우주에서 안전하게 전세계 가스관 누출을 감시한다

NVIDIA Inception 회원인 오비탈 사이드킥은 NVIDIA 엣지 AI 기술로 초분광 이미지를 처리해 가스와 탄화수소 누출을 탐지합니다
by NVIDIA Korea

오비탈 사이드킥(Orbital Sidekick, OSK)은 우주의 파트너 역할을 해줄 기술을 구축해 위성으로 지구를 살피고, 안전성과 지속 가능성을 유지하도록 돕습니다.

미국 샌프란시스코에 본사를 둔 스타트업으로 NVIDIA Inception 프로그램의 회원이기도 한 OSK는 전자기 스펙트럼을 활용해 수집한 정보인 초분광 인텔리전스(hyperspectral intelligence)로 지속 가능한 운영과 보안의 최적화를 지원합니다.

OSK의 페이로드 엔지니어링 부문 부사장인 카우식 방갈로르(Kaushik Bangalore)는 “우주에 기반한 초분광 인텔리전스는 기본적으로 빛의 스펙트럼을 분해해 지금 벌어지고 있는 일을 화학적 차원에서, 항공기를 동원하지 않고 파악하게 해줍니다”고 말합니다.

2016년에 설립된 OSK는 초분광 인텔리전스로 탄화수소 등의 가스 누출을 탐지한 최초의 기업입니다. 이 같은 누출은 전세계 에너지 부문에서 가장 시급한 해결을 요하는 문제로 손꼽히는데요. 2002년에서 2021년 사이에 발생한 미국 수송관 사고는 무려 6,000건에 달하며, 손실액은 110억 달러가 넘는 것으로 알려졌습니다.

방갈로르 부사장은 “기존의 누출 탐지는 소형 항공기에 탑승한 조종사가 창밖의 누출 상황을  직접 확인하는 방식으로 진행됐습니다. 센서 등의 기술이 아니라 숙련된 시각 작용에 의존했다는 점에서 신뢰도가 떨어집니다”고 평가합니다.

OSK는 우주에서 초분광 이미지를 수집하는 위성단을 운영합니다. 이렇게 수집된 데이터는 NVIDIA Jetson 엣지 AI 플랫폼을 사용해 실시간으로 처리, 분석됩니다. 특정 GPS 포인트에서의 누출 유형과 크기, 긴급도 등의 인사이트가 OSK 시그마 모니터(SIGMA Monitor) 플랫폼의 화면에 표시됩니다.

이 기술은 기존의 조종사가 수행하던 역할을 훨씬 빠르고 객관적이며 더욱 정확하게 완수합니다.

OSK 기술로 탐지한 메탄 누출.

지속 가능한 운영

OSK의 창립자 겸 최고 운영 책임자인 투샤르 프라바카르(Tushar Prabhakar)에 따르면 OSK 기술은 지금까지 다양한 고객들을 위해 2만 킬로미터 이상의 수송관을 모니터링했습니다.

OSK 플랫폼은 메탄 누출 의심 사례 100건, 액체 탄화수소 누출 또는 오염 의심 사례 200건, 굴착 또는 건설 작업 관련 침해 사례 300건 이상을 탐지하고, 이러한 사례들이 심각한 에너지 위기로 발전할 가능성을 제거했습니다.

OSK 시그마 모니터 플랫폼의 대시보드.

방갈로르 부사장은 “지구의 지속 가능성 확대를 위해 초분광 인텔리전스를 세계 최대 규모의 상용 분석에 적용하고 있습니다”고 전합니다. “초분광 이미지의 가장 큰 문제는 2D 시각 데이터의 400배에 달하는 방대한 양의 데이터 처리입니다. NVIDIA의 기술은 이 데이터의 실시간 처리에 유용합니다.”

OSK는 위성들의 엣지에서 NVIDIA Jetson AGX Xavier 모듈을 AI 엔진으로 사용해 다양한 센서와 누출 탐지용 알고리즘에서 수집된 초분광 데이터를 처리합니다.

이 모듈과 NVIDIA CV-CUDA, CUDA Python 소프트웨어 툴킷은 OSK의 분석 속도를 5배까지 개선했죠. 이 같은 가속화는 우주에서 이상 징후를 감지, 인식하는 OSK 플랫폼의 능력을 더욱 강화해줍니다.

“하루에 약 15개의 태양 동기 궤도가 만들어집니다. NVIDIA Jetson AGX Xavier를 사용하면 특정 궤도 내의 위성에 수집된 데이터 일체를 동일한 궤도 내에서 처리할 수 있어 지속적인 데이터 캡처가 가능합니다.”

2018년에는 OSK의 이전 세대 시스템이 국제 우주 정거장에서 사용되기 시작했습니다. 데이터 분석에는 NVIDIA Jetson TX2 모듈이 활용됐습니다.

또한 OSK는 항공기에서 초분광 이미지를 수집하는 항공 버전 플랫폼에 차세대 NVIDIA Jetson AGX Orin 모듈을 사용합니다. 이전 세대 모듈에 비해 메모리와 속도가 업그레이드된 Jetson AGX Orin은 조종사에게 더 많은 양의 지도 데이터를 실시간으로 스트리밍합니다.

“우리가 NVIDIA Jetson 플랫폼을 선택한 건 산업용 애플리케이션을 위해 충격과 진동, 온도 문제를 개선한 규격 제품과 더불어 NVIDIA GPU 아키텍처에 최적화된 소프트웨어를 제공하기 때문입니다.”

최첨단 스타트업을 위한 글로벌 무상 프로그램 NVIDIA Inception의 회원사인 OSK는 NVIDIA의 기술 지원을 통해 안전 기능과 SDK 가속화 등의 활용을 최적화했습니다.

다목적 활용 사례

초분광 인텔리전스는 다양한 애플리케이션을 제공합니다. 이에 힘입어 OSK 플랫폼은 미국 국방부와 에너지 부문 등의 광범위한 고객들에게 배포되고 있죠.

OSK의 고스트 위성단.

에너지 수송업체인 에너지 트랜스퍼(Energy Transfer)는 에셋 모니터링에 OSK의 고스트(GHOSt)를 사용할 예정입니다.

상업용 석유와 가스 산업에서 OSK 테크놀로지는 가스와 탄화수소의 누출을 탐지해 수송업체가 신속히 작업을 중단하고 문제를 해결하도록 지원합니다.

OSK 플랫폼은 에너지 전환을 가속하기 위해 리튬과 코발트 등의 탐사를 촉진하고, 원소의 시그널이 있는 지역의 초분광 색인을 지도에 표시하며, 이 물질들과 토양을 구분해 보여줍니다.

리튬 이온 배터리가 전기 자동차 대부분을 움직이는 상황에서 글로벌 에너지 전환을 촉진하고 전기 자동차의 도입을 확대하는 열쇠는 리튬과 같은 배터리 소재의 지속 가능한 공급망 구축입니다. 전기 자동차 배터리 시장 규모는 2027년에 2,180억 달러를 넘어설 전망이며, 전기 자동차 판매량은 2030년까지 5,000만 대에 달할 것으로 추정됩니다.

방갈로르 부사장은 “OSK의 테크놀로지로 리튬의 발견을 지원하고, 메탄과 온실가스의 대기 방출을 막을 수 있습니다”고 말합니다. “이로부터 직접적으로 경험하게 될 효과는 지금의 지구에게도 큰 도움이 될 것입니다.”

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