기존의 전력망은 고정된 설계값을 기준으로 운영되어 왔습니다. 그러나 재생에너지의 급증과 지역별 출력 집중으로 송전 혼잡, 계통 제약, 출력 제한 등 다양한 문제가 발생하고 있습니다. 이런 상황에서 등장한 기술이 바로 탄력적 송배전망 기술(Flexible Transmission & Distribution System)입니다. DTS(동적 송전온도 시스템), 동적 등급제(Dynamic Rating), 실시간 용량제어는 물리적 설비 증설 없이도 송배전망의 운영 한계를 유연하게 확장시킬 수 있는 핵심 기술입니다. 본 글에서는 각 기술의 원리, 실무 적용 사례, 기대 효과를 중심으로 구체적이고 실질적인 내용을 다루며, 스마트그리드 환경에서의 전략적 가치도 함께 조명합니다.
DTS(동적 송전온도 시스템)의 원리와 실시간 감시 기술
기존 송전선로는 보수적으로 설정된 정격용량에 따라 운전되어 왔습니다. 하지만 실제 운전 환경에서는 선로의 전류 용량이 외기 온도, 풍속, 태양복사 등에 따라 크게 달라질 수 있습니다. DTS(Dynamic Thermal Rating System)는 이러한 변동 요소를 실시간으로 감지해 송전선의 온도와 열적 한계를 분석함으로써, 정적 등급이 아닌 동적 등급을 통해 더 많은 전력을 안전하게 송전할 수 있도록 지원하는 기술입니다.
DTS는 주로 광섬유 기반 센서를 송전선로나 지중케이블 내부 또는 외부에 설치하여 실시간 온도 데이터를 수집합니다. 이 데이터는 열전달 해석 모델과 결합되어 현재 조건에서의 최대 허용 송전용량을 계산하는 데 활용됩니다. 예를 들어 외기 온도가 낮고 풍속이 높은 겨울철에는 선로 냉각 효과가 커져, 기존 정격 대비 10~30% 이상 높은 송전이 가능한 것으로 분석되는 경우가 많습니다.
실제 사례로 프랑스의 송전망 운영사 RTE는 주요 혼잡 구간에 DTS를 적용해 재생에너지 출력이 집중되는 시간대에도 출력 제한 없이 계통을 운영했습니다. 국내에서도 한국전력이 제주 지역과 일부 장거리 송전 노선에 DTS를 시범 적용해, 동일 설비 조건에서도 송전 여유가 크게 증가하는 효과를 확인하고 있습니다.
결과적으로 DTS는 단순한 계측 기술이 아니라, 송전망을 고정된 설비가 아닌 실시간 상태에 따라 활용도가 달라지는 유연한 자산으로 전환시키는 기술입니다. 재생에너지 확대 국면에서 송전 혼잡을 완화하고, 설비 증설 없이도 계통 수용력을 높일 수 있다는 점에서 실무적 가치가 매우 큽니다.
동적 등급제(Dynamic Rating)의 개념과 운영 전략
동적 등급제는 DTS보다 한 단계 확장된 개념으로, 송전선뿐 아니라 변압기, 개폐기, 지중케이블 등 다양한 전력 설비에 대해 정격값을 실시간 운전 조건에 맞춰 조정하는 운영 전략입니다. 기존에는 설비 보호를 위해 가장 불리한 조건을 기준으로 정격을 설정했지만, 실제 운전에서는 그러한 조건이 지속되는 경우는 많지 않습니다.
예를 들어 변압기의 경우 주변 온도, 냉각 방식, 부하 지속 시간에 따라 단기적으로는 정격 이상의 운전이 가능함에도 불구하고, 기존에는 이를 활용하지 못했습니다. 동적 등급제는 실시간 온도, 부하, 열 축적 상태를 분석해 일정 조건 하에서는 정격 초과 운전을 허용함으로써 계통 유연성을 확보합니다.
영국 National Grid는 도심 변전소에 동적 등급제를 도입해, 설비 증설 없이 약 15% 이상의 추가 용량을 확보했습니다. 특히 재생에너지 출력이 급증하는 시간대에 출력 제한 대신 동적 등급을 적용함으로써 계통 안정성과 경제성을 동시에 달성한 사례로 평가받고 있습니다.
국내에서도 지중선 과부하가 빈번한 수도권과 대도시 지역을 중심으로 동적 등급제 도입 논의가 진행 중입니다. 향후 디지털 트윈 기술과 결합되면 설비 상태를 가상 환경에서 예측·검증하고, 실제 운전 조건에 즉시 반영하는 고도화된 운영이 가능해질 전망입니다.
동적 등급제는 설비 수명을 무리하게 단축시키는 방식이 아니라, 실시간 상태를 기반으로 한 합리적 운전 전략입니다. 이는 재생에너지 확대로 인한 계통 부담을 완화하면서도, 투자 대비 운영 효율을 극대화할 수 있는 현실적인 해법으로 자리 잡고 있습니다.
실시간 용량제어 기술과 스마트그리드 연계의 중요성
실시간 용량제어는 DTS와 동적 등급제에서 확보한 정보를 종합해, 전력 흐름을 자동으로 조정하는 기술입니다. 이는 단순히 허용 용량을 늘리는 데 그치지 않고, 전력의 경로와 분산 방식 자체를 실시간으로 최적화하는 것을 목표로 합니다.
예를 들어 특정 송전선로에서 과부하가 감지되면, 시스템은 인접 선로의 DTS 데이터를 조회해 여유가 있는 경로로 전류를 자동 분산합니다. 동시에 ESS 충·방전이나 DR 자원 제어를 연계해 지역 부하를 낮추는 방식도 함께 적용할 수 있습니다. 이러한 의사결정은 사람의 개입 없이 AI 기반 운영 시스템에 의해 수 초 이내로 이뤄집니다.
독일 TenneT는 풍력 출력 변동성이 큰 북부 지역에서 실시간 용량제어 시스템을 구축해, 송전 혼잡과 출력 제한을 크게 줄였습니다. 기상 데이터, 발전량 예측, 선로 온도 정보를 통합 분석해 전력 흐름을 자동 조정한 결과, 재생에너지 출력 제한 비율이 30% 이상 감소했습니다.
이 기술은 스마트그리드와의 결합이 필수적입니다. 고해상도 센서, 신뢰성 있는 통신망, 데이터 표준화, AI 제어 알고리즘이 함께 구축되어야만 실시간 용량제어가 제대로 작동합니다. 단순한 설비 기술이 아니라, 계통 운영 방식 전반을 바꾸는 시스템 혁신에 가깝습니다.
결론적으로 실시간 용량제어는 정적인 송배전망을 지능형·탄력적 전력망으로 전환시키는 핵심 기술입니다. 재생에너지 수용성 확대, 송전 혼잡 완화, 설비 투자 최소화라는 세 가지 목표를 동시에 달성할 수 있는 현실적인 대안으로, 향후 스마트그리드 시대 전력망 운영의 중심 기술로 자리매김할 것입니다.