[공학저널 전찬민 기자] 최근 태양광/풍력과 같은 재생에너지의 증가로 인한 전력공급 증가, IT의 발전으로 인한 IDC센터와 같은 대규모 수요 증가 등 변화가 급격한 현대 전력망에서 전력의 안정성과 신뢰성을 확보하기 위해 LPMS가 핵심적인 역할을 수행할 것으로 기대를 모으고 있다.
계통의 안정화로 적용되는 대표적인 시스템 중 하나인 STATCOM(Static Synchronous Compensator)은 빠른 반응속도로 무효전력을 보상해 계통의 안정성을 유지하는 주요 능력은 있지만, 주파수와 같은 유효전력 보상에 한계가 명확히 나타난다. 또한, HVDC(High Voltage Direct Current)의 경우는 DC의 특성을 이용해 장거리, 대용량 송전에 유리하나, DC차단 기술과 고압DC에 적합한 DC/AC 컨버터에 기술개발에 더욱 많은 투자와 시간이 필요한 것이 현실이다.
이에 따라 전력 계통의 안정화를 강화하기 위해 전력변환장치(PCS)와 전력저장장치(Battery)를 이용해 계통 주파수의 안정성을 높여주는 시스템인 LPMS(Local Power Management System) 도입은 더욱 중요해지고 있다. 이는 전력의 공급량과 수요량이 항시 안정적인 균형이 이뤄질 수 없기 때문에 ESS의 동작을 최적화하고 계통 변동성에 빠르게 대응해 전압 불안정, 기기오동작 등과 같은 전력 품질 저하로 인해 발생할 수 있는 문제를 예방할 수 있기 때문이다.
LPMS의 가장 중요한 기술은 계통과 ESS의 상태에 따라 계통에 출력을 조정하는 알고리즘이다. 계통의 주파수를 정확하게 측정해 계통의 움직임에 대응하도록 PCS의 출력 지령을 생성하는 부분이다. 하지만, 주파수 계측의 정확성과 출력 지령이 발생하기까지의 시간, 이 두 가지를 모두 잡아야하기 때문에 다양한 상황에서 많은 시간과 시험과정이 필요했다.
이를 해결하기 위해 ㈜인텍에프에이는 한국전력공사 전력연구원과 함께 LPMS의 정확성과 안정성을 높이기 위한 개발을 수행했다. 그 결과, 현재는 120ms의 반응 속도로 계통에 대응이 가능하며 주파수의 계측 주기를 반주기(8.8ms)로 변경할 경우 80ms 이내에 출력이 발생하는 알고리즘에 대한 현장 시험을 완료했다.
이러한 기술력과 노하우를 바탕으로 인텍에프에이는 2024년 한국전력공사 계통안정화 사업에 참여해 영천 112MW / 함양 56MW 설치, 각각 성공적으로 3월과 5월에 준공을 완료하고 상업 운전을 진행하고 있다. 현장에서의 데이터를 이용해 LPMS의 알고리즘 검증/디버깅으로 보다 안정적인 계통의 안정화를 위해 신규 업데이트도 2025년 초 계획하고 있으며, 이를 통해 2025년 이후 계획돼 있는 추가 계통안정화 사업에도 참여할 예정이다.
인텍에프에이 정재윤 이사(사진)는 “인텍에프에이는 2015년도부터 전력연구원과 계통안정화를 위한 FR( Frequency Regulation) 알고리즘 개발 과제부터 함께 진행했다”며 “초기 알고리즘 시험을 위한 제주도 조천변전소 실증을 시작으로, 2016년 신용인/서안성 시범 사업에서부터 2018년 3차 사업까지 알고리즘의 안정화와 현장 설치에 필요한 시험 기준 개발을 중심으로 LPMS의 정확성과 안정성을 높이는 개발을 진행했다”고 말했다.
그는 이어 “이는 인텍에프에이가 인버터, 컨버터 등 전력전자를 기반으로 PCS를 개발/생산하고 이를 응용한 PMS/EMS 사업을 진행하고 있었기 때문에 LPMS 개발에 높은 이해도로 이러한 기회를 얻을 수 있었다”고 덧붙였다.
한편, 기존 ESS에서 사용되는 리듐이온이나 인산철과 같은 2차전지 배터리를 계통안정화에 사용할 경우, 잦은 충·방전으로 인해 배터리 수명 저하와 안전에도 문제가 발행하는 점을 보완하고자 인텍에프에이는 슈퍼 커패시터를 이용해 이를 보완하는 기술도 전력연구원과 개발했다. 계통의 상태 변화에 따라 짧은 시간의 대응이 필요할 경우에는 슈퍼 커패시터로 운전해 기존 배터리의 충·방전 횟수를 유의미하게 감소시켜 배터리의 수명을 증가함과 동시에 안전성을 높일 수 있었다.
이처럼 인텍에프에이는 1999년 설립 이후 25년 동안 전력전자 기반의 기술 개발과 제품을 생산해오며, 차별화된 그리고 최적의 솔루션을 제공하고 있다. 또한, 상용 인버터부터 로봇의 파워모듈까지 산업전반에 사용되는 다양한 전력전자 제품을 중심으로 이를 모니터링하고 제어하는 Server/APP 개발까지 빠르게 변하는 시대의 흐름에 발맞춰 성장하고 있다.
특히, 지속적으로 신재생 에너지 관련 사업이 증대될 것으로 예상됨에 따라 인텍에프에이는 더욱 발전된 기술력으로 GFM, AI기반 자동화 시스템 등을 통해 PCS를 비롯한 이를 제어하는 PMS, EMS, LPMS등 시스템 관련 분야에 적극적인 도전을 이어나갈 예정이다.
