[공학저널 김하늬 기자] 인공지능 기술이 다양한 산업 분야에 도입되고 있는 가운데 에너지관리 분야에도 인공지능 기술이 도입·적용되고 있다. 그중 에너지관리시스템(EMS)은 에너지와 인공지능 융합의 대표적인 사례로 손꼽히고 있다.
EMS는 효율적인 측면에서 높은 점수를 받고 있지만, 정부가 EMS 기술의 보급을 적극적으로 추진하고 있는 것과 달리 현재 진행 중인 연구개발 과제와 사업이 기대만큼 활성화되지는 못하고 있는 현실이다.
전문가들은 이렇듯 EMS 보급·확산이 어려운 이유로 에너지관리시스템을 구축하기 위한 시간과 비용이 많이 소요되고, 비용 대비 효과가 기대치에 못 미치거나 충분하지 않은 결과로 나타나기 때문이라고 지적하고 있다.
비용 측면에서 효율적으로, 또 기능·성능 측면에서 충분히 역할을 수행할 수 있도록 에너지관리시스템이 동작하기 위해 필요한 양질의 다양한 정보를 저렴하게 제공할 수 있어야 한다는 것이 그들의 생각이다.
이에 한국전자통신연구원이 주관 ‘에너지관리시스템 확대를 위한 인공지능형 복합센서 기술 개발 및 실증’ 과제에서는 EMS에 사용할 수 있는 다양한 정보를 제공하기 위해 인공지능 기술을 적용했다.
최근 이와 관련해 xEMS(FEMS, BEMS 등)의 에너지 소비·운영 분야에서 센서 결합과 인공지능 학습·추론 기능을 융합해 에너지소비량과 영향 인자 감지, 정보제공 기능·성능을 향상시키는 ‘인공지능형 복합센서’ 기술 개발에 관한 관심이 높아지고 있다.
인공지능형 복합센서 기술은 xEMS를 구현하기 위해 필요한 다양한 정보를 AI를 통해 구축·활용하는 기술을 개발하고, 기존 기술보다 더 저렴하게 새로운 정보를 안정적으로 제공하면서 건물과 공장 등 에너지관리시스템 구축에 활용해 효과를 검증할 수 있는 기술이다.
ETRI 에너지ICT연구실 박완기 실장(사진)은 “과제 기간 1단계인 3년이라는 시간 동안 15종의 다양한 정보를 제공할 수 있는 센서기술을 개발했고, 해당 기술들을 2개의 공장과 2개의 건물 및 정수장에 적용했다. 현재 그 효과를 검증하기 위해 현장 구축 준비·제품 추가 제작을 진행 중”이라고 설명했다.
그는 이어 “인공지능형 복합센서들의 신호가 현장에 적용할 에너지관리시스템에 효과적으로 잘 사용될 수 있기를 바라고 있으며, 개발된 기술을 활용한 실증 사이트인 공장·건물에서도 잘 운영돼 에너지 절감 효과를 가져올 수 있기를 기대한다”며 “최종적으로 공장에서는 에너지 절감률 7%, 건물에서는 에너지 절감률 10%를 목표로 하고 있다”고 덧붙였다.
에너지ICT연구실은 이러한 에너지관리시스템뿐만 아니라 그간 신재생발전의 특징인 간헐성으로 인해 발생하는 전력 수급균형 문제를 해결할 수 있는 연구와 신재생발전의 주택 분야 보급에 따른 활용 연구를 함께 진행해 왔다.
신재생발전을 안정적인 전력공급원으로 사용하기 위해서는 에너지저장장치를 연결해 사용하는데, 이때 높은 비용이 발생하게 된다. 이에 연구실은 경제적 측면에서 활용도를 높이기 위한 방안으로 관련 연구를 수행하며 신재생발전의 보급 확대에 기여해 왔다.
신재생발전의 간헐성 특성을 분석해 가장 최적의 경제성을 갖는 에너지저장장치 용량을 산정할 수 있는 기술과 인공지능 기술을 융합해 에너지저장장치를 효율적으로 제어하고, 사용할 수 있는 기술을 개발한 것이다.
이와 함께 신재생발전 중 최근 주택에 설치되고 있는 태양광발전이 시간에 따라 생산하는 전력이 소비하는 전력보다 많아지는 경우 발생하는 잉여전력을 전기가 모자라는 이웃주택과 시간 단위로 거래하는 기술을 개발해 100가구를 대상으로 실증하는 기술과제를 수행하기도 했다.
이밖에도 주택 단지마다 이웃과 생산·저장의 전력 설비자원을 함께 공유해 활용함으로써, 가능하면 외부의 발전소로부터 전력공급을 받지 않고 비용을 줄이면서 마을 전체 차원에서 가능한 많은 시간 동안 지속적으로 일정한 수급균형을 이루며 사용할 수 있는 방법에 대해 연구를 진행했다.
현재 에너지ICT연구실은 공동주택의 에너지 사용량 정보를 수집해 관리하고, 수집된 데이터를 활용해 에너지 정보서비스에 제공하는 것은 물론 공동주택에서의 에너지 절감을 위한 기술을 개발하는 ‘에너지 빅데이터 플랫폼 개발’ 과제를 진행하고 있다.
이를 통해 축적된 데이터는 인공지능 기술을 활용해 처리하거나 분석을 통해 여러 에너지 효율화 방안을 찾는 연구를 추진할 계획이다.
박 실장은 “현재 진행하고 있는 연구과제가 좋은 결과로 이어져 사업화가 이루어졌으면 한다. 효율적인 에너지관리 효과와 더불어 참여 기업들에게도 좋은 기회를 제공하고 싶다”며 “현재 진행 중인 연구뿐만 아니라 탄소에 대한 관리 기술이나 수소에너지의 효율적인 활용 및 소형 원자로 운영 기술 분야 등에도 정보기술을 활용해 연구를 이어나가고 싶다”고 전했다.
그는 이어 “기후변화 문제가 우리 생활에 점차 영향을 크게 끼치고 있어 에너지 관련 기술을 연구하고 있는 한 사람으로서 많은 걱정이 되는 것도 사실”이라며 “후세에 빚지지 않도록 좋은 에너지기술이 많이 개발돼 문제가 해결되고, 우리나라 산업 발전에도 많은 도움이 되었으면 한다. ETRI도 조금이나마 이바지할 수 있도록 꾸준히 노력하겠다”고 덧붙였다.
