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석유 및 가스 분야의 AI: 혁신 개선

Abirami Vina

6분 소요

2024년 6월 6일

컴퓨터 비전은 석유 및 가스 산업을 혁신하고 있습니다. Ultralytics YOLOv8을 사용하여 증기 감지 및 저장 탱크 모니터링과 같은 애플리케이션을 사용하는 방법을 알아보세요.

석유 및 가스 산업은 우리 일상 생활에서 큰 역할을 합니다. 여러분의 차에 있는 휘발유는 광대한 네트워크를 통해 조달되고 처리되었습니다. 다양한 부문과 운영이 모여 석유 및 가스 산업을 형성하며, AI는 이러한 운영의 많은 부분에 적용될 수 있습니다. 실제로 석유 및 가스 시장의 AI는 2029년까지 거의 두 배로 성장하여 57억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

특히 AI의 하위 분야인 컴퓨터 비전은 이러한 운영 방식을 획기적으로 개선하는 데 사용될 수 있습니다. 지하에 뻗어 있는 광대한 파이프라인 네트워크부터 수 마일 아래에서 석유를 추출하는 우뚝 솟은 시추 장비에 이르기까지, 컴퓨터 비전은 업계에 새로운 시각을 제공합니다. 이 기사에서는 Ultralytics YOLOv8을 사용하여 석유 및 가스 내 여러 핵심 영역을 혁신할 수 있는 방법을 살펴보겠습니다. 바로 시작해 보겠습니다!

석유 및 가스 산업의 AI는 모든 부문에 걸쳐 있습니다.

석유 및 가스 산업은 업스트림, 미드스트림, 다운스트림의 세 가지 주요 부문으로 나눌 수 있습니다. 석유 및 가스의 업스트림 부문은 탐사 및 생산에 중점을 둡니다. 지질학자와 엔지니어는 석유 및 가스 매장지를 탐색한 다음 시추하여 추출합니다. 거기에서 미드스트림이 이어집니다. 미드스트림 석유 및 가스 부문은 파이프라인, 유조선 및 트럭을 통해 원자재를 정유 공장 또는 저장 시설로 운송합니다. 마지막으로 다운스트림 회사는 원유와 천연 가스를 휘발유, 디젤, 제트 연료 및 다양한 석유 화학 제품과 같은 사용 가능한 제품으로 정제합니다.

그림 1. 석유 및 가스 산업의 부문.

컴퓨터 비전은 모든 석유 및 가스 산업 부문에 적용될 수 있습니다. 카메라가 작업을 모니터링할 수 있는 거의 모든 곳에서 컴퓨터 비전이 개입하여 효율성을 높일 수 있습니다. 객체 감지, 이미지 분할객체 추적과 같은 다양한 컴퓨터 비전 작업을 사용하여 시각적 데이터에서 귀중한 통찰력을 추출할 수 있습니다.

다음은 컴퓨터 비전이 석유 및 가스 산업의 각 분야에 적용될 수 있는 몇 가지 예입니다.

  • 업스트림: 시추 과정에서 컴퓨터 비전을 사용하여 시추공 카메라 영상을 분석할 수 있습니다. AI는 발견된 암석 지층의 특성을 식별하여 각 유정에서 생산량을 극대화할 수 있도록 시추공 배치 및 궤적을 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
  • 미드스트림: 카메라와 컴퓨터 비전이 장착된 드론을 사용하여 수 마일에 달하는 파이프라인을 자율적으로 스캔하고 누출, 균열 및 부식을 놀라울 정도로 자세하게 감지할 수 있습니다. 이는 위험한 수동 검사를 대체하고 수리 가동 중지 시간과 관련된 비용을 줄일 수 있습니다.
  • 다운스트림: 정유 공장은 모니터링해야 할 수많은 공정이 있는 복잡한 환경입니다. 컴퓨터 비전은 이러한 시설 내의 카메라 피드를 분석하여 비효율성 또는 잠재적인 장비 고장을 식별할 수 있습니다.

석유 및 가스 산업에서 머신러닝의 이점

석유 및 가스 산업의 기존 접근 방식은 종종 비효율적이고 오류가 발생하기 쉬운 제한된 데이터 분석을 통한 수동 프로세스에 의존합니다. 이러한 방법은 일반적으로 사람이 직접 검사하는 것을 포함하며, 사람이 많은 양의 데이터를 빠르고 정확하게 처리하기 어려울 수 있습니다. 결과적으로 의사 결정 지연, 예상치 못한 장비 고장 및 가동 중지 시간 증가와 같은 비용이 많이 드는 결과로 이어질 수 있습니다. 

머신러닝, 특히 컴퓨터 비전은 석유 및 가스 산업에 많은 이점을 제공할 수 있습니다. 데이터 분석의 정확도를 높여 더 나은 의사 결정과 원활한 운영을 가능하게 합니다. 컴퓨터 비전은 장비, 인프라 및 작업자를 실시간으로 모니터링하고, 문제가 발생하기 전에 예측하며, 가동 중지 시간을 줄일 수 있습니다. 머신러닝 혁신은 궁극적으로 석유 및 가스 산업의 비용을 절감하고 생산성 및 안전성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

석유 및 가스 산업에서 인공지능 활용 사례

Ultralytics YOLOv8 모델은 다양한 컴퓨터 비전 작업을 지원하며 석유 및 가스 산업을 위한 혁신적인 솔루션을 만드는 데 사용할 수 있습니다. YOLOv8이 탐사를 개선하고 안전을 향상시키며 유지 관리 프로세스를 최적화하기 위해 다양한 사용 사례에서 어떻게 적용될 수 있는지 자세히 살펴보겠습니다.

YOLOv8을 사용한 증기 식별 및 분할

석유 및 가스 산업에서 증기는 석유 회수 및 정유 작업과 같은 공정에서 중요한 역할을 합니다. 증기 누출 및 누출원을 정확하게 감지함으로써 기업은 잠재적인 위험을 예방하고, 최적의 작동 조건을 유지하며, 에너지 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 기존의 증기 감지 방법은 종종 수동 검사 및 간단한 센서에 의존하므로 미묘하거나 간헐적인 누출을 놓칠 수 있습니다. 컴퓨터 비전을 사용하여 이러한 프로세스가 효율적이고 안전하게 실행되도록 증기를 적절하게 식별하고 분할할 수 있습니다.

그림 2. Ultralytics YOLOv8을 사용한 증기 감지 및 분할의 예.

YOLOv8은 인스턴스 분할이라는 컴퓨터 비전 작업을 지원합니다. 따라서 YOLOv8 모델을 사용하여 기존 센서가 실패할 수 있는 복잡한 환경에서 증기를 감지할 수 있습니다. YOLOv8 모델은 증기의 고유한 특성을 인식하도록 증기 라벨이 지정된 이미지 데이터 세트에서 훈련할 수 있습니다. 훈련된 모델은 중요한 영역을 다루는 비디오 피드의 프레임을 처리하고 장면의 다른 요소와 증기를 구별할 수 있습니다. 신속한 식별 및 정확한 분할은 작업자가 의사 결정을 내리고 감지된 문제에 즉시 대처하는 데 도움이 됩니다.

YOLOv8-OBB를 사용한 저장 탱크 감지

저장 탱크는 석유 및 가스 산업에서 원유, 정제된 제품 및 기타 물질을 보관하는 데 사용됩니다. 이러한 탱크의 무결성 및 적절한 유지 관리는 누출, 오염 및 기타 안전 위험을 방지하는 데 매우 중요합니다. 상태를 모니터링하려면 정기적인 검사가 필요하지만 수동 검사는 시간이 많이 걸리고 잠재적인 모든 문제를 효과적으로 다루지 못할 수 있습니다.

그림 3. Ultralytics YOLOv8-OBB를 사용한 저장 탱크 감지의 예.

YOLOv8-OBB(Oriented Bounding Box) 모델은 임의의 방향으로 객체를 감지하고 지역화하도록 특별히 설계되었습니다. 항공 뷰에서 저장 탱크를 식별하는 데 이상적입니다. 탱크를 감지한 후 배경에서 탱크를 분할하기 위해 추가 처리를 수행할 수 있으며 녹슨 부분이나 구조적 변형과 같은 특정 특징을 식별할 수도 있습니다. 자동화된 감지 프로세스는 저장 작업의 안전과 효율성을 더 잘 유지할 수 있습니다.

YOLOv8로 간편해진 PPE 감지

석유 및 가스 산업 현장의 모든 작업자는 작업장 안전을 유지하기 위해 필요한 개인 보호 장비(PPE)를 착용해야 합니다. PPE에는 작업자를 잠재적인 위험으로부터 보호하는 헬멧, 장갑, 보안경 및 눈에 잘 띄는 의류와 같은 품목이 포함됩니다. PPE 요구 사항 준수 여부를 모니터링하는 것은 특히 수동 검사가 비현실적인 대규모 또는 복잡한 시설에서는 어려울 수 있습니다.

그림 4. YOLOv8을 사용한 개인 보호 장비(PPE) 감지의 예.

YOLOv8은 객체 감지를 사용하여 작업자가 필요한 안전 장비를 자동으로 착용하고 있는지 여부를 식별함으로써 PPE 감지를 간소화합니다. 이 모델은 PPE를 착용한 인력과 착용하지 않은 인력의 이미지에 대해 훈련을 받아 둘 사이를 구별하는 방법을 학습할 수 있습니다. 시설 주변에 배치된 카메라의 실시간 비디오 피드를 처리하여 YOLOv8은 규정 준수 또는 비준수를 신속하게 식별할 수 있습니다. 이러한 즉각적인 피드백을 통해 안전 규정을 준수하기 위한 신속한 시정 조치를 취할 수 있습니다.

차량 추적 및 모니터링을 위한 YOLOv8

정유 공장 및 시추 현장과 같은 석유 및 가스 시설 내의 차량 이동은 최대 효율성을 달성하고 유휴 시간을 방지하기 위해 신중하게 관리해야 합니다. 차량의 위치와 동작을 모니터링하면 사고를 예방하고, 교통 흐름을 최적화하며, 차량이 적절하게 사용되는지 추적하는 데 도움이 됩니다. 수동 추적 방법은 특히 크거나 혼잡한 환경에서는 비효율적이고 오류가 발생하기 쉽습니다. 

그림 5. YOLOv8을 사용한 차량 감지 및 모니터링의 예.

YOLOv8은 객체 추적을 통해 차량 추적 및 모니터링을 위한 효과적인 솔루션이 될 수 있습니다. 전략적으로 배치된 카메라의 비디오 피드를 분석하여 YOLOv8은 차량을 실시간으로 감지하고 추적할 수 있습니다. 위에 표시된 예는 일반 도로 교통에 적용되지만 석유 및 가스 현장에서의 차량 모니터링에도 똑같이 효과적일 수 있습니다. 이 모델은 각 차량을 식별하고 이동을 모니터링하여 교통 패턴 및 잠재적인 안전 문제에 대한 귀중한 데이터를 제공할 수 있습니다. 

석유 및 가스 산업에서 AI 구현의 어려움

컴퓨터 비전은 석유 및 가스 산업에 흥미로운 가능성을 제공하지만, 이러한 솔루션을 구현하는 데에는 몇 가지 어려움도 따릅니다. 가장 큰 어려움 중 하나는 AI가 학습할 수 있는 깨끗한 이미지를 얻는 것입니다. 이 산업의 환경(예: 시추 장비)은 더럽고 조명이 어둡고 끊임없이 변화할 수 있으므로 흐릿하거나 일관성 없는 영상은 컴퓨터 비전 시스템에 혼란을 줄 수 있습니다.

또한, 구형 카메라 시스템은 컴퓨터 비전이 효과적으로 작동하는 데 필요한 세부 정보를 캡처할 만큼 고화질이 아닐 수 있습니다. 카메라 인프라를 업그레이드하는 데 상당한 투자가 필요할 수 있습니다. 이러한 카메라로 캡처한 민감한 데이터를 처리하는 것은 또 다른 복잡성을 더합니다. 석유 및 가스 회사는 잠재적인 데이터 침해로부터 보호하기 위해 강력한 사이버 보안 대책을 마련해야 합니다. 석유 및 가스 산업에 컴퓨터 비전을 구축하는 데 어려움이 있지만 미래는 밝습니다. AI 커뮤니티는 이러한 장애물을 해결하기 위해 적극적으로 혁신하고 있습니다.

석유 및 가스 산업의 미래 기술을 형성하는 혁신

AI, 특히 컴퓨터 비전과 YOLOv8과 같은 모델은 석유 및 가스 산업의 운영 방식을 바꾸고 있습니다. 컴퓨터 비전은 증기 감지 및 차량 추적과 같은 사용 사례를 통해 탐사 및 유지 보수를 개선할 수 있습니다. AI가 계속 발전함에 따라 석유 및 가스 산업의 미래에 더욱 획기적인 응용 프로그램이 등장할 것으로 예상할 수 있습니다.

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