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에너랜드

KIER에서 들려주는 쉬운 에너지 이야기

에너지를 아끼는 똑똑한 두뇌, AI

  • 작성일 2025.06.02
  • 조회수 36


좋아하는 콘텐츠를 척척 골라주는 OTT의 알고리즘부터, 문서 작성 능률을 비약적으로 높여준 ChatGPT까지. AI의 눈부신 발전은 우리의 일상을 더 편리하게 만들고 있습니다. 하지만 이 ‘편리함’은 엄청난 전력 소비를 전제로 한다는 사실, 알고 계셨나요? 아이러니하게도 AI가 증가시키는 전력 수요 문제를 AI가 해결할 수 있다는데요. 바로 에너지 시스템에 AI를 접목하는 것입니다. 오늘은 ‘AI 에너지 시스템’의 클래스에 대해 짚어보겠습니다.




AI가 만든 전력난,

AI가 해결할 수 있다?



“ChatGPT야, 이 사진을 애니메이션 스타일로 바꿔줘!”


지난 3월 25일, ChatGPT의 이미지 생성 기능이 크게 향상되면서 AI를 이용해 콘텐츠를 만드는 일이 쉬워졌습니다. 셀카, 가족사진, 밈 등을 특정 애니메이션 형태로 변환하는 것이 하나의 놀이처럼 유행했을 정도로 큰 화제를 모았죠. 이처럼 누구나 손쉽게 AI로 콘텐츠를 만들 수 있게 되면서 ChatGPT와 같은 AI는 일상의 일부가 되었습니다.


허나 일각에선 우려 섞인 목소리도 나옵니다. AI 기술의 급속한 확산이 막대한 연산 능력을 요구하며, 전력 수요도 기하급수적으로 증가하고 있기 때문인데요. 미국 전력연구소(EPRI)의 2023년 6월 발표에 따르면, 구글에서 단순 검색을 할 때 약 0.3Wh의 전력이 소모되지만, ChatGPT에 질문을 입력할 경우 약 2.9Wh의 전력이 필요하다고 합니다. 단순 비교만 해도 약 10배에 달하는 차이입니다. 더구나 이미지나 영상, 오디오 등 복합적 콘텐츠를 생성하는 작업일수록 그 소모량은 훨씬 커지죠.


AI의 고도화는 곧 에너지 인프라에 대한 부담 증가로 이어지고 있습니다. 특히 AI 서비스가 운영되는 핵심 인프라인 데이터센터는 24시간 무중단 가동이 기본, 서버의 과열을 방지하기 위해 정밀한 온·습도 유지도 필수이며, 수백~수천 대의 서버가 동시에 작동하는 만큼 전력 소모량이 상상을 초월하죠. 전 세계적으로 데이터센터 전력소비는 2017년 이후 매년 12%씩 증가 중입니다. 2024년 기준 전 세계 소비량의 약 1.5%에 불과하다지만, 상승 속도를 보면 추후 AI가 전력 소모에 얼마나 큰 영향을 끼칠지 예상할 수 없는데요. 이제 전력 안정성은 AI 시대의 전제 조건이 되었습니다.





여기서 흥미로운 점은 전력을 많이 잡아먹는 AI가 오히려 에너지 문제를 해결하는 ‘열쇠’가 될 수 있다는 사실입니다. 에너지 시스템에 AI를 접목하면 다양한 변수를 고려한 에너지 수요 예측이 가능해지고, 공급의 불균형도 실시간으로 조절할 수 있습니다. 또한 송배전망, 재생에너지 설비 등의 방대한 데이터를 분석해 전력 흐름을 스스로 최적화하며 이상 징후 발생 시 빠르게 대응해 전력망의 안정성과 효율성을 동시에 확보할 수 있게 됩니다.



AI로 더 똑똑해진

에너지 사용법



이미 AI는 우리 일상과 다양한 산업 현장에 접목돼 똑똑한 에너지 사용을 이끄는 핵심기술로 자리 잡고 있습니다. 특히 요즘 지어진 신축 아파트에서는 어렵지 않게 AI가 활용된 에너지 시스템을 확인할 수 있습니다. AI는 생활 패턴, 날씨, 실내외 온도 등을 실시간으로 분석해 냉난방을 조율합니다. 그리고 상황에 따라 커튼을 여닫고 전기 플러그를 차단하며 에너지 절감을 이끌죠. 


농축산 분야에서도 빛을 발휘하고 있습니다. 스마트팜에선 작물 생육과 날씨 데이터를 분석해 꼭 필요한 시점에 적절한 양의 수분과 빛을 공급하며, 축사에선 내부 온도와 습도를 자동으로 관리해 전력 소모를 최소화하면서 동물 건강도 챙깁니다. 산업 현장에서도 AI는 설비 데이터를 분석해 고장을 사전에 예측하고, 유지보수 시기를 최적화함으로써 불필요한 정지 시간과 에너지 낭비를 줄이는 데 큰 도움을 주고 있습니다.





이와 같이 AI가 에너지 시스템에 적용되면서 다양한 분야에 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 이러한 흐름에 발맞춰 우리나라도 에너지 산업에 AI를 접목하여 에너지 AI를 신성장 동력으로 육성하고 수요·변동성 관리, 안전 강화 등 문제해결에 적극 활용하고자 2024년 12월 「에너지 시스템 전환 정책방향」을 제시했습니다. ‘AI 기술을 활용한 미래형 에너지 시스템으로의 전환’이라는 비전 아래, ▲한국형 그린버튼 민간 확산, ▲AI 전력운영시스템 실증, ▲통합조기경보시스템 구축이라는 시범사업을 추진함으로써 에너지 분야가 당면한 과제를 해소하겠다는 것인데요. 이렇게 탄생할 혁신기술들이 향후 효율적인 에너지 사용에 큰 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.


AI를 활용한 에너지 시스템 전환 정책방향



연구원이 만든

똑똑한 도시 전기 시스템


에너지 산업 곳곳에서 AI 도입이 활발해지고 있는 지금, 한국에너지기술연구원(이하 연구원)도 적극 동참하고 있습니다. 대표적으로 ‘도시 전기화(Urban Electrification)’를 실현할 핵심 기술을 개발했다는 것!


‘도시 전기화’란 탄소중립을 달성하고 지속 가능한 도시 환경을 조성하기 위한 전략을 말합니다. 화석연료 사용을 줄이고 건물 일체형 태양광 기술 등을 도입해 도심의 에너지원을 재생에너지로 전환하는 것이 핵심이죠. 이 전환이 안정적으로 이루어지기 위해선 하나의 큰 전제가 따릅니다. 극단적인 날씨나 정전, 설비 이상 등 전력망에 영향을 줄 수 있는 변수에 잘 대응할 수 있어야 한다는 점인데요. 여기서 AI의 역할이 시작됩니다. 연구원은 AI를 이용해 건물별 에너지 사용과 재생에너지 생산 패턴을 비롯해 날씨, 사용자 행동, 설비 운영 상황 등 다양한 데이터를 분석했습니다. 그리고 분석 결과를 기반으로 안정적인 전력 흐름을 유지할 수 있는 알고리즘과 시스템을 구축했죠. 


이렇게 개발된 시스템을 도시 전기화 환경을 재현한 커뮤니티 단위 환경에 적용해본 결과, 눈에 띄는 변화가 확인됐습니다. 시스템이 적용되지 않은 건물 대비 에너지 자급자족률은 20%에서 38%로, 자가소비율은 30%에서 58%로 증가해 전력망의 안정성이 한층 강화된 것인데요. AI를 활용해 도시 전기화의 효율을 높이고 전력망 안정성 문제를 해결할 수 있다는 점을 보여준 대목입니다. 


아울러 연구원은 AI를 이용해 건물의 에너지 사용을 보다 정교하게 관리할 수 있는 ‘건물에너지 통합 관리 플랫폼 기술’도 개발했습니다. 이 플랫폼은 태양광, 연료전지, 에너지저장장치 등 다양한 설비를 통합적으로 제어해 에너지 자립률을 높이고 전기요금을 절감하는 데 실질적인 도움을 주는데요. 이러한 기술들이 앞으로 똑똑한 에너지 소비를 이끄는 든든한 기반이 되어줄 것으로 기대됩니다.


분산자원 건전성 관리 플랫폼 화면


AI는 더 이상 먼 미래의 기술이 아닌, 지금 이 순간 에너지 시스템의 변화 한가운데서 활약 중입니다. 에너지 수요 예측부터 효율적인 설비 운영, 탄소중립을 향한 도시 설계까지 전력의 흐름을 읽고 최적의 사용을 설계하는 ‘에너지 파트너’로서요. 물론 풀어야 할 과제도 있습니다. 데이터센터 전력 소비 증가, 인프라 업그레이드 비용, 친환경 전력원 확보 등이 해결되어야 할 텐데요. 하지만 지금처럼 민간과 공공이 힘을 모아 기술을 개발하고 제도를 정비해나간다면 분명 AI는 지속가능한 에너지 미래를 여는 열쇠가 되어줄 것입니다.

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