재생에너지 확대 관건은 AI기술 접목…"가상발전소 활성화·충분한 데이터 필요"

▲재생에너지 발전시설의 모습. 오세영 기자

[에너지경제신문 이원희 기자] 인공지능(AI) 등 정보기술(IT)을 활용한 전력 서비스 산업의 가속화가 재생에너지 확대의 관건으로 꼽히고 있다.

재생에너지는 분산형으로 발전소 관리가 쉽지 않고 간헐성으로 발전량 예측이 어려운 전원이다. 작은 규모로 지역에 널리 퍼져 있는 재생에너지 발전소의 통합 운영관리가 중요하다. 또 날씨 변화에 영향을 많이 받는 만큼 전력 생산의 높은 변동성을 최소화해 제대로 대응하는 체계 마련이 시급하다.

재생에너지의 이런 단점을 극복할 수 있는 기술개발과 산업화가 속도를 내고 있다. 현재 관련 기술을 활용한 사업으로 재생에너지 발전량 예측제도가 진행 중이다. AI 기술로 발전량이 날씨에 따라 제각각인 재생에너지 발전량을 정확히 예측해 출력 제한 등에 대비하기 위해서다. 재생에너지 발전량이 갑자기 많아져 전력을 공급하는 송·배전망이 불안정해지면 출력을 제한해야 할 수 있다.

재생에너지 발전량 예측은 발전량과 기상 상황 등 여러 데이터를 활용하기에 AI 기술의 필요성이 제기된다. 2030년에는 재생에너지 출력 제한으로 3000억원의 손실이 예상된다는 에너지경제연구원의 연구도 있어 관련 기술이 계속 발전할 것으로 전망된다. 다만 재생에너지에 AI 기술을 실현하기 위해서는 가상발전소(VPP) 활성화와 충분한 데이터가 필요하다는 의견이 업계에서 나온다.

8일 정부가 2050년 탄소중립 방침에 따라 설비용량 500GW 이상의 재생에너지를 확대하기로 하면서 재생에너지에 AI 기술을 접목하는 방안이 주목받고 있다.

특히 더불어민주당 대권주자인 이재명 경기지사도 관련 기술에 주목했다. 이 지사는 지난달 26일 "탈탄소 및 재생에너지 목표를 적시에 달성할 수 있도록 국가 주도의 대대적 투자를 통해서 AI 기반의 능동형 송·배전망을 전국적으로 구축하겠다"고 밝히며 ‘에너지 고속도로’를 대선 공약으로 제시하기도 했다.

태양광과 풍력 같은 재생에너지원의 특성상 날씨에 의해 발전량이 심하게 변동된다. 재생에너지를 통한 전력 공급이 일정하지 않다 보니 재생에너지 비중이 증가할수록 전력 수요·공급 불일치 확대되게 된다. 전력 생산지에서 소비지로 전달하는 계통시스템에는 전력수요량과 공급량이 확 늘지 않는 상황에서 일정 수준의 전력량이 유지돼야 한다. 만약 일정 수준 전력량이 유지되지 않으면 계통시스템의 전압과 주파수의 변화로 정전 등 시스템 고장이 날 수 있다.

결국, 전체 전력 생산에서 재생에너지 비중을 높이기 위해서 날씨와 전력계통 데이터 기반으로 초 단위로 빠르고 정확한 전력 공급과 수요 예측할 수 있어야 한다. 이는 사람이 직접 하기에는 역부족으로 분석돼 재생에너지에 AI 기술 필요한 이유가 여기서 나온다.

하지만 업계는 국내 재생에너지 AI 산업이 부족한 데이터와 경제성 미비, 규제 장벽 등으로 활성화되기 어렵다고 보고 있다. 재생에너지 AI 기술이 활성화되기 위해서는 VPP로 분산된 여러 재생에너지 발전소를 하나의 거대한 발전소처럼 묶어 한눈에 파악되고 VPP로 묶인 발전소들이 전력시장에 편입돼야 할 필요성이 제시된다. 또한, 여태까지의 재생에너지 발전소의 발전량과 과거의 날씨 데이터를 함께 활용할 수 있어야 정확한 데이터가 나올 수 있다고 분석된다

전력거래시장에 참여하지 않아 발전량이 실시간으로 확인되지 않는 비계량 태양광은 여태까지의 실제 발전량 데이터가 아닌, 날씨와 재생에너지 설비용량 데이터 등을 가지고 발전량 예측·추계를 하는 상황이다. 전력거래소에 따르면 비계량 태양광은 지난 7월 기준 총 설비용량 약 15.2GW 규모로 전체 태양광 발전소 20.2GW 중 75.2%를 차지한다고 파악된다. 비계량 태양광의 발전량 데이터는 정확하지 않아 거래용 데이터로 사용하지 못하고 예측용으로 활용하기에 어려운 데이터로 평가받는다. 비계량 태양광의 발전량을 날씨 및 인공위성 데이터를 이용해 AI로 추정하는 시도가 있지만 실제 물리적으로 수집한 데이터가 아니기 때문이다.

VPP 기술로 사업할 수 있는 제도 또한 현재는 재생에너지 발전량 예측제도뿐이다. 재생에너지 발전량 예측제도는 총 설비용량 20MW 이상으로 모은 재생에너지 발전소를 하루 전 발전량을 예측해 실제 발전량과 예측 발전량의 오차율이 8% 이하면 인센티브를 지급하는 제도다. VPP 기술 활성화를 위해서는 VPP 발전소가 직접 전력을 판매할 수 있는 수준까지 나아가야 한다는 주장이 나온다.

최종웅 인코어드테크놀로지스(에너지 IT 기업) 대표는 "재생에너지 AI 기술을 활용해 발전량을 정확히 예측하려면 VPP 통해 분산된 재생에너지 발전소를 하나로 관리할 수 있어야 하고 날씨 데이터뿐 아니라 여태까지의 발전량 히스토리컬 데이터를 분석해야 가능하다"며 "VPP 활성화를 위해서는 전력구매계약(PPA) 등으로 VPP로 모은 재생에너지 발전소의 전력거래를 허용할 필요가 있다"고 밝혔다.

그는 "현재 제도를 뛰어 넘어 양방향 계량기를 통한 ‘가상넷미터링’과 ‘피드인프리미엄’(FIP) 등의 시장 메커니즘이 동시에 가동돼야 VPP는 단순히 에너지 사용량을 모으는 역할에서 전력시스템의 유연성 확보, 밸런싱 및 수급조정력, 출력제한의 억제 등의 역할을 할 수 있다 "고 덧붙였다. 가상넷미터링은 재생에너지 발전소를 보유하지 않은 가구도 시스템에 참여해 발전소를 소유한 것처럼 생산된 재생에너지 전력을 배분받아 전력 사용량에서 차감해주는 방식을 말한다. FIP는 재생에너지 발전사업자가 전력을 시장가격으로 판매하면 정해놓은 기준에 따라 추가 보조금을 주는 정책을 의미한다.
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