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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 201919CTAP-C141728-02
연구사업명 국토교통기술촉진연구사업
연구과제명 태양광패널의 적지 선별을 위한 고속도로망 주변 유휴국유지를 대상으로 한 다차원 공간데이터 프로세싱 기술 개발
총 연구기간 2018-04-17 ~ 2019-12-31
연구책임자 한상욱
당해년도
참여 연구원수
4명 총 연구기간
참여 연구원수
7명
당해년도
연구비
정부 : 220,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 220,000,000 원
총연구비 정부 : 370,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 370,000,000 원
연구기관명 한양대학교산학협력단
등록 발간번호 11-B552989-000230-01
ISBN 978-89-7218-679-3(93530)
주요 내용 ○ 연구개발의 사회적 배경
­- 산업통산자원부에서 발표한 “2030 국가온실가스감축 기본로드맵”에 따르면 정부는 태양광 발전을 통하여 2030년 기준 36.5GW를 발전하는 것이 목표이나 발전소 건설을 위한 부지 확보 및 재원 마련이 난제로 예상됨.
-­ 현재 유휴국유지인 고속도로 성토부 및 램프구역을 활용한다면 태양광 발전소의 부지(고속도로 유휴국유지 면적 13,492,181) 및 재원(토지 구매 비용 0) 문제에 대한 효과적인 해결책이 될 수 있을 것임.

○ 연구개발의 경제적 배경
-­ 향후 태양광 발전은 계통한계가격(SMP)과 신재생에너지 공급인증서(REC)와 같은 주요 요인의 가격변동 및 불확실성 증가로 인해 수익성이 과거에 비해 저조할 것으로 예상됨에 따라 민간 사업자의 시장 참여가 원활하지 못할 것으로 사료됨.
-­ 태양광 발전의 보급 확대를 위하여서는 유휴국유지를 활용해 토지 구매 비용을 절감하고, 복합평가를 통한 최적의 사업부지(이하 적지)를 선별하는 발전사업의 수익성 제고가 필요할 것으로 사료됨.

○ 연구개발의 기술적 필요성
-­ 고속도로 총연장(2016년 기준 4,438km)을 따라 산재한 유휴지 중에 태양광 발전에 적합한 후보지를 효율적으로 탐색 및 적지를 선별하기 위하여서는 기존의 인력 중심의 현장조사 및 항공사진 검토를 대체할 수 있는 자동화된 방법론이 요구됨. 이를 위하여:
① 수치지도와 같은 공간데이터를 활용한 후보지 탐색 기술이 필요하며,
② 태양광패널의 발전 효율성뿐만 아니라 다양한 입지조건을 복합적으로 평가하기 위한 다차원 데이터 기반의 적지 선별 기술 또한 필요함.

[최종목표]
○ 연구개발의 목표
­ 본 연구는 전국에 걸친 고속도로 주변의 성토부 및 램프구역을 대상으로 태양광패널의 설치 적지를 효율적으로 선별하기 위하여, 수치지도 기반의 태양복사에너지 추정 기술과 다양한 입지조건의 속성 레이어를 이용한 다차원 공간데이터 프로세싱 기술을 개발하고자 함. 이를 실현하기 위해 아래의 핵심성과를 제안함.

○ 핵심성과
­1. 태양복사에너지 추정 기반 태양광패널의 설치 후보지 탐색 기술: 수치지도를 입력자료로 활용해 대규모 대상지역의 다양한 공간데이터(경사, 방위, 음영, 도로경계)를 이미지 프로세싱으로 자동 생성하고 태양복사에너지를 추정함으로써 태양광패널의 설치 후보지를 탐색하는 기술.
­
2. 다차원 공간데이터 복합평가 기반 태양광패널의 설치 적지 선별 기술: 기설치된 태양광 발전소에서 다양한 입지요인을 도출하여 딥러닝으로 복합평가 모델을 개발함으로써 탐색된 후보지 중 적지를 선별하는 기술.

[연구내용 및 범위]
핵심성과 1. 태양복사에너지 추정 기반 태양광패널의 설치 후보지 탐색 기술
○ 기술 정의
- ­­ 수치지도를 입력자료로 활용해 시간 변화에 따른 경사 지형의 태양복사에너지를 추정하는 기술을 개발하고, 고속도로망 유휴국유지를 대상으로 태양광패널 설치에 적합한 후보지를 탐색하는 기술

○ 연구내용 및 범위
­- 수치지도 편집 및 공간데이터자료 생성
① 다양한 스케일의 수치지도 취득 및 지역/전국 단위 적용방안 조사
② 태양복사에너지 추정에 필요한 격자기반 공간데이터 (고도, 경사, 방위, 음영, 도로경계) 생성기술 개발
­- 태양복사에너지 추정 모델 개발
① 시간 변화에 따른 경사 지형의 복사에너지를 추정할 수 있는 복사모델 개발
② 기존 복사모델과의 비교를 통한 검증
­- 태양광패널 설치 후보지 탐색 기술 개발
① 후보지 탐색 범위 제한을 위한 격자기반 도로경계 버퍼생성와 성토부 및 램프 구역 구분
② 선정된 고에너지 후보 지역의 격자 그룹화 및 통계자료 생성
­- GIS 분석 연동 및 적지 선별을 위한 복합평가 활용
① GIS 연동을 위한 좌표 변환 및 데이터 형식 변환 기술 개발
② 적지 선별을 위한 복합평가에 활용


핵심성과 2. 다차원 공간데이터 복합평가 기반 태양광패널의 설치 적지 선별 기술
○ 기술 정의
- GIS 레이어와 같은 다차원 공간데이터를 입력자료로 활용해 딥러닝 신경망을 설계하는 기술로 탐색된 후보지의 입지요인을 복합평가함으로써 후보지의 우선순위를 예측하는 적지 선별 기술

○ 연구내용 및 범위
­- 자료수집 및 공간데이터 생성
① 한국전력공사(전력통계정보시스템)에 등록된 태양광 발전소(2018년 1월 기준 태양광 발전 28,252대 등록)의 부지조건 (부지면적, 송전거리, 기상, 시설위치, 설비용량 등) 및 전력거래량 등에 대한 자료를 수집
② 기설치된 태양광 발전소에 대한 다양한 공간데이터(부지면적, 부지형태, 송전거리, 패널유형 등) 생성
­- 데이터 표현(Data Representation) 기술 개발
① 지형공간(X,Y)과 다차원 지형정보의 결합을 위한 데이터형 구조화
② 다차원 데이터(X, Y, nD 지형정보)에 대한 딥러닝 입력층 설계
­- 복합평가 기준에 따른 태양광 적지 선별 기술
① 태양광 발전 부지의 복합평가 기준 및 우선순위 결정 방법 연구
② 복합평가 기준을 기반으로 딥러닝 출력층 설계
­- 공간데이터 분석을 위한 딥러닝 신경망 설계 기술
① 딥러닝 신경망 구조 설계 및 매개변수 최적화
② 기설치된 발전소 데이터 적용을 통한 기술 검증
③ 탐색된 후보지를 대상으로 태양광 적지 선별
색인어 한글 태양광 이미지 프로세싱 딥러닝 공간데이터 고속도로망
영문 Photovoltaics Image Processing Deep Learning Spatial Data Highway Network
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