에너지공급자와 수용가 Win-Win 효과·가능성 높다
부하관리사업자 7개사 등록·수용가 참여가 성공관건



미국 EPRI (Electric Power Research Institute)의 Clark Gelins가 “전력회사의 부하를 시간에 따라 사용 패턴이나 크기 등 부하형태를 원하는 방향으로 변화시키기 위해 소비자가 전기사용에 영향을 미치도록 고안된 전력회사의 계획 및 실행을 총칭하는 것이다. 구체적으로 수요관리 프로그램은 부하관리, 전략적 소비전략, 에너지 전환, 소비자 창출, 시장 점유율 조정 등의 제반 행위를 포함한다”라고 정의한 전통적인 수요관리의 형태가 변모하고 있다..
단순히 에너지절약을 외치던 에너지 수요관리가 아닌 사용자가 에너지절약을 위해 적극적으로 나서고 있어 ‘공급자 중심의 에너지 수요관리’가 ‘민간부문의 사용자 중심’으로 바뀌어가고 있는 것이다.
국내 수요관리 체계는 지난 95년에 제정된 에너지이용합리화법에 기초해 에너지공급자인 한국전력공사, 한국가스공사, 한국지역난방공사 등이 에너지의 생산·전환·수송·축적 및 이용상의 효율향상과 수요의 절감을 위해 실시해오고 있다.
이들 에너지공급자들은 연차적으로 수요관리 투자계획을 의무적으로 수립, 시행해 산업자원부 장관에게 제출하도록 규정돼 있어 국내에서 에너지수요관리의 중추적인 역할을 수행해 오고 있다.
그러나 에너지공급자들이 수요관리의 업무를 주도적으로 실행해옴에 따라 판매량에 영향을 미칠 수 있는 효율향상 프로그램의 추진보다는 투자비를 절감할 수 있는 부하관리 프로그램을 집중적으로 채택할 수밖에 없었고 그나마도 간접부하관리가 대부분을 차지하고 있는 실정이었다.
부하관리 프로그램이 에너지 효율향상 프로그램보다 단기간에 효과를 볼 수 있다는 점도 효율향상 프로그램보다 활성화 된 이유였겠지만 이제는 간접부하관리 프로그램이 아닌 직접부하관리 프로그램이 에너지수요관리의 핵심으로 떠오르고 있다.
직접부하관리 프로그램이 에너지수요관리의 핵심으로 떠오르고 있는 이유는 80년대 후반부터 발생하기 시작한 환경문제의 공론화, 대규모 전원입지 확보의 어려움, 송변전설비 건설의 어려움, 연료비 및 건설비용의 상승 등 제반여건의 변화와 전력산업구조개편에 따른 전력시장의 변화에 따른 것이다.
2001년 5월 도입된 국내 직접부하관리 시스템은 전력회사가 필요시 수용가의 부하를 직접 제어할 수 있는 프로그램으로 직접부하제어에 참여하는 수용가에게는 지원금을 제공하고 있다.
직접부하관리는 간접부하관리에 비해 자원 이용 가능성이 높고 부하관리 실시에 따른 피크 수요감소량을 명확히 알 수 있을 뿐 아니라 궁극적으로 비용효과가 간접부하관리보다 크다는 장점이 있다.
특히 이 시스템은 빌딩, 건물, 산업체의 전력피크 기간대에 단시간에 걸쳐 피크를 제어함으로써 수용가가 냉방온도 하락 등 시스템의 운영을 크게 느끼지 않아 수용가의 거부감이 극소화될 수 있는 반면 사업참여에 따른 인센티브가 제공돼 전력공급자는 피크치 감소를 통한 다양한 효과를, 수용가는 국가시책의 적극적인 참여와 이에따른 보상을 받게 돼 양측에게 모두 유리한 WIN-WIN 시스템으로 성장할 것이라는 예측이다.
전력산업구조개편이 끝나 전기요금이 상승할 경우 피크전력에 대한 관심도는 증가할 것이고 전력피크치를 직접 제어할 수 있는 이 시스템은 적용가능성이 매우 높다는 것이다.
국내의 IT기술이 세계적으로도 높은 수준에 올라있어 IT 인프라를 적용해 에너지에 접목시키는 직접부하관리의 가능성은 세계 어느 나라보다 크다.
현재 미국 등 선진국들은 전력산업구조개편에 따른 설비투자의 불확실성을 극복하고 전력시장에서의 공급자 중심의 게이밍 요소를 방지하고자 다양한 직접부하관리 프로그램을 채택하고 있으며, 경쟁적 전력시장의 제반 특성을 반드시 반영하고 있다.
이에따라 우리 정부도 지난해 발표한 제1차 전력산업기반조성계획 에 따라 구조개편의 과도기인 점을 감안해 직접부하제도 등 전력수급 안정 효과가 큰 부하관리사업을 중점적으로 추진하게 된다.
　특히 지난해 7월 현재 485MW에 불과한 직접부하제어량을 신규로 건설되는 울진6호기의 용량 1,000MW를 훨씬 넘어서는 2005년 1,500MW로 확대할 계획이다.
국내 직접부하제어 프로그램은 기본적으로 전력수급안정을 위한 직접부하제어 고유의 성격을 지니고 있다.
또한 향후 제어 가능한 부하자원이 전력시장에 참여할 수 있도록 해 전력수급 및 가격안정을 통한 국가 자원의 효율적인 이용을 목표로 하고 있다.
이를위해 직접부하제어 대상 부하설비를 활용해 향후 전력시장에서 발전자원을 보조토록 하고 대상 부하의 발굴 및 부하자원의 시장 참여를 위해 전력부하관리 사업자를 운영하게 된다.
현재 LG산전 등 7개사가 진출한 부하관리사업자(Load Aggregator)는 ESCO(에너지절약전문기업) 제도가 실시된 이후 새로운 신규아이템이 없었던 에너지 업계에서 전력구조개편 이후의 에너지수요관리를 위한 핵심적인 역할을 하게 될 것으로 기대된다.
이렇듯이 직접부하제어 프로그램은 수행에 따른 다양한 장점이 있지만 보다 높은 수준에 도달하고 목표를 달성하기 위해서는 현재의 지원 수준, 대상의 변화와 시스템의 변경, 수용가의 적극적인 참여가 필요한 것으로 지적되고 있다.
건국대학교 전기공학과 신중린 교수는 ‘직접부하제어 장기발전방향’보고서를 통해 “부하관리사업은 전력산업구조개편 등 제반여건의 변화에 따라 수요관리를 위한 최적의 방안”이라고 말하고 “단 부하관리사업 활성화를 위해서는 법적근거 확보, 기존 사업자와의 이행 상충 해소, 부하관리사업자의 수용가 확보를 위한 운영기준 개선 등 제도적인 보완책 마련이 필요하다”고 지적했다.



★ 부하관리 민간사업자

부하발굴 자원시장참여 활동전개

토탈 에너지서비스 제공·시장기능 전환 핵심
진흥회 출범, 자율적 부하관리 시스템 기반 마련


직접부하제어 프로그램은 당초 사업의 목적인 전력수요관리 효과 이외에 새로운 형태의 사업자를 양성하는 효과를 거두게 된다.
한국전력거래소 및 에너지관리공단 등 사업의 주체와 수용가를 연결하는 ‘부하관리민간사업자(Load Aggregator : LA)가 에너지업계의 새로운 신규업종으로 떠오르고 있는 것이다.
부하관리민간사업자는 부하의 발굴 및 부하자원의 시장 참여를 위한 다양한 활동을 벌이게 되는데 에너지분야에 IT기술을 접목, 양방향 거래를 가능케 하는 제3의 신산업이 도출됐다는 평가다.
부하관리민간사업자는 직접부하제어가 가능한 소비자들을 대상으로 ‘수요측 입찰’, ‘보조서비스 제공’, ‘상시 부하관리’서비스를 제공하게 된다.
부하관리민간사업자가 업계에서 큰 관심을 받고 있는 이유는 향후 전력산업이 완전 시장경쟁체제로 넘어갈 경우 다양한 사업을 수행할 수 있을 것으로 기대되기 때문이다.
즉 직접부하에 관한 사항 이외에도 수용가에 대해 에너지진단, 시스템 보수유지, 전력데이터 분석, DSB 대행 기능 등 토탈 에너지솔루션을 제공할 수 있을 것으로 보이기 때문이다.
이미 에너지관리공단이 수행하고 있는 직접부하제어 프로그램 시범사업에 LG산전(주), 한화S&C(주) 등 3개 업체가 LA 시범사업자로 참여한 바 있으며, 지난해 말 기준으로 LG산전(주)이 20개업체 계약용량 4만kW, 한화S&C 23개업체 3만1,200kW까지 제어용량을 확대한 것으로 알려지고 있다.
에관공은 2003년까지 도매경쟁시장에 적용 가능한 직접부하제어 기술기반을 구축할 예정으로 LA육성을 통해 보조금 체제에서 조기에 시장기능으로 전환을 가능하도록 할 계획이다.
이렇게 되면 부하관리민간사업자는 터보냉동기, 전기로 등 우선제어대상 부하를 제외한 새로운 부하를 발굴해 직접부하제어 협약을 체결하고 수용가를 확대시키는 역할을 하게 된다.
즉 패키지에어컨, 공조기, 조명, 폐수처리설비, VA사업장 등에 대해 시장기능에 따라 직접부하 사업의 부하로서 참여토록 하게 하는 것이다.
직접부하사업에서 부하관리민간사업자가 중요한 것은 국내 제어 가능설비의 대부분이 소용량으로 산재돼 있어 이를 확보할 수 있는 민간사업자는 반드시 필요하기 때문이다.
부하관리사업자는 수용가의 참여 정도에 따라 인센티브를 배분하는데 인센티브 수준은 전력시장의 조건에 따라 달라지며, 미국의 경우 통상적으로 $200∼300/MWh이며, 최고 $500/MWh까지 상승하기도 한다
지난해 11월에는 부하관리사업진흥회가 발족돼 부하관리사업자가 부하관리 사업의 주체가 되어 시장원리에 의한 자율적인 부하관리가 정착될 수 있는 기반을 마련하게 됐다.
현재 LG산전(주), 한화S&C(주), (주)엣파워, 일진전기(주), (주)효성, 포스코(주), 현대중공업(주) 등 7개 업체가 부하관리사업자로 등록돼 있고 창립총회에서는 이청남 한화S&C 사장을 초대회장에, 감사에 김춘식 LG산전 상무, 사무국장에 최종웅 LG산전 상무를 각각 선임했다.
비영리 민간단체로 출범한 부하관리사업진흥회는 향후 국내 전력산업의 민영화에 따른 전력 부하관리사업의 원활한 이행과 발전을 위해 대정부 정책건의 및 전문가 활동지원, 조사연구, 국제교류 활성화 등 다양한 활동을 전개하게 된다.
이번 진흥회에 참여한 7개 창립 회원사들은 에너지관리공단이 주관하는 직접부하제어사업의 예비 부하관리 사업자로 등록돼 향후 인터넷 등 통신시스템을 이용, 필요시간대에 사전 약정을 맺은 수용가의 전력수요를 직접 제어하는 대신 지원금 등 각종 혜택을 받게 된다.
부하관리민간사업자의 육성은 전력수급 안정화 및 효율적인 전력부하관리를 도모할 수 있다는 점에서 중요하며 앞으로도 늘어날 것으로 보인다.
초기 7개사의 앞으로의 행로가 부하관리민간사업자의 미래를 결정한다는 것이다.




★ PJM MWh당 500달러 인센티브 기준

캘리포니아 4단계로 자원활용 효율높여

　▲ PJM 도매전력시장
미국의 PJM 도매전력시장은 지난 97년 4월 출범했다.
PJM 도매전력시장은 공급력이 부족할 경우 PJM시장의 도매전력가격이 높은 수준까지 상승할 우려를 내포하고 있으므로 소비자(부하)들이 이러한 높은 전력가격에 반응하도록 해 공급이 부족한 시기에 부하삭감을 통해 소비량을 줄이려는 프로젝트다.
소비자가 부하 삭감을 통해 전력사용을 줄이게 되면 부하서비스회사(LSE, Load Serving Entity)는 도매전력가격과 소매상한가격 차이에 해당하는 비용 절감을 실현할 수 있으며, 절감비용은 일부를 소비자에 제공함으로써 부하삭감에 대한 인센티브로 작용한다.
부하삭감 시범 프로그램(Load Responsive Pilot Program)은 기종의 부하관리를 대체하기 위한 것은 아니며, 분산 자원 및 소비자의 부하삭감을 이용해 PJM시장 운영에 활용하고 자 하기 위한 것이다.
기간은 2001년 7월부터 2002년 5월 31일 종료까지 시행해 종료됐으며, 이후에는 정식 프로그램으로 등록돼 시장에서 활성화될 전망이다.
이 프로그램은 옵션을 채택하고 있는데 비상시 부하 삭감을 수행한 최종소비자에게 보상하는 제도, PJM 시장의 인증된 시장 참여자가 전력가격이 높은 시기에 최종소비자에게 부하 삭감의 기회를 제공하고 여기에서 얻어진 비용 절감, 즉 이익을 공유한다.
인센티브 수준은 비상시 부하삭감 프로그램 참여자는 해당지역의 모선별 한계가격 가운데 가장 높은 값을 기준으로 사용하거나 MWh당 500달러를 기준으로 한다. 또한 비상시 부하삭감이 발생할 때마다 10달러의 인센티브가 추가적으로 주어진다.
　평상시 부하삭감 프로그램의 참여자는 원칙적으로 시장가격에 반응해 참여자들이 스스로 의사결정을 실시하고 부하차단에 참여했을 경우에는 ‘지급액($)=〔시장가격($/kWh)-소매가격($/kWh)〕×부하삭감량(kWh)’의 식에 의해 1시간동안의 지급액이 결정된다.

　▲ 캘리포니아 전력시장의 프로그램
미국 캘리포니아 전력시장에서의 직접부하제어 프로그램은 현재 국내에서 정의하고 있는 직접부하제어와는 달리 캘리포니아 ISO가 직접 제어하면서 모든 프로그램이 전력시장에 하나의 자원으로 취급하고 있다.
캘리포니아 ISO는 이러한 프로그램들을 ‘Demand Response Program’이라고 하며 이 프로그램들은 전력수급 및 전력가격 불안정에 적극적으로 대처하기 위한 것이다.
이 제도의 Demand Response Program은 DRP(Demand Relief Program), PLP(Participating Load Program), DLCP(Discretionary Load Curtailment Program), VLCP(Voluntary Load Curtailment Program) 등 크게 4가지로 나눌 수 있다.
직접부하제어 자원의 활용기준은 운전예비력을 기준으로 결정되며, 각 단계는 정상상태(운전예비력이 7%보다 높은 경우로 PLP와 DCLP자원을 활용), 비상사태 단계1(운전예비력이 7%∼5%범위로 이때에는 VLCP와 DLCP자원을 활용), 비상사태단계2(운전예비력이 5%∼1.5% 범위로 배전회사의 차단가능부하와 DRP자원을 활용), 비상사태단계3(운전예비력이 1.5%미만 범위로 비상용 자원과 고정부하차단을 실시)이다.
직접부하프로그램은 미국 이외에도 선진국을 중심으로 활성화가 이뤄지고 있는 상태다.




★ 직접부하제어 프로그램 로드맵

초기운영·계층제어시스템 도입·완성
3단계에 걸쳐 실시

올해부터 2단계 비즈니스 모델 구축 완료 예정
2005년부터 시장기능 도입 자율적 수요관리 시행

국내 직접부하제어 프로그램은 3단계에 걸쳐 실행된다.
직접부하제어시스템 초기운영단계, 부하관리전문기관에 의한 계층제어시스템 도입운영 단계, 부하관리 공적기능 완성 및 DSB활성화 단계로 나눠져 실시되는 것이다.
현재는 계층제어시스템 도입 운영 단계에 와 있으며, 직접부하제어시스템의 기술적기반(Solution)과 다양한 비즈니스모델(Load Aggregator, Telemetry 등)의 실증 및 구축이 완료됐다.
한전에서 시행중인 시스템과 에관공 시스템을 병행해 직접부하제어 네트워크 구축도 완료돼 전력계통 사고와 같이 급박한 상황에 대처할 수 있는 계통보조서비스 역할을 수행하게 됐다.
에관공과 한전 등 Sub-Master간은 상호 독립적으로 운영해 제어시스템의 장단점을 비교 및 각 기관의 메커니즘에 의거해 운영하게 되며, LMC(Load Management Center)의 운영을 통해 계통붕괴 가능성 및 공급예비력 부족과 같은 긴급상황 발생시 활용하게 된다.

　▲ 1단계(2001년∼2002년) 직접부하제어시스템 초기운영 단계
이 기간동안에는 직접부하제어시스템의 기술적 기반에 대한 실증 및 구축이 이뤄졌다.
2001년 한전에서 시행중인 시스템과 2002년 신규로 참여하게 되는 에관공 시스템과 병행해 직접부하제어 네트워크가 구축됐으며, 각 기관의 운영 매커니즘에 의거해 상위 Master와 Master간의 운영 프로토톨을 일원화해 전력계통 사고와 같이 급박한 상황에 대처할 수 있는 계통보조서비스 역할을 수행하게 했다.
Sub-master간은 상호 독립적으로 운영해 제어시스템의 장단점을 비교 및 각 기관의 메카니즘에 의거해 운영 실시된다.

　▲ 제2단계(2003년∼2004년) 부하관리전문기관에 의한 계통제어시스템 도입운영 단계
다양한 비즈니스 모델(Load Aggregater, Telemetry)의 구축을 완료한다.
Virtual Entity(가칭 LMC : Load Management Center)를 운영하게 되는데 이는 국가적인 프로젝트로 성공하기 위해서는 부하관리를 전문적으로 수행하기 위한 기관의 지정 운영이 필요하기 때문이다.
또한 부하관리 민간사업자를 적극 육성 지원하고 계통붕괴 가능성 및 공급예비력 부족과 같은 긴급 비상상황에 직접부하제어를 통한 KPX의 직무대행을 하게된다.
부하관리 민간사업자 육성지원을 위해서는 에너지절약 및 부하관리 업무를 수행할 수 있는 민간사업자 육성을 위해 최선의 노력을 기하게 되며, Interruptible Load 발굴을 위한 진단을 통해 최적의 효과를 산출한다.

▲제3단계(2005년∼) 부하관리 공적기능 완성 및 DSB활성화 단계
시장기능 도입으로 Pool Rule에 의한 자율적 수요관리를 시행한다.
Submaster는 적정 예비력 개념의 직접부하제어 요량을 확보해 계통사고에 대비 지속적인 운영 체계를 유지한다.
배전사업 개방에 따른 시스템의 민간 이양이 이뤄져 DSB 가 본격 착수된다.
이에따라 배전사업자(판매사업자)와 전력거래가 이뤄질 수 있는 시스템이 구축되며, 부하관리사업자에 대한 운영 지원이 이뤄지게 된다.
또 대규모 수용가 배전회사와 직접적인 DSB가 가능하게 된다.
이 기간동안 부하관리사업자는 수용가에 대한 에너지진단, 시스템 보수 유지, 전력데이터 분석, DSB 대행기능을 수행하게 된다.



★ 직접부하제어 프로그램 왜 실시되나

경쟁적 전력시장 환경서 공적 부하관리제도 필요

전력개통 수급안정·전력요금 폭등 방지 기능
302개소 292MW를 제어용량 확보·지속확대 기대

　국내 에너지산업도 전력, 가스 등 에너지산업구조개편에 따라 많은 변화가 일어나고 있고 특히 전력분야에서도 구조개편에 따라 한국전력의 독점에서 시장에 의한 경쟁체제로의 변환이 이뤄지고 있다.
경쟁적 전력산업 환경에서는 발생할 수 있는 수급 불안정과 가격파동을 방지할 수 있는 공적기능의 새로운 부하관리제도 수립의 필요성이 제기된 것이다.
미국 등 선진 구조개편국에서도 전력수급 안정화 및 전력가격 파동방지를 위해 직접부하관리제도를 포함해 다양한 형태의 부하관리제도 및 시장(AS Market, Capacity Market 등)이 시행중에 있으며 다양한 인센티브를 제공하고 있다.
국내에서 직접부하제어 프로그램이 실현가능한 것은 계량 가능한 진보적인 정보시스템 기술(IT)이 대두되었기 때문이다.
최근 정보통신기술의 발달로 실시간 통신 및 양방향 통신이 가능해졌고 이것이 전력부문 IT기술의 ‘파생 상품’으로 ‘직접부하관리 기술’이 구현 가능해진 것이다.
국내에서는 도매경쟁기장(TWBP) 도입 직전인 현재 직접부하제어 사업이 시작되고 있는데 Market Rule과 Market Operating System이 구현되는 현 시점에서 직접부하제어 시스템 구축을 동시에 추진해야만 구조개편 이행 비용 즉 MOS 시스템 구현 및 수정 비용 등을 최소화할 수 있는 것으로 판단되고 있다.
그동안의 국내 사업추진 경과를 살펴보면 97년 ‘최대전력관리장치 보급방안 연구’과제를 수행해 건물 6개소, 산업체 6개소를 대상으로 시범사업을 실시했으며, 동년 7월부터는 직접부하제어 실증 과제를 추진해 인터넷을 이용한 터보냉동기의 원격 제어에 성공했다.
2002년 12월에는 에너지관리공단이 직접부하제어 주관기관으로 선정됐으며, 2002년 4월 한전 전력연구원과의 협약 체결로 사업을 시작했으며, 전력산업기반기금에서 44억원이 출현된 바 있다.
직접부하제어 프로그램이 실시되면, 전력수요를 분산시킴으로서 전력계통의 수급안정과 전력요금의 폭등을 방지할 수 있다.
직접부하제어와 관련해 다양한 상품모델이 발생하게 되는데 IT 및 응용기술 확보에 따른 수출상품화 기회가 발생하고 민간사업자의 참여유도를 통해 전력부문의 사업활성화를 모색할 수 있다.
국내에서 직접부하제어의 개념은 전력수급 비상시에 행하는 비상시직접부하제어외에도 향후 도매경쟁시장에서의 수요측입찰, 보조서비스제공, 혼잡처리 등과 같은 상시부하제어 개념도 포함된다.
수용가 참여 기준을 직접부하제어계약량이 300kW이상인 일반용 및 산업용 수용가로 하고 기본지원금을 부하에 따라 kW당 500원∼1,000원으로 차등화했다.
직접부하제어 상위시스템 개발은 향후 양방향 도매시장에 적용할 수 있는 MOS(시장운영시스템) 연계형으로 구축해 전력부하관리의 효율성을 제고하게 되는 데 한국전력거래소 내 MOS개발사업자인 한전KDN(주)가 지난해 31일 완공했다.
수용가에 대한 부하제어시스템 설치도 계속되고 있다.
지난해에는 당초 목표를 훨씬 뛰어넘는 302개소 292MW를 제어용량으로 확보했다.

<종합취재: 서민규 기자>