IoT + AI, 또는 기업의 에너지 비용을 줄이는 방법 | 비즈니스에서의 AI #88
게시 됨: 2024-03-22IoT - 목차
- 사물 인터넷이란 무엇입니까? (사물인터넷)?
- IoT와 AI는 어떤 연관이 있나요?
- IoT와 AI가 기업의 에너지 비용을 어떻게 절감할 수 있나요?
- IoT와 AI 활용의 이점
- IoT의 단점 – AI에는 얼마나 많은 에너지가 필요합니까?
사물 인터넷이란 무엇입니까? (사물인터넷)
IoT라고도 불리는 사물인터넷(Internet of Things)은 인터넷에 연결된 다양한 기기들 간의 연결과 데이터 교환을 가능하게 하는 기술이다. 이는 인터넷을 통해 다른 장치 및 시스템과 데이터를 교환할 수 있는 센서, 소프트웨어 및 기술을 갖춘 물리적 객체("사물")의 네트워크입니다. 그런데 왜 프린터, 냉장고, 에어컨, 트럭, 산업용 기계에 이르기까지 모든 장치를 인터넷에 연결해야 할까요?
Transforma Insights에서 실시한 연구에 따르면 새로운 IoT 장치의 생산으로 인해 2030년까지 전 세계 전력 소비가 34테라와트시(TWh) 증가할 것으로 나타났습니다. 한편, ChatGPT와 같은 대규모 언어 모델을 훈련하고 사용하면 데이터 센터가 다음을 달성할 수 있습니다. 전 세계 전력 수요의 21%를 차지합니다.
그러나 사물 인터넷 솔루션은 동일한 유형의 센서 없는 장치를 사용할 때와 비교하여 1.6페타와트시(PWh) 이상 전력 소비를 줄여줍니다. 규모를 설명하자면, 이는 1년 동안 1억 3,650만 가구가 소비하는 전력을 충당하는 데 필요한 전력량입니다. 그러나 기업은 점점 더 새로운 장치 없이는 성공할 수 없으며 인공 지능은 소비하는 에너지를 더욱 최소화하는 데 큰 도움을 줄 수 있습니다.
출처: Transforma Insights (https://www.6gworld.com/)
IoT와 AI는 어떤 연관이 있나요?
인공 지능은 사물 인터넷 장치의 데이터를 분석하여 에너지 절약 추세와 전략을 파악합니다. 덕분에 IoT와 AI는 에너지 소비를 효율적으로 관리할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다. 예를 들어 AI는 다음을 기반으로 난방, 환기 및 에어컨(HVAC) 시스템을 조정할 수 있습니다.
- 방 사용 패턴 – 예를 들어 특정 날짜에 비어 있는 방의 온도를 낮추는 것,
- 기상 조건 – 흐리거나 바람이 많이 부는 날에는 에어컨 전력을 줄입니다.
- 실내 공기질 – 많은 사람이 참여하는 회의 중에만 환기 효율을 높입니다.
또한 IoT가 지원하는 AI를 사용하면 디지털 트윈을 생성하여 기계 부품 소비를 예측하거나 다운타임으로 이어지는 고장 빈도 및 원인을 분석하는 등 제조 프로세스를 최적화할 수 있습니다.
IoT AI 기술은 소비자, 유통업체, 발전소 등 전체 전력 공급망에 유용합니다. 사물 인터넷을 통해 측정 및 분석을 위한 에너지 데이터 수집 등 다양한 프로세스를 자동화할 수 있습니다. 하드웨어 전력 제약 조건을 적용하고 AI 모델 훈련 시간을 최적화하면 모델 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 에너지 소비를 약 12%~15% 줄일 수 있습니다.
IoT와 AI가 기업의 에너지 비용을 어떻게 절감할 수 있나요?
건물의 IoT 센서는 분석을 위해 실시간 에너지 소비 데이터를 전송하여 수리 속도를 높이고 장비 결함으로 인한 에너지 손실을 줄입니다. 건물에 설치할 수 있는 센서의 예는 다음과 같습니다.
- 온도 센서 – 실내 온도 변화를 모니터링하고 난방 또는 냉방을 위한 에너지 소비를 최적화합니다.
- 조도 센서 - 자연광의 수준을 감지하고 인공 조명의 강도를 자동으로 조정합니다.
- 모션 센서 – 실내에 사람이 있을 때만 시스템 활성화를 활성화하여 불필요한 에너지 소비를 줄입니다.
- 스마트 미터 – 에너지 소비에 대한 데이터를 수집하여 상세한 분석 및 최적화가 가능합니다.
- 공기 품질 센서 – 환기 시스템의 작동을 조절하여 최소한의 에너지 소비로 적절한 공기 품질을 보장합니다.
스마트 온도 조절기와 조명 시스템은 실내 사용 패턴에 맞춰 조정되어 에너지 비용을 절감할 수 있습니다. IoT 장치는 수요 대응 프로그램 및 스케줄링을 통해 피크 시간대에 건물의 전력 소비와 비용을 줄일 수 있습니다. IoT 및 AI 기반 솔루션을 구현하면 최대 40%의 에너지 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 또한 AI 제어 에너지 저장 솔루션은 저장 및 분배를 관리하여 사용을 최적화합니다.
출처: DALL·E 3, 프롬프트: Marta M. Kania(https://www.linkedin.com/in/martamatyldakania/)
IoT와 AI 활용의 이점
지능형 IoT 및 AI 기술을 도입하면 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 이는 비용을 낮추는 방법일 뿐만 아니라 사무실 사용의 편안함을 향상시키는 방법입니다. 주로 다음과 같습니다.
- 스마트 온도 조절 장치 덕분에 더 나은 온도 제어 및 에너지 절약,
- 조명 밝기 제어 특히 가을 겨울 기간 동안 전력 소비가 크게 감소함을 의미합니다.
- 습도 관리 - 문서나 민감하고 특수한 장비를 보관할 때 특히 중요합니다.
IoT 기기 역시 점점 정교해지고 있으며, 수요 증가에 따라 센서 가격도 하락하고 있습니다. 영국 회사인 Grid Edge(https://gridedge.ai/)가 만든 솔루션인 Flex2X가 그 예입니다. 이 시스템은 온도나 습도 감지기와 같이 건물에 이미 설치된 센서의 정보와 기상 조건과 같은 추가 데이터를 통합합니다. 그런 다음 AI 알고리즘을 사용하여 이를 분석하여 건물의 에너지 활용을 지속적으로 최적화합니다.
출처: DALL·E 3, 프롬프트: Marta M. Kania(https://www.linkedin.com/in/martamatyldakania/)
IoT의 단점 – AI에는 얼마나 많은 에너지가 필요합니까?
불행히도 사물 인터넷과 AI의 결합에는 단점이 있습니다. IoT 및 AI의 사용은 주로 상당한 에너지 소비의 필요성과 관련이 있습니다. ChatGPT 및 BingChat의 상용 버전에 사용되는 가장 강력하고 잘 알려진 GPT-4 모델을 훈련하는 데 필요한 에너지 양에 대한 자세한 정보는 공개되지 않았습니다. 그러나 이용 가능한 데이터를 바탕으로 이 사업의 규모를 개략적으로 설명할 수 있습니다.
GPT-4 모델은 1,750억 개가 넘는 매개변수를 갖고 있으며 45TB가 넘는 데이터세트에서 훈련되었습니다. 이를 위해서는 집중적인 데이터 분석 및 모델 매개변수 조정 프로세스가 필요하므로 계산 능력에 대한 상당한 수요가 발생하고 에너지 소비가 높아집니다.
GPT-4 모델을 훈련하기 위해 에너지 소비가 많은 것으로 알려진 고급 그래픽 처리 장치(GPU)와 텐서 처리 장치(TPU)가 사용되었습니다.
요약
IoT와 AI는 기업의 재무적 성과뿐만 아니라 에너지 효율성을 향상시켜 환경에도 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 평균 대형 건물은 연간 약 230,000kWh의 전기를 소비하며, 이는 약 $25,000의 비용으로 환산됩니다. 사물 인터넷을 구현하면 에너지 소비를 10~15% 줄이는 데 기여할 수 있습니다. IoT와 AI의 통합은 지속 가능한 개발과 비용 절감 측면에서 스마트 팩토리의 잠재력을 최대한 활용하는 데에도 중요합니다.
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저자: 로버트 휘트니
IT 부서를 코칭하는 JavaScript 전문가이자 강사입니다. 그의 주요 목표는 코딩하는 동안 효과적으로 협력하는 방법을 다른 사람들에게 가르쳐 팀 생산성을 높이는 것입니다.
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