이전 블로그 게시물(‘변화하는 세상의 전력망 – 서론’)에서 다룬 바와 같이, 우리의 전력망은 막대한 부담을 겪고 있습니다. 기후 변화, 물리적 방해 요인, 그리고 끊임없이 증가하는 전력 수요로 인해 미국 전력망은 전례 없는 도전에 직면해 있습니다.
전력망 보안에서 가장 시급한 문제 중 하나는 물리적 폭력 행위입니다. 보통 전력망 공격은 전쟁이 일어날 때만 떠올리는 일입니다. 예를 들어 우크라이나-러시아 분쟁을 생각해 봅시다. 한 차례의 공격으로 우크라이나 전력망의 변전소 60곳이 가동을 중단했고, 그 결과 25만 명 이상의 시민이 정전 피해를 입었습니다. 정전 피해를 입은 인구가 놀라울 정도로 많아 보이지만, 미국 연방에너지규제위원회(FERC) 보고서에 따르면 미국 전력망의 핵심 변전소 9곳만 표적이 되어 가동이 중단된다면 전국이 정전될 수 있다는 점을 고려하면 이 수치는 미미한 수준입니다.
이 통계는 단순한 이론에 그치는 것이 아닙니다. 2013년, 신원 미상의 단체가 산호세 인근에 위치한 PG&E의 메트칼프 변전소를 공격했습니다. 변전소 내 24개의 변압기 중 17개가 정밀한 공격을 받아 작동이 중단되었습니다. 다행히도 이번 공격은 다른 발전소에서 전력을 우회 공급함으로써 실리콘밸리를 비롯한 주요 지역(변전소 바로 인근 몇몇 동네를 제외하고)의 정전으로 이어지지는 않았지만, 전력망의 보안이 얼마나 취약한지를 여실히 보여주었습니다.
가장 무서운 점은 이러한 공격이 점점 더 빈번해지고 있다는 사실입니다. 최근 방송된 ‘60 Minutes’의 한 코너(“미국의 전력망은 얼마나 안전한가?”)에 따르면, 정전의 38.7%는 발전소 내 기물 파손과 같은 일종의 물리적 방해 행위로 인해 발생한다고 합니다.
전력망에 대한 고의적인 폭력 행위 외에도, 끊임없이 증가하는 전력 수요 역시 업계에 막대한 부담을 주고 있습니다. 그 주요 원인 중 하나는 전기차 충전소입니다. 대부분의 가정용 충전기는 레벨 1(120V)을 사용하는 반면, 전용 공공 충전 구역에서는 레벨 2(240V)가 사용됩니다. 이 자체만으로도 이미 상당한 부하를 발생시키지만, 기업들은 곧 100A 이상의 전류로 무려 400V 이상을 사용하는 레벨 3 직류(DC) 충전으로 업그레이드할 계획입니다. 이러한 조건에서 전기차 한 대가 전력망에 가하는 부하는 전기 건조기 10대 분량에 해당합니다. 충전소들이 이 기술을 사용하기 시작한다면 전력망에 가해지는 부하는 거의 두 배로 늘어날 것이며, 이로 인해 전국적으로 부분 정전이나 전면 정전이 발생할 것입니다. 전기차와 관련해 우리가 직면한 또 다른 문제는 내연기관 차량에서 전기차로의 급격한 전환을 강요하고 있다는 점입니다. 현재 도로를 달리는 모든 차량이 전기차라면, 현재보다 3배 더 많은 전력을 확보해야 할 것입니다. 우리 전력망은 이러한 부하를 감당할 수 있도록 구축되어 있지 않습니다.
암호화폐는 우리 세대의 수요 증가에 기여하는 또 다른 주요 요인입니다. 암호화폐를 생성하는 과정은 네트워크가 해킹당하지 않도록 암호화 역할을 하는 매우 복잡한 수학 방정식을 풀기 위해 컴퓨터를 가동하는 것을 중심으로 이루어집니다. 이러한 운영 방식의 특성상, 해당 컴퓨터들은 어마어마한 양의 에너지를 소비합니다. 텍사스에 본사를 둔 레이번 카운티 전기 협동조합(Rayburn County Electrical Cooperative)에 따르면, 해당 협동조합이 운영 중인 16개 카운티 지역 내 두 곳의 최대 규모 “암호화폐 채굴장”은 목장 부지에 건설되었으며, 각각 텍사스 주 가정 6만 가구에 전력을 공급할 수 있는 양의 전기를 소비한다고 합니다. 이러한 엄청난 증가로 인해, 암호화폐 운영을 지원하기 위해 해당 지역의 전력 인프라를 업그레이드하는 데 4,000만 달러 이상이 필요하게 되었습니다. 이러한 현상은 다른 주에서도 뚜렷이 나타나고 있습니다. 뉴욕의 경우, 2021년 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 연구에 따르면 암호화폐 운영으로 인해 가정 및 상업용 소비자들이 총 2억 5,000만 달러의 비용을 부담한 것으로 나타났다.
기후 변화는 전력망 노후화의 또 다른 원인입니다. 최근 기후 재해가 전력망에 미친 영향 중 가장 대표적인 사례는 텍사스 주를 강타한 얼음 폭풍입니다. 예기치 못한 한파와 결빙으로 인해 텍사스 전력망의 여러 공급 구역이 마비되었고, 그 결과 1,000만 명 이상이 정전 피해를 입었으며 약 250명이 목숨을 잃었습니다. 또 다른 예로는 2014년의 극지 소용돌이가 있습니다. 이러한 기상 조건이 전력망에 미치는 물리적 영향 외에도, 두 사건 모두 극심한 한파로 인해 전력 수요가 사상 최고치를 기록하며 한 번에 여러 서비스 구역에서 정전이 발생했습니다. 이러한 사건들은 점점 더 빈번해지고 있으며, 과거보다 훨씬 더 심각한 재앙을 초래할 가능성도 있습니다.
비록 이러한 사실들이 무력감에 휩싸인 디스토피아적인 근미래의 도래를 시사하고 있지만, 가정, 산업, 전력망 규모에서 마이크로그리드와 기타 재생에너지 관련 설비를 도입함으로써 아직 희망이 남아 있을지도 모릅니다. 이러한 기술들과 전력망을 구하는 데 있어 이 기술들이 어떤 역할을 할지에 관한 이 시리즈의 세 번째 기사는 다음 주에 확인해 주세요.
계속 빛나세요,
Eric
