화성, 대한민국 — ESS 설비 제조 기업 노바셀은 서해 해상풍력 단지 운영사 ㈜해원풍력과 함께 200MWh 규모의 계통 연계형 에너지저장장치를 설치하고, 6개월간의 실증 운전을 통해 해상풍력의 급격한 출력 변동 조건에서도 계통 주파수 안정화 요건을 만족함을 입증했습니다.
해상풍력은 육상 대비 이용률이 높지만, 돌풍과 순간 정지가 잦아 출력이 수 초 단위로 요동칩니다. 계통 운영자는 이 변동을 흡수하기 위해 화력 발전기의 예비력을 상시 확보해 왔고, 이는 재생에너지 확대의 비용을 끌어올리는 구조적 원인이었습니다.
실증 개요
실증 설비는 전남 신안 해역의 해상풍력 단지(정격 340MW)에서 생산된 전력이 육상 변전소로 들어오는 연계점에 설치됐습니다. 노바셀은 셀·모듈·열관리 시스템·전력변환장치까지 전 구성품을 자체 제작해 공급했으며, 2026년 2월 계통 병입 이후 6개월간 상업 운전과 동일한 조건으로 하루 24시간 데이터를 수집했습니다. 실증 기간에는 겨울철 강풍, 봄철 해무, 여름 태풍 통과 등 서해 해상풍력이 한 해 동안 겪는 대부분의 기상 조건이 포함됐습니다.
판정 기준은 국내 계통 운영 규정이 요구하는 주파수 응답 요건 — 정격 출력의 ±10%를 2초 이내에 조정하고 주파수 편차를 ±0.2Hz 이내로 유지하는 것 — 을 그대로 적용했습니다. 여기에 노바셀은 셀 온도 상승률과 모듈 간 전압 편차를 안전 지표로 추가해, 응답 속도를 높이는 과정에서 설비의 안전 여유가 줄어들지 않는지를 함께 감시했습니다.
ORBIT이 한 일
이번 실증에서 ORBIT은 풍력 단지 출력을 100ms 주기로 예측하고, 셀 단위 상태 추정과 계통 주파수 편차를 함께 계산해 충·방전 지령을 생성했습니다. 실증 기간 동안 주파수 편차가 규정 범위를 벗어난 사례는 단 한 건도 발생하지 않았으며, 예비력 확보를 위한 화력 발전 운전 시간은 이전 대비 37% 감소했습니다.
핵심은 예측과 증명을 같은 주기 안에서 처리했다는 점입니다. ORBIT은 풍속·피치 각·발전기 회전수 데이터를 바탕으로 다음 수 초의 출력 변동을 예측하고, 그 변동을 흡수하는 충·방전 지령이 셀의 열적 한계와 모듈 간 균형 조건을 위반하지 않는다는 사실을 지령을 내보내기 전에 계산으로 확인합니다. 조건을 만족하지 못하는 지령은 자동으로 보수적인 값으로 조정되며, 조정 사유는 운영자 화면에 그대로 기록됩니다.
실증 후반부에는 계통 운영자의 요청으로 주파수 응답 이득을 초기 설정보다 40% 높여 운전했습니다. 일반적으로 이득을 높이면 배터리의 부담이 커져 안전 여유를 줄여야 하지만, ORBIT은 셀 단위 상태 추정을 바탕으로 여유가 남아 있는 모듈에 응답을 배분해 설비 전체의 온도 상승률을 기존 수준으로 유지했습니다.
숫자로 보는 결과
6개월 동안 기록된 주파수 응답 이벤트는 총 4,812건이었으며, 이 중 규정 응답 시간(2초)을 초과한 사례는 0건, 평균 응답 시간은 0.6초였습니다. 같은 기간 풍력 단지의 출력 제한 지시 횟수는 실증 이전 6개월 대비 58% 줄었고, 셀 최고 온도는 한 번도 설계 한계의 85%를 넘지 않았습니다.
예비력 확보를 위한 화력 발전 운전 시간이 37% 감소함에 따라, 운영사는 연간 약 1만 2천 톤의 탄소 배출과 그에 상응하는 연료 비용을 절감할 수 있을 것으로 추산합니다. 노바셀은 이 수치를 계통유연성연구소와 함께 검증해 하반기 발간 예정인 후속 보고서에 수록할 계획입니다.
운영사의 평가
“해상풍력의 변동성을 배터리로 흡수한다는 것은 오래된 아이디어였지만, 실제 계통 기준을 만족하는 응답 속도와 안전 여유를 동시에 확보한 사례는 드물었습니다.” 해원풍력 계통운영본부장 김도현은 말합니다. “ORBIT은 설비의 안전 한계를 운전 중에도 실시간으로 증명하기 때문에, 우리는 더 공격적으로 출력을 운용하면서도 안심할 수 있었습니다.”
김 본부장은 운영 방식의 변화도 언급했습니다. “이전에는 저장 설비의 상태를 월 단위 점검 보고서로만 확인할 수 있었습니다. 지금은 설비가 스스로 ‘이 지령을 수행해도 안전하다’는 근거를 매 순간 보여 주기 때문에, 운영자가 판단해야 할 범위가 훨씬 명확해졌습니다.”
계통에 주는 의미
이번 결과의 의미는 단순한 기술 검증에 그치지 않습니다. 국내 해상풍력 보급 목표는 2030년까지 14GW에 이르지만, 계통 수용 능력 부족으로 출력 제한을 받는 단지가 늘고 있습니다.1 “저장 설비가 계통 안정화의 책임을 나눠 질 수 있다는 것이 증명되면, 재생에너지는 더 이상 계통의 부담이 아니라 자산이 됩니다.” 노바셀 대표 서지원은 말합니다. “우리는 그 전환을 설비 단위에서 실현하고자 합니다.”
노바셀은 이번 실증 결과를 바탕으로 해상풍력 연계 저장 설비의 안전 운전 기준안을 작성해 관계 기관에 제출할 예정입니다. 기준안에는 응답 이득에 따른 셀 온도 상승률 허용치, 모듈 간 편차 관리 방법, 운전 중 증명 기록의 보관 요건 등이 포함됩니다.
다음 단계
해원풍력과 노바셀은 실증 설비를 그대로 상업 운전으로 전환하고, 2027년 상반기까지 인접 단지에 300MWh 규모의 2단계 설비를 추가로 설치하기로 합의했습니다. 2단계 설비에는 실증에서 확보한 기상·출력 데이터로 보정한 예측 모델이 적용되며, 두 단지의 설비가 하나의 응답 자원으로 묶여 운전됩니다.
노바셀에 대하여
노바셀은 배터리 셀과 모듈, 열관리 시스템, 전력변환장치, 그리고 제어 플랫폼 ORBIT을 직접 설계·제조하는 ESS 설비 기업입니다. 셀 단위 안전 검증을 운전 중에도 수행하는 ‘검증된 에너지’ 접근으로 계통 연계, 재생에너지 연계, 산업단지 마이크로그리드, 데이터센터 백업 전원 등 가장 까다로운 현장에 설비를 공급하고 있습니다. 본사와 제조 캠퍼스는 경기도 화성에 있습니다.
1 한국계통연구포럼 (2026년 2월). 재생에너지 출력 제한 현황과 저장 설비의 역할. 계통유연성 백서 제4호.
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