서강대학교 연구팀이 전력망의 발전량과 비용을 빠르게 계산하는 인공지능(AI) 기술을 개발했다. 기존 최적화 계산보다 처리 속도가 약 70배 빠른 것으로 나타났다.

서강대는 전자공학과 김홍석 교수 연구팀이 전력망 운영을 지원하는 AI 기술 'AltOPF'를 개발했다고 15일 밝혔다.

이번 연구에는 미국 매사추세츠공과대(MIT), 아르곤 국립연구소, 전력거래소가 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 'Engineering Applications of Artificial Intelligence'에 게재가 확정됐다.

전력망을 효율적으로 운영하려면 전력 수요를 충족하면서 발전비용을 최소화해야 한다. 전압과 송전선 용량 등 운영 조건도 지켜야 한다. 재생에너지 확대와 전력망 규모 증가로 이러한 계산은 갈수록 복잡해지고 있다.

연구팀은 AI가 비교적 계산하기 쉬운 문제의 정답과 실제 전력망의 운영 조건을 번갈아 학습하도록 설계했다. 반복해서 충족하지 못하는 조건에는 더 큰 비중을 뒀다. 적은 정답 데이터로도 발전비용과 운영 조건을 함께 학습하도록 한 것이다.

연구팀은 표준 시험용 전력망과 전력거래소의 국내 실제 전력망 데이터로 성능을 검증했다. 국내 전력망의 기본 시험 조건에서 AI가 예측한 발전비용은 기존 최적화 도구인 'MATPOWER'의 계산 결과와 평균 0.934% 차이를 보였다.

계산 속도도 빨라졌다. 전력 흐름 보정까지 포함해 여러 계산을 동시에 처리한 실험에서 건당 평균 계산시간은 0.05863초였다. 기존 최적화 계산의 4.10초보다 약 70배 빠른 수준이다.

학습에 필요한 시간과 자원도 줄었다. 일부 시험용 전력망에서는 정답 데이터 생성시간이 기존 완전 지도학습 방식보다 약 95.4% 감소했다. 같은 전력망에서 모델 저장 용량은 75%, 학습 중 최대 GPU 메모리 사용량은 약 40% 줄었다.

연구팀은 AI가 예측한 결과를 검증하고 전력 흐름을 보정하는 절차도 제시했다. 추가 검증을 통과하지 못하면 기존 최적화 계산을 사용하도록 했다. 연구팀은 "전력망 구조가 고정된 환경에서 여러 운영 방안을 빠르게 비교하는 데 활용할 수 있다"고 설명했다.

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