한국형 VVP, 재생에너지 불안정성 해결하나

한국전기연구원(KERI)이 변길성 에너지플랫폼연구센터 박사 연구팀이 개발한 ‘선제적 가상발전소(Proactive VPP, Proactive Virtual Power Plant)’ 기술이 ‘2025년 출연(연) 우수 연구성과’로 선정돼 국가과학기술연구회(NST) 이사장상을 받았다고 5일 밝혔다.

최근 인공지능(AI) 기술 확산으로 전력 소비가 급증하고, 발전소와 송전선로 건설 지연 등으로 전력 공급의 불안정성이 커지면서 지역 단위에서 전력을 생산·소비하는 분산에너지 시스템이 대안으로 주목받고 있다. 분산에너지는 주로 태양광·풍력 등 친환경 재생에너지와 전기차, 에너지저장장치(ESS)를 기반으로 하며, 대규모 발전소와 장거리 송전망 없이도 효율적인 전력 운영이 가능한 경제적·지속가능한 에너지 모델로 평가된다.

하지만 재생에너지는 일조량이나 풍량 등 외부 요인에 따라 발전량이 변동되기 때문에, 원하는 시간에 필요한 전력을 안정적으로 공급하기 어렵다는 한계가 있다. 이러한 단점을 보완하는 핵심 기술이 가상발전소(VPP)다. VPP는 지역 곳곳에 분산된 에너지 자원을 정보통신기술(ICT)로 통합·관리해 하나의 발전소처럼 에너지 생산과 분배를 최적화하는 시스템이다.

변 박사 연구팀은 예측 정밀도, 자원 통합 속도, 계통 이행률 등 모든 항목에서 국내 최고 수준의 성능을 갖춘 ‘Proactive VPP’를 개발했다. 이 기술은 가상현실 기반 디지털 트윈과 AI를 활용해 태양광 발전 예측 오차를 연평균 5% 이내, 풍력 발전 예측 오차를 9% 이내로 낮췄다. 현재 상용화된 국내 예측 기술(정확도 10~15%) 대비 월등히 향상된 수준이다.

또 1분 이내에 ESS 200대, 전기차 150대, 냉난방공조(HVAC) 100대를 동시에 통합·제어할 수 있는 고속 통합제어 능력을 확보했다. 기존 VPP가 수십 개 단위의 자원을 제한적으로 운영하던 것과 달리, Proactive VPP는 수백 개의 신재생과 섹터 커플링 자원(가스, 열 등)까지 하나의 가상 배터리처럼 통합 운용할 수 있어 확장성이 매우 뛰어나다.

Proactive VPP는 실제 전력시장 참여 실증을 통해 지령 이행률 8% 이내라는 높은 성과를 달성하며 기술의 실현 가능성과 신뢰성을 입증했다. 이는 해외 기술 의존도가 높았던 VPP 분야에서 국산 기술로 수입 대체 효과를 거둔 것은 물론, 향후 해외 전력시장 진출의 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다.

KERI는 해당 기술과 관련해 다수의 SCI급 논문 게재, 국내외 특허 10건 확보, 20건의 지식재산권 출원·등록 등으로 경쟁력을 입증했으며, 이번 출연(연) 우수 연구성과 선정으로 그 가치를 공식적으로 인정받았다.

이번 성과의 가장 큰 기대효과는 전력계통의 안정성 확보다. 국가적으로는 재생에너지 확대에 따른 변동성을 해소하고, 수용성을 높여 탄소중립 목표 달성에 기여할 수 있다. 지역 차원에서는 분산에너지 시장이 활성화되면서 새로운 일자리와 산업 기회가 창출될 것으로 전망된다. 또한 일상적으로는 국민 생활의 편의성을 높이고, 기업에는 에너지 비용 절감과 새로운 비즈니스 모델 창출 등 경쟁력 강화 효과가 기대된다.

변 박사는 “국내 최초로 다양한 분산에너지를 실제 계통 수준에서 통합·운영하는 고도화된 VPP 운영 기술을 완성하며 선진국 수준에 근접했다”며 “특히 다수의 섹터 커플링 자원을 집합화해 여러 서비스를 유연하게 통합 제어하는 부분은 오히려 세계 최고 수준이다. 앞으로 정부 정책과 연계가 강화된다면 해외 시장에서도 주도권을 확보할 수 있을 것”이라고 말했다.