사물인터넷과

스마트 실험실

고영훈 석유기술연구소 시험처 시험총괄팀
앞서 말한 바와 같이 사물인터넷은 다양한 사물에 IT기술을 접목한 네트워크를 의미한다고 했다. 말 그대로 그 어떤 사물이라도 사물인터넷의 대상이 될 수 있다는 말이다. 이러한 개념의 확장성과 맞물려 실제로 사물인터넷의 적용 범위는 개인, 가정을 넘어 실제 산업현장에도 적용되고 있는 추세이다. 그중 시험실 관리에 있어서 사물인터넷의 적용은 우리가 석유관리원의 미래 시험실 환경을 위해 관심을 가져야만 하는 분야라고 볼 수 있다. 특히 시험 실무자들이 시험 재원 파악 및 수기입력 등으로 업무의 비효율화가 발생하고 있기 때문에 시험실 관리에 있어서 사물인터넷의 적용은 절실한 상황이다.
사물인터넷의 시험실 관리는 크게 세 가지의 영역으로 구분할 수 있는데 물리적 자원에 대한 관리인 리소스 관리, 장비 또는 기타 센서를 이용한 정보 관리 그리고 알람, 이벤트 등에 대한 이상 발생 관리로 나눌 수 있다.

1. 리소스 관리

시험 운영 시 활용되는 물리적 자원에 대한 관리이다. 일반적으로 시험 실무자가 관리하는 리소스로는 장비, 의뢰된 시료, 계측기, 시험 인력 등에 대한 관리로 나눌 수 있다.
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1.1 시험 장비 관리
시험 장비의 관리 포인트는 대략 여섯 가지로 분류할 수 있다. 장비에 대한 입고 및 이설에 대한 일정, 주기적으로 고장 방지, 노화 상태를 사전에 점검하는 예방 점검, 주기적 교정 일정 및 적합성 관리, 패트롤을 통한 부품의 교체, 수리 등의 이력 등과 회사별로 차이는 있으나 교체 주기 또는 장비 상태를 고려한 장비의 교체·폐기, 의뢰된 시험의 외주·용역을 통하여 수행될 경우 시험 일정 및 그에 따른 비용의 관리라고 할 수 있다.

1.2 시료 관리
시료에 대한 관리 포인트는 대략 네 가지로 분류할 수 있다. 의뢰 부서로부터 입고된 시료의 일정 및 재원 정보, 시험 시 현재 시험에 대한 시험 시작, 진행 중, 종료 상태인 것을 파악하기 위한 진행 상태, 시험 종료 후 보관 일정 및 위치, 마지막으로 보관 일정 종료 시 의뢰 부서로의 반환 일정 또는 폐기 일정 관리 등이 있다.

1.3 계측기 관리
계측기 관리는 필요 계측기가 입고되는 일정 관리 및 장비 또는 시료(프로젝트)별 사용 현황, 교정 일정과 적합성, 고장과 수리에 대한 일정과 비용 그리고 기간 또는 계측기 상태에 따른 교체 및 폐기의 일정 등 다섯 가지로 분류할 수 있다.

1.4 인력 관리
인력 관리는 타부서에서 시험 의뢰에 따른 적절한 인력이 할당되었는지에 대한 것이 주목적이라고 할 수 있다. 이에 따라 시험 실무자들이 너무 과도하지 않은 적절한 업무의 분장이 필요하며, 시험의 실패를 감소하기 위해 자격 또는 등급 등에 따라 최적의 인력이 투입되었는지에 대한 관리가 필요하다. 이에 두 가지로 분류할 수 있는데 인원에 대한 시험 스케줄 관리 그리고 인원의 적절한 투입 및 교육을 통한 시험 품질 관리 등이라 할 수 있다.

1.5 유틸리티 관리
장비가 입고되기 위해서는 장비에 맞는 제반 사항이 갖춰져야 한다. 유틸리티는 대부분 시설을 설치하고 운영해야 한다. 이에 따른 시설 공사 및 완료 일정, 비용 등에 대한 시설 관리와 이를 운영하면서 고장, 수리, 점검 및 보충을 수행해야 하는 운영 관리로 분류할 수 있다.

1.6 소모품 관리
증류수발생기의 정수 필터, 연수기의 소금, 전원 차단을 대비해 운영하는 UPS(Uninterruptible Power Supply, 무정전 전원 장치)의 배터리 등 주기적 교체가 필요한 소모품들에 대해 교체 주기 관리, 주기적 소모품 외에 갑작스런 상황이 발생할 수 있는 퓨즈 등과 같은 소모품들에 대한 재고, 그런 소모품들에 대한 구매 비용 관리 등으로 분류할 수 있다.

1.7 외주·용역 관리
의뢰 시료에 대한 시험 일정이나 장비 배정 등이 불가할 경우 부득이하게 외주·용역을 진행하게 된다. 이때 시험에 대한 일정 및 비용에 대한 관리를 통해 외주·용역 업체·기관을 선정할 수 있다. 이에 현재 진행 중이거나 예정되어 있는 시험의 일정 및 비용에 대한 관리로 분류할 수 있다.

<표 1> 시험실 내 리소스 관리

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2. 시험실 정보 관리

시험실 정보 관리는 시험 장비에서 출력되는 데이터 또는 데이터화한 정보나 보고서 또는 규격서 등 시험을 하는데 있어 적용하거나 생성되는 정보들에 대한 관리하는 것을 말한다. 장비의 가동현황이나 규격, 수집되는 데이터 및 리포트 관리 등 4개 영역으로 나눌 수 있다.

2.1 가동 현황 관리
가동 현황은 장비가 실제로 가동된 상태의 데이터를 활용하여 장비의 실제 가동시간, 가용시간 중 목표 기간 내에 실 가동한 시간을 나타내는 가동률 그리고 스케줄 등과 패트롤을 통하여 가동 유무를 판단하는 가동 상태로 분류할 수 있다.

2.2 시험 데이터 관리
시험을 수행하면 실제 입력한 프로파일에 따라 장비의 환경 또는 센싱 데이터가 특정 UI 또는 콘트롤러를 통해 보여지게 된다. 이 데이터들은 외장 하드 또는 USB 저장장치를 이용하여 엑셀 또는 특정 양식의 파일로 다운로드 한다. 이 파일은 시험 실패의 경우에는 데이터 분석을 위한 기초 데이터로, 성공의 경우에는 성적서 또는 보고서용 데이터로 활용된다. 그 후 일정 기간 동안 보존을 하여 향후에 시료의 분석, 계발 등의 목적으로 활용된다.

2.3 시험 규격 관리
시험의 규격은 동종 프로젝트 또는 동종 시료라 할지라도 고객처·사에 따라 다른 규격으로 시험을 운영하게 된다. 이에 고객사별 의뢰에 따른 시험을 수행하기 위해 규격서 및 규격을 관리하여야 한다.

2.4 리포트 관리
시험 수행 완료 후, 고객처·사 요구에 따른 시험을 수행하였는지 또한 결과가 어떻게 되었는지에 대하여 보고서를 작성해 제출한다. 이때 고객처·사에 따라 다양한 템플릿이 존재하여 그 양식에 맞게 작성을 하고, 향후 문제 발생 시 보고서를 통해 대응하기 위해서 단종되는 시점+α년까지 보관을 하게 된다. 관리 방법은 문서뿐만 아니라 전자 파일로 스토리지에서 관리한다.

<표 3> 시험실 정보관리

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<표 4> 이상발생 관리

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3. 이상발생 관리

이상발생 관리는 5가지 정도의 항목으로 관리하게 되는데 시험실에서 화재 관제 등의 화재 관리, 시험 장비의 고장, 소모품이나 부품의 고장, 유틸리티의 이상 등으로 발생하는 이상 알람 관리, 장비 고장으로 발생된 고장의 빈도 및 수리 내역 등의 관리, 시험 시료의 고장 및 파손 관리 그리고 시료 측정을 위한 계측기의 관리로 분류할 수 있다.

1. 도입 배경

시험실의 업무 프로세스는 시험 의뢰, 시험 계획, 시험, 분석, 보고 순으로 구성되어 있다. 시험 실무자는 시험과 관련된 모든 정보를 수기로 작성하고, 관리 시스템에 직접 입력 및 업로드를 한다. 또한 시험에 사용되는 여러 기종 장비들을 운영 및 관리하며, 실시간 데이터 수집에 따른 알람 및 이벤트 발생을 인지하여 단시간 내에 대처할 수 있는 패트롤 관리를 한다. 그와 함께 시험 계획, 시험 진행 상태, 보고서나 성적서 전송 등 고객 관련 서비스를 수행하고 있다.
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일반적으로 시험실 운영의 문제점은 시험 실무자들의 수기 관리, 시험 의뢰 고객의 대응, 시험실 패트롤 관리의 어려움 등으로 요약될 수 있다. 즉 많은 시험 장비를 보유하고 있으면 정보 관리가 복잡하고 시험 관련 정보를 수기로 작성하는 과정에서 오류가 발생하면 시험계획, 장비 가동, 시험 진행 등에 문제가 발생하여 시험이 지연되거나 실패할 가능성이 크게 된다. 또한 시험실이 여러 곳에 멀리 떨어져 있으면 패트롤을 위하여 일일이 방문하는 데 많은 시간이 걸린다.
이와 같은 어려움은 현재 석유관리원에서도 나타나고 있는 어려움이라고 할 수 있다. 현재 석유관리원은 시험 기기 327종, 시험 용품(시약, 초자, 부품, 표준물질, 가스) 548종의 방대한 시험 재원을 보유하고 있지만 재원 관리 시스템은 전무한 실정이다. 또한 시험원은 시험실 안전환경 관리 및 점검, 시험 기기 이력 관리, 교·보정, 시험용품 입출고 관리 등에 많은 시간을 소모하고 있다. 따라서 석유관리원은 시험 장비와 계측기기, 시험 용품 관리에 대한 어려움을 해결하는 데에 목적을 두고, 본사와 각 지역본부별 시험실의 재고 대장을 관리 및 공유하고, 재원 현황을 실시간으로 확인함으로써 효율적인 시험 재원 이력 관리에 중점을 둔 시스템을 구축하고자 한다.

2. 사업 현황

올해 진행될 스마트 시험실 구축사업은 시험재원이력관리시스템이란 이름으로 진행된다. 이 사업의 범위는 시험 장비 및 계측기기 이력 관리, 시험 용품 입출고 관리, 시험용품 재고 대장 관리, 보안 인프라 강화로 이뤄져 있다.

<그림 3> 목표시스템 개념도

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<그림 4> 목표시스템 프로세스 개념도

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<그림 5> 시스템에서의 장비관리

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2.1 시험 장비 및 계측기기 이력 관리
시험 장비와 계측기기의 정보 및 고장·수리 이력 관리 전산화 및 알림을 제공한다. 그리고 기기 속성 기준으로 단계별 등록·관리의 전산화가 이뤄진다. 또한 시험 방법, 작동 매뉴얼 등의 정보를 조회하여, 표준물질관리대장, 보정일지, 기기이력카드상의 교·보정 관리 기능 전산화가 있다.

2.2 시험용품 입출고 관리
QR코드 기반으로 시험 용품 입출고 관리 전산화 및 체계화가 이뤄진다. 그리고 입고 및 출고의 신청, 심사, 대장 관리의 기능이 제공된다.

2.3 시험용품 재고 대장 관리
관리 대상 시험용품(시약, 초자, 표준물질, 시험용 가스)을 대상으로 QR코드 프린터로 QR코드 라벨을 발행한다. 그리고 시험 용품 재고 현황, 수리·폐기·반품 신청 및 이력 관리가 이뤄진다. 또한 시험 용품 재고 실사 및 보정 기능이 탑재되고 재고 대장 관리의 전산화가 된다.

<그림 6> QR코드를 이용한 시험재원 입고관리

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2.4 안정적 사용을 위한 보안 인프라 강화
비인가자 접근 제어 및 차단, 보안사고 예방 기능을 강화한다. 또한 시스템 내 로그인 사용자 권한 관리를 통한 접근 제어 및 실시간 로깅이 된다. 독립 로그인 외 통합 로그인 S/W를 통한 SSO(Single Sign On) 기반 자동 로그인 연계와 서버 보안 및 백신 SW 도입을 통해 강력한 접근 통제 및 보안사고 방지가 이뤄진다. 마지막으로 개인정보 보호를 위한 DB 암호화 솔루션이 도입된다.

3. 스마트 시험실의 미래

석유관리원의 스마트 시험실 구축은 총 3단계로 나뉘어져 진행될 예정이다. 올해 시험재원이력관리를 시작으로 2021년에는 이력 관리의 확대, 2022년에는 스마트 시험실 통합 관리 구축이 목표다. 이런 목표를 미루어 볼때 석유관리원의 스마트 시험실의 미래를 타기관의 사례를 통해 몇 가지 제시해보려고 한다.

3.1 장비의 가동
기존 수기로 작성(엑셀 입력)하던 장비의 가동은 시험 실무자의 수기 관리가 주요 쟁점이 되어왔다. 이때 오탈자 혹은 관리 소홀에 따른 신뢰성 및 투명성 확보의 어려움이 있었다. 이 시스템에서는 자동으로 장비의 가동 유무를 확인하고, 이로 인한 일정 기간별 장비의 가동률 및 현재 가동 현황을 확인 할 수 있다.

3.2 장비의 시험데이터
장비에서 제공되는 시험에 따른 시험 데이터(엑셀, CSV 등)를 USB 또는 네트워크로 가져와서 분석, 보고서의 데이터로 활용을 했다. 이는 실시간 시험에 대한 관리가 패트롤을 하지 않는 한 관리의 어려움이 있다. 이 시스템에서는 장비 데이터를 수집하여 엑셀로 클라이언트에서 다운로드해 바로 활용할 수 있다.

<그림 7> 가동상태 관리 운영 현황 비교

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a. 기존 (엑셀 활용)
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b. 개선(웹 시스템 활용)

<그림 8> 시스템에서 시험실 내 장비 가동 상태 확인

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<그림 9> 시스템에서 Raw Data와 엑셀 변환

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3.3 시료의 관리
의뢰처에서 요청한 시험 시료에 대해 입고부터 출고, 폐기까지의 모든 과정을 관리하는 것이다. 기존 관리에서는 시료에 대한 재원 정보, 시험 담당자, 일정, 시험 종료 후 보관과 출고 및 폐기 등의 정보를 입력하고, 문서 또는 파일로 관리를 하였다. 본 기능은 시료의 입고 시 모든 재원 정보를 입력하여 QR코드를 통해 관리할 수 있다. QR코드는 시스템에 자체 생성 모듈이 있어, 바로 발행하여 다운로드할 수 있다. 이때 내용은 라벨 프린터로 출력하며, 시료에 부착하여 활용할 경우, 시험기 내부에서도 견딜 수 있는 특수라벨로 출력하여 활용하고 있다.

시험재원 이력관리 시스템은 앞으로 업무 운영 측면, 기술적 측면, 투자비용 측면에서 다양한 효과를 낼 것으로 보인다. 업무 운영 측면에서는 작업 표준화로 인한 작업 준비 시간 단축, 작업 정밀도 및 생산성 향상이 예상된다. 기술적 측면에서는 QR코드를 기반으로 한 데이터 신뢰도 상승, 투자비용 측면에서는 재고 비용 절감 및 창고 이용 공간 확대가 기대된다. 이렇듯 시험재원 이력관리 시스템을 통한 사물 인터넷의 적용은 석유관리원의 시험실 환경을 획기적으로 바꾸게 될 것이다. 하지만 무엇보다 잊지 말아야 할 점은 미래를 내다보고 이러한 신기술을 회사 업무에 적용했다는 점이다. 이번 사업을 통해 우리는 언론매체에서나 봤던 사물인터넷을 직장에서 체험할 수 있게 된다. 그리고 ‘다른 것은 어떨까?’라는 생각을 하게 될 것이다.
다시 얘기하자면 사물인터넷으로 시험실의 환경이 바뀐것을 체험한 직원은 다른 신기술의 적용 또한 생각해볼 수 있게 된다. 즉 생각의 연쇄 작용이 일어나 회사의 업무 환경이 혁신적으로 바꿀 수 있게 되는 것이다. 앞으로 시험재원 이력관리 시스템이 어떤 결과를 보여줄지 아직 모르겠지만 그 영향력은 클 것으로 예상하며 글을 마친다.
1. 환경신뢰성실험실 장비관리의 IoT 접목을 통한 운영 효율 향상연구(2018)
2. 사물인터넷 기반 환경신뢰성 시험실 장비 통합 운영관리(2019)
3. 사물인터넷 시장 및 기술동향(2015)
4. 한국정보통신산업연구원, 정보통신산업동향 제25권(2018.9.)
5. 한국석유관리원, 스마트시험실 구현을 위한 시험재원 이력관리 시스템 구축사업 제안서(2019)
6. 한국석유관리원, 스마트시험실 구현을 위한 시험재원 이력관리 시스템 구축 중간보고(2020)

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