블록체인과 에너지의 만남

블록체인과 에너지의 만남

17기 강하은, 17기 손예지

 

누군가를 울고 웃게 만들었던 ‘비트코인’ 기억하시나요?

[자료 1. 비트코인 가격 급등 뉴스 자료]

출처: 연합뉴스 TV 방송 캡쳐화면

3년 전 전 세계를 떠들썩하게 만들었던 ‘비트코인’, 2009년 1월에 처음 등장하여 10년 만에 가격대가 2000% 상승한 온라인 가상화폐다. 비트코인은 2017년 미국 시카고 옵션거래소(CBOE)에 상장돼 제도권 금융시장에 진입하면서 갑작스러운 변동 폭을 보였다. 하루에 3배에서 30배까지 광범위한 가격의 폭락은 가상화폐시장의 상승장을 견인하는 대장주가 되었다.

[자료 2. 비트코인]

출처 : 게티코리아

비트코인은 컴퓨터에서 정보의 기본 단위인 비트(bit)와 동전(coin)의 합성어로, 일본인 프로그래머 사토시 나카모토가 개발했다. 실제 현실에서 손에 쥐고 물건을 살 때 쓰이는 화폐가 아닌 온라인에서 쓰이는 가상화폐라는 특징을 가진다. 그에 맞게 비트코인은 철저히 익명으로 거래되며, 누구나 계좌를 쉽게 인터넷을 통해 개설할 수 있다. 통화 공급량이 제한되어 발행량이 2100만 개로 정해져 있기 때문에 희소성이 높아진다.

비트코인의 핵심, ‘블록체인’ 기술

비트코인은 특정 관리자나 주인이 없다. 개인 간의 거래를 통해 이루어지기 때문이다. 회사나 집단에 묶여있지 않은 비트코인이 이렇듯 원활한 거래와 높은 보안성을 가지게 된 비결은 무엇인가? 누구나 열람할 수 있는 장부에 거래 내역을 기록하며, 모든 이용자가 같은 장부를 10분에 한 번씩 기록을 검증하여 해킹을 막기 때문이다. 분산된 장부들을 서로 대조하기 때문에 조작이 어려워 강력한 보안을 유지할 수 있는 것이다. 바로 이것이 비트코인의 핵심인 ‘블록체인’ 기술이다.

[자료 3. 블록체인 기술]

출처: IT인벤 ‘일상이 변화한다’ 2018년 미리보는 IT 혁신

블록체인이란 블록(block)을 잇달아 연결(chain)한 분산 데이터베이스의 한 형태를 말한다. 수많은 컴퓨터에 이를 복제하여 저장하는 분산형 데이터 저장 기술이다. 이는 신뢰를 담보하는 중앙 서버에 기록을 보관하지 않고 네트워크 참여자들이 정보를 공유하고 대조하여 정보의 신뢰성을 확보한다.

[자료 4. 블록체인 기술 원리]

출처: 네이버 지식백과

블록들은 기존에 생성되어있던 블록들과 함께 연결되어있다. 하나의 블록을 수정하면 다른 블록의 내용도 함께 변경된다. 또한 거래 블록은 모든 참여자들에게 전송되어 상호 검증을 통해 체인에 등록한다. 즉, 정보가 쌓이고 시간이 지날수록 블록의 신뢰도와 보안성이 높아진다는 것이다. 때문에 블록체인 기술은 대표적으로 금융시장, 주식, 가상화폐, 수출통관 등 금융 분야 및 무역 분야에서 활발히 이용되고 있으며 최근에는 의료기록, 위조화폐 방지, 전자투표, 예술품 감정 등 다양한 분야에서 활용하는 논의가 진행 중이다.

에너지와 블록체인 기술의 만남

[자료 5. 에너지 블록체인 개념]

출처: 한국에너지신문

블록체인 기술은 에너지 분야에서 도입되어 에너지 거래 시스템을 효율적으로 구축할 수 있는 방안으로 작용한다. 일명 ‘에너지 블록체인’이다. 에너지 블록체인은 에너지를 거래하는 누구나 에너지 사용정보를 기록하여 거래내역을 분산원장에 공유하는 전력거래시스템으로써 투명한 전력 거래를 할 수 있는 역할을 할 수 있다. 누구나 공급자이자 수요자가 되어 거래를 하기 때문에 거래의 용이성은 좋아지고 거래 비용 또한 감축된다. 서류나 화폐로 실물 거래를 하는 것이 아닌 온라인으로 ‘에너지’ 그 자체를 주고받기 때문이다. 블록체인을 이용한 에너지 거래에서는 공급자, 수요자의 개념 상관없이 에너지를 자유롭게 거래할 수 있어 에너지 공급이 효율적으로 활성화된다.

뿐만 아니라 블록체인에 모아진 다양한 에너지 데이터는 에너지 수요량을 파악할 수 있도록 한다. 수요자가 필요한 만큼의 에너지 전력을 공급하고 거래할 수 있도록 하여 에너지 낭비를 방지할 수 있다. 이와 같은 장점은 소규모 분산전원 거래에 적극 활용될 수 있다. 신재생에너지를 독자적으로 생산하여 수요자에게 공급하는 마이크로그리드에서 발전량이 일정치 않은 신재생에너지를 보완할 수 있는 방안으로 적용 할 수 있다. 다시 말해 에너지 블록체인기술은 안정적이고 투명한 전력을 보다 효율적인 비용의 에너지를 제공할 수 있게 한다.

에너지 블록체인의 5가지 유형

과학기술정책연구원의 연구 결과에 따르면 에너지 블록체인 유형은 5가지로 P2P전력거래, EV 충전 및 공유, 에너지 데이터 활용, 에너지 공유, 탄소자산 거래 등이다. 이들의 간략한 특징은 아래 표와 같다. 그 중 가장 중심이 되는 세 유형에 대하여 구체적으로 알아보자.

[자료 6. 에너지 블록체인 유형과 주요 내용]

출처: 과학기술정책연구원

첫 번째 유형은 P2P 전력거래이다. 여기서 P2P란 ‘peer to peer’의 약자로, 다수가 중앙 서버의 개입을 받지 않고 서로간의 직접적인 연결을 통해 데이터를 주고 받는 것을 뜻한다. 다른 말로 하면 ‘양방향 파일 전송 시스템’으로 개개인의 컴퓨터가 각각 서버, 클라이언트가 되고 서로 연결하여 파일을 주고받는 것을 일컫는 말이다.

이러한 P2P형식을 에너지분야에 활용하여 태양전지판 등으로 얻은 전력을 필요한 누군가에게 거래할 수 있는 것이 바로 ‘P2P 전력거래’이다. P2P 전력거래를 하는 구체적인 방식은 인터비즈의 포스트기사를 빌려 설명하고자 한다.

A호 주민과 B호 주민이 각자가 생산한 전력을 사고 팔면 하나의 거래가 발생한다. 그리고 나머지 다른 가구에서 그 두 가구간의 거래를 인증한다. 나머지 사람들의 인증이 완료되면 그 거래는 하나의 블록이 되어 저장된다. 거래가 이뤄질 때마다 수많은 블록들이 생겨나서 체인처럼 연결된다.

[자료 7. P2P 전력거래 방식]

출처: 블록체인 네이버 블로그

이러한 방식을 적용하게 되면 ‘한국전력’과 같은 개입자의 필요 없이 둘이서 정확한 거래를 할 수 있다는 장점이 생긴다. 또한 데이터를 모든 참여자가 공유하고 있기 때문에 투명성과 더불어 신뢰도도 높아지게 된다.

P2P 전력거래는 한국전력에서 소비자에게 전기를 일괄적으로 공급하는 시스템과 다른 핵심적인 특징을 가지고 있다. 바로 ‘탈중앙화’이다. 개인간의 거래가 블록체인에 다 저장되고, 증인이 있으므로 전력 인프라들이 중앙 집중 되어있는 체제를 넘어서서 오직 개인만으로 전자 거래가 가능해지기 때문이다. 즉, 개입자가 전혀 필요하지 않게 되는 상황이 벌어지는 것이다. 그렇기에 한국전력과 같은 대기업에서 제공하는 비싼 전기를 사용하지 않고 자유롭게 거래가 가능하다는 큰 장점이자 특징이 이루어지게 된다.

또한 P2P 블록체인을 기반으로 모든 거래의 정보를 개인간에 투명하게 보여주기 때문에 높은 신뢰성을 확보할 수 있으며, 전체 블록체인에 모든 정보가 저장되어 있고 하나를 수정해야 할 시 모든 정보를 손봐야 하기 때문에 수정이 어려워 해킹 및 악용을 막는데에도 유용하다.

두 번째 유형은 ‘에너지 데이터 활용’이다. 첨단 헬로티 기사에 따르면, 에너지 데이터의 개념은 빅데이터를 에너지 산업에 접목하는 것을 뜻한다. 이를 활용하면 에너지 수요를 줄이고 신재생에너지 사용 비중을 높일 수 있기 때문이다. 한 예로, 4층 규모 중소형 건물에서 설비 등 에너지 사용과 관련한 데이터를 수집만 해도 한 달에 15GB가량 모였다고 한다. 한 도시에서 수십 수백 여 개 건물에서 수년간 모은 데이터를 분석해야 한다면 분석 기술이 필요하며, 다양한 데이터가 수집되는 것이 더욱이 중요하다.

미국의 ‘포드’ 회사는 이들 차량의 배출가스와 관련된 모든 데이터를 분산원장기술 즉, 블록체인을 활용하여 안전하게 기록하고 또한 배출가스를 추적하면서 친환경적 특성을 강화할 것임에 목소리를 높였다. 이로써 자사 차량 에너지 효율로 측정한 총 '그린마일'을 높일 방침이라고 덧붙인 바 알려져 있다. 또한 칠레 정부도 에너지 분야의 통계를 기록하기 위해 이더리움의 블록체인 기술을 적용할 것이라고 발표하면서 보안성과 추적가능성 및 신뢰성의 큰 장점을 가지고 있는 데이터 추적 기술에 힘을 실어주고 있다.

마지막으로 소개할 유형은 ‘탄소자산 거래’이다. 여기서 탄소배출권 거래제는 기업들에게 배출할 수 있는 온실가스 허용량을 부여하고 남거나 부족한 배출 허용량을 자유롭게 거래할 수 있도록 하는 제도이다. 즉, 온실가스의 감축비용이 상대적으로 큰 기업은 작은 비용으로 감축이 가능한 기업으로부터 배출권을 매입함으로써 전체 사회적 비용을 줄일 수 있는 것이다. 2005년 배출권거래제를 최초로 도입한 EU를 시작으로 지속적으로 확대되며, 전 세계 온실가스 배출량의 약 20%를 차지하는 중국 등 현재 약 39개국이 참여한다. 이제는 국내 기업간의 교류를 넘어서 전 세계적으로 거래할 수 있는 발판이 필요하게 될 것이다. 그러한 점에 있어서 중간의 개입자가 없이 다수가 자유롭게 참여하는 블록체인 기술이 가장 적합하다. 블록체인의 장점인 보안성과 투명성 아래 다수의 이해관계자간 신뢰 네트워크 구축을 가능하게 할 수 있는 것이다. 2017년 3월, 탄소배출권이 필요한 투자자와 아프리카 탄소배출권을 보유한 그룹간에 세계 최초로 블록체인 기술을 활용한 탄소배출권 거래가 성사되면서 블록체인 기술이 뻗어나가고 있다.

에너지 블록체인의 국내외 동향

블록체인 기술에 대한 관심이 높아지면서 해외 및 국내에서도 이를 실제로 도입해봄으로써 적극적으로 나서고 있다. 이에 대한 사례를 자세히 알아보자.

먼저, P2P 전력거래에 대한 사례이다. 가천대학교 대한전기학회의 논문에 따르면, 미국의 스타트업인 LO3 Energy는 자사의 플랫폼과 지멘스의 MG 운영기술을 협력하여 뉴욕 브루클린의 거리에 세계 최초의 블록체인 기반 P2P 에너지 전력거래 사업을 실증 중이다. 50여개의 스마트미터를 설치하여 얻은 계량값, 계약정보, 통화의 전달이력 등을 블록체인에 암호화 저장하여 사용하는 방식으로 진행되고 있다. 또한 호주의 ‘Power Ledger’는 이더리움 블록체인을 활용한 신재생에너지 거래 플랫폼으로써 POWR(Power Ledger Token)과 Sparkz라는 두 개의 가상화페 를 사용하여 다양한 시장관리, 가격책정. 매커니즘의 상호운영을 가능하게 하는 프로젝트를 추진 중이다. 국내에서도 조짐을 보이고 있다. 2017년 4월 과학기술정보통신부의 전신인 미래창조과학부와 NIA(한국정보화진흥원)은 “세대 간에 직접 거래가 가능한 P2P 전력거래를 블록체인으로 구현하는 사업을 진행할 계획”임을 밝혔다. 이 실제 사업은 한국전력공사가 담당하는 것으로 알려져 있다.

다음으로 ‘에너지 데이터 활용’사례이다. 에너지 거래를 하는 데 있어 발전소 운영과 관련한 정보 생성을 위한 대부분의 데이터는 쌓여둔 채 의미 없이 소멸해가고 있다. 이를 보완하기 위하여 에너지 데이터를 기반으로 블록체인 기술을 접목시킨 기업 ‘레디인프라넷’이 있다. 레디인프라넷은 데이터를 통해 산업 전반의 정보를 제공하여 참여자에게 투명하게 정보를 공개하고자 한다. 발전소 소유자, 건설회사 등 다양한 산업 참여자들이 각자의 데이터를 제공하고 다양한 이해관계자들이 데이터를 자유롭게 구입, 판매할 수 있는 데이터 플랫폼을 구축하면서 투명성과 신뢰성 모두를 확보할 수 있다. 또한 검증자에 의해 검증된 이후 보상을 받을 수 있으며 이를 통해 다른 필요한 정보를 구입하거나 정보에 기반한 파생 산업을 만들 수 있다.

[자료 8. 데이터를 주고받는 형식]

출처: 레디 인프라넷 홈페이지

또한 앞서 말한 바와 같이, 미국 ‘포드’ 회사에서 차량의 배출가스와 관련된 데이터를 블록체인을 활용하여 기록하였고 칠레 정보에서도 블록체인 기술을 통계 분야에 접목하여 데이터를 효율적으로 관리하겠다고 밝혔다.

세 번째는 ‘탄소 자산거래’ 에 대한 사례이다. ‘에코밸류’ 회사에서는 현재 노후차량을 비롯해 다양한 산업분야에 이산화탄소와 미세먼지 등을 줄이는 장치를 설치함으로써 이에 대한 탄소배출권을 확보하며 또한 대체에너지를 확보하고 신재생 에너지를 개발하는 핵심기술에 투자 및 개발하고 유통시켜서 탄소배출권을 확보하는 사업을 진행중이다. 유럽 ETS 마켓에서 탄소배출권을 사고 팔 수 있는 권한을 확보하기 위해 노력하였는데, 구매 및 판매를 하는 마켓 뿐만 아니라 개발 사업으로써 탄소배출권을 확보하는 CDM사업 또한 추진하고 있다. CDM사업이란, 선진국이 개발도상국에 재화나 기술 등을 제공하면서 확보된 탄소배출권을 선진국 안에서 거래할 수 있는 권한을 확보하는 사업이다. 이를 위해 에코밸류는 인도네시아에서 MOU와 계약을 진행하고 있다.

[자료 9. 에코밸류에서 진행중인 사업]

출처: 블록체인 블로그

한국정책방송의 기사에 따르면, 국내에서도 탄소배출권 거래와 투자를 전문으로 담당하는 회사인 '한국탄소금융주식회사', 즉 KCF가 설립될 것이라고 알렸다. 지식경제부는 이달 중에 자본금 50억원 규모로 KCF를 설립해, 탄소배출권 거래와 온실가스 감축 사업에 대한 투자를 시작한다고 밝혔다. 이 회사는 유럽연합의 청정개발체계 사업을 통해 발생하는 배출권과, 우리 정부가 주관하는 온실가스 등록사업에 의해 발생하는 국내 배출권을 주된 거래 대상으로 삼을 예정이다.

에너지 블록체인은 이제 말로만 듣던 먼 미래의 이야기가 아니다. 앞서 얘기했던 것처럼 에너지 블록체인은 투명성, 신뢰성, 보안성 면에서 거래를 하는 데 있어 굉장히 탁월하다. 또한 소비자 간에 중간 개입자가 꼭 필요하지 않고 자유롭게 거래할 수 있어 탈 중앙형 분산방식이 훨씬 효율적이다. 뿐만 아니라, 스마트 계약이므로 복잡한 인증거래 절차를 간소화하여 그에 따른 거래비용을 줄일 수 있고 P2P 전력거래, 전기차 충전과 데이터 활용 방식 등 다방면에서 활용이 가능하기 때문에 에너지 분야에 대한 발전에 큰 도움을 주는 사업일 것이다. 앞으로는 현재 국내 블록체인 기술의 한정적인 금융 분야 연구에서 벗어나 적극적인 에너지 블록체인 사업이 추진되기를 바란다.

 

 

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참고문헌

[누군가를 울고 웃게 만들었던 ‘비트코인’ 기억하시나요?]

[1] 김영호, "2018 미리보는 IT 혁신", IT인벤, 2018.01.10, http://m.inven.co.kr/webzine/wznews.php?site=it&p=3&idx=192134

[2] "비트코인", 네이버지식백과, 2013.09.05., https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3577049&cid=59088&categoryId=59096

[비트코인의 핵심, ‘블록체인’ 기술]

[1] "블록체인 [Block Chain]", 네이버지식백과, 2016.12.20, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2838482&cid=43667&categoryId=43667

[에너지와 블록체인 기술의 만남]

[1] 조강희, “에너지, 블록체인을 만나면 새로운 세상이 열린다.”,한국에너지, 2018.05.21

http://www.koenergy.co.kr/news/articleView.html?idxno=100515

[에너지와 블록체인의 5가지 유형]

[1]“블록체인과 P2P 네트워크”, SEED, 2019.07.18.

https://blog.naver.com/seed_io/221588775279

[2] “블록체인으로 실시간 P2P 전력거래...보다 싸고 투명하게 전기를 사용하는 이들”,인터비즈, 2018.04.25

https://blog.naver.com/businessinsight/221261110300

[3]“포드, 블록체인으로 전기차 배출가스 데이터 추적, 한국교통연구원, 2020.02.27.

https://blog.naver.com/koti10/221823737510

[4] 김영곤, 허걸, 최중인, "블록체인 네트워크를 이용한 빅데이터 분석 기반 생산·소비량 인증 전력 거래 시스템에 관한 연구" , 한국에너지학회, 2019.12

[5] 민연아, 김재형, “블록체인 기반 신재생에너지 거래 연구”, 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집, 제28권 제1호, 2020.01

[6] 우청원, "에너지 블록체인 도입방안 연구". 과학기술정책연구원 제222호, 2018.04.09.

[7] 유성민,“블록체인으로 P2P 전력거래”, 사이언스타임즈,2017.08.01

https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EB%B8%94%EB%A1%9D%EC%B2%B4%EC%9D%B8%EC%9C%BC%EB%A1%9C-p2p-%EC%A0%84%EB%A0%A5%EA%B1%B0%EB%9E%98

[8] 첨단헬로티, “블록체인에너지 비즈니스모델 탐색: 에너지 데이터 활용”, 헬로티 첨단뉴스, 2018.12.09.

https://www.hellot.net/new_hellot/magazine/magazine_read.html?code=202&sub=&idx=44027

[9] “칠레 정부, 에너지 분야 데이터 관리에 블록체인 기술 도입 예정”, 블록인프레스, 2018.04.10, https://blockinpress.com/archives/4348

[에너지 블록체인의 국내외 동향]

[1]“400조 재생에너지 산업 블록체인 데이터 관리 시스템, ‘레디인프라넷’”, 블록커, 2019.04.01.

https://blog.naver.com/skt3301/221502743709

[2] 김석영, 권성철, 이종욱, "블록체인 기술의 에너지 분야 적용 해외 사례 분석", 대한전기학회 하계학술대회, 2018.07.13.

[3] 한국정책방송원, “국내 첫 탄소배출권 전문회사 설립”, KTV국민방송, 2008.09.17.

http://www.ktv.go.kr/content/view?content_id=282518