우리 집 GIGA Genie가 전력 계통 속으로?

우리 집 GIGA Genie가 전력 계통 속으로?

16기 김미림 19기 권승호

 

2016년 3월에 개최되었던 이세돌 9단과 알파고의 세기의 대결을 돌이켜보자. 전 세계 사람들은 인간의 승리를 예측했지만 보란 듯이 인공지능(Ai)인 알파고는 인간을 상대로 승리했다. 충격에 빠진 사람들은 점점 인공지능에 관심을 가지기 시작했다.

[자료 1. 알파고와 이세돌 대국]

출처 : YTN News YouTube

인공지능의 높은 활용성 덕분인지 5년이 지난 지금 인공지능 스피커, 인공지능 로봇, 챗봇 그리고 우리가 흔히 아는 기가 지니처럼 여러 방면에서 적용이 되고 있다. 그런데 이제는 사람이 전기를 안전하게 사용하기 위해 필수적인 전력계통 기술에도 Ai가 점령하기 시작했다. Ai가 어떻게 전력계통 시스템을 점령하기 시작했는지 들여다보도록 하자.

[인공지능, 전력계통 어디까지 점령했니?]

① 배전계통 부하예측 관리 시스템

전력을 안정적으로 운영하기 위해서는 전력계통에서 전력의 공급량과 전력의 수요량이 같아야 한다.

그런데 전력 수요량 자체가 계절 혹은 다른 환경적 요인 등을 포함해서 다양한 원인으로 달라지기 때문에 예측에 어려움이 많았다. 그래서 전력 수요량을 효과적으로 알아내기 위해서 인공지능을 도입하였다.

빅데이터 기술을 활용해 한국전력의 전력 데이터를 이용하여 매달 수백억 건의 데이터를 처리하는 시스템을 구축하였고, 이를 기반으로 인공지능 빅데이터 기술을 적용한 전력 수요량 예측 시스템인 배전계통 부하 예측 관리 시스템‘을 개발하였다.

인공지능의 빠른 처리 능력 덕분에 전력 수요량의 패턴을 인식하고 패턴의 변화를 감지하는 학습기능을 적용해 발전량의 급격한 변화에도 예측 가능하도록 하여 이미 전국 1만여 전력 선로를 대상으로 실증까지 마친 상태이다. 위 시스템이 전체적으로 도입되면 전력계통의 운전 효율 개선 및 설비투자 비용 절감으로 연간 80억 원을 절감할 것으로 기대된다.

[자료 2. 배전계통 관리 시스템]

출처 : 충청뉴스

[자료 3. 부하 예측 관리 시스템]

출처 : 전력연구원

② 신재생 발전량 예측 기반 전력계통 운영시스템

신재생 발전량은 날씨의 영향에 따라 급격하게 변화하기 때문에 전력설비가 안정적으로 운영되도록 하는 사전 대처가 중요하다. 신재생 발전량 예측 기반 전력계통 운영시스템은 풍속, 온도, 습도, 일사량 등 기상데이터와 변전소에서 받은 전력 데이터를 가지고 데이터 사이언스 분석 기법을 활용하여 신재생 발전량을 예측하고 전력계통의 안전성을 유지하는 시스템이다.

이 시스템의 장점은 6시간 단위로 예측하는 단기예측 시스템의 정확도가 높아 변동사항이 많은 신재생 발전량 예측에 적합하여 신재생 발전의 변동성에 신속하게 대응할 수 있다는 점이다. 여태까지 지역별 태양광 발전의 설비용량 및 발전량 정보를 파악하거나 풍력발전기별 운영상태를 점검하는 시스템은 존재하였지만, 태양광과 풍력 발전량을 예측하는 시스템은 처음 개발되었다. 이 시스템은 2022년까지 전국으로 확대 예정이고, 위 시스템을 활용해 전력계통을 안정적으로 운영하게 되면 신재생 에너지 수용 문제를 극복하여 대한민국 정부의 에너지 전환 정책에 기여할 것으로 기대된다.

*데이터 과학(data science) 분석 기법: 정형, 비정형 형태를 포함한 다양한 데이터로부터 지식과 인사이트를 추출하는데 과학적 방법론, 프로세스, 알고리즘, 시스템을 동원하는 분석 기법

[우리나라 AI-전력계통 궁합의 현 주소]

우리나라 또한 인공지능 빅데이터 기술을 전력계통에 녹이고자 힘쓰고 있다. 그러한 노력으로 전력산업 3D와 한국판 뉴딜을 예시로 들 수 있다.

① 전력산업 3D

전력산업 3D는 2019년 발표된 쟁점으로 전력산업을 Decarbonization (탈탄소화), Decentralization (분산화), Digitalization (디지털화) 3가지 D에 맞춰 움직이는 사업이다. 위 기사에서 다룰 디지털화 항목을 살펴보면 스마트한 전력산업을 위해 실시간으로 정보를 교환하고 공급하는 스마트그리드, 실시간으로 전력 수요를 계산하는 실시간 모니터링이 주 이슈이다. 우리나라는 높은 수준의 디지털 기술력을 가지고 있으며 그것이 오랫동안 고질적으로 쌓아 올려졌던 전력산업의 높은 장벽을 허무는 무기가 될 것이라 전망한다. 위에 기술되었던 여러 기술들을 통해 기존 에너지 시스템에서 분산 에너지와 재생에너지의 효율적인 확산이 지원될 것이다.

결국 전력산업 3D에서 바라는 궁극적인 목표는 스마트 전력 산업과 스마트 에너지로 수직적으로 운영되던 전력산업의 고질적인 탑을 다시 세울 기회라는 점이다. 또한 하나의 플랫폼으로써 데이터 처리 기업, IT 스타트업, 정부 공기업 등이 모두 모이는 하나의 전력 생태계가 생성될 수 있다. 특히 빅데이터 분석을 통한 방대한 양의 전기 수요 데이터의 실시간 계측과 처리, 수집을 기대하는 중이다.

2018년 8월 수립된 ‘제2차 지능형 전력망 기본 계획’에서는 정부는 22년까지 5년간 전력시스템 고도화에 약 2조 5000억 원을 투자하겠다고 밝혔었다.

② 한국판 뉴딜 _ 디지털 뉴딜과 그린 뉴딜의 융합

[자료 4. 한국판 뉴딜 로고]

출처 : 관계부처합동 한국판 뉴딜 공식 홈페이지

대한민국의 정책에서 가장 메인으로 움직이고 있는 한국판 뉴딜 언급을 지나칠 수 없다. 현재 한국판 뉴딜은 그린 뉴딜과 디지털 뉴딜이 따로 움직이고 있는 모습을 보여준다. 하지만 이 2개의 뉴딜 정책이 융합되었을 때 진정으로 에너지 산업의 디지털화, 또한 디지털 산업의 효율적인 전력관리 모두가 이루어질 수 있다. 디지털 뉴딜을 통한 수준 높은 사물인터넷(IoT), 빅데이터 분석 기술력을 가지고 있음에도 불구하고 위 기술들이 우리나라의 전력계통과 융합될 모습은 현재로서는 보이지 않는다. 친환경을 노리는 그린 뉴딜과 세계적 디지털 기술을 노리는 디지털 뉴딜은 함께 나아가야 더욱 시너지가 날 것이다.

③제 9차 전력수급 기본 계획

2020년 12월 28일 전력정책심의회를 걸쳐 발표된 제9차 전력수급기본계획에서의 핵심은 신재생에너지 설비를 대폭 늘리고 온실가스를 감축시키는 것이었다. 신재생에너지 설비의 안정성을 강화하기 위한 수요 데이터 관리만이 언급되었을 뿐 빅데이터 분석과 디지털화에 관한 언급은 보도되지 않았다. 이것과 같이 2021년 발표된 제5차 신재생에너지 기본계획에서도 계통 수용성 증대를 위한 시스템을 구축하겠다는 언급만 있었을 뿐 수용성 증대를 위해 디지털 기술을 도입하겠다는 말은 없어 아쉬움을 자아낸다.

[자료 5. 제9차 전력수급기본계획 온라인 공청회]

출처 : 글로벌 이코노믹

[전력계통의 알파고, 등장 가능한가?]

제9차 전력수급 기본 계획 이후로도 제5차 신재생에너지기본계획, 분산에너지 활성화 로드맵, 장기 송변전설비 계획 등이 발표될 예정이나 아직까지 전력계통의 디지털화를 메인으로 다루는 계획안은 나오지 않았다. 하지만 현재 전력 데이터 활용 신서비스 개발 경진 대회 등 실제 전기를 사용하는 국민들이 먼저 참여하고, 알아보도록 하는 공모전과 행사가 주최되는 중이다. 아직까지 우리나라가 활발하게 전기 산업에 디지털과 빅데이터 분석을 융합시켰다 보기는 어렵지만 융합과 변화의 필요성을 깨닫고 움직이고 있는 것은 분명하다.

또한 한국전력공사는 소비자가 공급자이자 비즈니스 파트너로서 나타나는 BTM 시장의 등장과 함께 디지털 혁신을 준비하겠다 밝혔으며 자신들이 지니고 있는 276개의 송배전망에서 발생하는 방대한 양의 전력 데이터를 빅데이터화 하여 처리할 계획을 밝혔다.

이처럼 우리나라도 더 이상 쌓여가는 전력 데이터를 수집만 할 수는 없다. 품질 좋은 전기를 더욱 스마트하게 받아들일 플랫폼 확장을 응원하며 그에 따른 우리나라 정부와 한국전력공사의 움직임을 지켜볼 필요가 있다.

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참고문헌 

[인공지능, 전력계통 어디까지 점령했니?]

1. ”한전 전력연, AI 활용 전력 수요 예측 시스템 개발”, 충청뉴스, 2020.12.30 

http://www.ccnnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=204452

2. “한전, 신재생 발전량 예측 기술’로 전력계통 안정성 유지“, 테크데일리, 2020.04.17.

http://www.techdaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=6957

3. 한국에너지공단 에너지이슈브리핑, 세계 스마트미터 시장 동향

http://www.energy.or.kr/web/kem_home_new/energy_issue/mail_vol111/pdf/issue_214_01_02.pdf

[우리나라 AI-전력계통 궁합의 현 주소]

1. 김선교 위원, “ 전력산업 미래를 바꿀 트렌드는 3D … 탈탄소화 · 분산화 · 디지털화 “, 서울신문, 2019.04.04,

https://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20190405028001

2. 산업통상자원부, 제5차 신재생에너지 기본계획(2020~2034) pdf

3. 산업통상자원부, 제9차 전력수급기본계획(2020~2034) pdf

4. 이순형 한국ESS산업진흥회 부회장, “ AI 기반 에너지산업 디지털화로 인한 산업생태계 대변화 “, 대한민국 정책브리핑, 2020.08.14, https://www.korea.kr/news/contributePolicyView.do?newsId=148875956