스마트 그리드 smartgrid
스마트 그리드 기술 동향
목차
1. 스마트 그리드란?
(1) 스마트 그리드 구축효과
(2) 구성요소
(3) 추진배경
2. 국내외 현황
(1) 주요국 추진현황
(2) 국내 추진현황
3. 스마트그리드 보안 위협 종류
(1) AMI에서의 보안 위협
(2) 전력망에서의 보안 위협
※ 참고문헌
1. 스마트 그리드란?
기존 전력망에 ICT를 접목하여 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지효율을 최적화 하는 차세대 전력망.
(1) 스마트 그리드 구축효과
① 에너지 효율 최적화
- 현재 전기 에너지 소비는 여름과 오후 시간대의 피크를 형성하고 편차가 크기 때문에 비효율적임
(1) 스마트 그리드 구축효과
② 자발적 에너지 절약 유도
- 스마트 그리드 환경에서는 전력수급 상황별 차등 요금제를 적용하여 전기사용자들에게 전기사용량 및 요금을 실시간으로 보여줌으로써 자발적인 에너지 절약을 유도함
- 저렴한 시간대에 자동으로 작동하는 전자제품
- 심야전력을 이용하여 충전하는 전기자동차
- 태양광발전으로 냉난방 등 남은 전기는 전력 거래시장을 통해 재판매
(1) 스마트 그리드 구축효과
③ 설비투자 절감 효과
- 스마트그리드 구축시 전기에너지 절약효과는 약 6% 예상
- 발전설비는 피크 소비량에다가 10% 정도 예비력을 감안하여 증설이 되므로 피크 전력 감소에 따른 설비투자 비용 절감 가능
- 피크 전력 6% 감소시 연간 1조 6천억원의 설비 투자 비용이 절감
(1) 스마트 그리드 구축효과
④ 신재생 녹색에너지 확대
- 신재생 에너지는 일조량이나 바람의 세기에 따라 전력생산이 불규칙하여 현재의 전력망으로 수용하는데 한계가 있음. 따라서 신재생 에너지는 이러한 계통 연계문제가 해결 될 때 확대 보급 가능함.
(1) 스마트 그리드 구축효과
⑤ 전기자동차 인프라 및 전력망 구축
- 정부는 2015년 까지 120만대의 전기자동차 보급 계획
(1) 스마트 그리드 구축효과
⑥ 전력품질 및 신뢰도 향상
- 향상된 IT 기술과 새로운 저가의 스마트 센서 도입으로 실시간 데이터 취득
- 실시간의 정확한 모니터링 데이터 분석 프로그램을 개발하여 시스템 위험요소 사전제거
- 지능화된 전력기기와 인공지능 운영시스템을 구축하여 전력망 운영 최적화
(2) 구성요소
(3) 추진배경
① 기후변화 대응
- 국가 온실가스 목표 달성을 위해서는 저탄소 녹색성장 인프라 구축시급
- 우리나라의 GDP 대비 온길가스 배출량은 OECD 국가 평균치의 1.6배 수준
- 온실가스 감축을 위해서는 신재생에너지, 전기차 등 청정에너지원,
환경친화적 교통, 가전등의 보급 확대 필요
- 출력의 변동이 심한 신재생에너지를 자유롭게 전력망에 연계 시킬 수 있는
스마트한 제어 시스템 구축이 필수
(3) 추진배경
② 에너지 효율 향상
- 고유가 지속 및 자원 민족주의 강화에 따라 지속가능한 성장을 위해서는
에너지 자립 및 에너지 저소비 사회로의 전환이 필수
- 에너지 절약을 위해 전기요금 차등제, 누진제 등을 운영 중이나 낮은 가격
및 사용의 편리성으로 전력소비는 증가 추세
- 특정 시간대에 집중된 전력소비 패턴으로 인해 발전설비 이용효율 저하 및
발전소 건설에 막대한 투자 비용소요
(3) 추진배경
③ 신성장동력 창출
- 세계 스마트그리드 시장이 급격히 성장할 것으로 전망됨에 따라 반도체, IT
의 뒤를 잇는 신성장동력으로 육성할 필요
* 07~30 년간 전세계 전력분야 예상 투자비용 : 13.6조 불 (IEA/WEO2008)
- 스마트그리드는 전력과 중전은 물론 통신, 가전, 건설, 자동차, 에너지 등
산업 전반과 연계되어 큰 파급효과 기대
(3) 추진배경
(3) 추진배경
2. 국내외 현황
(1) 주요국 추진현황
① 미국
* 에너지 자립 및 노후 전력망의 현대화를 통한 경기부양
- `03년에 Grid2003 국가비전을 발표, `09년부터 경제회복 및 재투자법에
따라 전력망 현대화에 45억 달러 투자
- `08년부터 시범도시(콜로라도주 볼더시)를 지정하고 스마트계량기
5만여개 및 전기차 600여대 보급등 실증사업 추진
- 49개주 100개 스마트그리트 프로젝트에 매칭펀드 형태로 총 81억달라
투입발표
2. 국내외 현황
(1) 주요국 추진현황
② EU
* 신재생에너지 보급확대 및 온실가스 감축 목표 설정
- `06년에 유럽전역네트워크의 유연성, 저탄소 에너지원의 용이한 접근,
신뢰성, 경제성을 충족시키기 위해 스마트그리드를 구축하는
Smart Grids Vision & Strategy 발표
- `07년에 스마트그리드 전략적 5대 연구분야 선정
- `08년에 스마트그리드 전략적 6대우선 구현분야 선정
2. 국내외 현황
(1) 주요국 추진현황
③ 일본
* 태양광 발전의 계통 연계를 위한 마이크로그리드 확산
- `09년 기술개발 로드맵 수립 착수, `09~`10년간 100억엔 규모의 기술개발
진행중
- 민간기업 중심으로 스마트그리드 분야 표준화를 추진 중이며, 태양광
발전 확대를 위한 실증사업을 전국 10개 섬에서 추진
- `10년 요코하마, 키타규슈, 도요타, 간사이 4개 도시를 스마트그리드 실증
지역으로 선정, 5,000세대 대상으로 5년간 1,000억엔 규모 사업 추진
④ 중국
* 송전계통의 강화 및 전력자원의 최적 배분에 초점
- 국가전망공사, 스마트그리드 종합추진 계획
3단계로 진행될 예정으로 2020년까지 총 4조 위안 이상 투자 계획
2. 국내외 현황
(2) 국내 추진현황
① 산업 및 인프라
- 세계적 수준의 전력, 통신 인프라 구비, 유관산업분야 Global-Top 기업군 보유
- 한국전력은 전력품질 및 효율 향상을 위해 송배전망 지능화 등에 연간
4.7조원 수준의 투자 지속
- 세계 최고수준의 반도체, 디스플레이, 가전산업 등 유관 기업 보유
② 기술개발
- `05년 부터 총 2,532억원 규모의 전력 IT 기술개발을 선제적으로 추진. 중전, 반도체 등 관련업계도 상당한 기술력 보유
- 스마트 미터 : 수용가별 특성을 고려, 경제형 및 일반형으로 구분하여 개발 중이며 `10년 부터 연 130대 보급
- 전기차 충전기 : 급속, 완속 등 다양한 충전방식 개발 및 표준화를 추진중이며 `11년부터 보급 가능
- 전력저장장치 : 민간기업은 세계 유수의 자동차 업계에 배터리를 공급할 정도로 세계적 수준의 제조기술 보유
2. 국내외 현황
(2) 국내 추진현황
③ 실증사업
- 기술개발 성과의 실증 및 비즈니스 모델 개발을 위해 제주도를 실증단지로 지정하고 민간 컨소시엄 구성완료.
- IT, 에너지 등 170여개 민간기업 참여를 바탕으로 `13년까지 2,395억원을 투입하여 실시간요금, 전기차 충전, 신재생 등 실증
3. 스마트그리드 보안 위협 종류
(1) AMI에서의 보안 위협
① 펌웨어 조작 : 보호된 공간에 위치하지 않은 모든 기기들은 일차적으로 펌웨어 조작의 위험성에 노출되어 있다. 특히 보안 기능을 갖는 모든 기기들은 암호화를 위하여 암호키를 펌웨어 형태로 내장하게 되는데 펌웨어를 해독함으로써 장치의 설정되어있는 암호키를 알아내어 정보가 유출될 수 있다.
② 과금 정보 변경 : AMI 장치간에 교환되는 정보 중 에너지 사용 정보 혹은 가격 정보 메시지를 조작하여 전송하는 공격이 가능하다. 메시지 위변조 공격에 의한 피해는 현재의 인터넷 뱅킹 수준에 버금가는 영향을 미친다.
③ 인증키 및 전력 사용정보 노출 : AMI 서비스에서 유출될 수 있는 주요 정보는 인증키가 있다. 키 사용 방식에 따라서 키 관리 서버는 장치들에게 새로운 암호키를 주기적으로 전송하기 때문에 인증키가 유출될 수 있다.
3. 스마트그리드 보안 취약점
(2) 전력망에서의 보안 취약점
① 펌웨어
② 서비스 거부 공격: 전력망의 SCADA 서버와 DAS 서버 등은 현재 분리된 방에서 보호된 영역에 존재하고 있기 떄문에 서비스 거부 공격의 가능성이 적고 공격이 발생하더라도 이에대한 긴급하고 용이한 대처가 가능하다. 하지만 전력 계통 운영 장치들은 넓은 지역에 무인 시스템으로 존재하고 있기 때문에 서버에 대한 공격보다 운영 장치들에 대한 사이버 공격의 가능성이 더 높다.
③ 전력망 장치 오작동: SCADA 시스템의 서버와 단말 장치들 간에는 수시로 측정되는 전류, 전압 등의 데이터와 단말 장치를 제어하기 위한 제어 메시지를 교환한다. 이러한 측정 데이터와 제어 메시지를 변경해서 자동화 스위치의 상태를 임의로 조작하여 정전을 유발시키는 공격이 있을 수 있다.
④ 주요기기 해킹 공격 : 네트워크 상의 모든 노드에 대한 수동적인 형태의 공격으로 악성코드에 의해 오동작을 유도하거나 부분적으로 기능을 정지시키는 공격이 있을 수 있다.