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[전문가기고] 에너지, 유틸리티, 석유 기업의 CIO에게 새로운 기회 제시할 ‘드론’랜디 로즈(Randy Rhodes) 가트너 책임 연구원

   
▲ 랜디 로즈(Randy Rhodes) 가트너 책임 연구원

[컴퓨터월드] 방위산업계가 지난 수십 년 간 쏟아 부은 드론에 대한 투자의 성과를 가장 잘 활용할 수 있는 곳은 에너지 및 유틸리티 분야의 기업이다.

일명 무인 비행기(UAV: Unmanned Aerial Vehicles)라 일컫는 드론을 산업에서 활용할 경우 기업은 빠른 시간 내에 상당한 수준의 ROI를 달성할 수 있다. 하지만 이러한 드론을 모든 산업분야에서 도입한다는 것은 현실적으로 어려운 점이 많다. 제도와 법과 같은 관련 규정을 비롯해 해결해야 할 문제가 한두가지가 아니기 때문이다.

현재 UAV의 발전 단계는 모바일 폰의 초창기와 비교할 수 있다. 현재의 단계는 ‘아직 우리가 무엇을 모르고 있는지도 모르고 있는’ 단계이다. UAV는 항공 로봇으로서 점차 자동화되고 공동 제작의 형태로 발전할 것이다. UAV는 현장에서 근무하는 사람들이 이전보다 안전하게 작업을 진행할 수 있도록 지원한다. 또한 UAV에는 첨단 최대 적재량(payload) 센서가 탑재될 것이다. 이를 통해 UAV는 사물인터넷(IoT) 영역을 확장시킬 것이다.

일부 국가에서는 규제 때문에 드론 발전이 제약을 받고 있다. 전 세계 모든 국가가 UAV의 자국 영공 운항에 신중함을 보이고 있으며 안보, 사생활 보호, 사이버 범죄와 관련된 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다.
반면, 드론에 대한 업계의 반응은 매우 빠르게 나타나고 있다. 드론이 제공하는 매력적인 혜택을 외면할 수 없는 것이다. 특히 유틸리티와 석유 기업에 종사하는 CIO는 급속하게 발전하는 드론 기술로 수많은 제품과 서비스 벤처 기업들이 생겨날 것으로 예상하고 있다. 이 분야 CIO는 보안과 거버넌스, 정보 접근에 대한 효과적인 관리와 함께 기업 전반에 걸쳐 UAV를 기반으로 업무를 통합해야 한다는 과제에 직면하게 될 것이다. CIO는 이에 대해 적극적으로 대응해야 한다.

   
 
1. 규제에도 불구하고 상업용 UAV 도입이 가속화되면서 에너지를 포함한 유틸리티, 석유 기업의 CIO는 모호한 상황에 처하게 된다.

국가 별로 UAV 사용에 대한 규제 방식은 서로 다르다. 미국 외의 다른 국가들은 보다 적극적인 접근 방식을 취하고 있으며, 개인용과 상업용 도입을 적극적으로 지원한다. 상업용 드론이 GDP에 영향을 주게 되면서 캐나다, 호주, 프랑스, 영국, 덴마크에서 상업용 드론 도입을 주도하기 시작했다. 미국에서는 미국 영공이 복잡하고 보수적인 규제 프로세스로 인해 도입이 지연되고 있다. 아래는 미국 이외 국가의 예시다.

■ 캐나다의 특별 비행 운용 인증(SFOC: Special Flight Operations Certificate)은 규제 기관이 UAV 활용 세부 사항에 근거해 항공 안전 문제를 규제하도록 한다. 국민과 재산에 대한 위험을 줄이겠다는 것을 증명한 기업은 그 즉시 허가 인증을 획득한다. 캐나다 교통국(Transport Canada)은 지난해에 1,672건의 상업용 드론 라이선스를 발행했고, 이는 2013년 945건, 2012년 345건과 비교했을 때 크게 증가한 수치다.
■ 호주는 원격 조종 항공기를 규제한 첫 번째 나라로 2002년부터 규제를 시작했다. 현재 민간 항공 안전 규제(CASR: Civil Aviation Safety Regulation) 개정 작업이 진행 중이며 2016년에 완료될 것으로 전망된다.
■ 유럽 항공 안전청(EASA: European Aviation Safety Agency)은 EU 내에 150kg 미만의 드론을 운용하는 2,495명의 조종사들이 있다고 밝혔다. EASA는 2015년 12월까지 새로운 위험 관련 규정을 위한 프레임워크를 발표했다.

최근 미국 연방항공청(FAA: Federal Aviation Administration)이 발표한 소형 항공기 규정의 완성 예정 일정은 2016년 6월이다. 규정이 최종 승인되기 전까지는 소형 무인항공기시스템(sUAS: small Unmanned Aircraft Systems) 조종사들은 제 333항 예외 규정 절차를 통해 인증을 획득한 경우에만 합법적으로 드론을 운행할 수 있다.

이러한 항공기(25kg 미만의 중량)를 위해 건의된 규제에 따르면, UAV는 낮 시간 동안만 500피트 미만에서 최대 100mph의 속도로 조종사의 시야 내에서 운행돼야 하며 한 번에 1대의 UAV만 제어할 수 있다. 이외에 다른 규정들도 포함되며 예외 승인을 받기 위해서는 미리 고지가 돼야 한다.

FAA는 2014년 9월 25일부터 700여 건의 예외 허가를 승인했다. FAA의 검토 속도는 2015년 3월 ‘약식 승인(summary grant)’ 절차를 도입하면서 더욱 향상됐다. 이 프로세스는 새로운 제333항 신청서가 이미 승인을 받은 다른 비슷한 신청자의 신청서와 유사한지를 검토한다. 만약 유사한 경우 FAA는 신규 신청서 승인 시 이전의 분석을 활용하게 된다.

이 보고서 발행일 기준으로 sUAS 예외 승인을 획득한 유틸리티 업체는 샌디에고 가스전력공사(San Diego Gas & Electric)와 커먼웰스 에디슨(Commonwealth Edison), 엑셀 에너지(Xcel Energy), 넥스트에라 에너지(NextEra Energy), 서던 컴퍼니(Southern Co.), 컨슈머 에너지(Consumers Energy) 등이 있다.

예외 승인을 획득한 대표적인 서비스 제공업체는 트림블(Trimble), 에어리얼 서비스(Aerial Services Inc., ASI), 울퍼트(Woolpert), 스카이퓨처스(Sky-Futures), 솔루시아 에어(Solusia Air)가 있다. 예외 승인 업체는 매주 50개씩 증가하고 있다. 신청 업체의 약 36%는 유틸리티, 에너지 및 인프라 관련 기업으로 이는 다른 어떤 산업 부문보다 높은 수치다.

사전 검증 프로젝트를 위한 하드웨어와 소프트웨어 비용은 비교적 높을 수 있다. 항공 자산 조사에 적합한 고해상도 이미징 장비를 탑재한 sUAS 제품(55 파운드 미만)은 2만 달러 선에서 구매할 수 있다. 육안을 벗어나서 운행(BVLOS: Beyond Visual Line Of Sight)을 하기 위해서는 보다 복잡한 고가의 시스템이 필요하다. 이 시스템은 보통 사전에 라이선스 허가를 받은 고정형 날개 시스템이고 상업용, 정부 또는 군대에서 사용하고 있다. BVLOS 시스템 비용은 10만 달러를 가뿐히 넘어선다.

대규모 기업들은 다양한 유형의 드론이 필요하게 될 것이며 조종사를 포함해 자체적인 지원 운영시스템을 구축하게 될 것이다. 다른 기업들은 사전에 규제 기관의 라이선스를 획득한 숙련된 조종사들을 보유하고 원격 계측 탐지, 항공 측량, 방위 및 기타 산업 부문에서 입증된 실적을 보유한 서비스 제공업체들과 협력할 예정이다.

권장 사항:
■ 법무팀에 상업용 UAV 운영 관련 규제와 법률 제정 현황의 정기적인 업데이트를 요청하라.
■ 지금부터 UAV 도입이 기업 위험과 안전에 어떤 영향을 미치는지에 대한 평가를 실시하라.
■ 상업용 UAV 운영에 대한 사업 의사 결정과 서비스 계약이 IT에 미치는 영향에 대해 조기에 의논하라.

2. 새롭게 주목 받고 있는 UAV의 비즈니스 혜택은 에너지, 유틸리티, 석유 CIO가 드론 도입에 대해 알아보게 되는 동기가 된다.

향후 10년 간 에너지 및 유틸리티 업계에서 UAV를 활용했을 때의 성장 가능성은 상당하다. 미국에는 51만 7천 마일의 고압 송전선, 20만 개 이상의 무선 통신탑, 6만 1천 개의 풍력 터빈, 250만 마일의 가스 송유관이 있다. 전 세계적으로는 10만 개의 광산 및 채석장과 4천 개의 해양 석유 시추 장비가 있다. UAV는 이러한 자원의 라이프 사이클 관리를 향상시킬 수 있는 유망한 대안이다.

공공사업 CIO들은 UAV를 다음과 같은 경우에 활용해야 한다.

■ 송전선 점검 - UAV를 활용하면 유인 헬리콥터로 진행하는 많은 검사 기능들을 해당 비용의 20%만을 투입해 수행할 수 있다. UAV는 부식과 물리적 이상을 평가하기 위한 고해상도 이미징 카메라, 과열 커넥터의 탐지를 위한 열 이미징 장치, 그리고 절연기의 누전 여부를 판단하기 위한 코로나 방전 탐지기를 장착할 수 있다.
■ 초목 관리 - 헬리콥터나 고정형 날개 항공기로 광선 레이더 기반 초목 분석을 하는 기업들이 최근 이를 UAV로 전환하고 있다. 더 많은 회사들이 광선 레이더 기반 초목 관리와 자체 이동 통로 유지 관리 계획을 통합함으로써 데이터 수집 비용이 줄어든다.
■ 폭풍 또는 지진 피해 측정 - UAV는 지리 정보 체계(GIS: Geographic Information System)의 회로 모델을 기반으로 항공 경로를 순찰하기 위해 배치할 수 있다. 무인 순찰로 피해를 입은 인프라에 대한 보조 업무 평가를 실시하고 예상 장애 위치를 확인하며 직원과 트럭의 안전한 진입과 퇴각 경로를 파악한다.
■ 통신과 무선탑 점검 - UAV를 도입한 기업은 송전탑에 올라가야 하는 위험과 현장 방문 횟수를 줄이면서 휴대폰 중계탑 장비 점검 작업을 수행할 수 있다.
■ 풍력 터빈 점검 - 이미징 장비를 장착한 UAV는 45m 풍력 터빈 날개에 생긴 동전 크기 정도의 손상을 발견할 수 있다. 점검 시간은 로프 기술자들을 이용하는 경우에 비해 70% 단축된다. 초기 단계에서 손상을 식별함으로써 막대한 비용 손실이 발생하는 비가동시간이 줄어든다.
■ 태양열 패널 점검 - 태양열 패널에 장애가 생기면 특유의 열 신호를 낸다. 적외선 이미징 장비를 탑재한 UAV는 수십만 개의 패널이 설치된 태양광 발전소 상공을 순찰하고 유지 보수 작업의 우선순위를 정할 수 있다.
■ 발전소 점검 – 6~8층 높이의 발전 장치 보일러 내부 부품들은 정기적인 점검을 받아야 한다. 이 작업은 일반적으로 높은 곳에서 공사를 하기 위해 설치된 가설물과 사다리가 필요하다. 하지만 UAV 초기 도입 업체들은 기존 점검 방식에 소요되는 비용의 약 1/6만으로 UAV 기반 보일러 점검이 가능하다고 밝혔다. 또한 UAV는 연소 가스 스택 점검에도 적합하다. 화력 발전소는 자체 석탄 더미와 재 매립 관리를 위해 UAV를 사용할 수 있다.
■ 수력 발전 댐 점검 - 검사 엔지니어는 일반적으로 케이블 플랫폼을 설치하거나 암벽을 타서 콘크리트에 균열이 있는지 점검한다. 고해상도 카메라를 장착한 UAV는 검사 시간을 크게 단축하고 안전 문제를 최소화할 수 있다.
■ 야생 생물 보호 및 환경 규제 준수 - UAV를 이용하고 있는 미국 서부 지역의 한 유틸리티 기업은 수심이 깊은 계곡에 서식하는 연어들의 이동과 서식지 패턴을 추적한다. 이로써 조종사의 안전에 대한 우려가 컸던 헬리콥터 방식을 대체했다.
■ 보안 순찰 개선 - 물리적 보안 시스템 및 서비스 업체들은 특히 대형 송전소와 같은 원격지 설비를 위해 UAV와 기존의 자사 솔루션을 통합하게 될 것이다.
■ 배전선 센서 배치 - 마이크로멤 어플라이드 센서 테크놀로지(Micromem Applied Sensor Technologies)는 UAV를 활용해 특정 배전 센서를 배치하는 방식에 대해 조사하고 있다. UAV를 활용함으로써 특히 접근이 어려운 긴 회선 경로를 따라 이들 회선 센서를 설치하는 데 따른 비용, 시간 및 안전 위험을 거의 없앨 수 있다.

석유 기업 CIO는 아래에 제시된 사례를 참고해 통신탑, 환경 규제 준수 및 안전 등 유틸리티 분야에 적용할 수 있는 활용방안을 마련해야 한다.

■ 해양 구조물 점검 - 해양 시추 업체들은 유인 로프나 작업대 조사 시 안전을 위해 시추 장치를 정지시켜야 했다. 하지만 UAV로 이 같은 작업을 대체할 수 있다는 것을 인식하게 되었고 UAV 도입 460만 파운드를 절감하게 되었다.
■ 석유 송유관 점검 및 이동 통로 감시 - 이미징 시스템과 천연 가스 발굴을 위한 메탄 탐지기를 탑재한 UAV의 초기 배치는 정기적인 검사와 긴급 상황에 대한 신속한 대응으로 높은 성과를 보여준다.
■ 시추 현장 점검 - 다중 분광 이미징 장치를 탑재한 UAV는 부식과 누출을 파악할 수 있다.
■ 배출 가스 연소탑 점검 - 미국에서는 배출 가스 연소탑이 작동 중에는 검사를 할 수 없기 때문에 분당 수만 달러의 손실을 감수하고 전원을 차단해야 한다. 열선 조영 및 이미지 장비를 탑재한 UAV는 검사 엔지니어를 위험에 빠뜨리지 않으면서 연소탑 주위를 돌며 문제를 탐지할 수 있다.
■ 토지 측량 - UAV는 기존의 측량 기법과 비교해 하루 10배의 토지를 측량할 수 있으며 수천 여 개의 고해상도 위치 기반 항공사진 촬영이 가능하다. 이러한 이미지로 디지털 수직 모델(DEM: Digital Elevation Model) 작성을 할 수 있다. 초정밀 위치 기반 수직 및 사선 이미지를 활용해 토지 측량 프로젝트를 개선한다. 이미지들은 지도와 같은 수준의 정확성을 띈다.
■ 용량 측정 - UAV 이미지로 개발한 DEM은 상세한 용적 측정 계산을 제공한다. 건설 하도급 업체와 광산 업체는 기초 공사 계획 및 검사와 장비와 운전자의 이동을 추적하기 위해 하루 또는 1주일 동안 UAV를 수차례 배치할 수 있다.
■ 세이프티 기어(safety gear), 도구 및 대체 부품 공급 - 일부 수직이착륙기(VTOL: Vertical Takeoff and Landing) UAV는 최대 75kg의 화물을 지탱할 수 있기 때문에 작업자의 안전선 확장 및 고층 구조물의 세이프티 기어 교체 용도로 적합하다. UAV는 가공 건설(overhead construction)에 사용되는 유도선을 배치하고 접근하기 어려운 건설 현장에 주요 대체 부품을 제공하는데 사용할 수 있다.
■ 접근이 제한된 곳의 안전 검사 - 이미징 장비와 환경 센서를 탑재한 UAV는 핵발전소와 정유 공장, 그리고 접근이 어려운 지역에서 작업자의 안전에 대해 파악한다. UAV가 전송한 정보는 운영상의 안전 요건 준수를 확인하기 위한 규제 기관 제출용 자료로 사용된다.
■ 까다로운 환경 내 시스템 점검 - 환경은 툰드라를 가로지르거나 트럭이 야생 보호 지구를 통과할 때 등 많은 검사 프로세스에 영향을 끼친다. UAV는 이러한 환경(소음 및 자동차 배출 가스 등 포함)의 영향을 적게 받는다.

기능 확장에 따른 새로운 활용 사례 기대
 

계속해서 새로운 혁신 기술들이 발표되면서 UAV의 기능과 장점도 확대될 것이다.
■ 운항 경로 내 다른 드론 및 장애물과 부딪히는 것을 방지하기 위해 탐지 및 회피(sense-and-avoid) 기술이 드론에 탑재되었고 이미 성공적으로 보고됐다. 이 기술은 안전 문제를 해결하고 데이터 수집과 로봇 기능을 확장하게 된다.
■ UAV 그룹은 여러 팀에 배정된 업무를 협업하는 ‘집단(swarm)’ 모드로 운영될 것이다.
■ 비행 중 UAV 항공 이미징 시스템에 내장된 온 보드 칩셋은 실시간으로 사물을 탐지하고 식별할 것이다.
■ 운항 기간을 연장해 보다 장기적인 데이터 수집 임무와 BVLOS 기능을 지원한다.
■ UAV 서비스 제공 업체는 위성 기반 이미징 서비스와 유사한 온 디맨드 이미징으로 실시간 체계의 데이터 수집과 감시 서비스를 제공한다.

민간 기업이 주요 운영 업무를 위해 UAV를 활용함에 따라 더 많은 자율성을 부여해야 할 것으로 보인다. 예를 들어, UAV를 트럭이나 배전 분전소에 탑재하고 네트워크 장애가 예측되는 지역에 자동으로 이동하게 할 수 있다.

권장 사항:
■ 비즈니스 리더들과 협력해 UAV가 핵심성과지표(KPI: Key Performance Indicator)에 미치는 영향을 파악하라.
■ UAV 활용에 대한 우선순위를 부여하고 구조, 사이버 보안, 데이터 보호, 애플리케이션 통합에 끼칠 영향을 평가하라.
■ 사업관리부서(PMO: Project Management Office)가 드론에 대한 사전 검증을 거치게 하고 가능한 빨리 모든 정보를 통합할 수 있도록 지시하라.

3. UAV 도입은 UAV가 처음 등장했을 때보다 더 복잡해졌고 이로 인해 에너지, 유틸리티, 석유 기업 CIO의 가이드가 필요해진다.

장기적인 관점에서 UAV 시스템의 성공은 신뢰할만하며 이는 규제를 준수하며 위험을 관리하는 전체 비즈니스 프로세스에 의해 좌우된다. UAV 지원 프로세스는 어렵고 반복적인 작업을 자동화하며 인력을 최소화해 기존 엔터프라이즈 시스템과 원활하게 통합돼야 한다.

불행히도 급속한 산업 혁신으로 현재 배치된 UAV 시스템들은 서로 완전히 동일한 경우가 없고 심지어 호환도 되지 않는다. 이 때문에 많은 기업들이 전사적 차원에서의 시스템과 표준을 추진하고 있다. 대표적인 예로 에어웨어(Airware)의 항공 플랫폼 아키텍처의 표준화 추진, 베리플라이(Verifly)의 드론 등록 및 검사 서비스, 스카이와드(Skyward)의 UAV 운항 관리 시스템 개발 등이 있다. 이들은 모두 벤처 자금을 받은 스타트업이다.

에너지와 유틸리티 CIO는 다음 영역에 주력해야 한다.

■ UAV 기반의 검사를 위한 일원화된 데이터 분석과 관리 프로세스를 확립해야 한다. 아직 UAV 시장이 성숙 시장이 아니기 때문에 솔루션을 조달하거나 개발하기 어렵다. UAV 프로그램을 계획할 때 업무 범위를 명확하게 규정해야 한다. 예를 들면 비행 계획과 데이터 수집에 앞서 자산 결함 분류 체계를 표준화하는 것이다. 이를 위해 상세한 지상 및 항공 운항 계획을 비롯해 데이터를 범주화하고 작업 항목을 생성하기 위한 후 처리 과정도 요구된다. 이를 위해 일반적으로 장비 자산 관리(EAM: Equipment Asset Management) 시스템을 활용할 수 있다.
■ 수집한 이미지에서 즉시 활용 가능한 비즈니스 가치를 획득한다는 목표를 설정한다. CIO들은 광범위한 원격 센싱 데이터 수집 역량을 보유하고 있는 업체들과 협력하는 것에 우선순위를 둬야 한다. 이 업체들은 특히 후 처리 단계에서 형상 인식 기술을 활용해 이미지에서 즉각적인 가치를 포착할 수 있다는 강점이 있다.
■ UAV 데이터 포착이 정확하게 이뤄지도록 보장해야 한다. 이미지와 풀 모션(full-motion) 비디오의 지오태깅(geotagging)의 중요성이 더욱 높아지고 있다. CIO는 파일 포맷 내에서 항공 메타데이터의 인코딩을 요구해야 하며, 자체 GIS를 시스템 기록(SOR: System of Record)으로서 인식해야 한다. 메타데이터는 조종사, 로그 일자, 시간, 위도-경도, 고도와 방위각 등을 포함한다. 짐발대(gimbal-mounted) 카메라에서 카메라 방향을 조작할 수 있는 경우에는 데이터를 암호화해야 한다. 서로 다른 좌표 체계 간의 표준화를 이루면 여러 UAV 수집 플랫폼에서 수집한 데이터의 통합이 용이해질 것이다. 강력한 품질 보증과 관리 프로세스도 필요하다.
■ 초기에 사이버 보안 규정을 설정해 UAV 활용에 대한 우려를 해결해야 한다. 불법적인 UAV 사용은 흔히 발견되는 문제다. IoT 혁신 기술과 마찬가지로 보안 위협에 대응할 수 있는 통신 보안이 필수적이다. 여기에는 시스템의 부적절한 사용을 막는 ‘킬 스위치(kill switch)’ 기능을 이용한 원격 UAV 작동 시스템 접근에 대한 강력한 무선 인증과 권한 부여가 포함된다. CIO는 UAV 시스템을 자체 위협/사고 탐지 및 대응 시스템, 네트워크 세분화, 신원 관리와 데이터 보호 전략에 포함시켜야 한다.

권장 사항:
■ UAV 프로젝트에 대한 단기적 지원과 장기적인 GIS 기반 데이터 관리 전략을 결합하라.
■ 원격 데이터 전송 및 분석에 대한 경험을 축적한 업체와 협력하라.
■ 프로젝트 진행 초기 단계에 사이버 보안 요구 사항과 사용 인증 프로세스를 확립해 위험에 대비하라.

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