신재생 에너지로 가는 길을 여는 도전

석탄, 석유 및 천연가스는 여전히 세계 에너지의 약 4/5를 공급합니다. 풍력, 바이오 매스 및 태양과 같은 에너지원에 대한 인식이 호기심의 대상에서 생존을 위한 수단으로 변화되고 있지만 전 세계에서 생산되는 전력의 약 26.2 %만을 차지합니다^*3. 인구 증가와 경제 발전으로 인해 전 세계 에너지 수요가 증가하였지만, 재생 가능한 에너지원의 개발 속도는 화석 연료를 따라잡을 정도로 빠르지는 않았습니다.

그러나, 재생 가능 에너지의 개발 및 시장화에 진전이 있었습니다. 2019년부터 2024년까지 발전 용량은 1,200GW까지 증가할 것으로 예상되며, 이는 현재 설치된 미국의 발전 용량과 같습니다^*4. 2019년 5월 IRENA (International Renewable Energy Agency)의 보고서에 따르면 태양열, 바이오 에너지, 육상 풍력, 수력 및 태양광 발전은 전 세계 평균 가중 비용을 전년 대비 두 자릿수로 줄였습니다.

특히, 유럽은 선진적인 대처로 전 세계의 재생 가능 에너지 시장을 이끌어나가고 있습니다. 재생 에너지 발전을 뒷받침하는 것은 기술의 진보, 적극적인 정책 수립 및 대중의 인식 제고입니다. 또한, 대규모 데이터 센터를 운영하는 IT 업체와 같은 기업과 지역 사회는 투자자와 일반 대중으로부터 재생 가능한 전력으로 전환해야 한다는 압박을 받고 있습니다.

“아직도 풍력은 개척되지 않은 에너지원이지만, 바람을 제어하고 이용하는 것은 앞으로 이루어질 가장 큰 발견 중 하나가 될 것입니다.”
-Abraham Lincoln, 미국 16대 대통령^*5

바다와 인접한 아오모리현 쓰가루 평야에는 일본 최대의 풍력 발전 시설 중 하나인 쓰가루 풍력발전소가 있습니다. 상업적 운영은 공식적으로 2020년 4월 1일에 시작되었습니다. 이 부지에는 약 12만 MW의 용량을 제공하기 위해 38개의 풍력 터빈이 있으며 약 9만 가구에 전력을 공급할 수 있습니다. 그러나 Green Power Investment Corporation Group이 이끄는 이 프로젝트의 실행은 평탄하지만은 않았습니다. 해당 지역은 자연이 풍부하여 환경적인 측면에서 넘어야 할 과제들이 있었기 때문입니다.

지역의 자연환경을 보호하면서 지역 최고의 산업인 농업과 공존해야 했습니다. 토지 소유자 및 관계자와 협의하고, 지방 자치 단체와 국가 정부로부터 허가를 취득, 전문가를 초빙하여 환경 평가를 실시하는 등의 노력으로 지역 주민들의 이해를 얻을 수 있었습니다. 또한, 농장이 운영되는 지역에 대해 협력형 환경친화적 재생 에너지 개발을 지원하는 법률이 제정되었습니다. 이를 통해 지역의 특성을 살린 분산형 에너지 사업 설립의 발판을 마련할 수 있었습니다.

쓰가루 풍력발전소는 토목 공사 및 풍력 터빈 운송 및 설치에서 지하 송배전 라인 및 변전소 건설에 이르기까지 프로젝트의 모든 측면에서 최신 기술이 사용된, 첨단 기술의 집합체입니다. Green Power Investment Corporation과의 협력 역시 프로젝트의 성공에 있어 중요한 역할을 해왔으며, 앞으로도 계속될 것입니다. 또한, 적절한 운영 방법에 관한 이해 관계자들 간의 논의를 거듭하였으며, 이를 통해 운영 시스템을 고안하게 되었습니다. 그리고 이 프로젝트가 지역 산업 활성화에 크게 기여할 것으로 기대되고 있습니다. 설계에서 생산, 도입, 테스트 및 실제 운영에 이르기까지 축적된 엄청난 양의 노하우가 향후 풍력 발전 산업 전반에도 기여할 것입니다.

풍력 발전은 밤낮을 가리지 않고 연중무휴 운영할 수 있으며 상대적으로 효율성이 높다는 장점이 있는 반면, 바람이 간헐적으로 불거나, 방향이 변화할 수 있다는 단점이 있습니다. 여기서 중요한 것은 이러한 풍력의 장점과 단점의 균형을 적절하게 조정하는 것입니다. 그리고 대부분의 풍력 시설은 멀리 떨어진 곳에 설치되기 때문에 날씨, 지형 및 인력의 배치 등의 문제가 발생합니다. 이때, 필요한 것은 IoT 기술과 인프라를 통합한 모니터링 제어 프레임 워크입니다.

풍력 발전소에는 여러 제조업체의 제품을 결합하여 수많은 측정 장치가 존재합니다. 이 때문에 전력 및 변전소 정보뿐만 아니라 풍력 장비의 작동 상태 및 시간, 경보 및 기타 정보를 효율적으로 관리하는 측면에서 문제가 발생할 수 있습니다. 이에 대응하기 위하여 Yokogawa는 실시간 OS 기반 컨트롤러를 통해 측정 및 제어 기능을 병렬로 수행합니다. 제어 신호에서부터 인터페이스에서 수집된 통신 데이터에 이르는 정보를 기반으로 분산되어 있는 발전 장비를 모니터링 할 수 있습니다. 또한 Yokogawa의 업계 최고 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 운영자 인터페이스는 제조업체와 관계없이 다양한 구성 요소를 통합하여 원격 모니터링이 가능하므로 조기에 이상을 감지하고 운영 효율성을 향상시키며 운영 비용을 절감할 수 있습니다.

Yokogawa는 현재 빅데이터 분석에서 얻은 정보를 유지 보수 최적화에 활용하는 개발을 진행하고 있습니다. 또한, 발전 효율을 높이고 기후 관련 데이터의 활용, 지역의 에너지 수요 예측 및 공급 계획 수립에 관한 연구도 계속되고 있습니다. 정보 통신 회사 및 전기 장치 제조업체와 협력하여 첨단 에너지 관리 기술, 에너지 자원의 원격 제어 및 통합 발전소 (가상 발전소)로 기능하는 새로운 분산 프레임 워크를 구축하고 있습니다. 그리고 풍력 발전의 안정화와 이용 확대를 지원하기 위해, 배터리 저장 기술 및 관련 기술 개발도 추진하고 있습니다. Yokogawa는 재생 가능한 에너지의 발전에 기여하기 위해 더욱 노력할 것입니다.

“…산업 혁명의 규모와 디지털 혁명의 속도를 가진 글로벌 '지속 가능성 혁명'의 초기 단계에 있다는 분명한 지표가 있습니다.”
-Al Gore, 전 미국 부통령, David Blood, 투자자^*6

“품질 우선. 개척 정신. 사회에 공헌.” 이러한 원칙은 회사 설립자 요꼬가와 타미스케 박사의 철학을 반영하며, 오늘날에도 Yokogawa의 활동에 스며들어 있습니다. 새로운 비즈니스 영역의 과제를 해결하려는 노력은 쉽게 결실을 맺지 못하지만 Yokogawa의 지속적인 추진력이자 목적은 세상을 더 나은 곳으로 만들고자 하는 것입니다. 파트너와의 선구적이고 적극적인 공동 혁신을 통해 기술과 노하우를 축적할 수 있게 되었습니다. 또한 그동안 개발해온 정보 기술은 빅데이터를 단순한 정보에서 가치 있는 자산으로 바꾸는 데에 도움이 되었습니다. 더 나은 사회를 만들어나가기 위하여 Yokogawa는 역사적이며 세계적인 규모의 변화에 기여할 것입니다.

측정, 제어 및 정보 기술 분야에서 100년 이상의 역사를 가진 Yokogawa는 제조업의 핵심을 담당하면서, 다양한 분야의 고객과 긴밀히 협력하여 제조 및 연구개발을 지원합니다. 그리고 우리 모두가 공유하는 하나의 세계를 보호하기 위하여, 지구 온난화와 같은 사회적 환경 문제에 대한 기업 활동을 계속 늘려나갈 것입니다.

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References

*1 : World Population Balance – Frequently Asked Questions
*2 : U.S. Energy Information Administration, International Energy Outlook 2019
*3 : C2ES (Center for Climate and Energy Solutions), Renewable Energy
*4 : International Energy Agency, Renewables 2019
*5 : Abraham Lincoln, 16th President of the United States, Discoveries and Inventions, 1860
*6 : Al Gore, Former Vice President of the United States, and David Blood, Investor, Joint Article, WIRED UK April 2018