전선(transmission

line)에 포함되는 위상측정기(Phasor Measurement Unit: PMU)가 될 수 있다. 운영(Operation)

도메인의 애플리케이션은 운영센터(operation center)의 컴퓨터나 디스플레이 시스템이 될 수

있을 것이다. 이 각각의 애플리케이션들은 물리적 통신 링크를 갖고 있다. 따라서 한 네트워크

내부에 있는 작은 구름의 모양들은 독자적인 기능을 수행할 수 있는 하위 네트워크(sub-

networks)를 의미한다. 그러나 그림 상단에 위치한 운영(Operations), 시장(Market), 서비스 제

공업체(Service Provider)에서 네트워킹 기능은 일반적인 정보처리 네트워크와 차별되지 않기

때문에 별다른 작은 구름 모양을 표시하지 않았다.

두 개의 백본 네트워크 A, B가 묘사된 (그림 2)에서 보다시피 정보 네트워크는 다수의 상호

연계된 네트워크로 구성된다. 이 두 백본 네트워크 안에서의 또는 네트워크와 네트워크 끝단 사

이에서의 물리적 링크는 현재 이용 가능하거나 앞으로 개발될 통신 기술을 활용할 것이다. 정보

네트워크에 있어 추가적 요구사항은 다음과 같다.

- 네트워크 상태 모니터링, 결점 확인, 일시 격리, 복구 등에 관한 관리 기능

- 스마트 그리드 정보 교류, 인증에 있어 안정성이 보장된 프로토콜

- 사이버 보안 대책

- 정보 네트워크에 결합된 네트워크 요소 및 장치에 주소를 할당할 수 있는 기능

- 모든 네트워크 끝단에 라우팅 기능 포함

- 다양한 범위의 애플리케이션에 대한 서비스 품질(QoS) 지원

5. 표준의 성공적 개발을 위한 거버넌스 구축

표준은 스마트 그리드 구성요소들의 혁신을 가능하게 하며 또한 구성요소의 생애주기에 걸

쳐 시스템 관리와 유지의 일관성을 유지할 수 있도록 해준다. 표준 개발은 다음의 방향에서 이

루어져 한다.

- 합의의 과정을 거쳐 도출된 개방적이고 성숙한 산업 차원의 표준이어야 한다.

주간기술동향 통권 1411호 2009. 8. 26.

12

- 상호운용성과 인터페이스의 핵심 사항들을 규정한 산업 아키텍처를 사용한다.

- 표준은 기술적 검토와 사례 분석을 통해 철저하게 평가받아야 한다.

- 표준은 미래의 요구사항과 애플리케이션을 충족시켜줄 수 있어야 하고, 확장이 가능해야

한다.

- 이해 관계자들의 요구사항이 진화함에 따라 표준도 함께 진화될 수 있는 유연한 메커니즘

이 갖춰져야 한다.

스마트 그리드는 그 범위가 광범위하고, 복잡하기 때문에 표준 채택이 쉽지 않다. 스마트 그

리드 구축에는 다양한 이해 당사자가 참여하는 가운데, 참여자 간 조정과 협력이 핵심과제로 대

두되고 있다. 다양한 이해 당사자, 서로 다른 이해관계, 가용 표준의 수와 복잡성 등으로 인해

보다 공식적이고 국가적으로 표준화를 추진하는 거버넌스 구조가 필요하다. 또한, 스마트 그리

드 구축노력이 이미 시작되었고, 어떤 부문에서는 상당부분 완료된 상태이기 때문에 표준채택

시 이미 완료되었거나 착수된 사업을 반드시 고려하여야 하며, 시스템 내부(intra-system)의 상

호운용성보다는 시스템 간(inter-system) 상호운용성이 논의되고 정의될 필요가 있다.

거버넌스는 참여, 개방성, 책임성, 투명성 등을 유지하여야 한다. 표준화 선정에 있어 이해

당사자 간 균형 있는 발언권이 주어져야 하고, 표준 선정 기준을 일찍이 공표하여야 하며, 관련

정보에 대해 쉽게 접근할 수 있도록 하여야 한다. 또한, 모든 워크샵 및 관련 모임에서의 문서

결과물은 시의성 있게 대중에게 공개되어야 할 것이다[6].

V. 결 론

스마트 그리드는 IT와 에너지의 융합을 통해 다양한 가능성과 새로운 가치를 창출 해줄 것

으로 기대되고 있다. 본 고에서는 스마트 그리드를 플랫폼과 애플리케이션의 틀로 구분하여 개

념 정의하고, 스마트 그리드의 특징을 간략하게 제시하였다. 스마트 그리드는 계속 진화하는 개

념이기 때문에 현재 명확한 정의를 내리기 어렵다. 그렇지만 스마트 그리드 추진 체계 및 방향

을 명료화하기 위해서는 나름 공감대를 형성할 수 있는 개념정립이 이루어져야 한다. 이에 추후

연구에서 보다 설득력을 지닌 스마트 그리드 개념을 제시하고자 한다.

본 고에서는 스마트 그리드 추진 과정에서 문제시되고 있는 점들을 절차적 관점과 기술적 관

점에서 개괄적으로 살펴보았다. 절차적 측면에서 이해관계 충돌의 조율, 단계별 추진계획 수립

을 통한 점진적인 이행, 사이버 보안과 프라이버시에 대한 종합적 대응방안(법제도 마련, 인식개

선, 기술개발 등) 마련, 스마트 그리드 표준선정 거버넌스 구축 등의 노력이 필요함을 강조하였

포커스

13

다. 그리고 기술적 측면에서는 비용 효과적 스마트 장비 개발, 안전하고 신속한 통신 시스템 구

축, 소프트웨어 애플리케이션 고도화, 데이터관리 역량 강화, 사이버 보안과 프라이버시에 대한

기술 개발의 중요성을 강조하였다. 본 고에서 다룬 스마트 그리드의 절차적, 기술적 도전과제는

향후 정부의 스마트 그리드 로드맵 수립과정에서 나름대로의 정책적 시사점을 제공할 것으로 기

대된다.

스마트 그리드는 다양한 가치를 함축하고 있는 개념인 만큼 단순히 IT 기술과 에너지 기술

간 융합에 의해 추진될 수 있다는 기술 중심적 접근에서 탈피해야 한다. 우선 다양한 스마트 그

리드 참여그룹의 이해관계를 조율하기 위해 새로운 스마트 그리드 거버넌스가 확립되어야 한다.

특히, 거버넌스 주체들 간 역할분담과 관계설정이 로드맵에 명료하게 제시될 필요가 있다. 그리

고 오랜 세월 지속되어 온 전력시스템의 패러다임이 바뀌는 과정인 만큼 기술, 정책, 법, 제도

부분의 혁신이 종합적으로 이루어져야 한다. 특히 소비자들이 스마트 그리드의 중요한 구성 주

체로서 적극적 역할을 할 것으로 기대되는 만큼 기술의 사회적 수용성을 높이기 위한 방안들이

로드맵에 포함되어야 한다.

<참 고 문 헌>

[1] 박찬국, “전력인프라 사이버보안 이슈와 정책 대응”, 주간기술동향 통권 1398호, 2009. 5. 27.

[2] 박찬국, 이상열, “미국의 스마트 그리드 추진 정책과제”, 전자정보센터, 2009. 3.

[3] 이각범, 박찬국, 용태석, “EU와 한국의 IT를 통한 에너지효율화 정책 비교 연구”, 정보화정책 제 15

권 제3호, 2008. 12.

[4] Chenghao, F, “China gets smart on power supply”, ShanghaiDaily.com, 2009. 6. 1.

(http://www.shanghaidaily.com/sp/article/2009/200906/20090601/article_402643.htm)

[5] CISCO, “Smart Grid: The Role of Electricity Infrastructure in Reducing Greenhouse Gas

Emissions”, White Paper, 2008. 10.

[6] EPRI, “Report to NIST on the Smart Grid Interoperability Standards Roadmap”, NIST, 2009. 6. 17.

[7] John, J. S., "Smart Meter Security: A Work in Progress", greentechmedia, 2009. 6. 17.

(http://www.greentechmedia.com/articles/read/smart-meter-security-a-work-in-progress/)

[8] Scott, M, “Europe Plans ‘Smart Meter’ Rollout”, BusinessWeek, 2009. 4. 29.

(http://www.businessweek.com/investing/green_business/archives/2009/04/europe_smart_me.html).

[9] Serizawa, Y, “ICT Trends in Smart Grid Projects and Promising Solutions of Communications

Network for TIPS”, CRIEPI, 2009. 6. 21.

* 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 NIPA의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.