독일의 에너지 자원 의존 현황

독일은 화석연료 자원 부족으로 인해 석탄, 석유, 천연가스와 같은 에너지 자원의 상당 부분을 해외 수입에 의존하고 있다. 특히 러시아-우크라이나 사태 이후 천연가스 공급이 크게 줄어들면서 상황이 더욱 악화됐는데, 이는 에너지 비용 상승과 수급 불안정을 초래했다.

재생에너지 전환 목표

이러한 위기를 극복하고자 독일은 재생에너지 개정안에서 2030년까지 전력 소비의 80%를 재생에너지로 충당하고, 2035년까지는 100%를 달성하겠다는 목표를 설정했다. 독일 통계청 자료에 따르면, 2024년 상반기 독일 전력망 공급 전기의 61.5%가 재생 에너지원에서 나왔으며, 풍력 발전은 독일 최대 전력원으로 자리 잡으며 33.3%의 점유율을 기록했다. 이처럼 독일은 친환경 에너지로의 전환을 적극 추진하고 있으며, 재생 가능 에너지의 지속 가능성과 효율성 제고를 위해 AI를 활용하고 있다.

<2023~2024년 상반기 독일 에너지원 사용 비중 변화>

(단위: %)

[자료: 독일 연방통계청, 2024년]

가상발전소의 개념과 역할

독일 AI 산업의 주요 트렌드 중 하나는 가상발전소(VPP, Virtual Power Plant)의 활용이다. 가상 발전소란 직접 전력을 생산하지 않지만, 정보통신 기술(ICT)과 인공지능(AI)을 활용해 분산된 전력 자원을 통합해 필요 시 전력을 공급하는 시스템이다.

<가상발전소의 통합 에너지 관리 시스템>

[자료: 넥스트 크라프트베르케(Next Kraftwerke) 홈페이지]

분산형 재생에너지 관리 방식

이러한 분산형 재생에너지의 통합은 독일 가상발전소(VPP) 시스템의 핵심 요소 중 하나다. 이 시스템은 전력 생산을 중앙의 대규모 발전소에만 의존하지 않고, 태양광, 풍력, 바이오매스와 같은 소규모 발전소들이 다양한 위치에서 전력을 공급하는 구조로 돼 있다. 독일은 AI 기술을 활용해 분산된 에너지 자원을 하나의 가상발전소로 통합하고, 이를 실시간으로 모니터링하며 최적의 운영 방안을 제공하고 있다. 예를 들어, AI는 날씨에 따라 출력이 변동하는 태양광 발전을 예측하고, 다른 에너지원으로 부족한 부분을 보충해 전력망을 조정한다. 이를 통해 날씨, 계절, 시간대에 따른 신재생에너지의 변동성을 효과적으로 관리하고 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다.

가상발전소 시장의 성장 가능성

이러한 가상발전소의 전 세계 시장 가치는 2019년 약 13억5480만 달러에서 2024년 약 45억250만 달러로 성장하는 등 5년 사이 약 3배 이상 확대됐다. 최근 에너지 저장 장치(ESS) 기술이 발전하면서 전력을 저장하고 필요한 시점과 장소에 손쉽게 공급할 수 있게 되자, 가상 발전소 시장 또한 빠르게 확대되고 있다. 특히 독일의 가상발전소 운영기업 넥스트 크라프트베르케(Next Kraftwerke)는 전 세계 최대 규모의 가상발전소 전력을 보유한 곳으로, 유럽 전역의 수천 개 소규모 발전소와 재생에너지 시설을 하나의 가상 네트워크로 통합해 운영해 독일을 포함한 여러 국가의 전력망 안정화에 기여하고 있다.

<전 세계 가상발전소 시장 가치>

(단위: US$ 백만)

[자료: 스태티스타(Statista), 2024]

정부와 기업 간 협력 사례

독일 AI 및 에너지 산업의 또 다른 특징은 정부와 기업 간 협력을 통해 에너지 효율성을 높이는 공동 프로젝트가 활발히 이뤄지고 있다는 점이다. 정부의 지원으로 초기 투자 부담을 줄이고, 기업의 참여로 기술적 실행력을 확보함으로써 대규모 에너지 효율화 프로젝트를 효과적으로 실행할 수 있게 된다. 이러한 협력의 대표적인 사례로는 독일 슈투트가르트 시영사업 본사(Stadtwerke Stuttgart)와 에너지 기업 시멘스(Siemens)가 공동으로 추진하는 인공지능 기반 에너지 효율화 프로젝트를 들 수 있다.

스마트 빌딩 관리 시스템의 활용

이 프로젝트는 재생 가능 에너지원과 연결된 스마트 빌딩 관리 시스템을 통해 전체 에너지 사용을 최적화하고, 실시간으로 에너지 수요와 공급을 예측·조정해 에너지 낭비를 줄이는 것이 목표다. 이를 실현하고자 시멘스는 Xcelerator 플랫폼 IoT 센서와 AI 애플리케이션을 사용해 조명, 난방, 엘리베이터와 같은 건물 내 설비를 지능적으로 제어하고 있다. 이로써 건물의 에너지 소비를 최대 30% 절감하고, 최적화된 운영으로 영업 이익을 최대 10% 증가시킬 것으로 기대된다. 프랑크푸르트 무역관과의 인터뷰에서 한 에너지 공급업체 관계자는 "에너지 시스템을 맞춤형으로 최적화하기 위해서는 AI가 필수적이다"라며 AI의 중요성을 다시금 강조한 바 있다.

<독일 시멘스 스마트 빌딩 관리 시스템>

[자료: 시멘스(Siemens), 2024]

시사점

독일 정부는 2035년까지 모든 에너지를 재생에너지로 충당하겠다는 목표를 세우고 재생에너지 전환을 가속화하고 있다. 성공적인 전환을 위해서는 태양광과 풍력처럼 자연조건에 따라 변동성이 큰 재생에너지를 안정적으로 관리할 수 있는 효율적인 운영 체계가 필수적이다. 이를 위해 독일 정부와 기업들은 AI 기반의 에너지 관리 시스템과 스마트 빌딩 관리 시스템을 적극적으로 활용하고 있다. 이러한 기술은 저장된 에너지를 필요에 따라 효과적으로 분배함으로써 잉여 전력으로 인한 전력망 과부하를 방지하고, 생산과 소비를 실시간으로 조율하는 데 기여하고 있다.

특히, 독일은 가상발전소(VPP) 시장을 빠르게 확대하고 있으며, 넥스트 크라프트베르케와 같은 독일 선도 기업들은 AI와 ICT 기술을 통해 유럽 전역의 소규모 발전소와 재생에너지 시설을 효율적으로 통합·관리하고 있다. 이러한 시장 환경에서 한국 기업이 가상발전소 운영을 지원할 수 있는 소프트웨어와 에너지 저장장치(ESS) 기술을 개발해 독일에 솔루션을 제공한다면, 재생에너지 전환에 기여하는 동시에 독일 시장에서 높은 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

또한, 독일 정부와 기업은 스마트 빌딩 관리 시스템을 도입해 에너지 사용을 최적화하고 있다. 이는 에너지 효율화 솔루션과 관련된 기술을 보유한 기업에 협력 기회를 제공한다. 다만, 독일은 GDPR 등 개인정보 보호 규정이 매우 엄격하므로 AI와 데이터 분석 솔루션을 제공하는 한국 기업들은 이에 대한 방안을 마련해야 할 것이다.

자료: 클린 에너지 와이어(Clean Energy Wire), 독일 연방통계청, 넥스트 크라프트베르케(Next Kraftwerke), 스타티스타(Statista), 시멘스(Siemens), 관계자 인터뷰 및 KOTRA 프랑크푸르트 무역관 자료 종합