[전북=뉴스핌] 김하영 기자 = 지난 8일 방문한 전북 전주시 한국전기안전공사 본사 ESS전기안전센터. 대형 상황판에는 전국 곳곳에 설치된 에너지저장장치(ESS)의 위치가 빼곡하게 표시돼 있었다.

화면에서 특정 사업장을 선택하자 배터리 충전율과 전압, 온도 등 운전 상태가 실시간으로 나타났다. 이상징후가 발생하면 관련 정보가 즉시 포착되고 현장에는 점검 신호가 전달된다.

전기안전공사가 운영하는 인공지능(AI) 기반 디지털 안전관리 플랫폼 'E-On'이다. 전국 법정검사 대상 ESS의 약 96%가 이 플랫폼에 연결돼 있다.

뒤이어 찾은 전북 완주군 에너지저장연구센터에서는 한 단계 더 나아간 안전기술이 시험되고 있었다. 실제 ESS 설비를 가상공간에 그대로 구현한 '디지털트윈'을 통해 사고 가능성과 장기 성능 변화를 사전에 예측하는 기술이다.

재생에너지 확대와 함께 전력을 저장했다 필요할 때 꺼내 쓰는 ESS의 역할이 커지는 가운데, 전기안전공사는 단순 사후검사를 넘어 실시간 감시→이상징후 예측→사고 예방→성능 검증으로 안전관리 영역을 넓히고 있다.

◆ 전국 ESS 96% 한눈에…원전 11기 규모 배터리 관리

전기안전공사 본사 ESS전기안전센터에 들어서자 대형 화면에 전국 ESS 사업장이 한눈에 펼쳐졌다. 특정 사업장을 클릭하면 충전율과 전압, 온도 등 배터리 운전 정보가 실시간으로 표시됐다.

전기안전공사는 AI 기반 디지털 안전관리 플랫폼 'E-On'을 통해 전국 ESS 2444개소를 관리하고 있다. 법정검사 대상 ESS의 95.8%에 해당한다.

E-On은 각 사업장에서 발생하는 배터리 충전율과 전압, 온도 등의 데이터를 실시간 수집한다. 이상징후가 포착되면 전기안전공사와 해당 사업장에 즉시 알림을 보내 점검과 후속 조치를 유도한다.

이를 통해 과충전이나 냉방장치 이상 등 화재로 이어질 수 있는 위험요인을 조기에 파악할 수 있다. 일부 검사는 현장 방문 대신 온라인으로 축적된 데이터를 활용해 진행할 수도 있다.

사업장 한 곳에서 E-On으로 들어오는 디지털 정보는 분당 75개에 달한다. 온도 상승이나 충전율 이상처럼 즉각적인 확인이 필요한 이벤트 정보도 54개 항목에 걸쳐 수집된다.

공사가 관리하는 국내 ESS 설비 규모는 약 11기가와트(GW)다. 발전설비 용량으로 환산하면 1GW급 원전 약 11기에 맞먹는 규모다.

재생에너지 발전량은 기상 상황에 따라 크게 달라지는 만큼 전력을 저장하고 수급을 조절하는 ESS의 중요성은 갈수록 커지고 있다. ESS 보급 확대에 맞춰 관리 대상 역시 지속적으로 늘어날 전망이다.

2024년 1월부터 국내에 새로 설치되는 ESS는 통합관리시스템에 의무적으로 연결해야 사용할 수 있다.

김성호 전기안전공사 재생에너지정책부장은 "법정검사 대상 ESS의 약 96%가 시스템에 연계돼 있다"며 "국가 단위로 ESS를 이처럼 통합 관리하는 플랫폼은 세계적으로도 찾아보기 어렵다"고 말했다.

◆ AI가 잡은 이상징후 실제 설비 개선으로…84건 선제조치

E-On의 강점은 단순히 이상징후를 보여주는 데 그치지 않는다는 점이다. 시스템에서 수집·분석된 데이터는 실제 현장 조치로 이어지고 있다.

지난 7월 기준 AI 분석을 통해 이뤄진 사전 예방조치는 총 84건이다. 배터리 교체를 비롯해 공조시설 고장 수리, 전력변환장치(PCS) 이상에 따른 장비 교체 등이 대표적이다.

사고가 발생한 뒤 원인을 파악하는 기존 방식에서 벗어나, 이상징후 단계에서 설비를 손보는 '예방 중심 안전관리'가 현장에 적용되고 있는 셈이다.

사업자의 자발적인 안전관리 참여를 유도하는 장치도 마련됐다. E-On으로 이상정보를 확인하고 필요한 조치를 이행한 사업장은 현장 방문 없이 온라인 데이터를 활용한 검사를 받을 수 있다. 이 경우 검사 수수료는 일반 현장검사의 절반 수준으로 낮아진다.

재난 대응 기관과의 연계도 확대하고 있다. 공사는 지난해 12월 부산소방재난본부 119상황실과 시스템 연계를 추진했다. 소방기관·배터리 업체와 함께 ESS 재난 대응 행동매뉴얼(SOP)도 제작해 배포했다.

앞으로 다른 지역 소방기관으로 연계를 확대해 ESS에서 이상징후나 사고가 발생할 경우 보다 신속한 대응이 가능하도록 한다는 계획이다.

김 부장은 "ESS 화재를 100% 예방할 수는 없지만 안전관리를 통해 사고로 이어지기 전에 차단되는 사례가 많다"며 "플랫폼 구축 이후 화재도 감소하는 추세"라고 설명했다.

◆ 가상공간에서 ESS 사고 먼저 낸다…디지털트윈으로 전체 시스템 검증

완주군 에너지저장연구센터에서는 ESS 안전관리의 다음 단계가 시험되고 있었다.

핵심은 '디지털트윈'이다. 실제 ESS 설비와 주변 환경을 가상공간에 그대로 구현한 뒤 다양한 고장과 사고 상황을 가상으로 발생시켜 시스템 전체의 안전성을 검증하는 방식이다.

기존 ESS 안전성 시험은 배터리와 PCS, 보호장치 등 개별 제품의 성능과 안전성을 각각 검사하는 데 초점이 맞춰져 있었다.

그러나 실제 ESS는 배터리와 전력변환장치, 배선, 보호장치, 태양광 발전설비, 전력계통 등이 복잡하게 연결돼 있다. 개별 장비에 문제가 없어도 설비 간 연계 과정에서 사고가 발생할 가능성이 있다는 의미다.

연구센터는 이 같은 한계를 보완하기 위해 배터리와 배선, 보호장치, 태양광, 전력계통을 하나의 디지털트윈 환경으로 연결했다. 실제 설비의 운전 상태는 가상공간에 초 단위로 동기화된다.

가상공간에서는 특정 설비가 고장났을 때 다른 설비와 전체 시스템에 어떤 영향을 미치는지 미리 확인할 수 있다. 장기간 사용에 따른 배터리 성능 저하와 수명 변화도 실제 시간이 흐르기 전에 예측할 수 있다.

연구센터에는 실증을 위한 대규모 인프라도 구축돼 있다. 완주 신재생 연계 ESS 안전성 평가센터에는 태양광 1메가와트(MW), 수소연료전지 0.4MW, ESS 12메가와트시(MWh) 규모의 설비가 갖춰져 있다. 총 사업비는 461억7000만원이다.

현재 공사는 실제 ESS 사업장 10여 곳의 운영 데이터를 디지털트윈 시스템에 연계해 검증을 진행하고 있다. 기업 입장에서는 신제품을 시장에 내놓기 전 다양한 운전 조건과 고장 상황을 미리 시험할 수 있다.

향후에는 ESS의 수명 예측과 최적 운전기술 개발까지 연구 범위를 넓힐 계획이다. 미국 전력연구원(EPRI), 노르웨이 에너지기술연구원(IFE) 등 해외 연구기관과 협력해 관련 안전기준의 국제표준화도 추진한다.

오명국 에너지저장연구센터장은 "대한민국을 ESS를 많이 설치하는 나라를 넘어 가장 안전하게 사용하는 나라로 만드는 것이 목표"라며 "디지털트윈과 AI를 기반으로 위험요인을 사전에 찾아 재해 자체가 발생하지 않도록 하는 기술을 개발하고 있다"고 강조했다.

gkdud9387@newspim.com