전력망 · 사고 분석
2025년 4월 28일 정오, 햇살 좋은 어느 봄날이었다. 스페인과 포르투갈의 전력망은 90초도 채 지나지 않아 통째로 멈춰 섰고, 5천만 명이 넘는 사람이 전기를 잃었다. 2026년 3월 ENTSO-E(유럽 송전계통운영자 협의회, European Network of Transmission System Operators for Electricity)가 내놓은 470쪽이 넘는 최종보고서는 한 가지 결론에 도달한다. 범인은 하나가 아니었다.
스페인 본토와 포르투갈이 동시에 정전된 것은 사상 처음이었다. 프랑스 남부 국경 지역도 잠시 영향을 받았으나, 나머지 유럽 대륙 계통은 무사했다.
그날 아침은 특별할 것이 없었다. 태양광과 풍력 발전량은 계절 평균 범위였고, 스페인은 약 5 GW(기가와트)의 전기를 이웃 나라로 수출하고 있었다. 400 kV(킬로볼트) 송전망의 전압도 대체로 정상 범위 안에 있었다. 다만 오전 9시 무렵부터 전압의 출렁임이 조금씩 커지고 있었다.
붕괴 30분 전, 계통에 두 차례의 진동(oscillation)이 나타났다. 첫 번째는 낮 12시 3분부터 8분까지, 이베리아 반도에 집중된 0.63 Hz(헤르츠)의 강제진동이었다. 인버터 기반 전력변환기에서 비롯된 것으로 추정됐다. 두 번째는 12시 19분부터 22분까지 나타난 0.2 Hz의 광역 진동으로, 유럽 대륙 계통에서 잘 알려진 '동-중앙-서부' 모드였다. 거대한 지역들이 서로 반대 방향으로 흔들리는 현상이다.
스페인과 프랑스의 송전계통운영자(TSO, Transmission System Operator)는 이 진동을 잠재우기 위해 국경 간 수출을 줄이고 내부 송전선을 다시 연결했다. 진동은 가라앉았다. 그러나 이 조치에는 부작용이 있었다. 이베리아 계통의 전압이 함께 올라간 것이다. 12시 32분, 전압은 420 kV 아래로 안정됐고 진동도 잦아들었다. 겉으로는 위기가 지나간 것처럼 보였다. 그 다음에 벌어진 일은 무서운 속도로 진행됐다.
12시 32분 0초, 여러 변전소의 전압이 다시 오르기 시작했다. 스페인의 대형 재생에너지 발전소들이 약 500 MW(메가와트)의 출력을 줄였는데, 이 발전소들은 '고정 역률 모드'로 운전되고 있었다. 출력이 줄자 계통의 과잉 전압을 흡수해 주던 무효전력 흡수량도 함께 줄었고, 전압은 더 올라갔다. 분산형 풍력·태양광 208 MW가 알 수 없는 이유로 빠르게 줄거나 떨어져 나갔고, 가정용 옥상 태양광이 과전압 보호로 잇따라 멈추면서 배전망 부하가 약 317 MW 늘었다.
12시 32분 57초, 그라나다 인근의 400/220 kV 변압기가 과전압 보호로 차단되며 355 MW가 계통에서 끊겨 나갔다. 12시 33분 16초, 바다호스 인근 두 변전소에서 태양광·태양열 727 MW가 사라졌다. 이어 1~2초 사이에 여러 지역에서 풍력·태양광 928 MW가 추가로 떨어졌다. 약 78초 만에 2.5 GW가 넘는 발전이 증발한 것이다. 발전기가 하나 떨어질 때마다 그만큼의 무효전력 흡수원이 사라졌고, 전압은 또 올라 다음 발전기를 떨어뜨렸다.
그림 1
이 사고를 이해하려면 두 가지 전력을 구분해야 한다. 유효전력(active power)은 실제로 일을 하는 전기다. 전등을 켜고 모터를 돌린다. 무효전력(reactive power)은 일을 직접 하지는 않지만, 송전망의 전압을 적정 수준으로 유지하는 데 반드시 필요한 전기다. 전압이 너무 높아지면 발전기와 변압기 같은 설비가 보호장치를 작동시켜 스스로 계통에서 떨어져 나간다. 4월 28일의 사고는 바로 이 '전압이 너무 높아지는' 방향의 붕괴였다.
비유 — 수도관의 압력
송전망을 거대한 수도 배관망이라고 생각해 보자. 유효전력은 우리가 실제로 받아 쓰는 '물의 양'이고, 전압은 배관 안의 '수압'이다. 무효전력은 이 수압을 적정하게 잡아 주는 조절 장치다.
발전기가 무효전력을 흡수한다는 것은 과도한 압력을 빼 주는 밸브 역할을 한다는 뜻이다. 그런데 발전기들이 줄줄이 멈추자 압력 조절 밸브가 하나씩 사라졌다. 수압(전압)은 솟구쳤고, 압력이 한계를 넘은 배관 구간(설비)이 차례로 터져 나가듯 떨어져 나갔다. 그리고 설비가 떨어질수록 남은 밸브는 더 줄어, 압력은 더 빠르게 치솟았다.
전문가 패널의 모의실험은 핵심을 분명히 짚는다. 무효전력 여유가 충분했다면 이 캐스케이드는 막을 수 있었다. 그러나 그날 스페인 계통에서 동원 가능한 무효전력 자원은 부족했거나, 제대로 조율되지 않았거나, 급격한 전압 상승을 따라잡기에는 너무 느렸다. ENTSO-E 이사회 의장 다미안 코르티나스는 발표 기자회견에서 문제의 본질이 재생에너지 자체가 아니라 발전원 종류와 무관한 '전압 제어'에 있었다는 취지로 설명했다.
그림 2
전문가 패널의 근본원인 분석은 '여기서 하나만 어긋났어도 막을 수 있었던' 단일 고장점을 찾지 못했다. 대신 평소에는 각자 별것 아니던 여러 약점이 그날 정오에 동시에 맞물렸다. 핵심 약점은 다음과 같다.
스페인과 포르투갈의 자동 부하 차단(LFDD, 저주파 부하 차단, Low-Frequency Demand Disconnection)과 계통 방어계획은 설계된 대로 정확히 작동했다. 패널은 그 성능이 요구사항에 부합했다고 확인했다. 그런데도 붕괴를 막지 못했다. 이것이 보고서에서 가장 서늘한 대목이다.
이유는 단순하다. 기존 방어계획은 '주파수' 위협을 막도록 설계됐다. 발전이 모자라 주파수가 떨어지는 상황 말이다. 그러나 4월 28일의 사고는 '전압'이 솟구쳐 발전기가 줄줄이 떨어지는, 방어 구조가 애초에 다루도록 만들어지지 않은 현상이었다.
흔한 오해 — "관성이 더 컸다면 막혔을 것이다"
재생에너지 비중이 높아 계통 관성이 줄어든 것이 원인이라는 통념이 있다. 패널의 모의실험 결과는 다르다. 관성이 더 컸더라도 동기 상실은 피할 수 없었다. 발전기들이 연쇄 탈락하면서 동기화 토크가 너무 빠르게 줄어, 회전 질량을 더한다고 해서 이베리아 계통을 유럽과 보조에 맞춰 붙잡아 둘 수는 없었기 때문이다. 패널은 현재의 방어 틀이 '빠른 과전압 유발 연쇄 붕괴'를 막기에는 충분히 갖춰져 있지 않다고 결론지었다.
복구는 자체 기동(black-start)으로 아래에서부터 살리는 방식과, 프랑스·모로코에서 전기를 받아 위에서부터 채우는 방식을 섞어 진행됐다. 스페인에는 세 개의 주요 복구 권역이 설정됐다. 갈리시아, 동아스투리아스, 칸타브리아, 레반테, 톨레도, 안달루시아 등에서는 자체 기동 시도가 실패해 이웃 권역에서 전기를 받아 재가압해야 했다.
포르투갈은 오후 6시 36분 스페인과의 연계선이 살아나며 대륙 주파수를 되찾았고, 다음 날 새벽 0시 22분 완전 복구됐다. 스페인 송전계통은 같은 날 새벽 4시경 완전히 회복됐다. 복구를 지연시킨 문제도 여럿 드러났다. TSO 시스템은 살아 있었지만 DSO와 발전사의 음성 통신 시스템이 먹통이 됐고, 자체 기동 설비를 띄우기 어려웠으며, 제어 불가능한 재생에너지 때문에 안정적인 전기 섬(island)을 유지하기 까다로웠다. 분산 자원이 잘 보이지 않는다는 약점도 복구 내내 발목을 잡았다.
정전은 전력망 밖으로도 번졌다. 철도가 멈췄고 도로 신호등이 꺼졌으며 통신이 끊겼다. 일상이 안정적인 전기 공급에 얼마나 촘촘히 매여 있는지를 그대로 드러냈다.
패널은 TSO와 DSO, 발전사, 규제 당국이 함께 이행할 권고를 내놓았다. 흥미롭게도 이베리아 사고의 근본 원인은 2024년 동남유럽에서 일어난 계통 사고와 매우 닮아 있었다. 그래서 패널은 바퀴를 새로 발명하는 대신, 그 2024년 보고서의 권고 두 건을 빠른 과전압 유발 붕괴에 맞게 보강하는 것부터 시작했다. 신규 권고는 크게 근본 원인을 직접 손보는 것과, 계통 전반을 개선하는 것으로 나뉜다.
보고서의 맺음말은 이베리아 반도를 훌쩍 넘어서는 경고를 담고 있다. 유럽 전력계통은 인버터 기반 재생에너지의 비중이 커지고, 동기기 용량이 줄고, 시장이 깊이 통합되고, 전기화가 넓어지는 거대한 전환을 겪는 중이다. 이런 흐름은 계통을 점점 더 까다로운 운전 조건으로 몰아넣는다.
4월 28일은 시장 설계(일정 변경이 부른 급격한 출력 변동), 계통 규정 이행(재생에너지의 고정 역률 모드), 보호 협조(기준과 어긋난 설정), 계통 구조(부족한 무효전력 예비력과 핵심 설비의 수동 조작)가 서로 맞물릴 때, 사람이 반응할 수 있는 속도보다 빠르게 붕괴가 번질 수 있음을 보여 줬다. 패널은 규제 당국에 단호한 한마디를 남겼다. 규정을 만들어 두는 것만으로는 부족하다. 이행 지침을 적극적으로 내고, 실효성을 계속 점검하며, 경제적 유인과 벌칙으로 모든 주체가 의무를 지키게 해야 한다.
남는 질문
패널은 자신들의 권고가 '강제력 없는 자발적 성격'이며 이행 점검은 권한 밖이라고 분명히 했다. 그러나 메시지는 뚜렷하다. 이번에 드러난 취약점은 스페인만의 것이 아니다. 인버터 기반 자원이 빠르게 늘고 있는 모든 계통은 같은 질문을 던져야 한다. 우리 계통은 같은 순서의 사건을 견딜 수 있는가. 그 답을, 직접 겪어 알기 전에 미리 알아 두어야 한다.
자료 — ENTSO-E, 「Final Report on the Grid Incident in Spain and Portugal on 28 April 2025」(2026년 3월 20일 공개, 470쪽 이상) 및 동 기관 사실보고서(Factual Report, 2025년 10월 3일). 사고 시각·수치·메커니즘은 POWER Magazine의 최종보고서 분석 기사를 비롯한 공개 보도를 교차 확인했다.