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• [전문가논단] 신재생 계통 안정 핵심 시스템 ‘LRMS’

  송고일 : 2026-01-02
  
  ▲ 박상호 한전 전력연구원 책임연구원.

  [에너지신문] 국내 전력산업은 탄소중립 달성과 에너지 전환이라는 국가적 과제를 안고 있다. 정부는 재생에너지 3020 정책과 제11차 전력수급기본계획을 통해 2030년까지 전체 발전량의 20% 이상을 재생에너지로 공급하겠다는 목표를 세웠다.

  이러한 정책 기조 속에서 전국적으로 태양광과 풍력 중심의 신재생발전 설비가 빠른 속도로 확대되고 있으며, 그 결과 신재생에너지 설비용량은 매년 새로운 기록을 세우고 있다. 2025년 5월 기준 전국 신재생발전 설비용량은 36.4GW에 이른다.

  이 가운데 광주전남 지역에는 약 7GW가 연계돼 있으며, 이는 전국 전체 설비의 약 19.4%에 해당한다. 단일 지역으로는 가장 높은 비중을 차지하는 규모이다. 풍부한 일사량과 양호한 풍황 조건을 기반으로 대규모 발전단지가 조성되어 왔으며, 앞으로도 증가세는 이어질 것으로 전망된다. 이에 따라 정부는 전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준을 통해 신재생에너지에 관한 계통운영 및 관리 방안을 제시하고 있으며 전력시장 운영규칙과 송배전용 전기설비이용규정을 통해 신재생에너지의 관리 주체를 명시하고 있다.

  154kV 이상 선로에 연계돼 있는 대규모 신재생에너지는 전력거래소가, 22.9kV 전용선로에 연계된 중규모 신재생에너지는 송전사업자 그리고 22.9kV 배전선로에 연계된 소규모 신재생에너지는 배전사업자가 관제를 담당하도록 명시되어 있다.

  이러한 배경에서 한전 전력연구원은 송전사업자의 관제 역할을 수행하기 위한 ‘지역 신재생발전 관제시스템(LRMS, Local Renewable energy Management System)’을 개발했다. LRMS는 신재생발전을 실시간으로 감시하고, 기상자료와 발전 실적을 바탕으로 정밀한 예측을 수행하며, 안정도 평가와 비상 시 출력제어까지 통합적으로 수행할 수 있는 시스템이다. 단순한 모니터링이 아니라 감시-예측-평가-제어를 아우르는 선진형 플랫폼으로, 신재생 집중 지역의 계통 안정성을 확보하는 핵심 시스템이다.

  
  ▲지역 신재생발전 관제시스템(LRMS)

  ▼기술의 우수성 및 차별성

  LRMS의 가장 큰 특징은 실시간 데이터 처리와 인공지능 기반 예측, 안정도 평가, 출력제어 기능을 하나의 플랫폼에 통합했다는 점이다. 이는 단순히 발전량을 모니터링하는 수준에서 벗어나 미래 상황을 전망하고, 그에 따른 대응까지 가능하게 하는 체계다.

  첫 번째로, 출력 감시·예측 기능은 광주전남지역에 연계돼 있는 신재생발전원의 실시간 출력데이터와 향후 48시간에 대한 예측 데이터를 제공한다. 계통운영자는 전력계통을 구성하고 있는 계층구조인 전력지사, 변전소, M.TR, 선로 단위로 감시·예측 할 수 있다.

  감시데이터는 SCADA와 ADMS를 통해 1분단위로 취득하고 있으며, 예측은 1시간 단위로 향후 48시간에 대해 1시간 단위 데이터를 생성하고 있다.

  예측 데이터의 경우 SCADA와 ADMS를 통해 수집된 계통 실측 데이터를 기상청 관측 및 예보자료와 결합하고, Support Vector Machine(SVM), XGBoost, LSTM과 같은 기계학습 알고리즘을 적용, 예측 정확도를 높였다.

  이러한 수치는 실제 계통 운영에서 신뢰할 수 있는 지표로 적용되고 있으며, 계통운영에 있어 예측 가능한 범위 내에서 운영할 수 있는 정보를 제공한다.

  
  ▲LRMS 구조도.

  둘째, 실시간 안정도 평가 기능은 실시간으로 생성되는 상태추정 데이터를 기반으로 지역의 신재생에너지 수용량을 계산한다. 실시간으로 수집되는 계통 데이터를 기반으로 사고 시나리오와 신재생에너지 증가 시나리오를 반영하고, 과전압, 과부하 등 계통의 안정도를 종합적으로 평가한다. 이 기능을 통해 전력망의 위험을 사전에 식별하고 선제적으로 대응할 수 있게 한다.

  셋째, 출력제어 기능은 계통의 불안정성을 해소해 주는 주요 기능이다. LRMS는 세 가지 형태의 출력제어 방안을 구현했는데 인버터 직접 제어, 차단기 제어, 스케쥴링 제어 방식을 채택했다. 인버터 직접 제어는 출력제어 기능이 탑재된 인버터를 보유한 발전소를 대상으로 하고 있으며 계통 운영자는 원하는 형태로 개별 발전소의 출력을 조정할 수 있다.

  선로의 차단기 제어 기능은 변전소에 연계된 차단기(CB)를 직접 차단해 출력을 제한하는 방식으로, 긴급 상황에서 즉각적인 조치가 필요할 때 사용된다.

  마지막으로 스케줄링 제어 방식은 사전에 제어 그룹을 선정하고, 출력제어 지시가 내려올 때 각 발전소의 제어 이력을 확인해 공정하게 제어 대상을 배분하는 방식이다. 이를 통해 특정 발전소에 부담이 집중되는 것을 막고, 균형 잡힌 운영을 실현할 수 있다.

  ▼현장적용 및 활용효과

  LRMS는 전국 신재생발전 설비의 약 19.4%가 집중된 광주전남 지역에 설치돼 운영 중에 있다. 광주전남 지역은 태양광과 풍력의 변동성으로 인한 계통 불안정성이 끊임없이 제기되고 있기 때문에 신재생에너지의 관제가 필수적으로 필요한 지역이다.

  계통운영자는 실시간으로 광주전남지역에 연계된 모든 발전원에 대해 감시·예측을 할 수 있으며 이러한 정보를 기반으로 생성된 신재생에너지 수용력을 파악해 계통의 신재생에너지 발전 마진을 실시간으로 확인한다. 이를 통해 신재생에너지로 인한 계통의 불확실성을 LRMS에서 제공하는 데이터를 통해 파악 가능하다.

  
  ▲LRMS 사업화 로드맵.

  특히 최근 출력제어 횟수가 증가하면서 계통운영자의 업무 부담이 늘었는데, LRMS는 출력제어를 체계적으로 지원함으로써 운영의 효율성을 크게 높였다. 특히 스케쥴링 제어 기능을 통해 발전소별 형평성을 고려해 자동으로 출력제어 대상 발전소를 시간대 별로 제공하고 이러한 결과를 LRMS DB로 관리하면서 출력제어 history를 체계적으로 관리할 수 있게 됐다.

  체계적으로 관리된 history 결과는 향후 신재생에너지 발전사업자에게 출력제어의 공정성에 대한 근거로도 활용 가능하다.

  ▼사업화 전략

  한전 전력연구원은 지난 6월 18일 산업통상부(前 산업통상자원부)와 에너지기술평가원이 참석한 가운데 LRMS 준공식을 개최했다. 이는 연구개발 성과 홍보뿐만 아니라, 신재생에너지가 증가하는 우리나라 전력계통에서 신재생에너지 관제의 중요성을 강조했다.

  대내적으로 정부와 한전은 신재생에너지 확대에 대비해 LRMS의 전국 확대를 추진하고 있다. 주요 신재생 밀집지역인 전북, 경북 등을 시작으로 확대할 계획이며 중앙 관제시스템을 추가 구축해 전 직원이 전국 계통의 신재생에너지를 실시간 확인할 수 있게 할 예정이다.

  
  ▲LRMS 주요 기능.

  장기적으로는 신재생에너지가 증가하고 있는 해외 시장에 대해서도 진출을 목표로 한다. 한국은 독립계통이라는 특수성을 지니고 있어, 전력망 구조가 유사한 해외 도서국가나 신흥국에서 LRMS를 그대로 적용할 수 있을 것으로 예상된다.

  특히 전 세계적으로 신재생에너지 발전 비중은 꾸준히 증가하고 있으며, 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2030년까지 재생에너지가 전세계 발전량의 약 46%를 차지할 것으로 전망되고 있어 계통 안정화 기술에 대한 수요는 급격히 늘어날 것으로 예상된다.

  LRMS는 소프트웨어 패키지뿐만 아니라, 운영 노하우와 안정도 평가 기법까지 수출할 수 있는 한국형 모델로 자리매김할 계획이다.

  출처 : 에너지신문(https://www.energy-news.co.kr/)