KEY POINT
에너지 분야의 스마트 시티는 단순히 에너지 소비량을 낮추는 게 아니다. 더 적은 에너지를 사용하지만 그 이상의 효과를 내는 것으로 최적의 에너지를 배분해 자원사용의 효율성을 극대화하는 데 초점을 둔다. 대표적인 사례가 일본 요코하마시와 스페인 바르셀로나이다.
요코하마는 2000대의 전기자동차, 4000세대의 주택에너지관리시스템, 빌딩 및 공장에너지 관리시스템을 모두 통합해 지연 전체의 에너지 이용 최적화를 추구한다. 바르셀로나는 조명전력의 50%를 원격으로 제어하는 한편 올림픽빌라에 1만9000개 이상의 스마트 미터를 설치했다.
다른 모든 분야처럼 에너지 분야도 소비자에 대한 파악이 우선이다. 에너지 소비량과 행태, 패턴 등 빅데이터 기반의 소비자 분석을 바탕으로 고객맞춤형 서비스 개발을 해야 할 것이다.

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에너지 분야의 스마트 시티는 한마디로 정의하기 어려운 개념이지만, 일반적으로 정보통신기술(ICT)과 전력기술을 융합해 친환경성을 높이고 효율성을 제고하는 도시라고 할 수 있다. 일부에서는 전기자동차, 신재생 에너지, 에너지 저장장치 및 에너지효율 관리시스템 등 최근 주목받고 있는 에너지 분야의 새로운 기술들이 스마트 시티 구현에 적용되기 때문에 에너지 신산업의 결정체라고도 이야기한다.

에너지 신산업의 결정체

“과거의 도시가 사람들에 의해 만들어 졌다면 미래의 도시는 아이디어에 의해 만들어질 것이다”라는 BBC의 기사처럼, 스마트 시티에는 다양하고 새로운 기술과 아이디어가 종합적으로 적용되며 에너지 분야의 결정체라는 의미와 그 맥락을 같이 한다.

매년 도시 인구가 증가함에 따라 도시 중심의 에너지 대규모 소비 문제 발생, 온실가스 배출 등 환경 문제는 점차 늘어날 것이며, 도시 문제 해결을 위한 에너지 분야의 스마트 시티 구현 필요성은 점차 증대될 것이다.

스마트 시티는 지역적 특성과 기존 보유 인프라에 따라 추진 목적과 방향이 달라진다. 주로 아시아 지역의 스마트 시티는 급격한 도시화 및 인구 증가에 따른 도시·환경 문제의 해결책 및 산업 육성 정책의 일환으로 추진 중에 있다. 특히 공공부문 위주의 에너지·환경에 대한 국가경쟁력 강화를 위해 에너지 자립형 스마트 도시를 건설·계획하고 있다.

이와 다르게 유럽, 미주 지역은 민간 참여에 의한 삶의 질 향상을 추구하는 에코도시의 건설을 목표로 기후환경 변화 대응 및 침체된 경기 부양의 전환점이 될 수 있는 도시 패러다임 변화를 위해 스마트 시티 프로젝트를 활용하고 있다.

지역적 특성 및 인프라에 따라 정책 방향이 다름에도 불구하고, 근본적으로 에너지 분야의 스마트 시티는 효율적인 에너지 사용을 유도하는 데 초점을 두고 있다. 이는 단순히 에너지 소비량을 절감하는 접근 방식과는 다르다.

예를 들어 에너지를 절약하기 위해 많이 시행되고 있는 전등 끄기나 냉난방 설정 온도를 강제로 지정함으로써 사용자의 편의를 해치는 것이 아니라, 형광등을 LED로 변경해 동일한 조도를 얻지만 더 적은 에너지를 사용하는 경우에 해당된다.

기존 대비 더 적은 에너지를 사용함에도 불구하고 그 이상의 효과를 나타내며, 에너지 최적 배분을 통한 자원 사용의 효율성을 극대화함으로써 자원 절약 및 환경 보호를 추구하는 것이다.

ICT 기반의 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 클라우드 등 기술 진보와 초연결사회로의 패러다임 변화는 에너지 효율 향상 및 스마트 시티 구현을 가능하게 만든다. ICT 기반의 스마트 플랫폼을 활용, 데이터를 수집·분석해 자원의 최적 분배 및 효율 향상이 가능하게 한다.

미국, 유럽, 일본 등에서 다양한 스마트 시티 실증·구축이 진행 중에 있다. 이 중 에너지 분야에 특화된 대표적인 사례로 일본 요코하마시와 바르셀로나의 스마트 시티를 들 수 있다.

요코하마시의 스마트 시티 구현 목적은 광역시 규모의 에너지 관리사업이며, 이를 위해 시내에 대규모로 에너지를 효율적으로 관리하는 시스템(CEMS, Community Energy Management System)을 실증한다.

2000대의 전기자동차, 4000세대의 주택 에너지 관리시스템(HEMS, Home Energy Management System), 상업빌딩 에너지 관리시스템(BEMS, Building Energy Management System) 및 공장 에너지 관리시스템(FEMS, Factory Energy Management System)을 모두 통합해 지역 전체의 에너지 이용 최적화를 추구한다.

실증사업을 통해 개별 에너지 기기 및 시스템 간의 통합 운영, 광역 규모의 통합적인 에너지 관리시스템의 효율적 운용 가능성을 확인하는 것이다.

바르셀로나의 스마트 시티는 에너지 절약형 스마트 시티 구현에 초점이 맞춰져 있다. 스마트 그리드 프로젝트와 연계해 더 광범위한 에너지 효율을 구현하는 프로그램을 개발했으며, 올림픽 빌라에 1만9000개 이상의 스마트 미터를 설치했다. 또 바르셀로나 조명 전력의 50%가 원격으로 제어되고 있다.

구글도 2015년 ‘사이드워크 랩(Sidewalk Labs)’ 설립을 통해 스마트 시티 프로젝트를 추진 중에 있다. 사이드워크 랩은 지금보다 10배 살기 좋은 도시 건설 구현을 목표로 도시 사회가 직면한 과제 해결을 위한 중장기 사업모델을 모색하고 있다.

헬스케어, 교통, 에너지, 법 집행, 건설, 수자원으로 구성된 6개 스마트 시티 관련 연구 중 에너지 분야는 에너지 그리드를 통한 수요 예측, 효율적 에너지 사용 및 스마트 미터를 활용한 에너지 사용 절감에 초점을 맞추고 있다.

스마트 시티 구현방식으로는 미국 정부에서 추진 중인 ‘스마트 시티 챌린지 계획’을 눈여겨 볼만 한다. 정부는 지역 개발 차원에서 스마트 시티 챌린지 계획을 제시하고, 챌린지 공모를 통해 선정된 도시는 연구비 지원 및 실증을 할 수 있는 기회를 제공 받는다. 또 민간은 사업 모델 구현 및 시장성 차원에서 접근하게 돼 민간 기업의 참여를 적극적으로 유도한다.

에너지 소비자 분석이 먼저

“스마트 시티의 개념은 ‘예술’과 같다. 즉, ‘내용’이 ‘제품’보다 더 중요하다. 많은 도시가 솔루션을 기반으로 시작하지만 우리는 우리의 고객들을 기반으로 시작한다.” 암스테르담 스마트 시티 로드맵에 기술된 내용처럼, 바람직한 스마트 시티 구현을 위해서는 에너지 소비자에 대한 파악이 선행돼야 한다.

에너지 소비량, 소비 형태, 소비 패턴 등 빅데이터 기반의 에너지 소비자 분석을 바탕으로 스마트 시티 구현을 위한 기술 개발과 고객 맞춤형 서비스 개발이 이뤄져야 한다.

<본 기사는 테크M 제42호(2016년10월) 기사입니다>