실시간으로 지하 도시가스배관 관리해 안전에 큰 기여
맨홀 아래서도 안정적인 통신 지원
배터리 교환 주기도 5년 이상 구현
개발 시스템 국가산단 2500개소 구축
지하매설배관 안전관리 현황 및 문제점
국가산업단지에는 많은 수의 화학관, 가스관이 매설되어 있으며, 지하매설배관의 가스 및 유해물질 누출로 인한 사고는 심각한 인적·물적 피해를 야기시킨다. 지하매설배관은 토양 특성 및 환경적 영향 등에 의한 부식으로 인한 시설물 손상 위험에 상시 노출되어 있으며, 특히 울산국가산단에는 1,700Km에 달하는 배관이 매설되어 있어, 지하 배관 안전관리 고도화에 대한 필요성이 대두되고 있다.
지하매설배관의 부식을 방지하기 위해서 일반적으로 외부전원법 또는 희생양극법의 방식(Cathodic Protection)을 하고 있으며, 지하매설배관의 방식전위를 측정하여 확인하는 것이 가장 현실적인 방법이다.
도시가스의 경우 KGS 코드 FS551에 방식 및 방식전위 측정에 대한 기준이 정의되어 있다.
현재 지하매설배관 방식전위 측정은 인력에 의존해서 수동으로 방식전위를 측정, 대장에 정리하는 수동적인 방법에 의존하고 있어 비효율성, 작업자 안전, 실시간 관리 미비로 인한 문제점을 가지고 있어, 꾸준히 원격 방식전위 측정에 대한 필요성이 대두되어 왔다. 이러한 가운데 일부 도시가스 사업자를 중심으로 다양한 기술적 시도가 이루어져 왔으나, 맨홀 하부에서의 안정적인 통신 문제, 배터리 교체주기 등의 기술적인 한계로 인하여 확산이 이루어지지 않았다.
사물인터넷(IoT) 기반 스마트 배관망 안전관리 솔루션은
2016년 ‘차량 기반의 방식전위 측정 시스템’이 개발되어 일부 도시가스 사업자를 대상으로 시범 설치되었으나 배터리 수명과 차량에 의한 통신 간섭, 안테나 맨홀 시공 등과 같은 현장 운영상의 여러 문제로 인하여 사업화에 실패하였다.
이후 맨홀 하부에서의 안정적인 통신 및 대기전력 최소화를 위한 연구가 거듭된 끝에 올해 삼천리, 엘지유플러스 등의 노력으로 ‘사물인터넷(IoT) 기반 스마트 배관망 안전관리 솔루션’ 개발이 성공되었다.
사물인터넷(IoT) 기반 스마트 배관망 안전관리 솔루션은 엘지유플러스의 협대역사물인터넷(NB-IoT) 통신을 기반으로 제품과 안테나를 최적화 설계 개발하여 맨홀 아래에서도 안정적인 통신을 지원하며, 계측 및 대기전력을 최소화 하여 배터리 교체주기를 5년 이상으로 구현하였다.
스마트 배관망 안전관리 솔루션을 위해서 강우로 인한 침수상태의 맨홀 하부의 테스트박스에서도 장기간 안정적인 동작을 지원하는 IP68등급의 비방폭형 방식전위 측정 단말, 울산국가산단 방폭지역의 버티컬 형태의 테스트박스에 설치 가능한 방폭형 방식전위 측정단말, 정류기의 입력, 출력 전압·전류 측정 단말, 도시가스 밸브실의 방식전위, 침수, 방식전위 측정 단말, 매설형 고체기준전극(포화황산동) 및 인공지능 기반의 지하배관망 건전성 분석을 지원하는 GIS 기반 통합 모니터링 플랫폼이 개발되었다
개발된 시스템은 삼천리 및 국가산단을 대상으로 약 2,500개소에 구축되어 서비스가 제공되고 있으며, 과학기술정보통신부와 정보통신산업진흥원의 자금 지원으로 울산광역시와 함께 울산국가산단 내 지하배관을 대상으로 시스템 시범 구축이 완료되었다.
향후 기대효과는
개발된 시스템은 기존의 사업화의 가장 큰 문제였던 맨홀 하부에서의 안정적인 통신을 지원하고, 5년 이상의 배터리 교체주기를 제공함으로써 도시가스 및 국가산단 지하배관 현장에 적용 가능한 기술 수준을 달성하였다.
본 시스템은 정류기의 간헐적인 이상이나 고장을 즉시 확인 가능하며, 배관별 각 테스트박스의 장기적인 데이터 분석을 통하여 배관 건전성 분석을 제공한다. 사물인터넷 기반 지하배관 안전관리 시스템은 기존 인력에 의한 주기적인 현장 방문이 아닌 센싱 기술과 사물인터넷기술을 통해서 지하배관의 상태를 실시간으로 확인, 관리함으로써 지하배관의 안전관리를 한 단계 더 끌어올릴 수 있을 것이다.
사물인터넷 기반 스마트 배관망 안전관리 솔루션 개발에 참여하고 있는 업체 중 하나인 한국플랜트관리는 현재 지하배관의 디지털 트윈 연동 기술을 개발하고 있으며, 이를 통해서 보다 종합적이고 효과적인 지하배관 안전관리 기술을 제공하여 국민의 삶의 질을 높이고 생명과 환경을 보호하는데 기여하고자 한다.