70년 된 아브카이크 플랜트는 어떻게 4차 산업혁명의 리더로 변모했는가

아람코는 세계를 선도하는 디지털화된 에너지 기업이 되기 위한 노력의 하나로 가장 오래된 석유 처리 플랜트를 개조∙개선하여 4차 산업혁명(4IR) 기술 활용의 전 세계적 리더로 변모시켰다.


  • 사우디아라비아에서 가장 오래된 석유 처리 플랜트인 아브카이크 플랜트를 로봇 공학, AI, 데이터 분석, 산업용 사물인터넷(IIoT)을 통해 디지털화의 힘을 활용하여 운영 개선
  • 4IR 기술을 사용하여 작업자들이 단조롭고 때로는 위험한 작업에서 벗어나 보다 보람 있는 역할을 수행하도록 지원
  • 개조된 아브카이크 플랜트는 최첨단 기술 리더로 인정받아 아람코 시설 중 가장 최근에 세계경제포럼의 글로벌 라이트하우스 네트워크에 합류

마이클 데비 |

아브카이크 플랜트는 세계 최대의 석유 안정화 플랜트이자 아람코 운영의 초석이다.

아브카이크는 전 세계 석유 공급량의 약 5%를 공급하며, 사우디아라비아 일일 석유 생산량의 절반을 안정화한다. 그러나 70년이 된 이 시설은 아람코의 가장 오래된 석유 처리 시설이기도 하다. 따라서 최고의 성능을 유지하기 위해 필수적인 프로세스인 디지털화를 향한 여정에서 몇 가지 도전과제가 발생했다.

매우 중요한 시설인 아브카이크는 4IR 기술을 활용하여 효율성을 높이는 아람코의 디지털 전환 프로그램에서 중심적인 역할을 수행했으며, 전 세계를 선도하는 디지털화된 에너지 기업이 되고자 하는 아람코의 목표 실현에 필수적이다. 그 결과, 디지털 전환 프로젝트에 수반된 고유한 도전과제에도 불구하고 2021년 세계경제포럼에서 4IR 분야의 글로벌 리더로 인정받으며 전 세계적으로 인정받았다.

미래의 기술 리더들에게 영감 제공

세계경제포럼은 글로벌 라이트하우스 네트워크를 통해 4IR 기술 분야의 글로벌 리더를 조명한다. 세계경제포럼의 보고에 따르면 많은 기업이 4IR 계획을 실행하는 데 있어, 파일럿 단계를 넘기는 데 어려움을 겪고 있다. 글로벌 라이트하우스 네트워크(GLN)의 목표는 성공적인 프로젝트를 소개하고 전문 지식의 공유를 지원함으로써, 기업 뿐만 아니라 업계 전체가 4IR 기술 및 잠재력을 수용하여 운영을 혁신할 수 있도록 영감을 주는 것이다.

아브카이크 플랜트는 쿠라이스 유전과 우쓰마니아 가스 처리 플랜트에 이어 세계경제포럼의 글로벌 전문가 패널이 GLN에  세번째로 추가한 시설이다. 세 시설 모두 4IR 기술을 사용하여 어떻게 석유∙가스 생산의 지속가능성을 높일 수 있는지 보여주는 사례이다.

아람코 나시르 K. 알-나이미(Nasir K. Al-Naimi) 업스트림 사장은  “아브카이크 플랜트가 글로벌 라이트하우스로 인정받은 것은 석유∙가스 산업의 재창조 및 더 스마트하고 효율적인 차세대 석유∙가스 생산을 목표로 디지털화와 4IR 기술 사용을 촉진하는 아람코의 노력을 입증하는 것이다.”라고 말했다.


고유한 도전과제

성공적인 디지털 전환은 인프라의 레벨에서 시작된다. 대부분의 오래된 석유∙가스 시설의 기술 인프라는 레거시 시스템 및 분산형 시스템에 의존하여 공정을 수행한다.

노후화된 시스템은 중요한 데이터를 시설 내 여러 시스템과 애플리케이션에 분산시키기 때문에 데이터에 손쉽게 액세스할 수 없고 이를 해석하거나 협업하는데 한계가 있다.

이러한 인프라를 활용해 작업해야 했던 아브카이크 플랜트 직원들은 공정 문제를 최적화하기 위해 데이터를 수작업으로 분석해야 했다. 이들은 이미 오랜 시간에 걸쳐 개발된 레거시 시스템, 공정에 익숙해져 있었으며 단조롭고 때로는 위험할 수 있는 작업을 수행해야 했다.

전환 로드맵

아브카이크 플랜트를 재창조하는 것은 원활한 디지털 전환 여정을 위한 적절한 로드맵을 수립하는 것을 의미했다.

이 로드맵에는 중앙집중식 기술 관리 데이터베이스를 활용하여 유망 기술을 식별하고, 기술 제공 업체와 협력하여 파일럿 프로젝트를 수행하며, 협업과 지식 공유를 가속하기 위해 전용 4IR 기술 센터를 설립하는 등의 다양한 접근방식이 포함되었다.

또한 로드맵은 사용된 기술의 가치를 높이기 위해 팀 간 데이터 공유를 장려하고, 새롭고 혁신적인 솔루션 개발을 지원했다. IIoT 인프라를 사용하여 모든 팀에 걸쳐 데이터 가용성을 개선했다. 또한 전용 교육 과정과 프로그램을 통해 새로운 기술 개발을 장려하는 등 직원들이 기술을 적극 사용하도록 지원하는 것을 최우선 과제로 삼았다.


오래된 시설, 새로운 기술

아브카이크 플랜트가 건설되었던 1940년대에는 기술을 중심으로 세계적으로 인정받는 것은 의제에 포함되지 않았다. 언젠가 무선 신호를 통해 산업용 기계를 서로 연결하여 컴퓨터와 ‘대화’할 수 있다고 생각한 사람은 거의 없었다. 하지만 이는 산업용 Wi-Fi를 사용하여 기계들이 중요한 성능 데이터를 공유하도록 하고, 이를 AI 시스템에 전달하여 조정을 통해 효율성을 향상하거나 고장을 사전에 예측하는 등 4IR 기술을 통해 실현 가능한 한 가지 측면에 불과하다.

무선 통신은 시간이 지남에 따라 점대점(point-to-point) 통신에서 여러 디바이스를 동시에 연결하여 데이터를 전송할 수 있는 네트워크인 메시(mesh) 기술로 발전했다. 이러한 기술의 이점에는 성능 향상, 유연성 증대, 산업 애플리케이션 커버리지 확대 등이 있다. 또한 아브카이크 플랜트 시스템은 분산형 시스템에서 개선된 인터페이스와 연결 기능을 제공하는 최신 분산형 제어 시스템으로 발전했다. 효율성 향상, 비용 절감, 안전성 강화는 첨단 연결성이 제공하는 수많은 운영상의 이점 중 일부이다.


AI를 통한 성능 향상

빅데이터와 분석의 전환적 힘을 토대로 아브카이크의 제조 공정을 전환하고 혁신과 개선을 실현할 수 있었다. 여기에는 장비 성능 모니터링에 AI를 활용함으로써 수작업으로 점검을 수행하지 않는 것도 포함된다. 이러한 방식으로 장비 고장이 생산에 영향을 미치지 않도록 할 수 있었다.

또한 아브카이크에서는 17억 개의 데이터 포인트를 대상으로 학습된 머신러닝 모델을 사용하여 18개의 원유 안정화 장치를 동시에 최적화한다. AI가 사람보다 빠르게 데이터 분석 및 조정을 수행할 수 있기 때문에, 수작업으로 관리되던 이 장치들은 이제 더 효율적으로 운영되고 있다.


더 디지털화된, 더 인간적인

4IR기술은 작업자가 단조로운 일상 업무에서 벗어나 새로운 기술을 습득하고 더 보람 있는 역할과 책임을 맡을 수 좋은 기회를 제공한다. 아브카이크 플랜트에서는 안전 감독관이 드론 조종사로 재교육받아, 시설 최상부까지 비계를 타고 직접 올라가지 않고 무인기를 통해 점검을 수행할 수 있다. 그런 다음 경험을 바탕으로 데이터를 검토하고 잠재적인 결함을 식별할 수 있다. 로봇과 드론은 이제 새로운 표준으로 자리 잡아, 안전 점검과 같은 일상적 운영 체크리스트의 약 3분의 1을 수행하는 데 사용되고 있다.

또한 작업자들은 원유를 저장하거나 파이프라인 운송에 적합하게 만드는 부분 증류 공정인 석유 안정화 공정을 모니터링하는 데 AI를 사용한다.

지능형 센서는 안정화 공정의 모든 부분을 모니터링하고, AI는 데이터 분석을 통해 이상을 감지하고 원인을 파악하며 시정 조치에 대한 권고 사항을 제공한다. 예를 들어, 시스템은 특정 석유 스트림을 안정화하기 위해 더 적은 양의 증기가 필요하다고 판단할 수 있는데, 증기 사용량을 줄이면 에너지 소요량이 적고 환경 발자국도 줄어든다.

Drone training

아람코 남부 지역 석유 사업부 수석부사장인 칼리드 알 부라이크(Khaled Al-Buraik)는  “아람코는 4IR을 전략적으로 배치하는 것이 효율성을 개선하고 더욱 안전하고 안정적으로 수요를 유지하며 온실가스 배출을 줄이기 위해 얼마나 중요하고 강력한 역할을 하는지 잘 알고 있다.”라며,

“세계경제포럼의 인정은 아이디어와 개념을 현실로 만든 아브카이크 플랜트의 유능한 팀과 이러한 노력을 지원하고 가능하게 한 아람코 전사 조직이 있기에 가능했다.”라고 밝혔다.


에너지 효율 및 배출 감축 추진

전 세계적으로 에너지 수요가 증가함에 따라 에너지 생산을 위한 보다 지속 가능한 방법에 대한 필요성도 커지고 있다. 다행히 빅데이터, 고급 분석, 자동화를 활용하여 효율성을 극대화할 수 있다.

자동화된 시스템은 데이터를 분석하고 의미를 해석하여 결정을 내린 다음 이를 실행에 옮겨야 하는 사람보다 훨씬 더 빠르게, 즉각적으로 생산에 직접적인 변화를 줄 수 있다. 아브카이크 플랜트는 고급 데이터 분석을 사용하여 실시간 원유 품질을 예측하고 생산량을 빠르게 소폭 조정하는 한편, 효율성 향상을 위한 다양한 이니셔티브를 실행했다. 그 결과 2019~2022년에 탄소 집약도를 31.8% 절감할 수 있었다.



4IR의 힘을 입증하는 아브카이크 플랜트

아브카이크 플랜트의 성공은 4IR 기술이 에너지 시설의 전반적 효율성, 생산성 및 미래 대비에 얼마나 중요한지 여실히 보여준다.

아브카이크 플랜트의 설립자들은 오늘날 아브카이크에서 사용되는 기술을 상상조차 하지 못했을 것이다. 그러나 지어진 지 70년이 훌쩍 넘은 시설을 4IR의 글로벌 등대로 전환할 수 있다면 세계 어느 곳의 어떤 산업 시설이라도 그렇게 할 수 있을 것이다.

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