R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919CTAP-C141728-02 | |||||
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| 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 |
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| 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 |
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