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가스배관 미세누출 ‘꼼짝마’...원자력硏·ETRI, 초저전력 누출진단 기술 개발

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가스배관 미세누출 ‘꼼짝마’...원자력硏·ETRI, 초저전력 누출진단 기술 개발

2020.08.20 14:25
한국원자력연구원과 한국전자통신연구원 KSB융합연구단이 개발한 ‘초저전력 누출진단 기술’을 시연하고 있다. 원자력연 제공.
한국원자력연구원과 한국전자통신연구원 KSB융합연구단이 개발한 ‘초저전력 누출진단 기술’을 시연하고 있다. 원자력연 제공.

냉장고 냉매 배관이나 반도체 공장의 가스 배관, 발전소의 압력 배관 등 곳곳에서 쓰이는 기체 배관에서 가장 중요한 것은 가스 누출 없이 안전하게 기체를 전달하는 것이다. 

 

한국원자력연구원은 한국전자통신연구원(ETRI) KSB융합연구단과 함께 배관에서 누출이 발생하는 즉시 감지하고 진단하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 

 

이번 연구는 국가과학기술연구회 미래선도형 융합연구단 사업인 ‘자가학습형 지식융합 슈퍼브레인 핵심기술 개발’ 연구 수행 결과로 ‘스마트센서 기반 플랜트 초저전력 지능형 누출감시진단 기술’ 개발 성과다. 

 

원자력연의 누출 탐지 기술과 ETRI의 인공지능(AI) 기술을 융합한 이 기술은 스마트 무선 센서로 초미세 누출신호를 감지하고 증폭시켜 AI를 통해 누출 여부를 실시간으로 판단한다. 진단 정확도는 99%에 달하며 기존 상용 제품 대비 200배 가량 저렴하게 공급할 수 있을 것으로 기대된다. 9000mAh 건전지 하나로 36개월간 누출을 감시할 수 있을 정도로 초저전력 스마트 센싱 기술이 담겼다. 

 

이번에 개발한 기술을 활용하면 1.7기압 배관에 생긴 0.2mm 크기의 작은 구멍에서 1분당 90cc의 가스 누출이 발생했을 때 스마트 무선센서를 통해 5m 이상의 먼 거리에서도 누출 신호를 감지한다. 

 

기체 배관에 누출이 생길 때 나는 소리는 40㎑ 전후의 초음파 대역에서 특징적인 신호가 나온다. 미세하게나마 귀로 들을 수 있는 신호지만 누출이 미세하거나 주변 소음이 큰 경우 탐지하기 어렵다. 

 

배관 누출 발생시 나오는 초음파 대역의 신호는 강도가 매우 약해 신호 증폭이 반드시 필요하다. 연구진은 누출 신호를 무려 45만배 증폭시켜 5m 떨어진 곳에서도 신호를 감지하고 AI 추론을 통해 누출 여부를 정확히 판단하는 기술을 개발했다. 

 

특히 초고용량 배터리와 컴퓨터를 사용해 비싼 기존 누출신호 탐지기에 비해 자체 개발한 초저전력 누출감지 센서 모듈과 저가형 인공지능 서버를 사용해 10만원대의 가격으로 시스템을 구현할 수 있는 게 특징이다. 

 

박원석 한국원자력연구원 원장은 “정부 출연연구기관이 각 전문분야를 융합해 새로운 기술을 개발한 사례”라며 “배관 가스 누출은 안전에 직접 영향을 미치는 사안인 만큼 산업계와 국민 생활 안전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 
 

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