도심의 전력 수요는 날로 증가하고 있으며, 이에 따라 지역 단위에서 재생에너지를 활용한 자립형 전력망 구축에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 특히 옥상태양광과 지역 수요반응(DR), 그리고 마이크로그리드와 같은 자립망 시스템은 전력 공급의 분산화를 촉진하며, 탄소중립 도시 구현을 위한 핵심 전략으로 부상하고 있습니다. 본 글에서는 도심형 재생전력 계통의 운영 방식을 중심으로, 옥상태양광의 역할, 지역 DR 시스템의 활용, 그리고 자립망 구현 방안을 구체적으로 살펴봅니다.
옥상태양광의 분산형 전력 공급 역할
도시 내 재생에너지 보급 확대의 핵심은 단연 옥상태양광입니다. 고밀도 주거 및 상업 지역에서 대규모 태양광 설치는 어렵지만, 건물 옥상을 활용하면 별도의 부지 없이도 분산형 발전이 가능합니다. 최근에는 공공기관 건물부터 학교, 아파트 단지, 상업시설에 이르기까지 도심 곳곳에 태양광 패널 설치가 늘고 있습니다. 덕분에 외부 계통에만 의존하던 기존 방식과 달리, 도시 안에서 자체적으로 전력을 생산하는 비중이 점차 커지고 있습니다. 또한 2024년부터 시행된 ‘분산에너지 활성화 특별법’의 영향으로, 옥상태양광 설치 관련 인허가 절차가 간편해졌고 보조금 지원도 확대되면서 참여 문턱이 크게 낮아졌습니다. 이에 따라 민간 기업과 일반 시민들의 참여가 늘어나며, 도시 재생에너지 자립률을 높이는 데 기여하고 있습니다. 또한 최근에는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 기술이 확산되면서, 건물 외벽이나 창호에 태양광 모듈을 통합하는 사례도 늘고 있습니다. 이는 도시 미관을 해치지 않으면서도 효과적인 전력 생산이 가능하다는 장점이 있어, 고층 건물이 밀집된 도심지에서 매우 유효한 대안으로 평가받고 있습니다. 옥상태양광은 단순한 전력 생산 수단을 넘어, 자립형 계통운영의 기초 인프라로서의 기능을 수행합니다. 예를 들어, 생산된 전력을 건물 내에서 즉시 사용하는 자가소비 구조를 통해 계통부하를 줄일 수 있고, 남는 전력은 VPP(가상발전소)나 P2P 전력거래를 통해 유통할 수도 있습니다.
지역 수요반응(DR)의 도심 적용 전략
도심형 전력 계통에서 또 하나의 핵심 전략은 지역 단위의 수요반응(Demand Response, DR) 시스템입니다. DR은 전력 사용량이 급증할 때, 사용자의 자발적 또는 자동화된 전력 절감을 유도하여 전체 계통의 안정성을 유지하는 기술로, 특히 여름철 피크 시간대나 전력 공급이 불안정한 상황에서 매우 효과적입니다. 과거에는 산업체 중심으로 DR이 운영되었지만, 최근에는 스마트미터와 에너지관리시스템(EMS)의 도입으로 아파트, 상가, 공공건물 등 다양한 도시 건물들이 참여 가능한 구조로 변화하고 있습니다. 예를 들어, 특정 시간대에 에어컨 온도를 자동으로 조절하거나, 조명 사용을 줄이는 등의 방식으로 참여할 수 있으며, 이에 따라 금전적 인센티브도 제공받습니다. 2024년부터 시행 중인 ‘소규모 전력중개시장’ 제도를 통해, 여러 개의 소형 소비자들을 묶어 하나의 DR 자원으로 등록하는 집합자원(Virtual DR Aggregator) 모델이 확산되고 있습니다. 덕분에 도심의 소규모 소비자들도 보다 손쉽게 전력 시장에 참여할 수 있게 되었고, 에너지를 절약하면서도 동시에 수익을 얻을 수 있는 기반이 마련되고 있습니다. 나아가 DR은 단순히 전기 사용을 줄이는 것을 넘어, 자립형 전력망의 유연성을 높이는 핵심 자원으로 활용되고 있습니다. 옥상태양광 등으로 인해 전력 생산이 많은 시간대에는 수요를 늘리고, 생산이 적은 시간대에는 줄이는 식으로, 공급과 수요를 능동적으로 조절할 수 있습니다. 이러한 양방향 DR 체계는 도심형 스마트그리드의 핵심 구성 요소로 자리 잡고 있습니다.
자립형 전력망 구축과 운영 방안
도시 내 전력자립을 실현하기 위해서는, 재생에너지 생산과 소비, 저장, 거래를 통합한 자립형 전력망, 즉 마이크로그리드(Microgrid) 구축이 필수적입니다. 마이크로그리드는 소규모 지역 단위에서 독립적으로 전력 공급과 수요를 관리할 수 있는 시스템으로, 도심형 재생전력 계통의 궁극적인 목표라 할 수 있습니다. 자립형 전력망은 일반적으로 태양광·ESS·EMS를 기본 구성 요소로 하며, 여기에 DR, 전기차 충전기, 스마트계량기 등이 통합됩니다. 이 시스템은 외부 계통과 연결되어 있으면서도, 독립적인 운영이 가능하여 정전이나 피크 부하 발생 시에도 안정적인 전력 공급을 유지할 수 있습니다. 최근에는 AI와 데이터 분석 기술을 접목한 예측 기반 운영시스템이 도입되면서, 일사량, 전력 수요, 건물 사용패턴 등을 기반으로 에너지 흐름을 사전에 시뮬레이션하고 최적의 운영 전략을 수립할 수 있습니다. 또한 블록체인 기술을 기반으로 한 P2P 전력거래 시스템도 일부 지역에서 시범 운영 중이며, 이는 분산전원의 경제성과 투명성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 정부도 도심형 자립망 구축을 위한 지자체-민간 협력 모델을 장려하고 있으며, 서울, 수원, 성남 등 일부 지자체에서는 재생에너지 설치 의무화, 공유 ESS 설치, 주민 참여형 전력사업 등 다양한 정책 실험이 진행되고 있습니다. 향후 도심형 자립망은 단순한 에너지 인프라를 넘어, 지역 경제 활성화와 기후 위기 대응의 중심축으로 작용할 것입니다. 에너지 생산과 소비가 한 공간 내에서 순환되는 구조는, 지속가능한 도시를 위한 핵심 조건입니다. 도심형 재생전력 계통운영은 단순히 전력을 절감하는 수준을 넘어, 에너지의 생산, 소비, 저장, 거래까지 통합하는 지속가능한 도시 시스템의 핵심입니다. 옥상태양광을 통한 분산형 발전, 지역 수요반응을 통한 에너지 효율화, 자립형 전력망 구축을 통한 안정적인 공급 체계는 모두 상호 연계되어야만 진정한 스마트 도시로의 전환이 가능합니다. 지금이 바로 우리 도시의 전력 운영 방식을 바꾸고, 자립적이고 유연한 에너지 시스템으로 나아갈 때입니다.