똑똑한 AI, 에너지 절약도 책임진다?! 에너지 효율화를 위한 AI 활용법

챗GPT의 등장 이후 온 세상이 생성형 AI에 주목하고 있지만, 작년 말 포브스는 2024년부터 점차 ‘인공지능’이란 말이 사라질 것으로 전망했습니다. 이는 AI 기술이 정체되거나, 사용이 제한된다는 게 아닙니다. 오히려 모든 영역에서 사용돼 더는 이를 강조하거나 전면에 내세울 필요가 없다는 의미죠.

실제로 AI는 이미 우리 일상에 깊이 침투해 있습니다. 유튜브, OTT의 ‘알고리즘’ 추천 기능이나 스마트폰 카메라에 사용되는 자동 보정, 객체 인식 기능 등은 워낙 익숙해 AI 기반 기술이라는 것을 잊을 정도죠. 이 외에도 자율주행 기술의 기반이 되는 자동차 주행보조장치, 사물인터넷을 접목한 인공지능 돌봄 서비스 등 교통과 의료 분야를 비롯해 다양한 영역에서 AI가 활발하게 활용되고 있습니다.

이처럼 AI는 빠르게 발전하며 우리가 예상하지 못하는 범위까지 활용 범위가 확대되고 있는데요. 현시대의 화두 중 하나인 친환경과 탄소 저감을 위한 효율적인 에너지 활용 분야에서도 AI는 핵심 기술 중 하나라 할 수 있습니다.

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AI로 에너지 절약도 스마트하게, 일상 활용법 

탄소 저감을 위해서는 에너지 생산 자체를 줄이는 게 가장 좋지만, 사회를 유지하기 위한 필수 에너지 소모량까지 고려한다면, 생산된 에너지를 최대한 효율적으로 사용해야 합니다.

때문에 에너지 효율이 좋은 제품과 기술을 활용할 필요가 있는데요. 특히 최근 AI가 알아서 집의 냉난방과 조명을 제어하거나, 평소 식습관에 맞춰서 냉장고 속 보관된 음식의 소모량을 예측하고, 생활 패턴에 따라 각 가전의 전원을 제어하는 등의 기능이 포함된 ‘스마트홈’ 기술이 여러 가정에 적용되고 있습니다. AI가 가정 내 제품들의 에너지 사용 현황을 분석하고, 사용자 피드백을 제공하면, 불필요한 에너지 낭비 없이 적정 에너지 사용을 추구할 수 있죠.

최근 제너럴일렉트릭(GE)은 북미 지역 최대의 주방·욕실 분야 전시회 ‘KBIS 2024’에서 GE의 스마트홈 플랫폼 ‘스마트HQ’의 에너지 관리 시스템 ‘에코밸런스’를 선보였습니다. 전력 결합 제어를 제공하는 업체와 제휴해 스마트홈의 가정 내 관리 항목에 ‘효율적인 에너지 관리’ 기능을 추가했습니다. 또한, 독일의 프리미엄 가전 브랜드 밀레(Miele)도 자사의 제품들에 AI 기능을 추가하고, 이를 밀레앳홈(Miele@Home)’ 앱에서 제어할 수 있도록 밀레만의 스마트홈 시스템을 구축했는데요. 사용자는 이러한 AI 기능으로 월간 보고서를 확인합니다. 본인의 에너지 소비 데이터를 다른 밀레 제품 사용자의 평균값과 비교해 에너지를 절감할 수 있습니다.

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인공지능 접목한 에너지 효율 극대화, 산업용 AI 시스템 

비즈니스 영역에서 사용되는 에너지는 각 가정에서 소모되는 에너지와 비교할 수 없을 만큼 대규모입니다. 때문에 무엇보다 AI를 활용한 효율적인 에너지 사용이 기대되는 분야이기도 하죠. 지금도 다양한 분야에서 에너지 운용 효율화를 위해 AI를 활용하고 있으며, 그 영역은 점차 빠르게 확장되고 있습니다.

구글은 AI를 통한 에너지 운용 효율화에 큰 관심을 보이고 있습니다. 대표적인 프로젝트로 AI 기술과 구글 지도 데이터를 활용해 교통 신호의 타이밍을 최적화하는 ‘그린 라이트 프로젝트’가 있습니다. 기존에는 차량 통행량을 비싼 센서를 설치하거나 수동으로 측정해야 했지만, 구글은 개별 운전자의 스마트폰에 기록된 지도 데이터를 활용해 추가적인 인프라 없이 효율적으로 적용이 가능하죠. 일반적으로 자동차가 교차로에서 멈췄다가 다시 달리면서 발생하는 온실가스는 일반도로보다 29배 많은데, 구글의 그린 라이트 프로젝트를 통해 불필요한 정지를 줄이면 온실가스 배출량이 크게 감소하게 됩니다.

세계 최대의 유전서비스업체로 에너지 혁신을 위한 신에너지 개발에 매진 중인 SLB는 올해 초 최첨단 AI 기술을 사용해 산업 시스템을 최적화, 자동화하는 제너미스 AI와 파트너십을 체결했는데요. SLB는 제너미스 AI의 물리학 기반 AI 컴퓨팅을 활용한 솔루션을 통해 기존 AI 활용을 통한 접근 방식보다 더 빠르고 저렴하게, 생산 파이프라인부터 시설에 이르기까지 단계적인 변화를 도입했습니다. 이를 통해 탄소 배출을 최소화하면서 효율적으로 생산성을 향상할 수 있게 되었죠.

농축산 분야에서도 AI를 활용한 에너지 효율화가 꾸준히 진행되고 있는데요. 미국은 2021년 기준 전체 농가의 25%가 인공지능을 활용한 스마트팜 기술을 도입해 운영 중입니다. 특히 ‘농업계의 애플’로 불리는 미국 에어로팜은 약 1,900평 규모의 세계 최대 스마트팜을 운영하며, 작물별 광합성에 필요한 빛을 제공하는 LED 조명 자동화 시스템을 도입했는데요. AI를 통한 최적화된 작물 관리로 에너지도 절감하고, 수확량도 기존보다 75% 늘릴 수 있었죠. 유럽연합(EU)도 스마트팜을 통해 생산성을 높이고, 친환경, 탄소 저감 등을 동한 지속성을 갖기 위한 다양한 시도를 적용 중입니다. 영국은 AI를 활용한 제초 로봇을 통해 농업 분야의 제초제 의존을 대체하는 방식을 찾고 있으며, 세계 스마트팜 시장에서 11.5%의 점유율을 차지하는 네덜란드는 사람 대신 소젖을 짜주는 착유 로봇을 개발해, 소의 움직임을 자유롭게 통제하면서도 에너지 사용량을 20%가량 줄여주는 효율을 보였죠. 스위스는 2017년부터 미래 농장을 운영하며 스마트팜 분야의 다양한 파트너들과 농업 디지털화를 위한 다양한 연구를 진행하고 있습니다.

물론, 우리나라도 예외는 아닙니다. 우리나라는 ‘2050 농식품 탄소중립 추진전략’의 일환으로 D.N.A(Data, Network, AI) 기반 정밀농업의 확산을 위해 노력 중인데요. 농식품부는 2050년까지 정밀농업 기술을 농가의 60%까지 공급하고, 친환경농업 면적을 2030년 전체 경지면적 대비 12% 달성을 거쳐 2050년까지 30%로 확대할 것을 목표로 단기, 중기, 장기별 계획을 추진 중입니다.  

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에너지 분야의 지속 가능한 미래를 위한 AI, GS칼텍스 

GS칼텍스는 국내 에너지 업계에서 가장 먼저 AI를 활용한 운전 최적화를 본격적으로 시도했습니다. GS칼텍스는 2023년 상반기에 두 달여에 걸쳐 여수공장을 정비하면서 공장 곳곳에 AI 기술이 적용했습니다. 대표적으로 원유를 정제할 때 나오는 고체 부산물인 코크 함량을 예측하는 AI 모델을 개발해, 부산물을 24시간 모니터링하고, 이상 상황을 사전에 방지함으로써 공장의 운전조건을 최적화해 효율을 높였는데요. 이에 더해 공장의 심장이라 불릴 정도 핵심 과정인 상압증류탑(CDU) 공정에서 딥러닝 기술을 활용한 가상센서를 도입했습니다. 이 가상센서를 통해 일산화탄소의 발생을 최소화하는 운전점을 찾아 불필요한 공정을 줄여 에너지 효율을 높입니다. 실제로 이 센서 도입으로 에너지 절감뿐 아니라 관련 비용도 5분의 1 수준으로 줄어 친환경과 비용절감의 두 마리 토끼를 다 잡을 수 있었죠. 

인류의 뇌를 모방해 만든 AI는 이제 인류의 한계를 넘어, 다양한 영역에서 그 역량을 발휘하고 있습니다. 현재 인류는 기후 변화, 자원 고갈, 환경 오염 등 다양한 환경 문제에 직면해 있고, 이에 대한 해결점은 전 세계의 고민이 되었는데요. AI를 통한 탄소 절감 및 에너지 효율화의 가능성을 엿본 만큼 AI의 발전이 단순한 기술 발전이 아닌 지속 가능한 미래를 위한 열쇠가 될 수 있을지 귀추가 주목됩니다.