수학이 빛나는 순간 : 전력 공급 Power grids

슈퍼히어로가 아니더라도 누구나 전원 버튼만 누르면 짜잔! 전기가 들어옵니다.

이것도 기적처럼 보이지만, 더 놀라운 것은

당신에게 필요한 전력은 전원버튼을 누르는것과 거의 동시에 생산되며

심지어 당신에게 가장 가깝지도 않은 발전소에서 생겨난다는 것입니다.

전력 발전소와 송전선, 전력 소비자를 이어주는 고도의 연결망인 전력망을 유지하여,

전력의 수요와 공급의 흐름을 정확히 균형을 맞추는 데에는 상당한 수학이 필요합니다.

이 시스템을 총괄하고 요구 사항들을 계산하는 일에 필요한 전력망 시뮬레이션에

미분 방정식, 그래프 이론, 선형 대수학이 도움을 줍니다.

수백만 개의 변수를 포함하는 이 시뮬레이션은 몇 마이크로 초 내에 전력망을 구현함으로써

작업자들이 순조롭게 일하도록 해주며 두절이 생기더라도 회복하게 해줍니다.

연구자들은 더 똑똑한 전력망으로 업그레이드하려고 계획 중인데,

여기에서는 현재의 전력 소비자들이 자신들의 전력 소비와 비용에 대해

최신의 정보를 얻을 수 있는 전력 생산자일 수도 있습니다. 그러면 전력망은 더 복잡해질 것입니다.

대부분의 새로운 전력 생산자들은 풍력, 태양광 같은 자원으로부터 생산되는 전력을 공급할 것이기 때문에,

시스템 내의 불확실성이 증가할 것입니다.

이 증가하는 불확실성과 예측 불가능함을 관리하려면, 2050년까지 두 배로 증가할 것으로 예측되는

전력 수요를 충족시킬 수 있는 새로운 하드웨어와 수학적 모델이 필요합니다.

 

For More Information: Computational Methods for Electric Power Systems, Second Edition, Mariesa L. Crow, 2009.

 

출처 :

대한수학회 http://www.kms.or.kr

미국수학회 https://www.ams.org