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제목 : 글로벌) 전력 시스템 혁신을 위한 디지털화와 AI: IRENA 혁신 주간 2025 사례 연구

        (Digitalisation and AI for transforming power systems: IRENA Innovation Week 2025 case studies)

디지털화의 5대 가치 클러스터와 사례 연구 매핑

* 설명: 본 그림은 모니터링·예측·운영 최적화·최종 사용자 자동화·투명성의 5개 가치 클러스터를 행(行)으로, 전기 비용 절감·공급 안정성·재생에너지 비중 확대·고객 부가가치·비즈니스 성과 향상의 5개 편익을 열(列)로 구성한 매트릭스이다. 각 셀에는 해당 가치-편익 조합에 직접·관련·부수적으로 기여하는 사례 연구 번호가 표시되어 있으며, 이를 통해 디지털화 기술이 단일 편익이 아닌 복합적 가치를 동시에 창출함을 시각적으로 입증하고 있다. 특히 사례 1(Splight, 동적 혼잡 관리)과 사례 2(Iberdrola, 예측 유지보수)는 운영 최적화 및 예측 클러스터에서 다수의 편익과 연결되어 가장 광범위한 파급 효과를 보여준다.

I. 배경 및 목적

2025년 전 세계 재생에너지 신규 설비는 692GW를 기록하며 사상 최고치를 달성하였다. 그러나 2030년까지 재생에너지 설비를 2022년 대비 3배로 늘리기 위해서는 전력 시스템의 근본적인 변환이 필요하다. 이에 IRENA는 2025년 6월 독일 본에서 개최된 IRENA 이노베이션 위크(IIW 2025)에서 제시된 6개 산업 사례를 분석하여 디지털화와 AI가 전력 시스템에 가져오는 실질적 가치를 정리하였다.

II. 디지털화의 가치 구조

전력 시스템에서 디지털화가 창출하는 가치는 다섯 가지 클러스터로 분류된다.

- 첫째, 모니터링은 스마트 센서·디지털 트윈·SCADA·PMU 등을 활용해 에너지 자산과 계통 상태를 실시간으로 감시하고 이상 징후를 조기에 포착한다.

- 둘째, 예측은 AI를 통해 수요·재생에너지 발전량·시장 가격·설비 고장 가능성을 사전에 산출하여 운영 불확실성을 줄인다.

- 셋째, 운영 최적화는 전력 흐름 최적화·확률론적 리스크 평가·VPP 운영·자동 고장 복구(FLISR) 등으로 계통 운영을 자동화하고 효율화한다.

- 넷째, 최종 사용자 자동화는 스마트 가전·EV·배터리·히트펌프 등 수용가 기기를 자동 제어하여 수요반응을 실현하고 에너지 비용을 절감한다.

- 다섯째, 투명성은 이해관계자 간 데이터 교환·상호운용성·디지털 허가·오픈 데이터 플랫폼 등을 통해 에너지 시스템 전반의 가시성을 높인다.

이를 통해 최종 사용자의 전기 비용 절감, 공급 안정성 강화, 재생에너지 비중 확대, 고객 부가가치 제고, 기업 비즈니스 성과 향상이라는 다섯 가지 편익이 실현된다.

III. 전력망 관리 사례 (사례 1–3)

(동적 혼잡 관리: Splight, 사례 1) 전통적 전력망은 N-1 신뢰도 기준 준수를 위해 물리적 용량의 50~60%만 활용하며 운영된다. Splight의 동적 혼잡 관리(DCM) 플랫폼은 실시간 AI 알고리즘과 서브초(sub-second) 수준의 자율 제어를 통해 기존 인프라에서 잠재 용량을 해방한다. 미국·중남미·스페인 등 2,000km 이상의 송전선과 6GW 자산에 적용한 결과, 단일 프로젝트에서 연간 추가 수익 6,600만 달러를 창출하고 44.4GWh의 재생에너지 추가 공급을 실현하였다. 신규 송전선 건설에 필요한 7~10년 대비 10~12개월 이내 배치가 가능하다.

(예측적 유지보수: Iberdrola, 사례 2) 스페인 최대 DSO인 Iberdrola는 26만 5,000km 전력선과 99,000개 변압기를 관리하며 AI·머신러닝 기반 예측 유지보수를 도입하였다. 기울기 부스팅, 베이지안 분석, 인공 신경망, 데이터 마이닝 등을 활용하여 고장 전 이상을 사전 탐지한다. 2025년 기준 SAIDI 33.4분/년, SAIFI 0.53회/년으로 역대 최저치를 달성하였으며, 연간 100건 이상의 고장을 예방하고 있다.

(비확정(Non-Firm) 접속: NEDO, 사례 3) 일본 NEDO는 FY2020~2023 4개년 프로젝트를 통해 비확정 접속 관리 시스템을 개발하였다. 동 시스템은 계통 제약 관리, 수급 제어, 출력 제한 명령의 세 서브시스템으로 구성되며, 10kW 소규모 발전원까지 TSO가 직접 제어할 수 있다. 2024년 도쿄 지역에서 운용을 개시하였으며, 제어 지연 최대 5~10분 이내라는 기술 사양을 실증하였다.

IV. DER 관리 사례 (사례 4–6)

(상호운용성 표준 개발: Mercury, 사례 4) EPRI와 Kraken이 2024년 설립한 Mercury 컨소시엄은 EV 충전기·배터리·히트펌프 등 DER 기기 간 상호운용성 표준을 개발한다. 현재 60개 이상의 파트너가 참여하고 있으며, EV 충전기 Mercury 인증 요건 초안을 완성하였다. 이는 VPP의 확장성·경제성·신뢰성 확보를 위한 핵심 전제 조건이다.

(EMS 및 VPP 플랫폼: Fusebox, 사례 5) Fusebox는 머신러닝 기반 EMS와 VPP 소프트웨어를 통해 주거·상업·산업 부문의 후방 미터(behind-the-meter) 자산을 전력 시장에 연계한다. 100개 이상의 기기와 호환되며, 주파수 보정 예비력 시장에 자동으로 참여한다. 멕시코 FRV Stoneridge 부지에서 1,200kW/2,064kWh 배터리 시스템 운용으로 태양광 출력 20% 증가를 실현하였다.

(EMS·DERMS 통합: Mitsubishi Electric, 사례 6) 미쓰비시전기는 홋카이도에서 540MW 풍력·240MW BESS 시스템을 300MW 계통 용량 제약 하에 운영하는 BLEnDer RE EMS를 2년간 무결함 운용하였다. 영국에서는 UKPN에 DERMS(Strata Grid)를 공급하여 유연 접속을 실현하고, 실시간 모니터링으로 예측 기반 방식 대비 출력 제한을 최소화하였다.

V. 결론 및 정책 권고

디지털화의 편익을 전 세계적으로 확산하기 위해서는 정확한 예측과 실시간 최적화를 가능하게 하는 데이터 생태계 구축, 디지털 유연성 서비스를 수익화하는 규제 프레임워크 및 시장 설계, 표준 조화와 모범 사례 공유를 위한 국제 협력 강화가 핵심 과제이다. 에너지 유틸리티가 파일럿 프로젝트를 통해 첨단 기술을 검증하고, 최종 사용자를 포함한 모든 이해관계자가 디지털 에너지 전환에 참여할 수 있는 환경을 조성하는 것이 필요하다.