▲ 한전 송변전전략실 Technical팀 윤부현 차장
스마트 그리드(Smart Grid)란 전기 및 정보통신 기술을 활용해 전력망을 지능화·고도화함으로써 고품질의 전력서비스를 제공하고 에너지 이용효율을 극대화하는 전력망을 말한다. 성공적인 스마트 그리드의 정착을 위해 주요 인프라인 송전선로의 효율적인 이용은 에너지 효율향상에 있어 필수적인 요소이다. 또한 향후 전기자동차, 전기에너지 주택 보급 등 전력수요의 증가가 예상되고 있으나 환경문제, 비용문제 및 주변 주민들의 민원 등으로 새로운 송전선로 건설이 어려운 상황에서 기존 송전선로의 효율적 이용은 스마트 그리드의 성패를 좌우하는 중요한 문제로 대두되고 있다.

송전선로를 효율적으로 활용하기 위해 FACTS설비(유연송전시스템)를 이용하거나 기존 송전선로의 송전용량을 증대하는 방법이 있다. 일반적으로 온도가 낮아질수록 송전선로 열용량(송전용량)은 증가한다. 현재는 송전선로 송전용량 계산시 여름철 주위온도(40℃)를 기준으로 송전용량을 적용하고 있으나 주위 조건 즉, 온도, 풍속, 풍향, 태양 복사열 등을 적용해 실시간으로 변경되는 용량을 적용하면 기존 선로의 송전용량을 증대시킬 수 있다. 실시간 송전용량 적용의 장점으로 첫 번째 신규 송전선로 건설을 위한 막대한 투자비를 절감할 수 있고, 두 번째 기존 발전설비 및 송전선로 활용을 극대화시킬 수 있다. 마지막으로 송전제약 감소에 따른 보다 경제적인 발전기의 이용률 증가로 제약비용 억제 및 불필요한 온난화 가스 방출을 감소시킬 수 있다.

미국 텍사스 전력 신뢰도 위원회(ERCOT, The Electric Reliability Council of Texas)에서는 2006년 초부터 실시간 송전용량을 적용하고 있다. 매 5분마다 실시간 송전용량을 산정하고 있으며, 기상예보를 통해 7일치 송전용량을 산정해 활용하고 있고, 향후 31일까지 연장할 계획을 가지고 있다. 2007년 기준으로 전체 5414회선의 약 60%인 3077회선에 대해 실시간 송전용량을 적용하고 있다. 이를 입증하듯 IEEE 메거진 Power&energy January/February 2010에 인용된 표1을 살펴보면 실제 계통에서 상정고장시 과부하 분석결과, 실시간 송전용량 적용시 제약발전량이 월등히 줄어드는 것을 볼 수 있다.

현재 우리나라에서는 ‘송전설비 온라인 감시시스템 개발’ 이라는 실시간 송전용량 산정에 대한 연구과제가 수행돼 현장실증까지 마쳤고, 실계통 적용이 필요한 단계이다. 이 과제는 실시간으로 기상 데이터 및 송전선로 운전정보를 기반으로 송전선로의 열용량 예측, 송전설비의 효율적 이용을 도모하는데 목적을 두고 있다. 송전설비 온라인 감시시스템이 제공하는 실시간 송전용량 데이터를 급전소(분소) 및 중앙급전소 EMS에 실시간 제공함으로써 기존보다 증가된 실시간 송전용량을 적용해 발전기 출력 배분으로 고원가 발전기 운전량을 최소화시키기 위함이다.

우리나라에서 실시간 송전용량 적용은 송전선로 열용량이 부족해 송전제약이 발생하고 있는 지역의 송전선로 및 설비고장시 과부하로 부하 차단이 예상되는 지역에 우선 시행예정이다. 금년에는 제주 스마트 그리드 실증단지 및 육지계통에 시범적용계획이 잡혀있다. 시범적용결과에 따라 민원 등으로 송전선로 건설이 지연되는 개소, 송전선로 이용률 60% 이상 운전선로, 발전소 연계 송전선로 및 수도권 전력공급을 담당하는 주요 송전선로 등에 확대할 예정이다.

실시간 송전용량 적용의 기대효과로 첫 번째, 송전선로 열 용량증가로 송전제약비용 절감을 들 수 있다. 두 번째, 송전선로 과부하에 의한 부하차단 필요량 감소이다. 이에 따라 송전선로 고장에 의한 부하차단 필요량을 감소할 수 있다. 세 번째, 송전설비 온라인 감시를 통한 송전선로의 안정적 운영으로 송전선로 고장을 예방할 수 있다. 네 번째, 원활한 송전설비의 휴전 가능으로 적기에 설비 유지보수가 가능하다. 설비휴전은 주로 한여름보다 기온이 낮은 봄, 가을에 시행하므로 여름철보다 송전용량이 증가해 휴전이 용이해진다.

실시간 송전용량 적용을 통해 스마트 그리드 기반을 구축하는데 기여하고, 기존 송전선로의 이용률을 높이고, 제약비용 감소 등 경제적인 이득이 예상되므로 빠른 시일 내 실계통 적용을 기대해 본다.

<표.1> 상정고장시 과부하 분석 결과 

구분 과부하 건수 과부하 건수 과부하 건수 과부하 건수
  겨울 Case 겨울 Case 가을 Case 가을 Case
  실시간 용량 기존용량
(하계기준)		 실시간 용량 기존용량
(하계기준)
Base case 0 1 0 2
N-1 Contingency 6 11 0 30
제약 발전량(㎿) 349 1188 0 3617

▲ 송전설비 온라인 감시시스템 개요

한전 송변전전략실 Technical팀 윤부현 차장

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