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에너지 분야, 4차 산업혁명 가능성을 보다

  • 2017.07.13.
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최근 4차 산업혁명이 이슈입니다. 세계 각국은 계속되는 경제 불황을 이겨낼 성장 동력으로 4차 산업혁명을 주목하고 있습니다. 우리나라도 새정부 출범 이후 4차 산업혁명위원회를 구성하는 등 각별한 관심을 보이고 있습니다. 특히 IT강국으로 쌓아온 기술과 경험이 4차 산업혁명의 큰 경쟁력이 될 것으로 기대하고 있습니다.

4차 산업혁명은 전혀 새로운 개념이 아닙니다. 산업계에서는 제조업 4.0(Industry 4.0)이라는 이름으로 독일의 스마트공장 사례와 함께 많이 언급돼 왔습니다. 증기기관의 발명을 1차, 대량생산을 2차, IT 산업을 3차 혁명으로 본다면, 모든 기기들이 유기적으로 연동해 스스로 판단하고 작업을 통제하는 인공지능 시스템이 4차 산업혁명입니다.

4차 산업혁명 열풍은 제조업을 넘어, 농축산업, 식품, 유통, 의료 서비스 등 업종에 관계 없이 모든 곳으로 퍼져나가고 있습니다. 에너지 분야도 4차 산업혁명을 통해 기술의 진보와 새로운 비즈니스 영역을 개척할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

사실 에너지는 모든 벨류체인에서 4차 산업혁명에 가장 근접해 있습니다. 자원개발에선 초음파 등을 이용한 탐지기술과 지리정보 빅데이터를 이용한 분석, 설비 건설에서는 다양한 설계 및 시뮬레이션 툴이 동원됩니다. 자원 채광 설비와 발전소, 석유화학 플랜트에에 들어가는 수만개의 장비들은 센서를 부착하고 산업용 네트워크를 통해 중앙제어실과 실시간으로 소통합니다.

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전력빅데이터센터 지역별 신재생에너지 현황

원자력 발전소를 사례로 들어봅시다. 원자력 발전소에는 수백㎞에 달하는 배관과 수만개의 밸브, 계량기, 펌프, 전기기기들이 있습니다. 그리고 그 어는 시설보다 안전이 중요한 만큼 기기 및 인명 안전 관련 센서들도 셀 수 없습니다. 이를 사람이 모두 관리하고 제어하는 것은 사실상 불가능 합니다. 원전 종사자들이 매일 현장 순찰을 돌고 이상이 있을시 정지 등 조치를 취하지만, 대다수의 경우 설비에 이상신호가 발생하면 기기들은 스스로 판단해 작동을 멈춥니다.

원전 사례에서 볼수 있듯이 에너지 설비 운영 부문은 이미 다양한 4차 산업혁명 기술이 사용되고 있습니다. 그럼에도 에너지 4차 산업혁명이 계속 언급되고 있는 것은 그 분야를 설비관리를 넘어 새로운 서비스 창출로까지 확대하기 위함입니다.

지난 6월 나주 에너지밸리에서는 드론을 활용해 전신주 전선을 점검하는 모습이 시연됐습니다. 이 드론은 정부 사업인 ‘2016년 시장 창출형 로봇보급사업’으로 만들어 진 것으로 드론과 광학기술을 접목해 산이나 하천 등 사람이 접근하기 힘든 곳의 전선 상태를 확인하기 위해 만들어 졌습니다. 드론은 GPS 경로를 따라 전선 위를 자율비행하면서 고장 부위를 찾습니다.

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전력선 비접촉식 활선작업 공법

전선 점검 이외에도 드론은 에너지 분야에서 매우 광범위하게 사용되는 아이템입니다. 발전소의 굴뚝과 같은 고소설비와 위험지역, 사각지대 등 사람이 쉽게 접근할 수 없는 곳을 직접 확인하고, 고성능·열화상 카메라를 달아 고장 및 화재 위험을 미리 파악하는 등 다양한 활용사례가 개발되고 있습니다.

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드론이 발전소 굴뚝을 점검하는 모습

가상현실은 엔지니어 교육 분야에서 각광받는 기술입니다. 에너지 분야는 중장비와 전기설비 및 화학약품 등을 가까이 하다보니 항상 사상사고의 위험을 안고 있습니다. 때문에 현장 작업자 교육에선 첫째도 둘째도 안전을 강조합니다. 최근에는 현장 작업 시뮬레이션을 3D 가상현실 기술로 수행하려는 시도가 진행되고 있습니다. 발전소, 변전소 등 현장의 모습을 그대로 3D 모델링한 가상현실 체험으로 복잡한 도면을 해석하거나 숙지할 필요가 없어 훨씬 직관적으로 업무를 할 수 있습니다. 작업자들은 작업 앞서, 실제 현장에서 수행해야 할 일들을 미리 점검해 볼 수 있습니다.

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가상현실 변전소 모니터링 영상

빅데이터도 에너지와 4차 산업혁명 융합에서 빼놓을 수 없는 분야입니다. 빅데이터는 머시너링과 함께 설비 분야에서 인공지능으로 기기들을 관리하고 사전에 위험 요소를 발견해 사고예방을 할 수 있는 용도로 많이 사용됩니다. 앞서 언급한 드론은 물론, CCTV, 센서, 계측기 등을 통해 수집되는 다양한 정보를 실시간으로 분석하고 과거 사고 이력과 비교해 위험도를 체크합니다. 자동으로 고장을 찾아내 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

설비 관리 이외에도 고객 서비스 분야에서도 빅데이터는 활용도가 많습니다. 한국전력은 지난해부터 전력 빅데이터 센터를 통해 전국 지역별 전력소비, 전기차 충전인프라 현황, 전력 통계 등 광범위한 정보를 제공하고 있는데, 민간에서는 이들 정보를 통해 △전기차 충전인프라 공유 커뮤니티 △우리동네 전기 사용량 비교 앱 △지역별 추천 신재생 사업 등의 서비스를 선보이고 있습니다. 원자력·방사선 분야에서는 국가환경방사선자동감시망 서비스를 통해 전국 각지에 퍼져있는 방사선 감시기의 수치를 웹상에서 실시간으로 볼 수 있습니다.

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국가 환경방사선 자동 감시망

지난 6월 코엑스에서 열린 ‘세계 원자력 및 방사선 엑스포’에서는 대학생들이 원자력·방사선 분야 4차 산업혁명 아이디어 경쟁을 펼치기도 했습니다. 최근 문제가 되고 있는 CT촬영 남용 문제를 해결하기 위해 저선량 CT 촬영으로 환자의 방사선 노출을 줄이고 딥러닝 기술을 이용해 영상잡음을 제거하는가 하면, 나노 로봇이 신체 내에서 손상억제 단백질 배출해 DNA를 보호, 방사선 피폭에 따른 DNA 변이를 예방하는 아이디어를 제시했습니다. 스마트폰 케이스에 방사선량 측정기를 탑재해 스마트폰 사용자들의 현 위치의 방사선량 빅데이터를 공유하는 서비스도 선보였습니다.

에너지 4차 산업혁명은 큰 변화를 몰고 올 것으로 예상되고 있지만, 그 시작은 매우 사소안 일상생활의 아이디어에서 나올 수 있습니다. 지금 우리가 전기와 가스를 쓰면서 느끼는 불편함을 개선하려는 시도가 곧 4차 산업혁명의 시작입니다.

조정형 산업정책부(세종) 기자
jenie@etnews.com

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