가상발전소(VPP)와 전기차 모빌리티 생태계 변화
가상발전소(VPP) 도입에 따른 전기차 충전 생태계 변화 전망
가상발전소(VPP)란 무엇일까요?
가상발전소(VPP, Virtual Power Plant)는 디지털 환경에서 IT 기술과 클라우드 서비스를 활용하여 각지에 분산된 전력 시스템을 통합하여 마치 가상의 발전소와 같이 전력 공급을 최적화하여 에너지 효율을 증대하는데 도움을 주는 기술을 의미합니다.
이는 기존에 분산되어 있는 전력 자원(DER, Distributed Energy Resources)들을 효과적으로 통합하여 하나의 발전소와 같은 전력 생산 효과를 가질 수 있도록 하는 개념입니다. 전기 배터리를 장착한 전기차(EV) 보급이 활발해지고, 전기저장시스템(ESS, Energy Storage System)에 대한 기술이 발전하면서 VPP에 대한 관심이 높아지게 되었습니다.
VPP 개념도 (출처: https://new-q-cells.com/sub.php?idx=363&division=2&page=1)태양광과 풍력 등 분산된 곳에서 발전을 진행하다보면, 수요와 공급의 원리에 따라 지역에 따라 잉여 전력이 발생할 수 있습니다. 특히 태양광과 풍력 발전은 발전소를 지을 수 있는 지역이 분산되어 있고, 넓은 지역에 산재하는 특성으로 인해 전력 전달을 위한 전력망 인프라 투자의 부담이 증가하게 됩니다.
따라서 태양광과 풍력발전에서 발생하는 잉여전력을 ESS 장비를 통해 충분히 저장을 해놓았다가, 전기차 충전이나 전력수요가 증가하는 시기에 공급하는 것을 통해 전력효율을 극대화 할 수 있습니다. 향후 더 나아가서는 V2G(Vehicle to Grid) 기술을 통해 EV에서 발생한 잉여전력을 배터리에서 전력망으로 전력을 이동시키는 방식을 통해 EV를 소형 ESS로 활용하는 방법도 적용할 수 있습니다.
정리해보면 VPP는 기존의 일방향적인 전력생산 후 공급이라는 개념을 넘어서, 양방향적인 수요-공급 기반의 전력이동을 통해 전력 활용의 효율성을 극대화할 수 있는 IT 기술을 의미합니다.
아울러 VPP는 위에서 말한 양방향적 전력이동 개념을 담고 있기 때문에, 필연적으로 전력거래와 연결되어 전력거래시장으로까지 이어지게 됩니다.
그렇다면, 가상발전소는 향후 전기차 모빌리티 생태계에 어떤 영향을 줄 수 있을까요?
앞서 언급한 바와 같이 VPP와 전력거래시장에 있어 전기차와 충전 생태계는 주요 플레이어로서 한 축을 담당하고 있습니다. 전기차와 충전소 보급이 빠르게 증가하면서, 이에 대한 전력망 인프라 증강을 모두 충당하기에는 국가전력망 예산 차원에서 현실적으로 비용 부담이 상당히 큰 상황입니다.
현재의 모빌리티 생태계는 내연기관 중심으로 구성되어 있습니다. 하지만 빠르게 전기차 보급이 증가하고 이에 따른 양방향 전력 이동에 대한 시장의 니즈가 증가하게 되면 향후 가상발전소와 전력거래시장에 대한 관심이 더욱 커질 것으로 기대되는 상황입니다. 이에 따라 전기차를 중심으로 한 전력 모빌리티 생태계도 재편이 이뤄질 것으로 보입니다.
여기에서 핵심적인 개념은 '분산'에 대한 부분입니다. 각각의 전기자동차와 충전소, 그리고 전국에 산개해있는 태양광, 풍력 발전소는 VPP 아래에서 하나의 생태계로 연결될 수 있습니다. 이상적인 비즈니스 구도의 관점에서 보자면, 태양광과 풍력발전소에서 생산한 잉여 전력이 ESS를 통해 저장되고, 이것이 전기차 충전 시에 산개한 전기차 충전소에 공급되어, 전기자동차 충전에 활용될 수 있습니다.
아울러 전기자동차는 여러 장소를 이동하는 모빌리티이기 때문에, 전기자동차에서 발생한 잉여전력도 역으로 ESS로 공급되어, 전력 이용의 효율성을 높일 수 있습니다. 여기서 말하는 효율성의 개념은 만약 전력 발전소에서 직접 사용자에게 전력을 전송했을 때 발생하는 송전 과정에서의 에너지 손실과 전력망 구축을 위한 에너지 인프라 비용이 분산화 과정에서는 이러한 비용을 감축할 수 있고, 보다 미시적인 사용자 단위에서 전력 수요와 공급이 연결될 수 있는 방향이기 때문에 효율성이 증가한다고 하는 것입니다.
실제로 국내에서도 여러 기업들이 ESS와 전력발전 인프라에 대한 비즈니스를 진행하고 있고, VPP에 대한 기술개발도 국가 차원에서 이뤄지고 있으며, 전력거래시장과 VPP 관련 제도들도 정비되고 있는 상황입니다.
해외 사례에 있어서도 이러한 VPP 시스템을 통한 모빌리티 생태계 구축은 활발하게 이뤄지고 있으며, 가장 대표적인 사례가 바로 테슬라입니다.
테슬라는 지속가능한 에너지 생태계를 구축하기 위해 오랫동안 관련 기술개발 및 비즈니스를 펼쳐왔습니다. 테슬라는 단순히 전기차만을 판매하는 회사는 아닙니다. 전력 생산, 충전, 전력 저장, 전기차량에 대한 기술, 그리고 가상발전소와 전력 거래 시장을 형성하기 위한 노력을 오랫동안 진행하고 있습니다.
테슬라의 생태계 구조 (출처 : Tesla 2021 impact report)테슬라는 솔라패널을 통한 전력 생산부터 ESS 장비와 배터리 셀, 전기 차량, 전력 자동 거래를 위한 시스템까지 관련 기술들을 갖추고 비즈니스 시장이 열리기를 기다리고 있습니다. 특히, 테슬라 본사가 있는 미국을 중심으로 러한 활동들을 활발하게 펼치고 있으며, 관련 준비들을 진행하고 있습니다.
테슬라 신규 앱서비스 (출처 : The Verge, 2022.12)텍사스주와 캘리포니아주에서 이제 사용자들은 파워월(ESS) 장비를 활용하여 소규모 신규 전력 생산자로서 전력거래 시장에 참여할 수 있습니다. 테슬라는 이미 50,000개가 넘는 파워월을 가지고 있어, 이들이 향후 VPP와 전력거래에 참여하게 된다면, 향후 비즈니스적인 파급효과는 더욱 커질 것으로 기대되고 있습니다.
이미, 가상발전소를 통한 전력 생산 규모는 50MW에 달하고 있으며, 테슬라 공식 홈페이지를 통해서도 미국 지역에서 테슬라 VPP 베타 서비스의 유저를 모집하는 활동을 진행하고 있습니다.
출처 : https://electrek.co/2022/09/02/tesla-virtual-power-plant-growing/
출처: https://www.tesla.com/support/energy/powerwall/own/california-virtual-power-plantVPP로 대표되는 소규모 전력생산 및 거래 활성화를 통해 국가 전력망의 수급 안정화를 꾀할 수 있고, 유저 입장에서는 새로운 신규 수익을 거둘 수 있는 기회입니다. 아울러 테슬라에서는 이러한 전력 거래의 방식을 블록체인 기반으로 투명하게 관리하고, 결제의 경우에도 가상화폐로 진행할 가능성도 열려있는 상황입니다. 따라서 향후 VPP와 전력거래시장이 테슬라의 새로운 비즈니스 동력이 될 수 있는 기회로 볼 수 있습니다.
이에 앞으로 전기차 보급 확대와 소규모 태양광 발전의 확대, 그리고 VPP와 전력거래시장 시스템의 고도화를 통해 향후 관련 비즈니스의 기회가 창출되는 부분에 주목할 필요가 있습니다.
