[기사 스크랩] 댐, 이제는 AI로 똑똑하게 운영한다!... POSTECH, AI 블랙박스 모델로 댐 수위 어떻게 결정하는지 이해하는 방법론 제시

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기사 제목 :댐, 이제는 AI로 똑똑하게 운영한다!... POSTECH, AI 블랙박스 모델로 댐 수위 어떻게 결정하는지 이해하는 방법론 제시

기사 링크 : https://www.aitimes.kr/news/articleView.html?idxno=29333

댐, 이제는 AI로 똑똑하게 운영한다!... POSTECH, AI 블랙박스 모델로 댐 수위 어떻게 결정하는지 이

 

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본 문

 

 수년간의 가뭄 이후 집중호우가 내렸던 2020년 8월, 섬진강 인근 댐의 물을 방류하는 과정에서 강이 범람해 1천억 원 이상의 피해가 발생했다. 수해 원인은 당시 댐의 수위를 평소보다 6m가량 높게 유지했기 때문이다. 

 "미리 이 상황을 예측하고 댐을 관리했다면 충분히 막을 수 있지 않았을까?"

 여기에, POSTECH(포항공과대학교) 환경공학부 감종훈 교수와 이은미 통합과정 연구팀은 딥러닝 기술을 이용해 댐 운영 패턴을 분석하고, 그 실효성을 검증했다. 

 우리나라는 강수가 여름에 집중되어 댐 등의 시설로 물을 관리한다. 그러나 세계적 기후 위기로 예상치 못한 태풍과 가뭄이 반복되며 댐 운영에 어려움을 겪고 있다. 이를 극복하기 위해 최근 기존 물리적 모델에서 나아가 빅데이터를 학습한 인공지능 모델을 활용한 새로운 연구가 시도되고 있다.

 연구팀은 AI 모델로 섬진강 유역에 있는 댐들(섬진강댐, 주암댐, 주암조절댐)의 운영 패턴을 예측하고, 또 어떻게 댐 수위를 예측하는지 설명가능한 시나리오를 개발하는 데 주목했다. 연구팀은 2002년부터 2021년까지 섬진강 인근 댐의 데이터로 딥 러닝 알고리즘 중 하나인 게이트 반복 단위(Gated Recurrent Unit, 이하 GRU) 모델을 학습시켰다.

 이때, 댐의 강수량과 유입량, 유출량 데이터를 입력값으로, 시간당 댐 수위를 출력값으로 사용했다. GRU 모델을 통한 분석은 효율성 지수 0.9 이상의 높은 정확도를 보였다.

 이어, 연구팀은 입력값들을 -40%, -20%, +20%, 40%로 조절하며 설명가능한 시나리오들(Explainable Scenarios)을 디자인했다. 또 이를 활용해 학습된 GRU 모델이 입력값들의 변화에 따라 어떻게 수위를 결정하는지 분석했다. 

 강수량의 변화에 대해서는 댐의 수위가 크게 변하지 않은 반면, 댐을 통한 유입량 변화에 따라 댐 수위가 크게 변했다. 또한, 같은 유출량 변화에도 댐마다 다른 수위 변화를 확인해 각 댐의 운영 방식을 GRU 모델이 학습한 것을 확인했다.

 감종훈 교수는 “AI 기술로 댐 운영 방식과 패턴을 분석하고, 실효성을 검증했을 뿐 아니라 지금까지 AI 기반 블랙박스 모델(Black Box Model)로 어떻게 댐 수위를 결정하는지 간접적으로 이해하는 방법론을 제시했다”며, “앞으로 댐 운영 방식을 이해하고 효율적으로 운영하는 데 도움이 되기를 바란다”고 전했다.

 한편, 이번 연구는 수자원 분야 국제 학술지 중 하나인 수문학 저널(Journal of Hydrology)’에 설명 가능한 시나리오를 통한 다목적 댐 운영 모델링을 위한 딥러닝 블랙박스 해독(Deciphering the black box of deep learning for multi-purpose dam operation modeling via explainable scenarios-보기)'란 제목으로 11월호에 출판됐다.

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추가 조사할 내용 및 요약

 

1. 수자원공사 AI 정수장 기술, ‘올해의 10대 기계기술’ 선정

링크 : https://www.ccnnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=353168

수자원공사 AI 정수장 기술, ‘올해의 10대 기계기술’ 선정 - 충청뉴스

 

 한국수자원공사(K-water, 사장 윤석대)의 인공지능(AI) 기반 자율운영 정수장 기술이 13일, 서울시 서초구 엘타워에서 열린 한국기계기술단체총연합회 주관 ‘2024 대한민국 기계의 날’ 행사에서 ‘2024 올해의 10대 기계기술’ 중 하나로 선정됐다.

 ‘올해의 10대 기계기술’은 국내 기계공학 및 산업 분야 25개 학회가 참여하는 한국기계기술단체총연합회가 매년 기계 분야에서 탁월한 기술력과 혁신성을 보여준 기술을 선정하여 대외적으로 알리기 위한 시상이다.

 이번에 선정된 한국수자원공사의 AI정수장 기술은 빅데이터와 최신 AI기술을 융합하여 정수처리와 설비 유지관리, 시설 안전 등 정수장 운영 전 과정에 도입한 세계 최초 사례로, 기후변화로 인한 물 공급 불확실성에 대응하고 물 분야 디지털 전환을 앞당긴 점에서 높은 평가를 받았다.

 이와 관련하여, 한국수자원공사는 지난 2021년부터 경기도 화성시 소재 화성정수장에 AI정수장 기술 시범사업을 도입해 운영하고 있다.

 이를 통해 급작스러운 수질 변동 등 이상 상황에도 실시간으로 이를 감지하여 안정적으로 정수처리를 진행할 수 있도록 정수처리 전 과정의 자율운영을 구축하고, 시간대별 물 수요량 예측 등으로 불필요한 시설 가동을 차단하여 전력 사용을 최적화하고 있다.

 또한, 설비의 작동 상태를 실시간 모니터링하여 이상징후를 감지하여 사전에 정비할 수 있도록 지원하며 내부 CCTV 등을 통한 영상 판독과 공기 중 유해 물질 등을 감지하여 근로자와 시설의 안전관리를 지원하고 있다.

 한국수자원공사는 2024년까지 전국 43개 광역정수장에 AI정수장 기술의 확대 도입을 완료할 예정이다. 또한, 지속적 기술혁신을 통해 대한민국 주도의 ISO 국제표준을 개발하고, 국내 강소기업과의 상생협력 비즈니스 모델을 구축하여 해외시장 개척 및 경쟁력 강화를 위해 노력할 예정이다.

 한편, AI정수장 기술은 올해 1월 스위스 다보스에서 진행된 세계경제포럼(다보스포럼)에서 ‘글로벌 등대 어워드(Global Lighthouse Network Award)’를 수상하는 등 기후변화 시대에 대응하여 안정적인 물 공급을 담당하는 차세대 물관리 기술로 국내외에서 많은 관심을 얻고 있다.

 문숙주 한국수자원공사 수도부문장은 “이번 올해의 10대 기계기술 선정은 한국수자원공사가 기후변화와 4차 산업혁명 시대에 대응하는 기술개발에 있어 선도적 위치에 있다는 것을 다시 한번 확인하는 성과”라며, “대한민국 물관리 기관으로서 AI정수장을 비롯한 다양한 초격차 기술을 통해 국내를 넘어 전 세계 물산업에서 혁신을 주도해 나가겠다”라고 밝혔다.

 

2. 그리드원, AI 에이전트 '고두'로 수자원공사에 맞춤형 AI 비서 구축

링크 : https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=161250

그리드원, AI 에이전트 '고두'로 수자원공사에 맞춤형 AI 비서 구축 - AI타임스

 

 인공지능(AI) 전문 그리드원(대표 김계관)은 한국수자원공사에 생성 AI 시스템을 도입하는 ‘K-워터 업무용 생성 AI 서비스 시범 구축사업’을 수행한다고 3일 밝혔다.

 지난 4월 'AI 에이전트'로 소개한 ‘고두(GO;DO)’를 사용해 업무 특화 서비스를 구축한다는 내용이다. 수자원공사의 내부 데이터를 학습한 생성 AI 업무 지원 서비스를 개발하는 사업으로 ▲경량화된 내부 구축형 LLM 도입 ▲데이터 벡터화 및 저장소 구성 ▲AI 학습 및 업무 특화 모델 튜닝 ▲업무 지원 개인비서 서비스 개발 등을 포함한다. 

 AI 개인비서는 수자원공사의 사규와 내부 규정, 업무 기준 자료를 학습, 질의응답과 업무지원이 가능하다. 업무에 필요한 기능만 추출해 경량화했으며, 웹 포털 형식의 채팅 인터페이스로 사용자 접근성이 높다는 설명이다.

 학습한 모델로 향후 추가 서비스 확장이 쉽고, 실무 담당자의 피드백으로 사용할 수록 정확해지는 특성을 가졌다고 전했다. 서비스별로 AI 에이전트들이 구성, 업무 지원, 회계, 계약, IT서비스, 교육 등 다양한 분야에서 활용할 계획이다. 

 그리드원은 고두를 주력으로, 생성 AI 에이전트 기반 서비스 영역을 확대할 것으로 예상하고 있다.

 김계관 대표는 “내부구축형 고성능 경량 LLM으로 보안성과 함께 높은 정확도의 업무 맞춤 AI 개인 비서 서비스를 제공할 것”이라며 “이와 함께 그리드원의 자동화 솔루션이 결합된 AI 에이전트로 실용적이며 안전한 디지털 혁신을 가져올 것”이라고 말했다.

 한편 그리드원은 지난 3월 행정안전부의 '범정부 초거대 AI 공통기반 구현 및 디지털 행정혁신 체계 수립을 위한 BPR/ISP'사업의 최종사업자로 선정됐다.

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마무리

 여기까지 오늘의 기사스크랩이었습니다. 오늘은 딥러닝 기술을 기반으로 댐 운영 패턴을 분석하고 그 실효성을 입증하는 기사를 접하였습니다. 이 과정에서 AI 모델로 섬진강 유역의 있는 댐들의 운영 패턴을 예측하고 강수량과 유입량 변화에 따른 수위 변화에 대응하는 것을 확인하였으며, 추가적으로 댐 사업과 관련이 있는 수자원 공사의 AI 기술 중, AI 정수장 기술이 올해의 10대 기계 기술에 선정되었다는 기사를 확인하였습니다. 해당 기술은 정수 처리와 설비 유지관리, 시설 안전 등 정수장 운영 전 과정에 도입한 세계 최초의 사례로 국내, 외로 많은 관심을 받는 기술입니다. 또한 이러한 AI 정수장 말고도 수자원 공사가 그리드원이라는 회사를 통해 업무용 인공지능 비서를 도입하여 이를 시험 구축사업을 수행하는 것을 확인할 수 있었습니다.