월간전기

한국스마트그리드협회는 분산자원 분야 기술 세미나와 단체표준에 대한 의견 청취를 목적으로 『코리아 스마트그리드 엑스포 2026』 부대행사로 공청회를 개최했다. 2월 4일(수) 오전에 열린 『제31회 한국스마트그리드협회 분산자원 기술과 표준 공청회』에서는 유관기관 이해관계자 100여 명을 대상으로 전기에너지 저장시스템의 안전 요구사항 및 분산에너지 자원의 기능 요구사항에 대한 기술발표와 질의 시간을 가졌다.

《국제전기기술위원회(IEC) 62933 series》에는 ESS(Energy Storage System)를 “전기에너지를 추출할 수 있고, 전력 시스템에서 내부에 저장하고 전력 시스템에 전력을 주입할 수 있는 그리드 연결 시스템, 에너지 변환을 포함하여 EES 시스템을 충전 및 방전하는 단계”로 정의하고 있다. ESS의 종류는 ▶전기화학적 ESS(예: 리튬 이온 배터리) ▶화학적 ESS(예: 수소 연료) ▶기계적 ESS(예: 플라이휠) ▶열 ESS(예: 지열 에너지저장) 등이 있다.

북미지역의 고정식 및 이동식 ESS 표준은 〈ANSI/CAN/UL 9540〉이다. 이 표준은 배터리, 인버터, 관리 시스템 등을 포함한 ESS의 안전성, 신뢰성 및 설치를 인증하여 화재 위험을 줄이고, 관련 규정 준수를 보장하는 핵심 기준이다. 미국 국가표준협회(ANSI) 및 캐나다 표준위원회(SCC)가 인증하며, 특히 리튬 이온 배터리를 사용하는 ESS 제품의 북미 시장 진출을 위한 필수 요건으로 자리 잡고 있다. 〈UL 9540〉은 최종 시스템 안전 인증 표준인 반면, 〈UL 9540A〉는 열폭주 전파를 평가하는 시험 방법이다.

우리나라는 한국표준협회의 〈IEC 62933-5-1〉을 채택하고 있다. ’24년 고시된 이 표준에서는 전기 계통과 연계된 EES 시스템에 적용 가능한 안전 고려 사항들(위험 식별, 위험 평가, 위험 완화 등)을 명시한다.

’25년 개정된 〈IEC 62933-5-2〉는 서브 시스템 간의 상호작용에 기인하는 전기화학적 ESS의 위해성으로 인해 발생하는 위해 또는 손상의 위험을 줄이기 위해, 하나의 시스템으로서 “전기화학적” 에너지저장시스템의 안전 요구사항을 규정하고 있다.

한국산업기술시험원 김진용 센터장은 〈KSGA-025-5-4 : 2026(Ed4.0)〉 표준에 대해 발표했다. 표준명은 『전기에너지 저장시스템 - 제4부 : 리튬이온 이차전지 기반 ESS 시스템 전기적 안전 요구사항 및 시험 방법』이다. 해당 표준은 ’20년 제1판이 제정되었고, ’21년과 ’23년 개정을 거쳐 ’26년에 〈환경적 요인(고온, 저온 및 습도)에 의한 보호기능 동작 및 내부저항 변화 기반 안전관리〉 등 신규 항목을 추가하여 제4판이 개정되었다.

김진용 센터장은 이번 제4판 개정이 “ESS 화재사고 증가에 따른 화재 원인분석 평가절차에 따른 안전기준을 확보할 필요가 있기 때문”이라고 말했다. 최근 해외에서 열화, 누설전류, 배터리 단락 및 온도상승 등으로 인하여 ESS 화재사고가 지속적으로 발생함에 따라, 정밀분석에 기반을 둔 안전평가 절차가 요구되고 있다.

또한 온도, 습도, 분진, 염해, 결로 등 환경 스트레스에 의해 리스크가 급격히 커지고 있다. 이러한 환경요인은 센서/제어/통신 오동작, 절연성능 저하, 접촉저항 증가 등을 유발하여 보호 동작 실패로 이어질 수 있다. 기존 표준에서는 보호동작 관점의 정량 요구사항과 재현 가능한 시험방법이 부족했다.

ESS는 설치 후 시간이 지날수록 열화/불균일/접속부 열화 등으로 위험이 누적된다. 셀/모듈 열화 및 불균일 확대, 접속부 접촉저항 증가, SoC/온도 조건 변화에 대한 이상 민감도 등 지표를 활용하여 운영 단계에서 ACIR(교류 내부 저항)에 기반한 증감폭 관리기준을 명시할 필요가 있었다.

이로 인해 개정된 〈KSGA-025-5-4 : 2026(Ed4.0)〉은 ▶12장 “환경적 요인으로 인한 보호동작 요구사항 및 시험방법” ▶부속서 E “내부저항 변화 기반 ESS 시스템 운영 안전관리” 조항이 추가되었다.

한국스마트그리드협회 박정욱 책임연구원은 〈KSGA-025-4 : 2026(Ed5.0)〉 표준에 대해 발표했다. 표준명은 『전기에너지 저장시스템용 전력변환장치의 성능 요구사항』이다.

국내외 재생에너지 발전 설비용량이 급격하게 증가하고 있는 반면, 재생에너지의 간헐성으로 인한 출력제어로 인해 계통 불안전성이 심화되고 있다. 이에 한국스마트그리드협회는 적용 범위를 100kW 이상의 분산자원(태양광, 풍력, ESS, 연료전지 등)으로 확대하는 표준 개정을 진행하고 있다. (KSGA-025-15-1 : 분산자원의 계통지원 기능)

또한 계통연계를 위한 분산자원의 성능 인증을 위해, EES(Entry/Exit System) 시스템용 PCS(전력변환장치) 개별 제품에 대한 형식시험을 통해 인증하기로 했다. 〈KSGA-025-15-1〉 표준 개정 추진에 따라 〈KSGA-025-4〉의 일부 계통지원 기능 시험의 개정도 필요해졌다.

〈KSGA-025-4〉 표준은 계통연계형 EES 시스템용 PCS에 대해서만 적용한다. 또한 〈KC 인증〉을 받은 제품에 대해서는 본 표준과 〈KS C IEC 62477-1〉의 중복된 시험항목을 시험하지 않을 수 있다.

한국전력공사 전력연구원 신준보 선임은 〈분산에너지자원 인버터 기술〉을 발표했다. 분산에너지의 증가는 계통 합성 관성 감소 및 주파수 변동성의 원인이 될 수 있기 때문에, 주파수 변동 보상 및 수급 균형을 위해 ‘인버터 계통지원 기능’이 필요하다.

또한 신재생에너지의 출력 및 출력변동성은 과전압 및 전기품질 저하의 원인이 되므로, 배전계통 전압 변동 보상 및 과전류 관리가 필수다. 순간적인 이벤트에서 발생하는 신재생에너지의 탈락은 전력계통 운영 안정성을 위협하므로 계통 안정성을 유지하는 것이 중요하다. 배전선로 및 154/22.9kV 주변압기의 과부하 방지를 위해 변·배전 열적 용량을 관리해야 한다. ‘인버터 계통지원 기능’이 필요한 이유다.

계통지원 기능 요구사항으로, 배전계통 고장 위치별 리클로저 동작을 고려한 ‘전압 라이드 스루’를 검토했다. ‘전압 라이드스루(Ride-Through)’는 전력계통에 순간적인 전압 강하(LVRT)나 상승(HVRT) 사고가 발생했을 때, 발전기나 분산전원(태양광, 풍력 등)이 즉시 계통에서 분리되지 않고 일정 시간 운전을 유지하며 안정화를 돕는 기능이다. 이는 계통 전체의 붕괴를 막고 안정성을 확보하는 필수 기술이다.

이와 함께, 전력계통 고장에 따라 신재생에너지 즉시 탈락 시 발전원 부족으로 인한 주파수 위협을 방지하기 위한 ‘주파수 라이드스루’ 기능도 검토했다. 끝으로, 북미에서 현장시험으로 권장하고 있는 〈분산에너지 단지 제어 기술〉에 대해서도 언급했다.

한국스마트그리드협회 연구개발팀 조한솔 선임연구원이 〈KSGA-025-15-1(Ed4.0)〉 및 〈KSGA-025-15-4-1(Ed42.0)〉 표준에 대해 발표했다. 표준명은 각각 『분산에너지자원의 계통지원 기능 - 제1부 : 기능 요구사항』과 『분산에너지자원의 계통지원 기능 - 제4-1부 : 태양광발전용 인버터의 형식시험』이다.

그 중 〈KSGA-025-15-4-1〉의 주요 내용은 ▶제어 성능 평가 기준점 ▶응답 시간 ▶허용 측정 오차 ▶전압 라이드스루 기능(배전/송전) ▶무효전류 공급기능 및 시험 ▶주파수-유효전력 제어기능 및 시험(송전) 등 태양광발전용 인버터의 형식시험을 다루고 있다. 해당 표준은 분산에너지 설계 가이드라인으로 활용 가능할 뿐만 아니라, 전력계통 운영 안정화 및 규제를 위한 근거 자료로도 활용할 수 있다.

이어서 〈KSGA-025-15-5-2〉 표준 발표가 있었다. 표준명은 『분산자원의 계통지원 기능 - 제5-2부 : 배전계통 연계 분산자원의 현장시험』으로, 22.9kV 이하 배전계통에 연계되는 전기에너지 저장시스템의 계통지원 제어성능 검증을 위해 임시 가압 시 통신지령 기반의 현장시험에 대한 규정이다. 현장시험 시 통신연결을 통해 분산에너지의 운전정보 취득 및 제어명령(역률, 출력제어 등)을 모의할 수 있는 감시제어장치인 ‘모드버스(Modbus) 마스터(모드버스 클라이언트)’가 적용된다.

〈KSGA-025-15-1(Ed4.0)〉 및 〈KSGA-025-15-4-1(Ed42.0)〉, 〈KSGA-025-15-5-2〉 표준의 자세한 내용은 한국스마트그리드협회 홈페이지(www.ksga.org)에서 자세히 확인할 수 있다.