전력 시스템의 동기화로 발생하는 1분 주기 주파수 교란

5개 대륙의 12개 전력망에서 정확히 1분 주기로 반복되는 주파수 변동을 확인했으며, 디지털 장치의 시계 기반 제어가 의도치 않게 동기화되는 현상과 관련됐을 가능성을 뒷받침하는 증거를 확보함 현장 측정에서 무정전 전원장치(UPS)의 배터리 자체 진단이 매분 전류 피크를 만들고, 이에 따른 전력 수요 변동이 변압기를 거쳐 110kV 전력망 연결 지점까지 전파됨을 확인함 수년에 걸쳐 유지되는 위상 일관성은 수력발전 제어계의 자체 진동만으로 설명하기 어려우며, 안정적인 외부 시계에 맞춘 동작이 별도로 필요함 현재 안전을 위협하는 수준은 아니지만, 일부 전력망에서 변동 폭이 커지고 수력 터빈 마모 우려도 생김. 디지털 장치 증가와 전력망 관성 감소는 이 현상을 더 강화할 수 있음 주파수 제어 규정 강화로 영향을 줄일 수 있으나, 발생 원인을 줄이려면 무작위 실행 일정, 적응형 시간 오프셋, 이벤트 기반 실행 등으로 여러 장치가 동시에 전력 수요를 바꾸지 않도록 설계해야 함 정상적인 소프트웨어 동작도 전력망 교란을 만들 수 있음 재생에너지 확대에는 정확한 예측과 저장장치, 예비 발전, 유연한 수요의 실시간 제어가 필요하며, 교통과 난방의 전기화로 전기차 충전기, 히트펌프, 스마트 가전 등 디지털 제어 장치가 전력망에 대량 연결되고 있음 데이터센터 역시 소프트웨어에 의존하는 부하를 추가함 전력망 신뢰성은 발전과 부하의 물리적 특성뿐 아니라 소프트웨어의 설계, 실행 시점, 장치 간 조율에도 의존하게 됨 2003년 북미 정전에서는 불충분한 상황 인식이 문제에 기여했고, 이후 대규모 정전에서도 소프트웨어 기반 제어 실패가 중요한 역할을 함 이번 연구가 다루는 위험은 고장이나 공격과 구별됨. 정상적인 제어 루틴도 많은 장치에서 같은 시점에 실행되면 반복적인 전력 변동을 만들 수 있음 기존의 초저주파 진동(ULFO) 연구는 약 1분 주기의 진동을 수력 터빈과 조속기 제어계의 공진에 연결해 왔음 그러나 외부 시간 신호가 없는 자체 진동만으로는 여러 전력망에서 장기간 동일한 위상으로 반복되는 패턴을 자연스럽게 설명하기 어려움 5개 대륙에서 관측된 정확히 1분 주기 패턴 전력망 주파수는 발전과 수요의 균형을 반영함. 발전이 수요보다 많으면 상승하고, 수요가 발전보다 많으면 하락하므로 50Hz 또는 60Hz를 유지하려면 지속적인 부하 주파수 제어가 필요함 푸리에 분석 대상은 5개 대륙의 12개 전력망이며, 고객 약 40만 명의 아이슬란드...