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  1. (Dept. of Climate and Energy Systems Engineering, Ewha Womans University, Republic of Korea.)



Fitted Chronology, Generation Mix Planning, PLEXOS Modeling, PyPSA, Renewable Energy Integration, Temporal Aggregation

1. 서 론

이산화탄소 배출에 대한 전 세계적 우려가 커지면서, 풍력과 태양광을 포함한 재생에너지원은 저탄소 발전을 달성하기 위한 유망한 대안으로 평가되고 있다. 그러나 재생에너지 설비용량 확대는 재생에너지의 변동성과 간헐성으로 인하여 재생에너지 기반 시스템의 최적 운전과 계획에 큰 도전을 안겨주었다[1]. 이러한 상황에서, 대규모 에너지 시스템에서 재생에너지의 화석연료 대체 방법 및 정도를 분석하는 핵심 도구는 장기 전원 계획 모형이다. 이들 모형은 포괄적 탈탄소화 시나리오를 도출하거나, 기술 배치에 따른 상충관계(trade-offs), 재생에너지 입지 대안 등 보다 구체적인 질문을 탐구하는 데 활용된다[2].

전체 계획 기간을 시간해상도 1시간 단위로 모형화할 경우, 설비 확대(capacity expansion) 모형의 계산 복잡도는 과도하게 증가하므로 대부분의 에너지 계획 모형은 단순화된 시간 표현을 채택한다[3]. 이에 따라 계산 복잡도를 줄이기 위한 다양한 기법이 제안되었으며[4], 그중에서도 시간 집계(temporal aggregation)는 에너지 시스템 모형에서 핵심적 역할을 한다. 목표는 해의 신뢰성을 유지하면서도 시계열 입력의 규모를 줄이는 것이다. 이를 위해 축약 시계열(time-series) 기법이 일반적으로 사용된다. 축소 과정에서는 원본 자료의 계절성과 통계적 특성을 최대한 보존하면서 데이터양을 줄여, 계산 효율성과 해의 정확도 간 균형을 맞추게 된다.

대표적인 기법으로는 Partial Chronology, Fitted Chronology, Sampled Chronology가 있으며, 각각 정보 보존 수준, 연산 자원 소모, 결과 해석의 용이성 측면에서 서로 다른 상충관계를 갖는다. 예를 들어, 통계적 군집화를 통해 대표일을 선정하는 Sampled chronology는 계산 효율에서 강점이 있지만, 변동성이 큰 재생에너지 출력의 극한 상황을 충분히 반영하기 어렵다. 반면, Fitted chronology는 블록 기반의 시간 구간을 설정해 세부 변동성을 일부 반영할 수 있으나, 블록 수의 설정에 따라 정확도와 효율성의 차이가 크게 달라질 수 있다[5].

기존 연구는 주로 서유럽·북미의 대규모 전력 계통을 대상으로 수행되었고, 그 결과 축약 기법 적용이 전원 계획 해에 미치는 민감도를 규명하는 데 기여했다[6]. 반면, 제주처럼 규모가 작고 재생에너지 비중이 높은 독립 계통에 대한 실증 연구는 아직 부족하다. 제주 지역은 태양광·풍력 보급률이 높아 출력 변동이 크고, 육지 계통과의 연계도 HVDC에 한정되어 있어 시계열 축약 방식의 선택이 시뮬레이션 정확도에 미치는 영향이 특히 클 수 있다[7]. 마이크로 그리드의 경우 대규모 계통 대비 수요의 변동성이 크고, 표준 부하 패턴을 잘 따르지 않는다[8]. Sao Miguel TIMES 모형 사례에서는 시간 해상도를 하루 8블록 미만으로 감소시킬 경우 풍력 설비 용량이 과대 추정된다고 명시하였다[9]. 이러한 맥락에서 제주 사례는 재생에너지 확대가 예상되는 다양한 소규모 계통에 적용 가능한 프레임 워크의 기조를 제공할 잠재력이 있다.

본 연구는 제주 지역의 전원개발계획 시뮬레이션을 대상으로 다양한 시계열 축약 기법이 결과의 정확도와 계산 효율성에 미치는 영향을 정량적으로 비교 분석한다. 특히, 고가의 상용 소프트웨어에 의존하지 않고도 제한된 계산 자원 내에서 실무적 타당성을 확보할 수 있는 최적의 축약 수준과 방법론을 제시하는 데 주된 목적이 있다.

아울러 제주 계통은 재생에너지 수용률이 높은 독립 계통으로서, 향후 재생에너지 비중이 확대될 육지 계통의 미래를 선제적으로 경험하는 ‘테스트베드’ 성격을 지닌다. 제주 지역을 대상으로 한 시뮬레이션 결과는 향후 국가 전체 전력 수급 계획 수립에 있어 중요한 기초 자료가 될 것이다.

본 연구에서는 축약 기법의 타당성을 검증하기 위해 상용 프로그램인 PLEXOS를 활용하여 일차적인 데이터 축약 방법별 특성을 검증하였다. 실험 과정에서는 Partial, Fitted, Sampled Chronology 기법을 적용하였으며, 블록 수와 대표일 수의 변화에 따른 정확도를 고도화된 모델을 통해 비교·점검하였다. 이를 바탕으로 Fitted Chronology와 Sampled Chronology를 혼합하여 국내 계통 환경에서 실무적으로 적용 가능한 ‘전원 계획 데이터 축약 프레임워크’를 제안한다.

논문의 구성은 다음과 같다. 제2절에서는 제주 전원계획 시나리오 및 선행 연구를 고찰하고, 제3절에서 시계열 축약 기법과 제안하는 방법론을 기술한다. 제4절에서는 기법별 적용 결과를 정량적으로 비교 분석하며, 마지막으로 제5절에서 연구의 시사점과 한계를 포함한 결론을 도출한다.

2. 제주 지역 전원 계획 시나리오

2.1 Chronology 데이터 축약 기법

본 연구에서는 전력 계통 분석 및 시뮬레이션 소프트웨어인 PLEXOS에서 정의된 세 가지 데이터 축약 기법인 Partial, Fitted, Sampled Chronology를 검토하고[10], 각 기법의 특성과 한계점을 분석한다. 이러한 기법들은 전력계통 운영 및 계획 모델의 계산 복잡도를 낮추기 위해 제안되었으며, 문헌에 따라 다양한 명칭으로 정의되어 왔다.

Partial Chronology는 연간 8,760시간의 부하 시계열 데이터를 시간 순서보다 통계적 분포에 기초하여 대표 구간들로 축약하는 방식이다[11]. 연간 부하 곡선을 월별 또는 주별 등의 특정 기간(Period)으로 구분한 뒤, 해당 기간의 자료를 부하 지속 곡선(Load Duration Curve, LDC)으로 변환하고 이를 다시 일정 개수의 블록(Block)으로 분할한다[10]. 이를 통해 방대한 시계열 데이터를 소수의 대표 구간으로 압축하여 연간 부하 변동을 근사한다.

가중최소자승(Weighted Least-Squares, WLS) 기법은 LDC에 계단 함수(Step function)를 적합시키는 방식으로, 원래의 곡선과 계단 근사치 간의 제곱 오차 합을 최소화한다. 이때 오차 항은 가중 함수에 기반하여 계산되며, 기본적으로 입력 부하값을 사용하나 사용자 정의에 따라 3차 다항식 $f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d$ 형태의 가중치를 적용해 특정 구간의 정밀도를 조절할 수 있다[12]. 반면, Off-peak 기법은 LDC의 최상단(Peak)과 최하단(Bottom) 값을 블록에 포함하지 않고 고정(Pin)하는 방식이다[13]. PLEXOS에서는 LDC Pin Top, LDC Pin Bottom 파라미터를 통해 피크 부하를 정확히 유지함으로써 설비 예비력 분석의 신뢰성을 확보한다[14].

Partial Chronology는 시간적 선후 관계를 상실하므로 발전기 기동 및 정지에 관한 제약이나 저장장치의 연속적인 충·방전 거동을 명시적으로 모의하는 데 한계가 있다[15]. W.-G. Fruh(2019)는 잔여 부하 지속 곡선(rLDC)을 통해 저장 기술의 영향을 해석하였으나, 시간 연속성을 고려하지 못하는 LDC 방식의 한계를 지적한 바 있다[16].

Fitted Chronology는 Partial Chronology와 달리 시간의 흐름을 부분적으로 유지하면서 시계열 데이터를 근사하는 기법이다[17]. 연간 시계열 데이터를 가중최소자승 회귀를 통해 계단형 함수로 근사하되, 사용자가 지정한 연속된 시간 블록들로 분할한다. 각 블록 내의 평균값은 실제 시계열과 오차가 최소화되도록 산출되며, 오직 인접한 시계열 데이터만이 하나의 블록으로 묶이기 때문에 블록 내부에서 실제 시간 순서가 유지된다[13]. Ferrari 등(2014)은 전력계통의 유연성 자원 계획 시 하루를 여러 블록으로 세분화하는 Fitted Chronology를 적용함으로써 연산 효율성과 분석 정밀도 사이의 균형을 확보할 것을 제안하였다[18].

Sampled Chronology는 시계열 전체를 근사하는 대신, 대표성이 있는 특정 기간만을 추출하여 상세 모의하는 기법이다[14]. 연간 8,760시간 중 대표적인 일 또는 주를 선별하여 해당 기간에 대해서만 1시간 단위의 고해상도 시뮬레이션을 수행하고, 나머지 기간은 생략한다. Levin 등(2024)은 대표 기간의 개수가 발전설비 최적 계획 결과에 미치는 영향을 분석하였다[10]. ERCOT 계통 사례 연구 결과, 대표일 수가 부족할 경우 태양광 및 저장설비의 투자 규모가 왜곡될 수 있으며, 약 104개의 대표일을 확보해야 365일 전수 모의 결과와 거의 유사하게 수렴함을 정량적으로 입증하였다[19].

Fitted Chronology는 Partial 방식보다 기간 내 연속성을 잘 보존하여 일 주기 변동 표현에 유리하나, 블록 개수가 지나치게 적을 경우 장기 저장 장치의 거동을 왜곡할 위험이 있다[20]. Sampled Chronology는 대표 기간 내에서는 완전한 연대기를 유지하면서 전체 계산 복잡도를 획기적으로 낮출 수 있다는 장점이 있다[10]. 따라서 본 연구에서는 이러한 기법들의 장단점을 결합하고 제주 계통에서의 기법 별 정확도를 검증하여, 저장장치 및 재생에너지의 세부 운영 특성을 반영함과 동시에 연산 효율성을 극대화할 수 있는 프레임워크를 고찰하고자 한다.

2.2 제주 지역 전원 계획 시나리오

전력계통 최적화 분석 도구인 PLEXOS를 활용하여 2025년부터 2035년까지의 중장기 전원개발계획 시뮬레이션을 수행하였다. 전력 수급의 변동성을 정밀하게 반영하기 위해 모든 입력 및 출력 데이터는 1시간 단위로 처리했으며, 분석에 사용된 주요 파라미터인 발전기 정격 용량, 총 부하, 그리고 HVDC 관련 자료는 국내 공공데이터포털 및 미국 에너지정보청(EIA)에서 발표한 '2023년 발전원별 건설 비용 데이터'를 준용하였다[21, 22]. 이를 제주도 전력 계통의 실제 현황과 유사하도록 조정하여 분석의 실무적 타당성을 확보하였다. 또한, 재생에너지 출력 시계열은 PLEXOS 내에서 제공되는 가상의 표준 데이터를 활용하여 변동성 재생에너지(VRE) 시나리오를 구성하였다.

본 연구에서 제안하는 데이터 축약 프레임워크의 연산 효율성을 평가하기 위해 모든 실험은 동일한 전산 환경에서 수행되었다. 상세한 시스템 사양은 다음과 같다. 중앙처리장치는 8코어 기반의 Intel(R) Core(TM) Ultra 7 258V를 사용하였으며, 32.0GB의 RAM과 Windows 운영체제 환경에서 시뮬레이션을 진행하였다. 모델링 및 연산 엔진으로는 PLEXOS® Version 11.000을 활용하여 전원개발계획 최적화 문제를 도출하고 해를 산출하였다. 데이터 축약 수준에 따른 정확도 비교를 위해 일부 고해상도 실험(예: 일간 12개 블록 구성)에서는 'Multiple Step' 기법을 적용하여 최적 전원 믹스 도출의 정밀도를 제고하였다.

본 연구에서는 전원개발계획의 기준점이 되는 Base Case를 설정함에 있어, 연산 자원(RAM)의 한계로 인한 병목현상을 방지하기 위해 Fitted Chronology 기반의 1일 12블록 시나리오를 채택하였다. 이론적으로 1일 24블록 설정이 모든 시계열 데이터 포인트를 완벽히 반영하여 가장 높은 정확도를 확보할 수 있으나, 해당 방안은 본 연구의 전산 환경 내에서 대규모 장기 최적화 문제를 해결하기 위한 현실적인 대안이 된다. 따라서 제시된 평가지표는 원본 고해상도 시나리오를 통해 도출한 시뮬레이션 결과가 아닌 1일 12블록 시나리오 기반으로 산출된 상대적 수치이며, 서술된 우수성은 Base Case에 가장 근접한 재현력을 가졌음을 의미하는 상대적 최적성을 뜻한다.

그림 1. 제주 전원 Mix Base Case 시계열 그래프 (上:발전, 下:예비력)

Fig. 1. Jeju Renewable Energy Modeling Base Case Time Series Graph (Top: Generation, Bottom: Reserve)

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그림 1은 2025년부터 2035년까지의 전체 분석 기간에 대한 Base Case의 발전량과 예비력 시계열 추이를 나타낸다. 그래프 상단 패널을 통해 HVDC와 기저부하 담당 화력발전의 안정적인 출력 특성을 확인할 수 있으며, 뚜렷한 계절성이 반영된 발전원의 변동 추세가 관측된다. 재생에너지의 경우, 본 실험에 사용된 가상 데이터의 특성상 풍력 발전량이 태양광에 비해 상대적으로 적게 산정되어 그 기여도가 낮게 나타났다. 이는 실제 우리나라의 풍력 발전의 계절적 특성 및 제주 지역의 지리적 특성이 완벽히 반영된 결과라기보다, 데이터 축약 기법 검증을 위한 표준 데이터 적용의 결과이다. 마지막으로 예비력 추이를 살펴보면, 초기 연도인 2025년까지는 설비 확충에 따라 상승하는 양상을 보이나, 이후 전력 수요의 지속적인 증가에 맞춰 운영 예비력이 조정됨에 따라 점차 축소되는 경향을 보였다.

2.3 데이터 축약 방식에 따른 정확도 비교 분석

그림 2. 전원 Mix 계획 시나리오 간 정확도 비교

Fig. 2. Accuracy Comparison among Jeju Renewable Energy Generation Modeling Scenarios (Top: Base Case, Bottom: Monthly 1-day Sampled Chronology)

../../Resources/kiee/KIEE.2026.75.3.450/fig2.png

본 연구에서는 앞서 기술한 세 가지 데이터 축약 기법의 성능을 정량적으로 평가하기 위해, Fitted Chronology 기반의 1일 12블록 시나리오를 통해 도출된 2025년부터 2035년까지의 연간 발전량 및 부하 시계열 데이터를 벤치마크로 활용하였다. 각 축약 시나리오별 결과물 전체 기간과의 편차를 바탕으로 평균제곱오차(Mean Squared Error, MSE)를 산출하여 정확도를 분석하였다.

Partial Chronology 기법에 대해 총 7개의 시나리오를 구성하여 평가한 결과, 계산 자원의 효율적 활용 측면에서는 뚜렷한 장점이 확인되었으나 정확도 개선에는 구조적 한계가 나타났다. 표 1에 따르면, 블록 수를 최소 3개에서 최대 24개까지 확대하더라도 MSE는 0.0547에서 0.0521 수준으로 약 4.7% 개선되는 데 그쳤다. 이는 부하의 시간적 순서를 재배열하여 LDC를 사용하는 기법의 특성상, 단주기 변동성이나 계절적 신호를 완벽히 복원하기 어렵다는 구조적 제약에 기인한다. 따라서 본 기법은 정밀한 운영 모의보다는 대안 시나리오의 신속한 스크리닝이나 정책 변화에 따른 거시적 추세 탐색 단계에서의 기준점으로 활용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

Fitted Chronology는 4개 시나리오 전반에서 Partial Chronology 대비 우수한 오차 특성을 보였다. 대부분의 설정에서 MSE 0.035 내외의 안정적인 수치를 기록하며 시계열의 선후 관계를 고려한 근사 방식의 이점을 입증하였다.

다만, 이러한 수렴 특성이 모든 데이터 포인트를 반영한 1일 24블록 모델과 비교했을 때 어느 정도의 절대적 오차를 내포하고 있는지에 대해서는 추가적인 검토가 요구된다. 본 연구에서는 전산 자원의 병목 현상 및 RAM 용량의 한계로 인해 1일 24블록 전체에 대한 시뮬레이션 수행에 제약이 있었으며, 이는 향후 고성능 연산 환경을 활용한 비교 검증을 통해 보완되어야 할 과제이다.

이어서 Sampled Chronology는 대표일(Representative days) 수의 증가에 따라 MSE가 0.3297에서 0.0568로 대폭 감소하며 뚜렷한 수렴 양상을 보였다. 연간 30일 대표일 설정(MSE 0.1249)이 월간 10일 설정(MSE 0.1219)보다 오히려 오차가 다소 높게 나타났다. 이는 단순히 표본의 양을 늘리는 것보다, 계절성 및 극값(Peak/Off-peak)을 포함하는 표본의 질적 대표성이 정확도 확보에 더 중요한 변수임을 시사한다. 대표일 수가 불충분할 경우 계절적 특성 유실로 인한 구조적 정보 손실이 발생하므로, 본 기법 적용 시에는 기상 및 부하의 최소 대표일 상/하한선 설정이 병행되어야 한다.

그림 2는 정확도가 가장 낮았던 '월 1일 대표일' 기반 Sampled Chronology 방식과 Base Case 간의 발전량 분포를 히스토그램으로 비교한 결과이다. 분석 결과, 상단 패널에서 확인할 수 있듯이 축약 모델은 실제 계절적 변동성을 재현하지 못한 채 특정 구간에서 발전량이 과대 산정되는 편향(Bias)을 보였다. Base Case가 계절에 따른 발전원별 출력 양상을 유연하게 반영하는 것과 달리, 월 1일 대표일 시나리오는 연간 데이터를 단 12일의 표본으로 대표함에 따라 계절적 특성이 소멸되고 부하 증감에 따른 발전량의 단순 선형적 증가 양상만을 나타냈다. 이러한 시계열 왜곡은 재생에너지 변동성이 큰 제주 계통에서 설비 계획의 신뢰도에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 축약 기법 선정 시 변동성 대응 능력이 과소평가될 위험이 있음을 보여준다.

표 1. Partial Chronology 정확도 분석

Table 1. Partial Chronology Accuracy Analysis

Period Block Algorithm MSE Peak Memory (MB) Run Time
Day 3 Peak Bias 0.0547 1,117 00:08
Day 3 WLS 0.0544 1,176 00:07
Day 6 Peak Bias 0.0535 1,930 00:16
Day 6 WLS 0.0531 1,855 00:14
Day 12 WLS 0.0526 3,282 00:28
Day 24 WLS 0.0521 5,665 00:58
Month 90 Peak Bias 0.0522 1,131 00:06

표 2. Fitted Chronology 정확도 분석

Table 2. Fitted Chronology Accuracy Analysis

Period Block MSE Peak Memory (MB) Run Time
Day 3 0.0352 7,043 04:19
Week 21 0.0351 5,932 04:18
Month 90 0.0349 7,004 04:19
Year 1095 0.0344 8,205 13:43

표 3. Sampled Chronology 정확도 분석

Table 3. Sampled Chronology Accuracy Analysis

Period Representative Day MSE Peak Memory (MB) Run Time
Month 1 0.3297 730 00:03
Month 3 0.1775 1,566 00:07
Month 10 0.1219 5,007 00:16
Year 30 0.1249 5,733 02:27
Year 100 0.0568 21,538 50:00

앞선 표 1~3에서 제시한 정량적 오차 분석 결과를 시각적으로 확인하기 위해, 그림 34에서는 가장 낮은 정확도를 보였던 '월 1일 대표일' 기반 Sampled Chronology와 '일간 6블록' 기반 Fitted Chronology의 시뮬레이션 결과를 대조하였다. 이는 데이터 축약 기법의 선택이 재생에너지의 핵심적 특성인 변동성과 계절성을 구현하는 데 어떠한 실질적 차이를 만드는지 보여준다.

시각적 분석 결과, Sampled Chronology 방식은 극단적인 시간 해상도 축약으로 인해 태양광 발전의 고유한 계절적 종형 곡선(Bell-curve) 및 월별 추세를 거의 재현하지 못하는 것으로 나타났다. 특히 연도별로 일관되지 않은 출력 편향을 보이며, 풍력 발전의 경우에도 풍력 발전의 급격한 변동성을 단순화함으로써 발전량의 통계적 특성을 왜곡하는 정보 손실의 양상을 보였다. 이는 표본으로 선택된 단 12일의 데이터가 1년 365일의 확률적 분포를 대변하기에는 구조적으로 불충분함을 의미한다.

반면, Fitted Chronology 기법은 일간 6개의 블록을 사용하였을 때 1일 12블록 Base Case와 91.85%의 데이터 포인트가 완전히 동일하였으며, 연도별 총 발전량 또한 10개년 전 기간에 걸쳐 차이가 0%로 확인되었다. 이는 시간적 순서를 유지하며 가중 회귀를 통해 근사하는 방식이, 세부 변동성과 계절적 흐름을 일정 수준 이상 보존하는 데에 훨씬 효과적임을 시사한다. 결과적으로 이러한 비교는 재생에너지 중심의 전원계획 수립 시, 단순한 연산 시간 단축보다는 계통의 계절적 변동성을 보존할 수 있는 적정 블록 수와 추출 전략의 병행이 필수적이라는 점을 시각적으로 입증한다.

그림 3. 전원 Mix 계획 시나리오 간 태양광 데이터 축약 정확도 비교 (상:Fitted chronology, 하:Sampled chronology)

Fig. 3. Comparison of Solar Data Aggregation Accuracy among Renewable Energy Modeling Scenarios (Top: Fitted chronology, Bottom: Sampled chronology)

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그림 4. 전원 Mix 계획 시나리오 간 풍력 데이터 축약 정확도 비교 (상:Fitted chronology, 하:Sampled chronology)

Fig. 4. Comparison of Wind Data Aggregation Accuracy among Renewable Energy Modeling Scenarios (Top: Fitted chronology, Bottom: Sampled chronology)

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3. 방법론

본 연구에서는 전력계통 시뮬레이션의 연산 효율과 정밀도를 동시에 확보하기 위해, 부하 및 재생에너지(태양광, 풍력)의 개별적 특성을 보존하며 이를 하나의 체계로 결합하는 통합적 시계열 축약 프레임워크를 제안한다. 그림 5에서 제안된 데이터 축약 및 대표일 추출 프로세스는 연간 365일의 데이터 중 계통 특성을 대변하는 핵심 일자를 추출하는 Sampled Chronology 방식의 골격 위에, 선정된 일자의 일내 출력 패턴이 실제 시계열과 최적으로 부합하도록 보정하는 Fitted Chronology의 원리를 결합한 하이브리드 구조를 가진다. 이러한 구조를 통해 단순히 데이터 규모를 축소하는 차원을 넘어, 재생에너지와 부하 시계열이 지닌 시간적 상관관계를 보존함으로써 전원개발계획 시뮬레이션의 결과 신뢰도를 확보하는 것에 가치를 두었다.

그림 5. $k$-means 대표일 알고리즘

Fig. 5. $k$-means Representative Day Algorithm

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프레임워크의 첫 번째 단계는 서로 다른 물리적 특성과 단위를 가진 자원들을 군집화하기 전, 각 자원에 최적화된 방식으로 데이터를 정규화하고 결합하는 것이다. 먼저, 원본 시계열 데이터의 스케일 차이로 인한 군집화 왜곡을 방지하기 위해 자원별 맞춤형 전처리를 수행한다. 부하 데이터는 연중 수요의 상대적 변동 크기와 패턴을 강조하기 위해 평균과 표준편차를 이용한 표준화(Standardization)를 적용한다. 반면, 태양광 및 풍력 데이터는 설비 용량 대비 출력 비율이 중요하므로 0과 1 사이의 범위를 갖는 Min-Max 정규화를 통해 출력 프로파일의 형태를 정량화한다. 이렇게 개별적으로 처리된 각 자원의 24시간 단위 벡터를 하나로 결합하여, 계통의 통합적인 상태를 대변하는 고차원 입력 벡터를 생성한다.

대표일 접근법은 과거의 자료를 바탕으로 매년 $k$개의 날($k < 365$)을 선택하여 계획 기간을 축약적으로 표현하는 방법이다. 통계적 중앙값에 기반한 군집화는 최대 부하일 등 계통 운영의 임계 조건(Extreme conditions)을 누락시킬 위험이 있다. 이를 방지하기 위해 본 연구에서는 입력 시계열의 극값을 직접 식별하여 최대 부하일 및 최저 풍력일 등의 극한일을 대표일 집합에 강제로 추가하는 방식을 취하였다. 이는 전력계통의 신뢰도와 설비 예비력의 적정성을 평가하는 데 있어 필수적인 과정이다. 극한일을 포함한 선정 대표일을 전체 타임라인에 매칭하여 데이터를 최종 축약한다. 각 대표일은 자신이 속한 클러스터의 크기(일수)만큼의 가중치를 부여받는다. 이를 통해 축약된 데이터 셋으로도 2025-2035년 전 기간에 걸친 전원개발계획 시뮬레이션을 정밀하게 수행할 수 있는 기반을 마련하였다.

대표일을 선택하기 위해 사용한 $k$-means 클러스터링의 세부 알고리즘은 다음과 같다[23]. 먼저 부하 및 풍력 데이터를 전처리하여 하루 단위의 48차원 벡터 데이터로 재구성한다. 그 후 정규화 과정을 거치어 $k$-means 알고리즘을 사용하여 대표일을 클러스터링하였다. 관측값 집합 $(x_1, x_2, ..., x_n)$이 주어졌을 때, 각 관측값은 D-차원의 실수 벡터로 지정한다. $k$-means 클러스터링은 n개의 관측값을 $k$개($k \le n$)의 집합으로 분할하여 클러스터 내부의 분산을 최소화하는 것을 목표로 한다. 집합 $S = \{S_1, S_2, ..., S_n\}$가 $\{1, ..., n\}$을 $k$개의 부분집합으로 나눈 것이라 할 때, $k$-means 클러스터링은 다음 수식의 최적 분할 S*를 구한다.

(1)
$S^* = \text{argmin}_s \sum_{i=1}^{k} \sum_{x \in S_i} \|x - \mu_i\|^2$

여기서 $\mu_i$는 $S_i$에 포함된 점들의 산술 평균을 나타낸다. $k$-means 클러스터링 문제를 해결하기 위한 휴리스틱 알고리즘은 scikit-learn [24]에 구현되어 있다.

본 연구에서는 $k$-means 클러스터링 이후, 각 클러스터에 대해 중심점(centroid)과 두 벡터간의 유사도를 유클리드 거리(Euclidean distance)를 통해 평가하고, 거리가 가장 가까운 날짜를 대표일로 선정하였다. 유클리드 거리는 두 D 차원 벡터 간의 직선 거리로 정의되며, 다음의 수식과 같이 계산된다.

(2)
$d(x, y) = \sqrt{\sum_{i=1}^{D} (x_i - y_i)^2}$

각 클러스터에 대해 중심점과 유클리드 거리가 가장 짧은 데이터를 선택함으로써, 군집의 대표성을 가지는 날짜를 대표일로 결정하였다. 이러한 방식은 $k$-means 알고리즘의 계산 효율성과, $k$-medoids 방식의 대표값 선정 신뢰성을 결합한다.

계층적 클러스터링 알고리즘은 각 관측치가 하나의 클러스터가 되는 방식으로 시작하여 유사한 클러스터들을 반복적으로 병합함으로써 모든 관측치를 포함하는 하나의 클러스터를 추출한다. 초기 중심이 필요하지 않으며, 계층 구조를 시각화할 수 있다. 데이터의 밀도와 형태에 민감하다는 특징을 지닌다. 계층적 클러스터링은 $k$-means 클러스터링과 같은 다른 알고리즘들과 달리 계층적 클러스터링은 주어진 입력 데이터에 대하여 항상 동일한 클러스터 구조를 산출할 수 있다는 장점을 갖는다.

(3)
$D(C_i, C_j) = \frac{|C_i||C_j|}{|C_i| + |C_j|} \cdot \|\overline{x}_i - \overline{x}_j\|^2$

$C_i, C_j$는 각각 두 개의 클러스터를 의미하며, $\overline{x}_i, \overline{x}_j$는 각각 클러스터 $C_i, C_j$에 포함된 데이터들의 평균이다. $\|\overline{x}_i - \overline{x}_j\|^2$는 두 클러스터 중심 간의 유클리드 거리 제곱을 뜻한다. 본 연구에서 수행된 Agglomerative Hierarchical 클러스터링 기반 대표일 생성은 $k$-means 클러스터링 기반과 동일하게 유클리드 거리를 통해 대표일을 추출한 뒤 극한일과 합산함으로써 데이터를 축약하였다.

4. 결과 분석

본 연구에서는 제안한 'Sampled + Fitted' 통합 축약 프레임워크의 클러스터링 성능을 평가하기 위해 $k$-means 클러스터링과 계층적 클러스터링 기법을 상호 비교하였다. 사전 성능 평가 결과, $k$-means 기반의 축약 방식이 오차의 수렴성과 통계적 안정성 측면에서 계층적 클러스터링 대비 우수한 성능을 보였다. 특히 반복 실험 간 결과의 편차가 적어 장기 전원개발계획의 불확실성을 최소화하는 데 적합하다고 판단되었다. 이에 따라, 본 연구의 메인 분석인 2025년부터 2040년까지의 장기 전원개발계획 시뮬레이션은 $k$-means 기반의 축약 모델을 최종적으로 채택하여 수행하였다.

본 실험의 수리적 최적화는 Python 기반의 전력계통 분석 도구인 PyPSA(version: 0.35.2)를 활용하였다. 장기 전원개발 시나리오는 기존 문헌[25]의 발전원 계획 모델링 방법론을 준수하여 구성하였으며, 계통의 물리적 제약과 재생에너지의 간헐성을 정밀하게 반영하기 위해 모든 데이터는 1시간 단위로 처리하였다.

분석에 사용된 주요 파라미터는 다음과 같다. 제주 지역의 풍력 및 태양광 발전 프로파일과 발전기 정격 용량, 총 부하, HVDC 관련 자료는 국내 공공데이터포털 및 미국 에너지정보청(EIA)의 자료를 인용하였다[21, 22]. 이와 더불어 1·2차 열소비계수, 열제약 등 세부 운영 데이터는 전력거래소(KPX)의 실적 및 비용평가 자료를 바탕으로 모델링하였다. 시뮬레이션은 8코어 기반의 Intel(R) Core(TM) Ultra 7 258V CPU와 32.0GB RAM 환경에서 수행되었으며, 반복 실험을 통해 도출된 $k$-means 기반 축약 데이터의 장기 계획 신뢰성을 집중적으로 분석하였다.

4.1 축약 데이터 분석

본 연구에서는 제안한 축약 기법의 객관적인 신뢰도를 검증하기 위해, $k$-means 클러스터링과 계층적 클러스터링을 대상으로 10회 반복 실험을 수행하였다. 분석 결과, $k$-means 기반 방식이 계층적 클러스터링 대비 평균 오차율이 낮았을 뿐만 아니라, 95% 신뢰구간의 폭이 좁게 형성되어 높은 통계적 안정성을 입증하였다. 특히 풍력과 같이 변동성이 큰 자원을 포함할 때 $k$-means는 반복 시행 간 결과의 편차가 적어 최종 전원개발계획 모델링을 위한 표준 기법으로 선정되었다.

그림 67은 본 연구에서 적용한 $k$-means 기반 패턴 도출 결과를 비교한 것이다. $k=91$에서는 대표일 수가 많아 연간 데이터의 다양성이 잘 보존되었으며, 아침·저녁의 수요 상승 구간과 정오 무렵의 수요 하강 구간 등 세부 부하 구조가 선명하게 유지되었다. 반면 $k=45$ 설정 시에는 평균적 형태는 유사하나 대표일 간 미세 차이가 일부 희석되어 시간대별 세분 패턴의 표현력이 감소하였다. 풍력 출력의 경우, 본래 변동성이 크기 때문에 $k=91$은 다양한 출력 양상을 비교적 충실히 반영했으나, $k=45$에서는 변동 특성이 과도하게 단순화되어 표현력과 정밀도가 뚜렷이 저하되었다.

그림 6. ($k=91$) $k$-means 클러스터링 기반 부하 및 풍력 데이터 sampled chronology 패턴

Fig. 6. ($k=91$) $k$-means Clustering-based Load and Wind Power Data sampled chronology Patterns

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그림 7. ($k=45$) $k$-means 클러스터링 기반 부하 및 풍력 데이터 sampled chronology 패턴

Fig. 7. ($k=91$) $k$-means Clustering-based Load and Wind Power Data sampled chronology Patterns

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그림 8. $k$-means 클러스터링 기반 태양광 일간 패턴 추출 결과 ($k=90$)

Fig. 8. $k$-means Clustering-based Daily Solar Pattern Extraction Results ($k=90$)

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그림 8은 태양광을 포함한 통합 대표 패턴의 추출 결과를 보여준다. 분석 결과, 결정계수 $R^2$는 전력 수요 0.8926, 풍력 발전 0.7803, 태양광 발전 0.9285로 나타났다. 태양광은 계절적 발전량 차이는 존재하나 일중 패턴의 형태가 일정하여 높은 정합성을 보인 반면, 풍력은 일간 변동성이 두드러져 군집별 급등·급락 양상이 상이하게 나타났다. 이는 풍력 비중이 높은 계통일수록 추가적인 보정 모형의 필요성이 큼을 시사한다

그림 9. ($k=91$) Agglomerative 클러스터링 기반 부하 및 풍력 데이터 sampled chronology 패턴

Fig. 9. ($k=91$) Agglomerative Clustering-based Load and Wind Power Data sampled chronology Patterns

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그림 10. ($k=45$) Agglomerative 클러스터링 기반 부하 및 풍력 데이터 sampled chronology 패턴

Fig. 10. ($k=45$) Agglomerative Clustering-based Load and Wind Power Data sampled chronology Patterns

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그림 910은 계층적 클러스터링을 이용해 대표일을 추출하고, $k=91$ 및 $k=45$를 적용했을 때의 부하·풍력 시계열 sampled chronology 결과를 비교한 것이다. 먼저 $k=91$에서는 대표일 수가 충분하여 계절별 부하 특성과 일중 수요 변화가 비교적 정밀하게 재현되었고, 특히 여름철 피크 부하 구간의 수준과 추세가 원자료와 유사하게 유지되었다. 반면 $k=45$의 계층적 클러스터링 기반 sampled chronology에서는 평균 부하 곡선은 일정 수준 유지되지만, 대표일 간 패턴 다양성이 축소되며 세부 변동성의 복원력이 떨어지는 한계가 나타났다. 풍력 출력의 경우에는 고변동 시계열 특성에도 불구하고 다수 구간이 평탄화되어 표현되었고, 그에 따라 $R^2$가 크게 하락하였다. 이를 통해 풍력 비중이 높은 시나리오에서 해당 축약 방식이 풍력의 동적 특성 왜곡을 초래할 수 있음을 확인할 수 있다.

그림 11. Agglomerative Hierarchical 클러스터링 기반 sampled chronology 일간 패턴 추출 결과 ($k=91$)

Fig. 11. Agglomerative Hierarchical Clustering -based Daily sampled chronology Pattern Extraction Results ($k=91$)

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그림 12. 계층적 클러스터링과 $k$-means 클러스터링 데이터 10회 축약 결과 (Top: $k=91$, Bottom:$k=45$)

Fig. 12. 10-Iteration Temporal Aggregation Results between Hierarchical and $k$-means Clustering (Top: $k=91$, Bottom:$k=45$)

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그림 13. 태양광을 포함한 계층적 클러스터링과 $k$-means 클러스터링 데이터 축약 10회 결과 ($k=90$)

Fig. 13. 10-Iteration Temporal Aggregation Results between Hierarchical and K-means Clustering with Solar Power Integration ($k=90$)

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그림 11은 계층적 클러스터링으로 전체 시계열에 매핑하여 복원한 결과를 보여준다. 시계열 전반의 추세 보존 측면에서 $k$-means와 유사한 수준의 결정계수 $R^2$를 보였으나, 풍력 출력이 낮은 구간에서는 $k$-means가 값을 0으로 대체하는 경향이 있는 반면, 계층적 클러스터링 방식은 유사 형태의 패턴을 보다 충실히 유지하여 자연스러운 출력 분포를 보존했다는 차별점이 관찰되었다.

분석 결과, $k$-means 기반 일간 대표일($k=91$)은 전력수요에서 $R^2$=0.9359, 풍력 발전량에서 $R^2$=0.9146을 기록하여 전체 시계열 재현력이 매우 높은 것으로 확인되었다. 같은 조건에서 Agglomerative 클러스터링은 전력수요 $R^2$=0.9363, $R^2$=풍력 0.9123으로 유사한 성능을 보였으나, $k$ 감소 시 정확도 저하가 더 가파르게 나타나는 경향이 관측되었다.

특히 $k=45$로 대표일 수를 축소할 경우, $k$-means는 풍력 발전량에서 $R^2$=0.8414를 유지한 반면 Agglomerative는 $R^2$=0.8337로 상대적으로 더 큰 성능 손실이 발생했다. 주간 패턴 축약에서는 격차가 더욱 뚜렷하여, 풍력의 $R^2$가 $k$-means 0.2923, Agglomerative 0.2421로 집계되었으며, 고주기 변동성이 큰 풍력 시계열에 대해 Agglomerative의 표현력이 상대적으로 낮음을 시사한다.

이어서 그림 1213은 본 연구에서 제안한 데이터 축약 기법의 통계적 신뢰성을 검토하기 위해 클러스터 초기값을 변경하여 10회 독립 시행한 것이다. 그림 12는 부하와 풍력발전량을 고려하였으며, 그림 13은 두 변수와 함께 태양광 발전량을 추가로 포함하였다. 두 결과 모두 $k$-means 기반 축약 방식의 오차가 매우 작게 형성되었으며, 이는 본 연구에서 제안한 알고리즘이 입력 데이터의 확률적 특성을 일관되게 포착하고 있음을 의미한다.

4.2 생성 축약 데이터 기반 전원 계획 검토

정량적 비교 결과에 따라, 본 연구에서는 정확도, 추세 보존성, 변동성 재현 측면에서 더 우수한 성능을 보인 $k$-means 클러스터링 기반 대표일 시계열을 활용하여 제주 계통의 전원계획 시나리오를 검토하였다. 검증된 전원 계획은 에너지 저장 시스템에 대해 고려하지 않았으며, 태양광, 풍력, 수요만을 고려하였다.

그림 14는 $k$-means 클러스터링 기반 축약 데이터($k=90$)를 활용한 2025년부터 2040년까지의 발전 계획 모의 결과를 나타낸다. 모의 결과, HVDC를 통한 육지 계통 연계 전력이 약 100GWh 수준의 기저 부하 역할을 수행하며, 태양광과 풍력 발전이 전체 발전량의 대부분을 차지하는 것으로 나타났다. 특히 태양광 발전은 뚜렷한 계절적 변동성을 보이며, 하절기에 최대 발전량을 기록하고 동절기에 상대적으로 감소하는 패턴이 관찰되었다. 전체 발전량은 계획 기간 동안 점진적으로 증가하여, 피크 발전량이 2025년 약 600GWh 수준에서 2040년 약 900GWh 이상으로 상승하는 추세를 보였다.

그림 15의 발전원 건설 용량 모의 결과를 살펴보면, 2032년, 2034년, 2036년에 각각 100MW 규모의 열병합(Thermal) 발전소가 신규 건설되어 계획 기간 동안 총 300MW의 열병합 발전 용량이 추가되는 것으로 도출되었다. 반면, 태양광, 풍력, CCGT, 디젤 발전원의 신규 건설은 발생하지 않았다. 그러나 이러한 결과는 현실의 에너지 전환 정책 방향과 상충되는 측면이 있다. 본 모의에서는 재생에너지 보급 확대를 위한 정부의 정책적 목표, 의무적 신재생에너지 건설 계획, 그리고 태양광 및 풍력 발전의 기술 발달에 따른 발전 단가 하락 추세 등이 반영되지 않았다.

그림 14. 태양광 포함 $k$-means 클러스터링 기반 축약 데이터의 발전 계획 모의 결과 ($k=90$)

Fig. 14. Simulation Results of Generation Planning Based on $k$-means Clustering Data Reduction Including Solar Power ($k=90$)

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그림 15. 태양광 포함 $k$-means 클러스터링 기반 축약 데이터의 발전원 건설 용량 모의 결과 ($k=90$)

Fig. 15. Simulation Results of Generation Capacity Expansion Based on $k$-means Clustering Data Reduction Including Solar Power ($k=90$)

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따라서 본 연구의 모의 결과는 순수하게 경제적 최적화 관점에서 도출된 것으로, 향후 연구에서는 정책적 제약 조건, 기술 학습 곡선에 따른 비용 변화, 그리고 탄소중립 목표 달성을 위한 재생에너지 의무 비율 등을 추가적으로 반영할 필요가 있다.

5. 결 론

본 연구는 재생에너지 비중이 높은 계통에서 장기 전원개발계획의 정확도와 연산 효율을 동시에 확보하기 위한 통합적 시계열 축약 프레임워크를 제안하고 실증하였다. 주요 연구 결과, 제안된 $k$-means 기반 하이브리드 방식은 계층적 클러스터링 대비 높은 통계적 안정성을 보였으며, $k=91$ 설정 시 전력수요 $R^2$=0.9359, 풍력 발전량 $R^2$=0.9146의 높은 시계열 재현력을 입증하였다. 특히 10회 반복 실험을 통해 축약 과정의 확률적 변동성을 검증함으로써, 단일 시뮬레이션이 가질 수 있는 불확실성을 배제하고 결과의 강건성을 확보하였다.

또한, 본 연구는 제주 계통을 '테스트베드'로 활용하여 재생에너지 중심 계통으로의 전환에 필요한 실무적 지침을 제공했다는 점에서 큰 의의가 있다. 이는 향후 전력 계획 수립 시 데이터 해상도 결정에 관한 기초 자료로 활용될 수 있다. 비록 ESS 거동 및 세부 정책 제약 미반영 등의 한계가 있으나, 향후 연구를 통해 저장장치의 유연성 효과를 포함한 모델로 확장하고 육지 계통으로의 일반화 가능성을 검증할 계획이다. 결론적으로 본 프레임워크는 에너지 전환 시대에 신뢰성 있는 장기 전원개발계획을 수립하기 위한 분석 도구로 기여할 것으로 기대된다.

Acknowledgements

This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korea government (MSIT) (RS-2025-23524849) & This work was supported by the Korea Electric Power Corporation (No. R24XO01-1).

References

1 
H. Li, H. Yu, Z. Liu, F. Li, X. Wu, B. Cao, C. Zhang, D. Liu, 2024, Long-term scenario generation of renewable energy generation using attention-based conditional generative adversarial networks, Energy Conversion and Economics, Vol. 5, No. 1, pp. 15-27DOI
2 
L. Goke, M. Kendziorski, 2022, Adequacy of time-series reduction for renewable energy systems, Energy, Vol. 238, No. Part ADOI
3 
S. Pineda, J. M. Morales, 2018, Chronological time-period clustering for optimal capacity expansion planning with storage, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 33, No. 6, pp. 7162-7170DOI
4 
M. Hoffmann, J. Priesmann, L. Nolting, A. Praktiknjo, L. Kotzur, D. Stolten, 2021, Typical periods or typical time steps? A multi-model analysis to determine the optimal temporal aggregation for energy system models, Applied Energy, Vol. 304DOI
5 
2025, PLEXOS User Guide: LT Plan Chronology, PLEXOS Desktop HelpGoogle Search
6 
L. Kotzur, P. Markewitz, M. Robinius, D. Stolten, 2018, Impact of different time series aggregation methods on optimal energy system design, Renewable Energy, Vol. 117, pp. 474-487DOI
7 
Y. Lee, J. Hur, 2023, Practical Generation Resource Planning Based on Screening Curve Method Considering Must-Run Constraints: The Case of Jeju Island’s Power Grids, IEEE Access, Vol. 11, pp. 139260-139271DOI
8 
G. G. Moshi, 2015, Optimal planning of hybrid microgrids, Ph.D. dissertationGoogle Search
9 
2017, Planning for the Renewable Future: Long-term modelling and tools to expand variable renewable power in emerging economiesGoogle Search
10 
2025, Economic Studies Technical GuideGoogle Search
11 
J. H. Merrick, 2016, On representation of temporal variability in electricity capacity planning models, Energy Economics, Vol. 59, pp. 261-274DOI
12 
E. Zafeiratou, C. Spataru, 2018, Sustainable island power system – scenario analysis for Crete under the energy trilemma index, Sustainable Cities and Society, Vol. 41, pp. 378-391DOI
13 
W.-G. Früh, 2019, The residual load duration curve (rLDC) to model an energy system, Renewable Energy and Power Quality Journal, Vol. 17, pp. 500-505DOI
14 
2022, PLEXOS Medium-Term Modeling Tutorial: Chronology (Fitted Mode)Google Search
15 
2021, PLEXOS User Manual (Weighted Least Squares chronology fit)Google Search
16 
2021, PLEXOS User Manual (Medium-Term “LDC Pin” option)Google Search
17 
M. R. Milligan, 1996, Alternative wind power modeling methods using chronological and load duration curve production cost modelsDOI
18 
T. Weber, 2025, Replacing gas with low-cost, abundant long-duration pumped hydro in electricity systems, arXiv preprint arXiv:2512.20286Google Search
19 
D. A. Tejada-Arango, M. Domeshek, S. Wogrin, E. Centeno, 2018, Enhanced representative days and system states modeling for energy storage investment analysis, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 33, No. 6, pp. 6534-6544DOI
20 
J. Ferrari, M. Backman, J. Leino, N. Zhang, 2014, Incorporating flexibility in utility resource planningGoogle Search
21 
2026, Public Data Portal, Official Public Data Portal of the Republic of Korea e-GovernmentGoogle Search
22 
2023, Construction cost data for electric generators installed in 2023Google Search
23 
C. Li, A. J. Conejo, J. D. Siirola, I. E. Grossmann, 2022, On representative day selection for capacity expansion planning of power systems under extreme operating conditions, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, Vol. 137DOI
24 
F. Pedregosa, G. Varoquaux, A. Gramfort, V. Michel, B. Thirion, O. Grisel, 2011, Scikit-learn: Machine learning in Python, J Mach Learn Res, Vol. 12, pp. 2825-2830Google Search
25 
L. Zafeiratou, C. Spataru, 2018, Sustainable island power system - Scenario analysis for Crete under the energy trilemma index, Sustainable Cities and Society, Vol. 41, pp. 378-391DOI

저자소개

유민지(Min-Ji Ryu)
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She received the B.S. degree in Climate and Energy Systems Engineering from Ewha Womans University, South Korea, 2024. She is currently a graduate student at the Department of Climate and Energy Systems Engineering, Ewha Womans University. Her research interests include weather-driven wind power forecasting and the generation resource mix analysis.

허진(Jin Hur)
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He received his B.S. and M.S. degrees in Electrical Engineering from Korea University, Seoul, Korea, in 1997 and 1999, respectively, and his Ph.D. degree in Electrical and Computer Engineering from the University of Texas at Austin in 2012. He is currently an Professor with the Department of Climate and Energy Systems Engineering at Ewha Womans University. His research interests are in all areas related to integrating high-level renewable energy into electric power systems.