최덕광<원자력학 박사>

지능형 전력망(Smart Grid)이란 말이 회자 된지도 벌써 5,6년이 지났다. 전 전력망을 정보기술(IT)에 접목해 그 운용실태를 실시간 파악하고 태양, 풍력 등 대소 다양한 재생전력 입력의 현황도 알아 전력수급과 그 시설운용의 효율성을 높이는 것이 기본목표다. 크게는 얼키고 설킨 송·배전망의 안정을 도모하고 예측불가로 입력되는 사설전력의 수용과 필요한 축전시스템 등의 관리에서 작게는 각 가정의 전력계(미터)의 지능화에까지 영역도 광범위 하다.

전력의 공수 양방향의 양을 정확히 산출하며 대형 발전소의 발전량을 조정한다. 송·배전시설의 결함이나 사고시 자체의 교정이나 차선의 공급망을 신속히 마련한다. 수집된 정보는 전력수급의 오차를 알리고 요금의 실시간 차등화로 이 오차를 줄인다. 따라서 과부하시 예비전력의 소진으로 인한 대형정전이나 전압강하도 막고 저부하로 오는 잉여전력의 값비싼 충전도 줄이게 된다.

고압 송전선의 이상을 즉시 감지하여 2003년의 동북부지방 대 정전과 같은 큰 사고를 미연에 방지 한다. 이번 정부의 도움으로 이 지방의 몇 천마일 교류고압선에 천 여개의 소위 ‘위상측정기(PMUs)’를 설치한다. GPS의 동일시각 신호에 맞춰 전류위상의 동기화를 시도하고 이에 벗어나는 특정 송전선을 우회하며 집단정전의 사고를 방지 한다는 것이다. 새 직류고압선의 도입으로 지금보다 5배의 전력을 보내면서 전력손실은 불과 10%로 줄이는 시도도 포함 된다.

전력 배전망의 관리도 획기적으로 개선 한다. 중앙관리소와 각 변전소와의 통신수단을 전화통화에서 유선, 무선 자동정보교환으로 연결해 배전사고의 지점과 규모를 즉시 인지하고 확산을 막는다. 자동으로 배전조절과 교정을 한다는 것이다. 지금은 재생전력의 비율이 미미하나 앞으로 대량 유입되면 전력망의 교란은 커지고 전기자동차나 난·냉방 등이 보편화 되면서 전력의 공수기복이 심화된다. 전력망의 안정을 위해 충전시설이외에도 전력용 반도체를 이용한 지능형 ‘유연교류전송기(FACTS)’등 제어기들을 변전소나 재생발전단지에 설치해 그 충격을 완화 한다는 것이다.

수요자 미터의 지능화는 송배전의 그것보다 공급자에 실익이 있어 훨씬 앞서가고 있다. 지난 5년간 4,000만 개이상이 미국가정, 기업 등에 설치되었고 앞으로 부가가치가 실증되어 가면서 그 수는 크게 늘어날 것으로 보인다. 온라인 모니터를 설치해 현재전력 사용량과 가격을 조회하고 자체 소비관리를 할 수 있다.

미터의 공용화로 보안이 취약한 약점도 있다. 스마트 폰이나 케이블 모뎀처럼 원격조정이 가능해 전력소비 정보도 노출되고 주파수의 통제로 전력 소모가 큰 기기의 사용차단도 당할 수 있다. 복잡한 요금산정으로 수요자와의 분쟁도 가능하다. 모니터링의 설치비도 싸지 않고 IT와 계기제조사와의 단합으로 소비자에 상당한 추가부담을 안길수도 있다.

지금까지 정부주도와 50억 달러가 넘는 지원이 있었으나 공급회사가 자체의 송·배전망의 지능화에 쓴 비용은 미미했으며 소비자가 느끼는 스마트 미터의 실익은 별로 없었다. 그러나 이 지능형 전력망의 발전으로 재생에너지의 장려와 소비의 절제, 기복이 심한 전력수급 오차의 감소, 실제요금의 절약등과 잘 연계가 되고 실증 된다면 미래를 위한 많은 가치가 창출될 것이다. 한 조사에 의하면 태풍후의 정전사태는 지능형의 전력망으로 40%가 줄고 복구는 35%나 빠르다고 했다. 설치공법의 변경과 함께 전력망의 지능화로 그 암흑의 세상을 없애는데도 안정성의 제고에도 큰 보탬이 될 것으로 본다.