물 새는 소리까지 듣는 AI, MWC에서 상을 받다

밸브 주변에서 누수음이 감지되면 해당 지역을 정밀 분석해 즉각 복구한다.

일반 직원도 센서를 핸드폰으로 연결해 7시간 동안 누수음을 수집할 수 있어 누수 탐지의 진입장벽을 낮췄다.

노후관에서는 누수가 심각하게 발생한다. 이를 측정하는 유수율은 정수장에서 보낸 물의 양 대비 실제 요금 징수량의 비율로, 예컨대 100톤을 보냈는데 50톤 요금만 받으면 유수율은 50%다.

노후관으로 인한 누수는 지반 침하와 사고 발생으로 이어질 수 있어 시급한 개선이 필요하다.

국내 상수관에서 매년 새어나가는 물은 6.7억 톤에 이르며, 이로 인한 누수 피해액은 약 7천억 원대다. 누수만 잡아도 댐 2~3개를 건설할 수 있는 규모의 물을 절약할 수 있다.

과거에는 야간에 조용할 때 직원들이 밤마다 누수음을 귀로 듣고 위치를 찾아다니며 탐사했다. 지금은 IoT 장비와 센서를 통해 실시간으로 데이터를 취득하고 AI 모델로 분석해 누수 여부뿐 아니라 단수 범위와 통수 시점까지 파악한다.

이런 변화는 누수 대응 속도를 획기적으로 단축해 물 공급 효율을 높였다.

블록 시스템은 SWNM의 가장 기초적인 단계다. 상수관망을 대·중·소 블록으로 구분한 뒤 각 유입 지점에 유량계와 수압계를 설치해 얼마만큼의 물이 소비되고 어디서 누수가 발생하는지 파악한다.

수용가의 요금 정보와 함께 수집한 데이터를 결합하면 지역별 유수율을 정밀하게 분석할 수 있고, 이를 통해 시급한 구간을 우선적으로 정비한다.

수도관망에 AI를 도입하려면 먼저 기초적인 인프라 구축이 이루어져야 한다. 충분한 데이터가 확보되어야 AI 알고리즘을 학습시켜 유미한 분석 모델을 만들 수 있기 때문이다.

향후에는 머신러닝(LM)까지 도입해 유량값이 맞는지, 이상값인지를 판단하는 수준으로 확장할 계획이다.

한국 상수도 기준에 따르면 모든 수용가에 1.5km 이상의 수압을 공급해야 한다. 그런데 수압이 높을수록 노후관의 틈으로 누수량이 증가한다.

이 시스템은 자동차의 크루즈 컨트롤처럼 작동한다. 압력계에서 보낸 값을 자동밸브가 받아 수압이 높아지면 개폐도를 낮추고, 낮아지면 열어서 국민들에게 정해진 적정 수압을 항상 유지하게 한다.

과거에는 청음봉을 밸브나 소화전에 대고 귀를 기울여 누수음이 있는지 파악했다. 이 방식은 노면 누수 탐사기라고도 불렸는데, 귀에 이어폰을 대고 지역을 움직이며 누수음을 감지하는 방식이었다.

이런 수동 방식은 많은 시간이 소요되고, 일반인은 물 흐르는 소리와 누수음을 구분하기 어려워 숙련된 인력이 필수적이었다. 결과적으로 조기 누수 발견이 어려웠다.

센서에서 누수음을 실시간으로 수집하면 무선 통신으로 서버에 전송된다. AI 서버는 축적된 데이터를 통해 계속 학습하면서 해당 음이 누수음인지 아닌지를 판단한다.

특정 주파수대에서 누수음이 감지되면 그 지역의 누수로 판단하고, 누수음의 크기가 크면 해당 지역을 점검하고 복구한다.

센서는 사용이 간단해 일반 직원도 핸드폰으로 연결해 7시간 동안 누수음을 수집할 수 있다. 이러한 기술은 향후 글로벌 사업 판매와 기술 수출로까지 이어질 것으로 예상된다.

한국수자원공사는 이동식 CCTV에 AI를 탑재해 공사 현장의 안전을 모니터링한다. AI가 보행자의 넘어짐과 굴착기가 근로자에게 가까워지는 위험한 상황을 자동으로 감지한다.

위험이 감지되면 즉시 알람을 띄워 시민과 근로자의 안전을 확보한다. 올해 개발을 완료했고 내년부터 모든 공사 현장에 확대 적용할 예정이다.

기존 노후관 교체는 땅을 파서 굴착한 뒤 새로운 관을 묻는 방식이었다. 토지 보상 비용과 교통 체증 등으로 인한 사회적 비용이 컸다.

새로 개발된 뷰구착 교체 공법은 두 군데만 파서 기존관을 새 관으로 교체한다. 기존관에 있는 칼날이 관을 파쇄하면서 동시에 새로운 관이 그 자리를 대체하는 방식으로 최소 굴착으로 효율성을 높였다.

기존에는 내시경으로 확인한 수도관 상태를 사람이 일일이 판독해야 했다. 한국수자원공사는 이 과정을 AI가 자동으로 분석하도록 하는 기술을 현재 개발 중이다.

기술이 완료되면 AI가 관의 상태를 자동으로 분석해 리포트 형식으로 제공할 수 있어 판독 시간을 대폭 단축할 수 있다. 내년 기술 완료를 목표로 하고 있다.

정수장에서 생산된 물이 각 구역별로 어떻게 배분되는지 양을 실시간으로 측정하고 있다. 물의 양뿐 아니라 압력도 함께 측정한다.

현장의 모든 데이터가 통합 화면으로 수렴되어 누수 저감 여부를 한눈에 파악할 수 있다.

과거에는 단순히 21년 이상이거나 30년 된 관을 일괄적으로 교체했다. 자산 관리 시스템은 이를 근본적으로 바꿔 의사 결정을 과학화했다.

이 시스템은 수도관을 자산으로 판단하고 관의 데이터를 직접 수집한 뒤 내구성을 평가한다. 누수 발생 현황 등을 입력하면 시스템이 위험도 등급을 자동으로 계산해 어느 관을 먼저 교체할지 결정할 수 있다.

이를 통해 더 위험한 관부터 우선적으로 교체하는 효율적인 예산 배분이 가능해진다.

노후관 교체는 국민 세금으로 이루어진다. 이 시스템을 통해 절감한 세금을 필요한 지역에 적기적소로 투입하면 더 많은 관을 더 빨리 교체할 수 있고, 그 결과 국민에게는 맑은 물을 지속적으로 공급받을 수 있다.

과거의 관망해석 프로그램은 복잡해 일반인이 사용하기 어려웠다. 한국수자원공사는 누구나 쉽게 해석할 수 있도록 프로그램을 재개발하고 있다.

새 프로그램은 사고 발생 시 어느 밸브를 잠궈야 하고, 다른 밸브를 열었을 때 언제 물이 갈 수 있는지를 시각적으로 보여준다. 내년도까지 개발을 마친 뒤 시범 지역 서비스 제공을 예정 중이며, 향후에는 이 기술을 글로벌 해외 시장에도 전파할 방침이다.

SWNM 기술이 3월 MWC 글로머 어워드를 수상했다. 일반인에게는 생소할 수 있지만, 수상 분야는 '테크포 굿즈'라고 불리는 IoT·AI 기술을 통한 탄소 저감 분야다.

SWNM 기술로 인한 누수 저감량만큼 에너지가 절감되며, 이를 CO2로 환산하면 소나무 100만 그루의 대체 효과가 있다. 이 같은 탄소 절감 효과가 전 세계적으로 인정을 받은 것이다.

모바일 전시회 MWC에서 수도관 기술이 상을 받은 것은 이 기술이 단순히 누수를 막는 것을 넘어 환경 문제까지 해결하기 때문이다. SWNM 기술로 인한 누수 저감은 정수장 에너지 절감으로 이어지고, 이는 곧 탄소 배출량 감소를 의미한다.

누수 저감량을 CO2로 환산하면 소나무 100만 그루를 심는 것과 같은 환경 효과를 낸다. 이 같은 '탄소 중립'의 가치가 글로벌 무대에서 주목받게 된 것이다.

한국수자원공사는 SWNM 기술을 아프리카와 동남아시아로 수출 중이다. 탄자니아와 가나에는 모니터링 시스템을 구축해 주고 있으며, 캄보디아에도 같은 시스템 구축을 진행 중이다.

태국에서는 SWNM의 모든 기술을 적용한 시범 사업을 내년부터 시작할 예정이다. 향후에는 한 도시 전체를 대상으로 하는 본격적인 사업까지 추진하기 위해 태국과 협의 중에 있다.