[이코노믹리뷰=홍석윤 기자] 태양이나 풍력을 이용하는 재생 에너지의 가장 큰 문제는 날씨다. 그런데 가상 발전소(Virtual Power Plants)가 이 문제를 해결할 수 있다고?

태양이 쨍쨍 내리쬐지 않고 바람이 불지 않을 때에도 재생 에너지원에서 전기를 공급하는 가상 발전소 기술이 기후 위기를 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 CNN이 7일(현지시간) 보도했다.

영국 뉴캐슬대학교(Newcastle University) 에너지시스템학과 필 테일러 교수는 CNN과의 인터뷰에서 "우리가 만약 통제 가능한 방식으로 우리가 필요로 하는 에너지를 공급하기 위해 재생에너지 기술을 사용할 수 없다면, 우리는 예측 불가능한 상황을 대비하기 위해 여전히 화석 연료 발전을 포기할 수 없을 것”이라고 말했다.

예를 들면 기존의 화석 연료 발전소는 전기 수요와 공급이 예상 밖으로 변동할 경우, 석탄을 더 적게 또는 더 많이 더 태워 그에 대비할 수 있다. 그러나 풍력 발전소와 태양열 발전소와 같은 클린 에너지원은 날씨에 따라 전기 생산이 달라지기 때문에 우리가 필요로 하는 전기 발전을 조절하기가 훨씬 더 어렵다.

그러나 가상 발전소는 재생 에너지의 생산, 발전, 저장 등 각기 분리된 소스(source)를 연결함으로써 이 문제를 해결하려고 시도한다. 엔지니어들이 이러한 자원들을 한 데 모음(pooling)으로써 재생 에너지 발전소들이 전통적인 발전소처럼 작동하도록 만들 수 있다는 것이다.

예를 들어, 지리적으로 분산되어 있는 10개의 풍력 발전소에 하나의 가상 발전소를 연결하여 각 풍력 발전소의 출력 변동성을 원활하게 할 수 있다. 가상 발전소는 또 에너지 저장소로서의 역할도 한다. 만약 풍력 발전소의 생산이 수요를 앞지르면, 가상 발전소는 나중에 더 많은 전력을 공급할 수 있도록 생산된 전력을 배터리에 충전시킨다. 물론 가상 발전소에는 소비자에게 에너지 사용을 최적화하도록 권장하는 다른 기능들도 통합될 수 있다.

테일러 교수는 "이 모든 것을 조화롭게 제어함으로써, 가상 발전소는 기존의 발전소와 동일하게 전력 공급을 통제 조절할 수 있다"고 말했다.

실시간 에너지 관리

노르웨이 전력회사 스태트크래프트(Statkraft)는 이미 2011년부터 이러한 방식으로 유럽 최대의 발전 시설 중 하나를 운영하고 있다.

독일에 있는 이 가상 발전소도 1만 2000 메가와트 이상의 용량을 보유하고 있어, 이론적으로 500만 가구에 상시로 전력을 공급할 수 있다. 이 가상 발전소는 대용량 배터리 등, 전기발전 및 저장시설을 갖추고 클라우드 기반 인공지능을 사용해 유럽 전역의 풍력, 태양광, 수력발전소 1500여 곳과 연결되어 있다.

연결된 모든 발전소로부터, 전력 발전 예측치와 실제 전력 생산 데이터가 지속적으로 가상 발전소로 피드백된다. 여기에 에너지 시장가격 데이터까지 더해지면서 스태트크래프트는 전력 수요와 공급량을 실시간으로 조율한다.  

전기 공급이 과잉이면 발전소의 생산량을 조절하거나 에너지를 나중에 사용하기 위해 저장할 수 있다. 이것은 단지 에너지 저장 뿐 아니라 전기 생산량이 적은 소규모 생산자들도 자신이 생산한 전력을 시장에 팔 수 있게 해주고 에너지 가격의 급등이나 급락을 막을 수 있도록 돕는다.

스태트크래프트의 안드레아스 베이더 영업담당 부사장은 "독일의 풍력 발전소에서 생산한 전력을 스페인에 있는 배터리에 연결할 수 있으며 언제든 그 양을 조절할 수 있다"고 말했다.

테일러 교수는 가상 발전소에서는 연결된 모든 구성 요소의 적절한 균형을 유지하는 것이 가장 중요하다고 말한다.

"풍력 발전소에서 아무리 많은 전력을 생산해도 이를 다 저장하지 못한다면 가상 발전소는 제 역할을 충분히 할 수 없겠지요”

테일러 교수는 앞으로 가상 발전소가 저탄소 미래로의 전환에 상당한 기여를 할 수 있을 것이라고 단언한다. 그러나 가상 발전소가 완벽한 것은 아니다.

예를 들어, 가상 발전소에 참여하는 기업마다 각각 개별적인 상업적 계약이 필요하다는 점에서 복잡성을 야기한다. 또 데이터 수집과 통신을 위해 소프트웨어 시스템에 크게 의존하고 있어 사이버 공격에 취약하다는 점이다.

스태트크래프트도 “사이버 공격이 전 세계적인 에너지망에 대한 큰 위협"이라고 설명했다.

“기존 전통적 발전소에 대한 해킹과 마찬가지로 메가와트급 전력을 가상 발전소에 대한 해킹은 전세계 전력망에 심각한 피해를 끼칠 수 있기 때문에, 회사는 사이버 보안에도 많은 투자를 하고 있습니다.”