전력망이 매분 정각에 흔들리는 이유는 대형 배터리 저장장치의 충전 상태 점검

워터해머 현상이랑 같은 거임. 데이터센터에서 새벽 2시에 윈도우 서버를 전부 동시에 재부팅하지 않는 이유가 부하 이동을 시간상 분산하려는 거잖아. 수백 MW짜리 부하를 매분 정각에 넣었다 뺐다 하면 문제가 생긴다는 걸 전력 쪽 사람들이 몰랐다는 게 신기함.

전력 쪽이 놀란 건 나머지 부하가 사람이 만드는 랜덤에 가깝기 때문임. 큰 공장도 한 덩어리씩만 켜지는데 이건 밀리초 단위로 수천 개가 동시에 스위칭하는 거라 차원이 다름. 완충 상태여도 배터리 돌입 전류는 거의 무한대에 가깝고, 안정성과 수명 때문에 터빈이 정밀한 rpm을 유지해야 한다는 계산 자체가 흔들린 거라 아마 아주 빨리 고쳐질 듯.

이거 그냥 cron 작업으로 돌린 거 아님? cron의 1분 단위 정밀도는 항상 마음에 안 들었는데, sleep(random()) 같은 걸 넣어서 썬더링 허드를 피하는 수밖에 없었음.

분산 시스템 쪽에서는 request smoothing이나 traffic shaping이라고 부르고, 지터, 즉 무작위 시간 오프셋을 더해서 구현함. 재밌는 건 전기 쪽 코드에도 이미 비슷한 게 들어가 있음. 인버터 anti-islanding에 쓰는 Sandia Frequency Shift 같은 기법인데, 계통이 끊겼는지 확인할 때 5분마다 무작위 지터를 섞어서 검사해야 함. 안 그러면 소규모 배터리와 태양광이 한꺼번에 붙어서 계통을 다시 죽임.

이건 배터리 시스템 공급사 하나나 몇 개가 자기 제품이 분산 배치될 때 생길 효과를 계산하지 않은 것에 가까움. 규제 없이 시장에 맡기면 언젠가는 터질 일이었음.

기사에서는 '수년간의 탐정 작업'이라고 하는데, 정각 주기라는 것만 보고 바로 시계 기반이라는 걸 알았다면서 왜 이렇게 어려웠는지 이해가 안 감. 설명해 줄 사람?

계통에 붙은 기기가 수백만 개고, 전력을 소비하는 쪽과 공급하는 쪽이 계속 늘고 있어서 그럼.

수년짜리 연구가 아니면 펀딩이 안 되니까, 학계가 모든 주제를 아주 오래 파는 구조도 한몫함.

신호 자체가 아주 작아서 여러 분 구간에 푸리에 분석을 돌려야 노이즈에서 겨우 보이는 수준이었을 거임.

문제는 그 소음원이 계통 변동에 스스로 반응하는 에너지 사업자 집단이라는 점임. 전기는 빛의 속도로 가지만 스위치와 트랜지스터는 안 그럼. 노이즈 속의 노이즈였던 거지.

전력선을 모니터링한다고 tcpdump처럼 누가 생산하고 누가 소비하는지 나오지 않음. 그냥 덩어리 흐름이라, 이상한 흐름이 보이면 선을 따라 올라가거나 내려가면서 생산자와 소비자를 지나 흐름이 변하는지 봐야 함. 중전압 레벨에서만 보이는 효과면 모니터 설치만 몇 주가 걸리고, 안전 요건 때문에 그냥 꽂을 수 있는 것도 아님. 결국 배터리 저장장치가 있고 모니터도 잔뜩 붙일 수 있는 연구 캠퍼스를 찾아 수십 개 지점을 설득해서야 고해상도로 확인한 거임.

계통 전체가 진짜 멍청해서 그럼. 주파수를 정밀 분석하는 측정소는 있어서 계통 험으로 오디오 녹음 타임스탬프를 찍을 정도인데, 변전소 버스바나 소비자 단위 실시간 정보는 거의 없음. 최선이 15분 단위 소비 핑에 대형 플랜트 전압, 주파수 계측 정도라, 코소보와 세르비아가 ENTSO-E 전체 주파수를 끌어내렸던 사건을 추적하는 데도 몇 달에서 몇 년이 걸림.

터빈이 왜 마모된다는 거임? 토크 때문인가?

배터리가 충전 상태 점검 때문에 계통 관성 지원을 잠깐 멈추면, 동기화된 회전 질량이 그걸 대신 감당하느라 잠시 느려졌다가 배터리가 복귀하면 다시 빨라짐. 넓게 보면 집단 운동량 문제임. 관성의 일부가 빠지면 다른 부분이 메워야 하고, 못 메우면 브라운아웃, 결국 블랙아웃으로 감.

힘이 변하면 응력 사이클이 생겨서 일정한 힘보다 훨씬 파괴적임. 히스테리시스로 인한 재료 피로라고 보면 됨.

Stuxnet이 원심분리기 회전수를 미세하게 흔들어서 결국 기계적으로 망가뜨린 것과 같은 원리임.