[Best R&D Group] 최승연 고려대 미래배전시스템연구실 교수

스마트한 전기연구, 스마트한 전기소비
 

전력생산방법이 다양해지면서 기존설비를 유지해 최소비용으로 최대한 효율적으로 전기를 공급할 수 있는 연구가 국내에서도 필요한 시점이 왔다. 신재생에너지의 등장, 전기자동차 활성화 그리고 AI 연구까지 가세하며 전기연구에도 변화의 바람이 불고 있다.
 

사진=임성희 기자

고려대 전기전자공학부 전력계통 전문 연구진으로 기초연구실 선정
‘에너지 전환 환경에서의 통합 유연전력시스템 기술 개발’로 기초연구실에 선정된 고려대 연구그룹은 전기전자공학부 최승연 교수를 필두로 이병준, 장길수, 주성관 교수가 참여하고 있다. “고려대는 전력시스템 분야별로 오랫동안 전문성을 갖고 연구해오신 교수님들이 계셔서 서로의 시너지를 높게 인정받아 기초연구실에 선정된 것 같습니다”라며 최승연 교수는 선정의 원동력을 밝혔다.
 
수력발전, 화력발전, 원자력발전 등 여러 형태로 발전된 전기에너지를 소비자에게 공급하기 위해 연결된 전기설비를 전력계통이라고 한다. 전력계통은 발전설비, 송배전설비(송전선, 변전소, 배전선 등), 수용설비로 구성되며 각 과정은 전기가 소비자에게 전달되기까지 없어서는 안 될 필수설비다. 몇십 년 전만 해도 발전과 송전에 초점이 맞춰져 있어 전기를 어떻게 많이 생산해서 얼마나 안정적으로 내보내느냐에 기술 개발이 집중돼 있었는데, 2000년대 들어와 에너지 환경이 크게 변하면서 다양한 고민거리가 생겼다. 친환경을 화두로 신재생에너지 태양광 패널이 여기저기 설치되고 전기자동차들이 도로에 하나둘씩 늘어나면서 에너지를 관리하는데 많은 불확실성이 생긴 것이다. 그리고 송배전시스템에서 AC와 DC 방식의 혼용도 늘고 있다. 우리나라 특성상 발전소들은 국토 변두리에 있고 에너지를 많이 소비하는 대도시들은 국토 중심부에 있어 장거리 전송이 되면서 소비자들이 안전하게 사용할 수 있는 저전력으로 바꿔주는 AC(교류) 방식으로 기존설비가 구축돼 있는데, 기술이 발전하면서 고전력을 견딜 수 있는 반도체소자 개발로 고압을 손실 없이 장거리 전송할 수 있는 DC(직류) 방식이 실생활에 파고들기 시작했다 “전기자동차 배터리도 DC, 태양광 패널도 DC다 보니 기존 AC 설비에 DC 방식을 어떻게 적용하느냐가 큰 고민거리죠. 게다가 신재생에너지는 환경에 따라 발전량이 불확실하고, 전기자동차가 늘어나면서 언제, 어느 곳에서 충전하는지를 예측할 수 없는 등 난관에 봉착하게 됩니다. 앞으로 국가적 차원에서 크게 다뤄질 수 있는 부분이고 연구를 통해 최선의 대안을 마련해야 하는 상황입니다. 기존의 설비를 사용하면서 신기술을 도입하는 방법을 연구하는 게 본 연구실의 기본 골자입니다”라며 최승연 교수는 강조했다.
 

최승연 교수는 스마트그리드와 마이크로그리드를 중점적으로 연구하는 미래배전시스템연구실을 운영하며 미래 전력계통을 이끌 인재양성에도 앞장서고 있다. 사진 =임성희 기자

불확실성 줄이고 효율적 전기공급 연구
연구실 연구진별로 계통의 유연성을 확보하기 위해서 발전 분야는 신재생에너지 불확실성과 보조서비스 시장을 고려한 제어 가능성을 확보하고, 전기소비자 수요분야는 전기자동차에 초점을 맞춰 진행한다. 송배전분야는 에너지 수요와 공급을 정확히 감시, 해석해 유연성을 높이는 연구를 진행할 계획이다. “우리 고려대는 그동안 산업체와 협업을 많이 해왔기 때문에, 산업현장에서 정말로 필요한 기술이 무엇인지를 알고 있습니다. 이번 연구를 통해 산업현장에 도움이 되는 기술을 개발하고 싶습니다” 전기는 저장할 수 없어서 수요와 공급을 적절히 잘 유지하는 게 중요하다. 신전력설비(신재생에너지와 전기자동차 등)의 불확실성과 가변성으로 전력계통의 안정성이 떨어질 수 있어, 수요패턴이나 신재생에너지 예측을 통해 수요와 공급의 균형을 유지하는 게 중요한데 이 과정에서 빅데이터와 AI의 필요성이 제기된다. 최승연 교수는 “2000년대부터 인공지능에 관한 고민을 했습니다. 전력계통은 1%만 실패해도 정전이 될 수 있는 특성이 있습니다. 인공지능에 적용하려면 기존계통에서의 운영이나 방법들이 해결할 수 없는 것들을 해결하는 쪽으로 적용해야 한다고 생각해 굉장히 신중한 입장입니다. 그리고 가장 중요한 건 현장에 계신 분들이 정말 유용하게 사용할 수 있는 기술을 개발하는 것이기에 AI 연구 주제를 잡는데 가장 많이 고려하고 있습니다”라고 밝혔다. 그는 한국전기연구원을 거쳐 모교인 고려대에 부임했고, 스마트그리드와 마이크로그리드를 중점적으로 연구하는 미래배전시스템연구실을 운영하고 있다. 배전계통에서 공통으로 적용할 수 있는 해석용 프로그램을 개발하고 싶다는 계획을 피력하며 최승연 교수는 엔지니어로서 현장 중심적인 연구에 많은 무게중심을 두고 있다고 덧붙였다.
 
전기 없는 세상에서 우리가 살 수 있을까? 전기는 에디슨이 만든 이후부터 인간의 삶과 그 궤를 같이해오고 있다. 인간의 삶이 변하면 전기도 변해야 한다. 인간이 기술을 발전시키며 5G를 넘어 6G를 바라보는 세상이 됐지만, 이 모든 기반에 전기가 있다는 걸 아는 사람은 많이 없을 것이다. 그만큼 전기는 사람들의 일상 속에 공기처럼 존재하고 있으며 보이지 않기에 그 고마움을 잘 모른다. 우리가 편하게 전기를 쓰는 데는 정책적으로나 기술적으로 전문가들의 헌신이 뒤따른다. 그 기술적 연구의 중심이 될 고려대 기초연구실의 행보를 기대해본다.

이슈메이커 임성희 기자 shlim@issuemaker.kr