TSO와 DSO 협업을 통한 유연성 활용 전략

본 논문은 에너지 전환이 진행됨에 따라 전력 시스템에 대규모 분산형 에너지 자원(DER)이 접속되는 현상을 배경으로, 전송계통운영자(TSO)와 배전계통운영자(DSO) 간의 협조 메커니즘을 종합적으로 검토한다. 서론에서는 전통적으로 TSO와 DSO가 물리적으로는 변압기를 통해 연결되지만, 운영 관점에서는 서로 독립적으로 계획·관리·확장을 수행해 왔던 점을 지적한다. DER의 급증은 전력 흐름의 복잡성을 증가시키고, 유연성 자원을 활용한 균형 유지와 혼잡 해소가 필수적이 되었다는 점을 강조한다. 문헌 검토에서는 EU 내 다양한 파일럿 프로젝트(SmartNet, CoordiNet, INTERRFACE, GOP ACS, Enera, NODES 등)를 정리하고, 이들 프로젝트가 추구하는 주요 목표를 전압 조절, 무효 전력 관리, 운영 비용 최적화, 장기 운영 계획, 혼잡 관리 등 다섯 가지로 분류한다. 또한, 현재 TSO‑DSO 간 데이터 교환이 전력 흐름·예측·비상 상황에 국한되어 있으며, 가격·스케줄·활성화 명령까지 확대될 필요가 있음을 제시한다. 조정 스키마는 크게 중앙집중형과 분산형으로 구분된다. 중앙집중형은 TSO가 DER까지 직접 제어해 전력계통 전체의 균형과 혼잡을 동시에 관리한다. 이 접근은 이론적으로 최적의 결과를 도출할 수 있지만, 실시간 대규모 데이터 처리와 복잡한 통신 인프라가 요구돼 실현 가능성이 낮다. 반면 분산형은 TSO와 DSO가 각각 자신의 영역 내 DER을 활용해 지역 혼잡을 먼저 해결하고, 잉여 유연성을 TSO에 제공한다. 연구에 따르면 분산형은 전체 비용 절감 효과의 약 90%를 달성하면서 ICT 비용은 낮게 유지된다. DER 입찰 검증 절차에 따라 세 가지 모델이 제시된다. 첫 번째 모델은 TSO가 직접 입찰을 검증해 이해 충돌을 방지하지만, DER 규모가 확대될수록 확장성에 한계가 있다. 두 번째·세 번째 모델은 DSO가 검증 주체가 되어 보다 적극적인 역할을 수행한다. 여기서 핵심은 데이터 교환 범위와 보안이다. 전력 흐름·예측 데이터 외에도 가격, 스케줄, 활성화 명령까지 실시간으로 공유해야 하며, 이는 사이버 보안 위험을 동반한다. 따라서 국제 표준화된 통신 프로토콜과 보안 프레임워크가 필수적이다. 실증 사례 분석에서는 포르투갈의 ICCP 연동을 통해 실시간 전압·전류·스위치 상태 정보를 교환함으로써 TSO가 부하 변동을 정확히 예측하고, DSO는 전송망 고장 시 재구성을 신속히 수행할 수 있음을 보여준다. SmartNet 프로젝트는 이탈리아·덴마크·스페인에서 4개의 조정 스키마를 파일럿했으며, 중앙집중형이 혼잡이 적은 상황에서 최적이지만 초기 ICT 비용이 높다는 점을 발견했다. CoordiNet 프로젝트는 그리스·스웨덴에서 다중 레벨·분산형·조각형 시장 모델을 적용해, DSO가 지역 혼잡을 우선 해결하고 남은 유연성을 TSO에 제공하는 메커니즘을 검증했다. 네덜란드의 GOP ACS 프로젝트는 거래 플랫폼을 구축해 TSO‑DSO 간 혼잡 해결을 위한 시장 기반 거래를 가능하게 했으며, 대형 소비자와 시장 참여자를 연결해 지역 혼잡이 전체 시스템에 미치는 영향을 최소화했다. 논문의 핵심 제안은 공통 유연성 시장을 도입해 TSO, DSO, 제3자 모두가 동일한 DER 자원을 거래하도록 하는 것이다. 이를 통해 전체 운영 비용을 최소화하고 사회 복지를 극대화할 수 있다. 그러나 이를 실현하기 위해서는 (1) 실시간 데이터 인터페이스 표준화, (2) 국제 보안 표준 및 통신 프레임워크 구축, (3) 규제·시장 설계와 IT 시스템의 연계가 필요하다. 또한, 다양한 국가·전력망 특성에 맞는 맞춤형 스키마 선택이 요구되며, 향후 대규모 파일럿과 표준화 작업이 선행되어야 한다는 점을 강조한다.