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글 | 방준휘 전기정보공학부 2


블랙아웃의 공포

2011년 9월, 사상 초유의‘블랙아웃(Black-out)’이 발생했다. 늦더위로 인한 냉방기의 과다한 사용으로 인해 전력이 급증하자, 이 전력수요량을 감당하지 못해 발생한 현상이었다. 블랙아웃 당시, 영화에서나 볼 법한 교통 신호등 마비, 엘리베이터 정지, 20만가구 이상의 정전 등 엄청난 혼란을 경험했고, 이로 인해 국가 전반적으로 620억의 피해를 본 것으로 집계될 만큼 국가 경제에도 큰 타격을 입었다. 지구 온난화의 여파로 여름의 초고온 기후 및 겨울의 극저온의 기후가 계속되면서 여름, 겨울철만 되면 전력소모가 많은 냉난방기 사용량이 급증하게 되자, 그 여파로 국민들은 혹시 이번 겨울(여름)에도 전력공급이 끊기진 않을까하는, 이른바 ‘블랙아웃의 공포’를 안고 살아가게 되었다.


그렇다면 블랙아웃의 원인은 무엇일까?

블랙아웃은 일반적으로 알고 있듯이 전기 공급량이 순간적으로 급증함으로 인해 발생한다. 우리나라가 사용하는 220V, 60Hz의교류 전류는 각각의 전압과 주파수를 만족할 때만 전기 사용을 가능케 한다. 하지만 전력 수요가 한 지역에서 급격하게 증가하게 되면, 전력망 전체적으로 공급하던 전기의 주파수가 떨어지는 현상이 발생하게 된다. 기존의 전기가 60Hz 미만의 주파수를 가지게 되어 무용지물이 되는 것이다. 한편, 전기의 통로가 되는 고압 송전선 역시 이를 타고 가는 전력의 양이 급증하게 되면 전압이 감소하는 현상이 발생하여 220V 미만의 전압이 되고 만다. 이처럼 전력 공급의 급증으로 인해 해당 전압과 주파수의 전기를 공급하지못한다면 이에 맞게 설계된 제품들 역시 제 기능을 하지 못하게 되 는 것이다. 전력망은 연결되어 있어 한 곳의 전력 급증이 전력망 전체에, 더 나아가 전력망을 관리하는 시스템 상에도 문제를 일으 킬 수 있다. 즉, 전국적으로 전기를 공급하지 못하게 되는‘블랙아웃’으로 귀결되는 것이다.


블랙아웃의 직접적 원인은 과도한 전력 수요임에는 틀림이 없다. 그렇다면 우리나라에서 전력의 공급과 수요는 어떤 구조일까?

전력이 우리 눈에 보이는 사고파는 물건처럼 보이는 일반적인 상품은 아니지만, 우리가 상점에서 물건을 사고팔 듯이 전력은 시장에서 거래되는 경제재이다. 일반적으로 시장에서 소비자와 공급자 간의 수요와 공급의 법칙에 따라 가격과 공급량이 결정되는 것 처럼 전력 시장 역시 전력 사용자들을 고려한다. 한편, 우리나라의 전력 시장 거래는‘전력거래소(일명 POOL1))’라는 기관에서 이루어지게 되는데, 전국의 발전소에서 생산한 전기들은 모두 전력거래소를 거치게 된다. 전력거래소에서는 국가의 전력 수요량을 기상자료, 과거 수요실적 등을 통해 예측하여 공급량과 가격을 결정한다. 하지만 특정시기에 수요량이 급증하여 결정한 공급량이 이를 수용하지 못하면 결국 초과 전력 수요로 인해 블랙아웃의 위기를 맞게 된다.

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블랙아웃을 해결하기 위한 방법-스마트그리드를 중심으로

국가적으로 전력 수요의 완충 책으로 약 1000만kW 정도를 할당하고 있지만, 본질적인 해결을 위해서는 전력 수요 측면에서 해결책을 찾는 것이 필요하다. 위에서 살펴본 것처럼 전력 수요량이 설정된 가격에 반응하므로 전기세를 인상하여 전력 수요를 줄이자거나, 전력시장을 신 재생에너지 개발 등으로 대체하자는 등 다양한 의견이 논의되고 있지만, 제한된 발전력 가운데 효과적으로 전력을 공급할 수 있는 새로운 체제의 전력망을 구축해야한다는 것이 주된 의견이다. 이러한 연구의 대표주자는‘스마트그리드(Smart grid)’연구를 들 수 있다. 스마트그리드란, 전력 시장에 IT기술을 접목해 전력의 공급과 수요를 유연하게 하는 것으로, 전력공급자와 수요자간의 정보를 실시간으로 교환하여 전력의 거래에 유연성을 확보할 수 있는 전력망이다. 스마트그리드는 IT기술에 힘입어‘실시간 소비데이터’와‘실시간 요금데이터’를 전력공급자 전력소비자에게 각각 제공한다. 이 때 전력소비자는 자신의 전력요금 등에 즉각적으로 반응하여 스스로 전력 사용량을 조절할 수 있게 되고, 전력공급자 역시 필요로 하는 전력량을 파악하여 낭비없이 공급량을 조절할 수 있다. 즉, 이전의 전력망 구조는‘공급자중심의 일방향성 폐쇄형 전력 플랫폼’형태였다면 스마트 그리드는‘수요자 중심의 양방향성 개방형 플랫폼’형태로 전환되는 것이다. 이처럼 필요한 만큼의 전력만을 사용하고 이를 공급하는 효율적 전력망이 전국적으로 확보된다면 블랙아웃뿐만 아니라, 고질적인 에너지 낭비 문제까지 해결할 수 있을 것으로 기대된다. 즉, 스마트그리드는 이러한 효율적 에너지 공급을 기반으로 지구온난화,에너지 수입량 감축, 수출 증대 등에 적극적인 모습을 보이고 있다.

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| 참고 자료 |

·전력거래소 홈페이지(http://www.kpx.or.kr/)

·스마트그리드 종합홍보관 홈페이지(http://sghall.or.kr/)

·네이버 캐스트-블랙아웃

(http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=20&contents_id=11713)

·그림1 출처 : 전력거래소 홈페이지

·그림2 출처 : 스마트그리드 종합홍보관 홈페이지


생각해볼 문제

전력이 집중될 때 전력망 내의 교류 전류의 주파수가 감소 하는 이유를 알아보자. 그리고 전력이 증가하면 송전선의 전압이 왜 감소하는가?


우리나라의 현재 전력 산업 시장이 정부 독점시장인 반면 에, 외국의 전력시장은 소비자 선택 완전 개방시장이다. 우리나라의 전력 시장 구조의 장단점이 무엇일지 생각해보자.

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