‘Siren-X’… 국내 화력발전소 10기 대상 실증연구 완수 및 지재권 확보
원자력, 가스복합화력, 신재생 등에도 적용 가능… 관련 시장 지배력 확대
[에너지데일리 송병훈 기자] 기후변화에 대응하기 위해 탈석탄, 신재생에너지 확대 보급이라는 발전원의 변화가 국내 전력산업에서도 급격한 변화를 초래하고 있다.
특히 석탄화력 발전소는 노후화로 인한 불시 고장정지가 증가하고 있으며, 빈번한 출력 변화는 발전설비 열화요인 증가, 안전사고 예방을 위한 정비기간 연장 등 안정적인 에너지 수급에 위험요소가 되고 있어, 발전소의 운전 최적화의 중요성이 증가하고 있다.
발전소는 지구상에서 가장 큰 플랜트로 수많은 기기의 조합을 통해 최종적으로 전기가 생산되며, 수없이 많은 센서를 활용해 설비의 상태를 감시하고 있다. 발전소에서는 현장 센서로부터 초당 약 3만5000건의 데이터가 수집된다. 이렇게 방대한 양의 발전 운전 빅데이터도 저장 또는 단순 분석으로는 의미있는 정보를 제공하기가 쉽지 않다.
특히 최근 인공지능과 빅데이터 관련 기술의 급속한 성장으로 발전데이터를 활용한 다양한 앱 개발이 전세계적으로 주목을 받기 시작했고, 이는 한국전력이 보유한 설비운영 경험과 인공지능 기술을 조합한 ‘발전설비 조기 경보 앱(Siren-X)’을 개발하게 된 계기가 됐다.
▲ Siren-X
한국전력 전력연구원이 자체 개발한 ‘발전설비 조기 경보 앱(Siren-X)’은 발전소 핵심 설비에 대해 주요 신호의 과거 정상 패턴으로부터 상관관계 기계학습을 수행하고, 이를 기반으로 현재 운전 신호와 예측 신호와의 편차를 비교해 발전설비의 이상 상태를 조기에 감지하는 기술이다.
특히 한전은 순수 국내 기술력을 바탕으로 한전 고유의 조기경보 앱을 개발하고, 국내 화력발전소 10기를 대상으로 현장설치 및 운영을 위한 실증연구를 완수했다.
‘Siren-X’는 발전 5사가 운영 중인 발전설비의 운전정보를 수집·추출했으며, 설비 이상 상태를 효과적으로 감지하기 위해 운전신호(온도, 압력, 유량, 전류, 전압, 진동 등 약 3만개)로부터 핵심(Trip) 신호를 선별할 수 있다.
발전소 이력데이터를 기반으로 정상운전을 학습해 발전소 운전조건에 최적화된 학습모델을 구축했고, 발전소 확대적용 시, 신속하고 유연하게 조기경보 앱을 운영하기 위해 표준화된 학습모델을 서비스할 수 있는 특징도 가지고 있다.
또한 전세계적으로 판매되고 있는 유사 기능의 상용제품과도 동등 이상의 예측 성능을 확보했을 뿐만 아니라, 발전소에서 발생하는 대용량 운전데이터로부터 노이즈 신호를 효과적으로 제거하기 위한 스마트 필터링(신호 끊김, 비정상 운전신호 제거 등) 기법을 탑재하고 있어, 발전설비의 저부하 운전, 기동정지 증가 등 발전시스템의 운전패턴 변화로 인해 발생하는 다양한 비정상 신호를 효과적으로 제거하는 기술을 확보했다.
특히 학습모델을 생성하고 검증하는 과정을 단순화하고, 대용량 학습데이터를 압축·최적화해 시스템 성능 및 연산속도를 대폭 향상시킴으로써 발전소 현장 적용 시 빈번히 발생하는 시스템 응답 속도 개선 요구에도 빠르게 대응이 가능한 장점이 있다.
▲ 우수한 성능을 바탕으로 한 기술사업화
‘Siren-X’는 우수한 성능을 바탕으로 해외특허 2건, 국내특허 9건, 상표출원 1건, 소프트웨어 1건 등 다수의 지적재산권을 확보했다. 그리고 한전은 이를 바탕으로 국내 및 해외 기술사업화를 활발히 추진 중이다.
실제 한전의 ‘Siren-X’는 2019년 국방·플랜트 대상 소프트웨어 개발업체에 기술이전을 시작으로 2022년 플랜트 설비진단 업체, 2023년 수소·연료전지 설비진단 업체 및 민간발전사(GS-EPS) 까지 다양한 분야에 기술이전을 지속적으로 수행하고 있다.
국내 발전사 Track Record를 기반으로, 해외에서도 ‘Siren-X’에 관심을 가지기 시작, 인도네시아 및 베트남 화력발전소를 대상으로 조기경보 기술 공동협력을 통한 시범운영을 추진 중이며, 이를 기반으로, 향후 IDPP 조기경보 사업을 통해 동남아시아 전력시장으로 확대 적용을 준비하고 있다.
▲ 타 발전설비 적용 가능
‘Siren-X’는 기력 발전소를 대상으로 개발했지만 인공지능 기술 방법론은 원자력, 가스복합화력, 신재생 등의 산업분야에도 적용이 가능하다.
타 사업분야로의 확대 적용 시 기술이전 및 사업화로 인한 수익이 증가할 것으로 기대되며, 이를 통해 한전의 경영 개선에도 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
또한 ‘Siren-X’는 기술 사업화 수익 뿐만 아니라 국산화를 통한 수입 대체 효과 및 자체 인력을 통한 유지보수까지 가능하게 만들어주기 때문에 장기적으로 국내 발전산업 생태계의 비용 절감에도 크게 기여할 수 있다.
한전 관계자는 "‘Siren-X’을 통해 발전설비의 고장예방 및 운영 최적화까지 가능하며, 이를 통해 발전비용이 절감되기 때문에 앞으로도 국내·외 다수의 기업에서 기술이전 및 사업화 요청이 올 것으로 기대된다"며 "앞으로도 국내, 해외 사업화 실적을 바탕으로 발전 AI 분야 더욱 앞서나가기 위한 새로운 연구 아이템 발굴에 적극 나서는 한편, 발전 분야 O&M 시장 지배력을 더욱 공고히 할 계획"이라고 말했다.
