MIT 연구: 사이버 공격 후 전력망 안정화를 위한 태양 에너지와 배터리의 잠재력

최근 매사추세츠 공과대학(MIT)의 엔지니어들이 다소 미래지향적인 연구 결과를 발표했습니다. 사이버 공격이나 극한의 기상 조건이 발생할 경우, 주거용 태양광 패널, 배터리, 전기 자동차, 히트 펌프, 온수기와 같은 장치가 함께 지역 전기 시장을 구축하여 전력 공급을 복구하고 전력망의 부담을 덜어줄 것으로 예상됩니다.

전력망에서 분산형 에너지 자원의 비중이 지속적으로 증가함에 따라 사이버 공격으로 인한 잠재적 위험이 점차 두드러지게 나타나 전력망의 안정성에 심각한 위협을 초래하고 있습니다. 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 게재된 논문 "신뢰할 수 있는 IoT를 통한 전력망 복원력 강화 - 조정된 자산(Enabling Grid Resilience through Trusted IoT - Coordinated Assets)"에서 MIT 연구진은 분산형 에너지가 여러 가지 편의성을 제공하지만, 전력망에 새로운 보안 위험을 초래한다고 지적했습니다.

그러나 연구진은 그리드 엣지 장치와 사물 인터넷(IoT) 장치가 이 문제 해결의 열쇠가 될 수 있음을 발견했습니다. 사용자 측 근처에 배치되고 옥상 태양광 패널, 전기차 충전기, 스마트 온도 조절 장치와 같은 일반적인 품목을 포함하는 이러한 장치는 지역 전력 시장을 형성하여 예기치 않은 정전 및 기타 비상 상황에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.

이러한 비전을 실현하기 위해 MIT 연구팀은 유레이카(Eureica, Efficient, Ultra-Resilient IoT - Coordinated Assets)라는 혁신적인 프레임워크를 제안했습니다. 미래에는 대부분의 그리드 엣지 기기가 IoT에 연결될 것이라는 가정에 기반하여, 이 프레임워크는 다양한 기기 간의 무선 상호 연결을 구현하고 대규모 분산 기기 네트워크를 구축할 수 있도록 지원합니다.

동시에 연구팀은 지능형 알고리즘도 개발했습니다. 주요 전력망이 공격받거나 고장이 발생하면, 이 알고리즘은 지역 전력 시장에서 장비의 신뢰성을 신속하게 평가하고, 신뢰할 수 있는 장비를 선별하여 정전 상황에 대처할 최적의 장비 조합을 찾아냅니다. 이후, 이 알고리즘은 각 장비가 전력망에 투입하거나 전력망에서 감축해야 하는 전력량을 정확하게 계산하고 조정하며, 참여 장비 소유자는 시장 상황에 따라 상응하는 보상을 받게 됩니다.

연구 과정에서 연구팀은 다양한 전력망 공격 시나리오를 시뮬레이션했습니다. 여기에는 전력망의 여러 레벨과 노드에서 에너지 전송 중단을 유발할 수 있는 다양한 악천후 조건이 포함됩니다. 테스트 결과, 전력 손실률이 5%에서 40% 사이일 때에도 이 알고리즘은 전력망을 효과적으로 안정화하고 공격이나 오작동으로 인한 영향을 최소화할 수 있는 것으로 나타났습니다.

MIT 기계공학과 연구원 아누 아난타스와미는 "모든 소형 기기는 자체 에너지 소비 조절에 기여할 수 있습니다. 스마트 식기세척기, 옥상 태양광 패널, 전기 자동차와 같은 기기를 최대한 활용한다면 전력망의 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다."라고 말했습니다.

물론 연구팀은 이러한 지역 전력 시장을 진정으로 구축하기 위해서는 아직 많은 과제가 남아 있음을 잘 알고 있습니다. 고객, 정책 입안자, 그리고 지역 공무원들의 지원뿐만 아니라 기술적 혁신 또한 필요합니다. 예를 들어, 전기 자동차가 전력망으로 전력을 되돌려 보낼 수 있도록 하는 첨단 전력 인버터 개발이 필요합니다.

아누 아난타스와미는 "이는 지역 전력 시장 구축을 위한 첫걸음일 뿐입니다. 아직 빠르게 진행되어야 할 작업이 많습니다. 하지만 이는 의심할 여지 없이 유망하고 좋은 시작입니다."라고 강조했습니다. 이 연구는 특수 상황에서 전력망의 안정성을 개선하는 데 새로운 아이디어와 방향을 제시하며, 미래 에너지 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.