초록 ▼

▣ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
o 주관연구개발기관의 요구사항
- 소규모(1MW이하)태양광 발전소 유지관리 시스템을 빅데이터 기반의 디지털 트윈적용 태양광 발전량 예측 고도화 및 발전 설비 예지보전 AI학습 서비스 플랫폼 개발
o 최종 개발기술
- 태양광 발전량 예측모델 구축
- 디지털 트윈 기반 설비 예지보전 시스템 개발
- 통합 데이터 적재 및 품질관리 툴 개발
o End Product
- 지능형 태양광 발전량 예측 시스템
- 발전량 예측 정형·비정형 통합 데이터 관

▣ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
o 주관연구개발기관의 요구사항
- 소규모(1MW이하)태양광 발전소 유지관리 시스템을 빅데이터 기반의 디지털 트윈적용 태양광 발전량 예측 고도화 및 발전 설비 예지보전 AI학습 서비스 플랫폼 개발
o 최종 개발기술
- 태양광 발전량 예측모델 구축
- 디지털 트윈 기반 설비 예지보전 시스템 개발
- 통합 데이터 적재 및 품질관리 툴 개발
o End Product
- 지능형 태양광 발전량 예측 시스템
- 발전량 예측 정형·비정형 통합 데이터 관리 시스템
- 디지털 트윈 적용 발전 설비 예지 보전 시스템

◼ 전체 내용
o 본 연구과제는 디지털 트윈 적용 태양광 발전량 예측 기술 개발 및 고도화와 발전 설비 예지보전 AI학습 서비스 플랫폼을 개발하기 위하여 아래의 기술개발을 진행하였음
o 발전소 통합 Database 구축 및 데이터 수집·확보
- 태양광 발전소의 태양광 발전소 데이터 수집
- 기상청의 Open API를 이용한 기상관측 및 예보데이터 수집
- 연구실험용 테스트베드 구축을 통한 정형·비정형 데이터 생산
- 2년간 155만 9천 건의 발전소 데이터 수집 완료
o 정형 비정형 결합 태양광 발전량 예측 기술
- XGboost, LightGBM 등 머신러닝 기반의 예측 모델 설계
- LSTM, CNN-LSTM, Multi Input Model 등 딥러닝 기반의 예측 모델 설계
- 공인인증 시험평가 결과, 예측 정확도 92.7% 달성 완료
- 설비 예지보전 시스템 탑재를 위한 모듈화
o 태양광 패널의 지능형 예지보전 기술
- 태양광 패널(비정형) 데이터의 Augmentation 기술 개발
- 태양광 패널의 오염위치 및 범위 식별 기술 개발
- 태양광 패널의 오염 유형 분류 기술 개발
- 위치 식별 정확도 71.94%, 유형 분류 정확도 98% 달성 완료
o 디지털 트윈 기반 설비 예지보전 시스템 구축
- 연구 수행기간 동안 개발한 태양광 발전량 예측 기술, 태양광 패널의 오염위치 식별 및 범위 식별 기술, 오염 유형 분류 기술 등 AI 알고리즘을 탑재한 설비 예지보전 시스템 개발

▣ 연구개발성과
□ 정성적 연구개발성과
1. 워크샵 운영
- 연구개발과제의 원활한 협업을 위해 대연씨앤아이와 충북대학교 공동으로 연구개발 기간 동안 워크샵 진행
- 테스트베드 구축 및 태양광 예측, 태양광 패널 상태 등 도메인 지식 공유 및 연구 개발에 적극 반영하여 연구와 현업에서의 상황을 최대한 일치시킬 수 있도록 조정
- 주관연구개발기관과 공동연구개발기관의 공동 워크샵에서 디지털 트윈 기반 설비 예지보전 시스템에 대한 시연을 통해 지속적인 의견을 주고받음으로써, 주관연구 개발기관에서 필요로 하는 기능 위주 시스템을 구현함
- 연구개발기간 동안 총 6회의 공동 워크샵 운영
2. 연구 회의 진행
1) 실무자 정기 회의 진행
- 매월 1회, 충북대학교와 대연씨앤아이 실무자 중심의 회의를 진행하였음
- 실무자 회의를 통해 지속적으로 태양광 발전량 예측 모델과 설비 예지보전 시스템 연구에 대한 진행 상황을 교류하여 연구방향성 유지 및 검토
- 연구개발기간 동안 총 20회의 실무자 정기회의 진행
2) 책임자 회의 진행
- 매분기 1회, 충북대학교와 대연씨앤아이 책임자 중심의 회의 진행
- 테스트베드 구축 방안에 대하여 기업체 선정 및 장소, 설치방향 등 논의
- 연구개발기간 동안 총 6회의 책임자 회의 진행
3. 에너지산업 빅데이터 자문위원회(EIB) 구성 및 운영
- 기업체와 학교 전문가 중심의 에너지산업 빅데이터 자문위원회(EIB)를 구성하여 시계열 분석, 실시간 Vision과 Deep Learning 처리방안, 모니터링 시스템 구축 방안 등 연구과제 진행에 필요한 제반지식 및 노하우를 공유할 수 있는 환경 구성
- 연구수행 기간 동안 연구개발하는 태양광 발전량 예측 기술, 태양광 패널의 오염 면적 식별 기술과 오염 유형 분류 기술 등 AI 기술과 디지털트윈 적용 설비 예지 보전 시스템과의 결합 방안에 대한 자문 활동 진행
4. 테스트베드 구축
- 실제 태양광 발전소에서 수집하는 데이터 외에 연구 목적으로 태양광 발전량 예측 모델의 고도화와 태양광 패널의 이상 탐지 및 면적 예측 모델의 고도화를 위해 태양광 모니터링 시스템 운용을 위한 테스트베드 2건 구축 완료
□ 정량적 연구개발성과
1. 기술개발 성과(1, 2단계 포함)
- 연구개발 계획 단계에서 총 4개의 평가 항목과 목표치를 설정하였으며, 연구개발 기간 동안 4가지 평가 항목의 목표치를 모두 초과 달성하였음
2. 과학적 성과
1) 논문(국내외 전문 학술지) 성과
- 연구개발기간 동안 논문(국내외 전문 학술지) 5건 게재
2) 국내 및 국제학술대회
- 총 5회, 11명의 연구원이 국내 및 국제학술대회에 참여하여 발표하였음
3. 기술적 성과
1) 특허
- 연구개발기간 동안 태양광 발전량 예측 관련 특허 2건 출원
2) 소프트웨어 프로그램
- 태양광 패널 오염 관련 소프트웨어 프로그램 2건, 태양광 발전량 예측 관련 소프트웨어 프로그램 1건 등록
4. 경제적 성과
1) 시제품 제작
- 태양광 패널 이미지 수집을 위한 (1)태양광 패널 모니터링 시스템, (2)미니태양광 설비 및 모니터링 시스템 등 2건 시제품 제작
2) 기술 실시(이전)
- 연구개발기간 동안 AI를 활용한 기술이전 6건 진행(누적 징수 현황 : 102,850,000원)
3) 사업화 현황
- 자기 실시/기존 제품 개선 형태의 발전량예측/모니터링 구축 사업화 총 109건 진행
4) 매출 실적
- 2022년 발전량예측/모니터링 구축 관련 누적 매출 실적 1,228,000(천원) 달성
- 2023년 발전량예측/모니터링 구축 관련 누적 매출 실적 118,450(천원) 달성
5) 고용 창출
- 연구개발기간 동안 대연씨앤아이 20명, 충북대학교 1명으로 총 21명 고용 창출
5. 기타 성과
1) 기술지도
- 연구개발기간 중 AI를 활용한 데이터 분석과 관련하여 1단계 3건, 2단계 3건으로 총 6개 업체에 기술지도 진행

▣ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
[개발 성과 수요처] 수요기업이 관리 운영하는 태양광 발전소 사업주(현재 1,388개, 목표 3,000개) 에게 고도화된 전력량 예측, 고장 예측 등 고부가가치 융합 서비스를 제공하여 기존 비즈니스 고도화하고, 1MW급이하 소규모 신규 고객 대상으로 발전효율 향상, 설비고장 사전예측 등 지능형 운영 서비스 제공
[활용 사업화 내용] IoT, 빅데이터, AI 등 에너지 ICT 융복합 기술을 활용하여 발전량 예측, 발전자원 통합관리, 고장 사전예측, 실시간 전력수요관리 서비스 제공은 물론 지능형 EMS 개발에 적용하여 소규모 분산 발전자원(태양광, ESS 등)의 통합 운영관리와 함께 전력중개 시장에 신규 참여
[경제적 파급효과] 소규모 태양광 발전예측과 설비 예지보전으로 신재생에너지 시스템 예방 지원, 향후 도래할 에너지 프로슈머 시장에 대한 선제적 대응, 에너지 ICT 융합기술을 적용한 디지털 에너지 전환으로 새로운 가치 창출효과 증대, 저탄소 지속가능한 사회구현을 위한 신재생 에너지 도입 확산에 기여

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1) 디지털트윈 적용 태양광발전량 예측 고도화 및 발전 설비 예지보전 AI학습 서비스 플랫폼 개발 개요 ... 8
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 1) 발전 설비 예지보전 AI학습 서비스 플랫폼 구축을 위한 데이터 적재 수행 ... 11
• 2) 태양광 패널의 지능형 예지보전 기술 개발 ... 20
• 3) 정형·비정형 통합 데이터 기반의 발전량 예측 기술 개발 ... 34
• 4) 디지털 트윈 기반 설비 예지보전 시스템 구축 ... 47
• 5) 연구개발과제를 위한 협업 수행 ... 56
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 61
• 1) 연구수행 결과 ... 61
• 2) 목표 달성 수준 ... 76
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 77
• 5. 연구개발성과의 활용 및 사업화 계획 ... 78
• 1) 필요기술이 적용된 제품·서비스의 국내외 시장현황 ... 78
• 2) 주관연구개발기관 CEO의 사업화 의지 및 사업화 계획(활용방안) ... 80
• 3) 투자유치 현황/계획 및 해외시장 진출계획 ... 82
• 4) 기대효과 ... 83
• 5) 사업화 연계 계획 ... 84
• 끝페이지 ... 85