월간전기

인공지능(AI) 기술 및 AI 데이터센터가 급증하면서 전 세계적으로 전력 수요도 폭증하고 있다. 이러한 현실과 탄소중립 요구 사이에서 우리나라 전력산업이 나아가야 할 방향을 모색하는 컨퍼런스가 개최되었다. 2월 5일(수) 코엑스에서 한국전기산업진흥회와 한국수력원자력 및 발전 5사 공동주최로 열린 『2026 한국발전산업 컨퍼런스』는 유연한 계통 운영부터 분산특구 실현까지, 전력 수요 폭증에 대응하는 실질적인 기술을 공유하는 자리였다.

국내 최대 전기산업 분야 국제 전시회인 『ELECS KOREA 2026』의 주요 부대행사로 개최된 『한국발전산업 컨퍼런스』는 한국전기산업진흥회와 한국수력원자력·한국남부발전·한국중부발전·한국서부발전·한국동서발전·한국남동발전 등 발전 6사가 공동으로 주최했다. 오전 세션에서는 〈전력 수요 증가 대응〉을 주제로 3건의 발표가 진행됐고, 오후 세션에서는 〈분산에너지 전환〉을 주제로 3건의 발표가 이어졌다.

국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전 세계적으로 ’30년까지 데이터센터의 전력사용량이 ’24년 대비 200% 이상 증가할 것으로 전망된다. 우리나라는 ’24년 기준 전국에 150개(설비용량 1.99GW)의 데이터센터가 있는데, ’29년까지 총 732개(49.4GW)로 확대될 전망이다.

산업통상부가 발표한 ’29년까지의 지역별 데이터센터 건설 계획을 살펴보면, 경기 390개, 인천 85개, 서울 75개, 부산·울산·경남 56개, 대전·충청 10개, 광주·호남 11개, 대구·경북 6개, 강원 4개로, 수도권에 86.3%가 몰려 있다. 데이터센터의 수도권 밀집은 송배전망 등 전력 인프라 건설 부담 및 계통 혼잡을 유발할 것으로 우려된다. 관련 기업·인력까지 함께 유치할 수 있는 핵심 인프라의 특정 지역 편중으로 지역 불균형이 더욱 심화될 것도 자명하다.

전력망의 불확실성과 경직성 증가에 대응할 수단은 ‘전력망의 유연성(Flexibility)’을 증대하는 것이다. 전력망 유연성이란, 전력 수요와 공급 간 불균형이 발생하는 경우 효과적으로 균형을 찾을 수 있는 능력을 말한다. 특히 전력망의 요구에 따른 수요측 유연성 자원 확대가 필요하다.

데이터센터는 2개의 다른 변전소로부터 이중 수전하는 것을 원칙으로 한다. IT 및 냉각 부하는 설비용량보다 큰 UPS(무정전전원장치)와 비상발전기를 구비하여 안정적으로 전력을 공급하므로, 비상전력 공급체계로 활용할 수 있다. 해외 UPS 제작사는 대부분 ‘그리드 서포트(Grid Support)’ 기능을 탑재하고 있다. 현재 데이터센터는 온라인 UPS(ESS 포함)와 비상 발전기를 대기용으로만 활용하고 있으나, UPS-비상 발전기-분산전원(DER)을 통합하여 새로운 ‘그리드 서포트’ 수요자원으로 활용 가능하다.

데이터센터 유연 자원화 기술을 적용하면 한전에는 전력망 안정화로 접속 용량 여유 증대 및 NWAs(전력망 대체기술) 자원 확보의 성과를, DC사업자에게는 신속한 전력망 연계 및 안정적인 전력 수전의 효과를 제공할 수 있다.

한전 전력연구원에서는 해당 기술의 개발 및 사업화를 위해 ’25년 10월까지 ▶데이터센터 On-line UPS 운전 모드 절체에 따른 소내 전력부품 저하 여부 분석 ▶UPS 성능 시험 시 모드 절체에 따른 전력품질 영향 측정 ▶고속주파수 응답(FFR) 자원 운영 시 전력망 안정도 향상 효과 분석 등 타당성 연구를 완료했다.

이와 함께, 전력망의 부담을 자원으로 전환하는 SPV(Smart Power Village) 개념도 소개했다. 대규모 AI 데이터센터 내 UPS 및 백업 설비를 활용하고, 주변의 분산자원과 통합하여 ‘에너지 허브’로 활용하는 방안이다. 비상 상황에서 지역 그리드 거점 역할을 수행하여 지역 전력공급을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

전기·에너지와 관련한 정부의 국정과제는 크게 ①에너지고속도로 ②재생에너지 중심 에너지 대전환 ③탄소중립 실현을 들 수 있다. 이와 관련한 기술개발사업의 예산은 재생에너지 ’25년 116억원 → ’26년 678억원, 수소·연료전지 ’25년 285억원 → ’26년 477억원, 수요관리 ’25년 207억원 → ’26년 324억원, 원자력 ’25년 50억원 → ’26년 156억원으로 증액되었다.

신규 R&D 주제 중 《디지털화-③》은 주택·건물·공장 등에 설치되어 있는 xEMS와 전력 및 관련 에너지 설비의 협력 운영을 통해 수요반응 시장에 참여할 수 있도록 AI 데이터 파이프라인을 구축하고 ‘AI-Ready’ 참조 모델을 개발하는 연구이다. BIM LOD 400이상 에너지 모델을 활용한 디지털 트윈 기반으로 시계열 에너지 소비량 예측 시뮬레이션 정확도 95% 이상, 피크전력 절감 20% 이상, BIM 에너지 모델 데이터 추출 정확도 95% 이상의 건물에너지 관리 시뮬레이터 및 실시간 AI 기반 전력수요 예측·최저 제어 솔루션을 구현하는 것이 목표다.

《네트워크화-⑥》은 전력망 수용성 제고(재생에너지, 수요감소, 송전제약 등의 대응)를 위한 컴플렉스 내의 복합에너지시스템(P2X, ESS 등) 기반 다중에너지 생산·저장·소비 통합 운영기술을 개발 및 실증하는 연구이다. P2H(Heat), P2C(Cooling), P2G(Gas), P2L(Liquid), P2M(Mobility) 중 3개 이상의 시스템을 묶어서 섹터커플링(sector coupling) 해야 한다. 이와 같은 복합에너지시스템의 통합운영 및 거래 기술 기반의 10MW/50MWh급 실증을 통해 전력망 수용성 제고 및 다양한 전력시장 대응력을 확보하는 것을 목표로 한다.

《수요유연화-⑨》는 PV(태양광) 및 ESS 연계 DC 버스를 활용하여 고효율 직류 배전망용 전력 변환 및 분산제어기술을 개발하고, 표준 모듈러를 기반으로 유연한 용량 확장(50kW~500kW)과 출력 제어를 통한 피크전력 감축형 전기차 부스터 충전소 운영 기술을 개발하고, 2개소(통합 1000kW 이상 규모)에서 실증을 하는 연구다. 50kW~500kW 용량가변형 충전기 실증에 기반하여 기존 대비 피크전력 20% 감축을 목표로 한다.

우리나라는 1960~1970년대 고도 성장기를 견인하며 비약적인 발전을 이루었으나, 최근 좁은 국토로 인한 양적 성장의 한계에 직면했다. ’24년 기준 발전설비 용량은 159,280MW로, ’61년(426MW) 대비 374배, ’90년(24,055MW) 대비 6.6배 증가했다. 송전선로 길이는 35,857c-km로, ’61년(5,237c-km) 대비 6.8배, ’90년(19,432c-km) 대비 1.8배 증가했을 뿐이다. 변전소 용량은 368,758MVA로 ’61년(1,209MVA) 대비 305배, ’90년(51,684MVA) 대비 6.9배 증가에 그쳤다. 이로 인해 ‘전력계통 부족’ 문제에 직면한 상황이다.

또한 발전원은 대부분 비수도권에 입지한 반면, 전력소비는 수도권 비중이 상대적으로 높아 향후 송전망 혼잡이 심화될 것으로 전망된다. 이에 정부는 ’14년 1월 「제2차 에너지기본계획」을 통해 ‘중앙집중형 → 분산형’ 에너지 전환을 제시하고, 미래 핵심기술로 가상발전소(VPP), V2G, 스마트그리드 등을 제시했다.

’19년 6월 「제3차 에너지기본계획」에서는 ‘분산형 전원 발전량 비중 30%’ 목표를 제시했다. ’21년 6월 발표한 「분산에너지 활성화 추진전략」에서는 인프라/생산·소비/제도 등 중장기 종합대책을 발표했다. ’23년 5월에는 「분산에너지 활성화 특별법」을 제정하여 각종 제도의 법적 근거를 마련했다. ’26년 3월 현재 「분산에너지 활성화 기본계획」을 수립하고 있으며, 연내에 마무리하여 발표할 예정이다.

한편, 기후에너지환경부(기후부)는 지난 2월 3일(화) 정부세종청사에서 『분산에너지특화지역(분산특구) 이행 추진단 킥오프 회의』를 개최했다. 이날 회의에서 추진단은 7개 특구별 지방정부의 애로와 건의사항을 듣고 신속한 지원방안을 논의했다.

추진단은 저장전기판매사업이 원활히 이뤄질 수 있도록 제도개선을 추진키로 했다. 책임공급비율 적용을 검토하고, 한전에서만 구매할 수 있었던 부족전력을 전력시장에서도 구매할 수 있도록 세부 규정 마련을 추진한다. 데이터센터 등 전력 다소비시설의 원활한 비수도권 유치를 위한 제도개선도 추진할 계획이다. 구역전기사업자와 분산에너지사업자로부터 전력을 공급받는 사용자도 ‘재생에너지 전력구매계약(PPA)’을 체결할 수 있도록 제도를 개선한다.

이원주 기후부 에너지전환정책실장(추진단장)은 “과감한 제도개선을 통해 분산특구가 에너지 신산업 창출의 마중물이 될 수 있도록 속도감 있게 추진해 나가겠다”고 밝혔다. 기후부는 향후 분기별로 추진단 회의를 개최해 이행상황을 점검하고, 추가 개선사항을 검토할 방침이다.

LS일렉트릭은 배터리 화재 등으로 침체되어 있는 ESS 사업의 활성화를 위하여 「분산에너지 활성화 특별법」과 연관된 《저장전기판매사업》에 집중해 다양한 사업모델을 개발하고 있다. 더불어, 분산특구 내 상업운전을 통해 기술과 사업성을 동시에 확인하여 전국단위 정책 수립에 기여하고자 해당 사업에 참여하게 되었다.

LS일렉트릭은 SMP, 심야전력, 마이너스 DR, 잉여전력, 직접거래 등 다양한 방법을 통해 전기에너지를 저렴하게 ESS에 저장했다가, 어떻게 팔아서 다수 관계자들의 이해관계를 충족시킬지 고민했다. 그 결과, 우선 분산특구 내에서 사업운영을 해보고 그 결과로 신규 정책을 제안하기로 했다.

LS일렉트릭의 〈의왕 마이크로그리드(Microgrid)〉 시설은 상업운전을 통해 실행과정에서의 이슈들을 도출하여 정책 제도에 기여하기 위한 시설이다. 임 팀장의 설명에 따르면, 투자비 회수 또는 이윤창출을 목적으로 구축한 시설이 아니며, 분산특구 고시발표 후 실행에 필요한 세부사항 협의 전이라 현재는 기능테스트로만 운영되고 있다. 사전에 한전에 공문을 보내고 일정에 맞춰 일부 기능만 테스트하고 있으며, 평상시 태양광발전은 한전 PPA로 판매하여 고정비(ESS 충전비용, 보험료, 공원부지 임대료 등)를 충당하고 있다.

LS일렉트릭은 ’26년 신규 모델로 〈열병합발전소 편익향상 목적의 저장전기판매사업〉을 고려하고 있다. 집단에너지 발전소 운영 스케줄에 따른 잉여전력, 한전 공급전력, 향후 SMP가 낮을 때의 전기에너지, 잉여 신재생자원 등을 저가에 구입한 후 ESS에 저장된 전기를 전력시장 또는 직접 PPA 계약을 통해 판매하는 방식이다. 임 팀장은 해당 시범사업들의 원활한 진행을 위해 정부의 규제 완화를 당부하며 발표를 마무리했다.