[ENTECH 후기] 국가 전력망의 핵심, 한국전력

[ENTECH 후기] 국가 전력망의 핵심, 한국전력

대학생신재생에너지기자단 24기 배장민, 25기 구윤서

 
9월 4일부터 6일, 2024 ENTECH이 개최되었다. 대학생신재생에너지기자단은 홍보관에 방문해 한국전력공사가 바라보는 한국 에너지의 미래를 엿볼 수 있었다.

[한국전력, 국가 전력망의 핵심]

한국전력공사(이하 한전)는 대한민국의 대표적인 공기업으로, 국가 전력망의 핵심 역할을 맡고 있다. 1898년 설립된 이래로 전력의 생산, 송전, 배전, 판매 등 전력 산업 전반을 관리하고 운영한다. 전원개발을 촉진하고 전기사업의 합리적인 운영을 기함으로써 전력수급의 안정을 도모하고 국민경제 발전에 이바지하게 함을 목적으로 한다는 한전법 제1조에 따라 한전의 설립 목적을 설명할 수 있다. 현재 한전은 전기를 안정적으로 공급하여 산업과 가정의 에너지 수요를 충족시키는 역할을 한다. 해외 전력 인프라 건설 및 운영에도 적극적으로 참여하여 글로벌 전력 시장에서도 영향력을 확장하고 있으며 최근 전통적인 화력 및 원자력 발전에서 탈탄소화와 재생 에너지로의 전환을 추진하고 있다.
발전회사는 한국수력원자력, 한국남동발전, 한국중부발전, 한국서부발전, 한국남부발전, 한국동서발전이 있으며, 그룹사는 한전KDN, 한국전력기술, 한전KPS, 한전원자력연료, 한전산업개발이 있다. 이외에도 문화·스포츠 사업, 건설 사업 등을 포함하여 다양한 사업을 진행하고 있다.
 

[자료 1. 한국전력공사 2024 ENTECH 홍보관]

출처 : ⓒ25기 구윤서

이번 2024 ENTECH의 홍보관에서는 각 발전회사의 홍보와 DC 타운, 친환경 전환 사업 등의 홍보가 이루어졌다. 일상생활에서 전기를 아끼는 방법 등을 게임으로 진행하기도 했다.

 

[전력계통 예측·제어·분석]

전력계통이란 발전, 송변전, 배전의 유기적 결합체라고 할 수 있다. 발전소에서 발전을 하고 765, 345, 154 kV의 변전소를 거쳐 송변전을 하여 배전된다. 이런 전력계통의 환경은 크게 변화하고 있는데, 바로 탄소중립 달성을 위해 2040년 기준으로 재생에너지가 발전설비의 35%까지 확대 전망된다는 것이다. 에너지 생산과 소비를 동시에 하는 전력 프로슈머가 등장하고 가정, 산업, 수송 분야의 전기화 확산도 진행되고 있다. 전력의 공급 및 수요의 예측 정확도가 떨어지고, 프로슈머의 수요 예측 불확실성은 계통의 불확실성과 복잡성의 증가로 이어진다. 이로 인해 계통 신뢰도가 하락하고 대규모 정전이 발생할 가능성은 높아지는 것이다. 현재 한전은 이에 대해 지능형 전력망 기술 개발 및 운영을 통해 탄소중립을 대비하고 있다고 설명했다. 

1. 전력계통 예측, 제어, 분석	2. 송배전망 상태감시 및 제어	3. 재생에너지 수용확대 / 설비 디지털화
-재생에너지 감시운영시스템 -전력계통 정밀 해석	-(송전망) WAMAC(WAMS) -(변전소) 디지털 변전소(IDSS) -(배전망) ADMS	-(계통) 유연성, 관성자원 확보 -(송전) 선로 용량증대 기술 -(변전) 예방진단시스템 (SEDA) -(배전) 지능형 원격검침 (AMI 2.0)

[자료 2. 한전의 지능형 그리드 구축]

출처: ⓒ25기 구윤서 

한전은 재생에너지 변동성에 대응하여 재생에너지 출력 예측, 제어 기술을 개발 중에 있다고 소개했다. 현재 정확도는 90% 이상으로 재생에너지 감시 운영 시스템은 다음과 같다. 먼저 기상을 예측하고 다중 출력예측모듈 조합을 통해 신재생 발전 출력을 예측한다. SCADA 측정을 기반으로 지역계통의 실시간 안정도 평가와 신재생 수용한계량을 도출한다. 다음으로 출력 예측과 실시간 전력계통 안정성 유지를 위해 신재생 출력제어를 진행한다.

[자료 3. 홍보관의 재생에너지 감시 운영 시스템 설명]

 
출처 : ⓒ25기 구윤서

이외에도 한전은 차세대 RTDS를 통해 전력계통의 정밀 해석 시스템을 구축하고 특수 설비 모의 기술을 확보하고 있다고 설명했다.
 

[송배전망 감시 및 제어 : 인공지능으로 산불을 예방하다]

한전 부스에서 송배전망 감시 및 제어시스템의 일종인 '산불 조기대응 시스템'을 볼 수 있었다. 산불조기대응시스템은 한전 소유 송전철탑과 기지국 등에 산불 감시를 위한 카메라를 설치해 산불을 감시하고 AI 분석을 통해 속도와 정확도를 높인 기술임을 안내받았다. 

[자료 4. 한전 산불 조기대응 시스템 모형]

출처 : ⓒ24기 배장민

우리나라는 지리적으로 산이 많아 대부분의 송전선이 철탑을 타고 산을 넘게 설계되어있다. 어찌보면 흉물로 느껴질 수 있는 이 철탑에 CCTV를 설치하고 이를 AI로 관리하여 산불 예방에 도움이 되도록 운영하고 있다. 한전 공식 기사에 따르면, 산악지역에 새롭게 구조물을 만들고 CCTV를 설치하는 것은 많은 비용과 수고로움이 필요하다고 한다. 하지만 기존의 철탑을 구조물로 활용하게 된다면 비용문제를 해결할 수 있다고 밝혔다. 산불이 발생하게 되면 해당 빅데이터가 분석장치 또는 클라우드로 전송되며, 이를 산림청과 소방청에 공유하여 빠르게 산불을 진압할 수 있도록 설계되었다. 전력인프라를 통해 안정적인 전력공급과 동시에 안전문제까지 해결한 것이다.
 

[DC 세상을 그리는 한국전력]

DC는 Direct Current의 줄임말로, 번역하면 '직류'이다. 현재 우리나라의 전력계통은 교류(AC, Alternative Current)를 사용하고 있다. 각각의 장단점이 존재하지만, 재생에너지 특히 태양광에너지의 수요가 늘어나면서 DC를 AC로 바꾸는 기술이 중요해졌다. 전력전자 설비 중 인버터에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것이 바로 이 이유이다. 또한 막대한 전력을 소비하는 데이터센터의 증가등의 이유로 매년 전력사용량 자체가 크게 증가하고 있는 상황이다. 에너지 손실을 줄이며 장거리 송전을 할 수 있는 DC 기술이 발명되고 송전용량은 최대 4배 늘리면서 전력망 건실비용을 교류에 비해 30% 절감할 수 있는 DC의 장점이 대두되면서 DC 세상에 기업들이 관심을 갖고 있다. 한전 역시 DC를 이용한 ZEB(Zero Energy Building, 제로에너지빌딩)과 DC 타운의 모형을 통해 직류 세상이 도래할 것임을 관람객들에게 소개하였다.  

[자료 5. DC 제로에너지빌딩을 필두로 한 DC Town 조성 모형]

출처 : ⓒ24기 배장민

모형은 AC-DC 컨버터, ESS(특히 BESS), 연료전지, BEMS, 히트펌프 등 기존의 전력전자 설비와 배터리를 중심으로 만들어졌다. 에너지의 생산과 소비를 DC로 연결하고 에너지 관리를 최적화함을 드러내며 신재생에너지를 통한 에너지자립률을 높이고자하는 방향을 제시하였다. 한전은 2024년부터 2027년까지는 장거리 대용량 DC전송 및 공급체계와 요금제를, 2028년부터 2030년까지는 DC 빌딩과 아파트 도입, 대규모 DC 고객에 대한 공급, 2031년부터 2035년까지는 DC 기반 기기(appliance로 칭함)와 DC 타운, DC Microgrid 등을 구축하는 'DC 생태계 구축' 목표를 드러냈다. 대신기가 방문한 국제그린에너지엑스포(매년 4월경, 대구EXCO에서 개최) 한전부스에서도 DC에 대한 꾸준한 연구와 과제를 진행하고 있음을 밝힌 적이 있어, 한전이 DC에 기반한 전력망 구조를 계획하고 있음을 알 수 있었다.