일상 그리고 다양한 기사들을 통해 ‘탄소중립’이라는 단어 많이 들어봤을 겁니다. 텀블러 사용하기, 다회용기 사용하기, 플로깅 등을 해보셨을 텐데요. 하지만 이러한 작은행동이 탄소중립을 실현에 얼마나 도움이 될지 항상 궁금합니다.

효율적인 전력 사용으로 탄소 감축 실천해 보기

우리는 일상생활에서 가전제품을 많이 사용하고 있습니다. 봄이 되면 공기청정기의 사용이 늘고, 여름이 되면 에어컨 등의 가전기기를 많이 사용하곤 합니다. 이러한 가전제품을 많은 가구에서 동시에 사용한다면 많은 전기가 요구될 것입니다. 문제가 되는 점은 전력을 가장 많이 사용하는 피크 시간에 이러한 가전제품의 사용이 많아진다면 여러 문제가 있지만 특히 전력망에 과부하가 발생하게 됩니다. 이는 전력 안정성 문제와 연결이 되며 전력망이 충분한 유연성을 보이지 못하게 됩니다.

 

최근 5년 최대전력 실적 및 예비율 (사진 자료=한국전력거래소(KPX)숫자 재가공)

이러한 문제는 예비율의 문제와도 연결이 됩니다. 전력 예비율이 낮은 시점에서 예상치 못한 전력 사용량이 추가되어 증가한다면 최악의 상황에서는 정전이 발생할 수 있습니다. 또한 최근 전력계통에 재생에너지원이 추가되면서 날씨에 따라서 전력 사용 예측을 하기가 쉽지 않아졌습니다. 우리보다 앞서 태양광발전을 도입한 미국의 캘리포니아의 경우 이러한 변동성이 해마다 증가하여 사진과 같은 덕 커브(Duck curve)가 만들어졌습니다. 이로 인해 생기는 문제점은 태양광 발전량이 많을 것이라고 예상하고 전력수급계획을 결정하고 전력 사용을 예측하지만 실제로 예상보다 더 많은 전력을 더 많이 사용해야 하는 상황이 발생하게 된다면, 전력이 부족한 상황이 생길 수 있으며 전력계통의 불안정성으로 이어지게 됩니다. 이는 더 많은 자원과 비용이 전력 생산에 들어갈 수 있습니다.

캘리포니아 지역의 덕 커브(Duck curve) 그래프 (사진 자료=California ISO)

한정된 전기, 보다 효율적으로 사용할 수 있을까? 

우리가 사용하는 전기의 생산량은 정해져 있습니다. 하지만 사진과 같이 사람들이 사용하는 시간은 정해져있거나 몰려 있습니다. 그렇다면 전기를 가장 많이 사용하는 시간대에는 전기 가격이 자연스럽게 비싸질 수밖에 없습니다. 또한 문제가 더 심해진다면 정전이 일어나는 등의 문제가 발생할 수도 있습니다. 그렇다면 정부 차원에서는 문제 해결을 위해 전기를 상대적으로 사용하지 않는 시간에 전기 사용을 소비자에게 유도하는 방법을 통해 이러한 문제를 해결할 수 있습니다

DR(Demand Response, 수요반응)을 아시나요?

DR, 처음 듣는 생소한 단어일 수 있습니다. 하지만 여러분은 알게 모르게 이런 제도들을 참여했거나 참여하실 수 있습니다. DR은 쉽게 말해 전기 소비자들이 사용량을 인위적으로 변화시키는 행위 등을 통해 전력 수요를 관리하여 전력 시스템의 효율성을 높이고, 전력 공급과 수요의 균형을 유지하기 위해 설계된 프로그램입니다. 이를 통해 보다 더 효율적인 에너지 사용을 통해 불필요한 전력 소모를 줄이고 이로 인한 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다.

시간에 따른 전력사용 그래프, 피크 발생 시기가 가장 높이가 높다. ⓒ백승일

DR(Demand Response, 수요반응)은 2050 넷제로에 필수!

우리가 사용하는 전기가 점점 화석 연료(기저부하)로부터 신재생에너지(첨두부하)로 다변화되고 있기 때문에 ‘간헐성’문제에 자주 노출될 수 있습니다. 이러한 수요반응(DR)과 같은 유연성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 2020년 기준 전 세계적으로 약 50GW의 수요반응을 가지고 있고 2030년까지 용량을 500GW를 목표로 하고 있다고 합니다.

IEA의 DR 용량 목표 그래프 (사진 자료=IEA)

그래서 DR로 어떤 효과를 기대할 수 있을까?

DR 제도를 통해서 우리는 발전소를 추가로 건설하는 데 드는 비용을 절감할 수 있고, 넷제로, 에너지 전환, 전력망 안정화 등 에너지 안전 관리 측면에서 점점 더 중요한 자원이 될 것으로 기대하고 있습니다. 전력거래소에 따르면 약 20만 가구가 DR을 참여하게 되면 소규모 열병합 발전소 1대 발전량인 30MW를 정지한 것과 동일한 효과가 있다고 합니다. DR은 자원에 따라서 표준/중소형/제주/국민/주파수/플러스 DR로 나뉘게 됩니다.

DR 작동 원리 (사진 자료=산업통상자원부 보도자료 재가공)

우리가 직접 실천할 수 있는 국민 DR’에 대해 자세히 알아 볼까요? 

국민 DR(에너지 쉼표)은 시간대별 전기 수요를 기준으로, 전력 수급이 불안정한 시간대에 소비자가 전력 사용량을 감축해 전력 시장의 안정적 운영에 기여한 국민들에게 시장 정산금을 보상해 주는 제도이다. 전력수요 감축 발령 조건이 있는데 3개 권역 이상 미세먼지가 ‘나쁨’이상이거나 예비력이 “준비” 혹은 “관심”단계여서 정전의 위험이 있을 때 전력거래소가 국민 DR(에너지쉼표) 참여자들에게 전기 사용 감축 요청을 하게 됩니다. 문자나 스마트폰 앱을 통해 감축 요청을 받으면 사용자가 직접 조명, 가전제품을 끄거나 전기 사용량을 줄이면 됩니다.

Auto DR로 더 쉽게 국민 DR을 참여할 수 있다고?

국민DR 수동반응과 자동반응의 차이 (사진 자료=전력거래소(KPX))

서울특별시에서 진행한 에너지절약미션 포스터 (사진 자료=서울시 녹색에너지과)

국민 DR 제도의 단점은 직접 수동으로 키고 꺼야 하는 방법이기 때문에 성공적으로 실천하기 쉽지 않습니다. 특히 계속 전원을 켜야 하는 냉장고 등의 가전제품의 전원을 바로 끄기가 어렵기 때문입니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에 국민 DR에 IoT와 AI를 접목시킨 Auto DR이라는 제도가 추가되었습니다.

AI와 IoT를 DR과 연계한다고?

가전제품이 원격으로 전력을 조절하는 모습 (사진 자료=전력거래소(KPX))

Auto DR은 AI와 IoT를 통한 Demand Response으로 전력 시스템의 신뢰성을 높이고, 에너지 비용을 절감하며, 환경적 영향을 줄이는 중요한 수단이 될 수 있습니다. 가전제품 앱을 통해 전기절약 요청이 있을 때, 앱에 연결된 가전제품, 전등, 플러그 등의 전력을 자동으로 조절하여 전기 사용을 감축하는 제도입니다. 이러한 시스템은 점점 더 많은 국가와 지역에서 도입되고 있으며, 스마트 그리드 기술의 핵심 요소 중 하나로 자리잡고 있습니다.

AI는 어떤 원리로 전기를 절약할까?

지난 4월 29일 대통령직속 2050 탄소중립녹색성장위원회(이하 탄녹위)에서 주최한 ‘AI 기반 그린디지털 전환 컨퍼런스’에서 답을 볼 수 있었습니다. 해당 컨퍼런스에서는 삼성전자 남궁주 프로가 SmartThings Energy 플랫폼을 활용한 에너지 및 탄소 절감 사례에 대해서 설명했습니다.

스마트폰 그리고 가전제품과 AI의 만남

모든 제품은 소재부터 폐기 그리고 재활용까지의 순환을 거치는데 가전제품을 사게 되면 최소 5-10년 정도는 사용을 하기 때문에 ‘사용단계’에서 에너지를 얼마나 줄이는 것이 관건이며 AI기반 에너지 관리-절약 IoT 플랫폼-서비스를 통해 누구나 쉽게 에너지를 절약이 가능하다고 했습니다. 

Auto DR에 대해 설명하는 남궁주 삼성전자 프로 (사진 자료=탄소중립녹색성장위원회)

[모니터링 – AI절약 모드 – 분석 – 절약 자동화 – 탄소배출 인사이트]

위의 순서로 전기 사용을 모니터링을 하고 자동으로 피크 사용시간대를 피해서 절전모드로 운전을 도와주는 기능을 제공한다고 합니다. 다음으로 에너지를 얼마나 사용했는지, 그리고 어떤 기기가 전력 소모가 가장 큰지를 분석해 주며 냉장고의 컴프레서 조절, 식기세척기의 물 온도 조절, 에어컨의 최적 운전 조건 등을 조절해 주는 절약 자동화를 도와준다 합니다. 특히 AI 절약 모드는 에너지 소비를 최소화하고 탄소 배출을 줄이는 데 중점을 둡니다. 이 기능은 사용자의 설정에 따라 전기 사용량을 예측하고, 목표 사용량 도달 전에 자동으로 절약 모드로 전환하여 전기 요금을 절감할 수 있게 합니다. 예를 들어, 한국에서는 누진 요금제가 적용되기 때문에, AI 절약 모드는 누진 단계로 넘어가기 전에 전기 사용을 자동으로 조정하여 추가 비용을 방지합니다. 이러한 기능은 소비자들이 경제적으로 부담 없이 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 돕습니다.

AI 절약 모드는 에너지 효율성과 탄소 배출 저감을 동시에 실현하는 혁신적인 기술입니다. 이를 통해 소비자들은 경제적 부담을 줄이면서도 환경 보호에 기여할 수 있다고 합니다. 이를 바탕으로 해당 가구에서 얼마의 탄소를 배출했는지에 대해서도 인사이트를 가시적으로 제공한다고 합니다. 이처럼 DR을 통해서 우리 일상생활에서 항상 사용하는 가전제품 그리고 전자기기의 전력 사용량을 다양한 방법으로 줄일 수 있습니다. 올여름도 정말 더울 것으로 예상합니다. 하지만 지구가 더 더워지기 전에 넷제로프렌즈와 함께 전기도 아끼고 탄소중립도 할 수 있는 활동 같이 해보시는 건 어떨까요? 추가적으로, DR관련해서 그리고 컨퍼런스 관련해서 궁금한 점이 있다면 아래 링크를 통해서 더 자세하게 알아보세요!

넷제로프렌즈 청년기자 백승일

원문 바로가기: https://blog.naver.com/seung_il23/223474377113

본 글은 넷제로프렌즈의 개인적인 의견으로, 탄녹위 공식 입장과 다를 수 있습니다.