마이크로그리드란 무엇인가요?

미국 에너지부는 마이크로그리드를 명확하게 정의된 전기적 경계 내에서 상호 연결된 부하와 분산된 에너지 자원의 그룹으로 정의하며, 이는 그리드와 관련하여 단일 제어 가능한 개체로 작동합니다.¹ 마이크로그리드는 주요 발전소에 기반을 두고 있는 매크로그리드라고 하는 보다 전통적인 대규모 전력망과 함께 작동할 수 있습니다.

그러나 마이크로그리드는 독립형이기 때문에 '아일랜드 모드'로 작동할 수 있으며, 이는 자율적으로 작동하고 자체적으로 전력을 공급한다는 의미입니다. 이는 일반적으로 태양광 패널, 풍력 터빈, 연료 전지 및 에너지 저장 시스템과 같은 여러 유형의 분산 에너지 자원(DER)으로 구성됩니다. 발전 자원에는 디젤 발전기나 천연가스로 구동되는 열병합 발전(CHP) 시스템 등 보다 전통적인 에너지원이 포함될 수도 있습니다.

발전 분야에서 마이크로그리드는 기존 전력망과 관련된 여러 문제에 대한 잠재적인 솔루션을 제공합니다. 마이크로그리드는 다음을 수행할 수 있습니다.

• 복원력 향상: 마이크로그리드는 주요 전력망에 대한 압력을 줄이고 극한의 날씨 또는 기타 중단으로 인한 정전 시 백업 전력을 제공하여 중요한 부하에 대한 안정적인 전력 공급을 보장할 수 있습니다. 이 기능은 주 전력망에 대한 접근이 제한된 외딴 지역이나 정전 또는 자연 재해가 발생하기 쉬운 지역에서 특히 유용합니다.
• 효율성 향상: 마이크로그리드는 지역 에너지 자원과 부하를 관리함으로써 공급과 수요의 균형을 효율적으로 맞추고, 송전 손실을 줄이며, 가격 신호에 따라 에너지 사용량을 조정할 수 있는 수요 대응을 가능하게 합니다. 예를 들어 피츠버그 국제공항은 태양광 및 천연가스 마이크로그리드로 전환하여 첫해에 100만 달러의 비용을 절감한 것으로 보고되었습니다.² 캘리포니아의 한 와이너리는 태양광(PV) 태양 에너지를 중심으로 마이크로그리드를 구축하여 월 에너지 요금을 15,000달러에서 1,000달러로 줄였습니다.³
• 현대화 및 지속가능성 장려: 마이크로그리드는 재생 에너지원을 전력 시스템에 통합할 수 있도록 하여 전반적인 온실가스 배출을 줄이고 청정 에너지 목표에 기여할 수 있습니다.

다양한 에너지 기술이 연결되어 마이크로그리드를 형성합니다. 각각은 다음과 같은 몇 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.

마이크로그리드를 구현하려면 타당성 평가, 설계, 시운전 및 운영을 포함한 여러 단계가 필요합니다. 고려사항으로는 발전원 선택, 에너지 저장 시스템의 규모, 제어 시스템 설계, 상호 연결 표준 준수 등이 있습니다.

기술은 이 과정에서 중요한 역할을 합니다. 고급 마이크로그리드 제어 시스템은 알고리즘을 사용하여 다양한 전력원의 작동을 실시간으로 최적화합니다. 한편, 사물 인터넷(IoT) 장치 및 블록체인과 같은 디지털 기술은 마이크로그리드 내에서 P2P 에너지 거래를 가능하게 할 수 있습니다.

마이크로그리드 프로젝트를 설치하고 운영하는 데는 어려움이 따를 수 있습니다. 고급 제어 시스템 및 에너지 저장과 같은 마이크로그리드 기술의 높은 초기 비용은 잠재적인 도입을 망설이게 할 수 있습니다. 마이크로그리드를 주 전력망과 연결하려면 전력 품질과 안전을 보장하기 위해 신중한 조정이 필요합니다.

마이크로그리드 시스템의 중요한 구성 요소인 마이크로그리드 컨트롤러는 복잡할 수 있는 다양한 전원의 운영을 실시간으로 관리하고 최적화해야 합니다. 유틸리티 프랜차이즈 권리, 전력망 액세스 및 관세와 관련된 규제 장벽도 도입을 방해할 수 있습니다.

그러나 유연성, 복원력 및 효율성과 같은 마이크로그리드의 잠재적 이점은 새로운 에너지 관리 시스템을 찾는 많은 기업과 커뮤니티에 매력적입니다. 실제로 마이크로그리드에 대한 투자는 증가하고 있으며, 한 보고서에 따르면 마이크로그리드의 글로벌 시장은 2032년까지 550억 달러까지 성장할 수 있다고 합니다.⁴

스마트 그리드는 디지털 통신 및 제어 시스템을 기존 전력 인프라와 통합하여 에너지 흐름을 실시간으로 모니터링하고 관리할 수 있는 고급 전력 시스템입니다. 스마트 그리드는 재생 에너지원의 사용을 최적화하고, 탄소 배출을 줄이며, 에너지 효율을 높입니다. 또한 스마트 미터와 홈 자동화 시스템을 사용하여 소비자가 에너지 소비와 비용을 더 잘 제어할 수 있도록 합니다.

스마트 그리드를 지원하는 기술은 마이크로그리드의 효율성을 높이는 데에도 사용할 수 있습니다. 스마트 마이크로그리드는 센서, 자동화 및 제어 시스템을 활용하여 에너지 생산, 저장, 분배를 최적화합니다. 스마트 마이크로그리드는 탄력적이고 안정적으로 설계되어 수요 변화나 공급 중단에 신속하게 대응할 수 있습니다.

미크로그리드는 더 큰 지속가능성을 추구하는 기업과 지역사회에 에너지 솔루션을 제공합니다. 이는 태양열, 풍력, 수력 발전과 같은 재생 에너지원을 원활하게 통합할 수 있습니다. 또한 운송 수단의 전기화(예: 전기 자동차 충전 인프라 제공)를 지원합니다. 이는 화석 연료에 대한 의존도를 줄여 온실가스 배출량과 기후 변화를 완화하는 데 기여합니다.

마이크로그리드는 소비원에 더 가까운 곳에서 전력을 생산함으로써 장거리 전송 중에 일반적으로 발생하는 에너지 손실을 줄입니다. 또한 피크 시간대에 부하를 줄이거나 사용량이 적은 시간대로 전환하여 수요 대응을 더 효과적으로 관리할 수 있습니다. 이러한 특성을 종합하면 생성된 전력을 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.

마이크로그리드는 재생 가능하고 효율적인 에너지 공급의 환경적 이점 외에도 지역 경제를 활성화할 수 있습니다. 이는 건설, 운영 및 유지보수 분야에서 일자리를 창출하여 지역사회의 번영을 도울 수 있습니다.