年 에너지사용량 21%·CO2 1024TOE 저감… 절감액 10억원
FEMS - 2020년, 국내 1조1152억원·해외 224억달러 전망
[에너지데일리 송병훈 기자] 얼마전까지 전력 분야 제1의 명제는 '양질의 전기를 값싸게 공급한다'였다. 우리는 여기에서 '공급' 중심의 전력·에너지 정책의 근간을 읽을 수 있다. 그러나 최근에는 국내 에너지정책의 패러다임이 '공급' 중심에서 '수요관리' 중심으로 변화하고 있다.
매년 에너지 소비가 급격히 증가하면서 기존 공급 중심의 에너지 수급정책으로는 역부족인 상황 탓이다. 또한 전력설비 신·증설 역시 한정된 국토, 민원 증가 등으로 갈수록 어려워지고 있다. 따라서 늦은 감이 없지는 않지만 정부가 공급에서 수요중심으로의 정책전환을 천명한 것은 당연하면서도 바람직한 결정으로 여겨진다.
수요관리란 공장, 빌딩, 가정 등 에너지 사용자가 필요한 만큼만 에너지를 사용하도록 효율관리를 하고, 불필요하게 낭비되는 에너지를 신속하게 제거함으로써 에너지를 절감하는 것을 뜻한다.
국내 대표 전력·자동화 기업인 LS산전을 찾아 '스마트'한 수요관리 솔루션의 현재와 미래를 들여다봤다.
산업통상자원부는 지난해 12월 '제3차 에너지기술개발계획'을 확정하고, 2차 국가에너지기본계획 정책목표와 기술패러다임 변화를 근거로 한 17대 기술개발프로그램을 발표했다. 그 중 하나가 FEMS(공장에너지관리시스템, Factory Energy Management System)다. 이에 앞서 지난해 9월에도 노후 산업단지를 스마트 혁신 산업단지로 전환한다는 계획을 발표, FEMS를 2017년까지 10개 산업단지에 확대 적용한다고 밝힌 바 있다.
LS산전은 기존 자동화 기반 스마트 공정 라인에 에너지효율 운영관리시스템(EMS)을 기반으로 ESS(에너지저장장치, Energy Storage System), 태양광, 스마트미터 등 LS산전의 노하우가 집약된 융합 기술을 구현했다.
LS산전 청주2사업장에는 1MW급 ESS, 2MW급 태양광발전 시스템, 고효율 인버터, LED 조명, 스마트 미터 등이 적용됐으며 그리드솔 스테이션(GridSol Station)에 구축된 중앙제어센터(FEMS)를 통해 각각의 솔루션을 하나의 네트워크로 통합, 공장 전체 실시간 에너지 사용 현황을 한눈에 파악할 수 있다.
이를 통해 에너지 사용을 효율적으로 관리함으로써 연간 에너지사용량 21%, 온실가스 1024TOE(석유환산톤, Ton of Equivalent) 감축은 물론 생산성 향상 및 품질개선을 통한 제조업 경쟁력도 강화시키는, ‘일석이조’의 효과가 기대된다.
LS산전은 이번 FEMS 상용화를 시작으로 그리드솔 적용 BEMS(Building Energy Management) 등 고도화된 에너지 관리 솔루션을 앞세워 전체 건물 에너지 사용량의 약 60%를 차지하는 공장, 산업체는 물론 대형 빌딩, 백화점, 빌딩에 이르기까지 다양한 분야에 대한 에너지 효율화 사업을 본격화 한다는 전략이다.
▲ 전력 등 에너지원 이용 최적화
LS산전은 약 67억원의 투자를 통해 ESS, 태양광발전시스템, 고효율 인버터, 스마트 미터 등 설비 제어관리 및 실시간 모니터링을 통한 통합 제어 관리 시스템, FEMS를 구축했다. 이를 통해 전력, 가스, 열, 물 등 다양한 에너지원의 이용을 최적화했으며, 실시간모니터링 및 통합제어관리 시스템을 통해 설비의 안정성을 향상시켰다.
ESS, 태양광발전, 에너지 성능 개선 등을 통해 연간 총 에너지 비용 절감액은 연간 약 10억원 정도로 예상된다. 현 설비 기준 투자비 회수기간은 8년에 불과하며, FEMS 도입 이후 지난 3년 평균 에너지 소비량 대비 에너지 절감률은 약 25%에 달한다. 투자비 회수기간만 지나면 전기요금의 25%를 매년 벌어들이는 셈이다.
또한 청주2사업장 생산동 지붕 등 유휴부지에 설치된 2MW 규모의 지붕형 태양광발전시스템 역시 기후변화 대응은 물론 신재생발전을 통해 연간 약 7억원의 발전수익 확보 효과가 예상된다.
▲ FEMS의 의미는?
FEMS는 대규모 공장 설비의 생산수요에 적합하도록 에너지 사용과 비용을 최적화 하는 ICT 융합 솔루션이다. ICT 기술을 각 공정과 설비 등에 적용해 공장 에너지 사용 및 가동현황을 파악해 에너지 수요를 예측하고, 이에 적합한 에너지를 공급함으로써 에너지 절약 및 비용을 절감할 수 있는 에너지 관리 최적 제어를 가능케 한다.
에너지경제연구원에 따르면 2013년 국내 에너지 소비 현황은 산업 62%, 건물 21%, 수송 18% 순으로 공장 등 산업현장이 에너지 소비에서 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 현재 우리나라의 산업용 전력요금은 OECD 가입국 대비 약 55% 수준이나 전력사용량은 약 2배 수준으로 에너지 다(多)소비형의 비효율적 산업구조를 나타내고 있다. 고효율 설비 교체 등 하드웨어 중심의 기존 에너지 효율화 방식의 한계를 획기적으로 뛰어넘어 선진국 수준으로 전환하기 위한 대안으로 소프트웨어를 활용한 FEMS가 주목받고 있다.
FEMS의 기능은 크게 ▶에너지 모니터링 ▶현황 분석 ▶에너지 수요예측 ▶에너지 수요 공급 최적화 등으로 구분할 수 있다.
에너지 모니터링은 각종 설비에 설치된 계량 계측, 통신 장치를 통해 실시간으로 에너지를 분석, 각 공정에서 소비되는 에너지 데이터를 수집하고 이상 상황에 대한 경보를 담당자에게 즉시 알려준다. 현황 분석은 에너지 소비, 제품 생산, 환경 현황을 다각적으로 분석해 원단위, 효율, 원가 등의 성능지표 결과를 신속하게 제공하고 낭비요소와 같은 문제점을 파악할 수 있도록 한다.
수요예측은 에너지 낭비를 최소화하는 조치를 사전에 취해 에너지 절감을 극대화 하는 기술이다. 다양한 정보분석으로 일기예보를 하고 예보된 정보를 활용해 날씨변화에 미리 대비하는 것과 같은 개념이다. 에너지 수요 공급 최적화는 에너지를 소비하는 제품생산공정이나 설비에서 필요로 하는 수요만큼만 에너지를 공급해 낭비를 최소화 하는 것으로, 설비 운전 최적화 가이드 및 제어 알고리즘 등의 기술을 활용한다.
제조공장의 에너지 공급은 일반적으로 전기, 가스와 같이 외부에서 구매하는 에너지와 압축공기, 스팀과 같이 자체 생산하는 에너지로 구성된다. 많은 비용이 소요되는 에너지 공급에서 빈번히 발생하는 과잉공급, 공(空)운전 등의 낭비를 ICT 기술을 이용해 제거하거나 최소화할 수 있다.
FEMS가 차세대 에너지 절감 및 효율화 기술로 주목 받고 있는 만큼 그 시장은 지속적인 성장세를 보일 것으로 전망된다. 미국 시장조사기관인 내비건트 리서치(Navigant Research)는 전 세계 FEMS 시장이 2013년 113억달러에서 오는 2020년이면 224억달러로 연평균 10.3%씩 성장할 것으로 예측하고 있으며, 산업부도 국내 FEMS 시장이 2013년 2096억원에서 2020년 1조1152억원 규모로 연평균 28.4% 높은 성장세를 보일 것으로 예상하고 있다.
주요 선진국들과 글로벌 기업들의 FEMS 활용 움직임은 이미 활발하게 진행되고 있다. 미국은 스마트그리드와 관련된 기술규격을 표준화 하는 한편 GE, 하니웰, IBM 등 글로벌 IT 기업들이 FEMS 시장에 진출, 미터링 모니터링 분석 중심의 초기시장을 형성하고 있다. 일본은 후쿠시마 원전사태 영향으로 정부차원에서 스마트그리드, 클라우드 EMS 등을 적극 추진 중이다. 히타치, 후지쯔, 도시바, 요코가와전기 등 대형 디바이스 및 설비 기업들도 FEMS 시장에 진출해 시장을 확대하고 있다. 중국 역시 중앙정부 차원에서 에너지 공급 중심에서 수요관리로 정책을 변화를 꾀하면서 FEMS 등 에너지 관리 시스템에 큰 관심을 표하고 있다.
과거 에너지 절약은 사용자가 불편함이 동반되는 것으로 인식됐으나 앞으로는 기업의 새로운 경영수단 '에너지경영'으로 인식 전환이 필요하다고 전문가들은 말한다. FEMS를 활용한 합리적인 에너지 효율화는 비용절감과 함께 제품의 생산성과 품질향상 효과도 함께 얻을 수 있다. 또한 온실가스 배출 규제에 따른 온실가스 목표관리제, 배출권거래제에 능동적이고 선제적으로 대응할 수 있음은 물론이다.
