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60초. 몇 년 동안 유럽 전력망의 주파수는 정확히 이 박자로 잠깐씩 내려앉았고, 이유는 아무도 설명하지 못했다. 하락 폭은 작고 해롭지 않았지만 우연이라기엔 너무 규칙적이었다. 매분, 같은 초에 시작됐다. 2026년 10월 30일 독일 윌리히 연구센터(Forschungszentrum Jülich)의 물리학자들이 Nature Energy에 답을 발표했다. 원인은 매분 시작 시점에 자체 점검을 하는 수천 개의 백업 배터리다. 모두 같은 시계를 읽기 때문에 일제히 점검한다.
“정말 수년에 걸친 탐정 작업이었습니다.” 연구를 이끈 디르크 비트하우트(Dirk Witthaut)는 연구센터 보도자료에서 이렇게 말한다. 하지만 그가 처음 알아챈 것은 아니었다. 독일 최대 송전망 운영사 TenneT는 몇 년 전부터 자사 데이터에서 1분 주기 리듬을 보았지만 설명하지 못했다. 같은 리듬은 이후 영국, 미국, 호주, 아이슬란드, 한국, 말레이시아의 전력망에서도 나타났다. 그리고 2020년 봄, 산업 활동이 둔화했을 때 이 리듬은 약해지지 않았다. 오히려 커졌다.
하나의 플라이휠처럼 도는 전력망
건물 하나에서 배터리가 스스로 점검하는 일이 어떻게 대륙 전체에서 감지되는지 이해하려면 개념 하나가 필요하다.
그래서 주파수는 균형을 재는 극히 민감한 지표다. 주파수가 떨어졌다는 것은 거대한 시스템 어딘가에서 많은 부하가 한꺼번에 켜졌다는 뜻이다. 유럽은 2018년에 그 민감함을 겪었다. 세르비아와 코소보의 분쟁으로 전력망에 에너지가 모자라게 됐고, 몇 주 동안 평균 주파수가 49.996Hz 언저리에 머물렀다. 1000분의 4헤르츠의 편차로 충분했다. 전자레인지와 오븐의 시계는 전류의 진동 횟수로 시간을 세는데, 25개국에서 이 시계들이 거의 6분씩 느려졌다.
1분 주기 하락은 방식이 다르다. 주파수는 분의 앞쪽 절반 동안 떨어졌다가 회복하므로 시계는 정확히 간다. 하락 폭이 워낙 작아서 어느 한 분만 보면 전력망의 평소 출렁임에 묻힌다. 그러나 많은 분을 겹쳐 놓으면 매번 같은 모양이 드러난다. 분 초반에 내려앉았다가 중반에 회복하는 모양이다. 눈으로는 볼 수 없다. 통계는 볼 수 있다.
전력 측정기 80대와 3호 건물
첫 단서는 규칙성 그 자체였다. “원인이 시계로 제어되는 무언가라는 점이 금세 분명해졌습니다.” 비트하우트의 말이다. 두 번째 단서는 하락이 한 나라 전체에서 보인다는 점이다. 공장 하나나 발전소 하나로는 만들어낼 수 없다. 같은 순간에 전력을 끌어 쓰는 장치가 수천 개는 있어야 한다.
수색은 집 안에서 시작됐다. 윌리히 캠퍼스는 자체 전력망을 갖춘 작은 도시처럼 운영되며, 리빙랩 에너지 캠퍼스(Living Lab Energy Campus)라는 시험장도 있다. 논문 제1저자 카르스텐 하르트만(Carsten Hartmann)이 이끄는 팀은 캠퍼스 변압기에 80대 이상의 전력 품질 측정기를 달고 2024년에 수개월간 소비량을 기록했다.
1분 리듬은 어디서나 나타나지 않았다. 배터리 기반 무정전 전원장치, 즉 정전 때 서버와 실험실을 살려 두는 장비로 전기를 받는 건물에서만 나타났다. 컴퓨터가 가득해도 그런 배터리가 없는 건물에는 리듬이 없었다.
다음으로 하르트만과 동료들은 3호 건물의 설비 하나에 초점을 맞췄다. 정전이 나도 건물이 계속 돌아가도록 설치된 1.5메가와트급 배터리 캐비닛이었다. 배터리 단자에서 매분이 시작되는 바로 그 순간마다 짧은 전류 스파이크가 발견됐다. 제조사는 그것이 자체 점검이라고 확인했다. 관리 시스템이 분당 한 번 셀의 상태를 확인하는 것이다. 팀은 이 스파이크를 여러 변압기를 거쳐 캠퍼스가 공공 전력망과 만나는 지점까지 추적했다.
물론 캠퍼스 하나의 배터리 하나가 전력 시스템을 흔들지는 못한다. 그러나 세상에는 이런 설비가 아주 많고, 모두 같은 초에 같은 일을 한다.
너무 정확한 시계
왜 같은 초일까? 비트하우트는 대부분의 제조사가 점검 간격으로 1분을 적당하다고 보고 점검을 분의 맨 처음, 0초에 잡았을 것이라고 추측한다. 배터리 하나하나는 흠잡을 데 없이 작동한다.
문제는 시계다. 요즘 기기는 인터넷 시간 서버(네트워크 타임 프로토콜, NTP)로 시간을 맞춘다. 그래서 소유주가 제각각인 수천 개의 배터리에게 “분의 시작"은 거의 같은 순간에 찾아온다. 서로의 존재를 모르는 기계들이 아무도 계획하지 않았는데 발을 맞추게 된 것이다. 저자들은 이를 의도하지 않은 동기화라고 부른다.
// 숫자로 보는 1분 주기 하락
연구 프리프린트에는 가정용 사례도 몇 가지 나온다. 시계를 온라인으로 맞추는 “스마트” 오븐도 일정한 1분 패턴으로 전력을 쓰지만, 타이머로 작동할 때만 그렇다. 주방 로봇 써모믹스(Thermomix)는 되풀이되는 피크로 전력을 쓰지만 엄격한 1분 주기는 아니다. 시험한 노트북에서는 1분 리듬이 나타나지 않았다. 비트하우트는 이 부분에서 신중하다. 에어컨, 히트펌프, 세탁기, 식기세척기도 비슷하게 행동할 수 있지만 아직 아무도 확인하지 않았다.
마요르카라는 단서
1분 리듬은 유럽, 미국, 호주처럼 크게 연결된 전력망에서 가장 강하다. 그러나 결정적 증거는 작은 섬에서 나왔다.
지중해의 스페인령 섬 마요르카는 유럽 본토와 동기화되어 있지 않다. 이 섬의 전력망은 자기만의 주파수를 유지한다. 2019년 말 이 주파수에는 1분 리듬이 없었다. 2025년에는 리듬이 뚜렷이 보였다.
그 사이에 발레아레스 제도는 배터리 저장 설비를 설치했다.
작은 출렁임이 더는 작지 않게 될 때
지금으로서는 이 하락이 전력망에 위험하지 않다. 위험한 수준에 이르지 않았고, 저자들도 임박한 정전 위협으로 설명하지 않는다. 걱정하는 것은 전력망이 점점 가벼워진다는 점이다. 석탄·가스 발전소의 무거운 회전 터빈은 육중한 질량으로 충격을 흡수했다. 무거운 바퀴가 턱을 가볍게 넘듯이 말이다. 태양광 패널, 풍력 터빈, 배터리는 전자장치를 거쳐 연결되므로 그런 질량을 보태지 않는다. 가벼운 전력망에서는 같은 충격이 주파수를 더 세게 흔든다.
영국의 수치가 이를 보여 준다. 그곳의 1분 주기 충격은 세기가 거의 커지지 않았지만, 주파수 출렁임은 커졌다. 무거운 회전 발전 설비 일부가 사라졌기 때문이다.
2020년 봄에 주 단위로 평균한 1분 신호는 이전의 약 1.3~1.4배로 커졌다. 산업 생산이 줄던 때였다. 저자들은 이를 인터넷 트래픽 급증, 그리고 그런 배터리가 특히 흔한 데이터센터의 사용 증가 가능성과 연결한다. 신호가 4배가 된 아일랜드에서는 데이터센터가 이미 국가 계량 전력의 23%를 쓴다.
비용은 이미 현실이다. 하락할 때마다 수력 발전소의 터빈이 잠깐 느려지고, 다시 속도를 올리면서 금속이 더 빨리 마모된다. 북유럽 전력망에서는 발전소가 아주 사소한 주파수 변화에도 반응하기 때문에, 매분 출력을 위아래로 조금씩 조절해야 한다. 저자들은 배터리와 스마트 기기가 늘수록 출렁임도 계속 커질 것으로 보며, 언젠가 전력망 안전에 영향을 미치는 수준에 이를 수 있다고 말한다.
한 줄짜리 처방
비트하우트에 따르면 해법은 놀랄 만큼 간단하다. “점검을 항상 같은 시각에 시작하지 말고 무작위로 분산하기만 하면 됩니다.” 모든 배터리가 0초가 아니라 각자의 무작위 초에 점검한다면, 수천 개의 작은 충격이 하나의 큰 충격으로 쌓이지 않고 1분 전체에 퍼질 것이다.
한 제조사는 이미 점검 시각을 어긋나게 하고 그 간격을 매일 바꾼다. 나머지는 여전히 엄격한 1분 일정으로 점검하며, 바꿔야 할 의무도 없다. 배터리가 몇 초에 점검해야 하는지 알려 주는 표준은 없다.
전력망은 수십 년 동안 정전, 폭풍, 저녁 피크를 견디는 법을 배워 왔다. 이제는 맡은 일을 제시간에 해내는 기계들의 완벽한 시간 엄수에 대처해야 한다.
