미국 전력망 개선: 취약성 완화 및 운영 강화

May 17, 2023

미국 전력망은 취약점이 많지만, 전력회사들은 정부의 추가 지원을 받아 시스템에 투자하고 새로운 혁신 기술을 통해 시스템 운영을 강화하고 있습니다.

전력망은 틀림없이 미국에 존재하는 가장 중요한 단일 인프라입니다. 미국의 거의 모든 것은 제대로 작동하기 위한 안정적인 전기 공급에 달려 있습니다. 정부, 산업체, 상업 기관, 비상 대응 팀, 군사 작전 등은 모두 전기가 없으면 심각한 장애를 겪게 될 것입니다.

미국 에너지부(DOE)는 미국 송전선과 변압기의 70% 이상이 25년 이상 된 것이라고 보고했습니다(그림 1). 장비가 영원히 지속되지 않는다는 점에서 가장 큰 취약점 중 하나가 바로 여기에 있습니다. 오래된 구성 요소는 오류가 발생할 가능성이 더 높습니다.

많은 그리드 구성 요소가 가혹한 환경에 노출됩니다. 시간이 지남에 따라 온도 변화, 습도, 날씨에 대한 노출과 같은 환경 요인과 시스템의 기타 스트레스 및 변형으로 인해 마모가 발생하여 고장이 발생할 수 있습니다. 절연이 약해지고 금속 구성 요소가 부식될 수 있어 둘 다 파손될 가능성이 더 커집니다. 변압기, 차단기 및 케이블을 오랫동안 사용할수록 과열 및 손상을 일으킬 수 있는 과부하가 발생할 가능성이 높습니다. 이 역시 고장으로 이어질 수 있습니다. 특히 구성 요소가 장기간 설계 매개변수를 넘어서 작동하는 경우 더욱 그렇습니다.

미국 정부는 전력망에 주의가 필요하다는 점을 인식하고 있습니다. DOE는 "딕시 산불, 허리케인 아이다, 2021년 텍사스 동결과 같은 기상 이변으로 인해 미국의 기존 에너지 인프라가 기후 변화로 인한 기상 이변의 지속적인 영향을 견디지 못할 것이라는 점을 분명히 했습니다."라고 밝혔습니다. 오래된 구성 요소를 교체해야 합니다.

한편, 유틸리티는 예상되는 성장을 고려하여 시스템을 확장해야 합니다. 독립적인 추정치를 인용한 DOE는 미국 전력 송전 시스템이 2030년까지 60% 증가할 것으로 예상하고 있으며, 2050년까지 전력망 규모를 3배로 늘려야 할 수도 있다고 밝혔습니다. 성장의 대부분은 운송 부문을 포함한 광범위한 전기화에서 비롯될 것입니다.

Kumar Chandran 수석 이사는 "전기에 대한 수요가 늘어나고 안정적인 공급에 따라 더욱 중요한 기능이 늘어나면서 그리드가 변화하고 있으며 과거보다 훨씬 더 많은 전력을 생산하고 분배할 수 있어야 합니다."라고 말했습니다. S&C Electric Co.와의 상업 전략은 POWER에 말했습니다. "동시에 폭풍 및 기타 기상 현상의 빈도와 강도가 증가하면 그리드에 큰 위협이 됩니다. 자동화가 최소화된 그리드의 배전 부분은 기상 현상 중 심각한 영향에 특히 취약하며, 이후에는 손상된 인프라를 재건하는 데 상당한 시간이 걸릴 때."

몇 년 전 National Academy of Engineering 간행물인 The Bridge에서 발행한 기사에서 Marston Consulting의 사장인 Theodore U. Marston은 다음과 같이 썼습니다. 다양한 소유주/운영자 및 자금조달 메커니즘 기술 회전율이 몇 달 단위로 측정되고 높은 민첩성과 잠재적으로 높은 이윤폭이 특징인 하이테크 부문과 달리 전력 시스템은 자본스톡 회전율이 특징입니다. 수십 년에 걸쳐 측정된 비율, 낮은 민첩성, 소규모로 규제된 이윤 마진 등 매우 다양한 부문이 성공적으로 결합하려면 긴밀한 협력이 필요합니다."

Marston의 기사가 출판된 이후로 많은 일이 성취되었습니다. 미국의 모든 투자자 소유 전기 회사를 대표하는 협회인 EEI(Edison Electric Institute)는 전기 회사가 지난 10년 동안 중요한 에너지 인프라에 1조 달러 이상을 투자했다고 보고합니다. EEI는 전기 회사들이 전력망을 "더 강력하고, 더 스마트하고, 더 깨끗하고, 더 역동적이고, 더 안전하게" 만들기 위해 2022년에만 1,540억 달러 이상을 지출했다고 주장합니다. 또한 기업들은 국가의 송배전 인프라를 강화하기 위해 2022년에 "적응, 강화 및 탄력성(AHR) 이니셔티브"에 거의 300억 달러를 투자했다고 밝혔습니다.