이종섭
국방ICT전문기자
한국군사문제연구원
연구위원
jsleearmy@dongguk.edu




박정하
군사저널 대표
국방대학원 석사
pja119a@hanmail.net

최근 가장 핫 이슈인 시물인터넷(IoT) 관련 이야기들이 난무하고 있는 시점에 과연 우리 군은 창조국방에 창의성과 과학기술을 국방업무에 융합하여 혁신적 국방 가치를 지속적으로 창출할 것인가? 어떤 기술을 적용할 것인가? 금년도 창조국방 ICT 적용을 위한 기술로 가장 효율적이고 가장 효과적인 IoT 기술을 적용할 것을 제안하고자 한다. 민간 기업에서 사례를 반영하여 군에 적용시 효과 예측을 해보고자 한다. 본 기술을 적용한 기업중에 중국기업인 인비전에너지(Envision Energy)가 신재생에너지 생산을 최적화 하기 위해 IoT 기술을 활용한 모니터링시스템을 적용한 사례를 알아보고, 적용기술을 벤치마킹하여 우리 군에도 적용할 수 있기를 바라는 마음에서 제안 드립니다.
* 인비전에너지(Envision Energy)는 세계 유수 스마트 에너지 관리 기업이다. 핵심 사업은 스마트 풍력 터빈 설계/제조, 스마트 에너지 소프트웨어 서비스, 진단/기술 서비스, 통합 프로젝트 관리 서비스 등이다.

현재 약 3GW의 인비전 풍력 터빈이 가동 중인 가운데 인비전 소프트웨어는 전 세계에서 15GW 이상의 재생 에너지 자산 관리를 지원하고 있다. 인비전은 상하이(중국), 휴스턴(미국 텍사스주), 멕시코시티(멕시코), 실케보르(덴마크) 사무소를 주축으로 전 세계에 전략적 거점을 두고 있다.

비즈니스 문제점
윈드팜은 값비싼 풍력터빈들로 구성되어있으며 터빈의 날개 길이가 15층 높이에 해당하는 거대한 기계장치로 구성되어 있습니다. 풍력터빈은 클수록 더 많은 에너지를 생산하는데 원격지에 위치하고 높은 신뢰성을 요구하며 , 에너지 생산량을 최대화 하기 위해서는 바람의 방향과 풍속에 따라 조정이 되어야만 합니다. 터빈 상의 한 개 날개의 각도가 몇 도를 벗어나면 그 터빈의 생산량에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 바람의 속도와 기상조건이 변화되면 날개들은 보정을 위해 실시간으로 조정되어야 하며, 화석연료에 비하여 풍력과 태양열과 같은 신재생에너지의 경우에는 생산량 예측은 기상의 변화로 인하여 대단히 변동성이 커서 매우 RISK가 있는 사업인 만큼 20,000개의 풍력터빈에 대한 실시간 모니터링과 정비에 대한 어려움과 에너지 생산량 예측에 대한 변동성과정확성에 대한 위험 상존하고 있습니다.

문제 해결을 위해 IoT와 Big Data 기술 도입

각 풍력터빈에 150개의 고급센서를 장착하여 진동, 온도, 풍속 등 다양한 속성들을 추적 발생되는 데이터는 실시간으로 취합되어 기상데이터 및 지형지도 데이터와 통합 데이터 분석 후 터빈의 날개들은 아웃풋을 최대화 하도록 조정되므로서 부품에 대한 마모와 파손을 감지하여 다운타임과 수리비용의 최소화를 위해 예방적 정비를 시작하도록 통지하는 시스템 체계를 구축하게 되었다. 그러므로서 20TB 이상의 Historical data에 대한 분석을 포함하여 20,000대의 풍력터빈에서 발생하는 센서데이터에 대한 연속적인 실시간 모니터링이 가능하게 되었고, 전통적인 데이터베이스 기술로는 엄청난 대량 데이터를 대상으로 1초 이내의 의사결정을 처리하기 어려워 파스트림 빅데이타 분석 솔류션을 적용하여 문제를 해결하게 되었다.
그리하여 인비전은 고급센서 기술과 최신 데이터베이스 기술을 이용하여 신재생에너지 비즈니스를 근본적으로 전환시키는 소프트웨어 솔루션(제품명 - Smart Wind Farm Application)을 개발하게 되었다.








도입 효과
신재생에너지 공급자들은 전력을 오픈마켓에서 거래하는 재판매업자에게 예측생산량을 제공하게 되었고, 실시간 센서데이터 분석을 통하여 에너지 생산량에 대한 정확성과 예측성을 높이는 효과를 달성하게 되었다. 더 많은 생산량을 만들어 내고 운영비용을 절감하고 생산예상치의 정확성을 높여 시장에 더 경쟁력 있는 가격을 책정할 수 있게 되었다. 그러므로 15%의 효율 증가로 년간 1억 5,800만불(약 1,700억) 상당의 경제적 효과를 달성하게 되었다.
- IoT 모니터링 기술을 군사용 기술에 적용시 기대효과는
군사용 무기체계 사용 가능하고 예측정보 제공과 실시간 센서데이터 분석을 통하여 무기체계에 대한 정확성과 예측성을 높일 수 있다.
사물인터넷 기술을 군사용으로 적용시 운영비용을 절감하고 사용가능 예상치의 정확성을 높여 가용성을 극대화할 수 있으며 무기체계의 효율적인 운용으로 경제적인 효과를 달성할 수 있다. (출처: ENVISION 홈페이지 등)