연구보고서
보고서명에너지 부문 인공지능 활용과 과제
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국문초록
- 1. 연구의 필요성 및 목적
□ 연구의 필요성
○ 인공지능과 에너지산업 간 관계 연구들을 살펴보면 현재까지는 인공지능이 에너지산업에 제공하는 편익에 대한 홍보성 연구들이 주를 이루며, 인공지능이 가져올 변화를 에너지산업 관점에서 포괄적으로 살펴본 연구는 부족
- 4차산업혁명과 에너지와의 접점에 관한 연구는 지속 수행되고 있으나 기존 연구들에서 인공지능 관련 내용은 대체로 활용영역에 대한 소개와 활용범위 확대를 강조하는 수준
- 인공지능과 직결되는 미래 변화 방향과 추가적 과제를 제시한 내용은 부족한 상황
○ 에너지 부문에서 인공지능의 활용 방향과 해결 과제에 대한 이해를 바탕으로 인공지능을 효과적으로 활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 필요
- 에너지 부문에서 인공지능 활용이 가시화되고 있는 가운데, 기계가 인간을 대체하거나 기계와 인간과의 협력이 더욱 긴밀해지는 미래 상황에서 에너지산업이 나아가야 할 방향에 대한 심층적 논의가 중요
- 급속하게 발전하는 인공지능과 에너지 부문의 접점이 어디까지 와있는지 확인하고, 앞으로 어떤 이슈가 부각될 것인지에 관해 진단 요구
- 인공지능이 단순히 에너지시스템 운용효율성을 높이는 정보통신 기술 중 하나가 아니라 에너지산업을 재편하는 주요 동인으로 작용할 가능성이 높은 가운데 인공지능이 갖는 효과와 과제를 살펴보고 이해당사자들의 관련 지식 제고 필요
2. 연구내용 및 주요 분석 결과
□ 토픽 분석 결과
○ 2011~2020년까지 발표된 인공지능 관련 국제학술논문 초록을 대상으로 100개의 토픽을 추출한 결과 15개의 토픽들이 에너지 부문과 통계적으로 유의(p-value 0.05)한 관계 존재
- 본 연구에서 추출한 100개 토픽의 비중을 모두 합하면 1이 되는데, 에너지 관련 토픽들의 비중 합계는 0.164로 16.4% 차지
- t 값 기준으로는 전력소비 및 열 에너지 관리, 발전소 최적 운영, 풍력에너지 평가 및 예측 등의 부문에서 에너지와 인공지능의 접점이 큰 상황
- 비중 기준으로는 일사량 및 기준 증발산량 추정, 태양광발전시스템 운영, 유가 및 전기요금 예측 등의 부문에서 인공지능 활용에 관한 관심도가 높은 상황
○ 100개 토픽을 추출한 뒤 토픽 비중 기준 상위 20개 토픽을 살펴본 결과 전체의 약 35.4% 차지
- 데이터 처리속도(data processing speed), 규모확장성(scalability), 자율성(autonomousness)과 같은 과제 해결 방안에 관한 논의가 가장 큰 비중 차지
- 의사결정 지원을 위한 휴리스틱 기법, 다양한 부문의 인공지능 적용 리뷰, 일사량 추정 및 기준 증발산량 추정, 복잡하고 동태적인 행동 또는 프로세스 예측 등이 인공지능 관련 높은 관심 차지
순위
토픽번호
개요
비중
1
91
데이터 처리속도(data processing speed), 규모확장성(scalability), 자율성(autonomousness)과 같은 과제 해결 방안
0.033
2
32
의사결정 지원을 위한 휴리스틱 기법
0.027
3
86
다양한 부문의 인공지능 적용 리뷰
0.022
4
21
일사량 추정 및 기준 증발산량 추정
0.021
5
72
복잡하고 동태적인 행동 또는 프로세스 예측
0.020
6
38
제약조건 충족 최적화
0.018
7
24
다양한 결함 진단(fault diagnosis) 기법 제안
0.018
8
5
효과적 분류 기법 제안(신용등급 분류 중심)
0.018
9
90
태양광 발전시스템 운영
0.017
10
93
빅데이터 기반 예측적 유지보수(predictive maintenance)
0.017
11
20
스마트 제조 및 산업공정 부문 인공지능 활용
0.016
12
81
지속 학습(continual learning) 등 인공지능 자체 학습방법
0.016
13
35
뉴럴네트워크 분석 적용 효과와 개선 과제
0.016
14
54
유가 및 전기요금 예측
0.015
15
10
생산량, 리스크, 사건발생 등의 예측력 제고
0.014
16
40
지식 도메인 온톨로지
0.014
17
97
제품의 기능 및 감성 설계
0.014
18
11
디지털화(digitalization)로 인한 비즈니스 혁신
0.013
19
73
이미지 특성 분류
0.013
20
16
인공지능 발달에 따른 다양한 분야의 미래 모습
0.012
합계
0.354
<요약 표-2> 토픽 비중 기준 상위 20개 토픽
□ 전문가 설문 결과
○ 전문가 자문을 거쳐 에너지 부문과 에너지 외적인 일반 부문에서 앞으로 떠오를 토픽 선정
- 에너지 부문에서는 특히, 태양광과 풍력과 같이 간헐적 출력의 에너지원을 효율적으로 관리하고 활용하는 부문에 인공지능의 효과가 강조되었고, 수송, 건물 등의 에너지수요관리와 스마트시티 및 스마트그리드 구축과 같이 대규모 인프라 구축에서 인공지능의 역할이 높아질 것으로 전망
- 일반 부문에서는 인공지능 자율학습, 강화학습, 인공지능 윤리 등이 앞으로 더욱 부각될 것으로 예상
○ 전문가 자문을 통해 에너지 부문 인공지능 활용 시 순기능을 제고하고 역기능을 최소화하기 위한 대안 제시
1. 결론 및 정책제언
□ 결론
○ 인공지능은 에너지 부문에서도 다양한 측면에서 논의되고 있으며, 앞으로 에너지시스템의 안전성, 안정성, 효율성, 환경성 제고 차원에서 지속 확산될 전망
- 순기능을 높이고 역기능을 최소화하기 위한 대안 및 조치사항 요구
- 인공지능의 신뢰성을 충분히 인정받을 수 있는 검증 체계를 마련하고, 인공지능의 의사결정과 함께 전문가의 판단, 소프트웨어 진단을 결합함으로써 신뢰성을 높여가는 노력 요구
- 인공지능의 효과적 활용을 위한 데이터 통합 관리 및 지속적 확충 필요
- 단순 업무들부터 단계적으로 인공지능 기반 자동화 시스템으로 전환하고 데이터 기반 의사결정이 이루어질 수 있는 환경으로 발전
- 데이터 표준화, 에너지와 인공지능 접점 강화 사업 등에서 이해관계자들 간 협력 필요
□ 정책제언
○ 인공지능 확산의 핵심 걸림돌 중 하나는 인공지능 분석 결과에 대한 신뢰성으로서 인공지능의 성능을 인증할 수 있는 기술 개발 및 체계 마련이 중요
- 인공지능이 다양한 영역에서 인간의 능력을 넘는 역량을 보여주고 있으나, 긴급상황 또는 특이 상황에서 대형 문제를 일으킬 수 있는 여지 존재
- 인공지능 활용의 안전성을 평가하고 인증할 수 있는 체계를 갖춤으로써 관련 기술 개발을 촉진하고 인공지능이 일상에서 보다 효과적으로 활용될 수 있는 환경 마련 요구
○ 에너지 부문에서도 인공지능으로 인한 고용구조 변화가 필연적으로 나타날 것이므로 새로운 일자리 창출 및 기존 인력 재교육 체계 구축
- 줄어드는 일자리의 인력의 재교육이 중요하고, 데이터 분석 역량을 갖춘 인력의 유입을 촉진할 수 있는 환경 마련
- 인공지능을 이용한 새로운 고부가가치 산업을 육성하여 새로운 일자리 창출
○ 데이터 확보와 개인정보 침해 문제 대응
- 에너지 공급, 전달, 소비에 관한 데이터를 원활하게 활용할 수 있게 하는 중립적 기관 필요
- 개인정보를 보호하면서 데이터를 효과적으로 활용할 수 있는 시스템 구축