광주과학기술원(GIST)은 전기전자컴퓨터공학과 김윤수 교수 연구팀이 여러 대의 전기차를 묶어 하나의 배터리처럼 활용하면서 실제 전력시장 거래까지 가능하게 하는 ‘강건한 가상 배터리’ 모델을 개발했다고 24일 밝혔다.

김 교수팀이 개발한 기술은 개별 차량 배터리 상태나 용량 정보를 알지 않아도 전력 운용이 가능하다.

또 수립된 전력 계획을 실제 각 차량에 정확히 나눠 실행할 수 있도록 보장한다는 점에서 기존 기술의 한계를 극복했다는 평가다.

이 기술을 활용하면 전기차를 전력망과 연결해 활용하는 전기차-전력망 연계기술(V2G)의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.

V2G는 전기차를 전력망과 연결해 전기차 배터리의 남은 전력을 전력망에 공급하거나 필요시 전력망으로부터 충전하는 기술이다.

최근 전기차 보급이 급증하면서 전기차는 단순한 이동수단을 넘어 전기를 저장하고 공급하는 ‘이동형 발전소’ 즉 분산에너지자원(DER)으로 주목받고 있다.

그러나 전기차는 태양광이나 발전소와 달리 이동성이 크고 각 차량마다 배터리 용량과 상태가 달라 여러 대를 하나로 묶어 안정적으로 운영하기 어렵다는 한계를 지니고 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 대의 전기차를 하나의 집합으로 묶어 ‘가상 배터리’로 표현하는 수학적 모델을 제안했다.

이 모델은 개별 차량의 복잡한 배터리 상태를 일일이 계산하지 않고 전체를 하나의 큰 배터리처럼 간주해 전력 저장·공급 가능 범위를 한 번에 계산한다.

이를 통해 계산해야 할 경우의 수를 크게 줄여 짧은 시간 안에 전력 공급 가능량을 산출하고 목표 충전량과 충전기 연결 시간이라는 최소한의 정보만으로 전력 운용이 가능하도록 했다.

이와 함께 전체 전력 계획이 개별 전기차의 실제 충·방전으로 오차 없이 구현될 수 있음을 수학적으로 입증해 기존 방식의 한계를 극복했다는 평가다.

연구팀이 8개월간 수천대 전기차 데이터를 바탕으로 전력시장 시뮬레이션을 수행한 결과 기존 방식보다 운영 비용을 최소 8.8%에서 최대 14.9%까지 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

또 5000대 규모 대규모 전기차 집합에서도 빠른 연산 속도로 전력시장 참여가 가능해 실제 전력망 적용 가능성과 확장성을 입증했다.

고성수 기자 ssgo@naeil.com