엔지니어 인터뷰: 음향 이미징, AI 및 데이터 분석 기술의 발전
인터뷰: 로버트 알브레히트
수석 연구 엔지니어, 이학박사(기술)
엔지니어 소개
이학 박사(테크널러지) 수석 연구 엔지니어 로버트 알브레히트
저는 음향 및 오디오 신호를 처리하는 전자 및 전기 공학을 전문으로 연구하는 엔지니어입니다. 석사 과정을 마친 후, 연구원으로 계속 활동하면서 소리의 방향과 거리 인식 등 음향과 관련된 주제로 박사 학위 논문을 썼습니다.
박사 학위를 마치고 나서는 카이 삭셀라(Kai Saksela), 요나스 나이버그(Jonas Nyberg)와 함께 Si124 음향 카메라를 개발하는 작업에 참여했습니다. 그동안 다양한 작업을 해왔지만 음향 분석 팀의 리더로서 저는 가능한 최고의 음향 이미징 성능을 제공할 뿐만 아니라, 카메라가 수집한 음향 데이터를 자동으로 분석하여 최고의 음향 분석 정보까지 제공함으로써 사용자 니즈에 따른 의사 결정을 지원할 수 있는 솔루션을 제공하기 위해 지금도 최선을 다하고 있습니다.
LD 및 PD 검사는 그동안 어떻게 변화하고 발전했는지 설명해 주시겠습니까?
역사적으로 인류는 청각을 이용해 다양한 문제를 해결해왔습니다. 그렇다면, 전력망에 발생한 부분방전(PD)이나 가스 누출도 사람 귀로 잡아낼 수 있을까요? 불가능한 건 아니지만, 놓치는 경우가 상당히 많습니다. 가장 문제가 되는 건, 검사 대상 주변에서 들리는 소음입니다. 소음 때문에 소리가 안 들리는 경우도 있고 들리더라도 소리가 정확히 어디에서 나는지 찾아내기 어려운 경우도 상당히 많습니다.
이런 문제를 해결하는 한 가지 방법은 지향성 초음파 마이크를 사용하는 방법입니다. 이 지향성 초음파 마이크를 사용하면 소음이 있어도 원하는 소리에 집중할 수 있고 스캐닝 동작을 이용하면 소리가 나는 위치도 정확하게 파악할 수 있기 때문에 부분 방전이나 가스 누출 문제를 어느 정도는 해결할 수가 있습니다. 하지만, 지향성 초음파 마이크는 사용자가 헤드폰을 착용하고 소리를 일일이 들어서 누출이나 다른 유형의 부분 방전을 식별해야 하기 때문에 시간이 많이 걸리고 상당한 교육이 필요하다는 단점이 있습니다.
이런 단점과 문제를 모두 보완한 것이 바로 Si124 음향 카메라입니다. Si124는 가스 누출 및 부분 방전이 발생한 위치를 정확히 찾아 화면에 표시해줄 뿐만 아니라, 감지된 소리를 초음파를 생성하는 다른 원인과 자동으로 구분해 주기도 하는 획기적인 솔루션입니다. 음원이 가스 누출 또는 부분 방전인 것으로 인식되면 자동 분석 기능이 문제의 심각도를 평가하여 사용자가 가장 심각한 문제를 먼저 쉽게 해결할 수 있게 도와줍니다.
현재 시중에 음향 카메라가 다양하게 출시되어 있기는 하지만, 용도에 따른 분석 기술은 기술적인 제원, 성능과 더불어 Si124를 타사 경쟁 제품과 분명히 차별화하는 장점이라고 할 수 있습니다. 또한 범용 음향 카메라를 구입해서 원하는 문제를 정확히 감지하려면 상당한 교육이 필요한데, 이런 교육을 모두 이수하더라도 감지된 문제가 얼마나 심각한지, 어떤 조치를 취해야 하는지 알기는 어렵습니다. 경우에 따라서는 감지한 소리가 누출 때문에 발생한 것인지, 부분 방전 때문에 나는 소리인지 구분하지 못할 수도 있습니다. 감지된 소리를 분석한 정보까지 제공하는 Si124를 사용하면 문제의 원인과 심각도를 쉽게 파악한 다음, 빠른 의사 결정을 통해 필요한 조치를 취할 수 있습니다.
솔루션에 적용된 AI는 얼마나 정확합니까?
저희 솔루션이 제공하는 정보는 사용자가 각각의 니즈에 따른 의사 결정을 하는 데 정말 중요한 역할을 하고 있습니다. 물론, 다른 AI 기반 시스템도 그렇듯이 저희 솔루션이 제공하는 정보가 100% 완벽한 것은 아닙니다. 하지만, 솔루션을 개발하는 과정에서 가스가 누출되거나 부분 방전이 발생했을 때 나는 소리를 수백 시간 수집해 분석하고 수천 개의 데이터 샘플을 활용했기 때문에 가스 누출, 부분 방전을 감지하는 성능은 상당히 높은 편입니다. 데이터는 또한 실험실부터 각종 현장까지 다양한 곳에서 수집을 했기 때문에 현재 대부분의 사용 환경에서 높은 정확도로 문제를 잡아내고 있다고 보시면 될 것 같습니다.
자체 검증을 기준으로 보았을 때, 부분 방전 감지 성능은 95% 이상의 정확도를 기록했습니다. 경쟁업체들은 수집한 데이터가 적고 데이터를 수집한 현장도 다양하지 못한 편이기 때문에 가스 누출을 감지하는 정확도가 떨어지는 반면, 저희 회사는 실험실 환경에서 고객이 작업 중에 실제 경험할 수 있는 시나리오를 수십 가지 씩 만들어서 직접 실험을 하고 데이터도 수집했기 때문에 정확도가 훨씬 높습니다.
Sonic Tester의 장점은 무엇입니까?
저희 음향 카메라 기술은 신뢰도가 상당히 높고 100여 개의 마이크를 사용하기 때문에 시간이 경과한다고 해서 결과가 뒤바뀌거나 변할 가능성이 정말 희박하지만, 그래도 저희는 고객 여러분께서 지금 사용 중인 Si124가 제대로 작동하는지 쉽게 확인하실 수 있도록 보정용 장치를 제공하고 있습니다. 이 보정용 장치는 각 검사를 시작할 때마다 사용할 수는 있지만, 매번 보정을 하면 번거롭기도 하고 Si124의 성능도 워낙 안정적이기 때문에 6개월마다 한 번씩만 보정 상태를 확인하면 제품을 최상의 상태로 유지할 수 있습니다. 이때, 보정은 Si124의 정확도만 검증합니다. Si124의 경우, 시간이 경과했다고 해서 별도의 보정이 필요한 경우는 없어서 보정 장치가 실제 보정을 해주는 것은 아닙니다.
보정 장치가 내는 소리는 가스 누출 또는 부분 방전과 매우 유사한 스펙트럼을 가지고 있기 때문에, 보정을 했을 때 Si124가 소리를 이상 없이 감지를 했다면 현장에서도 제대로 소리를 감지한다고 보시면 됩니다.
데이터 분석과 관련해서 유용한 팁이 있습니까?
저희 분석 기술은 사용자를 대신해서 대부분의 분석 작업을 수행하기 때문에 제가 딱히 공유할 유용한 팁은 없을 것 같습니다. 정확도 측면에서는 유효한 데이터가 많으면 많을수록 결과가 더욱 정확하기 때문에 정보를 충분히 수집하는 게 중요합니다. 예를 들어, 부분 방전의 심각도를 평가할 때 부분 방전이 감지된 전압과 부품을 입력하지 않아도 결과가 표시되기는 하지만, 이 정보를 입력하면 훨씬 상세하고 정확한 평가가 가능하기 때문에 정보를 가능한 많이 입력하는 게 좋습니다.
99%의 경우, 용도나 현장 별 분석 기능이 알아서 분석을 해 준다고 보시면 됩니다. 더욱 자세한 데이터가 필요할 때에는 특정 패턴을 식별하는 데 도움이 될 수 있는 신호 분석용 툴을 사용하시면 됩니다.
새로 출시된 Si124-LD PLUS는 어떤 제품입니까?
Si124-LD Plus는 사용자가 정말 미세한 누출까지 찾아낼 수 있도록 도움을 주는 두 가지 새로운 기능을 제공하는 솔루션입니다 (AutoFilter와 AutoDistance 기능). 타사 제품의 경우, 불필요한 소음을 필터링하고 누출 위치를 찾으려면 필요한 주파수 범위를 수동으로 선택해야 합니다. 저 같은 전문 음향 엔지니어에게는 간단한 일이지만, 일반 사용자가 최적의 주파수 범위를 설정하는 건 상당히 어렵습니다. 상당한 교육과 경험이 필요하고 주파수 설정을 잘못하면 누출이 제대로 감지되지 않을 가능성도 있습니다. AutoFilter 기능이 탑재되어 있는 Si124-LD Plus는 방해가 되는 배경 소음, 즉 공장이나 기타 환경에서 일반적으로 발생하는 소음을 자동으로 분석 및 필터링하고 사용자가 별도로 버튼을 누르지 않아도 누출로 인해 발생하는 소리에 집중합니다.
AutoDistance 기능은 누출까지의 거리를 자동으로 결정하고 이 정보를 사용하여 측정 거리와 관계없이 정확한 누출 규모를 추정한 정보를 제공합니다. 두 기능 모두 순전히 소리를 사용해 작동되기 때문에 별도의 외부 센서가 없어도 사용할 수 있고, 더 이상 수동으로 거리를 측정하거나 추정해서 기기에 숫자를 입력할 필요도 없습니다.
이 두 가지 새로운 기능을 함께 사용하면 Si124-LD Plus를 이전보다 훨씬 더 쉽고 간단하게 사용할 수 있습니다. 저는 이 두 기능이 Si124를 개발할 당시 누구나 쉽게 사용할 수 있는 제품을 만들고 사용자에게 가능한 한 많은 가치를 제공하여 문제를 해결할 수 있도록 도와줄 수 있는 제품을 구상했던 저희 팀의 철학을 그대로 투영하는 것이라고 생각합니다.
