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에너지 분야 5G 특화망 응용 - AR 글라스 기반 원격 지원
Private 5G network application in the energy sector - AR glasses-based remote support
September 12, 2023 | By 손장우 (son@netmanias.com)
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    손장우 (Harrison Jangwoo Son)

    넷매니아즈 | (주)엔앰씨컨설팅그룹 대표이사

    son@netmanias.com

 

 

본 블로그에서는 산업분야별 5G 특화망 응용 설명의 연재로

에너지 분야 (화력/수력/원자력/풍력 등 발전소와 전력 배송망 등)에서

"5G + AR 글라스" 기반 원격 지원/협업의 응용을 살펴본다.

.

 

에너지 분야는 높은 기술적 난이도, 복잡한 시스템 장비, 설비의 긴 수명주기, 높은 안정성 요구사항이라는 특성을 갖고 있다.

 

대규모 인력이 에너지 인프라의 안정성을 확보하고 다운타임을 최소화하기 위해 발전소 설비와 전력망의 유지보수(점검, 수리, 교체 등)에 투입되고 있다.

   

.

 

① AR 글라스 기반 원격 지원의 필요성

 

 

[AS IS] 작업자가 일상적인 설비유지보수 점검 중에, 예를 들어 변압기에 결함이 확인되면, 현장에서 매뉴얼 책자를 보고 원하는 정보를 찾거나 전화로 원격의 전문가에게 도움을 청해 구두로 문제 상황을 설명하여 함께 문제의 원인을 찾는 것이 매우 어렵고 시간이 많이 소요된다.

 

특히 숙련된 작업자 부족으로 현장마다 숙련자를 배치할 수 없어, 미숙련 작업자/신입들이 현장에 투입되어 현장 작업 업무의 생산성이 악화되고 있으며, 부족한 숙련자의 효율적인 활용이 요구되고 있는 상황이다.

 

[TO-BE] 이를 극복하기 위해, 현장 작업자가 원격 전문가(사무실/관제센터 등에서 근무)와의 실시간 소통을 통해 현장에서 발생한 다양한 이슈들을 해결할 수 있는 증강현실(AR: Augmented Reality) 글라스 기반 원격 지원/협업 기술이 도입되고 있다.

 

 

AR 글라스 기반 원격 지원 (예, 마이크로소프트 Remote Assist)

 

위 그림에, AR 글라스 기반 원격 지원의 예가 나타나 있다. 현장 작업자는 사업장내 설비 점검/유지보수, 수리 등의 작업중에 혼자 해결할 수 없는, 모르는 사항이 생기면 AR 글라스로 원격 전문가에게 통화(영상, 음성)하여 문의하고 전문가의 설명을 듣고 지시를 받는다. 

 

전문가가 문제 해결을 위해 현장 작업자에게 설명해주는 과정에서, 작업자의 AR 글라스의 실시간 영상에 화살표 등의 주석(AR 드로잉으로 작업 지시: 기술적으로는 파워포인트 화면에 동그라미를 그리는 식의 단순한 기술이지만, 작업자의 시선 영상에 동그라미, 화살표로 작업 부위, 작업 방법을 집어 주며 작업을 지시하는 것은 빠른 내용 이해로 작업 시간을 대폭 줄여주며, 작업자의 만족도가 매우 높다)을 달아 설명해주며, 또 필요에 따라 해당 설비의 도면, 매뉴얼 등의 자료를 AR 글라스에 공유해준다. 

 

  이 모든 설명이 현장 작업자의 AR 글라스에 투영되며, 작업자는 네트워크에 연결된 상태로 원격 전문가로부터 다양한 지원을 받으며 현장작업자가 초보자이어도 신속하게 문제를 해결할 수 있다. 이로 인해 경험이 부족한 작업자도 쉽고 빠르게 문제를 해결하여 장비 고장으로 인한 손실을 최소화할 수 있다.


현장 작업자는 실시간으로 원격 전문가의 도움을 받으며 문제를 신속하게 해결할 수 있고, 전문가는 하루 종일 현장을 방문할 필요없이 한 시간 정도의 온라인 지원으로 업무를 수행할 수 있다 (새로운 작업방식으로 비용절감 및 효율성 향상).

 

현장작업자는 실시간으로 지도를 받는 것 자체로도 숙련도가 단시간에 향상되어 인재육성 측면에서도 효과적이다.

 

기존에도 스마트폰 기반 원격 지원이 가능하나 이는 두 손이 자유롭지 못해 산업현장에 적용시 실효성이 떨어지는 문제가 있었다.

 

반면에, AR 글라스는 안전모에 거치하거나 머리에 바로 쓰고 작업자 시야에 투영된 지시 정보를 보면서 작업한다. 따라서, 작업자의 양손이 모두 자유로워서 작업시간이 단축되고 작업 효율이 향상된다는 점이 이용상 최대 장점이다.

 

AR 글라스 기반 원격 지원/협업 솔루션은 공장/제조, 에너지(전력/발전소), 병원/헬스케어, 교육, 건설, 자동차, 화학, 농업 등 의 다양한 산업분야에서 활용될 수 있으며, 기존의 아날로그식 업무 방식을 디지털 방식으로 전환하는 대표적 사례로 꼽히고 있다.

 

② 에너지 분야에서 AR 글라스 기반 원격 지원/협업 활용 

 

 

전력망 구축 및 유지보수, 발전소/변전소내 설비 유지보수(점검, 설비의 노후 부품 교체, 설비의 장애, 결함 발생시 수리 등)의 경우에, 현장 작업자가 AR 글라스를 통해 원격의 전문가의 도움을 받아 쉽고 빠르게 수행할 수 있으며 현장 작업의 시행착오를 줄여준다.

 

이와 같이 에너지 분야에 AR 글라스를 활용하면 전력산업의 안전 수준을 향상시켜주고, 유지보수 작업의 효율성을 향상시켜주고 비용을 줄여주며, 각종 설비의 원래 사용 수명을 보장해줄 수 있어 기존 설비 투자 보호 역할도 제공해준다.   

 

 에너지분야에서 AR 글라스 기반 원격 지원/협업 활용

 

③ 일본 후지쯔의 로컬 5G (5G 특화망) 기반 AR 글라스 원격 지원 사례

 

 

후지쯔는 2023년 1-3월에 후지쯔 사업장내 서버실과 전기실에 온프레미스형으로 로컬 5G망을 구축하고 AR 글라스 기반 원격 지원 시스템을 구축했다. 로컬 5G망은 후지쯔사의 장비로 구축했으며, AR 글라스 솔루션은 마이크로소프트의 HoloLens2, Dynamic 365 Remote Assist, Microsoft Teams를 이용했다.

 

 

일본 후지쯔의 로컬 5G(5G 특화망) 기반 AR 글라스 원격 지원 사례


전기실 설비에 장애 발생시, 원격전문가가 Microsoft Teams 화면에서 AR 글라스 카메라 영상을 실시간으로 보며 현장 상황을 파악하고 AR 글라스(영상, AR 드로잉, 문서를 현장작업자 시야에 오버레이로 투영)를 통해 작업을 지시하고 질문에 대응해주며 복구 작업을 원격으로 지원해준다.

 

후지쯔는 AR 글라스의 활용 사례 중 하나로 사업장 현장에 재해가 발생했을 때 현지에 전문 인력이 들어가지 않아도 현장 직원의 재해/장비 복구를 지원하는 용도도 제시하고 있다.


이번 실증 사업에서, AR 글라스 기반 원격 지원의 장점으로 현장 작업자들은 “양손이 자유로운 상태에서 작업 가능하여 작업 효율이 좋았다(Hand-free), AR 드로잉 기능으로 지시가 정확하게 전달/이해되었다. 전문가가 영상/음성을 통해 지시해주고, 질의에 응답해주어 빠르게 문제 해결이 가능했다”는 점을 들었으며,

 

원격 전문가는 “현장 작업자의 시선 영상을 1080p/30fps의 고화질로 실시간으로 볼 수 있어 현장 상황을 신속하게 파악할 수 있었고, 이를 토대로 작업자에게 정확한 지시를 내릴 수 있어 좋았다. 이와 더불어, 매뉴얼/도면 등의 관련 문서 자료를 실시간으로 현장작업자와 공유하며 설명할 수 있어 설명 시간을 단축할 수 있어 좋았다”고 평가했다.

 

또 “AR 글라스를 대용량, 저지연의 연결을 제공하는 로컬 5G망을 통해 통신하여 기존의 와이파이망과 달리 안정한 무선 통신이 가능하여, 원활한 양방향 통신이 가능했으며 통신망 품질로 인한 원격 지원에 불편함은 없었다”고 평가했다.

 

     
  후지쯔는 사업장내 로컬 5G망을 구축한 이유를 다음과 같이 들고 있다.
와이파이 AP는 커버리지가 수십m로 짧아 많은 수의 AP가 구축되어야 하며, AP간 전환시 통신 열화가 발생한다. 사설 4G망은 일반적으로 업로드 속도가 10Mbps정도로 고화질 영상 전달에 한계가 있다6. 이통사의 5G망은 5G망 대역폭을 B2C UE들과 공유해야 해 속도 보장이 우려되고, 재해 발생 등으로 이통사 5G망이 장애가 발생하면 발전소내 AR 글라스와 같은 응용 서비스가 단절된다. 로컬 5G망은 와이파이와 달리 커버리지가 넓고, 이동성을 자연스럽게 지원하며, 저지연이며, 사설 5G망과 달리 높은 상하향 대역폭을 제공해준다. 또한 이통사 5G망과 무관하여 재해가 발생해도 발전소내 5G 통신은 문제가 없다.
 
     

 

④ 중국의 에너지분야 5G + AR 글라스 상용화 사례

 

 

중국에서는 5G망과 AR 글라스 기반 원격 협업이 에너지 분야에 활발히 적용되고 있으며, 2022년 닝더 원자력발전소에서는 Hangzhou Lingban Technology사의 AR 글라스 X-Craft를 이용하여 원자력 발전소 설비 유지보수 및 안전검사를 수행하고 있다.

 

X-Craft에는 최초로 5G 모듈이 내장되어 5G 라우터없이 바로 5G망에 접속한다. 닝더 원자력발전소는 AR 글라스도입으로 인건비가 50% 절감되고 현장 근무시간이 35% 감소하여 비용 절감과 생산성 향상을 이루었다.

 

[1] Hangzhou Lingban Technology는 산업 디지털 변혁을 돕기 위해 "슈퍼 워커"를 만든다. 2023.05.25

[2] AR+5G 기술로 핵심 역량 공동 구축, Hangzhou Lingban Technology, 2022 심천 원자력 엑스포에서 데뷔 , 2022.12.09

[3] 칭하이 시닝: 5G+AR 기술로 변전소 검사의 새로운 모드 열다, 2022.02.11

[4] Hiar/Liangfengtai, 그리드 점검 AR 원격 협업 시스템, Hiar 홈페이지

중국의 에너지 분야 5G + AR 글라스 상용화 사례

 

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