한국전기연구원(KERI) 에너지플랫폼연구센터 변길성 박사팀이 개발한 '선제적 가상발전소(Proactive VPP)' 기술이 '2025년 출연(연) 우수 연구성과'로 선정돼 최근 국가과학기술연구회(NST) 이사장상을 받았다.
최근 인공지능(AI) 기술 확산으로 전력 소비가 급증하고, 발전소 및 송전선로의 건설 지연 등으로 전력 공급의 불안정성이 커지면서, 지역 단위에서 생산하고 소비하는 '분산에너지' 시스템이 대안으로 주목받고 있다. 분산에너지는 주로 태양광이나 풍력과도 같은 친환경 재생에너지와 전기차, 에너지저장장치(ESS)를 기반으로 하며, 대규모 발전소와 장거리 송전망 없이도 효율적인 전력 운영이 가능해 경제성과 지속가능성을 모두 갖춘 에너지 모델로 평가된다.
하지만, 재생에너지는 일조량·풍량 등 외부 요인에 따라 발전량이 변동되기 때문에 원하는 시간에 필요한 전력을 생산·공급하기 어려운 한계가 있다. 이러한 단점을 보완하는 핵심 기술이 바로 가상발전소(VPP)다. VPP는 지역 곳곳에 분산된 에너지 자원들을 정보통신기술(ICT)로 통합·관리하여, 마치 하나의 발전소처럼 에너지 생산과 분배를 최적화하는 시스템이다.
KERI 변길성 박사팀의 성과는 예측 정밀도, 자원 통합 속도, 계통 이행률 등 모든 항목에서 국내 최고 수준의 성능을 자랑하는 'Proactive VPP'를 개발한 것이다. 본 기술은 가상현실 기반 디지털 트윈과 AI를 활용해 태양광 발전의 예측 오차를 연평균 5% 이내, 풍력 발전의 예측 오차를 9% 이내로 낮췄다. 이는 현재 상용화된 국내 예측 기술의 정확도(10~15%) 대비 월등히 향상된 성능을 보여주는 결과다.
또, 1분 이내에 ESS 200대, 전기차 150대, 냉난방공조(HVAC) 100대를 동시에 통합 관리할 수 있는 고속 통합 제어 능력을 갖췄다. 뿐만 아니라 기존 VPP가 수십 개 단위의 자원을 제한적으로 운영했던 것과 달리, Proactive VPP는 수백 개의 신재생 및 섹터 커플링 자원(가스, 열 등)까지도 하나의 가상 배터리처럼 통합 운용할 수 있어 확장성이 매우 뛰어나다.
Proactive VPP는 실제 전력시장 참여 실증을 통해 지령 이행률 8% 이내라는 높은 성과를 달성하며, 기술의 실현 가능성과 신뢰성도 입증했다. 이는 해외 기술에 크게 의존하던 VPP 분야에서 국내 기술로의 수입 대체 효과는 물론, 향후 해외 전력시장 진출까지 기대할 수 있는 기반이 마련됐음을 의미한다.
KERI는 기술과 관련해 다수의 SCI급 논문 게재와 10건의 국내외 특허 확보, 20건의 지식재산권 출원·등록을 진행하며 경쟁력을 입증했고, 올해 출연(연) 우수 연구성과로도 선정되며 그 가치를 인정받았다.
이번 성과의 가장 큰 기대효과는 전력계통의 안정성 확보다. 국가적으로는 재생에너지 확대에 따른 변동성을 해결하고, 수용성을 높여 탄소중립 목표 달성에 기여할 수 있으며, 각 지역에서는 분산에너지 시장이 떠올라 새로운 일자리와 산업 기회도 창출될 것으로 기대하고 있다. 일상에서는 국민 삶의 편리함을 더하고, 기업들은 에너지 비용 절감과 새로운 비즈니스 모델 창출을 통해 경쟁력을 확보하는 등 성과의 파급력이 매우 클 것으로 보고 있다.
변길성 박사는 "국내 최초로 다양한 분산에너지를 실제 계통 수준에서 통합·운영하는 고도화된 VPP 운영 기술을 완성하며, 선진국 수준에 근접했다"라고 밝히며 "특히 다수의 섹터 커플링 자원을 집합화하여 여러 서비스를 통합적으로 유연하게 제어하는 것은 오히려 우리가 세계 최고 수준으로, 앞으로 정부 정책과 잘 연계된다면 해외 시장에서 주도권 확보가 가능할 것"이라고 전했다.
향후 연구팀은 대규모언어모델(LLM)을 활용한 차세대 AI를 접목해, 분산에너지의 단순한 제어를 넘어 스스로 학습하고 의사 결정하는 '자율형 VPP 기술'로 진화시킨다는 계획이다. 아울러, 섹터 커플링 자원의 확장과 고도화된 최적화 기술 개발을 통해, Proactive VPP를 스마트 에너지 시대의 핵심 운영 기술로 발전시켜 나갈 예정이다.