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전기공학계 넥스트 리더(5)박정욱 연세대 교수
현재로선 100% 신재생에너지 기반 둔
안정적인 전력계통 운영 솔루션 없어
관련 논문 발표・특허 등록・연구 매진
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“‘재생에너지 3020’으로 탄소 없는 섬을 구현하기 위한 사업이 가속화될 전망입니다. 이는 화력발전소나 디젤발전기 등 화석연료를 이용한 전원을 배제하고, 순수 신재생에너지 기반의 발전원 만을 사용하겠다는 건데요. 현재로서는 100% 신재생에너지 기반 인버터 분산전원만으로 전력계통을 안정적으로 운영하기 위한 솔루션이 국내에 없습니다. 이는 세계적으로도 마찬가지죠. 현재 관련 연구를 진행하고 있으며, 앞으로도 이 문제를 집중적으로 다룰 계획입니다.”

박정욱 연세대 전기전자공학부 교수는 “기존의 전력계통은 동기발전기를 중심으로 운영되고 있다. 지난 100여년간 원자력, 화력 등 회전기기 기반의 관성이 있는 동기발전기를 주요 발전원으로 전력계통 안정도 이론을 수립하고 운영해 왔다”며 “동기발전기가 없는 100% 순수 신재생에너지 기반의 계통은 기존과는 전혀 다를 수밖에 없다. 세계적으로도 이에 대한 솔루션과 이론은 아직 확립되지 않은 상황”이라고 전했다.
“정부의 3020 이행계획에 맞춰 신재생에너지 계통을 운영하기 위해서는 관련 연구가 시급합니다. 저도 수년 전부터 관련 연구에 관심을 가졌고, 갈수록 필요성을 절감하고 있어요. 이미 4~5년 전부터 연구를 시작해 관련 논문을 발표하고 특허도 등록한 바 있습니다. 앞으로도 관련 연구에 매진할 겁니다.”
또한 박 교수는 실제로 배전계통에 신재생에너지 분산전원 연계 용량 산정 관련 한국전력공사 과제를 지속적으로 수행해 왔다. 수년간 3차례의 연구과제를 진행, 분산전원의 배전계통 접속 허용 한계량을 제시해왔던 것.
“태양광 및 풍력 등 신재생에너지가 확대되면서, 계통에 접속 용량 한계로 인해 대기하는 전원이 현재에도 상당히 많이 있습니다. 본래 배전망 한 뱅크(변압기)당 20MW까지 접속을 허용했는데, 2013년과 2016년 과제를 통해 25MW까지 증대됐어요 (변압기 휴전 운전 고려). 그럼에도 불구하고 지난해 4월 기준 2GW를 넘는 분산전원들이 대기 중입니다.”
박 교수는 “때문에 한국전력공사는 2017년 4월부로 일시적으로 접속 한계량을 50MW까지 높였다”며 “그럼에도 접속대기 분산전원은 여전히 많다. 이를 해결하기 위해서 현재는 능동형 배전 EMS시스템과 69kV 신송전 시스템을 연구하고 있다”고 밝혔다.
“능동형 EMS시스템은 IEC 국제표준에 따라 제어 모드별로 분산전원에 능동적으로 대응할 수 있는 시스템으로, 기존보다 안정적인 제어·모니터링을 통해 배전망을 관리할 수 있게 하죠. 또한 69kV의 중간 레벨 송전 시스템을 운영하고 있는 국가들이 많이 있는데, 국내는 여태껏 도입이 안됐고, 조만간 한전에서 우리나라 계통에 적용할 계획을 가지고 있습니다. 기존 배전계통보다 전압 용량이 큰 신송전 시스템을 도입한다면 분산전원을 더 수용할 수 있는 가능성이 높아져요. 이와 관련 한전의 69kV 신송전 전압 도입을 위한 발전소 계통연계기준 정립 연구 과제를 위탁받아 올해 2월부터 수행하고 있습니다. 과제가 완료되면 분산전원 계통연계 대기 문제를 해결하는 방법을 제안할 수 있을 것으로 보입니다.”

◆프로필
▲연세대학교 학사
▲미 조지아공대 석사/박사
▲미 위스콘신 주립대 박사후 연구원
▲연세대 전기전자공학부 교수​
▲젊은과학자상 대통령상 수상
▲한국과학기술한림원 차세대회원
작성 : 2018년 02월 13일(화) 11:26
게시 : 2018년 02월 14일(수) 11:09


김병일 기자 kube@electimes.com        김병일 기자의 다른 기사 보기

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