디지털 기술, 수력발전소의 친환경 발전과 에너지 생산 지원

ㅇ 수력발전, 풍력과 태양광의 변동성 보완 가능하나 기상 조건과 수위 변화 등으로 운영이 점점 복잡해져

- 수력발전은 풍력·태양광 발전의 변동성을 보완하고 전력 수요에 따라 발전량을 조절할 수 있어 전력시스템의 유연성 확보에 중요한 역할을 함

- 그러나 수력발전소 운영에는 수위 변화, 기상예보, 설비 유지보수뿐 아니라 수질과 수생생물 보호 등 환경적 요인까지 종합적으로 고려해야 하는 과제가 있음

- 이에 Di-Hydro 프로젝트 (link)는 AI, 디지털 트윈, 센서 기술을 활용해 환경적 제약을 고려하면서 수력발전소의 운영 효율성과 의사결정 역량을 높이는 기술을 개발함

ㅇ 수력발전이 중요한 이유

- 2025년 수력발전은 EU 전체 재생에너지 발전량의 25.9%를 차지하며, 풍력·태양광에 이어 세 번째로 큰 재생에너지 전력원으로 자리함

- 수력발전은 전력 수요에 따른 발전량 조절과 에너지 저장이 가능해 풍력·태양광의 변동성을 보완하고 전력시스템의 안정성 확보에 기여함

- 그러나 기후변화로 강수량과 눈이 녹는 시기가 달라지고 가뭄·홍수 위험이 증가하면서, 발전에 필요한 수자원의 양과 유입 시기를 정확히 예측하는 것이 중요해짐

- 이에 따라 전력 생산과 물 저장 시점을 최적화하는 동시에, EU 환경규제에 따라 하천 생태계와 수생생물에 미치는 영향을 관리할 필요성이 커지고 있음

ㅇ 디지털 환경에서 운영 결정 시뮬레이션

- 연구자들은 수력발전소의 실제 운영 데이터를 반영한 디지털 트윈과 머신러닝 기술을 활용해 기상 조건, 물의 흐름, 발전소 운영 변화 등을 시뮬레이션하고 예측하는 기술을 개발함

- 이를 통해 발전소 운영자는 홍수나 가뭄 등 다양한 상황을 가상환경에서 사전에 검토하고, 발전량과 물 저장 시점 등 운영 방식을 최적화할 수 있음

- 해당 기술은 운영 인력을 대체하기보다 데이터 기반 의사결정을 지원하는 데 목적이 있으며, 시험 결과 환경규제를 준수하면서도 발전소 운영 효율성을 높일 수 있는 것으로 나타남

ㅇ 수질 및 설비 모니터링을 위한 센서

- 연구진은 수력발전소 주변의 수질과 환경 조건을 실시간으로 모니터링하고, 설비 이상을 조기에 감지할 수 있는 센서 기술을 개발함

- 수질 센서는 용존산소, pH, 수온, 암모니아 등 주요 지표를 측정하고 과거 데이터와 결합해 수생태계의 이상 징후를 감지하고 향후 환경 변화를 예측하도록 지원함

- 설비 모니터링 센서는 진동, 압력, 온도 등을 지속적으로 측정해 마모와 손상을 조기에 발견함으로써 예방적 유지보수와 발전소 가동 중단 시간 단축에 기여함

- 해당 기술은 그리스, 이탈리아, 세르비아의 수력발전 시설에서 시험되었으며, 수질 관리부터 설비 상태 진단과 물의 흐름 예측까지 다양한 분야에 적용됨

ㅇ 기존 수력발전소의 스마트화

- 유럽의 수력발전소는 건설 시기, 적용 기술, 디지털화 수준이 서로 달라 일률적인 디지털 기술 도입에 어려움이 있음

- 이에 연구진은 기존 발전소의 기술적 환경에 맞춰 적용할 수 있는 디지털 도구를 개발하고, 연구기관·기술기업·발전소 운영자 간 협력을 통해 현장 수요를 반영한 기술을 시험함

- 2026년 9월 종료된 연구는 초기 시험을 넘어 실제 발전소 현장으로 기술 적용을 확대하는 방안을 모색하고 있음

- 궁극적으로 풍력·태양광 발전 확대에 대응해 수력발전의 운영 유연성을 높이는 동시에, 수자원 관리와 생태계 보호 간 균형 확보를 목표로 함

Source: Horizon