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ETRI Webzine

VOL.159 August 2020   

special

건강한 삶을 위한 환경과 AI 기술

  • 제4차 산업혁명 기술이
    환경에 미치는 영향

  • 최근 인공지능(AI) 기술이 발전함에 따라 환경 분야에서도 AI 기술 적용이 활발해지고 있다. 인간이 다루기 어려운 지구환경의 다양한 체계와 현상을 분석하는데 인공지능 기술이 매우 유용하게 사용될 수 있기 때문이다. 환경 문제에 대한 국제사회 우려가 계속되고 있는 오늘날에 분명 희소식이 아닐 수 없다. 이번 호에서는 환경과 인공지능의 관계를 파헤쳐보자.

    인공지능(Artificial Intelligence, AI)은 인간의 학습, 추론, 지각, 자연언어의 이해 능력 등을 컴퓨터 프로그램으로 실현한 기술이다. 일반적으로 인공지능을 떠올렸을 때 가장 먼저 떠오르는 이미지는 사람처럼 말하고 행동하는 로봇의 모습이다. 그러나 로봇 또한 일부 기술일 뿐 인공지능의 모습은 훨씬 더 다양하다.

    인공지능은 크게 인간처럼 스스로 사고하고 행동하는 강한 인공지능(Strong AI)과 주어진 프로그램 안에서 반복적으로 학습하는 약한 인공지능(Weak AI)으로 구분된다. 흔히 영화 속에서 감정을 갖고 인간과 대립하는 모습으로 그려지는 로봇들은 강한 인공지능이라고 설명할 수 있다. 약한 인공지능의 예로는 이세돌 9단과의 대국으로 화제가 됐던 구글 딥 마인드의 알파고를 들 수 있다.

    현재 우리 일상 속에 사용되고 있는 인공지능은 대부분 약한 인공지능이다. 환경 분야에서 관심을 갖는 인공지능도 바로 이 약한 인공지능이다. 약한 인공지능이 최근 들어 주목받고 있는 이유는 바로 머신러닝(Machine Learning)을 통한 빅데이터 기술 덕분이다.

    머신러닝은 뛰어난 연산력을 가진 컴퓨터를 연결해 방대한 양의 데이터를 모으고 분석해낸다. 즉, 인간이 하나부터 열까지 직접 기계를 가르치지 않아도 일정량의 데이터를 입력시키면 이를 바탕으로 기계가 스스로 학습한다. 기계가 가진 알고리즘을 통해 데이터를 분석하고 학습하며, 학습한 내용을 기반으로 판단이나 예측을 하는 것이다.

    머신러닝이 환경 문제를 다루기 수월한 이유는 기후변화, 지하수, 동식물의 이주·분포 등 지구 환경의 다양한 구조, 체계, 현상을 분석하는 데 매우 유용하기 때문이다. 또한, 기계라는 특성상 인간이 처리할 수 있는 것보다 많은 양의 데이터를 빠르고 오랜 시간 처리할 수 있어 비용 절감 측면에서도 유리하다.

  • 01

    ETRI 연구진이 태양광발전-ESS 최적 연계
    기술을 시연하고 있는 모습

    02

    ETRI 연구진이 실시간 태양광 발전 설비
    데이터를 모니터링하는 모습

  • 빅데이터 기반
    신재생에너지 인프라

  • 빅데이터와 AI 기술이 발전하면서 재생 에너지 발전 시설에도 적용 사례가 나타나고 있다. 그동안 재생에너지 시설은 전국에 산발적으로 설치되어 있고 기후 특성상 발전량 예측이 어려워 태양광 기술을 통합하여 모니터링할 수 있는 기술이 절실했다. 또한, 설비 폐기 전까지 발전 성능을 최대로 유지할 수 있도록 경제성을 높이는 기술도 필요한 상황이었다.

    이에 ETRI는 태양광발전소 전 주기 관리 및 유지보수를 위한 모니터링 플랫폼 기술 소규모 분산에너지 전력중개사업자 플랫폼 기술 에너지저장장치(ESS) 연계 기술 등 3종을 개발했다. 연구진은 전국 3,000여 개 태양광발전소를 대상으로 개발된 모니터링 기술에 대한 실증작업을 수행했다. 연구진이 개발한 기술을 적용하면 각 발전소 운영현황에 대한 실시간 수집 및 모니터링을 통해 빅데이터 분석을 하며 관리 및 유지보수를 더욱 효율적으로 진행할 수 있다.

    ETRI는 향후에도 인공지능 에너지 융합 적정기술, 에너지 디지털 트윈 기술, 양질의 에너지 데이터 댐, 디지털 에너지 인프라 및 응용 기술과 공장, 스마트시티 등에 쓰이는 에너지 융합 플랫폼 기술들을 개발해나갈 계획이다.

  • 에너지저장장치

    (ESS)

    발전소에서 과잉 생산된 전력을 저장해 두었다가
    일시적으로 전력이 부족할 때 송전해 주는 저장장치

  • 지구환경의
    새로운 패러다임이
    필요한 때

  • 마이크로소프트, 구글, 아마존 등 세계 굴지의 기업들도 환경 분야에 적용할 인공지능 기술에 대한 막대한 투자를 아끼지 않고 있다. 지난 2017년 마이크로소프트는 지구환경을 위한 인공지능 개발에 적극적인 노력을 하겠다는 의사를 표명하며, ‘지구환경 AI 프로젝트(AI for Earth)’를 발표했다.

    최근에는 지구온난화의 영향으로 역대 최장 장마가 지속되는 등 세계 각국에서 급격한 기후변화가 일어난 바 있다. 특히 남극에서는 펭귄을 포함한 야생동물들의 서식지가 위협받기 시작하며, 펭귄을 보호하기 위한 움직임이 이어졌다. 그러나 펭귄의 개체 수 추적은 매우 까다롭고 서식지 또한 떨어져 있어 펭귄 보호를 위한 데이터의 수집과 처리가 어려운 상황이었다.

    이러한 문제를 해결하기 위해 팽귄 개체 수 관리 방안을 모색하던 스토니브룩 대학(Stony Brook University)의 생태학과 부교수 헤더 린치(Heather Lynch)는 ‘지구환경 AI 프로젝트’에 참여해 마이크로소프트로부터 클라우드 및 인공지능 기술을 지원받았다. 헤더 린치 부교수는 위성사진을 통해 펭귄의 배설물을 추적하고 이렇게 얻은 데이터를 인공지능 알고리즘으로 처리해 펭귄의 개체 수를 예측한다. 또한, 각 펭귄 종을 분류하고 분석하는 알고리즘을 개발해 더 쉽게 개체 수를 관리하는 기술을 지원받고 있다.

  • 03

    인류의 건강한 삶을 위해 인공지능 시대에
    걸맞은 환경 기술이 필요한 때다

  • 환경 문제는 인류의 코앞에 닥친 문제이며, 이러한 심각성을 완전히 인지하지 못하는 인간들에게 지구의 관용이 얼마나 더 유효할지 모른다. 즉, 인공지능을 통해 환경 문제를 완전히 해결할 수 있다고 맹신할 수는 없다.

    그럼에도 불구하고 인공지능 시대에 앞서 환경 문제에 집중하는 이유는 바로 새롭게 도래하는 시대에 환경 문제가 더 이상 소외되어선 안 되기 때문이다. 지속 가능한 인류의 건강한 삶을 위해서는 인공지능 시대에 걸맞은 다양하고 신선한 방식을 통한 환경 문제 해결 방안이 고안되어야 하며, 이는 국가적인 공론의 창 그 중심에서 뜨겁게 논의되어야 한다.

  • 지구환경 AI 프로젝트

    (AI for Earth)

    기후 및 생태계 변화, 각종 기술 발달과
    도시화로 야기되고 있는 다양한 자연환경
    이슈들을 해결하기 위해 마이크로소프트가
    2017년부터 5년간 5천만 달러(약 563억원)를
    투입하여 자사의 AI 기술을 이용한 프로젝트