유럽 전력망에서 수년간 미스터리로 남아있던 60초 주기 주파수 하락 현상이 마침내 풀렸습니다. 독일 율리히 연구센터(Forschungszentrum Jülich) 연구팀은 이 주기적인 전력망 변동이 대규모 배터리 저장 시스템이 매분 동시에 수행하는 충전 상태 점검 때문에 발생한다는 사실을 밝혀냈습니다. 이는 전력 수요의 순간적인 급증을 유발해 전력망의 안정성에 영향을 미칩니다.
연구팀은 독일 최대 송전망 운영사 테넷 독일(Tennet Germany)이 수년간 관측해 온 이 현상을 추적하기 위해 율리히 캠퍼스 내 80개 지점에 측정 장비를 설치했습니다. 그 결과, 무정전 전원 공급(UPS)용 대규모 배터리가 있는 곳에서 60초마다 동일한 주기적 전력 소비 패턴을 발견했습니다. 특히, 매분 시작 시점에 점검으로 인한 전력 소비 급증이 확인되었는데, 이는 대부분의 배터리 제조사가 60초를 적절한 점검 간격으로 설정하고, 시스템들이 공통된 시계에 맞춰 동시에 점검을 시작하기 때문으로 추정됩니다. 이 현상은 유럽뿐만 아니라 전 세계적으로 나타나고 있으며, 아일랜드의 경우 데이터센터의 대규모 배터리 시스템이 국가 전력 수요의 약 5분의 1을 차지하며 1분 주기 신호의 진폭이 4배 증가한 사례도 있습니다.
이러한 주기적인 전력 수요 변동은 수력발전소 터빈에 영향을 미쳐 순간적인 수요 급증 시 터빈이 잠깐 느려졌다가 다시 가속하면서 마모가 증가하는 문제를 일으킵니다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 배터리 시스템의 점검 시점을 매분 같은 시각이 아닌 무작위 시점으로 분산할 것을 제안했습니다. 이는 전력망의 안정성을 높이고 발전 설비의 수명을 연장하는 데 기여할 수 있습니다. 이번 연구 결과는 사이버 물리 전력 시스템(cyber-physical power systems)에서 의도치 않은 동기화가 전력망에 미치는 영향을 이해하고, 미래 에너지 시스템 설계에 중요한 시사점을 제공합니다.