전력 대정전(Blackout) 발생 시 블랙스타트(Black Start) 수행 절차와 계획

전력 대정전(Blackout) 발생 시 블랙스타트 수행 절차와 계획

 

 

 

 

1. 블랙스타트(Black Start)란?

(1) 블랙스타트의 정의
  - 블랙스타트(Black Start)란 대규모 정전(Blackout) 발생 후, 외부 전력 공급 없이 자체적으로 발전소를 기동하여

    전력 계  통을 복구하는 절차를 의미함
  - 일반적으로 발전소는 외부 전원(전력 계통)으로부터 전력을 공급받아 기동되지만,

    블랙스타트는 외부 전원이 없는 상태에서도 발전소를 자체적으로 가동하는 방식임
  - 블랙스타트는 송전망, 배전망 및 주요 전력 소비처에 전력을 단계적으로 복구하는 데 중요한 역할을 함

 

(2) 블랙스타트가 필요한 이유
  - 자연재해, 테러, 대형 사고, 계통 보호 장치 오동작 등으로 인해 대규모 정전이 발생할 경우, 

    발전소 및 전력망이 모두 가동 중단될 수 있음
  - 일반적인 발전소는 자체적으로 시동할 수 없으며, 외부에서 전력을 공급받아야만 운전이 가능함
  - 블랙스타트 발전소는 외부 전력 공급 없이도 자체 시동이 가능하도록 설계되며, 

    이를 활용해 다른 발전소를 기동하고 전력 계통을 복구할 수 있음

 

 

 

 

2. 블랙스타트 발전소의 요구 스펙

 

(1) 자체 기동이 가능한 블랙스타트 발전원
 
① 디젤 발전기(Diesel Generator, DG)
  - 기동 시간이 짧고, 별도의 외부 전원 없이 연료 공급만으로 자체 기동이 가능
  - 용량이 상대적으로 작아 초기 블랙스타트 용도로 활용됨

 

② 가스터빈 발전기(Gas Turbine, GTG)
  - 압축 공기 및 연료 공급만으로 자체 기동 가능
  - 신속한 부하 응답이 가능하여 블랙스타트 시 중요한 역할을 수행

 

③ 소규모 수력 발전소(Hydro Power Plant)
  - 중력에 의해 물을 이용하여 터빈을 회전시켜 전력을 생성함
  - 외부 전력 없이 수압만으로 기동 가능하므로 블랙스타트 전원으로 적합

 

④ 배터리 에너지 저장 시스템(BESS, Battery Energy Storage System)
  - 최근 신재생에너지 및 마이크로그리드 시스템과 연계하여 활용 증가
  - ESS를 이용한 블랙스타트는 초기 부하 공급 및 발전소 기동에 활용됨

 

 

 

(2) 블랙스타트 발전기의 주요 성능 요건

 

 

 

 

 

3. 블랙스타트 절차

(1) 초기 기동 단계
  - 블랙스타트 전원을 활용하여 디젤 발전기 또는 가스터빈 발전기를 먼저 기동함
  - 초기 발전 전력을 이용해 주요 발전소(복합화력, 석탄 화력, 원자력 등)의 보조설비(급수 펌프, 윤활유 펌프,

    냉각수 시스템 등)를 가동함

 

 

 

(2) 주요 발전소 기동 단계
  - 블랙스타트 전력을 이용하여 대형 발전소를 시동함
  - 터빈 시동, 발전기 여자(Excitation) 및 발전기 동기화(Synchronization)를 수행하여 계통 복구를 준비함

 

 

 

(3) 부하 복구 및 계통 동기화 단계
  - 주요 발전소의 출력이 안정되면, 배전망을 단계적으로 복구하여 전력 공급을 재개함
  - 우선적으로 필수 부하(병원, 통신망, 긴급 시설 등)에 전력을 공급한 후, 산업 및 일반 부하로 점진적으로 확장함
  - 계통 전체가 안정되면 모든 발전소와 전력망을 동기화하여 정상 운영 상태로 전환함

 

 

 

 

4. 블랙스타트 계획 수립 시 고려사항

 

(1) 블랙스타트 발전소 선정 및 배치
  - 블랙스타트 발전소는 주요 전력 계통에 전략적으로 배치되어야 하며, 여러 지역에 분산 배치하여 안정성을 확보해야 함

 

(2) 부하 우선순위 지정
  - 블랙스타트 후 전력 공급 우선순위를 지정하여 필수 부하(병원, 데이터센터, 공공기관 등)를 먼저 복구해야 함

 

(3) 계통 보호 및 안정화 대책
  -블랙스타트 시 전력망 불안정으로 인한 계통 보호 대책(주파수 조정, 전압 조정 등)이 필요함
  - 대형 발전소의 단계적 시동을 고려한 주파수 및 전압 관리 전략을 수립해야 함

 

(4) 블랙스타트 테스트 및 훈련
  - 블랙스타트 계획이 실효성을 가지려면 정기적인 모의 테스트(Black Start Drill)를 수행하여 실제 상황에서의 

    대응 능력을 강화해야 함
  - 운영자는 블랙스타트 절차를 숙지하고, 긴급 상황에서 신속하게 대응할 수 있도록 주기적인 교육이 필요함

 

 

 

 

5. 결론

 

  - 블랙스타트는 대규모 정전 발생 시 전력 계통을 신속하게 복구하기 위한 필수적인 절차이며,

    디젤 발전기, 가스터빈, 수력 발전, ESS 등의 블랙스타트 전원을 활용하여 전력망을 단계적으로 재가동함.

  - 이를 위해 발전소의 자체 기동 능력, 전압 및 주파수 조정, 병렬 운전 및 동기화 기능이 필수적이며,

    블랙스타트 계획 수립 시 발전소 배치, 부하 우선순위, 계통 보호 전략 등을 고려해야 함.

  - 정기적인 모의 훈련과 블랙스타트 테스트를 통해 실효성을 검증하고, 긴급 상황에서 안정적인 전력 복구가

    가능하도록 대비하는 것이 중요함.