고려대, 탄소중립 실현 위한 한국 맞춤형 에너지 모델 개발

국내 실정 맞춘 오픈소스 모델 PyPSA-Korea… 에너지 정책 수립에 실질적 활용 기대

△ 탄소중립 계획 이행을 위한 2036년 한국 전력시스템 최적 계획 결과:

원 크기는 발전설비 용량, 선 두께는 송전 용량을 나타낸다. 연한 회색 선은 신규 건설된 송전망을 나타낸다.

고려대학교(총장 김동원) 융합에너지공학과 우종률 교수 연구팀이 우리나라의 탄소중립 이행과 재생에너지 확산을 효과적으로 지원하기 위해 오픈소스 에너지시스템 모델 ‘PyPSA-Korea’를 개발했다.

본 연구는 지속가능 에너지시스템 분야의 SCIE급 국제 저명 학술지 ‘Energy Reports(IF=4.7)’ 온라인에 5월 18일 게재됐다. 

*논문명: PyPSA-Korea: An open-source energy system model for planning Korea's sustainable energy transition 

*DOI: 10.1016/j.egyr.2025.05.018

*URL: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2025.05.018

우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸이고 국토의 70%가 산지로 이루어져, 다른 나라와의 전력망 연계가 어렵고 재생에너지의 안정적 통합에도 제약이 크다. 이에 따라, 재생에너지 설비와 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS), 송전망의 효율적 배치와 확장 전략 수립이 탄소중립 실현의 핵심 과제로 떠오르고 있다.

*에너지저장장치(Energy Storage System, ESS): 전력을 저장했다가 필요할 때 공급하는 장치로, 재생에너지의 불안정성을 보완하는 기술

이에 우종률 교수 연구팀은 유럽에서 활용되는 오픈소스 모델 PyPSA(Python for Power System Analysis)를 국내 여건에 맞춘 ‘PyPSA-Korea’를 개발해, 2036년 탄소중립 목표 달성을 위한 중장기 전략을 도출했다.

*PyPSA(Python for Power System Analysis): 전력망 최적화와 재생에너지 시나리오 분석에 특화된 도구

연구팀은 산악 지형이 많은 한국에서 해상풍력이 재생에너지 확대의 현실적인 대안이 될 수 있다고 판단했다. 또한, 유휴 부지를 활용한 태양광·에너지장치의 분산 배치가 송전망 확장 부담을 덜고, 에너지 안보에도 기여할 수 있음을 확인했다.

연구팀은 PyPSA-Korea를 활용해 전력 흐름의 병목 구간과 원활한 전력 이동을 위한 신규 송전망 필요 지역도 제시했다. 이와 함께, 변동성이 큰 재생에너지를 안정적으로 수용하려면 2036년까지 에너지저장장치 용량을 현재의 약 6배 수준으로 늘려야 하며, 이를 위한 대규모 투자가 필요하다는 결론을 내렸다.

이를 통해 연구팀은 재생에너지 확대, 송전망 보강, 에너지저장장치 확충이 유기적으로 병행될 때 탄소중립 목표 달성에 실질적인 효과가 있음을 입증했다. 연구팀이 개발한 PyPSA-Korea는 국내 에너지전환 전략 수립의 핵심 도구로, 향후 에너지 정책 설계와 공공 연구 현장에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

한편, 우종률 교수 연구팀은 이번 연구를 비롯해 ▲전력·산업·수송 부문의 탄소중립 기술 수용성 분석 ▲에너지시스템 모델링 ▲에너지저장장치 도입 최적화 ▲소비자 행동 기반 수요관리 등 기술과 정책을 아우르는 융합 연구를 활발히 수행하고 있다.

본 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업(기본연구)의 지원으로 수행됐다.

[그림1]

△ 고려대 융합에너지공학과 우종률 교수(교신저자), 고려대 곽규일 박사과정(제1저자)