[인더스트리뉴스 최정훈 기자] 아무리 뛰어난 천연가스 추출·운송·정제 장비를 갖췄다는 기업일지라도 가스 유출에 대한 경각심을 내려 놓을 수는 없다. 미국의 석유·가스 업계에서는 매년 가스 유출로 인해 천연가스의 약 1.4~2.3%가 손실되는 것으로 조사됐다. 비용이 누수될 뿐 아니라 현장 작업자들의 건강을 위협하는 요소라는 점에서도 대안책이 요구된다. 하지만 상시 가스 누출을 효율적으로 감지하고, 정기 검사를 수행하는 담당자의 안전을 도모하는 솔루션을 찾는다는 것이 쉽지 만은 않다.

이 가운데 업계는 현실적으로 광학 가스 이미징 카메라(OGI)가 상책이라는 데 입을 모으고 있다. 광학 가스 이미징 카메라는 적외선 센서로 열화상 이미지나 영상을 통해 메탄, 육플루오르화황 등 기타 수백 가지 산업용 가스를 감지해 연기가 피어 오르는 듯한 형태로 시각화 해주는 솔루션이다.

OGI 카메라는 적외선 센서로 구현한 열화상 이미지나 영상을 통해 메탄, 육플루오르화황 등 기타 수백 가지 산업용 가스를 감지해 연기가 피어 오르는 듯한 형태로 시각화 해주는 솔루션이다. [사진=플리어]

기존 독성 증기 분석기 또는 스니퍼라고 불리는 프로브는 검사 대상에 기기를 직접 설치해야 하는 수고를 들여야 하고, 설치 후에도 한 번에 한 지점만 검사 할 수 있다는 맹점을 안고 있다. 스니퍼를 통해 하나의 시설을 검사하는 데 수일이 걸리는 경우가 적지 않다. 이에 비해 OGI 카메라는 한 번에 수천 개의 지점을 검사할 수 있기 때문에 검사 속도가 괄목할 정도로 빨라지고 누출원 식별, 상황 인식 역량 제고 등의 효과도 배가시킨다.  

플리어(FLIR)의 OGI 카메라는 EPA Method 21 AWP 및 Quad-Oa사 양도 완벽히 충족하기 때문에 안심하고 현장에서 활용 가능하다. EPA는 농도가 옅은 가스 누출부터 대규모 사고까지 대응 가능하다는 점에서 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 일조하며, 이는 석유·가스 기업의 투자 수익률을 높이는데 기여하고 있다. 

비접촉식 측정 기술을 통한 작업자의 안전성 제고도 눈여겨 볼 점이다. 기존에 모니터링이 까다롭던(DTM) 시설이나 설비도 OGI 카메라를 활용하면 안전한 거리에서 상태를 실시간으로 스캔할 수 있다. 가능한 멀리서 검사하는 것보다 확실하게 안전을 보장할 수 있는 해법은 없다.  

플리어는 폭넓은 석유·가스 시설 OGI 기술 적용 레퍼런스를 구축하고 있다. 지난 15년여 동안 플리어는 업스트림, 미드스트림, 다운스트림 등 다양한 용도로 활용이 가능한 OGI 솔루션을 제공해왔다. 아래는 주요 적용사례이다. 

석유·가스 유정 패드- 패드 시설에 있는 탱크에 설치돼 있는 시프 해치(thief hatches)는 기업 임직원과 환경에 악영향을 미칠 수 있는 휘발성 유기 화합물(VOC)을 배출할 가능성이 매우 큰 설비로 알려져 있다. 콜로라도 주 정부는 최근 탱크 수위 측정을 위한 시프 해치 개방을 금지하고 실시간 배출 모니터링을 요구하는 상원 법안 제 19-181호를 통과시켰다. 이에, 인공지능 소프트웨어 개발업체인 CleanConnect.AI는 플리어와의 협력을 통해 콜로라도 소재 기업들이 SB 19-181 관련 규정을 준수할 수 있도록 도모하는 스마트 솔루션 두 가지를 개발했다. 

이 가운데, FLIR Elara FB-시리즈 카메라는 탱크를 원격으로 모니터링하는 솔루션이다. 이 제품은 소프트웨어 개발자의 AI와 함께 사용했을 때, 각 탱크에 수위% 정보를 표시해줌으로써 원격 측정 데이터를 운영자에게 제공하기 위해 고안됐다. FLIR G300a카메라는 기본으로 설치돼 있는 AI 소프트웨어를 통해 전체 패드에서 휘발성 유기 화합물의 누출을 지속적으로 스캔하고 감지하면서 누출 발생 시에는 수 분 이내에 누출 위치와 심각도를 운영자에게 알려줄 수 있도록 설계됐다. 이와 같은 솔루션으로 기업은 현장의 안전을 높여주는 상시 자율 가스 감지 및 비침습식 탱크 수위 모니터링 시스템을 도입한 것에 비견되는 효과를 볼 수 있다. 

탄화수소 정제공장- 탄화수소 정제 공장을 운영할 때, 가장 중요한 것은 바로, 탄화수소의 누출을 예방하고 누출 발생시 피해를 최소화하는 것이다. 원격으로 육안 검사 서비스를 제공하는 Inspectahire는 기존에 레이저 감지기와 누출 감지용 스니퍼를 활용하고 있었지만, 더 효율적인 솔루션이 필요했다. 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 획득했다. 가스 누출은 아무리 작다 하더라도 피해가 걷잡을 수 없이 커질 수 있기에, Inspectahire는 OGI 카메라가 최선의 대응책이라고 판단하고 있다. 

정유 공장- 대규모 시설, 다수의 임직원 및 수백 개의 설비를 관리할 때에도 FLIR의 OGI 솔루션은 한치의 오류 없이 정확하게 작동한다. 연간 1,200만 톤의 원유를 정제하고 800명 이상의 임직원을 고용하고 있는 독일 유수의 정유사 Bayernoil은 정유, 생산 및 저장 시설에서 무재해 보장 정책을 추진할 수 있게 된 것은 플리어 솔루션의 덕택이라고 평가하고 있다. 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 대안 을 찾고 있던 Bayernoil은 누출 감지 및 수리팀을 통해 FLIR 가스 감지 카메라를 새롭게 도입했고, 플리어 카메라 가 배출 가스 저감 목표와 공정 안전성 향상에 효과적이라는 사실을 발견했다.

플리어는 폭넓은 석유 및 가스 시설 OGI 카메라 레퍼런스를 구축했다. [사진=플리어]

한편, 석유·가스 시설이나 설비에 OGI 카메라를 활용하려는 경우 유의해야 할 점에 대해 플리어는 아래와 같이 설명하고 있다.  

감지·측정 관련 니즈 파악- 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 기능 필요성 검토- 기본적으로 OGI 카메라는 가스를 눈으로 보여주는 정성적 분석용 기기이다. 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 측정 가능하다. 

공인된 카메라 선택- 인화성 가스의 연소로 인해 폭발이 발생할 수 있는 구역에서 작업을 할 때에는 각별한 주의가 필요하다. FLIR GFx320과 같이 위험한 장소에서 사용할 수 있도록 안전성이 인증된 카메라를 사용하면 든든한 방패막을 들었다고 해도 무방하다. 공인 카메라는 안전성 제고 뿐만 아니라, 열 작업 허가 없이도 작업을 가능케 하기에 활용성이 더 우수하다. 

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. 아울러, 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. 

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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