IEC 61850 기반 태양광발전 인터페이스 기술 확보
세계 최초 ‘플러그 앤 플레이’기능 통해 시스템 연계
세계 각국이 신재생에너지의 보급 확대와 전력설비 지능화에 심혈을 기울이고 있는 가운데 사용국가, 전력회사, 제작사에 관계없이 태양광 등 신재생에너지 분산전원을 지능형 전력망(스마트그리드)에 손쉽게 접속할 수 있도록 하는 핵심 연계 기술이 국내에서 처음 개발됐다. 추후 관련 기기 수출증대 효과는 물론 분산
한국전기연구원(원장 박경엽)은 최근 전력설비 통신 인터페이스의 국제 표준인 IEC 61850 규격이 적용된 태양광 발전시스템 인터페이스를 국내 최초로 구현하고, 분산전원을 ‘플러그 앤 플레이(PnP)’ 방식으로 연결할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.
이번 기술 개발은 전기연구원 스마트배전연구센터가 자체 기본사업인 'IEC 61850 기반 분산전원 인터페이스 기술 개발' 과제 수행을 통한 것이다. ‘IEC 61850’은 스마트그리드의 다양한 영역(전력생산, 송전, 배전, 태양광, 풍력, 전기자동차, 저장, 스마트홈)에서 사용되는 지능형 전자장치(IED)의 통신을 위한 핵심적인 국제 표준이다.
현재 전력설비들의 인터페이스 규격으로서 IEC 61850 표준을 적용하는 관련 규격 및 규정이 늘어나고 있다. 국내에서는 대기업을 중심으로 관련 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. IEC 61850은 다양한 성능과 기능을 가지는 설비들의 인터페이스에 대한 포괄적인 내용에 관하여 언급하고 있어 그 내용이 매우 방대하고 복잡하다. 분산전원을 생산하는 기업들이 이를 분석하고 구현하는 것이 현실적으로 대단히 어려울 수밖에 없다.
전기연구원 연구팀은 이러한 현실을 반영해 분산전원을 생산하는 기업이 국제적인 표준을 요구하는 여러 가지 환경과 조건에서 분산전원을 손쉽게 상위 시스템과 접속하도록 하는 해당 기술을 개발했다. 해당 기술을 이용하면 분산전원이 IEC 61850 기반의 인터페이스를 가지는 서버 혹은 클라이언트들과 정보교환을 할 수 있도록 해준다. 분산전원과의 접속은 직렬(serial) 통신 방식을 기본으로 하며, 분산전원이 제공하는 다양한 방법에 맞춰서 주문 제작이 가능하다.
개발된 기술은 작고 저렴한 상용 임베디드 모듈을 이용해 구현됐다. 특히 분산전원의 접속 및 운전과 더불어 전체 분산전원 시스템의 재구성을 자동으로 수행하는 ‘플러그 앤 플레이(PnP)’ 기능을 포함하고 있다는 점이 큰 특징이다. 분산전원이 PnP 기능을 이용해 손쉽게 상위 운영시스템과 연계돼 운전할 수 있도록 한 것은 아직 국제적으로 가장 앞선 기술력을 자랑하는 기업에서도 기술개발 보고가 없는 세계 최초의 기술이다. 개발된 분산전원의 인터페이스는 IEC 61850 국제 표준 규격의 적합성을 시험하는 ‘국제공인 Level A 인증시험기관’에서 적합성 시험까지 마쳐서 상품화에 필요한 시간과 비용을 최소화한 것도 큰 장점이다.
이재덕 스마트배전연구센터 책임연구원은 “이번에 개발한 분산전원의 인터페이스는 우선 태양광 발전시스템을 목표로 개발됐으며 현재 마이크로그리드 테스트 베드에 연계해 실증 운전 중”이라며 “향후 접속하고자 하는 분산전원들의 데이터 모델을 변경하면 풍력 발전, 에너지 저장장치 등 다양한 분산전원의 인터페이스로 적용 가능하며 분산전원 보급 확대에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 설명했다.
전기연구원 스마트배전연구센터는 현재 자체 보유한 실증 시험장에서 개발된 IEC 61850 인터페이스를 상용 태양광 발전 시스템에 적용해 그 성능을 실증하고 있다. 향후 기술이전을 통해 우리나라의 분산전원 생산 기업들의 기술경쟁력 제고와 분산전원 관련 산업 성장에 기여할 것으로 전망된다.
※ IEC 61850 표준 = ‘IEC 61850 표준’은 원래 변전소에 설치되는 다양한 전력설비들 간의 정보 교환과 상호 운용성 확보를 위해 마련된 국제 통신 표준이다. 그러나 점차 그 적용범위가 확대돼 분산전원을 비롯한 대부분의 전력설비들의 인터페이스를 위한 국제 표준으로 자리매김하고 있다. 또한 그 적용범위는 계속 확대 중이며, 스마트그리드 실현을 위한 가장 핵심적인 국제 통신 표준이다.
※ 플러그 앤 플레이(PnP) = ‘플러그 앤 플레이(Plug & Play. PnP)는 꽂아서(Plug) 바로 사용(Play) 한다는 뜻으로 어떤 시스템에 주변기기를 추가할 때 별도의 물리적인 설정을 하지 않아도 설치만 하면 그대로 사용할 수 있도록 하는 기능을 말한다. IEC 61850 기반의 통신 시스템은 기본적으로 오프라인 설계를 바탕으로 시스템을 구성한다. 하지만 다양한 분산전원이 투입 또는 차단되는 스마트그리드 환경에서는 고정된 오프라인 시스템 설계는 한계가 있으며 필연적으로 동적 구성이 가능한 시스템 구성 기술을 필요로 하는데 플러그 앤 플레이 기술이 그 요구를 충족한다. 개발된 분산전원의 플러그 앤 플레이 기술은 새로운 분산전원이 연결될 경우 자동으로 장치가 인식되고, 인식된 장치에 주소를 할당하고, 그 주소를 이용하여 운전에 필요한 환경설정을 함으로써 기존 장치와 새로 추가된 장치들이 자동으로 동작할 수 있도록 하는 기술이다.