'똑딱' 소리의 위기, 누수를 잡아내는 스마트한 인공지능

누수 파이프는 물 절약 '전쟁'에서 감지할 수 없는 '적'입니다.이로 인해 전 세계적으로 평균 301톤의 식수 손실이 발생합니다.일부 지역에서는 그 비율이 70%까지 높아지기도 합니다.이러한 유출은 정확히 찾아내기 어려운 경우가 많지만, 혁신적인 AI 기술이 이러한 딜레마를 해결하여 더 빠르고 정확하게 유출을 탐지할 수 있게 되었습니다.

미국 피닉스 남동부의 샌탄 호스 지구에서 눈에 잘 띄는 흰색 "X"는 소화전 누수를 표시합니다. 이 누수는 분당 3~7갤런의 속도로 누출되는 중간 정도의 누출입니다. 겉보기에는 미미해 보이지만 이렇게 지속적으로 누수가 발생하면 하루에 43가구의 일일 물 수요를 충족할 수 있는 엄청난 양의 물이 누출될 수 있습니다.

특히 이 누수는 웅덩이, 사막 풍경의 예상치 못한 녹지, 포장 도로 붕괴와 같은 전형적인 누수 징후가 전혀 나타나지 않았습니다. 소화전 바닥에서 물이 천천히 새어 나오고 있었습니다.

이 상태는 다음 소화전 유지보수 주기가 될 때까지 발견되지 않을 가능성이 높으며, 그 주기는 길게는 5년까지 걸릴 수 있습니다.

제이콥 로저스.애리조나 최대 민간 수도 회사인 EPCOR의 부서장

하지만 다행히도 이 유출은FIDO Tech에서 개발한 AI 음향 도구미리 발견하고 표시하세요.이 도구를 사용하면 누수의 정확한 위치를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 누수 규모에 따라 우선순위를 정할 수 있어 수도 회사가 효율적으로 수리 작업을 수행할 수 있습니다.영국 옥스퍼드에 본사를 둔 FIDO는 이 기술 혁신을 발전시키기 위해 멕시코 케레타로주의 수자원 위원회 및 EPCOR와 같은 공공 기관과 협력하고 있습니다. 이 파트너십은 데이터 센터 주변 유역을 포함한 Microsoft의 글로벌 운영 네트워크에서 물 관리를 최적화하여 수자원을 개선하고자 하는 Microsoft의 글로벌 물 보충 이니셔티브의 일환입니다.

 런던의 한 검사 유정에서 파이프 피팅에 설치된 FIDO 센서. Microsoft 사진 제공.

2024년 6월 말까지 Microsoft는 75개 이상의 다양한 물 재충전 프로젝트로 구성된 글로벌 포트폴리오를 구축했습니다.

◉ 노스다코타주 파고에서 마이크로소프트는 오듀본 다코타 프로젝트와 협력해광활한 초원 서식지 복원하기.;

남아프리카공화국 케이프타운의 팀과 긴밀히 협력하는 동안.침입종 확산을 통제하고 집수 지역을 신중하게 복원합니다..

또한, 마이크로소프트는 텍사스주 코말 카운티의 환경 보호 구역을 적극적으로 인수하여 에드워즈를 돕고 있습니다.대수층 충전 및 복구.

뉴멕시코에서 마이크로소프트는 히카릴라 아파치 부족과 다음과 같은 협력을 위한 협약을 체결했습니다.멸종 위기에 처한 어종 보호주정부의 물 안보를 크게 개선할 수 있습니다.

◉ 인도 카르나타카 주에서 Microsoft는연못 복원 프로젝트를 통해 지역 사회의 지하수 자원 가용성을 효과적으로 개선합니다.

또한 물 사용 효율성을 개선하고 전반적인 물 사용량을 줄여 유역과 지역 사회의 물 가용성을 높이는 프로젝트에 자금을 지원합니다.

엘리자 로버츠.수자원 부문 이사, Microsoft

Microsoft와 FIDO의 파트너십이 그 한 예입니다. 2023년부터 Microsoft는 런던의 일부 지역에서 누수 감지를 수행하기 위해 템즈 워터와 계약을 맺었습니다. 또한 Microsoft는 런던에서 열린 Microsoft 해커톤 행사에서 FIDO가 누수 감지 기술을 향상하는 데 도움을 주기도 했습니다.FIDO의 AI 도구는 OpenAI의 GPT-4 및 Microsoft Azure OpenAI 서비스를 사용하여 완전히 새로운 수준의 음향 누출 감지를 제공합니다.

 FIDO의 AI 기술은 몇 초 만에 데이터를 분석하고 파이프라인 누출의 고유한 특성을 즉시 식별합니다. Microsoft 사진 제공.

FIDO의 AI 기술은 수도관 네트워크에 배치된 소형 모바일 센서에서 음향 파일을 수집한 다음 AI가 이를 전 세계적으로 지능적으로 분석하도록 합니다."라고 설명합니다. 우리는 파이프의 재질, 깊이 또는 치수를 알 필요 없이 AI 기술이 복잡한 음향 데이터에서 누수 소리를 인식할 수 있도록 합니다.시끄러운 배관 환경에서도 AI는 소음을 차단하고 누수를 정확히 찾아낼 수 있습니다."FIDO의 CEO이자 공동 창립자인 빅토리아 에드워즈는 이렇게 설명합니다.

FIDO는 또한 콜로라도 강 유역의 공공 및 민간 부문을 통합하여 물 문제를 해결하기 위해 Microsoft와 다른 파트너가 만든 새로운 프로젝트인 Water United 플랫폼을 통해 AI 누수 감지 기술을 홍보하고 있습니다.

Microsoft는 FIDO의 누수 감지 비용을 부담하고 수도 유틸리티는 누수 수리 비용을 부담합니다. 로버츠는 Microsoft의 지원으로 절약한 물의 양은 누수를 감지하고 수리하는 데 드는 총 비용 대비 투자 비율에 따라 물 재충전 목표에 포함될 것이라고 말했습니다.

 01 누수는 단순한 물 낭비 그 이상입니다.

도시 상수도의 누수를 막는 것은 물 절약의 문제일 뿐만 아니라 수도 회사가 서비스를 제공하는 고객과 지역사회의 물 가용성에도 영향을 미칩니다. 지역사회의 경우 누수는 직접적인 물 손실일 뿐만 아니라 유료 고객의 가정에 도달하지 않기 때문에 '비수익용수'라고 불리는 상당한 유지보수 비용도 발생하게 됩니다. 그러나 이러한 손실 비용은 궁극적으로 모두가 분담해야 합니다.

"우리는 애리조나에서 301톤에서 401톤에 이르는 물 손실로 어려움을 겪고 있는 여러 수도 시설을 인수했습니다."애리조나와 뉴멕시코의 물 규제 담당 수석 부사장 숀 브래드포드는 이렇게 인정합니다."누수 손실을 보충하기 위해 우물이나 정수장에서 가정으로 공급되는 물 수요를 충족하기 위해 40%의 펌프 용량을 늘려야 했고, 이는 결국 모든 고객이 분담해야 하는 막대한 비용을 추가했습니다."

 샌탄 밸리.

는 애리조나 사막에서 번성하고 있는 커뮤니티입니다.

EPCOR는 누수 및 손실로 인해 요금 청구에 포함되지 않는 비수익 용수의 비율을 271 TP3T에서 약 101 TP3T로 크게 줄였는데, 이는 FIDO 기술 도입의 성과가 큽니다.FIDO의 Edwards는 FIDO가 제공하는 맞춤형 센서가 접근하기 쉬운 위치든, 소화전 내부든, 수도꼭지 근처든 모든 유형의 파이프라인 설치에 완벽하게 맞출 수 있다고 설명합니다. 밸브 내부 또는 수도꼭지 근처 등 모든 유형의 파이프라인 설치에 완벽하게 맞출 수 있어 정밀한 배치가 가능하다고 설명합니다.160평방마일에 달하는 샌탄 서비스 지역에는 아주 작고 희미한 소리까지 모든 것을 녹음할 수 있는 4,554개의 최첨단 센서가 EPCOR의 파이프라인 시스템에 장착되어 있습니다.

학교 오케스트라의 악기처럼 소리는 매체에 따라 다르게 전달됩니다. 트럼본은 파이프가 길고 소리가 차분한 반면, 트럼펫은 파이프가 짧고 주파수가 높은 반면, 트럼본은 파이프가 길고 소리가 더 부드럽습니다. 특히 플라스틱 배관 환경에서 가장 큰 누출은 가장 조용하고 사람의 귀로 감지하기 어려운 경향이 있다는 점에 유의할 필요가 있습니다.

빅토리아 에드워즈.최고 경영자 겸 공동 창립자, FIDO

유틸리티는 오랫동안 누출을 감지하기 위해 음향 장비에 의존해 왔으며, FIDO 기술은 비약적인 발전입니다.딥러닝 AI 알고리즘을 사용하여 센서가 수집한 방대한 양의 데이터를 정확하게 분석합니다.이 알고리즘은 누수되는 수도관이나 기계 소음 또는 기차 굉음과 같은 기타 소음의 원인을 인식할 수 있으며, 누수의 크기를 정확하게 평가하고 위치를 정확히 파악할 수 있습니다. 또한 누수의 크기를 정확하게 평가하고 위치를 정확히 파악할 수 있으며, FIDO 기술의 또 다른 특징은 AI 시스템이 자연어 상호 작용을 지원하여 유틸리티 회사 기술자의 작업 편의성을 크게 향상시킨다는 점입니다.

EPCOR은 음향 누출 감지기를 사용해 왔지만, 대부분의 새로운 파이프라인 인프라는 공진 특성이 없는 플라스틱 또는 폴리염화비닐(PVC) 소재를 사용하기 때문에 플라스틱 파이프의 누출은 금속 파이프에서 나타나는 공명 효과를 생성하지 않아 업계에서 까다로운 난제였습니다. 하지만 FIDO는 플라스틱 파이프에서도 이 기능을 구현할 수 있습니다.

또한 브래드포드는 플라스틱 배관이 미국 남서부의 토양 화학에 더 적합하며 샌탄 밸리 지역에서 선호되는 재료라고 말했습니다. 샌탄 밸리는 지난 30년 동안 빠르게 성장해 왔으며 미국에서 가장 빠르게 성장하는 지역 중 하나입니다. 이 유틸리티 회사도 금속 배관을 사용하며, 그 중 일부는 60~70년이 지났지만 여전히 양호한 상태입니다. 노후화 외에도 동결-해동 주기로 인한 지반 변위 등 여러 가지 이유로 인해 파이프가 파손될 수 있습니다. 빠르게 성장하는 샌탄 밸리에서는 건설 지역이 누수율이 높은 지역이 되는 경우가 많습니다.

로저스는 FIDO 기술을 채택하기 전에는 유틸리티에서 비정상적인 식물의 성장과 같은 누수 징후를 모니터링하기 위해 위성 이미지를 사용하는 데 의존했다고 언급했습니다. 그러나 식물의 성장에는 시간이 걸리고 감지 주기가 길었습니다. 이와 달리 FIDO는 누수를 신속하게 찾아낼 수 있습니다.

 02 빠르고 유연한 솔루션

또한 FIDO의 AI 시스템은 유틸리티의 네트워크 맵을 지능적으로 분석하여 최적의 센서 배치 위치를 제안하고 모니터링 사각지대를 피하며 신속하고 즉각적인 피드백을 제공한다고 에드워즈는 말했습니다. 이를 통해 단기 테스트와 장기 모니터링이 모두 가능합니다. 센서는 이동이 용이하며 필요에 따라 네트워크의 여러 영역을 모니터링할 수 있습니다.

누출을 수리한 후에는 누출의 양쪽에 센서를 배치하여 수리 효과를 확인하거나 굴착 작업으로 인해 새로운 누출이 발생했는지 모니터링할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 센서를 네트워크의 다른 영역으로 이동하여 계속 모니터링할 수 있습니다. 동시에 FIDO의 AI 시스템은 누수량을 평가할 수 있으므로 영향 정도에 따라 수리 작업의 우선순위를 쉽게 정할 수 있습니다.

"X"로 표시된 누수 소화전은 씰 고장으로 인해 신속하게 수리됩니다. 하지만 모든 누수를 그렇게 쉽게 고칠 수 있는 것은 아닙니다. 매설된 파이프를 수리하려면 굴착이 필요하며, 불필요한 도로, 포장 도로 또는 마당 손상을 피하려면 정확한 위치 선정이 중요합니다. 이렇게 하면 교통 혼란을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 수리 후 파이프를 다시 매설하는 데 드는 비용도 절감할 수 있으며, 굴착 면적이 작을수록 비용도 낮아집니다.

브래드포드는 캐나다 에드먼턴에서 하루에 1,300만 갤런의 물이 새는 곳을 추적했지만 결국 찾는 데 4일이 걸렸던 사례를 비롯해 다양한 지역에서 겪은 까다로운 유출 사고의 사례를 공유했습니다. 에드먼턴은 인구가 많고 날씨가 매우 변덕스러운 대도시라는 지리적 특성 때문에 누수 탐지가 더욱 복잡해졌습니다. 누수 지점은 땅에서 빗물 수집 시스템으로 물이 스며드는 개발 지역에 위치해 있었기 때문에 발견하기가 어려웠습니다.

비교해보면EPCOR는 애리조나주 샌탄 밸리에서 1년 동안 250건 이상의 누출을 발견했습니다.

누출을 복구하는 것은 지속적인 노력이며, FIDO의 에드워즈는 "새로운 누출은 항상 발생하고 있습니다. 지반 침하, 건설 활동, 부식과 같은 환경적 요인이 모두 누수의 원인이 됩니다. 파이프의 작은 누수조차도 충치와 같아서 저절로 치유되지 않고 적시에 수리해야 합니다."라고 말합니다.

파이프라인 유지 관리의 지속적이고 끝이 없는 특성 때문에 Microsoft는 FIDO 및 이를 지원하는 유틸리티와 함께 10년간 AI 유출 탐지 프로그램을 진행하기로 약속했습니다.

로버츠는 "물 문제는 복잡하고 어려운 문제이지만, 물을 절약하고 그 가치를 극대화하는 방법은 복잡하지 않다"고 강조합니다.AI 기술을 사용하여 누수를 식별하고 확인하는 것은 한 가지 예에 불과합니다. 이와 같은 파트너십을 통해 담수 자원 보호에 대한 영향력을 확대할 수 있게 되어 매우 기쁩니다."