AI 센서로 천연가스 누출 신속·저비용 탐지

로스알라모스 국립연구소 과학자들이 개척한 천연가스 누출 탐지 도구의 성공이 새로운 연구로 확인되었습니다. 이 시스템은 센서와 머신러닝을 활용해 유전·가스전에서 누출 지점을 찾아내며, 방대한 천연가스 인프라 전반에 걸쳐 자동화되고 저렴한 시료 채취를 가능하게 합니다.

기존 방식의 한계 극복

주요 과학자 만벤드라 두베이(Manvendra Dubey)는 "우리의 자동 누출 위치 탐지 시스템은 노후 인프라에서 발생하는 미세 누출까지 빠르게 찾아냅니다. 현재 가스 누출 보수 방식은 인력 집약적이고 비싸며 느린 반면, 우리 시스템은 비용을 낮춥니다"라며 "우리 센서는 메탄과 에탄 감도에서 경쟁 기술을 능가했으며, 신경망을 어떤 센서와도 결합할 수 있어 시장 진입에 매우 강력한 도구가 될 것"이라고 설명했습니다.

ALFaLDS 시스템 작동 원리

자율형 저비용 고속 누출 탐지 시스템(ALFaLDS)은 강력한 온실가스인 메탄의 의도치 않은 방출을 발견하기 위해 개발되었습니다. 이 시스템은 실시간 메탄·에탄(천연가스 성분) 및 대기 풍속 측정을 머신러닝 코드로 분석해 누출을 탐지, 위치 확인, 정량화합니다. 이 코드는 로스알라모스 국립연구소의 고해상도 플룸 확산 모델로 훈련되고, 현장에서 제어된 방출로 미세 조정됩니다.

실증 시험 결과

콜로라도 주립대 포트콜린스 캠퍼스의 유정·가스정 패드 시설에서 블라인드 방출 시험을 진행한 결과, ALFaLDS가 인위적 메탄 누출을 정밀하게 위치 파악하고 크기를 정량화하는 것으로 나타났습니다. 높은 숙련도, 속도, 정확성, 저비용으로 유정 패드와 유전·가스전에서 도주성 가스 누출을 자동·저렴하게 시료 채취할 수 있는 새로운 역량을 입증했습니다.

환경·산업적 파급효과

• 메탄 배출 90% 감축 잠재력: 업계 도입 시 천연가스 시설의 도주성 메탄 누출 대폭 감소
• 다양한 플랫폼 적용: 소형 센서로 자동차·드론 탑재 용이
• 자율 통합 시스템: 미니 3D 소닉 풍속계와 강력한 머신러닝 코드 통합 개발 중. 어떤 가스·풍속 센서 데이터도 읽어 누출을 빠르게 찾고 천연가스 채굴·생산·소비 네트워크의 도주성 배출 최소화

이 기술은 기후 변화 대응과 에너지 인프라 안전성 강화에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.