"눈 앞에 닥친 기후위기, 클라우드·AI가 극복 열쇠"

매스웍스 태냐 모턴 고객 성공 엔지니어링 이사, 기후위기 극복 사례 소개

"세계적으로 화재, 홍수, 가뭄, 폭풍 등의 이상 기후가 지속되면서, 많은 과학자와 엔지니어가 인공지능(AI), 시뮬레이션 기술을 이용해 해결하려 애쓰고 있다. 매스웍스는 연구, 산업, 교육 전반에 걸쳐 문제를 극복하기 위해 협업할 기회를 제공하고 있다.”

매스웍스 태냐 모턴 고객 성공 엔지니어링 이사는 매트랩 엑스포 2022에서 위와 같이 말하며 기후위기 극복을 위해 매스웍스 솔루션을 지원하고 있다고 강조했다.

모턴 이사에 따르면 매스웍스는 연구, 산업, 교육 3가지 분야로 나눠 역할에 맞춰 지원한다. 협업이 중요한 연구분야는 서로 확보한 데이터와 연구 결과를 토대로 데이터를 분석하고, 기후 예측모델을 구축할 수 있도록 클라우드 컴퓨팅 서비스를 지원한다.

매스웍스 태냐 모턴 고객 성공 엔지니어링 이사(이미지=매스웍스)

산업분야는 온실가스 배출 최소화를 위해 전동화 가속화를 지원한다. 전동화는 대체에너지로 전기에너지를 생산하고 이를 주요에너지로 전환하는 것이다.

대표적으로 한국에너지기술연구원은 2030년까지 온실 가스 배출을 줄이고 재생에너지 발전량 비중을 20%까지 확대하기 위한 재생에너지 3020 이행 계획에 따라 해상풍력 연구에 집중하고 있다.

2030년까지 국내 총 전력 수요의 5% 정도인 13GW를 목표로 하고 있으며 동해, 서해, 남해에 분산되어 설치될 예정이다.

한국에너지기술연구원은 매스웍스 솔루션을 이용해 정밀한 정비를 위해 장비의 고장 여부를 예측할 수 있는 AI 기반 예지보전 시스템을 도입했다. 이를 위해 먼저 약 8천 개에 달하는 발전기 터빈의 부품에 센서를 장착해 풍속, 터빈 회전 속도, 발전량 등의 데이터를 확보했다.

이후 이상 값을 제거하고 평활화 및 데이터 축소를 수행하는 등 전처리 과정을 거쳐 AI 학습에 필요한 데이터만 추출했다.

연구팀은 정규화된 선형 회귀, 다항식 곡선 피팅, 결정 트리 등 다양한 기계학습 알고리즘과 인공 신경망을 구현한 후 추출한 데이터로 추출한 데이터를 이용해 반복 훈련하며 AI의 정확도를 높였다.

정확한 평가를 위해 블레이드의 굽힘 모멘트, 샤프트 경사 모멘트, 샤프트 요 모멘트 등 터빈의 주요 부품에 가해지는 부하를 예측하는 각 알고리즘의 예측력을 평가하는 작업도 거쳤다. 예측을 통해 부품의 하중이 권장 한계를 초과할 가능성이 있는 시기를 예측하고 각 부품의 잔여 수명도 추정하는 기능도 적용했다.

태냐 모턴 이사는 “연구팀은 짧은 개발기간에도 90% 이상의 정확도로 부품의 고장을 감지할 수 있는 알고리즘을 개발할 수 있었다”며 “또한 매트랩의 코딩 없이 AI를 활용할 수 있는 기능을 지원해 더욱 효율적으로 개발할 수 있도록 돕는다”고 설명했다.

교육 분야는 AI, 시뮬레이션 등 산업에 부족한 기술을 보유한 엔지니어 양성을 위한 교육 과정을 지원한다.

매스웍스는 어디서든 교육을 진행할 수 있도록 온라인 교육 서비스인 매트랩 코스웨어를 제공한다. 다운로드 가능한 이 학습 자료를 통해 학습을 보강할 수 있으며 예제를 통해 보다 실무에 가까운 경험을 제공한다. 이 밖에도 AI와 재생 에너지 등 50개 이상의 다양한 학습 커리큘럼을 지원한다.

태냐 모턴 이사는 “모든 산업에서 온실가스 배출을 하루라도 빨리 절감할 수 있도록 전환과 전동화를 실현해야 한다”며 “매스웍스는 과학자, 엔지니어, 교육자 모두 각자의 역할을 맡아 지구를 구하고 함께 공정한 미래를 향해 나아갈 수 있도록 지원하겠다”고 강조했다.