[IBM developerWorks] 특집기사: 산업 포커스: 에너지와 유틸리티

원문 글 보기 : http://www.ibm.com/developerworks/kr/data/library/dmmag/DMMag_2010_Issue3/FeatureEnergy/index.htm

유틸리티 플레이어: 데이터 관리 기술을 통해 스마트 그리드 사업을 지원한다.

Cameron Crotty, Editor, TDA Group

Cameron Crotty is the editor of IBM Data Management magazine.

요약: IBM 데이터 아키텍트로 구성된 팀이 Model City Mannheim 스마트 그리드 프로젝트를 위해 데이터 모델을 작성하면서 겪은 이야기입니다. 이 팀은 기존의 IEC(International Electrotechnical Commission) CIM(Common Information Model)을 토대로 구축했으며 새로운 스마트 에너지 그리드 개념과 필요성을 기존의 모델 정의와 일치시키기 위한 방법을 찾고 어떤 경우에는 이 모델을 확장하는 방법을 제안합니다.

정보와 데이터는 에너지 산업의 미래에 중요한 역할을 한다. 환경에 미치는 영향을 줄이면서 효율성과 투명성을 더욱 개선해야 하기 때문에 에너지 유틸리티는 과거 어느 때보다 더 신속한 전략과 새로운 기술을 채택하고 있다. 특히, 스마트 에너지 그리드와 이 기술을 가능하게 하는 서비스 즉, 에너지양과 사용 시간을 모니터하는 스마트 계량기, 가용성과 요구를 기반으로 전기 요금을 계속해서 추적하고 조정하는 모니터링 애플리케이션 또는 고객의 전기 사용량이 급격히 증가하여 요금 레벨이 달라질 때 고객에게 경보를 울리는 애플리케이션 그리고 변압기 및 전력선의 상태와 용량을 자동으로 보고하는 네트워크 장비들이 채택되고 있다.

이러한 디바이스와 시스템은 모두 많은 데이터를 생성하기 때문에 에너지 산업에 종사하는 기업에서는 이러한 디바이스와 시스템을 파악하고 관리하는 방법을 이해해야 한다. Altimeter Group의 정보 기술 분석가이자 파트너인 Alan Webber는 "에너지 산업과 유틸리티 산업에는 데이터와 관련된 중요한 과제가 있다"라고 말한다.

결국, 에너지 기업에서는 통신을 위해 데이터 전문가에게 자문하는 것이 일반적이다. IEC(International Electrotechnical Commission) CIM(Common Information Model)은 무엇보다도 전기 회로망의 구성과 상태에 관한 정보를 다루는 데 필요한 데이터 아키텍처를 정의하는 전력 산업 표준이다. 그리고 에너지 산업에서 새로운 상황에 적응해감에 따라 이 아키텍처가 촉진되고 탐구, 확장되고 있다.

에너지 도시를 위한 데이터 아키텍처

이러한 과제에 정면으로 직면해 있는 한 그룹인 독일 만하임에 있는 IBM 팀은 데이터 인프라를 작성하여, 독일 연방 정부에서 에너지 분배 그리드에 미치는 정보 기술의 영향을 연구하기 위해 E-Energy 이니셔티브의 일환으로 만들어 낸 프로젝트인 MOMA(Model City Mannheim)를 지원했다.

MOMA 프로젝트의 목표는 다음과 같은 다양한 서비스를 제공할 스마트 그리드를 만드는 데 있었다.

• 계량기 데이터를 수집하여 읽고, 유효성을 확인하고 적격성을 부여하여 중앙 집중식 계량기 데이터 관리 시스템을 지원하기 위한 스마트 계량 서비스
• 사용 가능한 로드 분배 기능을 기반으로 직접 또는 간접으로 로드를 제어하기 위한 에너지 관리 서비스
• 에너지 소비량을 예측하기 위한 예측 서비스
• 사용자를 위해 요금제를 기반으로 개별 가격을 계산하는 데 필요한 가격 책정 서비스

새로 개발된 이러한 정보 중심 서버스 외에도 매우 다양한 참여자를 지원하기 위해 MOMA 스마트 그리드가 필요했다. IBM의 자문 IT 아키텍트인 Andreas Herdt는 "상호 운용성은 언제나 논의의 중심에 서 있다"고 말한다. 또한, "에너지 시장은 네트워크 운영자로부터 전문 에너지 생산자, 재판매업자에 이르기까지 더욱 많은 기업으로 세분화되고 있으며 이러한 기업은 데이터를 교환할 수 있어야 한다"고도 한다.

"CIM 데이터 모델은 매우 빠르게 변화하고 있다. 이 모델은 6 ~ 12개월마다 업데이트되며 이러한 변화 속도는 에너지 산업과 유틸리티 산업에서는 매우 빠른 것이다"

—IBM 자문 IT 아키텍트 Andreas Herdt

또한, IBM 팀은 미래를 대비하면서 스마트 그리드 프로젝트에 적용할 아키텍처를 창조하고자 했다. IBM 선임급 IT 아키텍트이자 관리 컨설턴트인 Christian Schiller는 "우리의 목표는 새로운 애플리케이션 모델이나 이를 지원하는 데 필요한 유스 케이스를 구축하는 데 있지 않았다"고 한다. 또한, "우리는 이미 업계예서 승인된 CIM 스펙을 사용하여 가능한 많은 작업을 수행하고자 했다"고 부언했다.

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모델을 사용할 것인가 말 것인가?

IBM 데이터 아키텍트는 프로젝트에 참여하고 있는 모든 파트너와 논의하고 가능한 매우 다양한 데이터 개념을 수집함으로써 계획을 수립하기 시작했다. 데이터 개념 중 일부는 항상 CIM 데이터 모델 정의에 맞지 않았으며 IBM 팀은 데이터 개념을 특정 애플리케이션에서 정의하여 이러한 문제를 해결하려고 하는 유혹을 계속해서 받았다.

파트너들이 이와 같은 중요한 의사결정을 내릴 수 있도록 IBM 팀은 일련의 기준을 정했다. "대략 세 가지 규칙이 있다"고 Herdt는 말한다. "첫 번째 규칙은 모델을 조사하여 개념을 파악하는 것이다. 두 번째 규칙은 모델을 주의 깊게 조사하여 개념을 파악하는 것이다. 그리고 세 번째 규칙은 모델을 매우 주의 깊게 조사하여 개념을 파악하는 것이다!"

대체로 IBM 팀은 적은 노력으로 수행할 수 있는 모델에서 오브젝트를 찾았다. "때로는 의미상 완벽한 일치를 이룰 수 없었으며 특히, 속성 레벨에서는 더욱 그러했지만 일반적으로는 매우 근접한 결과를 얻을 수 있었다"고 Herdt는 말한다. "모델을 다시 작성하고 싶지 않았고 다른 팀과 조직에서 작업할 수 있는 기반을 구축하고자 했기 때문에 가능한 기존의 CIM 모델을 토대로 구축하는 것이 중요했다."

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정의되지 않은 표준을 표준이라고 할 수 있을까?

그러나 IBM 팀은 처음에는 문서의 의미가 모호한 경우가 많았고 때로는 문서가 존재하지 않으면서 CIM 모델을 사용하는 데 문제에 봉착했다. 이 모델 중 일부는 오브젝트 레벨에서 문서화되었으며 때로는 필드 레벨에서 문서화되기도 했다. 그러나 특정 유스 케이스와 관련된 문서는 없었다. 다시 말해서 문서화가 잘못되었다고 할 수 있었다. "CIM 모델을 위한 마스터 클래스가 있었던 상황도 있었으며 오브젝트 상속이 문서에 올바르게 기술되지 않은 경우도 있었다"고 Schiller는 말한다.

IBM 팀에서 확신할 수 없었던 필드나 오브젝트가 특정 디바이스의 기능에 핵심 역할을 하는 경우도 있었다. 결국 IBM 팀은 특정 스펙에 대한 원래의 의도를 두고 논쟁에 휩싸였다.

IBM 팀에서 계량기 판독에 필요한 데이터 모델을 만들려고 할 때, 매우 놀랄만한 상황이 발생했다. CIM 데이터 모델은 판독과 간격 판독이라고 하는 서로 다른 두 가지 방식을 사용하여 계량기를 판독한 값을 기록한다. 표준 판독 오브젝트는 가끔 사용할 목적으로 디자인된 것 같았으며 다루기가 매우 힘들었다. "계량기 판독과 관련된 표준 정의를 사용하는 경우, 판독을 위해서는 매번 컨테이너를 작성하게 되며 15분마다 계량기를 읽는다고 하면 계량기당 하루에 96개의 오브젝트가 작성된다"고 Herdt는 말한다. 한 달에 한 번 읽는 경우에는 아무런 문제가 없었지만 IBM 팀은 스마트 계량기를 사용하여 수 분 간격으로 판독하기로 계획했으며 그 결과 데이터양이 빠르게 늘어나게 되었다.

IBM 팀은 실제 간격 판독 오브젝트 모델을 조사하면서 이 모델이 작동하려면 계량기를 판독하는 간격이 매우 일정해야 한다는 것을 알았다. "기본 스마트 계량 인프라에 초 단위로 정확하게 판독하는 기능이 없었기 때문에 판독 간격이 동일하다는 것을 보장할 수 없었다"고 Herdt는 말한다. 그 대신 IBM 팀에서는 고용량 데이터로 인한 영향을 상쇄할 수 있는 데이터 관리 정책이 필요하다는 점을 이해하고 표준 계량기 판독 오브젝트를 사용했다.

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검색했지만 찾을 수 없었음

일기 예보의 경우와 마찬가지로 IBM 팀에서 자신들의 요구사항에 근접하는 개념을 찾을 수 없었던 적이 몇 번 있었다. 날씨를 보면 에너지가 어떻게 소비(여름철 냉방 및 겨울철 난방)되고 생성(풍력 발전, 태양광 및 수력 발전 설비)되는지 알 수 있다. 그러나 CIM 모델에서는 날씨와 같은 개념이 고려되지도 않았기 때문에 IBM 팀에서는 시맨틱을 오용하지 않도록 자체적으로 데이터 모델을 구축했다.

결함을 처리하고 CIM 모델을 문서화하는 데 필요한 모든 작업은 잘 활용되었으며 일기 예보 모델과 이 모델을 지원하는 시맨틱은 여러 가지 변경사항 중 하나로 IBM 팀에서 이러한 사항을 CIM 모델을 유지보수하는 표준 기관에게 다시 제안할 예정이다. "CIM 데이터 모델은 매우 빠르게 변한다"고 Herdt는 말한다. "이 모델은 6 ~ 12개월마다 업데이트되며 이러한 변화 속도는 에너지 산업과 유틸리티 산업에서는 매우 빠른 것이다." 이미 IBM 팀에서는 미래의 요구를 예상할 수 있기 때문에 이러한 유연성은 장점이 될 수 있다. "현재 CIM 모델에서는 스마트 계량 기능을 다루고 있지만 필요한 모든 다양한 요금제를 다루고 있지 않다"고 Herdt는 말한다. "시간과 사용량에 따른 요금제를 만들 수 있었지만 궁극적으로는 날씨, 에너지 사용 가능성, 그리드 로드 및 기타 변수에 따른 요금제를 만들어야 할 것이다"

CIM 모델과 관련하여 IBM 팀에서 진행 중인 과제 중 하나는 전체 데이터 모델을 더욱 구체화하는 방법을 찾는 일이다. 개별 조직에서 단순히 이 모델을 따르고 자신들의 데이터가 다른 조직의 데이터와 일치할 것이라고 확신할 수 있을 정도로 CIM 모델은 아직 제대로 정의되지 않았다. "현재, 이 모델에는 컨텐츠 레벨에서의 규칙이 없기 때문에 모든 사용자가 동일한 방식으로 데이터 컨테이너를 사용한다고 할 수는 없다"고 Shiller는 말한다. "예를 들면, 디바이스의 일련 번호 필드에는 제조업체의 일련 번호, 디바이스를 설치한 해당 조직에서 발행한 자산 태그 번호 또는 이와는 완전히 다른 무언가가 포함될 수 있다.

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라이트, 네트워크 준비, 액션!

E-Energy 프로젝트에 참여한 파트너들이 자체 프로젝트에 이 모델을 사용하기 시작함에 따라 IBM 팀에서 정의한 데이터 모델과 시맨틱을 정확하게 테스트할 수 있는 기회가 곧 올것이다. "앞으로 수개월 동안 우리의 모델과 코드를 통해 실제 스마트 계량기와 유틸리티 백엔드 시스템의 데이터를 테스트하게 될 것이다"라고 Herdt는 말한다. 금년 후반기에는 자신들이 구축에 도움을 준 모델을 기반으로 한 완전한 현장 시험을 볼 수 있을 것으로 Herdt와 Schiller는 예상한다. 그 이후에는 어떻게 진전될지 예측하기 힘들다. 그러나 어떤 경우에든 현재 스마트 그리드 데이터 인프라를 확립하는 데 소비된 에너지는 미래를 위한 현명한 투자가 될 것이며 데이터 전문가와 고객을 위해서도 좋은 투자가 될 것이다.

필자소개

Cameron Crotty is the editor of IBM Data Management magazine.