[에너지산업신문]

재생에너지 비중이 높아지며 발생할 수 있는 전력 계통 불안정을 해결하기 위해 국내 연구진이 풍력발전기를 활용한 ‘합성관성’ 기술 검증에 나섰다.

전력거래소가 지난 16일 전남 영광 전남테크노파크 발전소에서 유니슨의 풍력발전기를 활용한 ‘합성관성(Synthetic Inertia) 제어기술’ 현장 실증시험을 수행했다고 밝혔다. 이번 연구는 광운대 산학협력단, 한국전기연구원, 유니슨이 공동으로 참여했다.

관성은 발전원 부하(load)가 탈락되는 상황에서 이를 회복하는 힘을 말한다. 전력망 주파수가 급격히 떨어지면 이를 회전 에너지를 이용해 복구해 줄 수 있는 것이다. 발전기가 정지됐더라도 관성이 있다면 터빈이 계속 돌고 있기 때문에 발전 전력이 완전히 없어지는 것이 아니라 짧은 기간동안이라도 전력 생산을 유지할 수 있다. 터빈 기반의 화력발전이나 원자력발전은 이같은 특성을 가지고 있다.

하지만 태양광발전은 터빈이 없기 때문에 발전기가 정지되면 생산되는 전력이 끊기며, 다시 시작될 때까지 배터리 에너지저장장치 또는 다른 발전원으로 이를 보충해 주어야 한다. 풍력 터빈 역시 바람의 힘을 터빈에 실어서 발전을 하는 점은 화력 및 원자력 발전과 방식이 같지만, 주파수 변동에 취약하기 때문에 에너지저장장치, 가상관성, 가상발전소 등의 보충 수단이 반드시 있어야 대정전과 같은 상황을 피할 수 있다.

합성관성 제어기술은 관성 부족에 따른 대정전 사고를 막을 수 있는 대안 가운데 하나다. 풍력발전기의 제어 장치를 통해 계통 위기 상황에서 순간적으로 유효전력을 추가 공급하도록 유도하는 기술이다.

전력거래소와 전기연구원, 광운대, 유니슨 등은 이번 시험을 실제 사고 상황을 가정해 실시했다. 풍력발전기가 사고 직후 1초 이내에 기존 출력 대비 10% 이상의 전력을 추가 생산해 10초 이상 유지할 수 있는지를 평가했다.

실증 결과 해당 풍력발전기는 주요 기술 기준을 대부분 충족하며 계통 안정화 자원으로서의 가능성을 입증했다. 다만 추가 전력을 공급한 직후 풍력 터빈의 회전 속도를 정상으로 회복하는 과정에서 일시적으로 출력이 떨어지는 현상이 관찰됐다. 전력거래소는 이 현상이 전체 전력망에 미칠 영향을 면밀히 분석해 기술을 보완할 계획이다.

전력거래소 관계자는 “앞으로 재생에너지가 더욱 늘어날 상황에서 기존 발전기에만 의존하던 방식으로는 계통 안정을 유지하기 어렵다”며 “풍력발전의 합성관성 서비스를 포함해 다양한 계통 안정화 자원을 확보할 것”이라고 강조했다.

전력거래소가 지난 16일 전남 영광 전남테크노파크 발전소에서 유니슨의 풍력발전기를 활용한 ‘합성관성(Synthetic Inertia) 제어기술’ 현장 실증시험을 수행했다. (c)전력거래소

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