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Aug 14, 2023

블랙 스타트: 그리드가 다시 시작되는 방법

이 글을 쓰는 시점에서 우리는 역사적인 폭염에 사로잡혀 있어 힘듭니다.

이 글을 쓰는 시점에 우리는 역사적인 폭염에 사로잡혀 있기 때문에 미국 서부에 사는 사람들은 추위와 얼음이 땅을 지배하던 시절을 상상하기 어렵습니다. 그러나 실제로 그 결과를 처리할 장비가 부족한 곳을 포함하여 전국 대부분의 지역에서 또 다른 이상한 날씨가 발생한 것은 불과 4개월 전이었습니다. 현재 전설적인 "2월 동결"로 인해 대부분 텍사스에 있는 수백만 명의 사람들이 일련의 계단식 엔지니어링 실패로 인해 전력망이 한 조각씩, 카운티별로 파손되면서 어둡고 추운 곳에서 헤매게 되었습니다.

이 행사는 그렇게 광범위한 영향을 미치는 행사이기 때문에 많은 논의와 분석을 거쳤습니다. 요즘 많은 논의와 마찬가지로, 정보에 입각한 정보나 예의바른 내용은 거의 없으며, 이는 무슨 일이 일어났는지, 재발을 방지하는 방법을 이해하거나 적어도 그 영향을 어느 정도 완화하려는 사람들에게는 좋은 소식이 아닙니다. 재난으로 인해 사람들이 갑자기 직면하게 된 생명을 파괴하고 종종 생명을 위협하는 상황을 고려하면 그 중 일부는 이해할 수 있습니다. 범위와 영향이 너무 널리 퍼져 있는 사건에 대해 사람들이 논의하는 것도 어렵습니다. 누구나 머리를 감싸기에는 너무 많은 일이 있기 때문입니다.

현재 논의를 좀 더 쉽게 만들기 위해 우리는 종종 얽혀 있지만 거의 설명되지 않는 2월 그리드 충돌의 한 측면에 초점을 맞출 것입니다. 즉, 텍사스 그리드가 완전히 붕괴되는 데 불과 몇 분 밖에 걸리지 않았으며 몇 주가 또는 몇 주가 걸렸을 것입니다. 빠져 나갈 수 있었다면 복원하는 데 몇 달이 걸렸습니다. 그게 정말 가능할까요? 전력망이 완전히 갑자기 "사라질" 수 있습니까? 슬프게도 대답은 '그렇다'입니다. 하지만 고맙게도 이러한 일이 발생하는 것을 방지할 뿐만 아니라 발생하는 경우 "블랙 스타트"라고 알려진 작업을 수행하여 모든 것을 다시 시작하는 방법에 대해서도 많은 고려가 이루어졌습니다.

어떤 기준으로 보면 지구의 전력망은 우리가 만든 기계 중 가장 크고 복잡한 기계입니다. 그것은 공정한 주장인 것 같습니다. 미국과 캐나다에서만 송전망에는 대륙 전체에 걸쳐 190,000km가 넘는 선이 뻗어 있습니다. 이는 생산된 곳에서 인구 밀집 지역 근처에 위치한 변전소로 대량 전력을 이동시키는 시스템일 뿐입니다. 개별 고객을 연결하는 분배 시스템을 형성하는 수백만 마일의 케이블을 추가하면 시스템의 규모가 눈에 띄게 됩니다. 그런 다음 이 시스템에 10,000개가 넘는 발전소가 있고 각 발전소는 수요에 관계없이 다른 모든 발전소와 동기화되어야 하며 관련된 복잡성이 드러나기 시작한다는 점을 고려하십시오.

이렇게 넓은 지역에 걸쳐 전력망을 작동시키기 위한 모든 장비가 갖춰져 있기 때문에 이것이 항상 그런 것은 아니라는 사실을 기억하기 어렵습니다. 오늘날 북미 전력망은 주로 동부와 중서부의 인구 중심지에서 시작하여 처음에는 도시에 전력을 공급하고 나중에 농촌 지역으로 확산되면서 조금씩 성장했습니다. 기존 시스템을 기반으로 전력회사는 전선을 묶고 고객을 연결할 때 무엇이 ​​효과가 있고 무엇이 효과가 없는지에 대한 힘들게 얻은 지식을 활용할 뿐만 아니라 새로운 발전 시설에 필요한 전력을 제공할 수 있었습니다. 단순한 사실은 힘을 만들려면 힘이 필요하다는 것이고, 그것이 바로 블랙 스타트 문제의 핵심입니다.

발전은 이론적으로 간단하며, 우리 모두는 위치 에너지를 운동 에너지로 바꾸어 큰 와이어 코일 내부의 자석을 회전시키는 기본 사항을 한 번쯤 배웠습니다. 그러나 세부 사항에는 복잡성이 있습니다. 예를 들어, 석탄 발전소에서 원탄을 보일러의 연료로 사용할 적절한 크기로 분쇄하는 데는 전력이 필요하며, 보일러에 공급하는 컨베이어, 밸브를 제어하는 ​​액추에이터, 센서 및 제어 시스템도 마찬가지입니다. 터빈의 속도와 발전기를 그리드에 연결하는 스위치기어를 조절합니다. 전력을 생산하려면 전력이 필요하며 발전소는 자체 전력의 상당 부분을 사용할 수 있습니다. 발전소가 700메가와트 이상을 생산할 수 있으면 발전소를 가동하거나 재가동하는 데 필요한 오버헤드 부하가 엄청날 수 있습니다.