Smart grids are becoming a mainstream technology, with solutions providing power networks with a valuable set of potential tools to deliver electricity efficiently, reliably, and safely. Major countries such as U.S., China, Japan, Germany, U.K., etc. are competitively promoting smart grid industry to take the lead in the rapidly growing smart grid market based on technological competitive advantages. Korea also carried out the Jeju smart grid pilot project (2009.12~2013.5) to develop a framework for a national smart grid policy and make inroads into overseas markets, and is preparing for an upgraded smart grid project which will be implemented from 2016 to 2025.
Smart grid industry, which have experienced a surge in investments worldwide since 2009, have been focused mainly on the technology development and feasibility study, technological standardizations, and advanced metering infrastructure (AMI) deployment. Smart grids change energy value chain as well as consumption behavior in the electricity industry. We will face various challenges in terms of regulation, public policy, and the social acceptance of smart grids beyond building physical infrastructure. However, these issues in the research on smart grids have been overlooked.
This dissertation tries to fill the gap that exists between physical infrastructure development and social support systems in the smart grid industry.
The main objective of this research is to identify how smart grids affect the energy industry and what challenges are ahead in accordance with the smart grid deployment. This dissertation is composed of six chapters and the first chapter is an introduction. The second chapter reviewed smart grids related future signs through the text mining. The results showed that data and software-centric keywords stood out in bold relief and people were interested more in economics of smart grid projects. It was also identified that the roles of consumers were emphasized and cyberattacks on the electrical grid were warned. This result implies that the value creation based on consumer needs and data utilization is emphasized and cyber security should be more enhanced for the successful smart grid deployment.
Following this comprehensive document review, the third chapter examined the effects of ICT convergence on the energy industry in terms of the value chain and suggested the requirements for successful ICT convergence in the energy sector. Energy consumers are turning into prosumers and influential stakeholders. In addition, the importance of data has been highlighted and the influence of platforms has been expanded. With these changes come along, various market participants appear, and at the same time businesses that do not adapt to these changes are at risk in terms of their market power. It can be seen that these changes demand efforts to encourage consumer participation into energy market, rational mechanism of energy data sharing, and setting up of an efficient regulatory system.
Chapter 4 quantitatively investigated the effects of smart grids on electricity supply and demand with regard to electric vehicle management. The outcomes of analyses showed that the peak load increase caused by the spread of electric vehicles can be reduced by smart grids. However, this chapter also showed that increasing the share of power generation from clean and economical energy sources to levels greater than that of the minimum load would allow electric vehicles to become an eco-friendly means of transportation.
Chapter 5 examined how residential consumers perceive the smart grids and what factors influence their acceptance of the smart grid services through a survey of electricity consumers in Korea. Since there are few studies on the policies from the perspective of the smart grid users, this chapter will contribute directly to the development of the strategy to ensure a greater acceptance of the smart grids. Chapter 6 is a conclusion.
스마트그리드는 전기를 효율적이면서, 신뢰성 있고, 안전하게 전달하기 위한 주요 수단으로서 전 세계적으로 활발한 투자가 이루어지고 있다. 미국, 중국, 일본, 독일, 영국 등 주요국들은 기술적 경쟁우위를 통해 빠르게 성장하는 스마트그리드 시장을 선점하기 위해 스마트그리드 실증 또는 시범사업을 경쟁적으로 추진하고 있다. 한국 역시 국가적 스마트그리드 프레임워크를 구축하고 해외 시장 진출을 확대하기 위해 2009년 12월부터 2013년 5월까지 제주도에서 스마트그리드 실증사업을 추진하였고, 2016년부터 2025년까지는 스마트그리드 확산사업을 추진할 계획이다.
스마트그리드는 전 세계적으로 2009년 이후 본격적인 투자가 이루어졌는데, 대체로 기술 개발 및 실증, 기술 표준화, 첨단계량인프라 시스템 구축에 초점을 맞췄다. 그러나 물리적인 인프라뿐만 아니라 사회적 지원 시스템 구축에서도 균형 있는 성장이 필요할 것이다. 우리는 스마트그리드 구축에 있어 물리적 인프라 외에 규제, 정책, 사회적 수용성 등과 관련하여 다양한 도전과제를 안고 있다. 앞으로 스마트그리드 산업의 지속 성장을 위해 물리적 인프라 구축과 사회적 지원 시스템 간의 격차를 줄여나가는 노력이 필요하다.
이 논문의 주요 목적은 사회경제적 관점에서 스마트그리드가 에너지 산업에 어떤 영향을 미치고 스마트그리드 구축과 함께 어떠한 도전과제가 있는지를 확인하는 것이다. 이 논문은 6개의 장으로 구성되어 있다. 1장은 서론이며, 2장은 텍스트마이닝을 통한 미래신호 탐색 기법을 통해 스마트그리드 관련 문헌을 포괄적으로 탐색하였다. 그 결과 데이터 및 소프트웨어 중심의 키워드들이 뚜렷하게 부각되고 있었으며, 스마트그리드 사업에 대한 경제성에 대한 논의가 보다 중요시되고 있었다. 또한, 소비자의 역할이 중시되고 있었으며, 사이버보안 위협에 대한 우려도 함께 확대되고 있었다. 이 결과는 소비자 니즈와 데이터 분석에 기반을 둔 가치 창출이 보다 강조되고 있으며, 스마트그리드 보안 강화가 함께 중시되고 있음을 보여준다.
이러한 포괄적 문헌 검토 이후, 3장에서는 스마트그리드로 대표되는 ICT 컨버전스가 에너지산업에 미치는 영향을 가치사슬 측면에서 살펴보았고, 에너지 부문에서 해결해야 할 과제들을 제안하였다. 에너지소비자는 프로슈머로 변해가면서 시장 영향력도 증대되고 있다. 또한 데이터의 중요성과 플랫폼의 영향력도 확대되고 있다. 이러한 현상과 함께 다양한 시장참여자가 나타나고 있고, 동시에 이 변화에 적응하지 못하는 기업들은 시장에서 도태할 수 있다. 이러한 변화들로 인해 에너지산업은 소비자 참여, 합리적인 에너지 데이터 공유 기반, 효율적인 규제체계 등을 필요로 한다.
4장에서는 스마트그리드의 전기자동차 관리 효과를 전력 수급 측면에서 정량적으로 조사하였다. 연구결과, 스마트그리드가 전기자동차로 인해 증가하는 최대전력을 상당히 감소시키는 효과가 있음을 확인하였다. 그러나 동시에 스마트그리드를 통해 전기자동차가 보다 친환경적인 수송 수단이 되기 위해서는 최저부하 수준 이상으로 경제적이면서 친환경적인 전원의 설비비중을 늘려야 함을 강조하였다.
5장에서는 일반 소비자들이 스마트그리드를 어떻게 인식하고 있고, 어떤 요인들이 스마트그리드 기술 수용에 영향을 미치는지를 한국 전력소비자들을 대상으로 한 설문조사를 통해 살펴보았다. 스마트그리드 소비자의 역할에 대한 중요성이 올라가고 있는 시점에서, 스마트그리드 사용자 인식에 관한 연구가 부족한 가운데, 본 연구는 스마트그리드 수용성을 증진하기 위한 대안 마련에 직접적으로 기여할 것이다. 그리고 6장에서는 본 논문의 전체적인 결론을 제시하였다.
