손장우 (Harrison Jangwoo Son)     넷매니아즈 | (주)엔앰씨컨설팅그룹 대표이사     son@netmanias.com

본 블로그에서는 화력발전소에서 드론•5G 특화망(=로컬 5G)• AI를 도입하여 고소/위험 환경에서 순시점검을  수행하는 일본 규슈전력 사례에 관해 살펴본다.

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<규슈전력의 레이호쿠 화력발전소>

배경: 규슈전력의 5G 특화망의 필요성
 

규슈전력은 기술자의 고령화에 따른 장기적인 인력 부족, 설비 노후화로 인한 설비 유지보수 비용의 절감 등의 다양한 문제를 해결하기 위해 ‘ICT를 활용한 보수•운용업무의 효율화•고도화’를 목표로 스마트 발전소 DX (Digital Transformation)를 추진하고 있다^1,2.

발전소 특성상 고소에 설비들이 많은 데, 굴뚝이나 양탄기 등의 고소 점검 작업을 수행할 수 있는 특수인력이 해마다 부족해지고 있는 상황이어서, 현재의 사람의 점검을 대체할 수 있는 방안이 필요하다.   규슈전력은 드론과 무선망을 통해 발전소 설비 순시점검을 원격화/무인화해 인력 부족 문제를 개선하고 유지보수 비용을 절감하려 한다.

[적합한 무선망은?] 레이호쿠 발전소 부지가 1.5Km x 500m로 광활하다. 규슈전력이 추산해보니, 무선망을 와이파이망으로 구축하면(AP 커버리지가 수십m), 수백개의 와이파이 AP가 필요했다.

레이호쿠 발전소내 유선케이블 배선이 기설이 아닌 곳이 많기 때문에, 이 AP들을 모니터링 센터로 연결해오기 위해 신규 유선 포설 공사(도로 굴착 등)가 필요하며 큰 비용이 소요된다.

또한 중장기적으로는 양탄기(업로더)의 원격 제어를 목표로 하고 있어 무선 연결의 초저지연성이 요구되어 와이파이는 후보에서 제외되었다.

규슈전력은 “로컬 5G는 적은 수의 기지국으로 광범위한 면적을 커버할 수 있고, 원격 기기 제어나 카메라 영상 업로드에 필요한 저지연•대용량의 무선연결을 제공하며, 드론•차량로봇과 상시 이동하는 단말에 필요한 이동성(핸드오버)을 지원”하여 발전소 디지털 전환을 위한 네트워크 기반으로 로컬 5G를 선정하였다.

드론•5G 특화망•AI 도입으로 고소 환경 순시점검
 

규슈전력은 2023년 1-2월에 레이호쿠 화력발전소에 드론을 활용해 고소나 해상 등의 사람이 확인하기 곤란한 시설과 고정 카메라의 사각 지대를 점검하기 위해 로컬 5G망을 구축했다².

선박 양하기(Ship unloader), 양탄기(Coal unloader), 저탄장(Coal yard), 탱크, 굴뚝, 항만내 안벽, 발전소 설비의 계기판 등을 드론으로 촬영하여 로컬 5G망을 통해 발전소 모니터링 센터로 실시간 스트리밍한다.

모니터링 센터의 AI 서버가 계기판값을 판독하고 설비의 이상 유무를 식별하며, 센터의 관제인력이 육안으로 이상 유무를 확인한다.

드론은 발전소내 설비/시설에 대한 순시점검에도 활용되고 실시간 보안 감시(제한 구역내로 사람이나 차량 출입 감시, 선박에 적재되는 화물 감시 등)로도 활용된다.

규슈전력 레이호쿠 화력발전소의 5G 특화망과 드론 응용

드론에는 5G CPE와 카메라(FHD)가 탑재되고 드론은 5G CPE와 와이파이로 연결된다. RU와 CU/DU, UPF는 발전소내 구축되며 5GC CP (5G Core Control Plane)은 퍼블릭 클라우드에 호스팅된다. 규슈전력은 클라우드 코어를 공용으로 이용함으로써 최대 20개 발전소까지 확장할 수 있게 설계하였다.

규슈전력 레이호쿠 화력발전소의 드론 기반 순시점검 예

규슈전력의 스마트 발전소 전체상

규슈전력은 아래 그림(출처: 규슈전력 실증 보고서²)에 보이듯이, 로컬 5G망을 통해 드론 기반 순시 점검이외에도 AI 기반 차량 출입관리, 스마트 글라스 기반 원격 지원, 양탄기 원격 제어, IoT 센서 기반 예방진단, 로봇 차량 기반 순시점검 등의 다양한 응용을 스마트 발전소 DX를 위해 구현해 나갈 계획이다.

규슈전력의 스마트 발전소 전체상

1. Smart IoT Forum, 로컬 5G를 활용한 화력 발전소의 스마트 보안 실현에 도전하는 규슈 전력, 2023.09.08
2. 규슈전력 실증 보고서, 지방공공단체와 제휴한 로컬 5G의 활용에 의한 화력발전소의 스마트 보안 실현, 2023.06.14
3. 일본 총무성 동영상 채널, 지방자치단체와 연계한 로컬 5G 활용으로 화력발전소 스마트 보안 실현, 2023.06.13