태양광·풍력 예측 오차 9% 이내...수백 대 자원 1분 이내 빠른 속도로 통합 관리
하지만 재생에너지는 일조량·풍량 등 외부 요인에 따라 발전량이 변동되기 때문에 원하는 시간에 필요한 전력을 생산·공급하기 어려운 한계가 있다. 이러한 단점을 보완하는 핵심 기술이 바로 가상발전소(VPP)다. VPP는 지역 곳곳에 분산된 에너지 자원들을 정보통신기술(ICT)로 통합·관리해 마치 하나의 발전소처럼 에너지 생산과 분배를 최적화하는 시스템이다.
KERI 변길성 박사팀의 성과는 예측 정밀도, 자원 통합 속도, 계통 이행률 등 모든 항목에서 국내 최고 수준의 성능을 자랑하는 ‘Proactive VPP’를 개발한 것이다. 본 기술은 가상현실 기반 디지털 트윈과 AI를 활용해 태양광 발전의 예측 오차를 연평균 5% 이내, 풍력 발전의 예측 오차를 9% 이내로 낮췄다. 이는 현재 상용화된 국내 예측 기술의 정확도(10~15%) 대비 월등히 향상된 성능을 보여주는 결과다.
1분 이내에 ESS 200대, 전기차 150대, 냉난방공조(HVAC) 100대를 동시에 통합 관리할 수 있는 고속 통합 제어 능력을 갖췄다. 기존 VPP가 수십 개 단위의 자원을 제한적으로 운영했던 것과 달리, Proactive VPP는 수백 개의 신재생 및 섹터 커플링 자원(가스, 열 등)까지도 하나의 가상 배터리처럼 통합 운용할 수 있어 확장성이 매우 뛰어나다.
Proactive VPP는 실제 전력시장 참여 실증을 통해 지령 이행률 8% 이내라는 높은 성과를 달성하며, 기술의 실현 가능성과 신뢰성도 입증했다. 이는 해외 기술에 크게 의존하던 VPP 분야에서 국내 기술로의 수입 대체 효과는 물론, 향후 해외 전력시장 진출까지 기대할 수 있는 기반이 마련됐음을 의미한다.
이번 성과의 가장 큰 기대효과는 전력계통의 안정성 확보다. 국가적으로는 재생에너지 확대에 따른 변동성을 해결하고, 수용성을 높여 탄소중립 목표 달성에 기여할 수 있으며, 각 지역에서는 분산에너지 시장이 떠올라 새로운 일자리와 산업 기회도 창출될 것으로 기대하고 있다. 일상에서는 국민 삶의 편리함을 더하고, 기업들은 에너지 비용 절감과 새로운 비즈니스 모델 창출을 통해 경쟁력을 확보하는 등 성과의 파급력이 매우 클 것으로 보고 있다.
KERI 변길성 박사는 “국내 최초로 다양한 분산에너지를 실제 계통 수준에서 통합·운영하는 고도화된 VPP 운영 기술을 완성하며, 선진국 수준에 근접했다”며 “특히 다수의 섹터 커플링 자원을 집합화해 여러 서비스를 통합적으로 유연하게 제어하는 것은 오히려 우리가 세계 최고 수준으로, 앞으로 정부 정책과 잘 연계된다면 해외 시장에서 주도권 확보가 가능할 것으로 본다”고 전했다.
향후 연구팀은 대규모언어모델(LLM)을 활용한 차세대 AI를 접목해, 분산에너지의 단순한 제어를 넘어 스스로 학습하고 의사결정하는 ‘자율형 VPP 기술’로 진화시킨다는 계획이다. 섹터 커플링 자원의 확장과 고도화된 최적화 기술 개발을 통해 Proactive VPP를 스마트 에너지 시대의 핵심 운영 기술로 발전시켜 나갈 예정이다.
한편 KERI는 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관이다. 국가과학기술연구회는 매년 출연(연)의 우수한 연구성과를 홍보하고, 소속 연구자의 자긍심을 고취하기 위해 우수성과를 발굴해 장관상과 이사장상 포상을 수여하고 있다.
정동욱 부산/경남 기자 ilyo33@ilyo.co.kr