GIST, 전력망 출력 조정 여력 계산 기술 개발

광주과학기술원(GIST)은 김윤수 전기전자컴퓨터공학과 교수팀이 태양광 발전과 에너지저장장치(ESS) 등 분산에너지자원(DER)의 출력을 조정할 때 전력망의 안전을 보장하고, 각 장치가 추가로 조정할 수 있는 전력량을 실시간으로 계산해 제공하는 기술을 개발했다고 31일 밝혔습니다.

동시 출력 변경의 위험

이 기술은 여러 발전·저장장치를 하나의 발전소처럼 묶어 운영하는 가상발전소(VPP)나 전력거래 과정에서 출력 조정이 전력망에 미치는 영향을 함께 고려하는 일종의 '안전 가드레일'입니다. 각 장치가 자체 용량을 지켜도 여러 장치가 동시에 출력을 바꾸면 전압이 지나치게 높거나 낮아지고, 특정 선로에 과부하가 걸릴 수 있습니다. 같은 전력량이라도 장치의 연결 위치와 주변 전력 흐름에 따라 영향이 달라 장치별 용량 확인만으로는 안전을 판단하기 어렵습니다.

15분 단위 계산·검증

연구팀의 프레임워크는 전력망의 전압과 전력 흐름을 점검하고, 운전 한계를 벗어나면 일부 DER의 출력을 조정해 안전한 상태로 되돌립니다. 이후 '운전 유연성 여유량(OFM)'을 계산하고, 여러 장치가 동시에 출력을 바꿔도 전압과 선로 한계를 지키는지 반복 검증합니다. 전력망 상태는 15분 단위로 모니터링합니다.

개별 ESS의 기기 조건만 고려했을 때 6.7%였던 운전 한계 위반율은 개발 기술을 적용하자 0%로 감소했습니다. 전체 ESS의 충·방전 처리량은 거의 그대로 유지됐습니다. 전력망에 부담을 주는 위치 대신 여유 있는 위치의 장치에 조정량을 배분한 결과입니다. 제주도 배전선로 데이터를 활용한 추가 모의실험에서는 15분 관제 주기 안에 여러 배전선로의 운전 여유를 산정할 수 있는 계산 성능도 확인했습니다.

김윤수 교수는 배전망 운영자가 개별 분산자원의 자율 운전을 최대한 보장하면서 전력망의 물리적 한계를 침범하지 않도록 실시간 안전 가드레일을 제공하는 핵심 기술이라고 설명했습니다. 현재 한국전력의 실제 배전계통 시스템(DSO-MD)에 적용되고 있어 재생에너지 수용성을 높이고 한국형 배전계통 운영체계와 지역 전력시장 안착에 기여할 것이라고 밝혔습니다.