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최적화와 예측의 고도화를 위한 디지털 기술들이 확대될 것이일우 한국전자통신연구원 에너지·환경 ICT연구단장
  • 하정서 기자
  • 승인 2021.07.10 10:57
  • 호수 142
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기술의 발전으로 인해 인공지능 및 각종 디지털 기술들의 활용이 늘어나고 있다. 이는 에너지와 기상, 환경분야에도 마찬가지로 최근 들어서 많은 디지털 기술들이 적용되기 시작했다. 에너지와 환경 분야의 최신 기술 적용 및 현황에 대해 이일우 한국전자통신연구원 에너지·환경 ICT 단장과 이야기를 나눠봤다.

에너지·환경 ICT 연구단에 대해 간단한 소개 부탁드립니다.

한국전자통신연구원 지능화융합연구소 에너지‧ 환경ICT연구단은 디지털‧ 그린뉴딜, 탄소중립 등 정부정책과 산업‧공공 인공지능(AI) 핵심기술 확보와 확산, 개방형 국가지능화 플랫폼 확보라는 조직 이행전략과의 정렬을 통한, 에너지‧ 환경 지능화 서비스 액티베이터 역할 수행을 목표로 하고 있습니다. 에너지 환경 분야의 기술과 산업은 지속가능해야 하고, 신뢰‧ 안정성을 담보해야 하며, 동시에 경제성까지 보장할 수있어야 한다는 트릴레마(trilemma) 해결이라는 어려운 숙제를 감당해야 합니다. ‘에너지와 환경에 생각을 담자’를 모토로 해서, 환경‧ 에너지전환과 디지털변환이라는 주요한 2가지 기둥(pillar)을 떠받치는 기술지원을 위한 노력에 박차를 가하고 있습니다. 생활‧ 산업‧ 생산 현장의 에너지 효율화, 점차 확대되고 있는 분산에너지 기반 플랫폼 개발‧ 비즈니스 모델 창출과 지능형 물‧공기 환경 관리 솔루션 개발을 수행하고 있습니다.

최근 인공지능 분야가 주목을 받고 있습니다. 에너지, 환경분야에 인공지능 및 최신 ICT 적용 현황에 대해서 설명 부탁드리겠습니다.

연구단에서 수행하고 있는 연구개발 내용을 분야별로 소개해 드리자면, 첫 번째로 건물, 산업단지 에너지 효율화분야에서는 에너지 다소비 영역의 체계적인 관리와 시스템적 절감 방안을 마련하고 있습니다. 에너지절감과 효율 개선 여지가 높은 분야의 ICT기반 에너지관리기술에 중점을 두고 있습니다. ‘에너지 다소비 업종 대상 맞춤형FEMS(Factory Energy ManagementSystem) 기술 개발 및 실증’ 연구를 통해 용해, 식품, 제지, 바이오‧ 의약 업종의 실시간 에너지 데이터 기반 공정 분석, 소비현황 진단, 최적 제어하는 기술을 개발 중에 있습니다. ‘FEMS 보급형표준 플랫폼 개발 및 실증’ 연구에서는 시스템 도입이 쉽지 않은 중소공장 에너지 효율화를 위해 인공지능 기반 에너지 최적화 서비스(EOS), 마이크로 서비스 아키텍쳐(MSA) 기반의 개방‧ 확장형 범용 FEMS 플랫폼 제공이 목적입니다. ‘에너지관리시스템 확대를 위한 인공지능형 복합센서 개발 및 실증’ 연구에서는 건물과 공장 현장의 각종 센서결합과 학습 추론의 인공지능형 복합센서 개발을 통해 건물 및 공장 에너지관리시스템 신뢰성 데이터 확보를 위한 인프라 확산을 지원하고자 합니다.

두 번째는 도시단위 재생에너지 구축 및 통합관리 분야로, ‘가정 에너지 사용량 실시간 진단 및 지능형 자율제어·관리 시스템 원천기술 개발’ 연구를 통해 디지털 트윈형 홈에너지 수요관리 기술을 포함, 주거환경 파악과 에너지 소비량 및 재실자 형태 예측 기반의 맞춤형 에너지 최적 제어 모델 개발을 진행하고 있습니다. 이와 함께 ‘스마트시티 에너지 소비 운영관리를 위한 제어시스템 개발’과 ‘친환경에너지 공급자원 제어시스템 개발’ 연구를 통해 도시를 구성하는 다양한 건물들의 수요패턴 분석및 예측에 기초하여 태양광, 바이오, 연료전지 등 친환경 에너지 공급 및 수요자원의 강화학습기반 최적제어 기술을 제공합니다.

세 번째로 재생에너지 확산 비즈니스 플랫폼 분야는 ‘태양광 보급의 확대를위한 국내 태양광발전시스템 빅데이터기반의 유지관리비용 저감기술’ 연구를 통해 전국에 설치된 3000여 개 태양광 발전소 운영 현황과 고장진단 정보 기반으로 태양광 에너지 지도로 가시화하고, 발전·계통연계용량 예측, 고장진단, 자동복구 기술을 확보했습니다. 아울러 ‘소규모 분산자원 중개시장 서비스 상용화 기술 개발 및 실증’ 연구를 통해 소규모 태양광 발전소를 집합자원화해 전력시장에 판매해 경제성 확보가 가능한 전력중개 플랫폼 기술을 개발했습니다. 순환신경망/장단기기억망(RNN/LSTM) 기반 인공지능 기술을 이용해 발전량 예측을 통해 전력도매시장에 판매, 소규모 재생에너지 소유자들의 이익을 증대할 수 있도록 합니다. ‘주택 대상 잉여전력 거래 및 공유서비스 플랫폼 기술’ 과제와 ‘전력 중개 거래 기반 플러스에너지 주택단지 설계 및 운영 기술’ 사업에서는 클라우드 및 블록체인 기반의 주택 태양광, 연료전지, 전기차 등에서 발생하는 잉여전력 거래를 위한 서비스와 플랫폼을 제공합니다. 남는 전기를 필요한 소비자들에게 실시간으로 직거래해 주기 위한 서비스 기술입니다.

마지막으로 지능형 환경 관리 솔루션 분야에서는, 사회적‧ 공익적 가치 제공과 더불어 사회문제 해결의 주요 이슈인 안전한 물 공급과 미세먼지 문제 해결을 위한 기술개발을 진행하고 있는데, ‘직독식 수질복합센서 및 초분광영상 기반 시공간 복합 인공지능 녹조 예측 기술’ 연구는 해수면 이동형(USV) 녹조데이터 센서와 드론탑재형(UAV) 초분광 센서를 통해 낙동강, 대청호, 영주댐 등과 같은 다양한 현장 환경에서 조밀하게 녹조 빅데이터를 수집하고 있습니다. 인공지능 분석을 통해 녹조발생을 정확히 예측하고 대응체계를 수립하기 위한 목적입니다. 또한 ‘지능형 실내환경과 안전관리 기술’ 연구에서는 사물인터넷(IoT) 센서 기반의 실내 공기 질과 안전 상황을 실시간 모니터링해서 지능형 데이터를 분석해 공기청정, 환기, 냉·난방 등 실내 환경시설의 실시간 자동제어를 가능하게 하는 기술입니다.

인공지능 및 정보통신기술이 발전하면서 에너지와 환경분야에도 많은 영향을 줄 것으로 예상됩니다. 앞으로 에너지, 환경 분야에 적용될 ICT 및 인공지능 기술은 어떤 것이 있고, 그에 대한 전망에 대해서 말씀 부탁드리겠습니다.

에너지 분야에서는 재생에너지 등 분산에너지의 확대로 인한 수용성 확보를 위해 인공지능 기반의 발전량 예측, 수요와 공급의 최적제어 등을 통한 에너지효율화 관점에서 기술개발이 이뤄져 왔으며, 추후 기존 수단의 고도화 측면에서 확대될 것입니다. 즉, 친환경에너지 전주기 관리, 수요관리, 효율향상, 산업구조 전환의 핵심요소로서, ICT와 인공지능, 나아가서는 디지털트윈, 메타버스 등의 디지털화 기술의 역할이 더욱 증가할 것은 자명한 일입니다. 최적화와 예측의 고도화를 위한 인공지능, 디지털트윈·메타버스 협동기술, 앙상블 AI 및 설명 가능한 AI 기술들이 확대될 것입니다.

환경 분야에서는 통합 수자원 관리와 미세먼지, 오염 공기질 관리에 있어서 예보의 정확도 향상뿐만 아니라 원인에 대한 추적이 가능해질 것입니다. 녹조 관리에 있어서는 자율운항 기술이 탑재된 USV(Unmanned Surface Vehicle), 드론 탑재 초분광센서들이 강 또는 호수의 넓은 면적에 대한 실시간 녹조 센싱 및 이미지 데이터를 수집, 저장 및 전송할 것입니다. 이러한 대량의 데이터를 기반으로 인공지능을 활용한 녹조 데이터 분석과 정확한 예측을 위한 플랫폼이 구축되고, 수집된 데이터는 표준화된 규격으로 관리자 및 사용자에게 공급될 것입니다. 또한 생활폐기물 자원화 및 재활용, 플라스틱 쓰레기산 등 사회문제 해결을 위한 인공지능 기반 분류 정확도 제고와 자원 분류 기술이 필요한 상황입니다.

앞으로 연구단이 추진할 사업이나 계획이 있다면 간략하게 소개 부탁드립니다.

연구단에서는 국가적 의제인 탄소중립을 위한 에너지 및 환경 기술 정부 추진전략과 로드맵 작업에 적극 참여하고 있습니다. 이와 관련해, 디지털 기술을 연계한 혁신적인 에너지효율화, 순환경제/유기적 생태계 마련을 위한 환경 메타볼리즘 플랫폼 등을 중심으로 궁극적으로는 사회문제해결형 ETRI 지능화 융합플랫폼 구축과 융합서비스화하기 위한 기술 개발을 추진할 예정입니다. 플랫폼의 핵심은 환경·에너지 데이터 댐과 허브, 인공지능 알고리즘, 디지털트윈 모델링, 메타버스 기반의 시나리오 확대 및 시뮬레이션 등이 될 것이고, 이는 D.N.A(Data. Network. AI) 기반 디지털트윈-메타버스 탄소중립도시로 형상화될 것입니다.

마지막으로 퓨쳐에코 독자들에게 한 말씀 바랍니다.

국가를 지탱하는 주요 인프라로서의 에너지, 환경 분야는 기후변화의 불확실성, 현상의 비가역성과 이해관계의 복잡성 등의 문제가 상존하는 복잡도가 높은, 그러나 피할 수 없는 인류 생존의 영역입니다. 환경과 에너지의 궁극적 이해당사자인 국민들의 환경 및 에너지 가치에 대한 생각 전환과 적극적인 앙가주망(engagement) 정신 확산에 퓨처에코 독자 여러분들의 선구자적인 자세를 기대합니다.

하정서 기자  bluefin3@naver.com

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