서울기술연구원, 열수송관에 분포형 계측선 설치해 확인 및 전송
서울에너지공사의 중계-신내 구간에서 시범운영·실증 거쳐 확대
[이투뉴스] IoT(사물인터넷)를 활용해 지역난방 열수송관 상태를 감지하는 기술이 국내 최초로 개발했다. 서울을 비롯한 대도시에 광범위하게 매설된 열수송관 전체를 첨단 IoT로 실시간 모니터링할 경우 사고예방 등 선제적인 유지관리가 가능할 전망이다.
서울연구원은 IoT를 이용해 열수송관 파열 등을 감지할 수 있는 기술을 개발, 11월말 서울에너지공사의 중계-신내 지구를 잇는 신설 열수송관(80m)에 이를 설치했다고 5일 밝혔다. 서울연구원과 서울에너지공사는 5개월 간 시범 운영 및 실증을 거쳐 내년부터 열수송관 신설구간에 이 기술을 확대 적용한다는 계획이다.
열수송관 감지기술이 현장에 적용되면 작년 고양시와 서울 목동에서 발생한 노후 열수송관 파열 및 온수누출 같은 사고를 예방하고, 혹여 사고가 발생하더라도 신속하게 대응할 수 있을 것으로 기대된다.
서울기술연구원의 ‘첨단 IoT 기술 기반 열수송관 유지관리 기술’은 손상 지점을 실시간으로 파악해 관련 정보를 무선통신망으로 유지관리자에게 바로 전송하도록 개발됐다. 이를 위해 열수송관 전체를 최소 10cm 간격으로 촘촘하게 감지하는 분포형 계측선을 설치했다.
기존 열수송관 유지관리는 작업자가 지상에서 GPR(지표투과레이더)이나 열화상카메라 등을 이용해 일일이 점검하는 방식으로, 열수송관 전체를 관리하는 데 어려움이 있고 정확도도 떨어지는 한계가 있었다. 고양이나 목동 사고 역시 노후 수송관에 대한 유지관리가 제대로 안돼 발생했다.
서울기술연구원이 개발한 감지기술은 ▶‘분포형 계측선’를 통해 사고지점 파악 ▶측정 정보의 실시간 변환 ▶무선통신망을 활용한 ‘모니터링 시스템’으로 구성됐다. 특히 전선형태의 센서인 ‘분포형 계측선’을 통해 열수송관 손상 지점 측정의 정확도(±3% 이내)를 높였다.
열수송관 전체에 최소 10cm 구간마다 전류를 흘려보내고, 보낸 전류가 얼마나 다시 되돌아오는지를 측정해 관로 손상 지점을 감지한다. 최대 적용 길이는 1km다. 분포형 계측선은 현장에서 매설하기 편하도록 롤 형태로 제작했다. 전선으로 피복돼 열수송관보다 내구성도 뛰어나고 수명도 길다.
아울러 분포형 계측선으로 측정한 2차원의 전기파형 정보를 온도, 누수량(함수비) 등 원하는 정보로 실시간 변환(필터링/보정)하는 기법도 새롭게 개발했다. 실내 검증을 거쳐 모니터링 기기에 프로그램 형태로 탑재했다. 실시간으로 자동 분석이 가능해지고, 정확한 손상 정보만 관리자에게 전달된다. 정보 변환은 일반적인 전기회로의 편미분 방정식을 이용하면 계측선 전체 값을 보정하지 못하는 한계가 있기 때문에 ‘이동평균법’과 ‘이산 푸리에 변환’을 이용해 개발했다. 이를 통해 2차원 전기파형으로 부터 10cm 간격의 손상 정보를 획득할 수 있다.
무선통신망을 활용한 모니터링 시스템은 변환된 정보를 첨단 IoT 기술인 ‘지중 무선센서 네트워크 시스템(uWSN)’을 통해 관리자에게 실시간 전송된다. 그동안 광범위하게 매설된 열수송관 손상 감지를 위해 많은 비용과 시간이 소요됐다면, 이제는 비용은 줄이면서도 효율적인 모니터링이 가능하게 된다.
연구책임자인 박민철 서울기술연구원 수석연구원은 “분포형 계측선을 열수송관 하단과 상부 20cm 지점에 설치, 누수는 물론 상부의 파열까지 실시간으로 감지할 수 있으며, 비용도 크게 소요되지 않을 것”이라고 소개했다. 이어 “이 기술은 열수송관 뿐만 아니라 지하관로를 선제적으로 유지관리할 수 있어 서울시의 지하 안전 확보에도 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
채덕종 기자 yesman@e2news.com