디지털 트윈 기술이 전력계통 운영의 핵심 도구로 자리 잡고 있습니다. 물리적 전력 시스템을 가상공간에 정밀하게 복제하여 실시간 시뮬레이션과 제어를 가능하게 하는 이 기술은, 계통 운영의 효율성과 안정성을 획기적으로 향상하는 핵심 설루션으로 주목받고 있습니다. 특히 재생에너지 확대와 분산전원 증가로 복잡해진 계통을 실시간으로 분석·예측하고, 문제 발생 전에 대응할 수 있는 능력이 디지털 트윈을 통해 현실화되고 있습니다. 이 글에서는 디지털 트윈의 모델링 기법, 실시간 제어 방식, 그리고 운영 사례를 중심으로 전력계통에 어떻게 적용되고 있는지 살펴봅니다.
디지털 트윈 모델링 기법과 전력계통 구축 사례
디지털 트윈은 물리적인 전력망, 발전소, 부하설비 등을 소프트웨어로 정밀하게 복제한 ‘가상 계통’입니다. 디지털 트윈 기술에서 핵심은 실제 전력 계통의 상태 정보를 실시간으로 수집하고, 이를 바탕으로 가상의 모델이 물리 시스템과 동일한 상태를 유지하며 스스로 학습하고 예측 기능을 수행하는 데 있습니다. 전력 계통에 디지털 트윈을 적용하려면 고해상도 GIS 데이터, 계통 구성도, 센서를 통한 실시간 운영 정보, 전력 품질 데이터 등이 유기적으로 통합되어야 하며, 이 모든 정보를 정확히 연결하기 위해서는 IoT 센서와 안정적인 통신 인프라가 필수적으로 갖춰져야 합니다. 2026년 현재, 한국전력은 ‘지능형 전력계통 시뮬레이터’를 통해 송배전망의 구조를 1:1로 복제한 디지털 트윈을 운영 중이며, 이는 예비력 예측, 부하 흐름 분석, 사고 시나리오 테스트 등에 활용되고 있습니다. 또한, 신재생에너지 계통 연계가 활발한 제주도에서는 태양광·풍력 출력의 실시간 시뮬레이션을 통해 전압·주파수 이상을 사전에 분석하고, 사전 제어 명령을 내리는 디지털 트윈 시스템을 실증 운영하고 있습니다. 모델링 기법은 단순히 물리적 모사에 그치지 않고, AI 기반 예측모델과 연동되어 자율적으로 학습하고, 시간 경과에 따라 정밀도가 향상되는 특징을 가지고 있습니다.
실시간 제어 기술과 디지털 트윈의 통합 운영
디지털 트윈이 단순한 시뮬레이션 도구에서 벗어나 실시간 제어 시스템으로 발전하고 있다는 점도 주목할 부분입니다. 센서와 통신 기술을 통해 물리 계통의 데이터를 수초 단위로 수집하고, 가상의 모델에서 계통 상태를 예측한 뒤, 물리 시스템에 제어 명령을 보내는 ‘양방향 연동 구조’가 핵심입니다. 예를 들어, 송배전 계통에서 사고가 발생할 가능성이 있는 변압기 구간의 과열 신호를 감지하면, 디지털 트윈은 그 구간을 우회하는 최적 경로를 시뮬레이션하고, 실제 계통에 우회제어 명령을 전달합니다. 이 과정은 수동 개입 없이 AI 알고리즘을 통해 자동으로 수행되며, 전체 응답 시간은 수 초 내에 이뤄질 수 있습니다. 2026년 현재, 전력거래소는 실시간 수요예측 시스템과 디지털 트윈 기술을 결합해 전력가격(SMP)이 급등할 가능성이 있는 구간을 사전에 감지하고, 이에 따라 ESS의 충·방전 스케줄을 유연하게 조정하는 실증 사업을 진행 중입니다. 한편, 스마트시티에 구축된 배전망에서는 AMI 데이터를 기반으로 한 디지털 트윈이 개별 소비자의 전력 부하를 실시간으로 모니터링하며, 정전이 발생할 경우 자동으로 전력을 우회 공급하는 기능까지 구현되고 있습니다. 이처럼 실시간 제어 기술은 단순한 자동화 수준을 넘어, 이상 징후를 사전에 감지하고 계통 복구를 자율적으로 수행하며, 다양한 유연성 자원과도 연동되는 고도화된 운영 체계로 발전하고 있습니다.
디지털 트윈 운영기술의 발전 방향과 정책적 과제
디지털 트윈 기반 계통운영이 전력 산업의 핵심 기술로 자리 잡기 위해서는 운영기술(OT: Operational Technology)과 정보기술(IT)의 유기적인 통합이 요구됩니다. 또한, 기술 도입을 넘어 이를 안정적이고 지속가능하게 운영할 수 있는 법·제도적 기반 마련이 필수입니다. 첫째, 고정밀 계통 데이터 확보를 위한 센서 인프라 확충이 선결 과제입니다. 현재 많은 지역에서는 통신 불안정, 데이터 지연, 측정 오차 등으로 인해 디지털 트윈의 정밀도가 제한적입니다. 이에 따라 정부와 지자체는 스마트 센서, 고속 통신망(LTE-M, 5G), 디지털 변전소 구축에 대한 투자를 확대하고 있습니다. 둘째, 디지털 트윈 운영 인력과 전문 기술자의 양성이 중요합니다. 특히 전력·IT·AI 융합 역량을 갖춘 기술인력 부족 문제가 제기되고 있으며, 이를 해결하기 위한 산학 협력, 인증 교육 과정, 실무 기반 시뮬레이션 훈련 프로그램 등이 확대되고 있습니다. 셋째, 데이터 보안과 사이버 위협 대응도 중요 과제입니다. 디지털 트윈은 수많은 실시간 데이터를 수집·분석하는 시스템이기 때문에 외부 해킹, 데이터 변조 등의 위험에 취약할 수 있습니다. 이를 보완하기 위해 국가 차원의 스마트그리드 보안 규격 제정과 함께, 운영기관 내 보안 전담 인력 확보가 병행되고 있습니다. 2026년 이후 디지털 트윈은 스마트 계통운영의 핵심 플랫폼으로 자리 잡을 것으로 보이며, AI·DR·VPP 등 다양한 계통 기술과 융합되어 보다 정교한 전력운영 체계를 구현할 수 있게 될 것입니다. 디지털 트윈은 단순한 가상 시뮬레이션을 넘어, 실시간 제어와 예측 기반 운영을 가능하게 하는 차세대 전력망의 핵심 기술입니다. 재생에너지 확대, 분산전원 증가, 계통 복잡화 등 다양한 변화 속에서, 디지털 트윈은 안정성과 효율성을 동시에 확보할 수 있는 설루션으로 부상하고 있습니다. 앞으로는 기술 적용을 넘어, 제도적 기반과 인력 양성, 보안 체계 구축까지 통합적으로 추진되어야 진정한 디지털 계통운영 시대가 열릴 수 있습니다. 지금이 바로 디지털 트윈 도입을 전략적으로 준비해야 할 시점입니다.