국내 도시가스산업이 고성장에서 저성장으로 돌아서면서 더 이상 공급확대만이 기업의 가치창출을 한다는 경영마인드에서 벗어나 수요처와 고객에게 편리하고 안전하게 도시가스를 공급할 수 있도록 소비자 중심의 경영이 중시되고, 이를 실천하고 있다. 그 핵심과제로 고객만족을 위한 안전 분야의 시스템 첨단화와 기술 고도화이다.
불과 몇 년 전까지만 해도 업계 대표적인 안전관리시스템으로는 GID, SCADA, 매설배관 위험진단시스템(PiRAS), 자하매설물 탐사장비 등이 손꼽혔지만, 이젠 이 같은 시스템들을 기틀로 두 단계 업그레이드된 기술과 시스템들을 개발, 현장에 활용하고 있다.
삼천리
스마트 배관망관리시스템
도시가스시설에 IoT 접목
안전관리 업무 효율성 증대
기존 전기방식의 기술 고도화
밸브실 24시간 안전상태 체크
삼천리는 가스업계 최초로 지하매설 배관관리에 IoT·빅데이터·데이터마이닝 기술을 접목한 차세대 스마트 배관망 관리시스템을 개발, 운용 중에 있다.
삼천리는 지난 2017년부터 LG유플러스의 NB-IoT망을 활용하여 스마트 배관망관리시스템 개발·적용을 시작하였으며, 그 효용성을 검증하며 전 지하시설물에 점진적으로 확대하기 시작했다. 지하 매설배관 관리에 IoT·빅데이터·데이터마이닝 기술을 도입한 지능형 관리기술을 적용한 것은 이번이 처음이다. 스마트 배관망관리시스템은 기존 인력에 의해 관리되던 도시가스 배관망을 첨단 ICT 기술을 통해 데이터를 수집하고, 빅데이터 분석을 통해 보다 효율적으로 도시가스 시설을 관리할 수 있는 기술로 쉽게 설명하면 도시가스 시설에 사물인터넷 기술을 도입한 지능형 관리기술 서비스라고 보면 된다.
삼천리가 도시가스, 집단에너지, 발전사업 등을 추진하면서 쌓아왔던 오랜 배관망관리기술에 LG유플러스의 가정용 서비스, 플랜트 관리 관련 IoT 기술을 접목해 도심지 내 매설된 산업 인프라의 관리 패러다임을 변화시킬만한 기술로 평가된다.
스마트 배관망관리시스템은 지하에 매설된 도시가스 시설관리에 필요한 다양한 현장데이터를 분석하여 사용자에게 사물인터넷 통신을 통해 전송함으로써 현장의 상태를 정량적으로 파악하고, 돌발 상황에 신속하게 대처할 수 있다.
핵심 기능은 각 밸브실의 가스누출 및 침수 여부를 원격으로 24시간 감시할 수 있는 ‘스마트 밸브실 모니터링 모듈’은 물론이고, 매설배관의 부식상태를 확인하고 확인된 배관 상태에 따라 즉각 대응이 가능한 ‘스마트 전기방식 모니터링 모듈’로 구성되어 있다. 특히 스마트 전기방식 모니터링 모듈은 배관에 일정한 전위를 주어 부식을 방지하는 전기방식 전위측정 기능과 외부 환경으로 인한 배관의 전기적 간섭을 감지하는 기능을 가지고 있어, 배관부식을 사전에 방지할 수 있다.
삼천리는 이번 시스템 도입으로 종전까지 안전요원들의 업무 위험도를 낮출 수 있고, 사물인터넷 원격 모니터링이 가능해짐에 따라 직접 현장에 출동하지 않더라도 관제 센터에서 편리하고, 안전하게 배관망의 이상 유무를 확인하고, 그때그때 조치할 수 있게 안전관리의 효율성은 물론이고, 고객에게 보다 나은 서비스를 구현할 수 있다.
서울도시가스
소물 스마트 전위측정용 단말기
배터리 교체주기·전위 불량 예방
안테나 내장형 고성능 단말기
도시가스배관 안전성 확보
안전요원의 업무환경 개선
서울도시가스는 도시가스 배관을 효율적이고, 안전하게 관리하면서, 도로상에서 업무를 수행하는 안전요원의 사고 예방을 위해 소물 인터넷(LTE-M)망을 이용한 고성능 스마트 전위측정용 단말기를 개발했다.
이번 스마트 전위측정용 단말기는 지난해 1월 위지트에너지&옴니시스템, KT와 공동연구로 개발한 것으로, 서울도시가스는 하드웨어 기술과 관제 프로그램 개발을 맡았고, KT는 통신기술 및 기능검증 분야, 위지트에너지&옴니시스템은 단말기 개발 및 제작을 각각 맡았다.
스마트 전위측정용 단말기는 기존의 안테나 설치 문제점을 개선한 고성능 안테나 내장형 단말기로, KT의 소물 인터넷(LTE-M) 통신망을 이용하여 KC인증을 통과했고, 동시에 통신요금도 CDMA 방식보다 약 1/3정도 저렴한 것이 특징이다. 배관의 부식 여부를 보다 효율적으로 관리하고, 예방할 수 있어 TEST BOX의 성능을 업그레이드 한 것이다.
여기에다 종전의 단말기보다 성능을 한층 높이기 위해 소비전력을 최소화한 저 전력설계로 배터리 수명을 극대화 했다는 점이 또 다른 기술이다. 이 같은 최저 전력설계로 배터리 수명이 5년 이상 가능하게 됐다.
특히 관제 솔루션의 오픈 소스 하드웨어와 프로그램을 자체 개발하여, 기술력을 높였고, 추가로 정․배류기 RTU도 개발, 운용함으로써 유지 보수도 자체적으로 가능한 통합 관제 솔루션을 구축했다.
상호 쌍방향 통신이 가능하여 펌웨어 업그레이드 작업을 별도의 현장인력 지원 없이 가능하도록 설계하여 안전요원의 작업 능력과 업무 효율을 한층 높였다.
서울도시가스는 이번에 스마트 전위측정용 단말기를 개발함에 있어 사후 관리에 대한 문제도 개선하도록, 케이스는 내부 결로와 동결을 방지할 수 있도록 이중구조로 설계했다. 이는 외부에 노출된 단말기가 온도 변화에 적극적으로 대처할 수 있는 내구성을 높였고, 방진 및 방수등급에서도 IP68 등급을 취득해 최고 성능을 갖췄다는 평가를 받고 있다.
반면 단말기 제작원가를 획기적으로 낮추어 타사 제품에 비해 가격경쟁력을 한층 높였다. 또 단말기 제작원가는 낮추고, 유지보수가 가능한 전기방식 통합 관제 솔루션까지 구축했다. 서울도시가스는 성능이 우수한 소물 인터넷 전위측정용 단말기를 올 연말까지 400여 개소에 설치하여 배관안전성을 더욱 강화한다는 계획이다.
코원에너지서비스
배관건전성모니터링시스템
타 공사 매설배관 모니터링
도시가스배관 건전성 확보
휴대용 이동 설치 전위측정 가능
위험요소 사전관리로 예방안전
코원에너지서비스는 대형 굴착공사장 등 타 공사 주변에 매설된 도시가스배관을 보다 안전하고, 효율적으로 관리하기 위해 원격관리가 가능한 배관건전성 모니터링시스템을 개발, 현장에 적용하고 있다.
이 시스템은 배관의 건전성을 해칠 수 있는 각종 위험 요소를 비롯해 타 공사 충격, 응력, 부식에 대한 원격모니터링을 실시, 배관의 변형, 충격, 지반침하에 로 인해 미칠 수 있는 배관의 응력과 전위 변화를 감시, 도시가스배관의 안전성을 확보하는 시스템이다.
종전까지 한국가스공사가 고압 배관을 효율적으로 관리하기 위해 도입, 운영해 왔던 외부 충격 감지 및 통보시스템에서 고도화기술이 장착된 선진 배관안전관리시스템이라고 할 수 있다.
특히 코원에너지서비스가 개발한 이번 배관건전성 모니터링시스템은 안전관리가 어려운 도심지 내 대형 굴착공사장에서도 휴대용 이동설치가 가능하도록 제작됐다는 점이 특징이다.
그만큼 위험요소가 많이 발생할 수 있는 장소에서도 매설 배관의 안전을 실시간으로 감시하고, 관리할 수 있어 효과적인 배관안전관리가 가능하다.
이 시스템의 감시 기능은 크게 충격(진동), 응력, 전위 3가지이며, 특히 충격 감지 기능은 배관에 충격이 가해질 경우 배관 표면에 부착된 진동센서로 충격을 감지할 수 있고, 여기에다 누수 지점 탐지 알고리즘으로도 쓰이고 있는 상호 상관 함수법을 이용하여 충격발생거리까지 계산이 가능하다.
공사장 인근 배관은 여러 외적 요인으로 진동을 받을 수 있고, 특히 지반 침하 등으로 일정 수준 이상의 진동을 받게 되면 안전상의 문제가 야기될 수 있다.
이러한 진동이나 타 시설물 접촉 등으로 발생하는 배관의 변형을 사전에 예방하고, 위험요소를 차단할 수 있도록 배관에 스트레인 게이지를 부착하여 원격 감시가 가능하다.
또 다른 장점은 바로 전위측정장비도 함께 갖추고 있다는 점이다. 지하철 공사 등 타 공사로 배관 피복이 손상되어 발생되는 배관의 부식을 막기 위한 것으로 전위 감지가 약 1km까지 가능하다.
코원에너지서비스는 이번 배관건전성 모니터링시스템 개발로 지하철 공사장, 대형 공사장 등 위험요소가 많은 지역의 배관관리를 보다 효율적으로 할 수 있을 것이며, 향후 IOT기술을 접목한 시스템도 개발을 검토 중이다.
