['뜨는' 에너지新산업] 올해 160조 규모, 에너지 신산업 주목하라

▲재생에너지 발전의 생산성이 점차 높아지고, 에너지 인터넷(IoE) 기술 진보에 힘입어 에너지 신산업이 유망산업으로 급부상 중이다. 국제무역연구원은 ‘2019년 주목해야 할 5대 신산업’으로 에너지 신산업을 포함시키고 올해 시장규모를 160조원에 이를 것으로 전망했다. 사진은 대표적인 에너지 신산업으로 분류되는 LG화학의 ESS 배터리 모듈.

[에너지경제신문 김민준 기자] 2016년 파리 기후협정 이후 세계 각국 정부는 온실가스 배출 감축과 에너지 안보 제고를 위해 재생에너지의 발전 비중을 확충하는 에너지 전환 정책을 시행하고 있다. 재생에너지 관련 기술의 발전으로 이미 호주, 독일, 일본은 2015년에 재생에너지의 발전단가가 전통적인 에너지원의 발전단가와 동일해지는 그리드 패리티(Grid parity) 지점에 도달했고 미국, 중국 등도 2020년에 도달할 것으로 예상된다. 이런 가운데 우리나라도 재생에너지 발전의 생산성이 점차 높아지고, 에너지 인터넷(IoE) 기술 진보에 힘입어 에너지 신산업이 유망산업으로 급부상 중이다. 

한국무역협회 국제무역연구원은 최근 ‘2019년 주목해야 할 5대 신산업’을 발표하고 사이버 보안, 스마트 헬스케어, 친환경 신소재, 커넥티드카와 함께 에너지 신산업을 포함시켰다. 에너지 신산업이란 기후변화 대응, 에너지 안보, 에너지 수급관리 등 에너지 관련 주요 현안을 신기술이나 정보통신기술(ICT)과 접목해 해결하는 새로운 형태의 비즈니스군이다. 산업통상자원부는 2015년 4대 분야 에너지 신산업으로 에너지 프로슈머, 저탄소 발전, 전기자동차, 친환경 공정을 선정한 바 있다. 현재 에너지 신산업은 ICT기반 혁신기술의 적용으로 장치·설비 중심에서 ICT 융복합 서비스 영역까지 외연을 확장하고 있다.

세계 에너지 신산업 시장은 재생에너지 기반 소규모 분산전원의 확산과 함께 마이크로그리드(Microgrid) 구축이 지속적으로 진전되면서 2014년 863억 달러(약 97조원)에서 올해 1427억 달러(약 160조원) 규모로 성장할 전망이다. 특히 에너지저장장치(Energy Storage System·ESS)의 기술 발전으로 재생에너지의 간헐성 문제가 상당부분 해결됨에 따라 세계 ESS 설치용량은 올해 21GWh에서 2021년 39GWh, 2024년 81GWh로 빠르게 성장할 것으로 보인다. 세계 마이크로그리드 시장 규모 역시 지난해 308억 달러, 올해 400억 달러, 내년 520억 달러, 2021년 676억 달러로 성장하면서 마이크로그리드의 양방향 송배전 시스템을 활용해 부가가치를 창출하는 에너지 프로슈머(Energy Prosumer) 시장이 크게 성장할 것으로 기대된다.


◇ 세계 에너지 시장 트렌드

▲세계 에너지 신산업 시장규모

에너지 신산업을 통해 세계 에너지 시장은 △전기를 모아 사고파는 소규모 ‘전력 중개’ 시장이 본격 가동되고 있고 △블록체인 기술 결합으로 에너지를 신속하고 안전하게 거래할 수 있으며 △‘소비 절약’에서 ‘수급 최적화’로 홈에너지 관리시스템이 진화하고 있다.

(1) 소규모 전력중개 시장 가동= 세계 각국은 소규모 분산전원에서 생산한 전력을 가상발전소(Virtual Power Plant·VPP)에 수집해 전력시장에 판매하는 전력거래 중개 서비스를 속속 도입중이다. 세계 VPP시장 규모는 2016년 1억9000만 달러에서 2021년 7억1000만 달러로 연평균 30%의 성장률을 보이고 있다. 대규모 발전이나 송배전 설비투자 없이 IoE 상의 클라우드 기반 소프트웨어를 마치 하나의 발전소처럼 운영해 다수의 소규모 분산전원들을 수집·판매하는 것이다. 호주, 독일, 일본 등의 글로벌 에너지 기업들은 현재 VPP 실증사업을 활발하게 진행하고 있고, 우리나라도 지난해 12월 전기사업법을 개정해 1MW이하 소규모 분산전원에서 생산 또는 저장한 전력을 대상으로 전력거래 중개사업을 허용했다.

테슬라는 2022년까지 남호주의 최소 5만 가구를 대상으로 가구당 가정용 태양광(5kW), 배터리(13.5kWh), 스마트미터 시스템을 설치하고 클라우드 기반 소프트웨어로 통합해 세계 최대 규모의 가상발전소를 구축할 계획이다. 이를 합치면 태양광 250MW, 배터리 650MWh로 남호주 전체 전력수요의 20%인 7만5000 가구의 전력수요를 충족하고, 가정 전기요금을 최대 30%까지 절감할 수 있다.

(2) 블록체인 기술 결합= 에너지 신사업이 주목받게 된 요인중 하나는 블록체인 기술이다. 블록체인 기술을 통해 에너지 수급·거래 정보를 분산원장에 공유함으로써 여러 형태의 탈중앙화된 서비스가 에너지 프로슈머 시장에 도입이 가능해졌다. 세계 블록체인 기반 에너지 서비스 시장 규모는 지난해 3억9000만 달러에서 2023년 71억1000만 달러로 성장이 예상된다. 중앙서버 없이도 사용자 간 에너지·관련 데이터의 실시간 교환이 가능해 비용이 절감되고, 보안성·신속성이 우수해 다양한 에너지 서비스에 응용이 가능하다.

관련 인프라 구축과 규제 완화 등이 선행된 지역은 실제 사업화가 가능해졌고, 개인 간 전력거래 분야를 중심으로 비즈니스 모델 구체화 단계로 진입했다. 재생에너지에 대한 투자가 활발한 중국, 유럽, 미국 등을 중심으로 대기업과 스타트업이 합작한 형태의 비즈니스 모델이 활발하게 등장하는 중이다.

예를 들어 미국 LO3에너지는 개인 간 전력거래로 수익을 창출하고 있다. 태양광 등 분산전원 발전전력을 블록체인 형태로 지역주민 간 거래하는 형태로, LO3에너지는 전력 거래수수료와 스마트미터 판매로 수익을 낸다. 덴마크의 ‘M-PAYG’사는 개도국 지역주민들에게 소규모 태양광 패널과 배터리를 제공하고 모바일 결제때 전력을 사용하도록 하고 있다. 현재는 달러화 결제시스템을 운영 중이지만 조만간 블록체인 결제시스템을 도입할 계획이다.

▲재생에너지 발전의 생산성이 높아지고, 에너지 인터넷 기술이 진보하면서 에너지 신산업은 유망산업으로 급부상했다. 이를 통해 세계 에너지 시장은 △전기를 모아 사고파는 소규모 ‘전력 중개’ 시장이 본격 가동되고 있고 △블록체인 기술 결합으로 에너지를 신속하고 안전하게 거래할 수 있으며 △‘소비 절약’에서 ‘수급 최적화’로 홈에너지 관리시스템이 진화하고 있다. 사진은 제주도의 한 풍력발전기.

(3) 홈에너지 관리시스템= IoE 기술로 스마트홈 가전기기와 소규모 분산전원 간 통합된 네트워크 구축이 진전되면서 가정·지역의 에너지 절감과 수급관리를 위한 홈에너지 관리시스템(HEMS) 시장이 성장하고 있다. 세계 스마트홈 에너지 관리시스템 시장 규모는 2017년 13억 달러에서 2023년 37억 달러로 성장이 예상된다. 특정기기에만 연동되는 독립형(stand-alone) 시스템보다는 다양한 기기와 호환·상호작용이 가능한 통합형 시스템이 HEMS 시장 성장을 견인할 것으로 전망된다. 기존의 시스템이 가정 단위에서 에너지 절약을 돕는 수준이었다면, 앞으로는 지역 단위에서 에너지 수급을 최적화하는 수준으로 발전하고, 스마트미터와 지능형계량인프라(AMI)를 통해 클라우드에 수집된 데이터를 분석해 각 가정의 에너지 소비패턴과 지역 내 전력수요를 예측하게 된다.

슬로베니아의 홈에너지 관리시스템 업체인 로보티나는 스마트미터와 HEMS 컨트롤러를 가정 내 배전반에 설치해 각 가전기기의 전력 사용 패턴을 분석하고 클라우드 기반 스마트그리드 플랫폼에 데이터를 수집한다. 이 데이터와 전기요율, 날씨 정보를 종합해 사용하지 않는 가전기기의 전원을 꺼두었다가 전기요율이 가장 낮은 시간대에 켜는 등 인공지능 기술로 가정 내 전력 소비를 최적화하고 있다. 나아가 스마트그리드 플랫폼을 통해 전력 공동구매와 거래가 가능하고, 개별 가정에서 수집한 전력 사용 데이터를 전력공급망에 전달해 지역 내 에너지 수급 최적화에도 활용한다.

국제무역연구원의 김보경 수석연구원은 "국내 에너지 기업들은 마이크로그리드 확산과 IoE 기술 고도화에 대응해 네트워크 및 핵심기기와의 호환성과 에너지 데이터 관련 보안성이 강화된 서비스 개발이 필요하다"면서 "스마트홈 기기뿐만 아니라 ESS, 스마트미터, 지능형계량인프라 등 IoE 네트워크 핵심기기와의 연결성을 고려해 통합형 솔루션의 편의성을 극대화하고, IoE 네트워크 구축이 고도화될수록 데이터 보안의 취약성은 심각한 비용을 초래할 수 있기때문에 데이터 위변조가 어려운 블록체인 기술 활용방안을 적극 검토해야 한다"고 설명했다.

이어 "하드웨어 중심의 사업전략을 솔루션 또는 플랫폼 수준으로 확장해 초기 형성단계에 있는 에너지 프로슈머 시장에서 우위를 선점해야 한다"면서 "하드웨어 분야의 기존 경쟁력을 기반으로 ESS 운영·관리 소프트웨어, 소규모 전력중개 등 부가가치가 높은 솔루션이나 플랫폼 분야로 사업영역을 확대해야 한다. 구글이나 애플, 아마존, 테슬라 등 세계적 기업들은 이미 태양광 발전이나 ESS 운영·관리 시장으로 활발하게 진출하고 있다"고 말했다.