[신년 기획] E수송 배관 안전관리도 기술혁명 시대
[신년 기획] E수송 배관 안전관리도 기술혁명 시대
  • 박병인 기자
  • 승인 2021.01.04 11:00
  • 댓글 0
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‘난제’ 지하배관관리, 첨단기술로 해결한다
가스기술公, 광케이블 안전기술 보령 LNG터미널 적용
도시가스업계, 내비게이션·전기신호 이용 사고 신속대응
DAS 시그널 분석 절차.
DAS 시그널 분석 절차.

[투데이에너지 박병인 기자] 지하매설배관 관련 안전사고는 많은 인명, 재산적 피해를 야기한다. 하지만 지하에 매설돼 있어 안전 위험성은 물론 현황파악조차도 쉽지 않은 것이 현실이다.

다행히도 최근 첨단기술이 발달하고 있어 향후 지하매설배관 안전진단시 유용하게 응용될수 있을 것으로 기대되고 있다.

실제로 한국가스기술공사(사장 고영태) 및 일부 도시가스 사들은 광케이블, 증강현실, GPS기반 내비게이션 등 지하매설물 안전관리 강화를 위해 첨단기술을 적용하고 있다.

이에 가스기술공사, 도시가스사 등 LNG업계가 지하매설 안전관리에 어떠한 첨단기술들을 적용하고 있는지 알아봤다. /편집자 주

■ 광케이블, 지하매설 배관관리 ‘특효약’
천연가스 배관망 등 지하매설배관들은 외력에 의한 손상을 사전에 파악해 관리할 수 있는 기술이 중요하다.

이에 최근 국내외 국가들의 광케이블을 응용한 배관안전관리 기술이 발달하고 있으며 실효성있는 방안인 것으로 분석되고 있다.

광케이블은 반영구적이며 장거리 송수신이 가능하다.

또한 전자기파의 영향을 받지 않고 비전도성으로 인해 부식되지 않는 장점도 존재한다. 이 같은 특징을 이용해 다양한 상태기반 감시시스템으로 개발되고 있다.

광케이블은 크게 포인트형 센서와 분산형 센서로 나눠진다.

FBG(Fiber Bragg Grating)는 대표적인 포인트형 센서로 변형률과 온도에 의한 빛의 회전 격자와 굴절률 변화에 Bragg 파장의 변동을 감지하는 방식이다.

분산형 센서는 광섬유가 다양한 산란을 일으키는 특성을 이용한 센서다. 빛의 산란 종류는 Raman, Brillouin, Rayleigh 등 크게 세 종류로 나뉜다.

Raman 산란은 빛의 후방 산란광 중에서 입사광의 주파수와 차이를 두고 안티스토크광과 스토크광이 존재하게 된다. 이 산란광은 Rayleigh 또는 Brillouin 산란광 보다 작은 세기를 갖는데 광섬유에 가해지는 온도변화에 따라 변화하기 때문에 온도감지 센서에 잘 활용된다.

Brilliouin 산란의 경우에는 Rayleigh 파장과 아주 근접해 분리하기 어렵다는 단점이 있으나 케이블의 변형율 또는 온도변화와 비례해 변화하므로 이에 대한 감지가 가능하다.

Rayleigh 산란은 케이블의 밀도변화에 대해 파장 변화가 없는 대표적인 산란광이다. 입사광과 같은 파장대를 가진 산란파 중 가장 큰 세기를 갖고 있어 위치를 파악하는데 활용된다.

■ 상황마다 적용기술 달라
광케이블을 활용한 배관안전관리 기술은 DTS(Distributed Tempurature Sensing System), DAS(Distributed Acoustic Sensing System), DSS(Distribute Strain Sensing System) 등이 활용된다.

DTS의 경우에는 광케이블을 통해 배관, 토양의 온도를 측정해 활용하는 기술로 현재 한국지역난방공사, 한국전력에 활용되고 있다.

DTS는 운용, 유지관리 기술이 타 시스템에 비해 향상돼 있는 상태이며 빠르고 정확하고 신뢰성 높은 온도 측정 성능을 자랑한다.

온도감지율이 높고 측정범위가 넓어 신속한 화재 감지가 가능하며 단방향, 양방향 측정선택도 가능하다는 특징이 있다.

DAS의 경우에는 소음에 따른 진동을 측정해 사전에 손상용인을 파악하고 도유 등 범죄를 방지하는 시스템으로 현재 대한송유관공사에서 진동감지에 의한 도유사건 방지 등 실증테스트를 진행하고 있다.

DAS는 높은 공간분석능력으로 수천개의 지점 감지가 가능하며 초 단위의 빠른 스캔으로 실시간 모니터링도 가능하다. 문제 발생 시에는 신속하고 정확하게 위치파악이 가능하고 유지보수비용이 저렴하다는 것도 특징이다.

DSS의 경우에는 주변 토양의 변형으로 인해 발생하는 스트레인의 변화를 측정하는 시스템으로 한국가스공사, 한국농어촌공사에서 실증테스트를 진행하고 있다.

DSS는 지반 구조물의 변형에 대한 분산 모니터링이 가능하다는 특징이 있다. 빠르고 정확하며 신뢰성 높은 변형측정이 가능하며 오랫동안 진행되는 토양변형에 대해서도 측정이 가능한 시스템이다.

가스공사는 지반 변형이 천연가스 배관에 미치는 영향을, 농어촌공사는 제방에 대한 변형을 확인하는 실증테스트를 실시한 바 있다.

가스기술공사는 이 같은 시스템들을 기반으로 테스트가 아닌 실제적용을 추진 중에 있다.

가스기술공사는 지난 2월 보령 LNG터미널 주 배관사업에 광케이블을 활용한 안전기술을 적용키로 협의을 완료했다.

천연가스, 수소 등 고압배관은 타공사에 의한 배관망 손상이 가장 위협을 주는 요인이기 때문에 DTS보다는 DAS, DSS 복합시스템 적용이 유리하다고 판단해 보령 LNG터미널 배관에 적용하기로 결정했다.

다만 첨단기술이다 보니 아직은 누적된 데이터가 없어 관련 연구가 더 진행돼야 할 것으로 보인다.

■ 해양에너지, 도로 위 안전함 더하다
해양에너지는 매설배관 정보가 지도상으로 표시되는 스마트 내비게이션 ‘SR+’를 업계최초로 도입해 안전관리 강화를 이룩하고 있다.

SR+는 담당자, 팀별 안전점검구간이 변화해도 빠른 적응이 가능하고 숙련자가 아닌 신입사원, 업무 미숙자도 순회점검 오류를 최소화할 수 있다.

특히 해양에너지 권역에서는 도시가스 배관 길이가 2009년 1,190km에서 2016년에는 1,996km, 2019년에는 2,299km까지 늘어나는 등 안전관리가 필요한 도시가스 배관이 점차 증가하는 추세에 있어 SR+가 효율적으로 활용될 것으로 기대되고 있다.

또한 SR+를 활용할 시 더 적은 인원으로 더 많은 구간을 관리할 수 있어 효율적이다,

SR+의 주요 기능 중 하나는 숙련자의 순회경로를 학습자료로 저장할 수 있다는 점이다. 저장된 자료는 후임, 신입직원의 순회업무 경로 참고자료로 활용되며 휴가 및 특별한 사유로 업무수행이 어려울 경우에도 대리점검을 맡은 직원에게 누적자료를 전달해 쉽게 업무에 적응하게 할 수 있다.

또한 SR+에는 긴급상황을 대비한 상황관제시스템도 존재한다. 이 시스템은 긴급상황이 발생하면 정보제공, 위치기반의 관제정보를 제공하며 이를 통해 긴급상황 발생 시 안전관리 직원이 신속하게 대응하게 할 수 있다는 장점이 있다.

이외에도 SR+에는 실시간 업무연계시스템, 업데이트 자동화 기능 등이 탑재돼 있다.

해양에너지의 관계자는 “SR+를 통해 배관 안전관리에 효율성, 편의성을 더했기 때문에 현장관리자들의 만족도가 매우 높은 상황”이라고 설명했다.

■ 씨엔씨티에너지, 매설배관 데이터 시각화
매설배관은 눈에 띄지 않기 때문에 시각화를 통한 매핑이 가장 중요한 요소이자 기본이라고 할 수 있다.

씨엔씨티에너지는 효율적인 전기방식관리 및 이상 발생 시 조치 분석 시간을 최소화 하기 위해 ‘전기방식 매핑 프로그램’ 적용을 추진하고 있다.

주요내용은 전위 데이터를 시각화해 공급권역 배관 실시간 모니터링이 가능하며 이상발생 시 발생지역 구간확인도 용이하다.

이를 통해 즉시 모니터링 및 조치로 배관수명 연장이 가능하며 전위 이상 발생 시 신속한 점검대상 및 구역선정으로 조치시간을 단축시킬 수 있으며 신속한 원인분석도 가능하다.

실제로 씨엔씨티에너지는 지난 1월 전기방식 매핑시스템을 활용해 이상을 발견, 사전조치를 진행한 바 있다.

전기방식 매핑시스템을 통해 대전 서구의 다세대 건물 인근의 배관에서 전위미달을 감지, 기술자가 즉시 출동했다.

전위미달 감지 당시 기술자는 원격감시 전위기록과 비교했을 때 급격하게 전위가 +방향으로 변화한 것을 확인하고 타시설 접촉을 의심했다. 전기방식 매핑시스템을 활용해 점검영역을 도출하고 현장에 도착해 실제 전위를 재측정한 결과 전위미달을 확인했다.

기술자는 관련 조치를 시행해 추가적인 사고발생을 방지할 수 있었다.

이처럼 전기방식 매핑시스템을 활용하면 이상 발생위치를 특정하는 시간이 상당히 단축되고 전위 변화에 따른 상태 추리도 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

현재 LNG, 도시가스 업계는 다양한 첨단기술을 접목해 안전관리를 강화하고 있는 상황이다. 향후에도 업계가 어떠한 첨단기술을 도입해 국민들의 안전을 지켜줄지 관심이 모이고 있다.



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