멀티레벨 인버터 고장 진단 정확도 99.44%, AI가 스스로 최적의 진단 모델을 설계했다
DARTS 기반 자동 신경망 설계가 인버터 고장 진단과 엣지 AI 배포 성능을 동시에 높였다 태양광과 풍력 발전이 늘어나면서 전력을 변환하는 인버터의 중요성이 커지고 있다. 하지만 인버터 내부 반도체가 고장 나면 전력 품질이 떨어지고 시스템 전체가 멈출 수 있다. 문제는 일부 고장이 서로 매우 비슷한 파형을 만들어 기존 진단 방식으로는 구분하기 어렵다는 점이다. 2026년 발표된 연구에서는 이런 문제를 해결하기 위해 DARTS(Differentiable Architecture Search)라는 자동 AI 설계 기술을 활용했다. 연구진은 사람이 직접 신경망 구조를 설계하는 대신 AI가 스스로 최적의 진단 모델을 찾도록 만들었다. 그 결과 고장 진단 정확도는 *99.44%*를 기록했고, 모델 크기는 0.2417M 파라미터에 불과했다. 또한 NVIDIA Jetson Orin Nano 같은 엣지 장치에서도 실시간에 가까운 속도로 동작했다. 전력전자 분야에서는 왜 이런 접근이 중요할까. 그리고 AI가 스스로 설계한 모델은 기존 방식보다 무엇이 달랐을까. 멀티레벨 인버터는 높은 성능 대신 고장 진단이 어려워졌다 현대 전력 시스템은 단순한 2레벨 인버터보다 CHMI(Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter)를 많이 사용한다. CHMI는 여러 개의 H브리지를 직렬로 연결해 보다 부드러운 전압을 출력한다. 전압 품질이 좋고 고출력 시스템에 적합하기 때문에 태양광 발전소, 전기차 구동장치, 충전소 등에서 널리 활용된다. 하지만 장점이 많아질수록 문제도 생긴다. 출력 단계를 늘리려면 IGBT라는 전력 반도체 스위치가 더 많이 필요하다. 반도체 개수가 증가할수록 고장 가능성도 높아진다. 특히 연구진은 개방회로 고장(Open-Circuit Fault, OCF)에 주목했다. OCF가 발생하면 특정 스위치가 더 이상 정상적으로 전류를 흐르게 하지 못한다. 그러면 전압과 전류 파형이 왜곡되고 장기적으로 다른 부품에도 손상을 줄 수 있다. ...