Improved Management of Thickness Survey Data Using a Connected Thickness Gage and Cloud-Based Software

소개

석유, 가스 및 화학 산업에서 중요한 물질을 운반하는 송유관은 부식 여부를 모니터링 하기 위해 정기적인 검사가 필요합니다. 일반적인 검사는 초음파 두께 측정기로 송유관 및 저장 탱크의 벽 두께를 측정하여 자산 설비의 무결성을 모니터링 하는 것입니다. 자산 소유주는 내부 검사 팀 또는 보다 일반적으로 계약된 검사 서비스 제공 업체를 통해 이러한 검사를 수행합니다. 두께 판독은 단순히 문제를 식별하는 것 뿐만 아니라 유지 보수 및 향후 검사가 필요할 때를 예측하는 데 도움이 되도록 시간 경과에 따른 벽 손실을 기록하는 데에도 사용됩니다. 송유관 수리를 위해 가동을 중단하는 데 드는 비용이나 심지어 자산 관리 실패가 발생하는 경우를 대비하여 두께 데이터 관리는 매우 중요합니다.

검사 업계에서는 고객의 요구와 고객이 보유한 장비에 따라 다양한 데이터 관리 프로세스가 활용됩니다. 이러한 프로세스는 측정기 및 소프트웨어 기술의 진보에 따라 발전했으나 일부 회사는 여전히 이러한 개선 사항을 활용하지 않고 있습니다. 본문에서는 초음파 두께 검사 데이터 관리의 역사, 또 이러한 관리 프로세스가 어떻게 변화되어 왔는지, 현재의 문제와 취약점, 그리고 사용 가능한 개선 사항을 일부 회사가 채택하지 않는 이유에 대해 논의합니다. 또한 클라우드 컴퓨팅과 사물 인터넷(IoT)의 출현이 워크플로를 어떻게 크게 개선시키는지 논의하고 이러한 솔루션이 검사 데이터 관리의 미래를 어떻게 형성하고 있는지 살펴보겠습니다.

초음파 두께 측정기의 간략한 역사

1970년대에는 다양한 응용 분야에 최적화된 컴팩트한 배터리 구동식 두께 측정기가 일반화됐습니다. 시간이 지나면서 측정기는 점차 더 작아지고 더 강력해졌습니다(Thickness Gage Tutorial History, n.d.). 그 시대의 초음파 두께 측정기는 디지털 두께 판독값을 저장할 수 없었기 때문에 검사 업체는 기록을 유지하기 위해 결과를 종이에 수기로 작성했습니다. “검사 결과와 필요한 모든 계산(부식률, 잔존 수명, 검사 기한 등)은 모두 종이에 수기로 작성됐다. 공식 및 비공식 기록은 모두 서류 캐비닛에 저장됐으며, 정보 관리는 단일 위치인 서류실로 제한됐다.” (Rios, 2018).

데이터를 수기로 작성할 때마다 사람의 실수가 발생할 가능성이 있습니다. 예를 들어, 검사관이 실수로 잘못 기록한 두께 판독값을 보고하여 고비용의 불필요한 유지 보수 또는 자산 관리 실패를 초래할 수 있습니다. 또한 수기로 작성한 판독값을 검사관의 노트에서 보다 공식적인 보고서 또는 데이터베이스로 옮겨서 검사를 효과적으로 저장하고 추적할 수 있어야 합니다. 측정 데이터를 여러 번 옮길 때마다 실수할 가능성이 커집니다. 오랜 기간 이용된 수기 데이터 기록 프로세스는 오류가 발생하기 쉽고 비효율적이었지만 그 당시에는 더 나은 솔루션이 없었습니다.

디지털 데이터 기록의 부상

1980년대에 두께 측정기에는 내부 데이터 기록 기능과 파형 디스플레이가 추가됐습니다. 1990년대에는 디지털 신호 처리가 아날로그 회로를 대체하여 안정성과 반복성이 향상됐습니다(Thickness Gage Tutorial History, n.d.). 기술이 지속적으로 개선됨에 따라 사용자는 두께 판독값을 측정기의 내부 데이터 로거에 저장할 수 있었습니다. 이와 함께 데이터 전송, 보고서 생성 및 과거 검사 데이터의 보관을 용이하게 하기 위한 호환 인터페이스 프로그램이 필요하게 됐습니다. 자산 소유주 및 검사 서비스 제공업체(ISP)를 포함한 여러 회사가 자체 검사 데이터 관리 시스템(IDMS)을 개발하기 시작했습니다. 이러한 IDMS 프로그램을 사용하여 데이터를 추적하고, 과거 검사 데이터를 보다 효과적으로 관리하여 향후 유지 보수를 예측하는 데 사용할 수 있었습니다.

IDMS 애플리케이션

오늘날 가장 인기 있는 IDMS 애플리케이션은 UltraPIPE/PS AIM, PCMS, Meridium, ACET, Aware, RBMI입니다(Rios, 2018). 많은 최고 경영자들은 자산 관리를 개선한 후 이러한 프로그램을 빠르게 채택해 나갔습니다. 수기 데이터 기록에 의존하는 대신 IDMS 프로그램은 검사 대상 자산을 기반으로 측정기 간에 호환되는 측량 파일을 생성할 수 있습니다. 이러한 파일은 2D 그리드 및 보일러를 포함한 다양한 형식으로 설정할 수 있으며, 검사관이 측정을 하는 데 필요한 모든 조건 모니터링 위치(CML)을 포함할 수 있습니다. 파일 이름을 작업 또는 자산과 연관지어 시간이 지남에 따라 보다 나은 검사 추적이 이뤄질 수 있습니다. 디지털 방식이기에 측정 일관성 및 데이터 무결성이 향상됩니다. 파일이 생성되면 USB 또는 RS-232 케이블을 통해 호환되는 초음파 두께 측정기로 파일을 전송시킬 수 있습니다. 사무실의 데이터 분석가는 근무 교대 전에 검사관에게 필요한 모든 측량 파일을 측정기에 담아서 전달해줄 수 있습니다. 필요한 모든 데이터가 측정기에 로드되면 검사관은 현장으로 이동하여 지정된 CML에서 필요한 모든 두께 측정을 수행할 수 있습니다. 이제 검사관은 결과를 수기로 작성하는 대신 두께 판독값(및 원하는 경우 파형/A-스캔)을 측정기 내부 데이터 로거에 저장할 수 있습니다. 검사가 완료된 후 검사관이 기기를 사무실로 가져가면 데이터 분석가가 케이블을 연결하여 기기에서 인터페이스 프로그램으로 파일을 전송할 수 있습니다.

이렇게 개선된 프로세스는 결과를 수기로 작성해야 할 필요성을 상쇄시켰지만, 이는 호환되는 인터페이스 프로그램으로 데이터를 전송하려면 측정기가 현장 밖으로 나와야 한다는 것을 의미합니다. 이는 또한 데이터 분석가가 데이터를 검토하기 전에 기기를 받아서 파일 전송이 완료되기까지 기다려야 한다는 것을 의미합니다. 재검사가 필요한 오류는 일반적으로 검사관이 이미 다른 프로젝트로 이동한 후에 확인됩니다. 이 프로세스는 데이터 무결성에 도움이 됐지만 여전히 비효율적이었습니다.

착탈식 메모리 카드

이 프로세스를 개선한 또 다른 기술적 진보는 SD 카드와 같은 이동식 저장 매체를 두께 측정기에 포함시킨 것입니다. 데이터 분석가는 이제 측량 파일이 가득 저장된 메모리 카드를 로드할 수 있고, 검사관은 이러한 파일을 두께 측정기에서 불러와 모든 판독값을 저장한 다음 업데이트된 파일을 다시 SD 카드로 내보낼 수 있기 때문에 워크플로가 개선됐습니다. 착탈식 저장 매체를 사용하면 데이터를 전송하는 데 카드만 필요하므로 이는 기기가 현장에 남아있을 수 있다는 것을 의미합니다. 이 프로세스는 개선됐음에도 불구하고 여전히 시간이 많이 소요됐으며, 기기로부터 분석가에게 데이터를 물리적으로 이동시켜야 했습니다.

현행 워크플로의 과제 및 취약점

최신 두께 측정기는 데이터 기록 기능을 갖추고 있고 다양한 기기와 호환되는 IDMS 프로그램도 매우 다양하지만, 일부 기업은 이 방법을 갖추는 데 드는 비용과 친숙함 때문에 여전히 수기로 작성된 결과를 이용하고 있습니다. 데이터 기록 및 IDMS 프로그램을 채택한 기업은 여전히 자체적인 당면 과제에 대처하고 있습니다. 우선 이러한 프로그램은 일반적으로 비용이 많이 들고 소프트웨어 업그레이드에 추가 비용이 드는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 소유주/경영자는 일반적으로 검사 업체보다는 소프트웨어 라이선스를 소유합니다. 또한 모든 소유주/경영자가 동일한 IDMS 프로그램을 사용하는 것은 아니므로 검사 업체가 호환 상태를 유지하는 것은 점점 더 어려워지고 비용이 많이 듭니다. 이전 버전의 소프트웨어가 최신 버전의 기기 펌웨어와는 구동되지 않을 수 있기 때문에 기기와 인터페이스 프로그램 간의 호환성 또한 문제가 될 수 있습니다. 기기 드라이버와 컴퓨터 방화벽을 다루는 것 또한 문제를 일으킬 수 있습니다. 마지막으로 디지털 데이터 수집을 하기 위해서는 검사관이 기기의 데이터 로거 기능에 대해 제대로 알고 있어야 합니다.

과제 요약

수기 및 디지털 파일 전송 방법의 주요 취약점은 다음과 같습니다.

수기 결과

• 전사(轉寫) 오류의 가능성
• 데이터를 최종 형식으로 가져오는 데 여러 단계가 필요하여 비효율적임
• 현재 및 과거에 실시한 검사를 구성하고 관리하기가 어려움
• 재작업 및/또는 계획되지 않은 가동 중단으로 인해 비용이 많이 소요됨

디지털 파일 전송

• 현장에서 기기를 제거해야 하므로 비효율적임
• IDMS 프로그램에 대한 고비용 투자
• 데이터 전송시 호환성 오류
• 기기 데이터 로거에 대한 추가 교육 필요

IDMS 프로그램 사용과 관련된 몇 가지 취약점이 있지만 이를 사용하는 것은 분명한 가치가 있습니다. 이제 이러한 프로그램에는 모든 현재 자산에 대한 과거 데이터가 포함되며, 소유주/경영자가 필요한 유지 관리 일정을 더 잘 예측할 수 있게 해줍니다. 대부분의 프로그램은 상당한 수준의 사용자 정의 기능을 갖추고 있어서 최종 사용자가 자신의 필요에 맞게 프로그램을 조정할 수 있습니다.

클라우드 컴퓨팅의 이점

기업들은 IDMS 프로그램에 상당한 재정적 투자를 해왔습니다. 검사관은 소프트웨어의 워크플로에 익숙하고, 기업은 이러한 프로그램이 제공하는 가치를 잘 알고 있습니다. 그러나 위에서 강조했듯이 여전히 문제가 있습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 당사는 클라우드 기반 Olympus 검사 프로젝트 매니저(ipm) 앱을 만들었습니다. IPM 앱은 데이터 관리 효율성을 향상시키고, 프로젝트 상태에 대한 가시성을 높이며, 검사관, 데이터 분석가 및 의사 결정권자 간의 협업을 촉진하여 사용자를 지원합니다.

무선 데이터 전송

업계는 수기 결과에서 유선 측량 파일 전송으로 발전했지만, 다음 단계는 유선을 제거하고 연결된 기기와 안전한 클라우드 애플리케이션을 사용하여 무선 전송 기능을 제공하는 것입니다. IDMS 프로그램에서 현재 전송 중인 동일한 파일을 IPM 클라우드 애플리케이션에 내보내고 업로드 하는 등 무선 전송 기능을 사용할 수 있습니다. 사무실에서 프로젝트를 만들고 관리하며 인터넷에 연결된 전세계 어디서나 검사관에게 작업을 배포할 수 있다고 상상해 보십시오. 현장의 검사관이 기기를 모바일 핫스팟 또는 무선 근거리 통신망(WLAN)에 연결하면 검사관은 측량 파일을 기기로 직접 다운로드 할 수 있습니다. 검사관은 필요한 모든 측정을 수행한 다음 데이터 분석가와 의사 결정권자가 검토할 수 있도록 파일을 IPM 클라우드 앱에 다시 업로드 할 수 있습니다. 이는 검사 현장에서 빠르고 효율적이며 신뢰할 수 있는 데이터 전송 방법을 제공하여 더 빠른 의사 결정을 가능하게 합니다. 모든 데이터는 디지털 형식으로 보관되어 수기로 작성한 결과가 필요하지 않으므로 사람에 의한 실수 가능성을 크게 줄일 수 있습니다. IPM 앱에서 데이터를 검토할 수 있고, 데이터의 품질에 따라 재검사가 필요한 경우 파일을 다시 배포할 수 있으며, 다양한 형식으로 내보낸 후 IDMS 프로그램에 다시 업로드하여 자산 설비의 무결성을 통계적으로 분석하고 업데이트 할 수 있습니다.

등각 투영도

현재 대부분의 검사관은 회로 도면에서 두께 결과를 수기로 작성하고 있으며, 데이터 분석가에게 판독값을 직접 전달해야 합니다. IPM 앱의 향후 업데이트를 위해 현재 개발되고 있는 기술 발전을 통하여 판독값을 두께 측정기에서 디지털 등각 투영도로 거의 즉시 무선으로 전송할 수 있습니다. 검사관은 현장에 있는 동안 해당 회로 도면의 두께 측정값을 업데이트하여 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

또한 사용자는 태블릿의 카메라로 자산이나 CML을 촬영하고 이를 두께 판독값에 함께 포함시킬 수 있습니다. 이 모든 정보는 디지털 형식으로 보관되며, 의사 결정권자가 검토할 수 있도록 클라우드에 저장됩니다. 이러한 문서를 IDMS 프로그램으로 다시 업로드하고 향후 추적 및 검색 가능한 형식으로 쉽게 변환시킬 수 있습니다. 향후 앱 개선을 통해 데이터 무결성이 크게 향상되고, 재검사 필요성이 줄어들며, 궁극적으로 검사를 완료하는 데 필요한 시간이 단축될 것이라 생각합니다.

인력 및 자산 관리

또한 IPM 클라우드 앱을 사용하여 모든 프로젝트 및 작업에 대한 인력과 장비를 보다 효과적으로 관리할 수 있습니다. 모든 검사의 진행 상황을 확인할 수 있는 대시보드를 통해 자원 관리를 개선시킬 수 있습니다. 작업 지침 및 현장 지도와 같은 모든 검사 관련 문서를 작업에 포함시킬 수 있으므로 검사관이 이러한 문서를 쉽게 참조할 수 있습니다.

위에서 설명한 이점은 연결된 기기 및 Olympus 클라우드 애플리케이션를 통해 사용할 수 있습니다. 이러한 소프트웨어 솔루션은 검사관, 관리자 및 자산 소유주에게 가치를 제공하지만, 유선 IDMS 접근 방식의 채택을 제한하여 연필과 종이를 기본으로 사용하게 만드는 장애물이 여전히 존재합니다. 이러한 신기술의 채택은 궁극적으로 전체 산업에 이익을 가져다 주기 때문에 이러한 과제를 해결할 수 있도록 강조하는 것이 중요합니다.

클라우드 컴퓨팅 과제 및 솔루션

인터넷 연결이 좋지 않거나 연결되지 않음

인터넷 관련 솔루션에는 강력하고 안정적인 무선 연결이 중요합니다. 최고 사양의 휴대폰, 태블릿, 노트북도 인터넷 연결이 약하면 성능과 고객 경험이 나빠질 수 밖에 없습니다. 대부분의 검사 현장에서 WLAN 연결은 지원되지 않습니다. 향후에는 달라질 수 있겠지만, 현재로서는 대체 방법이 요구됩니다. 4G나 5G와 같은 데이터 서비스를 사용하는 것이 해결책일 수도 있지만, 세계의 일부 지역에는 검사간에 통신 서비스를 사용할 수 없기도 합니다.

실시간 데이터 전송의 이점이 모든 상황에서 가능한 것은 아니지만 사용자는 피어투피어 방식의 연결을 사용하는 무선 데이터 관리 솔루션의 데이터 무결성 및 효율성 향상으로 인해 여전히 이익을 얻을 수 있습니다. 이와 같은 시나리오에서 클라우드 애플리케이션의 오프라인 모드로 무선 통신을 지원하는 두께 측정기와의 피어투피어 연결을 통한 상호작용이 가능합니다. 검사관은 인터넷이 연결되면 필요한 모든 문서와 상호반응적 등각 투영도를 다운로드하여 로컬 컴퓨터에 저장할 수 있습니다. 검사관이 현장에 들어가면 피어투피어 연결을 통해 두께 측정기를 태블릿에 연결하고 필요한 모든 검사 파일을 업데이트하여 디지털 형식으로 유지할 수 있습니다. 업데이트된 파일을 저장한 후 검사관이 인터넷에 연결된 지역으로 돌아갈 때마다 클라우드로 다시 자동으로 업로드할 수 있습니다. 데이터 분석가는 수천 킬로미터 떨어져 있더라도 검사 측량 파일이 자동으로 업로드되면 알림을 받고, 클라우드 응용 프로그램에 로그인하여 데이터를 검토한 다음 IDMS 프로그램에 다시 업로드 할 수 있습니다. 우려 사항이나 재검사가 있는 경우, 데이터 분석가가 검사 현장 근처에 있는 검사관에게 연락할 수 있습니다.

데이터 보안

클라우드 컴퓨팅의 또 다른 장애물은 데이터 보안입니다. "전세계 기업들은 계속해서 늘어나는 보안 위협과, 이러한 위협에 대응하기 위해 자격을 갖춘 보안 인력을 갖추는 데 어려움을 겪고 있으며,” 산업 검사 업계도 예외가 아니다(Shah, 2018). 클라우드 애플리케이션은 점점 보편화되고 있지만 모두 동일한 수준의 보안이 제공되지는 않습니다. 많은 기업이 자체 클라우드 애플리케이션을 개발하고 있으나, 기업들이 비파괴 테스트의 전문성을 갖추고 있더라도 클라우드 보안은 전문 분야가 아닐 수 있습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 Olympus는 데이터 보안 전문 클라우드 제공 업체인 마이크로소프트와 협력합니다. "맞춤형 하드웨어로 구축되고, 하드웨어 및 펌웨어 구성 요소에 통합된 보안 제어 기능이 있으며, 위협에 대한 보호 기능이 추가된 클라우드에 의존"하는 것이 중요하다(Shah, 2018). 모든 클라우드 제공 업체가 동일하게 만들어지는 것은 아니며, 탁월한 수준의 보안을 갖춘 제공 업체와 함께 하는 것이 업계 시장에 클라우드 솔루션을 제공하려는 모든 업체의 최우선 과제가 되어야 합니다.

접근성

마지막 장애물은 인터넷 연결과 접근성을 사용자 계정 보안과 결합하는 것입니다. 정보기술의 발전으로, 고객이나 동료의 기계에 원격으로 로그인하거나 제어하여 도움을 제공하는 아이디어가 널리 채택되고 있습니다. 일반적으로 이는 관련 당사자들이 같은 회사 네트워크에 있는 안전한 포털을 사용해 이뤄집니다. 두 개의 개별 회사가 각기 고유한 방화벽 보호와 보호되는 무선 네트워크를 운용한다면 이 방식은 더욱 어려워집니다. 업계 선두업체들은 클라우드 컴퓨팅 기술을 보다 협력적으로 발전시키기 위해 지속적으로 노력하고 있으며, 클라우드가 제공하는 이점을 최종 사용자가 최대한 활용할 수 있도록 새롭고 효과적인 협력 방법을 개발하고 있습니다.

결론

이처럼 개선된 검사 방법은 데이터의 무결성과 전반적인 효율성을 향상시키지만, 여전히 부정확한 초음파 측정과 관련하여 사람에 의한 실수 가능성은 여전히 존재합니다. 초음파 두께 측정에 있어서 판독값을 수집하는 인원들은 파형/a-스캔에 기반한 유효한 판독값을 구성하는 요소를 이해할 수 있어야 합니다. Olympus와 같은 일부 측정기 제조업체들은 검사관이 가장 흔히 저지르는 실수(보통 보정 프로세스 중)에 근거한 사용자 경고 기능을 내장하고 있습니다. 당사는 기기 측면에서 추가 안전 장치를 계속 개발하고 있지만 숙련되고 박식한 검사관을 대체할 수는 없을 것입니다.

클라우드 애플리케이션과 IoT 디바이스는 이제 소비자 시장에 새로운 것이 아니며, 산업 분야에서 빠르게 그 중요성이 부각되고 있습니다. 이러한 디지털 혁명은 산업 분야에서 검사 수행 방식과 데이터 관리 방식을 획기적으로 변화시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 중대한 변화가 있으면 해결해야 할 과제가 뒤따릅니다. 기술과 인간의 관념이 계속 변화함에 따라, 더 많은 솔루션을 사용할 수 있게 될 것입니다. 이러한 기술적 진보를 활용하여 업계의 피드백을 경청하고, 업계를 발전시키는 방법에 대해 모든 이해 관계자와 협력적인 논의를 하는 것이 의미 있는 진전을 제공할 핵심이 될 것입니다.

출처

리오스, 에프레인. “검사 데이터 관리 시스템 1부 : 일반적인 문제와 원인에 대한 개요” Fortress Oil & Gas, LLC, 2018년 3월 21일. https://www.fortressoilandgas.com/blog/asset-integrity-consultants/inspection-data-management-systems-part-1-an-overview-of-common-issues-and-causes/.

Shah, A. (2018년 4월 17일). Azure가 보안을 향상시키는 세 가지 방법 2019년 10월 13일 https://azure.microsoft.com/en-us/blog/the-3-ways-azure-improves-your-security/에서 검색됐습니다.

“초음파 두께 측정에서 두께 측정기 자습서 역사” 초음파 두께 측정의 역사 | Olympus IMS. 2019년 10월 13일에 접속 https://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/thickness-gage/introduction/history/