IoT
2019.10.16

석유·가스 업계가 IoT 기술에 잠식되고 있다

Jon Gold | Network World
오래되고 검증된 운영 방식을 고수해 온 업계가 대부분 그렇듯이 석유와 가스 업종 역시 사물인터넷(IoT) 기술 채택에 적극적이지 않았다. 굴착 업계는 이미 수십 년 전부터 시추 장비, 파이프라인, 정유 설비 등에 제한적으로 이 기술을 활용했지만, 업계 전반에서 최신 IoT를 도입하기 시작한 것은 최근의 일이다.
 
ⓒ Getty Images Bank

산업용 연결 소프트웨어 생산 업체 RTI의 석유 가스 부문 개발 책임자 마크 캐리어는 이처럼 IoT 도입이 늦어진 원인의 하나로 상호운용성을 지목했다. 에너지 기업은 과거에 일했던 업체와 일할 때 가장 안심하는 경향이 있어 플랫폼 간에 데이터 공유가 잘 안 된다는 것이다. 그는 "매우 낮은 단계는 물론 백엔드까지 연결할 수는 있지만 그 데이터의 내용을 이해하는 데 엄청난 비용이 든다”라고 말했다.

이는 인텔 IoT 그룹 부사장 크리스틴 볼스도 지적하는 내용이다. 업계에서 계속 사용 중인 구형 시스템을 교체하기가 매우 힘들었다는 것이다. 그는 “이 업계가 직면한 가장 큰 과제는 노후화된 인프라다. 어떻게 하면 더 표준화되고 상호 운용할 수 있도록 바꿀 수 있을까가 핵심이다”라고 말했다.

그러나, 이러한 상황에 변화의 조짐이 다가오고 있다. 최근 에너지 가격이 급락한 것도 그 이유 중 하나다. 석유 업계 전체가 비용 절감에 나서고 있는데 가장 간단하게 비용을 절감할 수 있는 부분이 바로 통합과 자동화다. 캐리어에 따르면, 일반적인 유정의 시추공 하나에 70종이나 되는 다양한 업체의 제품이 쓰인다. 유량에서부터 온도와 압력, 방위각과 경사, 시추 자체의 여러 요소까지 모든 것을 센서가 감지한다. 그러나, 최근까지 이 모든 것들은 따로 모니터링해야 했다.

그러나 이처럼 따로 노는 다양한 데이터를 하나로 묶을 수 있는 IoT 솔루션이 주목받고 있다. 사람이 하는 실수를 최소화하려고 하고, 보통의 석유 굴착 장치에 존재하는 다양한 기기 장치로부터 실시간으로 통찰력 있는 정보를 얻으려 하고 하는 기업에 이러한 솔루션은 매력적인 선택사항이 됐다.

이 업계는 수직적으로 독특한 센서와 종단점 종류가 많아서 따로 노는 데이터도 많다. 예를 들면, 이수 파동 원격 측정에서는 시추기 머리 부분의 모듈로 시추액 압력에 약간의 변동을 줌으로써 지표면의 수신기로 가는 정보에 파동을 일으킨다. 작업 중인 시추공의 극한적인 환경 조건에서 작동하는 온도와 압력 센서는 데이터를 지상으로 보내는데 매우 견고한 직렬 케이블을 사용한다.

포레스터 리서치의 수석 애널리스트 안드레 카인드니스는 석유 가스 설비에서 사용되는 다양한 기술과 제품, 표준 등은 이 업계의 전통적인 대기업 간에 벌어지는 살인적인 경쟁의 결과라고 설명했다. ABB, 지멘스, 로크웰 같은 업체는 자사 제품 간의 상호운용성을 통해 경쟁력을 잃지 않도록 큰 노력을 기울여 왔다.

그러나 그러한 업체 역시 시류에 따라오고 있다. HP나 델과 같은 전통적인 IT 업체는 에너지 기업에 대한 직접 영업에 그다지 성공을 거두지 못한 반면, 컴퓨팅 업체는 이 업계의 지멘스나 로크웰에 해당하는 업체를 위한 화이트박스 엣지 컴퓨팅 장치를 만들어 시장을 확대했다.

엣지 컴퓨팅은 석유 가스 기업에 특히 중요한 기술이다. 먼 지역에 시설이 존재하기도 하고 어떤 국가에서는 현지 네트워킹 인프라가 부족해 연결성을 유지하기 어렵기 때문이다. 석유 시추에 사용되는 안전 및 유지보수 애플리케이션은 지연이 발생하면 치명적이므로, 멀리 있는 굴착 장치와 본사 사이에 데이터를 왕복하게 하는 것은 현실적이지 않다. 따라서, 간단히 말하면 종단점 가까이에서 연산 작업을 하는 것이 훨씬 효율적이다.

네트워크상에서
석유 가스 업계의 주요 IoT의 활용 용도는 예방 관리, 중앙 집중 제어, 운영에 대한 통찰력 있는 정보 확보 등이다. 이런 필요에 충족하기 위해 가장 중요한 것은 굴착 장비와 정유 설비 또는 파이프라인에 부착된 다양한 센서로부터 정보를 얻어 엣지 장치로 보내거나 다시 클라우드로 보내는 것이다. 와이파이는 정유 시설에서 종단점 연결에 많이 사용되는데 캐리어에 따르면 저전력 WAN 역시 종종 사용된다.

앞서 언급한 것처럼 굴착 장비의 센서는 정보를 엣지나 데이터센터에서 처리할 수 있는 형태로 만들기 위해 다양한 유무선 기술(일부는 고유 기술)을 사용한다. 파이프라인 기술은 산업용 유선 이더넷을 사용하는 것이 보통이다.

카인드니스에 따르면 채굴 업계에서는 장비에 긴 수명 주기가 요구되기 때문에 문제가 더 복잡하다. 그는 “IT업계와 달리, 우리 업계의 장비는 3년마다 바꾸지 않는다. 현장에서 10년 내지 20년 동안 사용되는 경우가 많다. 그래서 그렇게 다양한 종류의 이더넷이 사용되는 것이 눈에 띄는 것이다”라고 말했다.

IDC 제조 통찰력 담당 부사장 에밀리 디튼에 따르면, 석유 가스 기업과 거래하는 장비 제조업체를 중심으로 원만한 연결의 필요성에 대한 인식이 점점 더 커지고 있다. 새로 나오는 장비는 네이티브로 작동하며 고유 연결 표준에 대한 의존도가 낮다. 그 결과 이들 기업이 사용할 수 있는 데이터가 더 많이 생성된다. 그는 “극단적인 혁신도 있지만 공정이 여전히 매우 수동적으로 이루어지는 부분도 있다. 성숙도 수준의 차이가 매우 크다"라고 말했다.

멀리 떨어진 곳에서 클라우드나 데이터센터로 데이터를 옮겨오는 것 역시 석유 가스 업계에는 어려운 작업이다. 가능한 범위 내에서는 통신 업체의 연결 기능을 활용할 수 있지만, 해양 석유 시추의 경우 사용할 수 없는 경우가 많다. 데이터 전송을 위해 인공위성을 이용하는 기업이 있는가 하면 연안 설비에 직접 연결되는 수중 광섬유 케이블을 운영하는 경우도 있다.

산업용 네트워크 연결 장비 생산 업체 TE 커넥티비티의 제품 관리자 겸 엔지니어 제레미 칼락에 따르면, 광섬유에서 플랫폼으로의 이동 추세는 비교적 최근의 현상이다. 그는 “과거에 수중 광섬유는 온도와 압력 문제 때문에 신뢰하기 어렵다고 여겨졌다. 그러나 이제는 상황이 달라졌다. 연결 케이블 제조업체의 신뢰성이 개선되었기 때문이다"라고 말했다.
 
수치 계산
데이터가 엣지나 클라우드에 도달하는 방식이 어떻든 간에, 진정한 가치는 자동 분석에 의해 창출된다. 석유 가스 기업용 단일 대시보드 시각화 제품을 생산하는 신생기업 코바(Corva)의 엔지니어링 책임자 짐 왕에 따르면, 역사적으로 볼 때 이 업계는 이미 1980년대부터 이러한 분석에 필요한 종류의 데이터를 이미 확보하고 있었다. 단지, 이를 적시에 처리할 수 있는 역량이 부재했을 뿐이다.

그 결과, 업무 공정에 사람의 실수가 꽤 잦았다. 예를 들어, 유정 시추는 다양한 센서로부터 매우 정밀한 측정 수치를 받아 이루어지는데 모든 것을 ‘사람 손으로’ 확인했다. 왕은 “모든 데이터의 보정을 직접 확인하는 작업에 인간은 별로 능하지 못하다. 실시간 분석 기능이 없으면, 오류가 있어도 한참 뒤에야 알게 된다”라고 말했다.

그러나, 최신 머신러닝 기술을 활용하면 다양한 이익을 실현할 수 있다. 예를 들어, 시추 단계에서는 더 스마트한 시스템이 관련 센서에서 온 정보를 모두 종합해, 유정이 정확하게 굴착되고 있는지, 관련 기계가 원만하게 작동하고 있는지, 유정이 얼마나 생산적일지 등 단기적인 현황은 물론 장기적인 전망을 더 정확하고 시기적절하게 도출할 수 있다. 이러한 산업 IoT의 성과는 정유 시설에 쉽게 이식할 수 있다. 유지보수 데이터 추적, 비효율적인 공정과 잠재적인 안전 문제 파악, 파이프라인 모니터링 등을 통해 문제가 심각해지기 전에 발견할 수 있다. ciokr@idg.co.kr



IoT
2019.10.16

석유·가스 업계가 IoT 기술에 잠식되고 있다

Jon Gold | Network World
오래되고 검증된 운영 방식을 고수해 온 업계가 대부분 그렇듯이 석유와 가스 업종 역시 사물인터넷(IoT) 기술 채택에 적극적이지 않았다. 굴착 업계는 이미 수십 년 전부터 시추 장비, 파이프라인, 정유 설비 등에 제한적으로 이 기술을 활용했지만, 업계 전반에서 최신 IoT를 도입하기 시작한 것은 최근의 일이다.
 
ⓒ Getty Images Bank

산업용 연결 소프트웨어 생산 업체 RTI의 석유 가스 부문 개발 책임자 마크 캐리어는 이처럼 IoT 도입이 늦어진 원인의 하나로 상호운용성을 지목했다. 에너지 기업은 과거에 일했던 업체와 일할 때 가장 안심하는 경향이 있어 플랫폼 간에 데이터 공유가 잘 안 된다는 것이다. 그는 "매우 낮은 단계는 물론 백엔드까지 연결할 수는 있지만 그 데이터의 내용을 이해하는 데 엄청난 비용이 든다”라고 말했다.

이는 인텔 IoT 그룹 부사장 크리스틴 볼스도 지적하는 내용이다. 업계에서 계속 사용 중인 구형 시스템을 교체하기가 매우 힘들었다는 것이다. 그는 “이 업계가 직면한 가장 큰 과제는 노후화된 인프라다. 어떻게 하면 더 표준화되고 상호 운용할 수 있도록 바꿀 수 있을까가 핵심이다”라고 말했다.

그러나, 이러한 상황에 변화의 조짐이 다가오고 있다. 최근 에너지 가격이 급락한 것도 그 이유 중 하나다. 석유 업계 전체가 비용 절감에 나서고 있는데 가장 간단하게 비용을 절감할 수 있는 부분이 바로 통합과 자동화다. 캐리어에 따르면, 일반적인 유정의 시추공 하나에 70종이나 되는 다양한 업체의 제품이 쓰인다. 유량에서부터 온도와 압력, 방위각과 경사, 시추 자체의 여러 요소까지 모든 것을 센서가 감지한다. 그러나, 최근까지 이 모든 것들은 따로 모니터링해야 했다.

그러나 이처럼 따로 노는 다양한 데이터를 하나로 묶을 수 있는 IoT 솔루션이 주목받고 있다. 사람이 하는 실수를 최소화하려고 하고, 보통의 석유 굴착 장치에 존재하는 다양한 기기 장치로부터 실시간으로 통찰력 있는 정보를 얻으려 하고 하는 기업에 이러한 솔루션은 매력적인 선택사항이 됐다.

이 업계는 수직적으로 독특한 센서와 종단점 종류가 많아서 따로 노는 데이터도 많다. 예를 들면, 이수 파동 원격 측정에서는 시추기 머리 부분의 모듈로 시추액 압력에 약간의 변동을 줌으로써 지표면의 수신기로 가는 정보에 파동을 일으킨다. 작업 중인 시추공의 극한적인 환경 조건에서 작동하는 온도와 압력 센서는 데이터를 지상으로 보내는데 매우 견고한 직렬 케이블을 사용한다.

포레스터 리서치의 수석 애널리스트 안드레 카인드니스는 석유 가스 설비에서 사용되는 다양한 기술과 제품, 표준 등은 이 업계의 전통적인 대기업 간에 벌어지는 살인적인 경쟁의 결과라고 설명했다. ABB, 지멘스, 로크웰 같은 업체는 자사 제품 간의 상호운용성을 통해 경쟁력을 잃지 않도록 큰 노력을 기울여 왔다.

그러나 그러한 업체 역시 시류에 따라오고 있다. HP나 델과 같은 전통적인 IT 업체는 에너지 기업에 대한 직접 영업에 그다지 성공을 거두지 못한 반면, 컴퓨팅 업체는 이 업계의 지멘스나 로크웰에 해당하는 업체를 위한 화이트박스 엣지 컴퓨팅 장치를 만들어 시장을 확대했다.

엣지 컴퓨팅은 석유 가스 기업에 특히 중요한 기술이다. 먼 지역에 시설이 존재하기도 하고 어떤 국가에서는 현지 네트워킹 인프라가 부족해 연결성을 유지하기 어렵기 때문이다. 석유 시추에 사용되는 안전 및 유지보수 애플리케이션은 지연이 발생하면 치명적이므로, 멀리 있는 굴착 장치와 본사 사이에 데이터를 왕복하게 하는 것은 현실적이지 않다. 따라서, 간단히 말하면 종단점 가까이에서 연산 작업을 하는 것이 훨씬 효율적이다.

네트워크상에서
석유 가스 업계의 주요 IoT의 활용 용도는 예방 관리, 중앙 집중 제어, 운영에 대한 통찰력 있는 정보 확보 등이다. 이런 필요에 충족하기 위해 가장 중요한 것은 굴착 장비와 정유 설비 또는 파이프라인에 부착된 다양한 센서로부터 정보를 얻어 엣지 장치로 보내거나 다시 클라우드로 보내는 것이다. 와이파이는 정유 시설에서 종단점 연결에 많이 사용되는데 캐리어에 따르면 저전력 WAN 역시 종종 사용된다.

앞서 언급한 것처럼 굴착 장비의 센서는 정보를 엣지나 데이터센터에서 처리할 수 있는 형태로 만들기 위해 다양한 유무선 기술(일부는 고유 기술)을 사용한다. 파이프라인 기술은 산업용 유선 이더넷을 사용하는 것이 보통이다.

카인드니스에 따르면 채굴 업계에서는 장비에 긴 수명 주기가 요구되기 때문에 문제가 더 복잡하다. 그는 “IT업계와 달리, 우리 업계의 장비는 3년마다 바꾸지 않는다. 현장에서 10년 내지 20년 동안 사용되는 경우가 많다. 그래서 그렇게 다양한 종류의 이더넷이 사용되는 것이 눈에 띄는 것이다”라고 말했다.

IDC 제조 통찰력 담당 부사장 에밀리 디튼에 따르면, 석유 가스 기업과 거래하는 장비 제조업체를 중심으로 원만한 연결의 필요성에 대한 인식이 점점 더 커지고 있다. 새로 나오는 장비는 네이티브로 작동하며 고유 연결 표준에 대한 의존도가 낮다. 그 결과 이들 기업이 사용할 수 있는 데이터가 더 많이 생성된다. 그는 “극단적인 혁신도 있지만 공정이 여전히 매우 수동적으로 이루어지는 부분도 있다. 성숙도 수준의 차이가 매우 크다"라고 말했다.

멀리 떨어진 곳에서 클라우드나 데이터센터로 데이터를 옮겨오는 것 역시 석유 가스 업계에는 어려운 작업이다. 가능한 범위 내에서는 통신 업체의 연결 기능을 활용할 수 있지만, 해양 석유 시추의 경우 사용할 수 없는 경우가 많다. 데이터 전송을 위해 인공위성을 이용하는 기업이 있는가 하면 연안 설비에 직접 연결되는 수중 광섬유 케이블을 운영하는 경우도 있다.

산업용 네트워크 연결 장비 생산 업체 TE 커넥티비티의 제품 관리자 겸 엔지니어 제레미 칼락에 따르면, 광섬유에서 플랫폼으로의 이동 추세는 비교적 최근의 현상이다. 그는 “과거에 수중 광섬유는 온도와 압력 문제 때문에 신뢰하기 어렵다고 여겨졌다. 그러나 이제는 상황이 달라졌다. 연결 케이블 제조업체의 신뢰성이 개선되었기 때문이다"라고 말했다.
 
수치 계산
데이터가 엣지나 클라우드에 도달하는 방식이 어떻든 간에, 진정한 가치는 자동 분석에 의해 창출된다. 석유 가스 기업용 단일 대시보드 시각화 제품을 생산하는 신생기업 코바(Corva)의 엔지니어링 책임자 짐 왕에 따르면, 역사적으로 볼 때 이 업계는 이미 1980년대부터 이러한 분석에 필요한 종류의 데이터를 이미 확보하고 있었다. 단지, 이를 적시에 처리할 수 있는 역량이 부재했을 뿐이다.

그 결과, 업무 공정에 사람의 실수가 꽤 잦았다. 예를 들어, 유정 시추는 다양한 센서로부터 매우 정밀한 측정 수치를 받아 이루어지는데 모든 것을 ‘사람 손으로’ 확인했다. 왕은 “모든 데이터의 보정을 직접 확인하는 작업에 인간은 별로 능하지 못하다. 실시간 분석 기능이 없으면, 오류가 있어도 한참 뒤에야 알게 된다”라고 말했다.

그러나, 최신 머신러닝 기술을 활용하면 다양한 이익을 실현할 수 있다. 예를 들어, 시추 단계에서는 더 스마트한 시스템이 관련 센서에서 온 정보를 모두 종합해, 유정이 정확하게 굴착되고 있는지, 관련 기계가 원만하게 작동하고 있는지, 유정이 얼마나 생산적일지 등 단기적인 현황은 물론 장기적인 전망을 더 정확하고 시기적절하게 도출할 수 있다. 이러한 산업 IoT의 성과는 정유 시설에 쉽게 이식할 수 있다. 유지보수 데이터 추적, 비효율적인 공정과 잠재적인 안전 문제 파악, 파이프라인 모니터링 등을 통해 문제가 심각해지기 전에 발견할 수 있다. ciokr@idg.co.kr

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