Paperis 아티클
재생에너지 비중이 높은 계통에서 실제로 어려워지는 것은 '전기가 모자란다'가 아니다. 발전기의 회전하는 쇳덩이가 아무 지시 없이 내주던 몇 초가 사라져서, 무슨 일이 생겼을 때 주파수가 훨씬 빨리 무너진다는 것이다. 2025년 4월 이베리아 반도의 열 시간을 다룬 연구들에서 출발해, 계통 관성과 주파수 변화율, 그리드 팔로잉과 그리드 포밍, 합성 관성과 빠른 주파수 응답의 차이, 그리고 관성만으로는 설명되지 않는 계통 강도와 보호 설정까지 짚는다. 축은 발전원의 종류가 아니라 그 발전기가 계통에 어떤 성질을 주느냐다.
이 글은 AI가 연구 논문을 바탕으로 작성한 교육·정보 제공용 콘텐츠이며, 전문가의 조언을 대체하지 않습니다. 오류를 발견하셨나요? 알려주세요
© 2026 네오쿤스(Paperis) · 링크 공유는 환영합니다. 전문 전재·재배포는 사전 허가가 필요합니다.
2025년 4월 28일, 스페인과 포르투갈 본토에서 열 시간 남짓 전기가 끊겼다. 4,700만 명이 사는 지역이 한꺼번에 어두워졌고, 사망자 8명이 보고됐다. 여기까지가 그날 뉴스로 나간 숫자다.
그 뒤에 나온 연구가 다른 숫자를 붙였다. 이 정전과 사망률의 관계를 본 관측 연구인데, 결과가 나라별로 갈렸다 — 스페인에서는 사망이 늘었고, 포르투갈에서는 늘지 않았다. 게다가 사건 당일에는 초과사망의 근거가 거의 없었다. 스페인에서 사망이 오른 것은 그다음 이틀이었고, 크기는 167명 증가였다 — 95% 신용구간 +28~+300명, 자료가 허용하는 범위가 스물여덟에서 삼백 사이라는 뜻이다. 상대적으로는 2.4% 증가, 85세 이상 여성에서 특히 두드러졌다. 지역별 차이도 관측됐지만 저자들은 그 차이를 무엇이 만들었는지는 불확실하다고 적는다 — 정전의 심각도일 수도, 원래의 취약성일 수도, 지역 의료·기반시설 조건일 수도 있다고 (DOI: 10.1038/s41467-026-75581-w, 관측 연구).
전력망 이야기는 헤르츠와 메가와트로만 오가기 쉬운데, 그 눈금이 무엇과 연결되는지는 한 번 보고 들어가는 편이 낫다.
그리고 사건 다음 날부터 한 문장이 따라붙었다. "재생에너지가 많아서 그렇게 된 것 아니냐." 이 글은 그 문장을 검사한다. 다만 먼저 분명히 해 둘 것이 있다. 이 글은 그날의 원인을 판정하지 않는다. 여기서 읽는 것은 학술 논문이지 공식 조사보고서가 아니다. 그래서 이 글이 세우는 질문은 "무엇이 원인이었나"가 아니라 "이 사건이 무엇을 드러냈나"다. 인용할 때마다 그 연구가 실측인지 추정인지 시뮬레이션인지를 함께 적는다. 그리고 이 사건을 다룬 연구는 대부분 아직 프리프린트다.
약 48.5 Hz. 그날 이베리아 계통의 주파수가 가장 낮게 내려간 지점으로, 사건을 초 단위로 재구성한 한 연구가 적은 값이다. 정상값은 50 Hz다.
그 1.5 Hz 안에 이 글의 주제가 다 들어 있다. 그런데 그날을 다룬 논문들을 나란히 놓으면, 가장 먼저 눈에 띄는 것은 결론이 아니다. 논문들의 결론이 아니라 강조점이 갈린다는 사실이다.
그 48.5 Hz를 재구성한 연구는 교란이 전압과 무효전력 쪽에서 시작됐다고 적는다. 전압이 너무 높아져 설비들이 계통에서 떨어져 나갔고, 그것이 수급 불균형을 키워 주파수 하강을 가속시켰다는 것이다. 같은 연구는 그 시점 계통의 관성을 2.21~2.71초로 추정하고, 전압 쪽에서 시작된 이 사슬이 주파수 예비력이 반응하기도 전에 손쓸 시간 창을 닫아 버렸다고 결론짓는다 (DOI: 10.2139/ssrn.6895119, 프리프린트·공개 자료 기반 재구성 및 추정).
고해상도 계측 분석과 사건 재구성을 합친 학술지 논문은 조금 다른 데를 짚는다. 동기 발전이 줄어든 조건에서 빠른 지역 간 진동이 나타났고, 그것이 주파수가 무너지는 속도를 끌어올려 급격한 하강으로 이어졌다는 것이다. 계통을 따라가는 방식의 인버터들, 주파수가 너무 빨리 변하면 스스로 계통에서 떨어지도록 맞춰진 보호 설정, 제한된 연계 용량의 상호작용이 발전과 부하의 연쇄 이탈에 기여했고, 줄어든 실효 관성이 손쓸 시간을 크게 줄였다고 적는다 (DOI: 10.24084/reepqj26-376).
세 번째 연구는 아예 다른 층을 가리킨다. ENTSO-E 조사를 바탕으로 정책 함의를 정리한 이 프리프린트는 근본 원인을 제도 쪽으로 돌린다. 그중 한 문장이 통념을 정면으로 흔든다 — 전압 제어 능력을 인증받은 재생에너지 설비가 규제 장벽 때문에 쓰이지 못했다는 것이다. 시장 설계가 실시간 안정도 요구와 어긋났고 위기 대응의 지휘 계통이 쪼개져 있었다는 지적이 뒤따른다 (DOI: 10.2139/ssrn.6551460, 프리프린트). 한 학술지의 사설은 더 짧게 적는다 — 견고한 설비와 급전 가능한 발전 용량이 있었음에도 가파른 태양광 증감발, 낮은 수요, 제한된 전압 제어가 붕괴로 이어졌다고 (DOI: 10.32397/tesea.vol6.n1.911, 사설).
이 넷을 나란히 놓으면 통념은 서지 못한다. 어느 논문도 재생에너지 비중 자체를 원인으로 적지 않는다. 가장 가까이 간 것이 방금 본 사설인데, 거기서도 가파른 태양광 증감발은 낮은 수요·제한된 전압 제어와 나란히 놓인다.
그런데 여기서 반대쪽으로 넘어가면 안 된다. "그러니까 재생에너지와는 아무 상관없다"는 결론은 같은 논문들이 받쳐 주지 않는다. 그 논문들이 반복해서 말하는 것이 하나 있기 때문이다. 회전하는 발전기가 아니라 전력전자 장치를 거쳐 계통에 붙는 발전이 늘면 계통의 관성은 줄어든다. 그리고 관성이 줄면 같은 크기의 사고에도 주파수가 더 빨리 무너진다.
그래서 축을 다시 세워야 한다. 물어야 할 것은 발전원의 종류가 아니라, 그 발전기가 계통에 어떤 성질을 주느냐다. 그 성질이 무엇인지부터 보자.
발전소 안에서 실제로 돌아가는 것은 수십 톤짜리 쇳덩이다. 석탄이든 가스든 원자력이든 수력이든 마지막 단계는 같다 — 무거운 회전자가 정해진 속도로 돌고, 그 회전이 그대로 계통의 교류 주파수가 된다. 유럽은 50 Hz, 한국과 미국은 60 Hz다.
이 회전이 계통에 직접 물려 있다는 점이 중요하다. 전기를 더 쓰면 그 부담이 곧바로 회전자를 붙잡는 힘이 된다. 회전자는 느려지고, 느려지면 주파수가 내려간다. 발전이 남으면 반대다. 그리고 쇳덩이가 무거워서 이 변화는 즉시 일어나지 않는다.
계통 관성은 계통에 직접 연결돼 돌아가는 쇳덩이들이 가진 회전 에너지이고, 이것이 아무 지시 없이 주파수가 변하는 속도를 늦춰 준다. 회전목마를 손으로 밀어 세우려 할 때, 무거울수록 손이 붙어 있는 시간이 길어지는 것과 같다. 발전기 한 대가 갑자기 떨어져 나가도 주파수는 절벽처럼 떨어지지 않는다. 남아 있는 쇳덩이들이 자기 회전 에너지를 조금씩 내주면서 하강을 늦춘다. 아무도 명령하지 않았고 통신도 제어기도 개입하지 않는다. 물리가 그냥 그렇게 한다.
이 공짜 시간이 무엇에 쓰이는가. 발전기 출력을 올리는 장치도, 예비력도, 운전원의 판단도 전부 시간이 필요하다. 관성은 그보다 앞에 있는, 누구도 기다리지 않아도 되는 첫 번째 완충재다.
관성의 크기는 보통 초 단위로 적는다. 계통에 저장된 회전 에너지를, 계통에 붙어 있는 발전 설비를 다 합친 크기로 나눈 값이다. 앞서 본 재구성 연구의 2.21~2.71초가 이 눈금 위의 값이다 (DOI: 10.2139/ssrn.6895119, 프리프린트·추정치).
그럼 그 완충재가 얇아지면 무엇이 달라지는가. 여기서 두 번째 용어가 필요하다.
RoCoF는 주파수가 초당 몇 헤르츠씩 무너지고 있는지를 재는 값, 즉 주파수의 변화 속도다. 속도계가 아니라 가속도계다 — 지금 몇 헤르츠냐가 아니라 얼마나 빨리 떨어지고 있느냐를 본다. 관성이 크면 같은 사고에도 RoCoF가 작고, 관성이 작으면 RoCoF가 크다. 관성을 흉내 내는 기법들을 정리한 종설은 이 관계를 저관성 계통 문제의 출발점으로 놓는다 — 기계적 관성이 줄면 RoCoF가 커지고, 거기서 연쇄 고장과 보호 장치 동작의 위험이 따라온다 (DOI: 10.3390/en19133063, 종설).
이 값이 왜 그렇게 중요한지는 이유가 둘이다.
첫째, RoCoF가 크면 대응할 시간 자체가 줄어든다. 저관성 계통의 인버터 응답을 계산한 시뮬레이션 연구가 한 줄로 적는다 — 높은 RoCoF는 부하 차단이나 발전 감발까지 남은 응답 시간을 짧게 만든다 (DOI: 10.3390/en13040816, 시뮬레이션).
둘째, RoCoF 자체를 보고 설비가 떨어져 나간다. 보호 장치들 중에는 주파수가 너무 빨리 변하면 자기를 계통에서 분리하도록 맞춰진 것들이 있다. 관성이 두툼하던 시절에는 그 설정값에 도달하는 일이 드물었다. 관성이 얇아지면 같은 설정값이 훨씬 자주 걸린다. 이베리아 사건을 다룬 학술지 논문이 RoCoF에 민감한 보호 설정을 연쇄 이탈의 구성 요소로 꼽은 이유가 여기 있다 (DOI: 10.24084/reepqj26-376).
주파수가 내려가다 가장 낮게 찍는 지점도 따로 본다. 관성은 떨어지는 속도를 정하고, 뒤이어 들어오는 출력 증가가 얼마나 낮은 데서 멈추느냐를 정한다. 뒤에서 이 구분이 다시 나온다.
미국 캘리포니아 계통에서 2013년부터 2024년까지 확인된 교란들을 모아 본 연구가 있다. 주파수 감시망이 기록한 자료로 지역별 관성을 추정한 것인데, 보고하는 것이 둘이다. 하나는 관성이 줄어드는 추세가 자료에서 보인다는 것. 다른 하나가 더 중요한데, 지역의 RoCoF 값이 연계 계통 전체 값보다 최대 6배까지 높았다는 것이다. 평균은 멀쩡한데 특정 지역이 훨씬 가파르게 무너진다는 뜻이다. 한편 저자들은 최근 관성이 다시 오른 것을 관성을 흉내 내는 기능을 갖춘 배터리 저장장치의 보급 덕으로 돌린다 (arXiv:2511.21387v1, 프리프린트·실측 자료 기반 추정).
"지역"이라는 말이 여기서 하중을 진다. 계통 전체의 평균이 멀쩡하다는 것은 어느 지역도 위험하지 않다는 뜻이 아니다. 관성이 고르게 퍼져 있지 않다는 점을 다룬 연구는, 주파수 안정도가 계통 전체가 아니라 지역의 문제가 되어 간다고 적는다. 그리고 기존 급전 계획이 계통 전체를 하나의 평균 주파수로 근사하기 때문에 약한 지역을 과소보호하는 계획을 내놓는다고 지적한다 (DOI: 10.2139/ssrn.6957145, 프리프린트·시뮬레이션).
그러면 곧바로 묻고 싶어진다. 재생에너지 비중이 몇 퍼센트를 넘으면 위험해지는가. 유럽 대륙 계통을 1년 내내 시간마다, 여러 기상 시나리오로 돌려 본 연구가 답한다. 답은 숫자가 아니다. 단일한 임계 비중은 정의될 수 없다는 것이다. 조건들이 구간마다 바뀌므로 임계값은 매 급전 구간마다 다시 계산해야 하는 값이라는 결론이다 (DOI: 10.1049/iet-rpg.2015.0141). 이 문장은 이 글에 나오는 모든 수치 앞에 세워 둘 방파제다. 같은 연구는 미래 계통에서 부하 자체의 자기조정 효과가 주파수 안정도에 기여하는 몫이 커진다는 점도 함께 짚는다 — 성질의 목록은 발전 쪽으로만 닫히지 않는다.
측정 쪽에도 구멍이 있다. 관성은 직접 재는 값이 아니라 사고 뒤 주파수에서 역산하는 값인데, 여러 추정 기법을 비교한 연구는 계통에 직접 물린 회전 발전기에서는 어느 기법이나 잘 맞았지만 풍력 발전에 주파수 제어 기능을 넣는 순간 기법들 사이에 큰 불일치가 생긴다고 보고한다. 흉내 낸 관성까지 포함하는 새로운 추정 방식이 필요하다는 것이 저자들의 결론이다 (arXiv:2005.02091v1, 프리프린트·시뮬레이션).
같은 문제가 다른 자에서도 반복된다. 고장이 났을 때 계통이 그 지점을 얼마나 단단히 붙들어 주는지를 평가하는 방법도 마찬가지다. 100% 인버터 계통을 대상으로 그 평가를 다룬 연구는, 기존 평가법들이 전압을 받쳐 주는 동기 발전기가 있다는 것을 전제로 만들어졌기 때문에 그 발전기가 다 사라진 계통에는 아예 적용되지 않는다고 적는다. 다만 그 연구는 거기서 멈추지 않는다. 같은 논문은 자신들이 앞서 개발한 지표를 확장하면 그런 계통에도 쓸 수 있다고 보고하고, 모의 계통에서 서로 다른 두 해석 방법의 결과를 맞춰 봐 효과를 보인다 (DOI: 10.36227/techrxiv.21120517.v2, 프리프린트·시뮬레이션 검증).
정리하면 이렇다. 우리가 가진 자는 사라지는 것을 재도록 만들어져 있지 않았다. 새 자가 제안되고 있고 작동한다는 보고도 있다. 다만 그 보고는 아직 프리프린트이고, 관성 추정 쪽에는 대안이 여전히 필요하다는 것이 앞 문단 연구의 결론이다.
지붕 위 태양광 패널이 만드는 것은 계통에 그대로 넣을 수 없는 직류다. 배터리도 마찬가지고, 요즘 풍력 발전기도 대개 한 번 직류로 바꿨다 다시 교류로 만든다. 그 변환 장치가 인버터다.
여기서 결정적인 차이가 생긴다. 회전 발전기는 계통에 물려 있어 주파수를 만드는 쪽이지만, 인버터는 소프트웨어가 파형을 그린다. 인버터가 어떻게 행동할지는 물리가 아니라 제어 방식이 정한다. 그리고 지금까지 깔린 인버터의 압도적 다수는 한 가지 방식으로만 행동해 왔다.
그리드 팔로잉 인버터는 이미 계통에 있는 전압을 보고 거기에 자기 박자를 맞춘 뒤, 정해진 만큼의 전력을 밀어 넣는다. 합주단에서 옆 사람 소리를 듣고 박자를 맞추는 연주자다. 아주 잘 작동한다 — 단, 옆에서 소리를 내 주는 사람이 충분히 많고 그 소리가 클 때만.
다른 방식이 있다. 그리드 포밍 인버터는 남의 박자를 따라가는 대신 자기 전압과 주파수를 스스로 세우고, 다른 설비가 그것을 기준으로 삼게 한다. 아무도 소리를 내지 않아도 먼저 박자를 내는 지휘자에 가깝다.
그렇다면 왜 처음부터 다 그리드 포밍으로 만들지 않았는가. 게으름이 아니라 순서다. 회전 발전기가 넉넉할 때는 따라가는 쪽이 더 단순하고 싸고 안정적이었다. 그리드 포밍 제어를 정리한 2024년 종설은 현재 상태를 이렇게 적는다 — 따라가는 방식은 오래 운전돼 왔고, 상대적으로 새로운 그리드 포밍 방식은 아직 거의 배치되지 않았다. 같은 종설은 실계통 실증 사례들도 함께 분석한다 (DOI: 10.1049/rpg2.12991, 종설).
문제는 따라갈 대상이 줄어들 때 생긴다. 약한 계통에서의 협조 제어를 다룬 연구가 약점을 구체적으로 짚는다. 그리드 팔로잉 안에는 계통 전압을 보고 박자를 맞추는 회로가 들어 있는데, 계통이 약하면 그 회로가 박자를 놓칠 확률이 높다는 것이다. 그래서 저자들은 옆의 그리드 포밍 설비가 과도 상태에서 그것을 받쳐 줘야 한다고 제안한다 (DOI: 10.3390/pr13123816, 시뮬레이션).
그런데 이 비교는 생각만큼 깔끔하지 않다. 상용 인버터 두 대를 그리드 포밍 모드와 그리드 팔로잉 모드로 번갈아 돌리면서 계통 조건을 바꿔 본 하드웨어 시험이 있다. 결과는 비대칭이었다. 계통이 그 지점을 붙들어 주는 힘보다 선로의 전기적 성질이 전압 안정도에 더 크게 영향을 미쳤고, 그 성질을 낮추는 쪽으로 — 선로에서 저항이 차지하는 몫이 상대적으로 커지는 쪽으로 — 바꾸면 그리드 포밍에는 불리하고 그리드 팔로잉에는 유리했다. 저자들은 그리드 포밍이 송전 쪽에, 그리드 팔로잉이 배전 쪽에 더 맞을 수 있다는 해석을 붙인다 (DOI: 10.20944/preprints202504.1145.v1, 프리프린트·상용 장비 2대 하드웨어 시험).
한계는 또 있다. 동기 기기와 그리드 포밍 변환기를 함께 넣은 저관성 계통 사례 연구는 그리드 포밍이 주파수 안정도에 도움이 된다는 것을 확인하면서도 같은 논문에서 반대편을 적는다. 변환기가 흘릴 전류에는 한계가 있어 그 제한을 어떻게 걸 것인가가 결정적이고, 빠른 그리드 포밍 변환기와 느린 동기 기기의 상호작용이 오히려 불안정에 기여할 수 있다는 것이다 (arXiv:2003.04715v1, 프리프린트·사례 연구).
인버터에 "관성을 흉내 내라"고 시키는 방법은 하나가 아니다. 그리고 서로 다른 두 가지가 자주 같은 말로 묶인다.
합성 관성은 인버터가 주파수를 재서 그 변화 속도를 계산한 다음, 그에 비례하는 전력을 순간적으로 내보내 회전 관성을 흉내 내는 것이다. 떨어지는 물건을 몸으로 받는 게 아니라, 떨어지는 걸 눈으로 보고 손을 뻗어 받는 것이다.
이 비유에 이미 핵심이 들어 있다. 진짜 관성은 재지 않는다. 쇳덩이는 주파수가 몇인지 모르고, 계산하지 않고, 신호를 기다리지 않는다. 반면 합성 관성은 먼저 봐야 한다.
무엇을 어떻게 보는지가 성능을 정한다. 저장장치로 관성 비슷한 서비스를 내는 두 방식을 물리 실험으로 비교한 연구가 이 자리를 짚는다. 주파수 미분에 기반한 합성 관성은 계통 주파수를 뽑아내려고 전용 회로를 쓰는데, 신호 대 잡음비가 낮으면 입력 신호를 걸러 내는 통상의 난제를 겪는다는 것이다. 잡음을 걸러 내려면 필터가 필요하고, 필터를 거친 신호는 그만큼 늦게 나온다 — 이건 그 논문이 적은 것이 아니라 신호 처리의 일반적 성질이다. 같은 연구가 비교한 다른 방식은 실제 동기 기기의 자연스러운 관성 응답을 증폭하는 것이어서 입력 쪽 필터를 피할 수 있지만, 대신 출력 쪽에 필터가 필요해진다. 마이크로그리드 실험과 노르딕 계통에 연결된 55 MVA 수력 발전기의 현장 계측으로 비교한 결과, 비교한 특정 사례들에서는 증폭 방식이 주파수 변동이 큰 작은 계통에서 낫고 합성 관성이 더 큰 계통에서 낫더라는 것이 저자들의 관측이다 (DOI: 10.3390/en18143776, 실험·현장 계측).
이제 다른 쪽이다. 빠른 주파수 응답은 주파수가 기준에서 얼마나 벗어났는지를 보고, 정해진 시간 안에 정해진 양의 전력을 밀어 넣는 것이다. 변화 속도를 보는 게 아니라 "지금 얼마나 낮은가"를 보고 정량을 붓는 소방 호스에 가깝다.
이 둘을 같은 것으로 뭉개면 안 된다고 정면으로 말한 논문이 있다. 계통 운영자의 관점에서 합성 관성을 다루면서 주파수 편차에 기반한 빠른 주파수 응답과 비교한 이 연구는, 두 개념의 의미를 뚜렷이 구분하는 것 자체를 기여로 내세운다. 다만 그 구분의 내용까지 여기 옮기지는 않겠다 — 이 논문의 초록이 말하는 것은 구분이 필요하다는 것과 그 근거가 두 방식의 특성 기술이라는 데까지이고, 검토 대상은 대규모 풍력이 들어온 미래 시나리오의 노르딕 계통이다 (DOI: 10.1049/iet-rpg.2017.0370).
아래 네 축은 그 논문이 아니라 이 글이 다른 연구들에서 모아 세운 것이다. 축마다 그것을 받치는 연구를 따로 달았다.
① 보는 것이 다르다. 하나는 변화 속도를, 하나는 편차를 본다. 이 대비는 두 연구가 각자 붙인 이름에 그대로 들어 있다 — 한쪽은 합성 관성을 주파수 미분에 기반한 것으로 부르고 (DOI: 10.3390/en18143776), 다른 쪽은 빠른 주파수 응답을 주파수 편차에 기반한 것으로 부른다 (DOI: 10.1049/iet-rpg.2017.0370). 두 방식이 무엇을 입력으로 받는지가 이름에서 이미 갈린다.
② 지연이 다르다. 빠른 주파수 응답을 분석한 연구는 자원마다의 응답 지연과 출력 상승률이 주파수 제어의 효과에 미치는 영향을 살피고, 거기서 바람직한 사양을 정리한다. 같은 연구는 이 응답을 배치하면 미리 잡아 둬야 하는 예비력 자체를 크게 줄일 수 있다는 것도 함께 보인다 (DOI: 10.1049/joe.2018.8599, 모형 기반 분석).
③ 담당하는 제약이 다르다. 가상 관성과 빠른 주파수 응답을 함께 배치하는 문제를 푼 연구는 두 주파수 안정도 제약이 각각 서로 다른 자원의 소요량을 정하는 분리된 관계를 발견한다. 그리고 주파수가 가장 낮게 찍는 지점을 끌어올리는 데에는 빠른 주파수 응답 쪽이 가상 관성보다 비용 효율이 훨씬 낫다고 보고한다. 재생에너지 비중 70%에서 이 논문의 모형이 요구한 가상 관성 소요량은 2.89초였고, 비중이 오를수록 단조증가했다 (DOI: 10.3390/en19081848, 시뮬레이션).
④ 여력이 있어야 낸다. 이건 두 방식 모두에 걸린다. 회전 관성은 이미 돌고 있는 쇳덩이에서 나오니 공짜지만, 인버터가 순간적으로 더 내보내려면 그만큼을 어딘가에 남겨 둬야 한다. 풍력의 관성 제어를 다룬 연구가 이 제약을 다룬다. 풍력 발전기가 내줄 관성은 그 순간의 운전점에 따라 달라지고, 정해진 출력 제약 아래 관성을 최대한 남기는 제어가 따로 필요하며, 관성 제어를 언제 빠져나올 것인가가 별도의 문제가 된다는 것이다 (DOI: 10.3390/en13051067, 시뮬레이션).
여력 이야기는 뜻밖의 결론으로도 이어진다. 호주 계통의 미래 시나리오를 대량으로 돌려 본 연구는 발전은 하지 않고 돌기만 하는 설비, 풍력의 합성 관성, 그리고 출력을 일부러 낮춰 여력을 만들어 둔 풍력의 조속기형 응답 셋을 비교했다. 가장 효과적이었던 것은 마지막 것이었다 (arXiv:1708.00739v1, 프리프린트·시나리오 분석). 발전은 하지 않고 돌기만 하는 설비와 풍력의 합성 관성을 제치고, 애초에 낼 것을 남겨 둔 쪽이 이겼다는 뜻이다.
마지막으로 벽 하나. 인버터가 얼마나 빨리 응답해야 하는지를 계산한 시뮬레이션 연구의 결과는 이렇다. 인버터 기반 발전 비중이 80%를 넘고 불균형이 40%까지 가는 경우, 빠른 예비력의 완전 가동 시간이 100 ms 이하여야 하며 이는 동기 발전의 응답이나 계통 규모와 무관하다. 그리고 저자들은 여기서 멈추지 않고 덧붙인다 — 현재의 주파수 측정 기법과 배치 시간으로는 그 조건을 보장하지 못한다. 유럽 규모 계통은 불균형 3%, 비동기 비중 60%부터 임계가 된다는 것도 같은 연구의 계산이다 (DOI: 10.3390/en13040816, 시뮬레이션).
이 숫자를 "60%가 한계선"으로 읽으면 안 된다. 앞에서 세워 둔 방파제가 여기에 걸린다 (DOI: 10.1049/iet-rpg.2015.0141). 이 연구가 주는 것은 선이 아니라 조건이다. 그 조건은 계통이 크든 작든, 동기 발전이 얼마나 받쳐 주든 똑같이 걸리고, 저자들이 보기에 지금의 기술로는 충족되지 않는다.
고장이 났을 때 계통이 하는 첫 번째 일은 주파수를 지키는 것이 아니라 고장 난 자리를 잘라 내는 것이다. 나무가 전선에 쓰러지면 그 구간을 빠르게 떼어 내야 나머지가 산다. 그 판단을 하는 것이 보호 계전기이고, 계전기가 고장을 읽는 근거는 대개 그 순간 그 자리로 확 몰리는 큰 전류다. 그 전류를 공급하는 것은 회전 발전기다 — 쇳덩이에 저장된 에너지가 고장 지점으로 순식간에 쏟아진다. 인버터는 그것을 하지 못한다. 반도체 소자가 견딜 전류에 한계가 있기 때문이다.
여기서 세 번째 성질이 나온다. 계통 강도는 어느 한 지점에서 무슨 일이 생겼을 때 주변 계통이 그 지점의 전압을 얼마나 단단히 붙들어 주느냐를 뜻하고, 흔히 그 지점에 고장이 났을 때 흘러들 수 있는 전류의 크기로 잰다. 같은 무게를 매달아도 굵은 밧줄은 거의 안 늘어나고 고무줄은 축 처지는 것과 같다.
푸에르토리코 계통을 100% 인버터 기반으로 전환하는 시나리오를 분석한 연구가 이 문제를 다룬다. 인버터로 연결된 발전은 회전하는 동기 발전이 통상 공급하던 단락 수준을 맞추지 못하고, 그래서 저자들이 던지는 질문은 기존 보호 방식이 그 전환 과정에서 계속 믿을 만한가이다. 같은 연구는 발전은 하지 않고 돌기만 하는 설비나 전압 보상 설비로 단락 전류를 끌어올리는 방안을 함께 정량화한다 (DOI: 10.3390/electronics13071225).
문제가 어떻게 나타나는지도 적혀 있다. 그리드 포밍 변환기의 고장 전류 제어를 다룬 연구는 낮은 단락 전류가 보호 계전기를 동작시키지 못하고, 고장 중 전압을 받쳐 주지도, 고장 제거 후 전압 회복을 돕지도 못한다고 적는다 (DOI: 10.1049/rpg2.12149, 시뮬레이션).
더 미묘한 이야기도 있다. 그리드 포밍 자원은 전류 제한이 걸리는 순간 특성이 급격히 바뀌고, 그러면 계전기가 보고 판단하던 양들의 거동이 고장 전과 달라진다. 그 결과 그 양들에 기반한 계전기 감시 요소의 신뢰성이 흔들린다. 저자들은 계통 보호와 호환되도록 고장 중 제어를 조정하는 방법을 제안하고 하드웨어 연동 시험으로 검증했다 (arXiv:2504.21592v1, 프리프린트·하드웨어 연동 시험).
마지막 층은 설비가 고장을 만났을 때 떨어져 나가지 않고 버티는 능력이다. 상용 태양광 인버터로 이 능력을 시험하는 방법을 검증한 연구가 왜 이것이 표준이 되었는지를 한 줄로 적는다 — 분산 자원의 발전 비중이 오를수록 계통 고장 하나가 많은 또는 모든 분산 자원을 동시에 떨어뜨려 연쇄 정전을 부를 위험이 커진다는 것이다. 저자들은 전압·주파수·RoCoF 각각의 버티기 요건 적합성을 자동 검증하는 절차를 상용 인버터 두 대로 시연했다 (DOI: 10.3390/en14216936).
이베리아에서 실제로 벌어진 일이 그 연쇄 이탈이었다는 것이 앞서 본 재구성 연구들의 공통점이다. 다만 그 방아쇠가 무엇이었는지에 대해서는 논문마다 강조점이 갈렸다 (DOI: 10.2139/ssrn.6895119; DOI: 10.24084/reepqj26-376, 둘 다 사후 재구성).
전압 제어 능력을 인증받은 재생에너지 설비가 계통에 있었는데 규제 장벽 때문에 쓰이지 못했다. 앞서 본 정책 프리프린트의 이 한 문장이 아래 오해 넷을 전부 건드린다 (DOI: 10.2139/ssrn.6551460, 프리프린트).
오해 ① "재생에너지가 많으면 정전이 난다." 이 글이 읽은 어느 논문도 재생에너지 비중 자체를 원인으로 적지 않는다. 가장 가까이 간 사설조차 가파른 태양광 증감발을 낮은 수요·제한된 전압 제어와 나란히 놓는다 (DOI: 10.32397/tesea.vol6.n1.911, 사설). 대신 논문들은 성질의 목록을 적는다 — 관성, 전압을 받쳐 주는 능력, 고장 전류, 버티기 설정. 그 성질을 갖춘 설비가 충분하냐가 질문이고, 발전원의 이름표는 그 질문의 거친 대리 변수일 뿐이다. 절을 연 그 문장이 그래서 무겁다 — 같은 설비가 어떤 제도 아래에서는 문제의 일부이고 어떤 제도 아래에서는 해법의 일부다.
오해 ② "그러니까 재생에너지와는 아무 상관없다." 이것도 틀렸다. 전력전자를 거쳐 붙는 발전이 늘면 계통 관성이 준다는 것은 실측 자료와 대륙 규모 시뮬레이션 양쪽에서 나온 관계다 (arXiv:2511.21387v1, 실측 기반 추정; DOI: 10.1049/iet-rpg.2015.0141, 시뮬레이션). 관계가 있다는 것과 원인이라는 것은 다른 말이고, 이 글이 반대하는 것은 뒤의 문장이지 앞의 문장이 아니다.
오해 ③ "배터리를 많이 깔면 관성이 생긴다." 배터리는 관성을 만들지 않는다. 흉내 낼 뿐이고, 그러려면 먼저 주파수를 재야 하는데 신호 대 잡음비가 낮으면 그 측정은 입력 신호를 걸러 내는 통상의 난제를 겪는다. 다만 같은 연구는 비교한 사례들에서 합성 관성이 더 큰 계통에서는 오히려 나았다고 보고한다 (DOI: 10.3390/en18143776, 실험·현장 계측). 그리고 흉내 낸 관성과 빠른 주파수 응답은 서로 다른 제약을 담당한다 (DOI: 10.3390/en19081848, 시뮬레이션). 다만 배터리가 무력하다는 말은 아니다 — 캘리포니아 자료에서 최근 관성이 회복된 것을 저자들이 관성을 흉내 내는 기능을 갖춘 배터리 저장장치의 보급으로 돌렸다는 것도 같이 기억해야 한다 (arXiv:2511.21387v1, 프리프린트).
오해 ④ "이건 아직 다 이론이다." 아니다. 2020년 보고 기준으로 호주 남서부 계통 제어실에서는 실시간 주파수 안정도 도구가 운용되고 있었고, 여러 사례 연구에서 사고 뒤 주파수 궤적을 정확히 예측했다 (arXiv:2010.14016v1, 프리프린트). 다만 기법들이 같은 단계에 있지는 않다 — 관성을 흉내 내는 기법들을 정리한 종설이 기술 성숙도까지 넣어 분류한다는 것이 그 뜻이다 (DOI: 10.3390/en19133063, 종설).
관성을 시장에서 사려면 먼저 그것이 무엇인지 값으로 적을 수 있어야 한다. 그런데 그 값의 정의부터 합의돼 있지 않다.
관성을 부가 서비스로 조달하는 문제를 다룬 연구는 현재 상태를 이렇게 적는다 — 학계와 현장의 많은 노력에도 시장 운영에서 관성 서비스의 정의와 취급에 관해 합의가 없다. 관성 변수를 무엇으로 특정할지, 동기 발전기가 주는 관성과 인버터 자원의 가상 관성을 어떻게 분리할지가 특히 미정이다. 저자들은 관성 응답에 기초한 정의를 제안하면서 주파수 하강 중의 음(-)의 관성 응답까지 명시적으로 포함시킨다. 관성 응답이 늘 도와주는 방향으로만 나오지는 않는다는 전제를 값 체계 안에 넣겠다는 것이고, 저자들은 이 양방향 정의가 관성 제공의 경제적 가치를 반영하는 가격 신호를 만든다고 보고한다 (arXiv:2601.04504v1, 프리프린트·시뮬레이션).
정의가 없으면 값이 없고, 값이 없으면 조달이 어긋난다. 영국 계통에서 관성과 주파수 응답을 묶어 조달하는 문제를 모형으로 푼 연구는, 주파수 응답을 조달할 때 관성 수준을 고려하지 않으면 부가 서비스 조달 비용이 165% 증가할 수 있다고 보고한다. 저자들은 영국의 부가 서비스 시장이 인도 한 달 전에 열린다는 점을 함께 지적한다 (DOI: 10.52843/cassyni.jxg0nc, 동료심사 지면이 아닌 게시본·모형 기반 연구).
다른 길도 있다. 사는 대신 시키는 것이다. 이베리아 사건을 재구성한 연구의 권고가 정확히 그쪽이다 — 인버터가 지배적인 지역에는 조화된 그리드 포밍 능력 요건, 위치를 반영한 무효전력·빠른 주파수 응답 조달, 그리고 강제력 있는 관성 하한이 필요하다는 것이다 (DOI: 10.2139/ssrn.6895119, 프리프린트). 요건으로 강제하면 정의 논쟁을 우회할 수 있지만, 대신 누가 그 비용을 지느냐가 그대로 남는다.
숫자로 답을 주려는 시도도 있다. 어느 시뮬레이션 연구는 계통이 100% 인버터로 채워진 조건에서 그중 30%가 그리드 포밍이면 최대 RoCoF가 0.58 Hz/s로 억제되고, 전부 그리드 팔로잉이면 2.9 Hz/s까지 간다고 보고한다 (DOI: 10.63090/ijtrs/3139.1788.0014, 시뮬레이션·소규모 학술지). 방향은 분명하다. 다만 이 30%를 정책 숫자로 읽어서는 안 된다 — 특정 기준 계통, 특정 제어 방식, 특정 사고 조건에서 나온 한 편의 값이다.
사라진 것은 전기가 아니다. 사라진 것은 아무도 값을 치르지 않던 몇 초다.
수십 년 동안 계통은 그 몇 초를 예산에 적지 않았다. 적을 필요가 없었다. 발전기를 사면 쇳덩이가 딸려 왔고, 쇳덩이는 아무 지시 없이 회전 에너지를 내줬다. 관성은 상품이 아니라 부산물이었다.
그런데 발전기를 사도 쇳덩이가 딸려 오지 않게 되면서, 부산물이던 것이 따로 사거나 따로 시켜야 하는 것이 됐다. 그리고 사려는 순간 우리는 그게 무엇인지조차 아직 합의하지 못했다는 사실을 발견한다 (arXiv:2601.04504v1, 프리프린트·시뮬레이션).
답할 수 있는 질문은 다섯이다. 지금 이 계통에 몇 초가 남아 있는가. 그 몇 초가 어느 지역에 남아 있는가. 그 자리를 대신하겠다는 설비는 재고 나서 반응하는가, 재지 않고 반응하는가. 재고 나서 반응한다면 얼마나 빨리인가. 그리고 주파수를 지켜 낸 뒤에도 남는 것 — 고장 났을 때 잘라 낼 수 있는가, 잘라 낼 동안 나머지가 버티는가.
"재생에너지가 많으면 위험한가"는 답할 수 있는 질문이 아니다. 답할 수 있는 것은 저 다섯 개의 목록이고, 목록의 각 줄에는 발전원의 이름이 아니라 성질이 들어간다.
이 사건을 다룬 연구는 대부분 아직 프리프린트다. 등급은 본문에서 그때마다 표시했다.