[현장적용사례] OGI 카메라 통한 가스 누출 감지 역량 및 환경 보호 기능 개선

현장 활용 사례 분석 시리즈는 매일 열화상 기술을 활용하고 소비자, 고객 등에게 권장하고 있는 FLIR 전문가들의 지식과 노하우를 공유하기 위한 것으로, 중요한 기반 시설의 보안 및 안전 확보, 각종 설비 보호 등 열화상 기술이 유용하게 쓰이고 있는 사례들을 소개하고 있다.
[현장적용사례] OGI 카메라 통한 가스 누출 감지 역량 및 환경 보호 기능 개선 - 산업종합저널 장비
천연 가스를 추출, 운송, 정제하는데 활용되는 장비는 경우에 따라 주변에 가스를 유출시킬 수도 있다. 실제로 미국의 석유/가스 산업은 매년 누출로 인해 천연 가스의 약 1.4~ 2.3%가 손실되고 있는 실정이다. 이러한 가스 누출은 가스 시설에서 근무하는 임직원의 건강을 위협할 뿐만 아니라, 지구 온난화에도 상당한 영향을 끼친다.

이에, 가스 산업을 대표하는 여러 기업의 수뇌부는 산업 전반에 걸쳐 배출을 줄이기 위해 석유/가스 기후 관련 이니셔티브를 새로 수립했다. 이렇듯 가스 배출을 원천적으로 줄이기 위한 노력은 적극적으로 이루어지고 있지만, 가스 누출을 효율적으로 감지하고 정기 검사 수행 시에 담당 임직원의 가스 노출 위험을 경감해줄 수 있는 솔루션을 찾기란 결코 쉬운 일이 아니다.

다행히 최근에는 광학 가스 이미징 카메라와 같은 기술이 보편화돼 누출 위치를 신속하게 찾고 임직원을 위험으로부터 효과적으로 보호하면서 환경까지 보존할 수 있는 솔루션을 다양하게 활용하고 있다.

광학 가스 이미징(OGI) 카메라
광학 가스 이미징(OGI) 카메라는 적외선 센서를 사용해 열화상 이미지나 영상을 통해 메탄, 육플루오르화황 등 기타 수백 가지 산업용 가스를 감지하고 연기가 피어 오르는 듯한 형태로 시각화 해주는 것이 특징이다.

이에 반해, 독성 증기 분석기 또는 스니퍼라고 불리는 프로브는 검사 대상에 기기를 직접 설치해야 하거나, 한 번에 한 지점만 검사가 가능하다는 단점을 가지고 있다. 일례로, 스니퍼를 사용할 경우, 하나의 시설을 검사하는데 며칠이 소요될 수도 있다. OGI 카메라는 한 번에 수천 개의 지점을 검사할 수 있기 때문에 검사 속도를 높여줄 뿐만 아니라, 누출원 식별, 상황 인식 역량 제고 등의 효과도 제공한다.

FLIR의 공인 OGI 카메라는 EPA Method 21 AWP 및 Quad-Oa(EPA 40 CFR Part 60, Subpart OOOOa) 사양을 충족한다. 실제로 EPA는 농도가 옅은 가스부터 대규모로 발생한 가스 누출 사고까지 가능한 OGI의 장점을 근거로 OGI가 '최상의 배출 감소 시스템'이라고 밝힌 바 있다.

OGI 카메라는 가스 누출을 신속하게 감지해 수리할 수 있도록 해줌으로써 공장 폐쇄, 벌금 및 제품 손실의 위험을 낮추는데 큰 도움이 되며, 이는 석유/가스 기업의 투자 수익률을 높이는데 기여한다고 볼 수 있다.

OGI 카메라의 또 한 가지 장점은 비접촉식 측정 기술로 임직원들이 안전하게 작업할 수 있는 여건을 조성해준다는 점이다. 기존에 모니터링이 까다롭던(DTM) 시설이나 설비도 OGI 카메라를 활용하면 안전한 거리에서 상태를 실시간으로 스캔할 수 있다. 위험할 수 있는 설비로부터 더 멀리 떨어진 거리에서 검사를 할 수 있게 되면, 해당 담당자는 자신의 건강과 웰빙을 더욱 확실하게 보장할 수 있다.

석유/가스 시설을 위해 OGI 기술 도입을 검토할 때에는 오랜 기간 동안 현장에서 탁월한 실적을 낸 이력이 있는 솔루션을 찾는 것이 중요하다. 지난 15년여 동안, FLIR는 업스트림, 미드스트림, 다운스트림 등 다양한 용도로 활용이 가능한 최고의 OGI 솔루션을 제공해왔다. FLIR가 오랜 기간 기술력으로 고객들에게 사랑을 받아올 수 있었던 이유가 있다.

석유와 가스 유정 패드
패드 시설에 있는 탱크에 설치돼 있는 시프 해치(thief hatches)는 임직원과 환경에 악영향을 미칠 수 있는 휘발성 유기 화합물(VOC)을 배출할 가능성이 매우 큰 설비로 알려져 있다.

콜로라도 주정부는 최근 탱크 수위 측정을 위한 시프 해치 개방을 금지하고 실시간 배출 모니터링을 요구하는 상원 법안 제 19-181호를 통과시켰다.

인공 지능 소프트웨어 개발업체인 CleanConnect.ai는 FLIR와의 협력을 통해 콜로라도 소재 고객들이 SB 19-181 관련 규정을 준수할 수 있도록 CleanConnect.ai의 소프트웨어를 활용하는 스마트 솔루션 두 가지를 개발했다.

이 가운데, FLIR Elara™ FB-시리즈 0 카메라는 탱크를 원격으로 모니터링하고 소프트웨어 개발자의 AI와 함께 사용했을 때, 각 탱크에 '수위 %' 정보를 표시해줌으로써 탱크 수위의 원격 측정 데이터를 운영자에게 제공하기 위해 설계 됐다.

FLIR G300a카메라는 기본으로 설치돼 있는ai 소프트웨어를 통해 전체 패드에서 휘발성 유기 화합물의 누출을 지속적으로 스캔하고 감지하면서 누출 발생 시에는 수 분 이내에 누출 위치와 심각도를 운영자에게 알려줄 수 있다. 이러한 스마트 솔루션을 사용하는 석유/가스 산업 관련 고객은 현장의 안전을 높여주는 상시 자율 가스 감지 및 비침습식 탱크 수위 모니터링 시스템을 도입하는 효과를 볼 수 있다.

탄화수소 정제공장
탄화수소 정제 공장을 운영할 때, 가장 중요한 것은 바로, 탄화수소의 누출을 예방하고 누출이 발생했을 때 그 규모를 최소화하는 것이다. 원격으로 육안 검사 서비스를 제공하는 Inspectahire는 기존에 레이저 감지기와 누출 감지용 스니퍼를 활용하고 있었지만, 더 효율적인 솔루션을 검토하고 있었다.

여러 솔루션을 비교한 Inspectahire는 FLIR GFx320™ 카메라를 사용해 고객을 위한 유지 보수 검사 및 탄화수소 누출 감지 서비스를 제공하기로 결정했다.

Inspectahire는 FLIR 카메라를 사용해 더 안전한 거리에서 넓은 구역을 스캔할 수 있게 됐고 모니터링하기 어려운 곳이나 위험한 위치도 정밀하고 쉽게 조사할 수 있게 됐다. GFx320은 400개 이상의 비산 배출물을 시각화하고 Quad-Oa 감도 표준을 충족하며, 검사를 담당하는 임직원이 Zone 2/Class I, Division II 영역에서 안전하게 작업할 수 있도록 하는 솔루션으로, 공인 기관의 안전 인증까지 마쳤다.

결과적으로 Inspectahire는 미세한 탄화수소 누출도 빠르게 확인할 수 있는 역량을 갖추게 된 것이다. 가스 누출은 아무리 작다 하더라도 위험한 상황을 초래할 수 있기 때문에, Inspectahire는 조기 누출 감지를 통해 막대한 비용 손실이 발생할 수 있는 시설 가동 중단 사태의 위험을 최소화 해주는 FLIR 카메라를 매우 높이 평가하고 있다.

정유 공장
대규모 시설, 다수의 임직원 및 수백 개의 설비를 관리할 때에도 FLIR의 OGI 솔루션은 오류 없이 정확히 작동한다. 연간 1천200만 톤의 원유를 정제하고 800명 이상의 임직원을 고용하고 있는 독일 남부 지방 최대의 정유사 Bayernoil이 정유, 생산 및 저장 시설에서 무재해 보장 정책을 펼칠 수 있는 것도 모두 FLIR의 탁월한 솔루션 덕분이다.

Bayernoil도 과거에는 비산 배출물 검사 속도가 느리고 시설 운용에 상당한 지장을 주는 방법으로 가스 누출을 검사했다. 특히, Bayernoil의 Vohburg 공장에서는 1,500명의 전문가들이 몇 주에 걸쳐 장비를 분해, 청소 및 검사하는 공정을 거쳐, 설비의 안전을 확인하곤 했다.

이를 보완할 수 있는 대안을 찾고 있던 Bayernoil은 누출 감지 및 수리팀을 통해 FLIR 가스 감지 카메라를 새롭게 도입했고, FLIR 카메라가 배출 가스 저감 목표와 공정 안전성 향상에 효과적이라는 사실을 발견했습니다.
[현장적용사례] OGI 카메라 통한 가스 누출 감지 역량 및 환경 보호 기능 개선 - 산업종합저널 장비

OGI 카메라 활용 모범 사례
석유/가스 시설이나 설비에 OGI 카메라를 활용하려는 경우에는 반드시 몇 가지 핵심적인 요인을 고려해야 하는 것이 좋다. 이에 도움이 될 수 있는 팁으로 '감지/측정 관련 니즈 파악'이다. OGI 카메라라고 해서 모든 종류의 가스를 감지해 시각화해줄 수 있는 것은 아니다. 따라서 측정하고자 하는 가스를 결정하고 원하는 있는 가스를 구체적으로 감지할 수 있는 카메라를 선택해야 한다.

정량적 분석 기능의 필요성 검토
기본적으로 OGI 카메라는 가스를 눈으로 보여주는 정성적 분석용 기기다. 단, FLIR QL320과 같은 QOGI(정량적 광학 가스 이미징) 시스템과 OGI 카메라를 함께 활용하면 대부분의 탄화수소 가스를 대상으로 질량 누출률, 체적 누출률 또는 농도까지 측정하는 등의 정성적 측정도 가능하다.

공인된 카메라 선택
인화성 가스의 연소로 인해 폭발이 발생할 수 있는 구역에서 작업을 할 때에는 각별한 주의를 기울여야 한다. FLIR GFx320과 같이 위험한 장소에서 사용할 수 있도록 안전성이 인증된 카메라를 사용하면 큰 도움이 될 수 있다. 공인 카메라는 안전성 제고 뿐만 아니라, 열 작업 허가 없이도 작업을 가능케 해주기 때문에 활용성이 좋다.

온도 측정 기능 활용
OGI 카메라 중에는 온도 측정이 가능하도록 보정이 돼 있는 모델도 있기 때문에 두 가지 목적으로 활용이 가능하다. 석유/가스 산업 분야의 고객은 가스 감지와 온도 측정 기능을 활용해 가스를 확인하고 예방 정비를 위해 각종 전기 부품의 핫 스팟을 찾아낼 수 있을 뿐만 아니라, 탱크의 수위 검사, 효율성이 떨어지는 분리기 검사 등의 업무도 실시할 수 있다.

온도는 가스의 시각화에도 매우 중요한 역할을 한다. 가스는 물리적인 형태가 없기 때문에 가스 구름과 배경 사이의 온도 차이를 높이면, 가스를 더 쉽게 구분할 수 있다.

교육/훈련에 집중 투자 - 지식과 기술은 시스템의 설계 뿐만 아니라, 그 성능에도 상당한 영향을 미친다. OGI 교육/훈련을 수료할 경우, 열화상 솔루션을 보다 효과적으로 활용할 수 있다.

[정리=김지성 기자]
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