AI로 배관 가스누출 99% 정확 감지…‘초저전력 누출진단’ 기술 개발

초저전력 누출진단 기술은 높은 정확도와 저렴한 가격을 장점을 갖춰 산업현장에서 폭넓은 활용이 가능해질 전망이다.[한국원자력연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 반도체 공장의 가스배관이나 발전소 압력 배관 등에서 가스 누출이 발생하는 대형사고를 미연에 방지할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국원자력연구원은 한국전자통신연구원(ETRI) KSB융합연구단과 함께 ‘스마트센서 기반 플랜트 초저전력 지능형 누출감시진단 기술’을 개발했다고 20일 밝혔다.

원자력연구원의 누출탐지 기술과 ETRI의 AI 기술을 융합해 개발한 이 기술은 스마트 무선센서로 초미세 누출신호를 감지하고 증폭시켜 인공지능 추론서버를 통해 누출 여부를 실시간으로 판단한다. 99%의 진단 정확도는 물론이고 상용 제품 대비 최소 200배 저렴하게 공급할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 9000㎃h 건전지 한 개로 36개월간 누출을 감시할 수 있다.

이 기술을 활용하면 1.7기압 배관에 생긴 0.2㎜ 크기의 작은 구멍에서 1분당 90㏄의 누출이 발생했을 때, 스마트 무선센서를 통해 5m 이상의 먼 거리에서도 누출신호를 감지해낸다.

배관에 누출이 생겼을 때 발생하는 소리는 40k㎐ 전후의 초음파 대역에서 특징적인 신호를 보인다. 귀로 들을 수 있는 20㎐ 내지 20k㎐의 소리로도 확인할 수 있지만 누출이 미세하거나 주변 소음이 큰 경우 탐지하기 어려운 단점이 있다. 초음파 대역의 신호는 누출여부를 정확히 탐지할 수 있는 반면, 신호의 강도가 매우 약해 신호 증폭이 반드시 필요하다. 이 기술은 누출 신호를 무려 45만배 증폭시켜 5미터 떨어진 곳에서도 충분히 신호를 감지할 수 있고, 인공지능 추론을 통해 99% 정확도로 누출 여부를 정확히 판단한다.

현재 상용화된 누출신호 탐지기들은 누출을 정확하게 판단하지 못하고 의심 정보만 수집하면서도 초고용량 배터리와 컴퓨터를 사용해 가격이 비싸다.

하지만 이 기술은 자체개발한 초저전력 누출감지 센서모듈과 저가형 인공지능 서버를 사용해 10만원대의 가격으로 시스템을 구현할 수 있어, 다양한 분야에서 폭 넓은 수요가 예상된다.

또 기존 탐지기들이 초고용량 배터리나 유선 전력을 사용하는데 반해, 원자력연구원이 개발한 무선 누출 감지 스마트센서는 휴대폰 배터리 3개 용량인 9,000㎃h 원통형 건전지만으로도 36개월 동안 지속적으로 사용할 수 있다. 지금껏 무선 누출 감지 기술의 최대 약점으로 꼽히던 잦은 배터리 교체 문제를 획기적으로 해결해낸 것이다.

박원석 원자력연구원장은 “정부출연연구기관이 각자의 전문분야를 융합해 새로운 기술을 개발한 대표적인 사례”라며 “배관 누출은 안전에 직접 영향을 끼치는 사안인 만큼, 산업계와 국민 생활 안전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 국가과학기술연구회(NST) 미래선도형 융합연구단 사업인 ‘자가학습형 지식융합 슈퍼브레인 핵심기술 개발’을 통해 이뤄졌다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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