전력거래소, 유니슨 풍력으로 합성관성 실증…정전 대응 기술 검증

현장 실증서 출력 응답·유지시간 기준 대부분 충족

정전 대비를 위해 풍력발전기에도 기존 대형 터빈 기반 화력발전기처럼 관성을 활용할 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.

전력거래소는 16일 전남 영광에 위치한 전남테크노파크 발전소에서 유니슨 풍력발전기를 활용한 합성관성 기능 현장 실증시험을 시행했다. 이번 실증시험은 전력거래소, 광운대학교 산학협력단, 한국전기연구원(KERI), 유니슨으로 구성된 연구 컨소시엄이 수행 중인 '풍력발전기 합성관성 제어기술 개발' 관련 연구용역의 일환으로 진행됐다.

최근 전력계통은 인버터 기반 재생에너지 확대에 따라 동기발전기 감소와 관성 저하 문제가 심화되고 있다. 이에 따라 전력계통 안정도 유지를 위한 속응성 발전 출력 응답 자원의 필요성이 커지고 있다.

기존 대형 터빈을 이용한 화력발전기는 가동이 중단되더라도 터빈이 회전하며 발생하는 관성으로 전력 생산량을 서서히 줄일 수 있다. 반면 태양광과 풍력발전은 이러한 관성 능력을 갖추지 못하고 있다는 한계가 있다.

이에 전력거래소는 풍력발전기 합성관성의 전력계통 안정성 지원 기능에 필요한 제어기술 요건을 검토하기 위해 관계 기관과 공동 연구를 추진하고 있다.

이번 실증시험은 △사고 직전 유효전력 대비 10% 이상 출력 증가 △상승시간 1초 이내 △유지 시간 10초 이상 등 풍력발전기가 제공할 수 있는 합성관성 특성을 실제 발전 환경에서 평가하는 데 중점을 뒀다.

실증시험 결과, 풍력발전기의 합성관성 특성은 목표로 설정한 주요 기술 기준(최대 출력 증가량, 초기 응답 특성, 유지 시간 등)을 대부분 충족한 것으로 나타났다. 다만 합성관성 제공 이후 풍력터빈 회전속도(회전력) 회복 과정에서 일시적인 출력 저하가 발생하는 특성이 관찰돼 이에 따른 계통 영향에 대한 추가 분석과 검토가 필요하다는 점이 확인됐다.

전력거래소 관계자는 “재생에너지의 급격한 증가에 대비하기 위해서는 기존 동기발전기 관성에 의존하던 방식에서 벗어나 다양한 합성관성 자원을 적극적으로 활용할 필요가 있다"며, “풍력 관성서비스 기반의 계통안정화 체계의 실현가능성을 지속적으로 검토해 나갈 것"이라고 밝혔다.

이원희 기자 wonhee4544@ekn.kr