“미래를 향한 에너지관리시스템 연구”

공장에서는 많은 전력과 에너지를 필요로 하고, 그만큼 소비량도 많다. 기계와 시스템이 모든 것을 관리하고 실행하는 최근의 추세라면 더욱 더 그럴 터. 홍승호 교수가 최근 개발한 공장용 에너지관리시스템은 그런 산업현장에서 에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 방법을 제시해 주목받고 있다.

 

산업현장의 전력 사용을 줄이자

올해 8월 경기도와 한양대학교 ERICA가 산학연 지역협력사업의 일환으로 산업현장에 에너지 사용을 계절별, 시간대별, 공정별로 분석해 절감 대책을 실시간으로 제공하는 ‘공장용 에너지관리시스템’을 개발했다. 경기도로부터 6,300만 원을 지원받아 진행된 이 시스템은 공장 전력 사용을 절감해주는 획기적인 연구결과로 손꼽힌다. 자세한 이야기를 들어보기 위해 이 연구 개발을 진행한 전자공학부 홍승호 교수를 찾았다.

“사람이 일일이 신경 쓰지 않아도 알아서 전력을 관리해주는 시스템입니다. 산업현장에 부착된 센서가 전력 사용량 등을 실시간으로 체크하면 감지 결과가 유무선 사물인터넷으로 플랫폼(센터)에 전송하는 체계지요. 여기에는 SEP(Smart Energy Profile)2.0이라는 신기술이 사용되었어요. 사물인터넷 기능을 이용해 전력을 사용하는 장치 및 장비 전력사용량을 실시간으로 측정하고, 필요에 따라 장치 동작을 원격으로 제어할 수도 있는 기술이죠.”

센서가 전달해준 데이터를 받아든 플랫폼은 그 내용을 실시간으로 분석하여 공장 특성과 생산 일정, 생산 물량, 계절별 시간대별 전기요금 등을 계산한다. 그 결과에 맞추어 공정별 가동 시간을 알아서 조정하는 방식이다.

시스템의 핵심은 에너지 절감 알고리즘이다. 홍승호 교수는 경쟁상대의 반응을 고려해 자신의 최적 행위를 결정해야 하는 상황에서 의사결정 행태를 연구하는 ‘게임 이론’을 수요반응제도(수요 증감에 따라 전력 공급을 탄력적으로 운영하는 제도)에 적용했고, 이를 통해 전력 공급자와 수요자 모두 만족하는 평형점을 찾아내 올해 논문으로 발표했다. 그는 이 프로젝트를 진두지휘한 교신저자였다.

이 논문은 전기전자 분야의 세계 최고 학술지 (Impact Factor 7.168)와 (Impact Factor 7.182)를 포함한 세계 최고 학술지 10여 편에 발표되었으며, 이후 국내외로 특허가 출원 및 등록되었다.

에너지 관리 혁신 및 제조업 경쟁력 강화를 위해

현재 이 시스템의 상용화는 어떻게 진행되고 있을까. 경기도 내 여러 기업이 참여의사를 밝혔는데, 그중 한양대학교 기술지주회사에 소속된 (주)네스트필드가 가장 적극적으로 참여했다.

(주)네스트필드는 기술 이전을 받아 현재 사업화 과정을 밟고 있다. 홍승호 교수는 이번 시스템이 널리 사용되려면 2~3년 정도의 시간이 필요하다고 전망했다.

“시스템 개발을 위해 협력해온 모두에게 고마울 따름입니다. 밤낮 가리지 않고 연구에 매진하는 우리 연구실 대학원생들, 연구실에서 개발된 기술의 실용화를 가능케 한 (주)네스트필드 모두에게 고마운 마음을 전합니다.”

에너지관리시스템 시장은 약 1조 원 규모의 거대 시장이다. 홍승호 교수는 에너지 자원이 한정된 현재 세계 추세에서는 향후 효율적인 에너지 관리는 인류가 당면하고 있는 숙제이며, 에너지 시장은 계속 성장할 수밖에 없다고 강조했다.

홍승호 교수는 이번 시스템 개발은 본인이 평소 강조한 ‘스마트 공장’을 만드는 과정에 있다고 했다. 스마트 공장이란 모든 제조 단계가 자율화・디지털화한 공장을 뜻한다. 전 세계는 현재 기존 제조방식에 ICT 기술을 접목해 자국 제조업 경쟁력 회복에 나서고 있다. 홍승호 교수는 우리나라 또한 스마트 공장 연구개발을 통해 제조업 경쟁력을 강화할 필요가 있다는 의견을 밝혔다.

“기존 공장자동화 기술이 칼로 싸우는 세대의 기술이라면, 스마트제조 기술은 이를 넘어서 총으로 싸우는 세대의 기술입니다. 지속적인 스마트제조 기술 연구를 통해 에너지 관리를 혁신적으로 변화시키고, 더불어 국내 제조업 경쟁력 강화에 도움이 되는 것이 앞으로의 목표입니다.”

Posted by hyuerica