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[에너지경제신문 박성준 기자] 탄소 중립 목표 실현에 대한 국제 사회의 압박이 더욱 거세지고 있는 가운데, 신재생에너지의 경제성을 높일 수 있는 미래 에너지 관련 기술이 국내에서 개발돼 주목을 끌고 있다. 한국전기연구원(KERI) 분산전력시스템연구센터 소속의 김경훈 책임연구원이 개발한 ‘분산자원 및 마이크로그리드 제어기술’이 바로 그것이다.
기존 전력망으로 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 파력 등과 같은 신재생에너지를 실제 사용하기 위해서는 이를 변환하는 계통투자에 막대한 비용이 지출된다. 마이크로그리드 제어기술은 중앙집중식 전력망을 분산화 전략을 통해 이러한 계통투자에 들어가는 비용을 줄이기 위해 개발됐다.
마이크로그리드 제어기술을 적용하면 분산 자원을 효율적으로 통합하고, 운영하는 일이 가능해진다. 멀티터미널 MVDC 시스템을 통해 각 지역 간 전력망을 연계해 부하와 재생에너지 출력 변동성의 영향을 최소화 한다. 또한, 그리드포밍 인버터를 통해 마이크로그리드의 합성 관성을 조율하고, 효율적으로 인버터 간 출력을 제어한다.
이처럼 높은 수준의 마이크로그리드 제어기술이 개발되면서 신재생에너지가 많이 설치된 외곽지역이나 도서 지역을 하나의 독립된 마이크로그리드로 구성하고, 여러 개의 마이크로그리드를 상호 연결해 ‘클러스터링 기반의 독립형 전력 시스템’을 구축하는 일도 가능해졌다. 해당 시스템이 구축되면 분산된 에너지를 더욱 효율적으로 관리하고, 전력망의 안전성을 높이는 동시에 에너지 공급망의 유연성도 확보할 수 있게 된다.
또한 김경훈 책임연구원은 ‘클러스터링 기반의 독립형 전력 시스템’의 완성도를 높이기 위한 수단으로, 물리적으로 MVDC(중압 직류) 시스템을 채택해 전력을 연계하고, 에너지적으로는 전기 선박 등을 활용한 에너지 공유 설비를 통해 전력망의 용량을 키우는 시스템을 함께 제안한 바 있다.
해당 시스템의 기반이 되는 ▲여러 도서 지역을 다단자 구조 직류 배전망(MT-MVDC)으로 연계하는 교류·직류 혼합 전력망을 제어하고 일시에 전력 품질을 관리하는 기술 ▲그리드포밍 제어 기술을 적용한 인버터 주도 마이크로그리드 운영 기술 ▲보호 협조 및 고장처리 기술도 이미 개발이 완료됐다.
김경훈 책임연구원은 “이번에 개발된 MT-MVDC 연계 마이크로그리드와 그리드포밍 인버터 제어기술은 ‘클러스터링 기반의 독립형 전력 시스템’ 구축을 위한 핵심적인 기반 기술이다. 발전기 없이도 100% 신재생 에너지원으로 안정적인 전력품질을 유지하는 시스템의 바탕에 해당 기술이 존재하는 것”이라고 전했다.
이어 “연구의 성과를 바탕으로 이를 현장에 바로 적용하기 위한 실증 연구를 이어 나가는 동시에 100% 인버터 자원 기반 전력 계통 운영 플랫폼 기술 개발에도 박차를 가할 것”이라고 전했다.
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