발전량 예측부터 태양 추적까지…'AI' 날개 다는 태양광 발전

에너지분야 AI 접목↑…발전량 예측‧발전효율 제고 등
AI 기술 적용…숨겨진 태양광 발전소 발전량 예측
딥러닝으로 지역별 태양광 발전단지 최적지 파악
'AI 태양광 트래커', 태양 위치 실시간 감지‧추적

최근 태양광 발전 산업에 인공지능(AI)을 비롯한 첨단기술을 접목하려는 시도가 날로 늘어나고 있다. (사진=셔터스톡).

태양광 발전 산업에 인공지능(AI) 기술을 접목하려는 시도가 나날이 늘어나고 있다. 최근 AI를 기반으로 태양광 발전량을 예측하거나 태양의 위치를 감지해 발전 효율을 높이는 등 AI 기술을 활용하려는 움직임이 확대되는 추세다. AI가 태양광 발전의 한계를 극복하기 위한 실마리를 제공하면서, 탄소중립 시대를 앞당기는 핵심 기술로 주목받고 있다.

◆ “숨은 태양광을 찾아라”…태양광 발전량 예측하는 AI

최근 태양광 발전을 둘러싼 논쟁이 뜨겁다. 여름철 폭염으로 전력수급 비상이 걸린 가운데 전력 피크 시간대의 태양광 발전 비중이 도마 위에 오른 것. 일각에서 피크 시간대 태양광 발전의 비중이 약 1.7%에 불과하다고 주장한 반면, 정부는 실제 전력 피크시간인 오후 2∼4시 사이에 태양광 발전 기여도가 11.1%에 달한다는 추정치를 내놨다.

이 같은 차이는 전력거래소 통계에 잡히지 않는 태양광 발전량에서 비롯됐다. 태양광 발전 설비용량을 살펴보면▲전력시장을 통해 거래하는 대규모 발전(발전 용량 5.1GW) ▲한국전력이 직접 전력구매계약(PPA)을 맺는 발전(11.5GW) ▲개인이 설치한 자가용 발전(3.7GW) 등으로 나뉜다. 그런데 문제는 전력시장을 거치는 태양광은 전력수급 통계에 반영되지만 한전 PPA와 자가용은 통계에서 제외된다는 점이다.

이처럼 전국 곳곳에 실시간 발전량을 계량하지 않는 숨겨진 태양광 발전소의 발전량을 어떻게 예측할 수 있을까. 최근 한 국내 스타트업이 전력시장에 참여하지 않는 태양광 발전소의 발전량을 파악하기 위한 AI 기술을 고안해 눈길을 끌었다.

2021년 8월 9일 기준 미계량 재생에너지 발전소의 예측발전량 지도. (사진=식스티헤르츠의 햇빛바람지도 홈페이지 캡처).

에너지 IT 소셜벤처 ‘식스티헤르츠(주)’는 숨은 태양광 발전소 약 7만 개소의 위치를 지도에 표시함으로써 현재와 미래의 발전량을 AI 기술로 예측하는 서비스를 개발해 무료로 공개했다. 이러한 태양광 발전소는 전력거래소에 비회원으로 등록돼 발전량 통계에는 잡히지 않던 곳이다. 한국전력과 직접 전력구매계약(PPA)을 체결하고 전력 시장에 참여하지 않는 경우도 포함된다.

식스티헤르츠의 서비스는 계량기나 모니터링 시스템 같은 추가적인 하드웨어 설치 없이도 발전소의 위치와 기상정보만 가지고 AI 기술을 기반으로 태양광 발전량을 추정한다. 식스티헤르츠는 재생에너지 발전량에 영향을 미치는 기상 정보 및 현재 가동되고 있는 8만여 개 재생에너지 발전소를 지도 위에 나타낸 '햇빛바람 지도'를 앞서 공개한 바 있다.

김종규 식스티헤르츠 대표이사는 “실시간 계량기를 설치하는 것은 시간이 필요하기 때문에 당장 도움이 될 수 있을 것 같아 공개한다”고 말했다. 그는 “미계량 태양광에 관한 기사를 읽고 즉석에서 사내 해커톤을 제안해 2일 만에 개발했다”며 “산업통상자원부, 환경부와 산하기관이 공개한 공공정보와 서비스 덕분에 빠른 시일 내 개발이 가능했다”고 밝혔다.

김종규 식스티헤르츠 대표이사는 지난 4월 29일 '2021 태양광 마켓 인사이트(PVMI 2021)' 컨퍼런스 2일차에 열린 도시형 태양광 세션에서 ‘도시형 태양광 확대 보급을 위한 자원지도 제작’을 주제로 강연을 펼쳤다. (사진=윤영주 기자). — 김종규 식스티헤르츠 대표이사는 지난 4월 29일 '2021 태양광 마켓 인사이트(PVMI 2021)' 컨퍼런스 2일차에 열린 도시형 태양광 세션에서 ‘도시형 태양광 확대 보급을 위한 자원지도 제작’을 주제로 강연을 펼쳤다. 김 대표는 ▲시민 대상 웹서비스를 활용한 고객획득 비용 절감 ▲연간 발전량 예측에 따른 프로젝트 검토 비용 절감 ▲발전소 이상 감지를 통한 유지보수 비용 절감 등 태양광 자원지도의 효과를 강조했다. (사진=윤영주 기자).

◆ "태양광 발전 최적지 어디?"…AI가 찾아준다

지난 4월 한전KDN은 인공지능(AI) 기술을 활용해 지역별 태양광 발전단지의 최적지를 찾을 수 있는 태양광 발전량 예측 앱 '햇빛지도'를 선보였다. 한전KDN은 우선 전남지역을 시작으로 해당 서비스를 실시한 이후 전국적으로 확대하겠다는 계획을 밝힌 바 있다.

'대국민 혁신 아이디어 공모'를 거쳐 개발된 '햇빛지도'에는 AI 딥러닝 기술이 적용됐다. 기상 정보와 미세먼지 농도 정보를 기반으로 태양광 발전량을 예측함으로써 단순 평균 일조량에만 의존하는 기존 계량전력수치 제공 앱과는 차별화된다.

한전KDN이 지난 4월 태양광 발전단지 적지를 찾을 수 있는 태양광 발전량 예측 앱 서비스를 선보였다. (사진=한전KDN 제공).

한전KDN의 '햇빛지도'에는 인공지능(AI) 딥러닝 기술이 적용됐다. 기상 정보와 미세먼지 농도 정보를 기반으로 태양광 발전량을 예측함으로써 단순 평균 일조량에만 의존하는 기존 계량전력수치 제공 앱과는 차별화된다. (사진=한전KDN 제공).

사용자는 스마트폰 앱을 통해 원하는 지역의 발전량을 실시간으로 확인할 수 있다. 읍‧면‧동 단위 지역의 태양광 발전량과 잠재수익까지 추정할 수 있고, 운영 중인 태양광 발전소의 발전량을 실시간 모니터링을 통해 제공받는다.

한전KDN은 해당 서비스를 통해 환경과 경제성을 고려하지 않은 무분별한 태양광 발전소 건립을 방지하고, 기상 여건에 따라 크게 좌우되는 전체 전력량계의 불안정성을 해소할 수 있을 것으로 기대했다. 태양광 발전의 정착‧확산을 위해서는 최적의 부지 선정을 통한 계통 안정화와 수익 창출이 중요하다는 설명이다.

◆ 햇빛 따라 움직이는 태양바라기 'AI 태양광 트래커'

지난달 광주 서구 김대중컨벤션센터에서 열린 국내 최대 신재생에너지 전문전시회 ‘SWEET 2021(Solar, Wind & Earth Energy Trade Fair 2021)’. 이날 행사에서는 전남 순천 소재 글로벌 IT기업 '파루'가 추적식 태양광 발전장치인 'AI 태양광 트래커'를 선보여 관람객들의 관심을 끌었다.

AI 태양광 트래커는 고감도 광센서를 통해 태양의 위치를 실시간으로 감지해 모듈을 상하 좌우로 움직여 추적한다. 이로써 태양광 모듈의 발전량을 극대화시키는 최적의 일사각을 유지할 수 있다. 이뿐만 아니라 태풍과 같은 악천후 발생 시 기상조건을 감지‧대응하는 인공지능형 안전모드로 모듈 각도가 수평 상태로 자동 전환돼 피해를 최소화할 수 있다.

파루 관계자는 “AI를 기반으로 햇빛과 기상 상황을 실시간 감지하는 자동 추적 알고리즘을 이용해 태양광 모듈부의 각도를 제어하고 대응한다”며 “일반 고정형 태양광보다 발전 효율이 30% 이상 높다”고 설명했다.