스마트 그리드 기술 동향

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1. 스마트 그리드란 ? (1) 스마트 그리드 구축효과 (2) 구성요소 (3) 추진배경2. 국내외 현황 (1) 주요국 추진현황 (2) 국내 추진현황3. 스마트그리드 보안 위협 종류 (1) AMI 에서의 보안 위협 (2) 전력망에서의 보안 위협

※ 참고문헌

목차

기존 전력망에 ICT 를 접목하여 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환 , 에너지효율을 최적화 하는 차세대 전력망 .

1. 스마트 그리드란 ?

① 에너지 효율 최적화 - 현재 전기 에너지 소비는 여름과 오후 시간대의 피크를 형성하고 편차가 크기

때문에 비효율적임

(1) 스마트 그리드 구축효과

[ 시간대별 전력소비량 ]

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 1 조 6 천억원의 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 2015 년 까지 120 만대의 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

(1) 스마트 그리드 구축효과

(2) 구성요소

① 기후변화 대응 - 국가 온실가스 목표 달성을 위해서는 저탄소 녹색성장 인프라 구축시급 - 우리나라의 GDP 대비 온길가스 배출량은 OECD 국가 평균치의 1.6 배 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 : 13.6 조 불 (IEA/WEO2008)

- 스마트그리드는 전력과 중전은 물론 통신 , 가전 , 건설 , 자동차 , 에너지 등

산업 전반과 연계되어 큰 파급효과 기대

(3) 추진배경

구 분 내 용

전력시장

• `30 년까지 누적시장 규모 : 1 경 5,000 조 원 - 발전 시장 규모 : 7,500 조 원 - 송 , 배전 시장규모 : 7,500 조원

스마트 그리드 시장

• 미국시장 : (`09 년 ) 23 조 5,000 억원 → (`14 년 )47 조원• 세계시장 : (`09 년 )76 조 2,000 억원 → (`14 년 )188 조 5,000 억 원

(3) 추진배경< 스마트그리드 시장규모 >

(3) 추진배경< 스마트그리트 품목별 세계시장 규모 (SBI Reports) >

(1) 주요국 추진현황 ① 미국

* 에너지 자립 및 노후 전력망의 현대화를 통한 경기부양 - `03 년에 Grid2003 국가비전을 발표 , `09 년부터 경제회복 및 재투자법에 따라 전력망 현대화에 45 억 달러 투자 - `08 년부터 시범도시 (콜로라도주 볼더시 ) 를 지정하고 스마트계량기 5 만여개 및 전기차 600 여대 보급등 실증사업 추진 - 49 개주 100 개 스마트그리트 프로젝트에 매칭펀드 형태로 총 81 억달라 투입발표

2. 국내외 현황

(1) 주요국 추진현황 ② EU

* 신재생에너지 보급확대 및 온실가스 감축 목표 설정 - `06 년에 유럽전역네트워크의 유연성 , 저탄소 에너지원의 용이한 접근 , 신뢰성 , 경제성을 충족시키기 위해 스마트그리드를 구축하는 Smart Grids Vision & Strategy 발표 - `07 년에 스마트그리드 전략적 5 대 연구분야 선정 - `08 년에 스마트그리드 전략적 6 대우선 구현분야 선정

2. 국내외 현황

(1) 주요국 추진현황 ③ 일본

* 태양광 발전의 계통 연계를 위한 마이크로그리드 확산 - `09 년 기술개발 로드맵 수립 착수 , `09~`10 년간 100 억엔 규모의 기술개발 진행중 - 민간기업 중심으로 스마트그리드 분야 표준화를 추진 중이며 , 태양광 발전 확대를 위한 실증사업을 전국 10 개 섬에서 추진 - `10 년 요코하마 , 키타규슈 , 도요타 , 간사이 4 개 도시를 스마트그리드 실증 지역으로 선정 , 5,000 세대 대상으로 5 년간 1,000 억엔 규모 사업 추진

④ 중국* 송전계통의 강화 및 전력자원의 최적 배분에 초점

- 국가전망공사 , 스마트그리드 종합추진 계획 3단계로 진행될 예정으로 2020 년까지 총 4 조 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 4.7 조원 수준의 투자 지속 - 세계 최고수준의 반도체 , 디스플레이 , 가전산업 등 유관 기업 보유 ② 기술개발 - `05 년 부터 총 2,532 억원 규모의 전력 IT 기술개발을 선제적으로 추진 . 중전 ,

반도체 등 관련업계도 상당한 기술력 보유 - 스마트 미터 : 수용가별 특성을 고려 , 경제형 및 일반형으로 구분하여 개발 중이며

`10 년 부터 연 130 대 보급 - 전기차 충전기 : 급속 , 완속 등 다양한 충전방식 개발 및 표준화를 추진중이며 `11

년부터 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 170 여개 민간기업 참여를 바탕으로 `13 년까지 2,395 억원을

투입하여 실시간요금 , 전기차 충전 , 신재생 등 실증

2. 국내외 현황

(1) AMI 에서의 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 위협 종류

(2) 전력망에서의 보안 취약점① 펌웨어② 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 .

3. 스마트그리드 보안 취약점

지능형전력망협회 : http://www.ksmartgrid.org KEPCO : http://www.kepco.co.kr 한국스마트그리드 사업단 : http://www.smartgrid.or.kr

※ 참고문헌

감사합니다 .