지금은 발전설비 자동화 시대!

지금은 발전설비 자동화 시대!

대학생신재생에너지기자단 18기 서현영

 

신재생에너지 발전설비는 지금 자동화 진행 ing!

초연결, 초지능으로 대표되는 4차 산업혁명의 바람이 국내 신재생에너지 분야에도 불고 있다. 지금까지 사람이 직접 해왔던 신재생에너지 발전설비의 청소, 감시, 점검을 인공지능 로봇이 대체해 나가는 중이다. 사람의 힘만으로는 역부족이었던 영역에 4차 산업혁명의 접목으로 앞으로 신재생에너지 발전 분야가 어떻게 바뀔지 함께 알아보자.

 

1. 태양광 청소로봇

약 15-20년 동안 사용이 가능한 태양광 패널은 수명을 늘리기 위한 관리가 꼭 필요하다. 폭설이나 미세먼지, 모래바람 등은 빛에너지를 차단하고 발전 효율을 20%까지 떨어뜨리기도 한다. 따라서 발전효율을 유지하기 위해 주 1회 물 세척, 월 1회 전류 검사, 연 2회 고압세척이 권장되는데 건물 지붕이나 산악지대에 대용량으로 모여 있는 모든 패널들을 관리하는 건 쉬운 일이 아니다.

 

 

[자료 1. 한국동서발전 태양광 청소로봇]

출처 : 한국동서발전 블로그

한국동서발전은 2019년 에스코스, 에코브라이트코리아 사의 청소로봇을 1MW급 당진화력 터빈 건물 옥상 태양광에 설치하였다. 1개월 동안 실증 테스트를 진행한 결과, 청소로봇을 도입하지 않았을 때보다 발전효율이 최고 7.7% 향상되었고 제설능력도 90% 이상임을 확인할 수 있었다. 패널에 이동식 레일을 설치할 경우 2-5개의 패널 거치대를 한 개의 로봇으로 청소할 수 있다는 의견도 제시되었다. 만약, 동서발전이 운영 중인 전체 태양광 설비규모인 41MW에 해당 로봇을 적용한다면 약 3.2MW의 설비를 증가시키는 효과를 얻을 수 있다고 한다.

 

 

[자료 2. H5 태양광 패널 세척 로봇]

출처 : 아시아경제 

한편, 성균관대학교 바이오메카트로닉스학과 황헌 교수는 패널 세척 로봇을 개발했다. 해당 로봇은 패널 간 이동이 쉽고 수상 태양광에도 사용이 가능하도록 드론을 통한 이동기술을 탑재한 것이 특징이며, 세척 기술뿐만 아니라 패널 훼손 부분의 정보를 획득할 수도 있다. 태양광은 직렬로 연결되어 있어 하나의 모듈이 고장 날 경우 같은 어레이가 모두 영향을 받을 가능성이 있기 때문에, 해당 기술은 관리의 편의성을 증가시키는데 매우 중요한 역할을 할 것이다.

 

 

[자료 3. 리셋스노우 태양광 청소로봇]

출처 : 공학저널

서울시설공단에 청소로봇을 납품하는 리셋컴퍼니의 리셋스노우의 경우, 다른 제품들과 다르게 패널에 쌓인 물질의 종류에 따라 모터의 힘과 속도가 자동으로 바뀌는 고효율 모터제어 기술과 청소로봇 적용에 따라 수익성을 예측하는 인공지능 시뮬레이션 기술을 탑재한 것이 차별점이다.

 

2. 연료전지 발전설비 감시 AI 로봇

연료전지 발전설비에는 감시의 사각지대를 줄이기 위해 로봇이 활용되고 있다. 사람이 24시간 설비 모니터링을 하는 것은 불가능하기 때문에, 감시 로봇은 사고를 예방해 안전에 더 기여할 것으로 보인다.

 

 

[자료 4. 한국서부발전 연료전지 인공지능 감시시스템 레일로봇]

출처 : 한국서부발전

한국서부발전은 지난달 연료전지 발전설비 감시 AI 로봇인 ‘레일로봇’을 서인천발전본부에 국내 최초로 설치하였다. 레일로봇은 인간의 오감을 그대로 구현하고자 CCTV, 열화상 카메라, 가스(CO, CO2, CH4) 감지 센서 등을 탑재하였으며 이를 이용한 화재 감지 징후 딥러닝 기술과 발전설비 구역 내 무허가 인원 자동 추적기술도 적용되었다. 이 모든 상황은 담당자에게 문자로 연결되어 즉각적인 조치가 가능하도록 하였다.  

 

3. 풍력발전기 안전점검 로봇

풍력발전에서 안전점검은 매우 중요하다. 시설이 잘 관리되어야 바람을 이용하는 정도가 높아져 발전 효율이 높아지기 때문이다. 이전까지는 발전기를 점검하기 위해 운영을 중단시키고 직접 사람이 크레인을 타고 높은 날개까지 올라가 살펴보아야 했지만, 안전점검 로봇이 개발된 뒤 드론이 육안 점검을 대체해 드는 노동력과 시간이 줄었다.

 

 

[자료 5. 니어스랩 풍력발전기 안전점검 로봇]

출처 : 니어스랩 

니어스랩은 드론 제어 장치, 인공지능 기반의 자율비행 기술, 영상처리와 딥러닝을 통한 안전점검 데이터 분석 기술로 기존에 5-6시간 걸리던 점검을 15분 만에 가능하게 했다. 특히 니어스랩의 로봇은 상대적으로 접근이 어려운 해상풍력에 큰 도움이 되었으며 그 기술을 인정받아 2019년 12월 기준 국내 풍력단지 절반이 니어스랩의 드론으로 안전점검을 받았고, 미국, 일본, 독일, 대만 등에 진출하였다.

 

앞으로도 자동화 시대!

태양광, 연료전지, 풍력뿐만 아니라 화력, 원자력, 바이오 등 발전 분야는 점점 자동화를 향해 가고 있다. 동서발전은 올해 초 발전설비 자동화 계획을 수립하여 7개 설비 분야로 나누어 로봇 개발을 추진하고 있으며, 많은 공기업들은 청소, 감시, 점검, 조작용 로봇들을 실증하는 데에 힘을 쏟고 있다. 본문에 소개된 로봇 외에도 태양광 모듈 점검 로봇, 화력 발전에서 사용되는 수중 클리닝 로봇, 전기설비 조작용 로봇, 풍력발전기 날개 청소 로봇 등이 개발, 상용화 중이다.  

자동화 시스템의 적용은 버튼 하나만 누름으로써 인간 노동의 한계를 극복해 설비점검 시간을 단축하고 신뢰성과 안전성을 향상시킨다. 앞으로 신재생에너지가 우리의 미래 전력을 책임지는 만큼 이러한 장점을 가진 로봇들이 빠르게 적용되어 증가된 효율로 전력을 생산하길 기대해본다.

 

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참고문헌

[1. 태양광 청소로봇]

1) 김희윤, "버려지는 태양광 패널 재생기술 개발한 '로봇 박사'", 아시아경제, 2021.02.04, view.asiae.co.kr/article/2021012609143775613

2) 전찬민, "스마트한 태양광 청소로봇, 태양광발전 효율 극대화", 공학저널, 2021.03.11, www.engjournal.co.kr/news/articleView.html?idxno=1355

3) 한국동서발전, "한국동서발전, 태양광 청소로봇 실증 테스트베드가 되다", 한국동서발전 블로그, 2019.03.08, blog.naver.com/iamewp/221483436518

[2. 연료전지 발전설비 감시 AI 로봇]

1) 한국서부발전, "발전설비 24시간 감시 'AI로봇' 도입", 2021.04.07, www.iwest.co.kr/iwest/432/subview.do?enc=Zm5jdDF8QEB8JTJGYmJzJTJGaXdlc3QlMkYxMjAlMkYxNzg0MiUyRmFydGNsVmlldy5kbyUzRnBhZ2UlM0QxJTI2c3JjaENvbHVtbiUzRCUyNnNyY2hXcmQlM0QlMjZiYnNDbFNlcSUzRCUyNmJic09wZW5XcmRTZXElM0QlMjZyZ3NCZ25kZVN0ciUzRCUyNnJnc0VuZGRlU3RyJTNEJTI2aXNWaWV3TWluZSUzRGZhbHNlJTI2cGFzc3dvcmQlM0QlMjY%3D

[3. 풍력발전기 안전점검 로봇]

1) 배상훈, "니어스랩, 지멘스와 대만 해상풍력 시장 진출", EPJ, 2020.12.22, www.epj.co.kr/news/articleView.html?idxno=26705

2) 유원모, "풍력발전기 안전점검, AI드론에 맡기면 15분 만에 끝", 동아일보, 2020.04.21, www.donga.com/news/article/all/20200420/100736606/1