그리드포밍은 인버터에 얹는 옵션이 아니라, 계통이 신뢰할 수 있는 새로운 유형의 발전기를 정의하는 작업이다.
결론부터 짚습니다. 전력거래소는 2026년 4월 10일 전기위원회 심의를 통해 전력시장운영규칙을 개정하고, 내년(2027년)말까지 준공되는 2차 중앙계약시장 BESS(배터리에너지저장장치, 540MW)부터 그리드포밍(Grid-Forming, GFM) 성능을 구비한 PCS(전력변환장치) 탑재를 의무화합니다. 이어 2028년·2029년 상업운전하는 BESS(각 540MW, 600MW)에도 GFM 적용을 지속 확대할 계획입니다. 국내 중앙계약시장에 참여하는 BESS 사업자는 2027년 준공 물량부터 PCS 조달 사양에 GFM 성능기준을 반영해야 합니다.
GFM 도입 비용은 MW당 약 2000만원으로, MVar당 2억원이 드는 동기조상기의 10분의 1 수준이라는 점이 의무화의 경제적 명분이다.
이투뉴스는 2026년 4월 9일 전력전자학회가 개최한 "RE 100GW를 향한 전력전자 기술 포럼" 발표 내용을 인용해 이런 내용을 전했습니다. 전력망에 접속하는 직류 인버터 전원(IBR, Inverter-Based Resource)이 늘면서 계통 관성이 줄어드는 망 약체화(弱體化)가 우려되는 가운데, GFM은 자체적으로 전압과 주파수를 형성하는 독립 전압원으로 동작해 계통에 관성과 고장전류를 제공하고 외란에도 동기화를 유지합니다. 북미 NERC·MISO·ERCOT와 유럽 ACER·ENTSO-E 등 해외 계통운영기관도 IBR의 GFM 성능구비를 의무화하는 추세입니다. 국내에서는 전력거래소가 2024년 제주에서 500kW급 GFM 인버터를 최초 실증했고, 한국그리드포밍이 지난해 광양만 마이크로그리드에서 110kVA급 GFM BESS를 상업운전한 바 있습니다. 호주에서는 AGL에너지의 250MW 남호주 토렌스 섬 BESS, 뉴사우스웨일즈 50MW 브로큰힐 BESS 등이 실증 사례로 소개됐습니다.
전제 조건: GFM 인버터의 정확한 제어 파라미터(가상관성 상수, SCR 실시간 추정 알고리즘 등)는 제작사·모델별로 상이하며 공개되지 않았으므로, 아래 체크리스트는 전력거래소가 공개한 GFM 성능요건(고장전류, 동기유지, 자체기동)을 중심으로 한 일반적인 BESS PCS 구성을 기준으로 전개합니다. 실제 적용 시에는 전력시장운영규칙 개정 원문과 한전 계통연계기준으로 반드시 대체 확인해야 합니다.
안전 인터락 확인 순서 (최우선)
- 전압원 유지 인터락 — GFM PCS는 계통 고장 시에도 전압원(Voltage Source)으로 동작해야 하며, 순시 고장전류 2.0 p.u. 이상을 최소 140ms 유지해야 한다.
- Seamless GFL-GFM 모드전환 인터락 — SCR(단락비) 실시간 추정에 기반해 그리드팔로잉(GFL)과 그리드포밍(GFM) 모드를 무순단(Seamless)으로 전환하며, 전환 중 동기 손실이 발생하지 않아야 한다.
- 가상관성 상수 상한 인터락 — 가상관성이 과도하면 오히려 심각한 유효전력 변동을 유발할 수 있으므로(호주 브로큰힐 BESS 사례), 가상관성 상수는 계통영향성 평가로 확정된 값 이하로 제한한다.
- 자체기동(Black Start) 인터락 — 계통이 완전 정전된 경우에도 외부 전원 없이 자체기동할 수 있는 성능을 갖춘다.
- 고장전류 공급제한 기능과의 충돌 방지 — 전압원 동작 특성과 과전류 보호를 위한 고장전류 제한 기능이 상충할 수 있으므로 계통 측과 기기 측 보호협조를 병행 검토하며, 어떤 경우에도 하드웨어 보호계전기·차단기 연동을 소프트웨어 로직만으로 대체·우회하는 설계는 본 사이트에서 다루지 않습니다.
GFM BESS PCS I/O 맵
| 신호명 | I/O 어드레스 | 타입 | 동작 조건 |
|---|---|---|---|
| 계통 SCR 추정값 | AI401 | Analog In | 실시간 단락비 추정, 임계값 이하 시 GFM 모드 전환 판정 |
| GFM/GFL 모드 상태 | DI401 | Digital In | 1=GFM 모드, 0=GFL 모드 |
| 고장전류 지령 | AO401 | Analog Out | 순시 고장전류 2.0 p.u. 이상, 최소 140ms 유지 |
| 가상관성 상수 설정 | AO402 | Analog Out | 계통영향성 평가로 확정된 상한값 이하로 제한 |
| Black Start 기동 지령 | DO401 | Digital Out | 계통 완전정전 감지 시 자체기동 시퀀스 개시 |
| 로컬 보호계전기 트립 | DO402 | Digital Out | 과전류·과전압 검출 시 GFM 모드와 무관하게 즉시 차단(최우선) |
이 I/O 맵이 보여주는 시사점은 분명합니다. AO402(가상관성 상수)를 계통영향성 평가 없이 임의로 높이면, 호주 브로큰힐 BESS 사례처럼 오히려 전압강하·상승과 FRT(Frequency Ride-through) 반복 동작을 유발할 수 있습니다. 국내 BESS 사업자는 PCS 제작사 모델을 반영한 계통영향성 평가 결과값을 AO402의 상한으로 직접 반영해야 합니다.
PLC 로직 스니펫 (IEC 61131-3 Structured Text 의사코드)
(* GFM BESS PCS 모드전환 로직 - 로컬 보호 우선, 가상관성 상한 제한 *)
(* AI401: SCR 추정값, DI401: GFM/GFL 모드상태, AO402: 가상관성 상수 *)
IF (과전류_검출 OR 과전압_검출) THEN
DO402 := 1; (* 로컬 보호계전기 즉시 트립, 모드와 무관 *)
ELSIF AI401 <= SCR_임계값 THEN
DI401 := 1; (* GFM 모드 진입, Seamless 전환 *)
AO402 := MIN(AO402_설정값, 계통영향성평가_상한값); (* 가상관성 상한 제한 *)
ELSE
DI401 := 0; (* GFL 모드 유지 *)
END_IF;
(* DO402는 GFM/GFL 모드 상태와 무관한 독립 하드웨어 경로로 유지 *)경계 조건 — 현장 변수 대응
GFM 인버터가 실제 계통에 대규모로 연계됐을 때의 다수 인버터 상호작용(Interaction) 특성과 보호협조 재정립 방향은 전력거래소·한전이 2028년까지 진행할 추가연구·대용량 실증 결과로 확정되므로 파형 분석 및 실측 요망입니다. 또한 국내 GFM 인버터 시험설비는 현재 2MW가 최대용량이어서 2.5MW 이상 설비를 만드는 제작사 제품의 검증절차가 아직 명확히 마련되지 않았습니다. 선택 기준은 하나로 압축됩니다: PCS 조달 사양을 검토할 때 가상관성 상수를 계통영향성 평가값으로 제한하는 상한 로직이 별도로 구현돼 있는가.
참고자료
이투뉴스, "내년 상업운전 BESS부터 그리드포밍 인버터 의무화" (2026-04-09)
WO2024150838A1 — 광주과학기술원(GIST), 그리드 포밍을 이용한 인버터 및 인버터의 동작 방법 (Google Patents, WO단계 상태 Ceased, 한국 국내단계 출원 KR1020257022075A로 진행 중인 것으로 확인되나 등록 여부는 별도 확인 필요)