‘에너지 인터넷’ 실현 키워드

최근 비트코인을 비롯한 가상화폐(암호화폐) 이슈의 핵심기술인 블록체인(Block Chain)이 이른바 ‘에너지 인터넷’을 실현할 수 있는 키워드로 주목받고 있다. 블록체인을 통해 투명한 에너지 거래시스템을 구축할 수 있으며 투명한 에너지 거래 시스템 구축 및 수요관리 효율화 등 새로운 부가가치 창출 가능해 이를 기반으로 미래 에너지산업 발굴이 가능할 것이라는 전망이 나오고 있기 때문이다.

하지만 국내에서는 에너지 블록체인 생태계가 아직 형성되지 않았을 뿐 아니라 에너지 블록체인 연구도 미비해 사업을 추진할 수 있는 기업도 거의 없는 실정이다. 그럼에도 불구하고 최근 외국계 기업은 물론 국내 기업들도 에너지 불록체인에대한 연구와 이를 활용한 사업 개발 움직임을 보이고 있어 귀추가 주목되고 있다.

최근 발표된 과학기술정책연구원 우청원 박사의 ‘에너지 블록체인 도입방안 연구’라는 보고서를 토대로 에너지 블록체인에 대해 알아보기로 한다.

블록체인 통해 미래 에너지산업 발굴

보고서에 따르면 에너지 블록체인은 투명한 에너지 거래시스템을 구축하고 신재생에너지 거래가 확산되며 미래 에너지산업을 발굴 할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

우선 에너지 사용정보를 분산원장에 기록하면 누구나 거래내역을 확인할 수 있으므로 투명한 에너지 거래가 가능할 것으로 예상된다. 또한 소규모 전력거래 시스템에서는 기존의 중앙집중형 방식보다는 블록체인을 활용한 탈중앙형 분산방식이 더 효율적이다. 이는 스마트 계약으로 복잡한 거래 인증절차를 간소화할 수 있고 에너지 블록체인이 에너지 중간거래자의 역할을 대신함으로써 거래비용을 줄일 수 있다.

에너지 블록체인 기술은 전력거래뿐만 아니라 전기차 충전 및 결제, 에너지 공유, 탄소권거래, 신재생에너지 인센티브 등 다양한 에너지 분야에 활용 가능하기 때문에 향후 에너지 신산업으로 육성할 수 있는 분야라 할 수 있다.

블록체인 기술이 4차 산업혁명의 주요기술로서 에너지 분야에도 미치는 영향력도 클 것으로 전망되는 가운데 현재 우리나라는 이러한 변화에 대응할 수 있는 기술적·제도적 기반이 마련돼 있지 않은 상황이다.

국내 블록체인 연구는 금융 분야를 중심으로 진행돼 왔고 현재는 사물인터넷 블록체인 연구가 활발히 진행되고 있는 반면에 에너지 블록체인 관련 연구 및 인프라 구축 수준은 매우 낮은 것으로 나타나고 있다. 국가과학기술지식정보에서 키워드 조사 결과 총 52건의 블록체인 연구가 진행됐는데 그 중에서 에너지 블록체인 관련 연구는 총 2건에 불과했다.

현재 에너지 블록체인 기술개발 및 비즈니스 발굴을 위해 R&D를 일부 추진하고 있지만 개발된 기술을 국내에 도입하기 위해 고려해야 할 기술적, 경제·사회적, 제도적 요소들을 살펴본 사례는 없는 것으로 알려졌다.

에너지 블록체인은 블록체인 기술을 전력거래 및 스마트그리 등과 같이 에너지 분야에 적용한 것으로 안전성, 투명성, 신속성, 비효율성을 확보할 수 있다.

블록체인의 4가지 주요기술은 P2P 네트워크, 합의 알고리즘, 전자서명·해시함수, 스마트 계약으로 이에 융합되는 에너지 기술은 에너지수요관리기술, 에너지저장기술, 신재생에너지기술 등이 있다.

에너지 블록체인 개념 및 유형

에너지 블록체인은 퍼블릭 블록체인이나 프라이빗 블록체인을 기반으로 서비스를 제공할 수 있지만 퍼블릭 블록체인의 기술적 한계성과 규제 때문에 프라이빗 블록체인 기반 서비스가 다수다.

현재 퍼블릭 블록체인들은 제한적인 확장성, 높은 가치 변동성 등 한계점을 가지고 있기 때문에 안정적인 전력공급이 중요한 에너지 분야에서는 신뢰할 수 있는 사용자들만 네트 워크에 참여할 수 있는 프라이빗 블록체인을 기반으로 한 서비스가 대부분이다.

에너지 블록체인 유형은 5가지로 ▲P2P 전력거래 ▲EV 충전 및 공유 ▲에너지 데이터 활용 ▲에너지 공유 ▲탄소자산 거래로 분류된다. 에너지 블록체인 유형 중에서 P2P 전력거래 사례가 가장 많았고 블록체인이 에너지 분야에 도입되면 에너지 산업의 가치사슬 변화가 일어날 것으로 예상된다.

신재생에너지로 발전한 전력을 블록체인 기반으로 개인·건물 간에 거래할 수 있게 함으로써 거래비용을 줄이고 신뢰할 수 있는 거래 정보를 공유하기 위해 새로운 P2P 전력거래 비즈니스 모델이 개발될 것이다.

중앙집중형 전력거래방식에서 블록체인 기반 분산형 전력거래방식으로 전환되면 전력거래 중개자 역할을 했던 한국전력과 전력거래소의 역할이 축소될 것이고 에너지 프로슈머의 역할은 더욱 커질 것이다.

해외 에너지 블록체인 사례

이들 기술은 미국과 중국, 호주, 유럽 등지를 중심으로 연구·활용되면서 에너지 블록체인 기술의 가능성을 검증하고 있다.

일례로 중국의 Energo는 에너지 블록체인 분산앱을 개발, 신뢰할 수 있는 에너지 정보를 블록체인으로 공유할 수 있는 환경을 조성했으며 호주의 Power Ledger는 P2P 전력거래, 전기차 충전, 탄소 거래 등 에너지 전 분야에 블록체인 기술 도입을 목표로 이더리움 기반의 암호화폐를 개발하고 있다.

미국에서는 태양광발전을 장려하기 위한 암호화폐 SolarCoin이, 오스트리아에서는 개인, 가정, 기업의 에너지 데이터를 분산원장에 기록, 다양한 비즈니스 모델을 제공하는 시스템이, 남아프리카공화국에서는 에너지 공급을 제대로 받지 못하는 국가에 에너지를 공유하기 위한 시스템이 각각 추진되고 있다.

더 나아가 글로벌 에너지 기업들도 블록체인 기술을 활용한 비즈니스 모델 발굴에 나서고 있다. 먼저 GE는 풍력, 태양광 발전으로 생산된 전력을 배터리에 저장하고, 이를 이용해 발전 사업자와 에너지 소비자를 블록체인으로 연결하는 방법을 모색하고 있다. 충·방전 전력을 모두 기록해 계통의 수요를 모니터링하고 가상화폐를 이용해 전력을 즉시 구입하는 방식으로, 자동 거래가 가능하다.

GE 관계자는 “블록체인을 활용해 에너지 생산자와 소비자들이 만나는 시장을 만들 수 있는 가능성을 생각하고 있다”며 “신뢰성을 높이고 보다 쉽게 신재생에너지에 접근할 수 있는 방식을 연구하고 있다”고 전했다.

지멘스도 지난해 말 미국의 스타트업 LO3 에너지에 대한 투자와 블록체인 기술을 이용한 마이크로그리드 사업 추진 계획을 밝힌 바 있다. 지멘스와 LO3는 2015년부터 분산자원을 활용한 에너지 자립형 ‘브루클린 마이크로그리드’ 사업을 진행해 왔다. 지멘스는 이 사업을 통해 에너지 시장에서 블록체인 기술의 잠재성을 확인, 관련 사업을 적극 추진하겠다는 복안이다.

지멘스 관계자는 “LO3의 블록체인 기반 Exergy 플랫폼과 지멘스의 전력망 기술이 결합하면 이웃간 에너지 구매·판매·소비의 건전한 방법을 선택할 수 있는 시장을 창출할 수 있을 것”이라고 말했다.

국내 에너지 블록체인 기술 동향

국내에서는 현재 한국전력공사가 에너지 블록체인 시범사업을 추진 중에 있다. 한전전력연구원은 블록체인 기술을 이용해 전력분야 융합 서비스 모델을 발굴하기 위해 P2P 전력거래와 전기자동차 전력거래에 블록체인 기술을 활용하는 시범사업을 추진 중이다.

블록체인 기반 전력거래시스템 설계는 완료됐고 빌딩 간 전력거래 및 EV 충전 실증을 위해서 한국전력 인재개발원에 실증 사이트를 구축하고 공동주택 간 전력거래 실증을 위해 이촌동, 홍은동 소재 공동주택을 선정했다.

시범사업은 블록체인 기반 전력거래 운영플랫폼 구축, 서비스 설계 및 모델 개발, 실증평가, 블록체인 기반 서비스 모델 수립 순으로 진행된다. 에너지 IT 솔루션 기업인 이젠파트너스는 한국인터넷진흥원에서 발주한 ‘블록체인 기반 소형 건물군 대상 에너지 서비스 플랫폼’ 사업을 수행했다.

이젠파트너스 주요 기술 및 사업 역량은 에너지 환경 시뮬레이션, 에너지 환경 모니터링 데이터 분석, 제로에너지 건물 유지 관리 등이다.

에너지 블록체인 장애요인 및 개선안

에너지 블록체인 도입에 기술적 장애요인으로는 에너지 블록체인에 사용되고 있는 이더리움과 비트코인의 기술적 한계점을 들 수 있는데 이를 해결하기 위해서는 P2P 네트워크 기술은 안전성, 노드 신뢰성, 성능에 대한 문제점을 해결해야 한다. 특히 프라이빗 블록체인 활용, PoW 이외의 합의 알고리즘 개발 및 활용, 사용자 보안인식 확대, 코딩 검증 기준 마련이 이뤄져야 한다.

또한 경제·사회적 요인을 살펴보면 높은 태양광 발전단가, 간헐적인 태양광 발전시간, 전력손실 비용 증가 등으로 인해 국내 P2P 전력거래시장이 비활성돼 있는 상황에서는 에너지 블록체인을 도입할 경우 전력 소비자나 전력 생산자가 얻을 수 있는 경제적 유인이 적다. 때문에 경제·사회적 측면에서 에너지 블록체인 도입을 위해 신재생에너지 발전단가 감소, 에너지 블록체인 도입 편익효과 분석, 사회적 공감대 확보가 필요하다.

이와 함께 제도적 장애요인으로는 전력판매 규제, 보안 및 개인정보보호 관련 법제도 미비 등을 들 수 있다. 전기사업법에 따라 전기판매사업자는 한국전력과 구역전기사업 외에는 불가능하기 때문에 블록체인을 기반으로 한 P2P 전력거래서비스를 국내에 도입하기 어렵다.

해외 P2P 블록체인 전력거래서비스는 전력거래소를 거치지 않고 소비자들 간에 전력거래가 가능하고 전력거래 정보를 분산원장에 공유할 수 있다.

하지만 국내에서 분산형 에너지시스템으로 전환되면 기존 계통보다 송배전망이 복잡해지고 소규모 전력거래가 많아져서 한국전력을 통해 전력거래를 할 경우 더 많은 전력손실이 발생할 수 있고 기존 계통시스템에서는 정확한 전력공급 및 분배가 어려울 수 있다. 뿐만 아니라 암호화폐에 대한 명확한 해석 및 규정이 없기 때문에 보안사고나 개인정보 침해가 발생할 경우 법적 책임을 질 주체가 모호해서 법 적용의 사각지대가 발생할 수 있다.

에너지 블록체인이 해킹되거나 스마트 계약에 오류가 발생할 경우 법적 책임을 질 수 있는 주체가 존재하지 않기 때문에 현장 도입이 어렵다. 대부분 에너지 블록체인을 설명하는 백서에는 블록체인에 참여함으로써 발생하는 피해에 대한 법적책임을 부인하는 내용을 포함하고 있다.

투자자들이 에너지 블록체인 토큰들을 현가화하기 위해서는 암호화폐거래소를 사용해야 하는데 이와 같은 거래소는 블록체인 상에 존재하는 노드가 아니기 때문에 해킹의 위험이 높아서 이에 대비할 수 있는 대책이 필요하다.

이와 함께 블록체인 기술 특성상 한번 등록된 정보는 수정 및 취소가 되지 않는데 개인정보나 신용정보가 블록체인에 등록될 경우 개인정보보호법 등 현행법과 상충하게 된다.

비식별화된 정보를 에너지 블록체인에 저장한다고 하더라도 다른 정보와 용이하게 결합해서 개인을 식별할 수 있으면 그 정보는 개인정보에 속하기 때문에 에너지 거래정보 사용에 대한 기준을 마련해야 한다.

최근 정부의 가상화폐에 대한 조치는 새로운 에너지 블록체인 모델을 국내에 구축하거나 해외 에너지 블록체인 비즈니스 모델을 도입하는데 어려움을 줄 것으로 예상된다. ICO(가상화폐공개)를 금지할 경우에 에너지 블록체인 스타드업들이 dApp개발에 필요한 자금을 확보하기 어려워 질 것이다.

대부분의 에너지 블록체인은 암호화폐를 활용하고 있기 때문에 국내에 가상화폐 거래소가 폐쇄될 경우 해외 에너지 블록체인을 국내에 도입하기 어렵다. 에너지 블록체인이 프라이빗 블록체인을 사용해서 코인이나 토큰을 사용하지 않아도 되지만 네트워크에 참여한 노드들에게 인센티브를 주기 위해 대부분 자체적인 토큰이나 코인을 보유하고 있다.

전문가들은 “확장성이 뛰어나고 완벽한 탈중앙화로 분산화된 네트워크를 구성할 수 있는 블록체인 기술을 개발하기 위해 지속적으로 연구가 진행돼야 하지만 현실적으로 모든 기술적 단점을 보완한 블록체인 기술을 개발하는 것보다는 수요에 맞게 필요한 블록체인 기술을 개발하는 것이 바람직하다”고 입을 모은다. 아울러 “에너지 블록체인을 국내에 도입하기 위해서는 경제·사회적 효과 검증이 필요함은 물론 기술적 한계를 극복할 수 있는 연구를 진행하고 경제·사회적 효과를 측정할 수 있는 사업을 진행하려면 정부의 적극적인 제도 개편이 필요하다”고 강조했다.

에너지 블록체인 도입을 위한 과제

에너지 블록체인 도입을 위해서는 우선적으로 전력판매 규제 완화가 선행돼야 한다.

블록체인 P2P 전력거래의 핵심은 중개사업자를 거치지 않고 누구든지 전력거래를 할 수 있는 탈중앙화인데 현재의 제도상으로는 불가능하다. 또한 현재까지 산업부의 ‘소규모 신·재생에너지발전전력 등의 거래에 관한 지침’을 개정함으로써 P2P 전력거래 시범사업을 추진하고 있지만 ‘전기사업법’을 개정하기 전까지는 프로슈머가 생산한 전기를 이웃에 직접 판매할 수 없다. 때문에 개인건물간 블록체인 기반 P2P 전력거래를 위해서는 전기 발전과 판매 겸업을 제한하는 ‘전기사업법’ 개정이 선행돼야 한다는 것이다.

이와 함께 에너지 블록체인 기술을 촉진하고 새로운 에너지 산업으로 육성시키기 위해서는 규제 목적, 강도, 접근방식 등을 고려한 사후 규제 방식이 바람직하다.

이어 퍼블릭 블록체인을 에너지 분야에 적용하기에는 앞서 살펴본 바와 같이 기술적·제도적 한계점이 있기 때문에 에너지 분야의 특성에 맞게 비즈니스 모델 구축을 위한 R&D 기획이 필요하다.

이밖에도 블록체인 기반 에너지 기술 우수성과 시장수요 부합성 등을 입증할 수 있도록 실증사업을 추진해야 하며 에너지 블록체인 도입에 대한 사회적 반발이나 관련 코인·토큰에 대한 투기과열 현상을 막기 위한 가이드라인도 필요하다.