(특별기고)업스트림 오일 및 가스에서의 디지털 트랜스포메이션
작성 : 2020년 10월 29일(목) 13:54
게시 : 2020년 11월 02일(월) 13:40
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업스트림 오일 및 가스에서의 디지난 수년간 극심했던 오일 시장의 가격 변동은 오일 및 가스 기업들의 비즈니스 방식을 재고하게 했다. 기존의 유전 개발 및 시추 방식을 배제하고, 생산성 중심의 데이터 기반 분석이 필요해졌기 때문이다. 이는 운영의 우수성을 달성하는 측면에서 기술, 프로세스 및 직원이 지속 가능한 비즈니스 성공을 거두는 데 어떤 역할을 하는지에 대한 전면적인 재고다. 이러한 패러다임의 변화는 산업용 사물인터넷(IIoT)을 이용하는 장비 및 시스템의 채택과 통합을 끌어내고 있으며, 업계가 디지털 방식으로 전환해 운영 성과를 개선하고 수익성 있는 결과를 내야 할 필요성을 촉발했다.

업스트림 오일 및 가스 산업의 경우, 자본 집약도와 원격 운영, 위험한 근무 환경 때문에 디지털 트랜스포메이션의 도입이 더욱 시급하다. 이 부문에서 운영 우수성을 달성하려면 생산성을 극대화하고 비용은 절감하고 안전을 개선해야 하며, 수동 프로세스와 단절된 의사결정 지원 도구 및 비효율적인 운영 관행을 배제해야 한다.

현상 유지를 선호하는 업계 전반의 보수적인 사고방식도 타파해야 한다. 이러한 사고방식은 위험을 두려워하는 기업이 디지털 트랜스포메이션을 두고 채택하기 너무 어렵거나 일상 운영에 실용적이지 않다고 여기게 한다. 또한 운영 우수 사례나 기술 지원을 멀리하는 등 자동화 및 디지털화에 회의적인 접근방식을 조장하기도 한다. 이로 인해 다수의 오일 및 가스 사업장은 가장 보편적이지만 중요한 작업을 시대에 뒤처지며 신뢰성이 떨어지고, 비효율적인 시스템으로 수행하는 퇴행적인 주기에 갇혔다. 그 결과 수백만 달러의 실현되지 못한 수익이 발생하고 마진과 운영 효율성 및 작업장 안전 측면에서 차이가 발생했다.

디지털 트랜스포메이션은 1조 달러 이상의 생산성 손실을 차지하는 것으로 추정되는 상위 25%(Top Quartile) 기업의 성과와 평균 기업의 운영 방식 간 격차를 효과적으로 줄일 수 있다.

그러나 디지털 트랜스포메이션은 꾸준히 언급되고 있다. 업계에서 최상의 성과(Top Quartile)를 달성하는 기업과 마찬가지로 보다 지속 가능한 비즈니스 성공을 위해 디지털 기술을 강화하는 기업도 점차 늘고 있다. 업스트림 오일 및 가스 산업에서는 무선 센서 및 원격 현장 인텔리전스, 현장 및 현장 자산의 성능에 대한 실행 가능한 통찰을 적시에 전달하기 위한 연결성 강화, 데이터를 수집하고 관리하기 위한 IIoT 기반 소프트웨어, 최적화된 작업 프로세스 및 물류와 전환의 과정을 안내할 지침과 컨설팅 등이 이러한 강화에 포함된다.

◆디지털 트랜스포메이션을 이끄는 에머슨

업스트림 오일 및 가스 비즈니스에서 디지털 트랜스포메이션에 착수하려면 어떻게 해야 할까? 먼저 디지털 기술이 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 영역, 그리고 트랜스포메이션이 비즈니스의 생산, 비용 및 안전 성과에 어떤 영향을 미칠지를 판단해야 한다. 이러한 평가 후에 회사는 디지털 기술 및 시스템의 가치를 이해하고, 고객이 최상의 성과를 달성할 수 있도록 지원할 수 있는 능력을 갖춘 솔루션 제공업체와의 제휴를 모색해야 한다.

에머슨은 에너지 생산 분야에서 100년에 달하는 경험을 바탕으로, 오일 및 가스 산업에서 지속 가능한 성공이 입증된 자동화, 디지털 기술, 서비스 및 IIoT 기반 솔루션을 제공하고 있다. 운영상의 확실성을 바탕으로 접근한 에머슨의 솔루션은 고객이 안전, 신뢰성 및 생산 분야에서 최상의 성과를 달성하는데 도움이 되는 전략을 정의하고 구현할 수 있도록 지원한다.

이러한 방법론을 통해 에머슨은 자동화 제품, 서비스 및 솔루션의 전체 포트폴리오를 바탕으로, 어떤 규모의 고객이라도 업계 최상위 성과를 내는 기업의 운영 방식을 적용한다. 에머슨의 운영상의 확실성 컨설팅은 기회 파악에서 끝나지 않으며, 설정한 성과를 달성하고 안정적으로 운영되며 최종적인 가치가 실현될 때까지 지원한다.

또한 업스트림 오일 및 가스 생산자는 IIoT의 기능을 이용하여 에머슨의 플랜트웹 디지털 에코시스템(Plantweb Digital Ecosystem)을 통합함으로써 운영 전반에 걸쳐 디지털 인텔리전스를 확장할 수 있다. 플랜트웹은 데이터가 풍부한 환경에서 실행 가능한 정보에 액세스하고 관련 담당자에게 실시간으로 제공하여 운영 통찰력을 높일 수 있는 상호운용 가능한 기술, 소프트웨어 및 서비스의 포괄적인 포트폴리오를 의미한다.

플랜트웹 디지털 에코시스템이 제공하는 기술 및 애플리케이션은 퍼베이시브 센싱, 무선 액세스, 데이터 수집 및 통합, 측정 및 분석, 사이버 보안과 기타 오일 및 가스 생산자가 운영을 개선하여 주목할 만한 성공을 거둘 수 있는 영역에 중점을 두고 있다.

그러나 이는 오일 및 가스 산업이 디지털 트랜스포메이션의 이점을 실현하도록 지원하는 에머슨의 노력 중 일부에 지나지 않는다. 에머슨은 자동화 시스템 및 솔루션에 대한 방대한 경험을 바탕으로 센싱, 연결, 고급 컴퓨팅 및 분석과 효율성 장벽을 제거하고 가치 사슬 전반에 걸쳐 디지털 인텔리전스를 촉진할 수 있는 여타 영역에 대한 광범위한 기술과 전문지식을 활용한다.

◆생산성 극대화를 위한 운영 개선

시대에 뒤처진 비효율적인 장비와 많은 시간이 소요되는 수동 프로세스, 신뢰도와 실행 가능성이 낮은 데이터는 의사결정을 방해하고 업스트림 오일 및 가스 생산에 부정적인 영향을 미친다. 이와 관련성이 가장 높은 분야는 일반적으로 당시에 가용 지질학적 데이터가 제한된 상태에서 업스트림 사업장이 유정 역학 및 유량 비율을 조정하기 위해 고군분투했던 유전 생산 예측이다. 에머슨의 Paradigm™ 생산 모델링 솔루션과 같은 디지털 생산 모델링 시스템을 통해 운영자는 완전한 물리 유체 시뮬레이션의 계산 비용이나 복잡성 없이 지면 아래의 현실을 더욱 수월하게 반영해 생산을 빠르고 정확하게 모델링한다. 이는 자산 관리자가 매일 현장 최적화 결정을 내리는 데 아주 명확한 생산 예측을 제공한다.

다양한 형태의 인공 리프트에 의존하는 사업장의 경우 이러한 프로세스를 최적화하고 가장 생산성이 높은 유정에 에너지를 할당하도록 지원하는 디지털 솔루션이 있다. 에머슨은 리프트 방법에 대해 필요한 통찰력을 제공하고 자산 관리자가 목표 대비 생산 속도의 실시간 비교를 기반으로 최적화된 의사결정을 내릴 수 있게 하는 SmartProcess™ 유정 최적화기(Well Optimizer) 애플리케이션과 같은 다양한 유정 및 리프트 최적화 솔루션을 제공하고 있다. 가스 리프트 및 전동 수중 펌프(ESP) 시스템의 경우 에머슨은 시스템의 물리적/경제적 제약을 고려하는 동시에 가장 수익성이 높은 유정에 리프트 에너지를 자동으로 할당하는 모델 기반 DLO(Dynamic Lift Optimization) 솔루션을 제공한다.

표면 또는 장비의 상태에 크게 영향을 받기 때문에 생산 부문의 인력은 디지털 기술을 활용하여 장비 상태에 대한 실시간 체크를 할 수 있기 때문에 에머슨의 디지털 웰패드(Digital Well Pad) 솔루션을 적용하는 것이 가장 효과적인 실현 방법일 것이다. 이 포괄적인 솔루션은 에머슨의 자동 생산 감시(Automated Production Surveillance) 시스템의 퍼베이시브 센싱 및 사전 설계된 자동화 워크플로를 자산 관리 소프트웨어(AMS)와 결합하여 웰패드의 모든 중요 구성요소에 대한 진단을 원격 추출하여 쉽게 성능을 최적화할 수 있다. 이러한 디지털 장치와 분석 애플리케이션의 조합을 통해 생산자는 자산 상태 및 성능에 대한 가시성을 제고할 수 있게 된다. 또한, 더욱 신속하게 정보에 입각한 의사결정을 내려 예기치 않은 가동중단 시간을 줄이고 생산성을 극대화할 수 있다.

◆자산에 대한 통찰력 향상으로 비용 절감

업스트림 자산을 양호한 상태로 유지하는 것은 생산을 늘리거나 최적화할 수 있을 뿐만 아니라 유지보수를 줄임으로써 운영 비용을 최소화하는 방법이기도 하다. 전통적으로 생산 인력은 자산 상태와 성능을 판단하기 위해 종종 위험한 상황에서 수동 검사에 의존했다. 이는 결국 포괄적인 통찰력의 부족으로 이어져 설비를 고장이 날 때까지 가동해 자산을 교체하고, 조업을 재개하는 데 엄청난 시간과 비용이 소요되는 상황으로 이어지게 했다. 그러나 오늘날 생산 인력은 디지털 대응 방식으로 과도한 유지보수 비용에 대한 원격 모니터링 및 진단 기능을 사용한다. 퍼베이시브 센싱 장치는 기업이 자산의 상태 및 성능을 적절하게 평가하고 대처하는 데 필요한 실시간 통찰을 제공한다. 이는 사전 예방적이고 적은 비용으로 더 긴 가동 시간을 택하는 데 도움을 주는 종합적인 프로세스 분석 및 예측 유지보수 시스템으로, 에머슨의 자산 관리 솔루션에 포함되어 있다.

유지보수 비용을 절감하는 또 다른 방법은 가장 수익성이 높은 유정을 식별하고 생산 및 효율성에 따라 우선순위를 정하는 능률적인 유지보수 프로그램을 구축하는 것이다. 에머슨의 자동 생산 감시 솔루션에는 변동비(수처리, 화학물질 주입, 인공 리프트) 또는 고정비(유정 운영, 현장 간접비, 관리 비용)와 관계없이 모든 유정의 비용을 수집하여 우선순위를 지정하는 한계 유정 식별 워크플로(Marginal Well Identification Workflow) 애플리케이션이 포함되어 있다. 순위 지정으로 다른 유정에 대한 비용 투자를 가능케 하는 부분이다.

에머슨의 커넥티드 서비스(Connected Services)는 고객이 자산 가동중단 시간과 유지보수 비용을 줄이기 위해 디지털 솔루션을 이용할 수 있도록 자산을 모니터링하고 결과를 해석하며 실행 가능한 정보를 제공하는 원격 전문지식을 제공한다. 따라서 오일 및 가스 생산자는 유지보수 및 운영 대응을 자사의 비즈니스 전략에 연계시킬 수 있다. 에머슨은 또한 신뢰성 컨설팅 서비스(Reliability Consulting Service)를 통해 자산 상태에 대한 디지털 솔루션을 강화하고 있다. 이는 생산자가 동급 최고의 유지보수 프로세스 및 절차를 구현하는 동시에 정확한 장비 기록과 위험 분석을 제공해 유지보수 비용 절감과 작업 우선순위 지정을 위한 자산 상태의 심각도를 판단할 수 있도록 지원하는 서비스다.

◆안전성을 향상시키는 무선 및 IIoT 기술

업스트림 오일 및 가스 운영을 디지털 방식으로 전환하는 가장 큰 이점은 보건, 안전 및 환경(HSE) 위험을 최소화하는 것이다. 수동 시스템은 데이터를 자동으로 기록하고 이를 히스토리안 또는 운영자 소프트웨어 모듈로 전송하는 디지털 운영자 형태로 급속히 대체되고 있다.

직원들은 무선 센서를 통해 원격으로 접근할 수 있으며, IIoT 기반 플랫폼을 통해 데이터를 클라우드 시스템에 업로드할 수 있다. 측정이나 성능 데이터를 입수하기 위해 멀리 떨어진 위험한 위치에서 작업하며 시간을 낭비하거나 건강과 안전에 위협을 느끼지 않아도 된다. 연결된 Wi-Fi 및 블루투스 지원 스마트 장치와 작업 현장 주변의 통합 데이터 관리 시스템의 사용이 더욱 보편화되면서, 보다 안전한 작업장을 위한 디지털 체크와 직원 위치 확인 시스템 및 절차가 주목받고 있다. 디지털 기술 및 시스템의 속도와 효율성을 향상시켜 더욱 안전하고 생산적인 환경을 조성하기 위해 작업장 데이터의 효과적인 수집, 전송 및 분석을 촉진하고 있다는 뜻이다.

그러나 이러한 디지털 트랜스포메이션은 유정 및 이송 지점의 누출, 파열 또는 폭발로 이어질 수 있는 침식, 부식, 캐비테이션 및 여타 요인의 조기 감지를 통해 보다 안전한 환경을 조성을 도모한다. 에머슨의 최신 무선 부식 및 침식 감지 솔루션 제품군을 사용하면 기술자가 자산을 간섭 또는 비간섭적 방식으로 모니터링할 수 있어, 금속 손실의 초기 징후를 식별하고 장비의 성능 저하를 방지할 수 있다. 에머슨은 또한 유해한 유출 또는 배출에 대한 노출을 최소화하고 안전한 시설 운영을 위해 조기 감지 및 알람 기능을 제공하는 다수의 디지털 배출 감지 및 예방 기술을 제공하고 있다. 안전 시스템에 대한 유지보수는 전체 시스템을 중지하지 않고 안전밸브 고장 모드를 조기에 감지하는 에머슨의 스마트 장치 진단(Smart Device Diagnostics)을 통해 사전에 대처할 수 있다.

◆디지털 인력 준비

디지털 트랜스포메이션에는 업스트림 오일 및 가스 운영의 디지털화에 영향을 미칠 수 있는 제품 및 솔루션 외에도 핵심 인력의 통합 및 교육, 그리고 이러한 변화를 촉진할 운영 문화의 전환을 위한 프로세스 및 절차 개선도 포함된다.

에머슨의 교육 서비스를 통해 오일 및 가스 생산자들은 반복적인 작업을 제거하고 표준 운영을 간소화하는 자동화된 워크플로, 복잡성을 줄이고 최적의 의사결정을 내릴 수 있도록 분석 및 내장 전문지식을 활용하는 의사결정 지원, 위치에 관계없이 정보 및 전문지식에 대한 보안 온디맨드 액세스를 제공하는 모바일 솔루션을 사용하도록 교육해 직원들의 역량을 향상시킬 수 있다.

이 교육을 수행하는 효과적인 모델 중 하나는 에머슨의 모방 시뮬레이션 소프트웨어(Mimic Simulation Software) 솔루션의 일부인 고충실도(High-fidelity) 디지털 트윈 시뮬레이터다. 이 디지털 트윈은 일반적으로 기업이 실제 운영의 정확한 디지털 복제본을 생성하여 위험이 없는 실시간 환경에서 제안된 조정을 테스트할 수 있는 가상 플랫폼을 제공한다. Mimic 솔루션의 일부로 이 동적 시뮬레이션은 신입이나 경험이 없는 작업자를 위한 고급 교육 모듈에 사용할 수 있다. 실시간으로 디지털 환경에서 작업함으로써 교육생은 실제 운영의 생산에 영향을 주지 않고 의사결정을 내릴 수 있으며, 고급 모델링 및 분석을 수행할 수 있다. 또한, 이 디지털 트윈 모델은 Mimic 프로세스 시뮬레이션에도 통합되는 수동 작업 학습을 위한 가상 현실(VR) 현장 작업자 교육에도 사용된다.

에머슨은 자동화 및 디지털 기술을 효과적으로 탐색하고 표준 오일 및 가스 운영에 필요한 기술과 전문지식을 개발하는 것에 중점을 둔 다양한 교육 프로그램과 워크숍도 온라인이나 대면 방식으로 제공한다. 이러한 프로그램은 운영자가 실시간 저장소 모델 및 생산 정보를 통합, 해석하고 조치해 현장 운영을 최적화하고 생산성 증대를 지원하는 ‘디지털 유전(digital oilfield)’의 장점을 강조하고 있다.

◆트랜스포메이션을 시작하려면

디지털은 탐색하기 어려울 수 있다. 각각의 상황에 맞는 디지털 트랜스포메이션의 첫 단계를 파악하기 위해 노력하고 있겠지만, 올바른 방향으로 이끌 수 있는 솔루션은 분명히 존재한다. IIoT 기반 운영방식을 개발하는 것은 플러그 앤 플레이 제안이나 최상의 퍼포먼스 달성을 위한 만능 옵션이 아니다. 에머슨은 운영상의 확실성에 대한 명확한 비즈니스 사례로 시작하여 기업 전체, 그리고 운영 문화 전반에 걸친 디지털 트랜스포메이션을 촉진하는 컨설팅 방법을 개발했다.

에머슨의 운영상의 확실성 컨설팅 방식은 직관적인 기술과 자동화된 워크플로를 결합하여 복잡도를 줄이고, 디지털 작업자 역량을 강화함으로써 생산 인력이 자사 사업장에 적절한 디지털 경로를 취할 수 있도록 고안됐다. 에머슨의 운영상의 확실성 컨설턴트는 검증된 방법을 적용함으로써 생산 인력이 신속한 의사결정 기능을 통해 가치 창출을 앞당길 수 있는 디지털 인프라를 개발하도록 돕는다. 인프라를 구축하는 일 외에도 디지털 트랜스포메이션의 이점을 충분히 실현하는 데 필요한 조직 변화에 대한 철저한 평가를 개발하여 동급 최고의 행동 방식을 채택하도록 한다.
로렌 쇼퀴스트(Loren Sjoquist) 에머슨 오토메이션 솔루션즈 이사 기사 더보기

camp@electimes.com

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