한국전자통신연구원(ETRI)이 바이오·의약, 식품, 금속·유리 용해, 제지 등 에너지다소비 업종의 공정 특성에 맞춘 인공지능 기반 공장에너지관리시스템(FEMS)을 개발했다. 연구진은 15개 공장 실증을 통해 에너지 절감률 12~15% 이상, 누적 5,800TOE의 에너지 절감과 1만8,600톤의 탄소 배출 감소 효과를 확인했다고 밝혔다.

ETRI는 이번에 에너지최적화시스템(EOS)과 에너지정보시스템(EIS)을 결합한 패키지형 FEMS 플랫폼을 개발했다고 발표했다. 제조 공정과 설비 운영 데이터를 수집·분석해 에너지 사용을 줄이고, 공정과 유틸리티 설비의 운전을 함께 조정할 수 있도록 한 것이 핵심이다.

에너지다소비 업종은 그동안 디지털 기반 에너지 관리 기술 도입이 쉽지 않았다. 바이오·의약과 식품 분야는 GMP, HACCP 등 엄격한 제조환경 기준을 충족해야 하고, 금속·유리 용해나 제지 분야 역시 대규모 설비 중심의 생산 구조와 현장 경험에 의존한 운영 방식이 유지돼 왔기 때문이다. 이로 인해 에너지 효율 개선도 제한적으로 이뤄졌다는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 업종별 공정 특성에 맞춰 제어 기술을 각각 설계했다. 바이오·의약 분야에는 클린룸 냉방 환경을 대상으로 운영 데이터와 물리 모델을 결합한 제어 기술을 적용했고, 식품 분야에는 열에너지 수요 예측을 바탕으로 보일러와 살균 공정의 스팀 공급을 최적화하는 기술을 개발했다. 금속·유리 용해 공정에는 전기유도용해로의 진동 데이터를 활용해 용해 상태를 실시간 판정하는 기술을, 제지 공정에는 건조 공정의 스팀 공급과 공압 계통 운전을 함께 최적화하는 기술을 도입했다.

플랫폼에는 에너지 소비 예측과 이상 상태 진단 기능도 포함됐다. 대규모 언어모델(LLM) 기반 챗봇을 통해 생산 공정 운영을 지원하고, 저전력 광역통신(LPWA) 무선 센서 네트워크를 적용해 설비 밀집 환경에서도 데이터를 안정적으로 수집할 수 있도록 했다. 또 국제 에너지 성능 측정·검증 기준인 IPMVP를 바탕으로 공정 맞춤형 에너지 절감량 측정·검증(M&V) 체계도 마련했다.

ETRI는 이번 실증 결과로 누적 5,800TOE의 에너지 절감과 1만8,600톤 이상의 탄소 배출 감소 효과를 제시했다. 이는 약 1만9천 가구의 4인 가족이 1년 동안 사용하는 에너지 규모에 해당한다. 연구진은 중소·중견기업도 도입할 수 있는 형태로 기술을 고도화해 전국 산업단지 내 에너지다소비 공장으로 확산을 추진할 계획이다.