교란의 원인 발견
수년 동안 전 세계 전력망 운영자들은 60초마다 매우 정확하게 발생하는 미세한 주파수 저하 현상이라는 수수께끼에 직면해 왔습니다. 유럽에서 호주, 미국에 이르기까지 여러 대륙에서 관찰된 이 반복적인 패턴은 전력망 안정성과 장비 안전에 미칠 잠재적 영향 때문에 전문가들의 우려를 샀습니다.
독일 율리히 연구소(Forschungszentrum Jülich)의 디르크 페트하우트(Dirk Witthaut)가 이끄는 연구팀이 이 수수께끼를 풀기 위해 나섰습니다. 수력 발전 터빈과 관련된 기존 가설들을 배제한 후, 연구팀은 정확한 타이밍으로 작동하는 장치들에 초점을 맞췄고, 데이터 센터에 설치된 무정전 전원 공급 장치(UPS)가 이러한 교란의 주범임을 밝혀냈습니다.
왜 이러한 변동이 발생하는가?
UPS 시스템, 특히 대형 데이터 센터에서 사용되는 장치들은 1분마다 주기적으로 충전 상태(State-of-Charge)를 확인합니다. 이러한 장치들은 인터넷에 연결되어 있어 내부 시계가 매우 정밀하게 동기화되어 있습니다. 여러 데이터 센터에 있는 수천 대의 장치가 동시에 이 확인 작업을 수행하면 그 영향이 누적되어 전력망 주파수에 눈에 띄는 교란을 일으키게 됩니다.
아일랜드 전력망에서 수집된 데이터는 이러한 가설을 뒷받침했습니다. 아일랜드는 데이터 센터가 국가 전력의 상당 부분을 소비하고 있으며, 1분 단위의 주파수 저하 강도가 2016년 3mHz에서 최근 몇 년 사이 20mHz 이상으로 증가한 것이 관찰되었습니다.
이것이 전력망에 의미하는 바는 무엇인가?
20mHz의 저하는 전력망의 허용 범위(일반적으로 최대 200mHz) 내에서는 미미해 보일 수 있지만, 다른 부하들과 결합될 경우 전력망을 불안정 상태나 정전으로 몰고 갈 수 있습니다. 또한 이러한 교란은 민감한 장비에 장기적인 손상을 입힐 수 있습니다.
연구진은 제조업체들이 UPS 시스템의 충전 상태 확인 타이밍을 고정된 시간이 아닌 '무작위화(Randomization)'하는 기능을 추가할 것을 권장합니다. 또한 연구팀은 사물인터넷(IoT) 기기가 확산됨에 따라 유사한 행동을 보일 수 있어 문제가 악화될 수 있다고 경고하며, 미래의 에너지 인프라 안정성을 보장하기 위해 전 세계적인 규제 개입과 소프트웨어 업데이트가 필요하다고 강조했습니다.