2026년을 앞두고 전력계통의 복잡성이 빠르게 증가하고 있습니다. 그에 따라 전력 운영기관과 연구기관은 ‘가상계통 시뮬레이션(Virtual Grid Simulation)’ 기법에 주목하고 있습니다. 이 기술은 실제 계통에 영향을 주지 않고 다양한 시나리오를 실험해 볼 수 있어, 정책 검토와 기술 실증 모두에서 효과적인 도구로 평가받고 있습니다. 본 글에서는 ▲AI 기반 예측을 반영한 시뮬레이션 기법, ▲가상 시나리오 설계의 핵심 요소, ▲현장 연계 실증 사례를 중심으로, 실무에 즉시 활용 가능한 시뮬레이션 전략을 소개합니다.
AI 예측 기반 시뮬레이션 기술의 진보
과거의 전력 시뮬레이션은 대부분 고정된 수요 패턴과 단순 부하 곡선을 기반으로 작동했습니다. 하지만 재생에너지의 급속한 확산과 전력 수요의 변동성 증대로 인해, 더 이상 정적 모델만으로는 계통 안정성을 보장할 수 없습니다. 이에 따라 최근 시뮬레이션은 AI 기반 출력예측 데이터를 직접 반영하여 현실을 더욱 정밀하게 반영할 수 있게 되었습니다. 예를 들어, 태양광 발전량은 일사량, 온도, 패널 상태, 구름의 움직임 등 복합적인 변수에 영향을 받습니다. AI 기반 출력 예측 시스템은 이러한 요소들을 통합 분석하여, 시간대별 출력 가능성을 높은 정확도로 산출합니다. 이 데이터를 시뮬레이션 모델에 반영하면, 출력 변화에 따른 계통 충격까지 사전에 시뮬레이션할 수 있습니다. 2024년 전력연구원은 충청권 분산형 전원 시스템에 AI 기반 풍속예측을 적용한 시뮬레이션을 시행했습니다. 그 결과, 기존 모델보다 23% 향상된 예측 정확도를 달성했고, 출력제어 빈도를 크게 줄일 수 있는 운영 시나리오를 도출했습니다. 이러한 사례는 앞으로 시뮬레이션의 정확도를 높이는 데 있어 AI 기술이 필수 불가결하다는 것을 보여줍니다.
현실 반영 시나리오 설계 전략
정확한 가상계통 시뮬레이션을 만들기 위해서는 단순한 부하 시나리오를 넘어, 복합적인 변수와 시간적 흐름을 반영한 ‘현실형 시나리오’ 설계가 필수입니다. 실제 계통에서 일어나는 다양한 조건을 예측하고 대응책을 마련하기 위해서는, 시나리오 자체가 정교해야만 그 결과도 신뢰할 수 있습니다. 예를 들어, 시나리오 설계에는 다음과 같은 변수들이 포함되어야 합니다: 계절과 시간대에 따른 부하 증감률 / 기상 변화에 따른 태양광 및 풍력 출력 변동 / 전기차 충전기 사용 증가로 인한 야간 피크 부하 / DR 자원의 응답 지연 시간과 감축 용량 / 예비력 부족 시 출력제어 발동 시점입니다. 이러한 복합 변수들을 조합하여, ‘오전 풍속 급증 → 풍력 출력 급등 → 계통 과부하 발생 → ESS 충전 개시 → 오후 태양광 출력 동시 급등 → DR 자원 동원 실패 → 출력제어 발생’ 등의 연쇄 시나리오를 구성할 수 있습니다. 이러한 시나리오는 실제 계통운영에 매우 유용하며, 사전 대응책 수립에 큰 도움을 줍니다. 정리하자면, 시나리오 설계는 단순 조건 나열이 아니라 ‘현실적 위험 요소의 체계적 반영’이 핵심입니다. 전력망은 하나의 생태계이며, 다양한 변수 간의 동시작용을 정확히 모사하는 것이 시뮬레이션의 본질입니다.
연계 실험과 운영 전략 통합: 시뮬레이션의 실무 전환
이제 시뮬레이션은 실험실 수준의 이론에서 벗어나, 실제 계통에 연동되어 운영 결정을 돕는 실무 도구로 진화하고 있습니다. 최근 확산되고 있는 ‘디지털 트윈 기반 실계통 시뮬레이션’은 실시간 계측 데이터와 물리 기반 모델을 결합하여, 실제 계통의 운영 시나리오를 테스트하는 구조로 구성됩니다. 예를 들어, 전북 에너지융복합센터는 태양광 8MW, 풍력 3MW, ESS 5기 등 실계통 설비를 디지털 트윈 화하고, 여기에 시뮬레이션 알고리즘을 연동하여 출력제어 발동 조건을 테스트하고 있습니다. 특정 시간대에 DR 응답률이 낮을 경우 ESS 충방전 전략을 어떻게 조정해야 하는지, 출력급등 상황에서 주파수 안정화 대응 시간이 얼마나 필요한지를 실시간으로 분석할 수 있습니다. 이러한 연계 실험은 기술 검증을 넘어, 실제 정책 수립과 투자 유도에도 활용됩니다. 전력거래소, 한전, 민간 발전사업자 등이 시뮬레이션 기반 데이터를 통해 보상단가, 출력제어 기준, 보조서비스 설계에 있어 합리적 의사결정을 할 수 있게 됩니다. 결국 시뮬레이션은 정책-기술-운영을 통합하는 플랫폼 역할을 수행하게 됩니다. 결론적으로, 가상계통 시뮬레이션은 단순한 예측 도구를 넘어, 실계통의 복잡성과 불확실성에 대응하는 전략적 수단으로 자리 잡고 있습니다. 2026년 이후, 전력망은 더 유연하고 더 민첩한 대응이 요구되며, 이 과정에서 시뮬레이션의 정밀도와 실효성은 전력 인프라의 핵심 경쟁력이 될 것입니다.
