전기차 5천대를 묶어 전기를 공급할 수 있는 '가상 배터리' 군집제어 기술이 개발됐다.
광주과학기술원(GIST)은 김윤수 전기전자컴퓨터공학과 교수 연구팀이 전기차(EV) 여러대를 묶어 하나의 ‘배터리’처럼 활용하면서 실제 전력시장 거래까지 가능한 ‘강건한 가상 배터리’ 모델을 개발했다고 24일 밝혔다.
이 기술은 개별 차량 배터리 상태나 용량 정보를 알지 않아도 전력 운용이 가능하다. 수립된 전력 계획을 실제 각 차량에 정확히 나눠 실행할 수 있다.
김윤수 교수는 "전기차를 전력망과 연결해 활용하는 전기차-전력망 연계기술 상용화를 앞당길 것"으로 기대했다.
최근 보급이 늘고 있는 전기차가 단순한 이동수단을 넘어 전기를 저장하고 공급하는 ‘이동형 발전소’인 분산에너지자원(DER)으로 주목받고 있다.
연구팀은 여러 대의 전기차를 하나의 집합으로 묶어 ‘가상 배터리(VB)’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. 짧은 시간 안에 전력 공급 가능량을 산출하고, 목표 충전량과 충전기 연결 시간이라는 최소한의 정보만으로 전력 운용이 가능하도록 설계 했다.
또한 전체 전력 계획이 개별 전기차 실제 충·방전으로 오차 없이 구현될 수 있음을 수학적으로 입증했다.
김윤수 교수는 "이렇게 구성된 가상 배터리는 실제 전력시장에서도 활용될 수 있다"며 "여러 대의 전기차를 하나로 묶으면, 하루 전 전력시장과 실시간 전력시장에 참여해 전력 수요와 가격에 따라 공급·저장 전략을 자동으로 수립할 수 있다"고말했다.
연구팀은 8개월간 수천 대의 전기차 데이터를 바탕으로 전력 시장 시뮬레이션을 수행한 결과, 기존 방식보다 운영 비용을 최소 8.8%에서 최대 14.9%까지 절감할 수 있다는 것을 확인했다.
또한 5,000대 규모의 대규모 전기차 집합에서도 빠른 연산 속도로 전력시장 참여가 가능하다는 것도 확인했다.
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김윤수 교수는 "대규모 전기차를 하나의 신뢰성 있는 전력 자원으로 활용할 수 있는 기반을 마련했다”며, "시장 계획과 실제 개별 전기차 운용 간 차이를 줄여 전기차-전력망 연계기술(V2G) 상용화를 앞당기고, 전력망의 유연성과 안정성을 높이는 데 기여할 것”이라고 말했다.
연구에는 김윤수 교수를 교신저자로, 박완호·황진솔·고성혁·황준벽 박사과정생이 참여했다. 연구 결과는 교통 과학·기술 분야 국제 학술지 '이크랜스포테이션'(JCR IF 1위)에 온라인으로 게재됐다.
