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인버터 기반 자원 급증...계통 취약성 심화, 해법은?
[에너지신문] 재생에너지 확대 및 ‘인버터 기반 자원(IBR)’ 급증으로 심화되는 계통 취약성에 대응하기 위해 산·학·연 전문가들이 머리를 맞대고 기술적 해법을 논의했다.
대한전기학회 전력기술부문회 전력계통계획 기술위원회와 한전 전력연구원 전력계통연구소가 지난 5일 과학기술회관에서 ‘제3차 HoPE(Holistic Planning of Electric Power System) Initiative 포럼’을 공동 개최했다.
신정훈 전기학회 전력계통계획 기술위원장은 개회사를 통해 해외의 대규모 인버터 기반 부하(LIBL) 대응 사례를 소개했다. 신 위원장은 “국내에서도 새로운 형태의 계통 난제가 등장하고 있다”며 “이를 위기이자 기회로 보고 선제적으로 대응해야 한다”고 강조했다.
▲전문가들이 패널토론을 진행하는 모습.
이어 미국 EPRI(Deepak Ramasubramanian)는 북미 약계통 사례 분석을 통해 “그리드 포밍(GFM)과 고급 그리드 지원(AGS)이 약계통의 전력망 안정성을 크게 높일 수 있으며, 기존 인버터도 제어 기능만 조정하면 핵심 안정화 자원으로 전환될 수 있다”고 밝혔다. 아울러 “모든 인버터를 일괄적으로 GFM으로 전환하기보다, 불안정의 원인과 위치에 맞춰 제어 전략을 선택적으로 적용하는 것이 가장 효과적”이라고 제언했다.
조윤성 대구가톨릭대 교수는 최근 스페인 대정전 사례를 통해 “재생에너지 밀집 지역에서의 전압 불안정, 소규모 태양광의 연쇄 탈락, 낮아진 동기발전 비중 등이 복합적으로 위험을 키운다”고 지적했다. 이어 “국내 RMS 기반 분석에서도 약계통에서의 고장이 쉽게 전압 상승·진동·탈락으로 이어질 수 있어, 전압 제어 능력과 계통안정화 자원 확충이 시급하다”고 지적했다.
이어 오승찬 한전 전력연구원 박사는 "재생에너지 확대가 전력조류 변화, 지역별 강건도 저하, 변환소 불안정 등 새로운 운영 리스크를 야기하고 있다"고 진단했다. 오 박사는 향후 안정도 유지를 위해 동기조상기, STATCOM 등 특수설비를 포함한 송변전 설비 확충과 더불어 재생에너지 자원의 GFM 기능 확보가 필요함을 강조했다.
정재정 경북대 교수는 약계통에서 인버터가 직면하는 동기화 실패·공진 문제를 짚으며 “제어기 설계와 하드웨어의 고도화가 필수적”이라고 강조했다. 그는 “GFM 적용 시에도 제어기 상호작용으로 새로운 불안정이 생길 수 있다”며 고속 제어 플랫폼 개발과 함께 실계통 조건을 검증할 수 있는 ‘전력망 시험환경’ 구축이 필요하다고 제언했다.
발제에 이어진 패널토론에서는 재생에너지 확대에 따라 심화되는 약계통 문제를 놓고 한전·전력거래소·학계가 각자의 시각에서 해법을 논의했다.
이성규 한전 실장은 재생에너지 입지 편중과 송전설비 건설 지연으로 계통 약화가 불가피하다며 “송전망 확충만으로는 한계가 있어 인버터 기능 강화, NWAs 활용, 제도 개선을 포함한 종합적 대응이 필요하다”고 말했다.
▲포럼 참석자들이 단체 기념촬영을 하고 있다.
최홍석 전력거래소 처장은 운영 현장에서 이미 약계통 특성이 곳곳에서 나타나고 있다고 설명하며 “재생에너지 확대에 따라 발전사업자에도 일정 수준의 기술적 책임과 역할을 요구할 수 있도록 제도 정비가 필요하다”고 강조했다. 또한 제주에서 운영 중인 재생에너지 입찰 제도 현황을 언급하고 “이러한 제도적 접근을 전국으로 확대하기 위해서는 기술적 기반과 운영 기준을 함께 마련해야 한다”고 덧붙였다.
이규섭 서울대 교수는 “인버터 자체의 제어 기술은 이미 갖춰져 있는 만큼 이제는 개별 인버터가 아니라 발전단지 차원에서의 제어와 운영기술에 대한 관점을 전환해야 한다”고 강조했다. 그는 재생에너지의 계통 기여도를 높이기 위해 그리드코드 재정비가 시급하다며, 인버터 기술 시험환경 구축 필요성에도 앞선 발표자 의견에 동의했다.
좌장을 맡은 장길수 교수는 “재생에너지의 기본적인 그리드코드 요구사항과 발전사업자에게 부여할 추가적 역할을 어떻게 구분하고 정립할 것인지가 향후 핵심 과제”라며 산업계·학계·전력유관기관이 함께 협력해 기준 마련에 나서야 한다고 논의를 정리했다.
신정훈 위원장은 이날 포럼을 마무리하며 “이번 포럼에서 약계통 안정화와 미래 전력망 구축을 위한 다양한 시각과 해법이 제시됐다”며 “앞으로 HoPE 포럼이 우리나라 미래 전력망의 방향을 함께 고민하는 장이 되도록 지속적으로 발전시켜 나가겠다”고 강조했다.