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[공학저널] 디지털 트윈을 통해 에너지발전 산업현장 효율 높인다

관리자 2023-01-31 조회수 848

[공학저널 김하늬 기자] 최근 신재생에너지 산업의 시뮬레이션 기반 디지털 트윈 연계를 통한 최적 운영 기술 개발에 관심이 모아지고 있다.

기후변화에 따른 신재생에너지 기술의 확대를 위한 에너지 관련 산업과 신기술 적용기술 개발에 대한 노력들이 더욱 확대되고 있다.

그간 발전 산업현장의 에너지 공급기술은 공공기관이 주도해 고도화된 기술이 적용되어 왔다. 반면 에너지 수요기술은 민간기관이 주도해 고도화된 기술 적용에 일부 어려움을 겪기도 했다. 이에 따라 신재생에너지 산업의 확대를 위해서는 에너지 산업의 공급과 수요 기술의 균형 발전이 필수적이라는 의견이 제시되고 있는 상황이다.

이를 해결하기 위해 최근 에너지 수요 산업현장에 시뮬레이션 기술을 적용해 에너지 공급·수요의 효율을 높이기 위한 노력에 이목이 집중되고 있다. 화력, 원자력발전, 신재생 발전 등에 활용할 수 있는 엔지니어링용 및 훈련용 시뮬레이터가 바로 그것이다.

새롭게 적용되고 있는 이 시뮬레이터는 산업현장의 공정·제어에 대한 물리, 데이터 기반의 다이나믹 모델을 구현하고 있다. 이러한 공정·제어의 동특성 모델은 컴퓨터에서 가상으로 산업현장을 구현함으로써 산업현장에 대한 다양한 기술 개발, 검증·최적 운영에 활용 가능한 것이 특징이다.

디엑스랩즈㈜는 가동 원전 제어시스템 H/W와 S/W 검증용 시뮬레이터, 화력 발전 훈련용 시뮬레이터에 공급 기술을 기반으로 엔지니어링 및 훈련용 시뮬레이터와 VR 기술을 통합한 현장 안전 강화용 몰입형 훈련용 시뮬레이터인 ‘ITS(Immersive Training Simulator)’를 개발해 LNG Bunkering 훈련용 시뮬레이터를 개발·공급했다.

디엑스랩즈는 이러한 시뮬레이터 기술을 토대로 시뮬레이션 기반 디지털 트윈 개발을 지속하고 있으며, 응용기술로 디지털 트윈을 활용한 ‘SaaS 기반 에너지 운영 최적화 시스템’을 개발 중이다.

SaaS 기반 에너지 효율 관리 시스템은 산업현장, 일반 커뮤니티, 신재생 발전단지 등에 적용이 가능한 클라우드 기반 범용성 에너지 효율 관리 시스템이다. 또한 관리 대상과 목적에 따라 필요기능을 선택해 제공 받을 수 있도록 모듈방식의 기능을 제공하기 때문에 수요 기업 또는 기관에서 최소한의 비용으로 운영 최적화가 가능하도록 구현할 수 있다.

디엑스랩즈가 개발하고 있는 기술들과 기존 기술의 가장 큰 차별 점은 시뮬레이션 기반 디지털 트윈 기술을 활용한 시스템으로, 고가의 센서를 가상센서로 대체해 에너지 누설 감지 및 개별기기 효율 분석을 통한 고장 예지 기술이라고 할 수 있다.

이를 통해 자체 브랜드인 ‘DxEOMS’를 개발 중이며, 이는 에너지 수요 관리 효율화를 위한 물리/데이터 모델, AI 기반 분석 알고리즘, 엣지 및 가상 센서 기술, 시뮬레이션을 통한 최적화 기술 등을 융합한 디지털 트윈 기반 솔루션이다.

지난 2020년 1월 설립된 디엑스랩즈는 설립 초창기에는 석탄 화력발전소에 시뮬레이터를 공급, 유지·보수, 그리고 업그레이드하는 작업을 수행해 왔다. 2021년부터 정부·공공기관 연구과제를 수행함을 통하여 사업영역을 신재생 에너지와 수소, ESS 등의 디지털 트윈 기반 통합운영시스템 분야를 확대했다.


디엑스랩즈 김종현 대표이사(사진)는 “설립 초기부터 한국에너지기술연구원과 기술협력 관계를 유지하며 다양한 기술 교류를 이어왔고, 필요시 기술이전을 받기도 했다”며 “현재 풍력 발전량 예측을 위한 기상예측 기술개발, 태양광 발전 효율 분석을 위한 기상 데이터를 활용한 기술개발 그리고 기상자원 및 발전량 빅데이터 적용·분석 기술개발 등을 함께 진행하고 있다”고 설명했다.

이를 바탕으로 디엑스랩즈는 상태 기반의 3D 디지털 트윈 구현과 설계·운전데이터 기반 프로세스 모델을 구축하는 기술도 보유하고 있다. 또한 센서 데이터를 검증하고 조율하는 기능의AI 기법 활용으로 시뮬레이션의 정확도를 향상할 수 있는 기술을 개발 중이다.

이러한 디엑스랩즈의 SILS(Software in the Loop Simulator) 기술은 HILS(Hardware in the Loop Simulator) 및 PHILS(Power Hardware in the Loop Simulator)로 기술을 확장해 국내 최대 규모의 신재생 디지털 트윈 개발용 PHILS 공급을 수행하고 있다.

이뿐만 아니라 전기 차단기 운영에 대한 인적 실수를 방지할 수 있는 SLMS(Smart LOTO Management System)도 개발 중이다. 이 시스템은 종이 태그를 전자 태그화해 Red Tag System의 전산화(Digitalization)를 가능하게 하며, 전산화된 차단기 정보 데이터를 분석함으로써 LOTO(Lock-Out/Tag-Out) 시스템의 디지털 변환 실현에 큰 기여를 할 것으로 기대를 모으고 있다.

김 대표는 “플랜트 시뮬레이터 사업을 SMR을 포함한 원자력발전 분야와 화학공장 등의 디지털 트윈 기반 운영을 통한 안전 강화 분야로 확대할 계획이며, 산업단지의 개별 공장에 대한 통합 에너지 수요 효율화 사업에 진출하고, 신재생 발전단지 운영 최적화 사업도 지속적으로 유지할 생각”이라며 “앞으로도 에너지 산업플랜트의 디지털 전환을 실현함으로써, 에너지 통합관리 최적화를 통해 탄소중립을 견인하는 환경 친화적인 기업으로 성장하도록 노력할 것”이라고 전했다.

출처 : 공학저널(http://www.engjournal.co.kr)


디지털 트윈 통해 에너지발전 산업현장 효율 높인다 - 공학저널 (engjournal.co.kr)

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