전기전자/정보통신

Nikkei Network_2022.3 특집요약 (p14-15)

차세대 전력 미터는 무선LAN 접속으로
2.4GHz대 전파로 자택에서 감시 가능, 일본 2025년부터 교체 시작

일본의 많은 가정이나 기업에는 ‘스마트 미터’라는 전자식 전력 미터가 설치되어 있다. 스마트 미터의 경우는 각 가정이나 기업이 소비전력량을 원격 감시할 수 있다. 도쿄전력이 2014년에 도입을 시작한 것을 계기로 종래의 아날로그 방식에서 디지털 방식으로의 전환이 전국에서 진행되고 있다.

현재, 2025년부터의 도입을 위해 차세대 스마트 미터의 사양 책정 작업이 막바지다. 21년 12월 중순에 자원에너지청이 개최한 '차세대 스마트 미터 제도 검토회'에서 논의한 결과, 가정용 스마트 미터와 집합주택 내 에너지관리시스템(Energy Management System, EMS)을 접속하는 'B루트'에서 무선LAN을 사용하기로 결정했다. 스마트 미터가 무선LAN에 대응함으로써 소비전력량의 데이터 활용 등을 위한 편리성이 크게 향상될 것 같다.

-- 'B루트'의 활용 촉진을 노린다 --
전력 미터의 사용 기한은 최장 10년으로 법률로 정해져 있다. 도쿄전력이 14년에 도입한 현행형을 교환할 필요가 있기 때문에, 당초에는 24년부터 차세대형으로 교체를 시작할 예정이었다. 그러나 차세대형의 사양에 대한 논의를 근거로 스케줄을 정밀 조사한 결과, 1년 늦추게 되었다고 한다.

스마트 미터의 통신 루트는, 전력이나 가스 사업자 측에서 미터를 관리하는 ‘미터데이터관리시스템(Meter Data Management System, MDMS)’과 연결되는 통칭 ‘A루트’와 집합주택이나 빌딩의 EMS로 연결되는 B루트의 2개가 있다.

스마트 미터의 검침값 데이터를 B루트 경유로 EMS에 전송하고, 소비전력의 가시화나 Demand Response 등에 활용한다. EMS는 집합주택이나 빌딩 내의 에너지 사용 상황을 실시간으로 파악해 관리한다. 가정용을 ‘HEMS(Home Energy Management System)’, 빌딩용을 ‘BEMS(Building and Energy Management System)’라고 부른다.

현행 스마트 미터의 B루트에서는 ‘Wi-SUN’이라는 통신규격이 사용되고 있다. 그러나 이 규격에 대응하는 HEMS 기기가 거의 보급되어 있지 않기 때문에 일반 가정의 스마트 미터에서는 B루트가 별로 활용되지 않았다. 그래서 차세대 가정용 스마트 미터에는 일반 가정에서 널리 사용되고 있는 무선LAN을 활용해 B루트의 활용 촉진을 노린다.

-- '통신부' 교환으로 무선LAN에 대응 --
스마트 미터의 기능은 전력을 계측하는 ‘계량부’와 계측한 검침값 등을 송수신 하는 ‘통신부’ 등으로 크게 나뉜다. 계량부와 통신부는 분리 구조로 되어 있지만, 현행 시스템에서는 암호키로 페어링을 하고 있기 때문에 일부를 제외하고 각각 단독으로 교환할 수 없다.

차세대 스마트 미터에서는 암호키를 재페어링 가능한 설계로 만들어 통신부를 교환할 수 있도록 한다. 표준에서는 Wi-SUN 대응의 통신부를 사용하지만 수요자의 요구에 따라 전력회사가 무선LAN 대응의 통신부로 교환함으로써 정부는 B루트의 도입을 확대시켜 나갈 계획이다.

모든 스마트 미터를 Wi-SUN과 무선LAN의 양쪽 대응으로 하지 않고, 교환 가능이라는 구조를 검토하고 이유는 것은 비용을 고려해서다. 양쪽 대응으로 하면 비용이 올라가기 때문이다. 현재는 B루트를 사용하지 않는 수요자도 많기 때문에 우선은 가능한 한 저비용으로 끝낼 수 있게 희망자만으로 했다.

차세대 스마트 미터 제도 검토회에서는, 무선LAN의 규격은 당초 920MHz대의 전파를 사용하는 ‘IEEE 802.11ah’의 활용을 검토하고 있었다. 하지만 IEEE 802.11ah는 아직 대응 기기가 등장하지 않았기 때문에 우선은 널리 보급되어 있는 2.4GHz대의 무선LAN를 사용하기로 했다.

2.4GHz대의 무선LAN은 IEEE 802.11ah에 비해 전파의 도달성이 낮고 통신 범위가 좁다. 이 때문에 집합주택의 환경에 따라서는 연결되지 않을 가능성도 있지만, 기존의 통신기기나 PC 등에 많이 탑재되었기 때문에 검토회는 비용 대 편익의 관점도 고려하여 폭넓은 활용을 전망할 수 있다고 판단했다. 장기적으로는 통신부를 교환함으로써 IEEE 802.11ah 등의 새로운 통신 방식에도 대응 가능하도록 할 방침이다.

검토회는 통신부 교환 이외의 방식으로 스마트 미터에 USB 단자를 탑재하는 것도 논의했다고 한다. USB 단자를 통신 모듈의 접속 포트로 사용하는 방법이다. 유저가 용이하게 통신 모듈을 교환할 수 있다. 그러나 USB 단자에 물이나 이물질이 들어가 고장이 나거나 USB를 통해 검침값이 조작될 위험이 생긴다. 또한 다양한 통신 모듈에 대응하기 위해 드라이버 개발도 필요하다.

이러한 과제를 극복하기 위한 비용을 시산한 결과, USB 단자의 탑재로 얻을 수 있는 편익 시산액을 크게 웃도는 결과가 되었다. 이 때문에 USB 단자에 비해 편의성은 약간 떨어지지만 기술적인 장벽이나 비용을 낮출 수 있는 통신부 교환 방식을 채택했다.

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