사물인터넷(IoT) 기술의 에너지 산업 적용 현황, 주요 응용 분야 및 시장 전망과 산업 생태계 구축의 필요성 doc_id PCY_201709190559565061_10

Mckinsey(2013)는 앞서 언급하였듯이 사물인터넷 적용이 유망한 9개 산업을 정하고 2025년 기준 2.7조 ~ 6.2조 달러의 가치가 발생할 것으로 전망하였다. 그 9개 산업 중에서 ① 건강관리, ② 제조 다음으로 ③ 전력분야가 유망한 분야로 선정되었으며, 경제적 가치는 0.2~0.5조 달러로 전체 대비 7~8%의 효과가 있는 것으로 전망하였다. 그리고 ④ 도시 인프라, ⑤ 보안 다음으로 ⑥ 자원개발분야가 유망한 분야로 선정되었으며, 경제적 가치가 0.1~0.2조 달러로 전체 대비 3~4%의 비중을 차지하였다. 이 밖에도 IERC(The Internet of Things European Research Cluster)도 에너지분야를 도시, 건물, 건강관리, 수송 등과 함께 사물인터넷이 적용될 핵심분야로 선정하였다(Vermesan & Friess, 2013: 30). Accenture(2015)는 사물인터넷 주요 응용분야로 발전, 배전, 석유·가스부문을 항공·철도·제조분야와 함께 제시하고 있으며, Government Office for Science(2014)는 에너지분야를 수송·건강관리·농업분야와 함께 강조하고 있다. 사물인터넷은 일반 소비자 가정의 에너지관리에도 효과적으로 활용될 수 있다. 보통 가정에너지관리(home energy management)라고 일컬어지는 이 시장은 세탁기에서부터 온도조절기에 이르는 다양한 가전제품을 관리하는 시스템을 설치하는 것으로 요약된다. Gigaom Research와 NextMarket Insights는 가정에너지관리 기기 출하 대수가 2012년 약 170만 대에서 2017년 약 1,220만 대로 증가할 것으로 전망하였다(Lesser, 2013). 앞으로 더 많은 가구가 웹 인터페이스나 스마트폰을 통해 가전기기를 관리할 수 있게 되면서 에너지절약 효과가 높아지고 관련 시장도 커질 것이다. Navigant Research(2014)는 가정에너지관리 시장이 2013년 5억 8,690만 달러 규모에서 2023년 24억 달러로 확대될 것으로 전망하였다. 현재 가정에너지관리에서 경쟁은 온도조절기를 중심으로 이루어지고 있다. 이 분야는 데이터분석 소프트웨어 서비스 뿐만 아니라 네트워크로 연결된 하드웨어 보급이 가장 활발한 분야이다. 이는 온도조절이 가정에너지관리 효과 차원에서 가장 효과적인 수단이기 때문이다. 냉난방은 대부분의 가정 에너지소비에서 가장 높은 비중을 차지하고 있다. 전 세계적으로 잘 알려진 자동온도조절기 Nest는 명암, 활동, 온도, 습도 등을 인식하는 센서가 장착되어 있다. Nest는 이 센서들에서 생성되는 데이터를 통해 스스로 프로그래밍하여 에너지사용을 최소화한다. 최근에는 전력회사가 온도조절기 조절점을 원격 조절할 수 있도록 하여 전력회사 수요반응 프로그램에서 활용되기도 한다(Lesser, 2013). Nest 뿐만 아니라 다수의 모델들이 출시되고 있다. 경쟁사 EcoFactor는 Nest와 유사한 에너지절약 기능을 제공하며 여러 대의 네트워크 연계 온도조절기를 운용할 수 있는 소프트웨어를 개발하고 있다. EnergyHub는 Alarm.com이 홈 시큐리티 시스템을 제공하고 있는 고객을 대상으로 네트워크 연계 온도조절기를 보급하고 있다. GreenWave Realty와 같은 신생기업들은 아무런 활동이 감지되지 않을 때 자동으로 조명이 꺼지는 기본적인 기능뿐만 아니라, 프로그래밍을 하기 위해 LED 조명에 IP 주소를 장착할 수 있게 하고 있다. Philips는 수요자 중심 색조를 바탕으로 네트워크 연계 조명분야로 뛰어들었고, 소프트웨어 개발자들이 전구를 어둡게 하거나, 끄거나, 동기화하는 애플리케이션을 개발할 수 있도록 소프트웨어 개발키트(SDK)를 개방했다(Kho, 2012). 시장 견인이라는 측면에서 상업 및 산업분야의 움직임이 강한데, 백열등을 네트워크로 연결된 LED 시스템으로 교체함으로써 에너지절약 효과가 두드러지게 정량화되기 때문이다. Digital Lumens와 같은 회사들은 대형 상업 공간에서 조명을 최적화하기 위해 원격으로 명암을 조절할 수 있는 LED 조명 시스템을 보급하고 있다. LED는 백열전구 대비 선행투자비용 면에서 15~20배 더 비용이 들 수 있는 반면, 긴 수명 덕분에 소유 총비용(total cost of ownership)이 보통 4~5배 더 낮다. 현재는 가정분야에서나 상업시설분야에서도 네트워크 조명 시장이 초기이지만, 에너지절약 효과와 함께 규제적 인센티브가 시장 성장을 촉진할 것이다(Wang, 2012). 사물인터넷이 에너지산업에 접목되기 위해서는 직접적으로 에너지기업, 사물인터넷 부품 및 제품 제조업체, 소프트웨어업체, 시스템통합업체, 통신기업 등의 협력이 필수적이다. 간접적으로는 자동차, 건물 등 사물인터넷 적용 대상 관련 산업체까지 다양한 분야의 기업들의 역할도 필요하고, 제도 마련 및 예산 지원 등 공공기관의 역할도 중요하다. 산업부문의 이해관계자 간의 협력 체계를 구축하기 위해서는 공동 참여 프로젝트를 통해 비교우위 조합의 최적화를 찾아갈 수 있다. 단지 상호운영성과 보안과 같은 기술적 이슈에만 초점을 맞추는 것이 아니라 사물인터넷 활용이 실제 시장에 어떤 영향을 미치고 우리들의 삶을 어떻게 바꿔놓을지에 대한 공동의 탐구가 필요하다. 현재 추진 중인 스마트그리드 확산사업이나 에너지신산업 시범사업이 이러한 공동 참여 프로젝트에 해당한다. 스마트그리드 확산사업은 에너지신산업 범주에 포함되어 논의되고 있고, 향후 에너지신산업의 플랫폼 역할을 할 것으로 예상된다. 이 사업을 통해 스마트그리드 거점도시 구축과정에서 다양한 종류의 업체 간 협력 메커니즘이 구축되기를 희망하고 있다. EV에 탑재된 전지를 전력망에 활용하는 전력시스템인 V2G(Vehicle to Grid)에 대한 실험이 각국에서 진행되고 있다. EV의 신차 판매비중이 40%를 넘기 시작한 노르웨이 및 덴마크, 핀란드 등의 북유럽 각국에서는 수력, 풍력, 태양광 등의 재생에너지 확충과 함께 V2G 인프라 구축이 활발하다. 덴마크의 경우 EV 소유자가 보유기간 중에 V2G 인프라를 활용하여 전력수급의 안정화에 기여할 경우 1만 달러 이상을 벌 수 있는 시스템을 구축 중에 있다. 또한 미국의 경우 단독주택에 태양광 발전을 설치하고 EV를 축전지로 활용하면서 소비자들이 EV의 충전시간을 조절하고 있다. 물론, V2G의 실현에는 전력수급을 예측하는 정교한 시스템이 필요하고 시스템 운영비용 문제의 해결 등 어려운 문제도 많지만 각종 축전지(ESS)의 원가 하락세와 IT시스템의 진화에 힘입어 점진적으로 보급될 것이다. 히타치의 경우 하와이에서 V2G 실험을 하면서 센터에서 가정의 축전지를 직접 제어하는 기능의 개발, IT화 된 전력망에 대한 외부공격차단 시스템의 개발 등을 추진하고 있다. 이러한 EV의 보급과 전력망 지능화의 시너지는 앞으로 확대될 것으로 보인다. 전력회사가 운영효율성을 향상하기 위해 스마트그리드 데이터를 사용할 수 있는 중요한 영역 중 하나는 수요반응(demand response)이다. 수요반응은 전력수요가 높은 시간대에 전력 다소비자들로 하여금 인센티브(incentive)나 요금변화(pricing)를 통해 전력소비를 줄이도록 하는 것이다. 보통 전력회사들은 대규모 홍보로 최대전력 발생 때 전력소비를 줄일 의향이 있는 수요반응 참여자들을 모집해왔다. 그러나 최근 들어서는 신생기업들이 스마트미터 데이터 또는 변류기(current transformer) 센서 데이터를 이용하여 보다 효과적으로 수요반응 참여자 확보에 나서고 있다. 예를 들어, 미국의 Bidgley는 부하 세분화(load disaggregation) 알고리즘을 이용하여 스마트미터 데이터를 전력사용 기기별로 세분화하여 그 정보를 제공한다(Lesser, 2014). 그리고 미국의 벨킨(Belkin), 프랑스의 와트시커(Wattseeker), 스웨덴의 와티(Watty) 등은 별도의 센서를 통해 전력사용 정보를 사용기기별로 세분화하고 있다(BNEF, 2015b).