이 민 에스엠소프트웨어 팀장

신·재생에너지는 세계적인 화두이다. 우리나라에서도 신·재생에너지는 지난 10년간 꾸준히 성장해서, 1999년 기준 총 1차 에너지의 1.05%를 차지했던 신재생에너지 공급 비중이 2009년 기준 2.5%로 성장했다1). 신·재생에너지 중 2%를 구성하고 있는 태양광에너지는 2008년부터 정부의 적극적인 지원정책에 힘입어 폭발적으로 증가했으며 현재는 1,000여개의 태양광발전소가 국내에서 운영중이다.

초기에 건축된 태양광발전소는 사후관리를 위한 대책이 미비했다. 설비에 대한 상태 감시가 이루어지지 않았고, 납품업체 및 설비업체가 도산하여 유지보수 등 관리를 하지 않고 있다. 2007년에서 2008년 사이에 건축된 발전소들의 60% 가량은 발전소 내 설비에 장애가 발생했을 경우 장애를 파악하기 어렵거나 파악하더라도 유지보수를 받을 수 없는 상황에 놓여있는 것이다. 이처럼 유지보수의 사각지대에 놓여 있는 기존 발전소의 관리가 시급한 실정이다.

GEMS 시스템의 필요성

태양광발전의 효율을 향상시키기 위해 태양전지, 트랙커, 인버터 등 여러 분야에서 연구가 진행 중이다. 표 1에는 각 분야의 연구 현황을 나타냈다. 이처럼 태양광발전 기술은 이미 상당한 수준에 이르러 있다.

태양광발전 기술은 나날이 향상되고 있지만 그 효과가 기존 발전소에는 미치지 못하고 있다. 태양광 시스템의 평균 설치비 내용을 보면, 전체 비용 중 소재(원자재, 태양전지, 모듈 등)가 전체의 약 60% 가량을 차지한다. 즉, 발전 효율을 높이고자 시스템을 업그레이드하려면 초기 설치비용만큼의 투자를 필요로 한다는 것이다. 기술이 진보되어 발전효율이 크게 향상되어도 기존에 운영중인 발전소는 그 혜택을 받기가 쉽지 않다.

태양광발전 분야의 기술력을 확보하고 효율이 높은 시스템을 개발하는 것도 중요하지만, 국내 실정에서는 기존에 운영 중인 발전소의 효율을 최대한 끌어내는 것이 중요할 것이다. 이를 위해서는 효과적인 모니터링 시스템과 신속한 유지보수를 위한 인프라 구축이 필요하다.

GEMS 시스템 소개

통합 시스템 구성

기존의 발전소에서는 단위시스템으로써 각자 독립적인 시스템으로 운영되고 있다. 발전소의 전기실 내에 모니터링 시설을 두어서 현장에서 관리하거나 웹 서버를 통해서 웹 모니터링을 하고 있는 것이다. 일반적으로 발전소는 외곽지역에 구축되어 있고, 전기실은 엄청난 소음과 전자파 등에 노출되어 있어서 사람이 상주하기에 적합하지 않다. 대용량 발전소의 경우 별도의 관리실을 두어 관리하고 있는데, 관리 인력을 배치하려면 관리실 건축비용 및 인건비가 발생하고, 사람이 상주하면 반드시 전기를 사용하기 때문에 여러 가지 부담을 안게 된다.

GEMS(Green Energy Management System)는 기존 발전소의 단위시스템을 통합시스템으로 구축한다. 독립적으로 구성되어 있던 모니터링 시스템에서 발생하는 정보를 GEMS 중앙 서버에서 관리하고 사용자에게 웹 모니터링 서비스를 제공한다. 중앙에서는 전문 지식을 갖춘 통합관리자가 전체 발전소를 일괄 모니터링 하여 발전소의 문제를 진단하고 조치를 취할 수 있도록 한다.

GEMS 중앙 서버

GEMS 중앙 서버는 WEB 서버, WAS( Web Application Server), DB 서버, 인터페이스 서버 및 백업 서버로 구성된다. WEB 서버는 웹 및 모바일에서 동일한 서비스를 제공하기 위해 모바일 OK 표준을 준수하며, 사용자들의 편의성 향상을 위한 다양한 서비스를 제공한다. WAS는 데이터의 가공 및 제어명령을 처리하며, SMS 문자 발송 등 응용프로그램 처리를 수행한다. 인터페이스 서버는 현장 설비들의 상태 정보 수집 및 제어 명령을 전달하는 역할을 한다. DB 서버 및 백업 서버는 데이터를 안전하게 보관하고 신속하게 제공하기 위한 역할을 한다.

모바일 원격제어

태양광발전소는 많은 부지를 필요로 하고 주변 시설에 의한 그림자를 피해야 하기 때문에 주로 외곽지역에 설치된다. 그래서 문제가 발생할 때마다 현장에서 상황을 파악하기가 번거롭고 제때 대응하기가 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해서 원격제어가 필수적이다.

GEMS에서는 모바일 실시간 모니터링 및 원격제어 기능을 제공한다. 현장에 가지 않더라도 출장 중에도 발전소를 모니터링 하고 제어할 수 있다.

발전소의 전력생산 현황, 환산금액(수입금액) 및 현장 설비의 상태정보 등을 확인하고, 문제가 있을 시 CCTV 영상으로 현장을 확인해서 원격제어 기능을 통해 문제 상황의 초기대응을 하는 모든 작업을 스마트폰을 통해 언제 어디에서나 할 수 있다.

현장 설비로부터 정보의 습득 및 제어

분산 시스템 구성

GEMS는 각각의 설비와 통신이 가능한 분산 시스템이다. 중앙에서 데이터를 처리하는 부하의 분산을 위해 각각의 설비가 서버의 역할을 분담하고 있다. 이로써 각각의 설비가 고유의 역할을 가지게 되어 독립적인 상품화도 가능하다. 또한, 인터넷 망을 통해 GEMS 서비스를 이용할 수 있을 뿐 아니라, 현장의 내부망을 통해 각각의 설비에 직접 접근해 독립적인 서비스로 활용할 수 있다.

이기종 설비 확장성

GEMS에서는 관리되고 있지 않거나 관리 품질이 불만족스러운 기존의 발전소에 도입할 수 있도록 이식성을 확보하고 있다. 이기종의 설비를 제어할 수 있도록 확장성 높은 컨트롤 보드를 개발하고, 국내·외의 태양광발전 설비 보급률이 높은 제조사들의 통신 프로토콜을 분석해 GEMS와 호환이 가능하도록 확장성을 더하고 있다.

소비전력 제어

기존의 모니터링 시스템은 에너지의 생산에만 관심을 두었다. GEMS는 향후 자체적인 에너지 관리가 필요한 농산물 재배단지, 공공시설, 건물 등에 적용할 수 있는 소비전력 제어방법을 제공한다. 관리가 필요한 전기장비에 소비전력 컨트롤러를 간단하게 설치해 전력 사용량에 대한 모니터링 및 제어가 가능하도록 했다. 이로써 효율적인 에너지소비 및 에너지절약을 위한 컨설팅 등의 서비스를 제공받을 수 있다.

GEMS 시스템의 장점

GEMS 시스템의 가장 큰 장점은 모바일 기기를 통한 관리가 가능하다는 것이다. 이로써 장소에 구애 받지 않는 모니터링을 할 수 있다. 또한 간단한 조작으로 처리 가능한 문제에 신속한 유지보수 업무 지원이 가능하다. 원거리 관리가 가능하기 때문에 외곽지에 위치한 발전소에 현장 방문을 하는 빈도를 줄일 수 있다.

또한 고장에 대한 감지·예지·추적이 가능하다. 이렇듯 뚜렷한 장애 진단을 통해 신속하고 정확한 유지보수 업무를 지원한다. 그리고 주기적 점검을 통해 큰 문제가 발생할 수 있는 소지를 미연에 방지할 수 있다.

이밖에도 비용절감을 실현시킨다. 기존 발전소에 최소의 비용으로 시스템을 도입하기 위해 경량화 설계를 할 수 있다. 불필요한 장비를 제거하고 무인 운영시스템으로 운영되어 전력 소모를 절감시키고, 효율성을 개선할 수 있다. 더불어 잦은 유지보수 대상에 대해 간편한 접근성을 확보하고, 주요 부품의 대량 생산을 통한 가격을 절감할 수 있다.

더불어 모니터링 및 유지보수를 대행할 수 있다. 전문가에 의한 모니터링 대행서비스로 최적의 발전소 환경을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 장애 발생시 유지보수 대행 업무를 수행하고 사용자에게 SMS 문자 알림 서비스로 진행 상황을 보고해 사용자에게 최고의 편의성 제공한다. 긴급한 장애 발생 시 긴급 출동 서비스도 제공하고 있다.

향후 과제 및 전망

GEMS는 현재 가장 관리를 필요로 하는 태양광발전을 기반으로 시스템을 구축했다. 태양광발전을 시작으로 풍력, 지열 등 다른 신·재생에너지 분야로 영역을 확대해 나갈 예정이다.

정부에서는 탄소세, 탄소배출권 거래제, 신재생에너지 의무할당제 등 녹색성장을 위한 다양한 정책을 준비하고 있다. 이에 따라 앞으로도 지속적인 신·재생에너지 분야에 관심이 집중될 것이다.

GEMS는 국가 혹은 지자체에서 관리하는 신·재생에너지 발전소에서부터 공공단체, 농산물 재배단지, 건물 단위의 소규모 지역까지 관리할 수 있는 신·재생에너지 통합관리 시스템으로 거듭나기 위한 준비를 하고 있다.

본 기사는 에스엠소프트웨어(www.smsoft.co.kr)에서 제공한 자료를 게재한 것입니다.

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