기획·칼럼

에너지 사용 절감 기술 “EMS”

[AI 돋보기] AI가 에너지 사용량을 줄여줘

기후변화는 가장 큰 문제 중 하나이다. 이러한 문제의 주된 원인 중 하나가 에너지 사용에 있다. 에너지 생산을 위해 화석연료가 활용되는데, 이때 온실가스를 배출해 기후에 악영향을 준다.

그래서 세계는 기후변화에 대처하고자 여러 방안을 제시하고 있다. 올해 시행하기로 된 파리협정은 전 세계가 동참하는 “온실가스 줄이기” 운동으로 볼 수 있다. 국내는 파리협정을 통해 2030년까지 탄소배출량을 2017년 대비 24.4%를 감축하는 것을 목표로 세웠다.

세계적 기업도 기후변화 대응에 동참하고 있다. 재생에너지 100%(RE100) 운동에 동참하고 있다. RE100은 제품 생산에 사용되는 모든 에너지 발전원을 신재생에너지로 대체하는 것이다. 현재 290여 기업이 참여해있다. 국내는 엘지화학, 에스케이(SK) 등이 참여해있다.

 

온실가스 감축 일환으로 에너지 사용량 절감이 있다. ⓒPiqsels

 

에너지 사용량 절감으로 기후변화 대응

기후변화 대응에 가장 효과적인 방법의 하나는 에너지 사용을 줄이는 것이다. 절감량에 따라 생산에 쓰이는 화석연료를 줄일 수 있기 때문이다. 따라서 에너지 사용량을 절감하려는 움직임도 많이 일고 있다. SK는 RE100 일환으로 에너지 사용량 절감 방안을 모색하고 있다.

현대건설은 2010년부터 지금까지 그린 캠페인을 시행하고 있다. 그린 캠페인은 에너지 사용량 감소 활동에 따른 온실가스 배출량을 줄이고자 하는 운동이다. 고효율조명기기 교체, 격등제, 난방 배관 단열 강화, 업무용 하이브리드 차량 이용 등 여러 감축 활동을 벌여왔다. 그리고 이러한 실적으로 2018년에만 기존대비 6만 6,585t에 해당하는 온실가스를 감축했다. 돈으로 환산하면 약 26억원을 절감했다.

지방청에도 온실가스 감축을 위해 에너지 사용 절감 활동을 벌이고 있다. 지난 5일 전북도교육청은 2030년까지 기존대비 온실가스 배출량을 32% 이상 감축하는 것을 목표로 세웠다. 이를 위해 기존 사용되는 에너지를 50% 이상 줄일 계획이다.

연 2회 소속기관별로 에너지 절약 추진실태 점검은 물론이고 격등제, 점심시간 소등, 미사용 기기 전원 끄기 등의 활동을 시행할 계획이다. 관용차량 또한 친환경 차량으로 교체할 계획이다.

그런데 이러한 에너지 절감 활동을 시스템에 맡길 수 없을까? 물론 가능하다. 그리고 이러한 기술이 개발돼 있다.

 

EMS로 에너지를 절감하는 두 가지 방법

에너지관리시스템(EMS)은 에너지 사용을 개선하는 기술이다. 적용 분야에 따라 유형이 나뉜다. 가정용 에너지관리시스템(HEMS), 건물 에너지관리시스템(BEMS), 설비 에너지관리시스템(FEMS) 등이 포함된다.

EMS는 두 가지 방법으로 에너지 효율화에 도움을 줄 수 있다. 첫 번째 방법은 에너지 효율화를 위한 구조적 개선에 도움을 준다. EMS는 현재의 시설 상태를 분석해 더 나은 방안으로 시설 혹은 설비를 개선할 수 있도록 도움을 준다. 아니면 건물공사, 설비설치 등 초기 단계에서부터 예상 전력 사용량을 제공하면서 에너지 효율화에 도움 줄 수 있는 방법으로 건물공사 혹은 설비설치를 할 수 있게 도움을 줄 수 있다.

건물설계를 예로 들어보자. 건물설계자는 지을 건물을 설계할 때 에너지플러스라는 소프트웨어를 사용해 설계한 건물의 예상 전력 사용량을 확인할 수 있다. 그리고 설계자는 에너지 효율화 측면에서 설계도면을 바라볼 수 있다.

혹은 EMS는 지어진 건물의 에너지 효율성도 측정한다. 그리고 효율적이지 못한 부분을 개선하도록 도와준다.

두 번째 방법은 효율적인 운용으로 에너지 효율화를 하는 것이다. EMS는 에너지 사용에 효과적인 방법으로 기기와 설비를 운용할 수 있게 도움을 준다.

건물관리를 예로 들어보자. EMS는 냉난방, 조명등의 사용량 정보를 건물 관리자에게 제공한다. 그리고 관리자는 이러한 사용량 추이에 따라 전력 사용량을 줄일 수 있다. 참고로 옥스퍼드대학 교수 사라다비(Sarah Darby)는 에너지사용량 정보 제공만으로 5%에서 10%까지 에너지 사용량을 감소시킬 수 있다고 주장했다. 참고로 사라다비는 이러한 효과를 “유저피드백(User Feedback)”이라고 명명했다.

그뿐만 아니라 EMS는 자체적으로 시설 및 설비를 제어할 수도 있다. 건물관리를 다시 한번 더 예로 들어보자. EMS는 자동으로 냉난방 및 조명등을 제어할 수 있다. 물론 사용자 편의에는 최소한의 영향을 주면서 말이다.

 

AI가 더해진 EMS

이처럼 EMS는 불필요한 에너지 사용을 줄여주는 기술이다. 이러한 기술은 온실가스 감축에도 도움을 주므로 기후변화에도 대응할 수 있게 한다. 최근에는 EMS에 인공지능(AI)을 더해 에너지 효율화를 극대화하려는 움직임이 보인다.

AI로 에너지 사용량 절감한 구글 딥마인드 ⓒ위키미디아

구글 자회사 딥마인드(Deepmind)는 알파고로 유명하다. 딥마인드는 우수한 AI 기술력을 바탕으로 2016년부터 EMS에 활용되는 에너지 절감 알고리즘을 개발하고 있다. 그리고 이러한 기술을 구글내 데이터센터에 9개월간 적용해 냉각시스템을 제어하게 했다. 실증은 매우 성공적이었는데, 전년 대비 약 30%의 에너지를 절감했다.

스위스 설비 기업 “아세아브라운보버리(ABB, Aesa Boveri)”는 AI를 적용한 EMS를 출시했다. 해당 EMS 기술의 특징은 전력사용량을 예측하는 것이다. 그리고 예측되지 않은 전력사용량이 보일 때 이를 줄이도록 한다. 그 외에도 장비 결함 발생으로 인한 에너지 사용 낭비도 ABB가 탐지해 이러한 낭비를 최소화해준다.

국내에도 EMS에 AI를 적용하고 있는 추세이다. 케이티(KT)는 AI 기반 EMS “기가 에너지 매니저(Giga Energy Manager)”를 출시했다. KT는 이러한 솔루션을 건물에 적용해 에너지 효율화에 도움을 주고 있다. 참고로 KT는 2018년 8월부터 2019년 9월까지 3곳에 실증을 진행해 10%의 전력을 절감하는 성과를 거뒀다.

에스케이텔레콤(SKT) 또한 AI 기반 EMS “이-옵티마이저(E-Optimizer)”를 개발했다. 현대 해당 시스템은 460여 고객사에 적용돼 운용되고 있다. 작년에는 코로나로 어려움을 겪는 고객 대상으로 무료 사용 행사도 진행한 바가 있다.

스타트업도 함께 주목받고 있다. 크로커스에너지는 아셀로라는 AI 기반 EMS를 개발했다. 아셀로는 설비 사용량을 예측하는 기술이다. 그리고 이러한 예측을 기반으로 전력을 절감시킨다. 작년에는 이러한 기술력을 인정받아 삼성벤처투자로부터 투자를 받기도 했다.

이처럼 EMS는 AI와 융합해 에너지 효율화에 기여하고 있다. AI가 고도화됨에 따라 이러한 기여도는 더 커질 것으로 보인다. 그만큼 온실가스 절감에도 기여할 것이다.

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