출처 : SONOW
발전부터 부하까지 실시간 에너지 최적화 통합 플랫폼
국내 주요 산업단지와 캠퍼스에 구축된 마이크로그리드 디지털 트윈이 에너지 관리의 패러다임을 바꾸고 있다. 이 시스템은 태양광·풍력 발전설비, 에너지저장시스템(ESS), 전력 부하, 실시간 요금신호를 통합 분석하여 최적의 에너지 운영 방안을 자동으로 도출한다.
한국전력공사가 전남 신안군 압해도에 구축한 실증 마이크로그리드는 3MW 태양광, 1MW 풍력, 2MWh ESS를 디지털 트윈으로 통합 관리한다. 기상 예보, 전력 수요 예측, 한전 계통 요금, 신재생에너지 공급인증서(REC) 가격까지 모든 변수를 실시간으로 고려하여 최적 운영 스케줄을 수립한다.
POSCO 포항제철소에서는 500MW 규모의 자가발전설비와 50MWh ESS를 디지털 트윈으로 운영하고 있다. 제철 공정의 전력 수요 패턴, 부생가스 발생량, 전력시장 가격 변동을 종합 분석하여 발전기 출력과 ESS 충방전을 초단위로 제어한다.
탄소 집약도 기반 스케줄링으로 탄소배출 40% 감축
마이크로그리드 디지털 트윈의 핵심 기능은 탄소 집약도를 고려한 지능형 스케줄링이다. 실시간 전력망의 탄소 배출 계수와 신재생에너지 출력을 분석하여 탄소 배출을 최소화하는 운영 방안을 제시한다.
삼성SDI 천안사업장에서는 배터리 생산공정의 전력 수요를 탄소 집약도에 따라 조정한다. 한전 계통의 탄소 집약도가 높은 시간대에는 자체 태양광 발전과 ESS 방전을 우선 활용하고, 탄소 집약도가 낮은 시간대에는 계통 전력을 사용한다. 이를 통해 동일한 생산량 대비 탄소 배출량을 40% 감축했다.
수요반응(DR) 프로그램도 정교하게 운영된다. 전력시장 가격이 높거나 계통 신뢰도가 위험한 시간대에 자동으로 비필수 부하를 차단하고 ESS 방전을 늘려 계통 안정화에 기여한다. 지난해 여름 전력 대란 시기에 피크 전력을 30% 감축하여 전력시장 안정화에 기여했다.
LG에너지솔루션 오창공장에서는 배터리 셀 제조공정의 에너지 사용 패턴을 실시간 최적화한다. 건조로와 같은 고전력 설비의 가동 시간을 전력 요금과 탄소 집약도를 고려하여 조정함으로써 에너지 비용을 25% 절감하면서도 생산성은 유지하고 있다.
정전 시 복구 시나리오 자동 생성으로 정전시간 80% 단축
마이크로그리드 디지털 트윈은 정전이나 계통 장애 발생 시 신속한 복구를 위한 최적 시나리오를 자동으로 생성한다. 중요 부하 우선순위, 가용한 분산전원, ESS 잔량 등을 종합 고려하여 복구 순서와 방법을 즉시 제시한다.
울산과학기술원(UNIST) 캠퍼스 마이크로그리드에서는 계통 정전 시 10초 이내에 아일랜딩 모드로 전환하여 중요 부하에 대한 전력 공급을 지속한다. 실험실 냉동고, 서버실, 보안시설 등 필수 설비의 우선순위를 미리 설정하여 제한된 전력으로도 핵심 기능을 유지한다.
부산 에코델타시티 스마트그리드에서는 태풍이나 폭설로 인한 정전에 대비한 복구 시나리오를 평상시에 시뮬레이션으로 검증한다. 아파트 단지별 전력 수요, 전기차 충전 패턴, 가정용 ESS 보급률 등을 고려하여 최적의 복구 순서를 계획한다. 실제 정전 발생 시 평균 복구 시간을 기존 4시간에서 50분으로 80% 단축했다.
제주도 가파도 마이크로그리드에서는 해저케이블 손상으로 인한 고립 운전 시에도 3일 이상 전력 공급이 가능하도록 운영 계획을 수립한다. 태양광 발전량 예측, 주민 전력 사용 패턴, ESS 최적 운영을 통해 외부 전력 공급 없이도 안정적인 전력 서비스를 제공한다.
LCOE 15% 개선, SAIDI 지표 60% 향상으로 경제성 입증
마이크로그리드 디지털 트윈 도입의 경제적 효과는 균등화발전비용(LCOE)과 공급신뢰도지수(SAIDI) 개선으로 명확히 측정된다. 운영 효율성 향상과 설비 이용률 최적화를 통해 투자 대비 수익률을 크게 개선하고 있다.
한화솔루션 전북 새만금 태양광 발전소에서는 디지털 트윈을 통한 최적 운영으로 LCOE를 기존 89.5원/kWh에서 76.2원/kWh로 15% 개선했다. 일기예보 정확도 향상과 ESS 충방전 최적화를 통해 발전량 예측 오차를 줄이고 계통 접속 수입을 늘린 결과다.
두산에너빌리티가 운영하는 창원 연료전지 발전소에서는 전력시장 가격과 열수요를 동시에 고려한 최적 운영으로 수익성을 25% 향상시켰다. 전력 생산과 동시에 발생하는 폐열을 인근 산업단지에 공급하는 열병합 운영을 통해 에너지 효율성을 극대화했다.
공급 신뢰도 측면에서도 뚜렷한 개선을 보이고 있다. 경기도 안산 스마트그리드 실증단지에서는 SAIDI 지표가 기존 45.2분에서 18.1분으로 60% 향상되었다. 예방정비 최적화와 신속한 장애 복구를 통해 정전 시간을 대폭 줄인 성과다.
향후 이 시스템은 전국 전력망과 연계된 가상발전소(VPP) 구축의 핵심 기술로 발전할 예정이다. 수만 개의 분산전원과 ESS를 하나의 발전소처럼 통합 운영하여 전력시장에서 새로운 비즈니스 모델을 창출할 것으로 기대된다.