IT Solutions/Big Data

스마트 그린, 빅데이터와 함께 발전하다

2015.12.15 09:30


최근 파리에서 열린 제 21차 유엔기후변화협약 당사국총회(2015 United Nations Climate Change Conference)를 통해 기후변화체제에 대한 각국의 대응 노력이 다시 주목 받고 있는데요. 협약 당사자국들과 함께 주요 기업들도 기후변화 대응 경영 평가대상이 되면서 온실가스 배출이 높은 에너지 분야를 중심으로 친환경 연료전환과 분산형 발전 및 에너지 효율화를 위한 투자를 확대하고 있습니다. 


그리고, 직면한 에너지 관리 문제를 해결하기 위해 환경과 에너지 등 스마트그린 영역에서 빅데이터를 활용한 다양한 시도를 하고 있습니다. 


오늘은 전세계적으로 산재한 환경 에너지 문제를 해결하고 지속가능한(Sustainable) 세상을 실현하기 위해 스마트그린 영역에서 빅데이터를 어떻게 활용하고 있는지 환경보존 및 기후변화대응, 스마트시티와 스마트그리드를 중심으로 살펴보겠습니다. 


빅데이터 분석은 방대한 데이터 분석을 통해 일정 패턴을 도출하고 향후 상황을 예측합니다.이러한 빅데이터 분석은 환경 분야에 접목되어 공익 서비스를 중심으로 파급력이 확대되고 있습니다.


최근 전문가가 아닌 일반인도 사용하기 편리한 빅데이터 솔루션이 다양하게 개발되고 있는데요. 이를 통해 해양, 기후변화, 재난, 질병 등 환경 문제와 관련된 데이터를 지리, 사회, 과학, 정책 등의 데이터와 통합하여 분석하고 시각화하고 있습니다. 또한 직관적으로 환경 문제를 감시하고 예측하기도 훨씬 쉬워졌습니다. 특히 빅데이터 분석을 통해 기존에 보지 못했던 문제들 간의 연결고리를 찾게 되면서, 환경 문제의 확산 전에 그 징후를 미리 탐지하고 체계적으로 대응할 수 있는 여건이 마련되고 있습니다.


미국의 환경보호단체인 CI(Conservation International)는 HP社와 협력하여 빅데이터 기술을 활용한 열대우림 생물다양성 감시 및 관련 연구를 진행하고 있습니다.


또 다른 국제기구인 세계자원연구소(The World Resources Institute, WRI)는 산림파괴 추세를 분석하며 감시하는 ‘세계 산림 감시(Global Forest Watch)’ 시스템을 개발하여 웹사이트와 스마트폰 앱을 통해 개방하였습니다. 세계 산림 감시 시스템은 구글의 클라우드 기반 빅데이터 인프라와 분석 알고리즘을 적용하여 산림파괴 감시 및 분석 서비스의 운영 비용과 성능 문제를 해결하였는데요. 2014년 9월 UN에서 주관하는 ‘빅데이터 기후변화 상(Big data Climate Challenge Prize)’을 수상하기도 하였습니다.  


<Global Forest Watch 웹사이트와 스마트폰 앱> 


국내외 여러 도시들이 스마트시티 사업의 일환으로 수자원 관리 전 과정에 첨단 정보통신기술을 활용한 스마트 물 관리(Smart Water Management) 시스템을 구축하기 시작했는데요. 사회 전반에 불고 있는 건강 중시 분위기와 함께 기후변화와 시설노후, 환경오염 등으로 인해 발생한 물 관련 이슈들을 직접 경험했기 때문입니다.


최근에는 스마트미터, 센서 등의 실시간 데이터와 기상정보 같은 환경 정보를 통합 분석하여 수량과 수질의 실시간 관리 및 누수탐지, 환경 변화에 따른 오염 예측, 물의 수요와 공급 예측에 따른 맞춤형 수자원 관리 등을 실시하고 있는데요. 이를 통해 시민들에게 안전하고 효율적으로 물을 제공하기 위해 스마트 물 관리시스템에 빅데이터 기술을 접목하는 도시들이 늘어나고 있습니다.


네덜란드는 홍수, 가뭄, 수질 관리를 위해 분산되었던 물 정보를 통합관리하고 분석하는 빅데이터 솔루션을 도입했습니다. 또한 스페인에서는 수질 감시, 염소 사용량 최적화, 누수 감시를 위해 실시간으로 데이터를 저장 및 처리하는 빅데이터 분석을 실시하고 있습니다.


그리고, 우리나라의 파주시와 고령군에서도 취수원부터 소비자에 이르는 수돗물 공급의 전 과정에 첨단 정보통신기술 기반의 수질과 수량을 관리하고 수돗물 정보를 공개하는 ‘스마트 워터 시티(Smart Water City)’ 시범 사업을 운영하고 있습니다. 


물 관리 외에도 쾌적하고 안전한 도시생활을 위협하는 다양한 환경 문제들이 있습니다. 최근 IoT 의 발전에 힘입어 도시 내 쓰레기통, 가로등, 신호등, 상하수도 등 다양한 시설 인프라에 양방향 통신 인프라를 구축하고 센서와 스마트 디바이스를 적용할 수 있는 환경을 마련하고 있는데요. 여기에서 발생하는 빅데이터를 활용하여 지능형 도시관리 서비스를 고도화하고 에너지를 효율화하기 위한 노력들이 가시적인 성과를 보이고 있습니다.


대기 오염이 심각한 베이징시는 IBM과 함께 대기 오염을 줄이기 위해 빅데이터 기술을 적용한 ‘그린 호라이즌(Green Horizon)’ 프로젝트를 진행하고 있습니다. 기상위성 데이터를 비롯하여 대기오염에 영향을 미치는 다양한 관련 빅데이터를 수집하여 인공지능 솔루션으로 분석하는데요. 이를 통해 대기오염의 확산 원인과 분산 패턴을 찾아내고 베이징의 대기오염 확산 추세를 72시간 앞서 예측하기 위한 프로젝트입니다. 빅데이터를 활용해 2017년까지 입자의 크기가 2.5㎛ 이하 미세먼지인 PM 2.5의 수준을 25% 절감하겠다는 이 프로젝트의 야심찬 목표를 달성할 수 있을지 기대됩니다.


그리고, 미국 시카고에서는 공공 장소의 쓰레기통에 설치된 센서에서 수집된 정보를 분석하여 쓰레기통 수거 주기를 최적화하고 있습니다. 또한 도시 곳곳에 다양한 센서를 설치해 온도, 습도, 조도, 소음, 대기 오염물질을 측정하고 이들 빅데이터를 수집•통합•분석하여 교통 통제와 같은 도시운영 서비스에 직접 활용하거나 정책 결정에 반영하고 있습니다. 그리고 이들 빅데이터는 시민 누구나 활용할 수 있도록 공개하고 있습니다.


최근 전기의 생산과 공급 체계에 첨단 정보통신기술을 도입하여 친환경 에너지를 확대하고, 전기 생산과 공급•운영의 효율화를 목표로 하는 스마트그리드가 빠르게 성장하고 있습니다. 스마트그리드는 양방향 통신망과 스마트 미터기, 각종 설비용 센서 등을 도입한 지능형 전력 네트워크인데요. 이를 통해 전력 사업자는 전기 생산과 소비 현황은 물론 네트워크 상의 각종 설비 상태를 실시간으로 모니터링하고, 원격 검침을 통해 손쉽게 전력사용량을 확인할 수 있습니다.


스마트그리드 보급률이 크게 증가하면서 실시간 전력 생산과 소비 정보 및 각종 환경 데이터를 통합 분석하여 활용할 수 있게 되었는데요. 이를 통해 에너지 운영 효율화와 함께 지능형 서비스 제공이 가능해져 기존 스마트그리드 인프라의 투자 효율을 높일 수 있을 것으로 기대되고 있습니다. 이처럼 전력의 ‘생산-송배전’ 영역과 ‘소비’ 영역 모두에서 다양한 빅데이터 활용이 진행되고 있습니다.


태양광이나 풍력 등 신재생에너지의 생산 입지를 선정할 때 해당 지역의 장기간 환경 데이터를 수집•분석하면 에너지 생산 효율과 경제성이 가장 높은 입지를 선택할 수 있습니다. 또한 설비에 부착된 센서들로부터 수집한 방대한 데이터 분석을 통해 설비 장애를 예측하거나, 장애 원인을 빠르게 찾아내어 고가 설비의 유지보수 비용을 낮추고 설비 수리에 의한 조업 중단을 최소화 할 수 있습니다.


덴마크의 풍력에너지 업체인 ‘베스타스윈드 시스템(VESTAS WIND SYSTEMS)’은 날씨, 조수 간만의 차, 위성 이미지, 지리 데이터, 날씨 등을 포함한 빅데이터를 분석하여 발전 효율은 높고 에너지 소비량은 적은 발전기 설치 위치를 선정하고, 설비에 대한 최적의 유지보수 일정을 도출하고 있습니다.


중국 베이징시市에서는 각종 기상 정보와 신재생에너지 발전량 등의 빅데이터를 인공지능 솔루션으로 분석해서 신재생에너지 발전량을 자동으로 예측하고, 이를 통해 화석연료 기반의 발전량을 최소화하기 위한 Green Horizon 프로젝트를 진행하고 있습니다.


<중국 베이징시의 Green Horizon 프로젝트의 신재생에너지 예측 시스템>


전력 소비 영역에서 빅데이터 활용은 주로 에너지 절감과 에너지 관리 효율 향상을 목표로 수요반응, 마이크로그리드, 에너지관리(xEMS) 등의 영역에서 나타나고 있습니다.


세계 최대 전력 수요관리업체인 미국의 에너녹(EnerNOC)은 각 건물에 설치된 수 만 개의 수요관리용 장비에서 발생하는 고객의 실시간 에너지 사용 데이터를 빅데이터 기술로 모니터링하고 분석합니다. 


또한 고객의 전력 사용량, 가격, 기후 등 대규모 데이터 스트림을 분석하여 실시간 에너지 인텔리전스 서비스를 제공함과 동시에 각국의 다양한 수요반응 시장에 맞는 최적의 수요자원 포트폴리오를 운영하고 있습니다. 


마이크로그리드는 특정 지역 안에서 신재생에너지와 분산형 전원으로 자체 발전하기도 하고, 에너지 저장 장치(Energy Storage System, 이하 ESS)에 저장하여 소비하기도 하는 소규모 전력망인데요. 마이크로그리드는 자체적으로 운영되는 발전과 소비의 경제적이고 안정적인 운영이 중요하기 때문에 자체 발전량과 소비량에 대한 정확한 예측과 이에 기반한 마이크로그리드 운영의 최적화가 매우 중요합니다.


우리나라의 경우 LG가 심혈을 기울여 추진하고 있는 ‘울릉도 에너지자립섬사업’이나 최근 산업통상자원부가 추진하고 있는 ‘캠퍼스 마이크로그리드 기술개발 및 실증사업’ 등에 마이크로그리드 운영 최적화를 위한 빅데이터 기술이 적용될 것으로 예상됩니다. 


에너지관리 영역에서는 클라우드 기반으로 전기 사용량을 수집하고 각 공간•설비별 전기 소비 패턴을 분석하고 예측하여 실제 사용량과 비교하거나, 다수의 유사 공간•설비와 소비 패턴을 비교를 통해 비효율적인 전력 사용량에 대한 정보를 제공하는 서비스 등 빅데이터 기반의 실시간 전력 모니터링 및 분석 서비스가 등장하고 있습니다.


또한 에너지를 많이 소비하는 설비의 효율 저하를 조기에 탐지하여 수리하거나 교체함으로써 에너지 낭비를 막기 위한 예측 기반의 설비 유지관리 서비스가 개발되고 있는데요. GE, 지멘스, 슈나이더 등 글로벌 에너지 솔루션 기업들을 중심으로 발전하고 있습니다.


LG는 LG전자의 태양광 모듈과 ESS, LG화학의 ESS용 배터리, LG CNS의 스마트그리드 운영시스템 등 국내 기업 가운데 유일하게 친환경 에너지의 생산-저장-사용을 아우르는 독자적인 밸류체인(Value Chain) 역량을 확보하고 있습니다.


그리고, 이미 제조, 통신미디어, 유통, 금융 등 다양한 사업에 적용하여 검증된 LG CNS의 빅데이터 솔루션과 분석 역량을 결합하여 에너지 영역에서의 독창적인 프리미엄 가치를 확보하기 위한 노력이 가속화되고 있습니다.


특히 ESS, 에너지관리, 마이크로그리드 영역에 적용되고 있는 LG CNS의 에너지 솔루션들의 빅데이터 기반 기능 고도화 작업들이 진행되고 있는데요. 빅데이터 기술을 기반으로 정확성이 향상된 발전과 소비 예측, 이상탐지 기능으로 이들 솔루션이 앞으로 더욱 다양한 에너지사업 영역에 적용될 수 있기를 기대해봅니다.


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글 ㅣ LG CNS 빅데이터사업부문


['빅데이터 분석, 그것이 알고싶다' 연재 현황 및 향후 계획]


● 1편 IT 인프라 장애, 미리 예측할 수 있다 http://blog.lgcns.com/797

● 2편 보안로그, 통합하면 패턴이 보인다 : http://blog.lgcns.com/823

● 3편 안전한 결제를 보장하는 FDS(Fraud Detection System) : http://blog.lgcns.com/846

● 4편 소셜 분석으로 고객의 삶을 이해하다 : http://blog.lgcns.com/890

● 5편 DW(Data Warehouse)의 미래, Hybrid : http://blog.lgcns.com/929

● 6편 구매 심리를 예측해 매출을 올려주는 개인화 추천 : http://blog.lgcns.com/940

● 7편 스마트그린, 에너지 그리고 빅데이터 : http://blog.lgcns.com/983

● 8편 좋거나 나쁘거나 이상하거나..(빅데이터 분석 A to Z) : http://blog.lgcns.com/988


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Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS
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