ARIMAX 모형을 활용한 전력수요 예측에 관한 연구
A Study on Electricity Demand Forecasting Using the ARIMAX Model
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초록
본 한국전력거래소의 계약종별 전력소비량을 기초 자료로, 전력수요를 정량적으로 예측하는 모델에 대하여 연구 하였다. 실질 GDP 성장률, 산업생산지수, 전기요금 실질지수, 냉·난방도지수, 데이터센터·전기차 확산 등 주요 변수를 종합적으로 반영하기 위해 ARIMAX(Autoregressive Integrated Moving Average with Exogenous Variables) 모 형을 구축하였다. 모델의 최적 차수는 AIC와 BIC, Ljung–Box 검정을 통해 결정하였으며, MAPE 2% 이하, RMSE 8TWh 이내의 높은 예측 정확도를 확보하였다. 기본 시나리오에서 2034년 총전력수요는 약 625TWh로 전망되며, 데 이터센터와 전기차 확산 속도에 따라 ±25TWh 범위의 불확실성이 존재한다. 특히 산업과 상업·서비스 부문이 전체 증가분의 약 75%를 차지할 것으로 나타나, 향후 수요 관리와 효율 향상이 정책의 핵심 과제로 부상한다. 본 연구 결과 는 전력수급기본계획, 산업 및 전기차 충전 인프라 구축, 계통 유연성 확보 등 다양한 정책·산업 분야의 중장기 의사결 정에 활용될 수 있다.
Abstract
Based on Korea Power Exchange’s electricity consumption data by contract type, this study quantitatively forecasted Korea’s electricity demand. To comprehensively incorporate key explanatory variables such as real GDP growth rate, industrial production index, real electricity price index, cooling/heating degree days, and the expansion of data centers and electric vehicles, an ARIMAX (Autoregressive Integrated Moving Average with Exogenous Variables) model was developed. The model’s optimal order was determined using the AIC and BIC criteria and the Ljung–Box test, achieving high predictive accuracy with a MAPE of less than 2% and RMSE within 8TWh. Under the baseline scenario, total electricity demand in 2034 is projected to reach approximately 625TWh, with an uncertainty range of ±25TWh depending on the pace of data center and electric vehicle adoption. Notably, the industrial and commercial/service sectors are expected to account for about 75% of the total increase, highlighting demand management and efficiency improvement as key policy priorities. These findings can inform mid to long term decision-making in areas such as the Basic Electricity Supply and Demand Plan, industrial and EV charging infrastructure development, and power system flexibility enhancement.