인력의 효율적 배치

시간낭비 방지로 원가 절감

배관망 해석업무의

효율성·정확성·일관성 추구

 

디지털 트랜스포메이션이라는 시대적 조류와 글로벌 팬데믹 영향으로 도시가스 업계는 새로운 변화의 계기를 맞고 있다. 이와 같은 상황에서 발생한 글로벌 팬데믹의 영향은 기존의 경험과 연륜만으로는 그 변화추이를 예측하기 힘든 현상들을 불러일으켰고 이에 대한 대응방법은 이전에는 경험하기 힘든 신속성과 정확성을 필요로 하게 되었다.

본 기고에서는 도시가스사들의 배관망 해석 분야를 중심으로 위에서 언급한 디지털 트랜스포메이션과 글로벌 팬데믹이라는 두 가지 새로운 변화 요인에 대처하기 위해 도시가스사가 준비해야 할 필수적인 배관망 해석 기술에 대한 소개를 하고자 한다.

국내의 경우 광주 해양에너지가 시너지가스(Synergi Gas)를 기반으로 고객관리 모듈(Customer Management Module)과 모델 빌더 모듈(Model Builder)을 모두 활용하여 과거 4년 치 누적 도시가스 공급량 데이터와 검침 이력 데이터 그리고 기상 데이터를 활용하여 기상변화에 따른 수요 예측을 진행하고 있고, 이 분석된 수요량을 모델 빌더를 통해 각 수용자 노드에 부여하여 배관망 해석을 수행하고 있다.

해양에너지의 예처럼 도시가스 배관망 해석 분야는 과거 데이터 분석과 현재 배관망의 물리적 상태 그리고 미래 수요 변화 예측이라는 세 가지 별도의 카테고리가 분리되어 진행되고 있는 것이 국내의 현실이다. 이 세 가지 주요 범주가 분리되어 해석결과가 도출됨으로써 각 범주들 사이에서 발생한 간극을 매울 수 있는 통합의 기술이 절실히 필요하며 이 통합의 기술이 바로 디지털 트랜스포메이션이라고 할 수 있을 것이다.

필자는 도시가스 배관망 해석의 복잡하고 지난(至難)한 과정들을 잘 이해하고 있고 이에 대한 기술지원들을 수행하면서 이 과정 전체를 자동화할 수 없는지에 대한 질문을 수없이 받아오던 작년 미국에서 DNV User 컨퍼런스에서 한 발표자의 발표에서 해답을 찾게 되었다.

이 발표를 접하고 난 후 DNV사의 모델 자동화 과정(Automatic Model Builder)이 국내 도시가스사에 도입될 수 있다면 배관망 해석에 대한 많은 난제를 해결할 수 있는 좋은 사례라고 생각했다.

무엇보다도 도시가스 배관망 해석 엔지니어들이 입력 데이터 무결성 검토와 해석결과 분석이라는 좀 더 가치 있는 업무에 시간을 할애할 수 있을 것이라는 기대를 할 수 있으며 도시가스사 입장에서도 기존 배관망 해석 과정의 전체 업무 시간을 대폭 절감하는 동시에 신뢰성 있는 해석결과를 확보할 수 있으므로 경제성은 물론 기술적인 안정성을 확보할 수 있게 된다.

이 발표는 다음과 같은 질문으로 시작된다. 1)얼마나 자주 당신 회사의 도시가스 배관망 모델을 업데이트하거나 다시 구축하나요? 2)얼마나 많은 도시가스 배관망 모델을 구축하며 어느 정도에 시간이 이 과정에서 소요되나요? 3)좀 더 중요한 해석업무 진행을 방해받기도 하나요? 4)최신 정보가 반영된 도시가스 배관망 모델 구축을 원하십니까? 5)배관망 운영 모델링 분석을 위해 최신 정보가 반영된 배관망 모델 구축을 원하십니까?

발표자 Dean은 위 5가지 질문의 답으로 모델 자동화 과정(Automatic Model Builder)로 제시하고 있다.

▲ <그림1>Automatic Model Building 과정에 대한 전체적인 구조를 도해화하여 설명한 자료

<그림1>의 고객 데이터 단계에서 확인할 수 있는 것처럼 도시가스 회사들은 GIS 시스템을 운영하고 있고 이것으로부터 배관망 모델 구축자료와 정보를 추출하여 배관망 모델 구축과정의 기본으로 삼고 있으며 배관망 모델의 기준 설정값을 확보하고 있다. 이렇게 복잡한 데이터와 설정 중에 기본적인 입력사항에 대한 정의가 되어 입력사항으로 사전에 준비되고 개별 과정들을 모두 자동화하여 연계하면 모델 구축과정 전체가 하나의 통합된 Process화 될 수 있다는 점이 이 모델 자동화 과정(Automatic Model Builder)의 최대 장점이라 할 수 있다. 특히 모델링 구축과 수요분석 및 할당작업이 병렬로 진행됨으로써 도시가스사의 배관망 해석결과에 더욱 신뢰성을 확보하고 작업시간을 단축해 줄 수 있다.

추가적인 장점 중 하나는 모델 구축 주기가 프로그래밍화 되어 도시가스사에서 지정한 주기별(월별, 분기별 등)로 생성이 가능하다는 점은 규칙적인 배관 해석결과 업데이트와 과거 모델에 대한 이력관리 등에 특화되었다고 볼 수 있을 것이다.

무엇보다도 도시가스 배관망 회사 입장에서는 인력의 효율적인 배치와 시간 낭비를 방지하여 원가절감을 기대할 수 있고 배관망 해석 담당자의 경우 해석결과 분석에 집중함으로써 본인의 해석결과에 신뢰성을 가질 수 있게 될 것이다.

위 장점들을 세 가지 요소로 구분해 보면 배관망 해석업무의 효율성, 정확성, 일관성이라 할 수 있을 것이며, DNV의 기술표준에 부합함으로써 향후 Synergi Gas 운영에 대한 확신을 더할 수 있을 것으로 기대된다.

 

Automatic Model Builder의 실제 구축 사례 소개

DNV로부터 Synergi Gas를 기반으로 모델 자동화 과정(Automatic Model Builder)을 도입하여 구축한 실제 사례로 소개할 천연가스 공급회사는 남미 대륙에 위치해 있으며 회사 규모는 170만명의 가스 소비자에 대한 공급 배관망을 운영하고 있다. 해당국가의 GDP의 27%와 에너지 소비의 34% 이상을 공급하는 정도이다. 또한 16,000km의 가스 공급망을 운영하며 80여 개 도시의 산업, 상업 및 주거용 도시가스를 공급하고 있으며 차량용 천연가스 서비스와 함께 열병합 발전소도 함께 운영하고 있다. 16,000km의 공급 배관망은 20mbar에서 35bar까지 3개 압력계층으로 구성되어 있다.

위에서 소개된 회사의 규모에서도 알 수 있듯이 이런 정도 규모의 회사에서 각 도시별로 1년 동안 단 한 차례만 80개 도시의 기본 도시가스 배관망 모델을 구축하고 이에 더해 수요량 분석을 수행할 경우 엄청난 시간과 인적 투자가 필요할 것은 두말할 나위가 없을 것이다.

이와 같은 배경에서 해당 회사는 DNV사에 개선방법을 요청했고 이런 문제를 해결하기 위한 대안으로 Synergi Gas를 이용한 모델 자동화 과정(Automatic Model Builder)을 제시하고 이를 개발하게 된 것이다.

현재 이 프로젝트는 기 설명한 1단계 모델 자동화 과정(Automatic Model Building)을 완료하고 2단계인 실시간 모델링(Real-time Modeling)단계를 진행할 예정이라고 한다.

▲ <그림2>2번째 단계 SCADA 통합과 시나리오 계획에 대한 구조 설명

<그림2>이 두 번째 단계에서는 이미 완성된 1단계 모델 자동화 과정(Automatic Model Building)과 SCADA 시스템의 통합 그리고 원격 검침 데이터들까지 배관망 해석과 운영을 연동하는 업무라고 한다. 이제 2단계까지 완료되고 나면 배관망 해석과 실시간 계측까지 통합된 하나의 플랫폼을 유지할 수 있게 되어 장단기 수요 변동 분석도 가능해지면 필요에 따라 비정상상태 해석에도 활용이 가능할 것으로 예상된다.

Synergi Gas의 모델 자동화 과정(Automatic Model Builder)은 독립적인 각각의 업무들을 하나의 플랫폼 위에서 사용자가 지정한 모델생성 일정에 맞춰 공급받을 수 있다는 개념이며 도시가스 배관망 해석 분야에서 진정한 디지털 트랜스포메이션이라고 할 수 있을 것이다.

국내 도시가스분야에서 이와 같은 해외사례를 참조하여 진정한 디지털 트랜스포메이션을 위한 변화에 한 걸음 더 다가갈 수 있는 기회가 되었으면 한다.

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