Embed Size (px)
Citation preview
플랜트설비상태 예측
및 건전성 진단
소프트웨어 개발
2013. 10
본 보고서는 미래창조과학부 과학기술진흥기금과
복권기금을 지원받아 작성되었습니다.
머 리 말
원자력발전소, 화학플랜트 및 항공우주 등 높은 안정성이 요
구되는 산업분야에서 계통, 구조물 및 기기(SSC, System,
Structure, Component)의 결함 또는 고장으로 치명적인 사고
를 야기할 수 있습니다. 그러나 이러한 사고는 지금까지는 사
후정비(Corrective Maintenance) 또는 예방정비(Preventive
Maintenance)로 해결하고 있으나 비용과 신뢰성 측면에서 한
계가 있어 새로운 기술이 요구되었습니다. 최근 이러한 문제를
해결하기 위한 고장예지 및 건전성관리(Prognostics and
Health Management, PHM)기술이 선진국을 중심으로 활발하
게 연구 개발되고 있습니다. 이 기술은 기기고장 전에 SSC의
상태를 미리 예지하여 장비의 잔여수명(RUL)을 예측하여 미
리 정비함으로서 플랜트의 불시정지를 방지하여 치명적인 사
고를 예방하는 기술입니다. 국내의 경우 PHM에 대한 연구가
학계 및 연구소를 중심으로 수행되고 발전소 등에 상태기반
정비개념이 도입되고 있으나 아직은 미흡한 실정입니다. 비앤
에프테크놀로지(주)는 발전소에 대한 건전성감시 솔루션을 개
발한 국내 유일의 중소기업으로서 자체 개발한 PHI(플랜트건
전성지수) 솔루션을 고도화하고 앞으로 PHM 기술개발로 이
분야에 대한 국제경쟁력을 갖고 세계시장진출을 계획하고 있
어 이 분야에 대한 기술전수가 절실히 요구되고 있습니다. 이
번 PHM의 최신기술정보제공과 S/W 개발에 필요한 기술지원
으로 BNF는 이 기술을 한층 업그레이드할 수 있을 뿐 아니라
앞으로 PHM개발을 위한 발판을 마련하게 되었습니다.
이 보고서는 「ReSEAT 프로그램 사업」의 일환으로 저희 한
국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램에 참여하신 박석준
전문연구위원이 작성한 것으로, 필자의 노고에 감사드립니다.
아울러 본고의 내용은 필자의 사견일 뿐 저희 연구원의 공식
견해가 아님을 밝혀둡니다.
2013년 9월
한국과학기술정보연구원
원 장 박 영 서
목 차
제1장 개 요 ···············································································1
1. 정보지원의 필요성 ·························································· 1
2. 정보지원의 목적 ······························································ 2
3. 참여연구원 ······································································· 3
제2장 지원 내용 ······································································4
1. 정보지원 업체의 요구사항 ·············································· 4
2. 정보지원의 범위 및 내용 ················································ 4
제3장 지원 프로세스 ································································7
1. 1차 지원 ··········································································· 7
2. 2차 지원 ··········································································· 9
3. 3차 지원 ······································································· 12
4. 4차 지원 ········································································· 15
5. 5차 지원 ········································································· 18
6. 6차 지원 ········································································· 22
.
.제4장 결 론 ··········································································· 24
1. 지원 결과 종합 ······························································24
2. 지원의 한계 ···································································26
3. 기대효과 ········································································26
참고문헌 ···············································································28
별첨- PHM기술 분석자료
표 목차
<표 1-1> 참여연구원······································································· 3
그림 목차
<그림 3-1> PHI 구성도 ································································· 10
<그림 3-2> 진단 및 예지프로세스 ················································ 10
<그림 3-3> PHM 설계프로세스 ···················································· 11
<그림 3-4> 원전기기에 대한 PHM 프레임워크 ··························· 14
<그림 3-5> PHM 적용에 따른 이익············································· 15
<그림 3-6> 시뮬레이션 검증 ························································· 16
<그림 3-5> 모듈 Prognostics 아키텍처 ········································ 21
1
제1장
개요
1. 정보지원의 필요성
○ 원자력발전소, 화학플랜트 및 항공우주 등 높은 안정성이
요구되는 산업에서 계통이나 장비의 결함으로 치명적인
사고를 야기할 수 있다. 그러나 이러한 사고는 지금까지
는 사후정비(Corrective Maintenance)나 예방정비
(Preventive Maintenance)로 해결하고 있으나 비용과 신
뢰성 측면에서 한계가 있어 새로운 기술이 요구된다.
○ 최근 이러한 문제를 해결하기 위한 예지 및 건전성관리
(Prognostics and Health Management, PHM)기술이 선
진국을 중심으로 활발하게 연구 개발되고 있다. 이 기술
은 기기고장 전에 기기의 상태를 예지하고 장비의 잔여
수명을 예측하여 미리 정비함으로서 플랜트의 불시정지
를 방지하여 치명적인 사고를 예방하는 기술이다.
○ 국내의 경우 PHM에 대한 연구가 학계 및 연구소를 중
심으로 수행되고 발전소 등에 상태기반 정비(CBM,
2
Condition-based Maintenance)개념이 도입되고 있지만
아직은 미흡한 실정이다.
○ S/W전문업체인 비앤에프테크놀로지(주)(이하 BNF)는 이
와 같은 플랜트계통운용에 필요한 PHI(플랜트 건전성지
표, Plant Health Index))를 개발하여 제공하고 있는 회사
로 이 기술에 예지기술을 접목하여 고도화를 원하고 있
으며 궁극적으로는 PHM기술개발을 목적으로 하고 있다.
따라서 BNF는 다음과 같은 정보와 기술지원을 필요로
하고 있다.
(1)플랜트 설비상태 예지 및 건전성관리(PHM)기술동향
(2)플랜트 예측진단 관련 소프트웨어 개발지원
○ 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위
원 박석준은 PHI기술 고도화와 PHM기술개발 지원을 위
해 신청업체에 부족한 기술을 전수하고자 한다.
2. 정보지원의 목적
○ 본 정보지원의 목적은 발전소 등 플랜트의 건정성을 감
시하는 건전성지표(PHI)의 고도화 및 예측관련 S/W 개
발에 에 필요한 기술정보와 기술지원을 제공하는 것이다.
3
3. 참여연구원
<표 1-1> 참여연구원
구분 성명 직위 전공 업무
ReSEAT
프로그램
박석준 전문연구위원 전기공학
과제 책임자, 기존
기술 분석 및
기술정보 제공
이종찬 전문연구위원 화학 원전 정보지원
4
제2장
지원 내용
1. 정보지원 업체의 요구사항
○ 플랜트 설비상태 예측 및 건전성 감시 기술동향
○ 플랜트 예측진단 소프트웨어 개발지원
○ 기타
2. 정보지원의 범위 및 내용
○ 정보지원 범위는 PHM 기술에 대한 기술동향을 분석 제
공하고 S/W 개발에 필요한 기술 자료를 제공한다.
○ 기타 현장에서 필요한 기술정보제공
5
3. 정보지원 내용
○ 기술지원 및 정보제공은 (1)해외기술 분석 (2)중요기술
초록제공 (3)원문제공 형태로 지원하였으며, 제공된
PHM 기술 분야는 기술개요, 설계, S/W, 응용 및 적용
사례, 표준 및 경제성에 관하여 제공하였다.
○ PHM기술에 대한 분석 및 정보제공(별첨)
- 전자장치에서 PHM 아키텍처 설계
- PHM의 요건 및 검증
- PHM의 프로세스계통 응용에 대한 연구
- PHM의 원자력발전에 적용
- 고장예지 및 건전성관리 기술현황(presentation)
- 고장예지 솔루션(presentation)
○ PHM기술에 대한 초록 제공(별첨)
- PHM에 의한 RFID리더 신뢰성 평가
- COTS 계장, 분석 및 DB 기술을 이용한 예지시스템
상용화
- 잔여수명예측
6
- PHM용 센서계통
- 전기계통에 적용된 PHM에 대한 ROI 분석
○ 다음과 같은 기술자료 원문제공
- PHM 기술관련 : PHM 구축 방법, 센서, 잔존수명예
측, 응용사례 등 12건
- S/W관련자료 : 신뢰성평가, 요건 및 검증, 통신S/W,
알고리즘 등 6건 제공
- 표준관련 : IEEE Standards, ISO13381-1 등 2건
- COTS(Commercial Off-The-Shelf)에 의한 상용화 2
건
7
제3장
지원 프로세스
1. 1차 지원
○ 일시 및 장소: 2013년 4월 12일(금요일), 비앤에프테크놀로지
(주)(BNF) 사장실
○ 참석자: BNF : 서호준 사장, 이순성 부사장, 민성환 부장
(중기담당자)
KISTI : 박석준(과제책임자), 이종찬(과제참여자)
○ 주제 : 사업착수회의 및 토론
- BNF 현황
설립 : 2000. 10.10
종업원 수 95명
매출액 : 약 60억 원(2012년)
주요제품 : 설비제어감시시스템(ARIDES), 플랜트 운
8
전정보관리시스템(PRISM), 플랜트건전성감시시스템
(PHI), 운전여유도감시시스템(OMS), 보일러튜브 정비
관리시스템(BTMS) 등 플랜트 운영관리 솔루션 S/W
개발 및 제공
- 기술지원과 관련된 제품인 PHI 실적
국내 : 한국남동발전(영흥화력 #1-4, 삼천포화력#1-6),
한국남부발전(하동화력 #3-4), 한국수력원자력(고리원
전 #3-4) 등에 2010에서 2012년에 걸쳐 제공
해외 : SWCC(사우디담수청, 2010년 공급), UT
Austin(텍사스 대학, 2012년 공급), 쿠웨이트 석유화학
플랜트 및 정유공장 등에 진행 중
- 현장지원은 매월 2주째 수요일 14:00에 갖기로 하고
기술자료 등은 이메일을 통해 전달한다.
- 기술정보는 KISTI 정보소스, 인터넷 및 기타 소스로
부터의 논문, 보고서, 뉴스, 특허자료 등이 포함된다.
- PHI 기술 소개(BNF) : PHI는 플랜트 및 개별기기의
고장정지를 사전에 예방하도록 조기정보를 제공해주
고, 개별기기부터 전체플랜트의 건전성을 지표(index)
화하여 실시간으로 제공하는 툴임
- 기술제공은 PHI 기술의 고도화 및 향후 PHM개발을
위한 PHM(고장예지 및 건전성관리)기술 현황을 비롯
하여, 아키텍처설계, S/W 개발, code & standards, 경
제성분석, 응용사례 등을 중심으로 기술지원을 한다.
9
- 다음회의는 PHM 구조에 대한 기술지원과 PHI에 대
한 presentation(BNF)을 수행한다.
2. 2차 지원
○ 일시 및 장소: 2013년 5월 15일(수요일), 비앤에프테크놀로지
(주) 회의실
○ 참석자: BNF : 이순성 부사장, 민성환 부장(중기담당자)
KISTI : 박석준(과제책임자), 이종찬(과제참여자)
○ 주제 : PHM의 아키텍처 설계 및 토의
- PHI presentation(BNF) : PHI는 데이터기반 모델을
구축하여 플랜트의 시스템 또는 기기의 건전성을 지
수화 하여 표시하고 고장징후를 사전에 감지하는 조
기경보기능 제공
- PHI는 ①건전성 지수(Health Index) ②Trend ③
Success Tree ④경보(Alarm) ⑤보고서(Report) ⑥학
습기(Trainer) 기능을 제공한다<그림 3-1>.(BNF)
- 전자기기에 대한 PHM의 아키텍처 설계 : 진단 및 예
지프로세스는 ①데이터수집 ②데이터 처리 ③상태감
10
시 ④건전성평가 ⑤고장예지 ⑥의사결정의 절차를 걸
쳐 수행된다.<그림 3-2> (KISTI)
<그림 3-1> PHI 구성도
<그림 3-2>진단 및 예지프로세스
- PHI는 기존 센서에 의한 정보를 이용하지만 PHM에
서는 기존 센서뿐 아니라 기기의 건전성을 감시하기
11
위해 새로운 센서가 요구된다.
- PHM 시스템 설계프로세스는 <그림 3-3>과 같다. 즉,
계통응답분석을 통해 PHM을 설계하는데, 계통기능선
도 및 FMECA(Failure Modes Effects and Criticality
Analysis)가 반영되고, 적용성기능을 통해 계통을 최
적화하여 출력을 낸다. OSA-CBM(상태기반정비를 위
한 공개시스템구조, Open System Architecture for
Condition Based Maintenance) 스펙은 CBM 시스템
의 moving 정보에 대한 표준아키텍처가 된다.
<그림 3-3>PHM 시스템 설계프로세스
- ATE(Automatic Test Equipment), 기술자료,
BIT(Build In Test) 및 시험성 분석 등 진단요소는
독립적이 아닌 통합적으로 설계에 반영 돼야한다.
다양한 통합 고장진단방법을 통해 지원정보, 통합진
단 및 PHM의 틀에 기반 함으로써, 고장검출율개선,
비계획 정비 및 정비시간 감소 및 재료의 준비율을
개선할 수 있다.
- PHM의 기능에서 PHI의 건전성지수는 PHM의 예지
12
기능과 동일하나 PHM에는 잔여수명 예측기능이 있
기 때문에 PHI에서도 이 기능 활용이 중요한데 기기
제조회사의 데이터가 필요하게 된다. 그러나 현장에서
이런 자료획득이 어려운 실정임
- 다음회의에서는 PHM의 응용사례에 대한 주제로 토의
예정임
- 분석자료 : “전자장치에서 PHM 아키텍처 설계” (별
첨 1)
3. 3차 지원
○ 일시 및 장소: 2013년 6월 19일(수요일), 비앤에프테크놀로지
(주) 회의실
○ 참석자: BNF : 이순성 부사장, 민성환 부장(중기담당자)
KISTI : 박석준(과제책임자), 이종찬(과제참여자)
○ 주제 : PHM의 적용사례
- BNF는 고리 3&4호기에 PHI를 2012년 공급한 실적이
있으며 앞으로 최근 새로운 기술인 PHM 기술을 활
용하여 PHI 기능을 고도화한 새로운 버전을 출시할
13
예정으로 국내원전에 적극적으로 추진할 예정이다
(BNF).
- 미국의 경우 가동원전 104기가 수명연장을 고려하고
있으며(40년에서 60년) 이는 세계적인 추세임. 국내의
경우도 현재 가동 중인 원전이 23기로 금년도 최고수
요기에 원전이 6기나 중단되어 전력예비율이 급격히
떨어지는 등 문제가 발생하고 있는데, 이러한 상황에
서 PHM기술을 도입할 수 있다면 미리 이러한 돌발
정지는 예방할 수 있다고 생각된다.(KISTI)
- 따라서 이러한 PHM기술의 조기도입을 위한 대 한전
또는 한수원에 대한 이해가 필요하며 이를 위해서는
국내 이러한 솔루션의 유일 업체인 BNF가 적극적인
영업활동과 이 기술에 대한 국내기술자립이 시급하다
고 본다. 따라서 일차적으로는 공급실적이 있는 PHI
의 다른 원전적용을 적극 홍보할 필요성이 있음
(KISTI)
- 현재 한수원중앙연구소에 예측진단센터 건립예정으로
BNF가 이 사업에 적극 참여를 추진 중에 있음.
- GE의 Smart Signal사 인수에 따른 PHI의 특허문제
현재 조사 중임. BNF에서 따로 PHI관련 특허관련 업
무를 수행하고 있음(BNF)
- 원전에 PHM 기술적용에는 열화프로세스이해와 스트
레스 요인(stressor)과 열화전조(precursor) 간 관계의
14
정량화가 필요함. 원전 기기에 대한 PHM 프레임워크
는 <그림 3-4>와 같다.
<그림 3-4>원전기기에 대한 PHM 프레임워크
- PHM의 산업적용은 아직 초기단계로 다른 기법이나
방법과 협조하여 개발할 필요가 있는데 이것은 Lean
Manufacturing, CBM, PoF(Physics of Failure) 및
PLM(Product Life Management) 등이다(<그림
3-5>). 공정계통에 PHM 시스템을 구축하기 위해서
는 적용 가능한 구축전략이 요구된다. 다음에는 주목
적과 PHM 시스템에서 감시가 필요한 파라미터를 결
정하기 위해 PFMECA(Process Failure Mode Effect
Criticality Analysis)와 aFMEA(augmented Failure
15
Mode and Effects Analysis)를 통합하는 새로운 방법
이 필요하다.
- PHM적용에 따른 기대효과는 비용절감과 정비계획 작
성 및 신뢰성향상과 품질관리이다.(KISTI)
<그림 3-5>PHM적용에 따른 이익
- 분석자료 : "PHM의 원전적용“ (별첨2)
4. 4차 지원
○ 일시및장소: 2013년 7월 17일(수요일) 14:00, 비앤에프테크놀
로지(주) 회의실
○ 참석자: BNF : 서호준 사장, 이순성 부사장, 민성환 부장
(중기담당자)
16
KISTI : 박석준(과제책임자), 이종찬(과제참여자)
○ 주제 : PHM의 요건과 검증
- PHM 시스템 주요기능은 고장검출, 고장분리, 고장예
지 및 잔여수명의 예지이다. PHM의 요건은 ① 상태
감독능력요건 ②고장진단능력요건 ③고장 예비경보능
력요건 ④ 수명예지능력요건을 들 수 있다. PHM의
검증방법은 ①분석과 평가기반 ②시뮬레이션기반 ③
실험기반 방법이 있다. <그림3-6>
<그림 3-6>시뮬레이션 검증
- PHM 시스템의 요건과 검증방법은 계속 연구되고 있
다. 검증방법은 위에서 설명한 방법을 환경조건에 맞
17
춰서 적용 가능할 것이다. 원전적용에서는 특히
proven된 기법 또는 기술만이 적용가능하기 때문에
이미 검증된 기술을 적용해야 할 것이다. (KISTI)
- PHM 알고리즘 또는 기술에 대한 V&V(Validation &
Verification)에는 여러 종류의 데이터소스가 활용된다.
여러 데이터소스에 대한 장단점과 적용성은
① 모의모델 및 고장생성 : 신호, 잡음 및 고장특징모의
장점 : 신호와 잡음일반화에 이상적이고, 부분적으로 작
은 샘플문제를 극복할 수 있다.
단점 : 데이터는 항상 실제적이 못하고 신뢰성모델은 고
가이다.
② 기기 및 LRU(Least Recently Used) 고장 및 Failure
test : 기기 또는 서비스 스케일, 시험리그(rig)에서
수집된 데이터 이용
장점 : 실제결함, 자연결함 및 결함진전 데이터가 적은
비용으로 가능하다.
단점 : 실제시스템결함관찰용 응용에 제한적이다.
③ 하부시스템/시스템결함 특성화시험 : 실제 하부시스
템 H/W를 이용하여 스탠스에서 시험
장점 : 어느 정도 실제 데이터가 잘 관리되고 지상검증
자료로 문서화된다.
단점 : seeded 결함은 전혀 실제적이지 못할 수 있다.
④ 제한된 차량데이터 평가 : 정상 및 비정상 시험과 평
18
가를 위한 전용미션
장점 : 정상 및 어떤 성능결함의 실제적 데이터
단점 : 고가이고, 전체 잠재조건, 중요결함 또는 진전을
커버하지 못한다.
⑤ 기술, 성숙분야프로그램 : 차량서비스 동안 데이터수
집 및 시험
장점 : 모든 범위의 차량미션, 운전 및 환경조건을 커버
단점 : 기회결함발생, 지연사용과 현장에서 실행에 제한
적이다.
- BNF로서는 PHI이나 PHM기술 적용 시 현장데이터
확보가 가장 어려운 실정임. PHM관련 표준자료가 필
요한데 이에 대하여는 KISTI가 관련자료 제공하기로
함.
- 이러한 요건과 V&V는 PHI에도 고려하여 구축할 수
있을 것이다.
- 분석자료 : “PHM 요건 및 검증” 및“ PHM의 프로세
스계통 응용“(별첨 3 및 4)
5. 5차 지원
○ 일시및장소: 2013년 8월 14일(수요일) 14:00시, 비앤에프테크
놀로지(주) 회의실
19
○ 참석자: BNF : 서호준 사장, 이순성 부사장, 민성환 부장
(중기담당자)
KISTI : 박석준(과제책임자), 이종찬(과제참여자)
○ 주제 : PHM의 경제성 및 신뢰성
- PHI뿐 아니라 PHM을 system에 적용하기 위해서는
신뢰성 및 이용성뿐 아니라 경제성에 대한 검토가 필
요하다. 즉 이 기술을 적용함으로써 얻는 정비운영
(O&M)비용 절감 등 기업에 이익이 무엇인지를 경영
레벨에서 이해시킬 필요가 있다. 그 중에 하나가
ROI(Return On Investment)분석이 된다.
- ROI 결정은 관리자가 의사결정에서 정량적 및 쉽게
이해 가능한 결과를 가져오게 한다. ROI 분석은
PHM의 여러 타입 중에 하나를 선택하거나 특별한
PHM 방법의 사용을 최적화하거나 또는 PHM과 다른
재래정비방법 채택여부를 결정하는데 사용될 수 있다.
- ROI=(Return-Investment)/Investment-->고전적 정의
=(Avoided Cost/Investment)-1-->PHM 평가
PHM의 경우 투자는 PHM기술개발, 설치 및 지원비
용을 포함하고 회피비용은 PHM방법을 통해 실현된
이익의 정량화이다.
- PHM은 보다 큰 계통 내에서 서로 다른 LRU의 그룹
20
을 유지하는데 사용되며 다중 컴포넌트의 신뢰성, 연
수(age) 및 비용정보를 포함하기 위해 확대된 분석이
요구된다.
- ROI를 결정하는 것은 PHM 실행에 필요한 비용요인
활동분석 및 PHM의 여부에 따른 정비활동비용의 비
교가 요구된다. 또한 ROI 계산에서 불확도
(uncertainty) 분석이 실제적인 비즈니스 경우를 개발
하는데 필요하다.(KISTI)
- PHI는 주로 화력발전소와 원전에 지금까지 공급되었
는데 앞으로는 화학공정플랜트에도 공급할 계획인데
이러한 경제적 분석이 요구되고 있으며 ROI 분석은
고객을 설득하는데 좋은 자료가 될 것임(BNF)
- ALT(Accelerated Life Test)는 전자장치산업에서 제
품의 신뢰도를 평가에 요구되는 시간을 감소하는데
사용된다.
- RFID를 예를 들면 성능지표는 리드속도라 할 수 있
는데 리더에 의해 성공적으로 판독된 태그의 %(감지
범위 내)로 정의된다. 판독속도는 태그형태, 리더와 태
그 간 거리, 태그 속도 및 안테나와 리더의 출력에 영
향을 받는다. 출력은 어떤 주어진 순간에 제품 또는
기기의 건전성 판단을 위한 성능지표로서 사용될 수
있다.
- PHM 개발은 COT(Commercial Off The shelf) 컴포
21
넌트를 이용함으로서 알고리즘과 보고서 등에 초점을
맞추게 하여 개발을 용이하게 할 수 있다. H/W 및
S/W 컴포넌트의 프레임워크는 상용화를 가능하게 한
다(<그림 3-7>). 또한 가격 면에서도 COT 컴포넌트
는 최적가격의 모델을 제공한다. 따라서 설계자는
H/W 설계뿐 아니라 S/W설계를 위한 노력을 최소화
한다. 또한 COT 컴포넌트는 검증확인서가 있기 때문
에 검증절차를 줄일 수 있다.
<그림 3-7>모듈 Prognostics 아키텍처
- PHM 시스템 설치를 위해서는 경제성검토가 필요하
며, 이와 관련한 개발비용은 COT를 사용함으로써 줄
일 수 있고 검증절차도 가속할 수 있다.
- PHM자료 초록(별첨 5)
22
5. 6차 지원
○ 일시및장소: 2013년 8월 29일(목요일) 14:00시, 비앤에프테크
놀로지(주) 회의실
○ 참석자: BNF : 서호준 사장, 이순성 부사장, 민성환 부장
(중기담당자)외 4명
KISTI : 박석준(과제책임자), 이종찬(과제참여자)
○ 주제 : 최종회의
- PHM 기술현황 프레젠테이션(KISTI) : “플랜트고장예
지 및 건전성관리 기술현황” 및 “고장예지 솔루션”
- PHM기술은 현재 초기단계로 선진국을 중심으로
R&D가 활발하게 진행되고 있다. 국내의 경우도 한
수원중앙연구소에서 예측진단센터를 추진 중으로
BNF는 이 사업에 참여를 추진하고 있다. 이 분야에
대한 기술은 BNF가 국내에서는 유일하기 때문에 가
능성이 매우 높다(BNF)
- PHI에 대한 실적이 국내 화력발전소 및 원전에 이미
공급되었고 해외에도 미국 및 중동에 공급을 목적으
23
로 계속 추진 중에 있는데 현재 화학공정플랜트에 대
한 실적은 없기 때문에 이 분야에 대한 마케팅도 중
요하다고 본다.
- 기존 PHI기술에 PHM기술을 접목하여 보다 개선된
기능을 가진 솔루션으로 이 분야에서 국내외에서 선
도적 역할을 기대한다. 앞으로 이번 제공된 기술 자료
와 정보를 기반으로 PHM기술을 개발하여 이 기술에
대한 독자기술을 확보하여 상품화하는 전략이 필요하
다. 특히 원전적용에서는 아직 초보단계이지만 PHM
시장은 국내외적으로 원전수명연장이 큰 이슈가 되고
있으며 이에는 PHM기술이 매우 필요한 기술로 판단
되기 때문에 원전시장에 대한 보다 많은 관심이 필요
하다(KISTI).
- BNF는 한정된 인적 및 물적 자원으로 인해 특히 고
급기술정보확보에 애로가 있기 때문에 KISTI의 중소
기업지원은 이번에 특별히 많은 도움이 되고 있다
(BNF).
- Presentation 자료 : “고장예지 및 건전성관리 기술현
황” 및 “고장예지 솔루션”(별첨 6)
24
제4장
결론
1. 지원결과 종합
○ BNF가 개발한 PHI는 과거 축적된 데이터 학습에 의해
장비의 정상거동을 예측하도록 설계된 training engine에
의해 미리 장비의 고장을 판단하는 것이다. PHI 구성요
소는 PHI Trainer, Plant Health Index 및 Success Tree
로 구성된다.
○ PHM은 새로운 고장예지 및 건전성 관리기술로 그 기능
은 전술한 PHI와 유사하지만 PHM은 무엇보다 RUL(잔
여수명)예측이 가능하여 플랜트의 SSC(System,
Structure, Component)에 대한 결함 또는 고장예지기능
과 이에 따른 의사결정 기능을 갖고 있어 성능이 훨씬
우수하다.
○ PHI의 고도화에 PHM기술을 접목하는 데는 필요한 아키
25
텍처, 모델구축, S/W 개발 등에서 이번에 제공한 기술들
을 적용 또는 참고가능하다. 특히 S/W 개발에는 기존
COT 솔루션을 이용하는 것이 개발기간 단축, 비용절감
및 V&V(검증 및 확인) 측면에서 매우 유리하다.
○ ROI도 PHI나 PHM 도입 전에 기업이 타당성검토에서
중요한 인자이기 때문에 여기서 제공한 방법 등을 활용
할 수 있을 것이다.
○ 원전적용에는 특별히 Proven 된 기술 또는 기법을 사용
하도록 NRC 등에 규정되어 있다. 따라서 원전적용 시에
는 Proven 된 제품적용이 유리하다. 또한 원전에 사용되
는 센서는 설치장소 및 방사선환경 때문에 케이블에 대
한 내 방사선 특성이 요구되어 최근에는 무선센서 망
(WSN)이 개발되고 있어 PHM적용 시 무선센서 망 적용
에 대한 대비가 필요하다.
○ PHM은 (1)건전성 감시 (2)고장진단 (3)고장예지 (4)건전
성을 관리하는 기술로서 건전성 감시 및 고장진단 기술
은 지금까지 많은 연구개발로 성숙된 기술인 반면 고장
예지기술은 아직 초기단계로 세계적으로 개발단계이다.
그러나 PHM에서 예지기술이 가장 중요한 기술로서 이
부분에 대한 개발이 시급하다. 따라서 이번에 제공된
26
PHM기술정보는 앞으로 고장예지기술개발에 활용가능하
다.
2. 지원의 한계
○ PHM기술에 대한 세계적 관심은 증가하고 있으나 현재
적용분야는 제한적이다. 이것은 PHM기술의 소유권 등
특허로 인한 설치비용의 증가로 설계 단계에서 적용보다
는 사후에 적용하는 경우가 많기 때문이다.
○ 따라서 BNF가 요구하는 플랜트적용 사례 등이 많지 않
아 충분한 자료제공이 제한적이었다.
○ PHM 시장은 아직 성숙단계가 아니기 때문에 시장에 대
한 자료도 불충분하였다.
○ BNF는 특히 현장에서 자료가 필요한데 인터넷이나
KISTI 정보소스로는 한계가 있어서 현장자료가 부족하
였다. 필요한 자료는 유료로 고가인 경우가 많다.
○ PHI 또는 PHM 개발은 단기간에 이룰 수 없으며 적어도
지속적으로 2, 3년 정도 이상 요구된다.
3. 기대효과
○ BNF가 개발한 PHI의 업그레이드 작업 및 앞으로 PHM
27
기술개발에 제공된 기술정보 및 자료를 활용할 수 있어
개발비 절감 및 시간단축이 기대된다.
○ 제공된 PHM 기술동향에 대한 자료는 앞으로 고장예지
및 건전성관리 기술에 대한 개발방향 및 세계적 추세를
가늠할 수 있어 앞으로 개발전략을 구축하는데 활용될
수 있다.
○ 전 세계 발전시장 및 플랜트 규모는 44,000개(BNF 예측)
로 보았을 때 유닛 당 고장예지기술 단가를 150백만 원
으로 보면 약 7조원이 되고, 미국과 국내시장규모(약
18,000개)는 약 2조원으로 추정된다. 이러한 큰 시장규모
에 BNF가 진출하는데 기여할 수 있다.
28
참고문헌
1. 윤병동, “에너지산업분야에의 고장진단 및 예지기술적용사례”,
기계저날(7월), 2013, pp.44-52
2. 최주호, "고장예지 및 건전성관리기술 소개", 기계저날(7월),
2013, pp.26-34
3. 최주호, 안다운, 간진혁, "예지기술의 연구동향 및 모델기반 예
지기술 비교연구" Journal of Institute of Control, Robotics
and Systems, 17(11), 2011,pp.1095-1100
4. JB Coble, et al., "Prognostics and Health Management in
Nuclear Power Plants : A Review of Technologies and
Application", PNNL, 2012
5. Pradeep Ramuhalli, et al., "Prognostics Health Management
and Life Beyond 60 for Nuclear Power Plants", IEEE, 2012
6. Kiri Feldman, et al.,"The Analysis of Return on Investment
for PHM Applied to Electronic Systems", International
Conference on PHM, 2008
7. Preston Johnson, "Commercialization of Prognostics Systems
Leveraging Commercial Off-The-Shelf Instrumentation,
Analysis, and Data Base Technologies", Annual Conference
of the PHM Society, 2011, pp.1-9
29
8. Chun Pei, et al., ' A Research on the Application of
Prognostics and Health Management to Process System",
PHM-2012 Beijing, 2012
9. Michael J. Roemer, et al., "Validation and Verification of
Prognostic and Health Management Technologies", IEEE,
2005
10. Yizhou He, Lin Ma, "Reseach on PHM Architecture Design
with Electronic Equipment", PHM-2012 Beijing, 2012
11. Ping Xu, Zili Wang, Yue Li, " Prognostics and Health
Management System Requirement and Validation",
PHM2010 Macau, 2010
12. John W. Sheppard, et al., " IEEE Standards for Prognostics
and Health Management", IEEE A&E System Magazine,
24(9), 2009, pp.34-41
13. Chien-Yi Huang, " Reliability assessment of RFID reader
through prognostics and health management",
Microelectronics Reliability 53, 2013, pp.136-144
14. Shunfeng Cheng, et al., "Sensor Systems for Prognostics
and Health Management", Sensors, 2010, pp.5774-5797
15. Xiao-Sheng Si, et al., "Remaining useful life estimation –.
A review on the statistical data driven approaches",
European Journal of Operational Research, 213, 2011,
pp.1-14
16. Diego A. Tobon-Mejia, et al.,"The ISO 13381-1 Standard's
30
Failure Prognostics Process Through an Example",
PHM2010 Macau, 2010
17. Ting Wang, et al., "An Application Instance of FPGA in
The Field of PHM", PHM-2012 Beijing, 2012
18. Wang Hong-feng, "Prognostics and Health Mangement for
Complex system Based on Fusion of Model-based
approach and Data-driven approach", Physics Procedia, 24,
2012, pp.828-831
19. Jingliang Zhang, Jay Lee, " A review on prognostics and
health monitoring of Li-on battery", Journal of Power
Source, 196, 2011, pp.6007-6014
20. Eric Bechhoefer, Austin Fang, "Algorithms for Embedded
PHM", IEEE, 2012
21. Ionut Cardei, et al., " Software and Communications
Architecture for Prognostics and Health Monitoring for
Ocean-based Power Generator", IEEE, 2011
31
<별첨>PHM기술 분석자료
1. 전자장치에서 PHM 아키텍처설계(10)
가. 배경
○ 1970~1980년 미국 및 영국군의 장비에서 많은 문제점 발
생
- 시험불량, 장시간의 결함진단시간, 높은 거짓 경보율,
고 O&M비용 및 보수인력부족 등에 기인
- 미국은 다양한 진단요소 : ATE(Automatic Test
Equipment), 기술데이터, BIT(Build In Test) 및 시
험성분석 등으로 조치했지만 결과는 미흡하였음
- 연구결과 근본적 문제는 진단요소 작동이 서로 독립
적이고 통합결여에 있다는 것을 발견. 시험성분석과
BIT를 제외하고 다른 진단요소는 키 요소를 주장치
의 설계과정에서 끝낸 뒤 설계하였다.
- NDIA(전 미안전산업협회)가 1983년에 요소를 통합하
는 통합진단(integrated diagnosis)을 제안하였음
○ 통합진단
32
- 무기와 장비진단능력을 최적화할 수 있는 구조설계와
관리절차로서 정의. 종합시험, 자동 및 수동시험, 유지
보수 지원, 기술정보 및 트레이닝을 포함하는 모든 요
소를 고려
– 목적 : 모든 알고 있는 또는 발생이 예상되는 모든 장
비고장을 효과적으로 검출하여 분리하는 것. 최소비용
과 요건만족. 통합진단은 새로운 기술이나 기술의 결
합도 제품도 아닌 시스템 엔지니어링 프로세스(system
engineering process)
– ‘90 년대 후반 이후 ID시스템은 시험, 감시, 진단, 예측
및 유지보수 관리통합을 위해 개발되었는데, 관심은
초기 전자시스템의 확장에서 전자, 기계, 구조 및 파워
와 같은 중요 하부시스템을 고려하게 되었음. 전체적
으로 고장예측 및 건전성관리(PHM)이 수요와 기술주
도에 따라 그리고 JSF(Joint Strike Fighter, 차세대
통합타격전투기계획, F-35C) 프로젝트개발로 탄생되
었다.
○ 시스템의 복잡성, 정보화 및 통합의 증가로 장비보수
지원의 초점은 기존 기계적 수리에서 정보 액세스, 처
리 및 전송과 유지보수 의사결정으로 이동되었다. 구
수리방식과 정기적인 유지보수로는 현대 무기와 장비
지원요건을 충족할 수 없게 되었음
33
– 20세기 후반 미군은 CBM(상태기준보수)을 도입하
여 실제 장비상태에 따른 최상의 유지보수시기를
결정하여 장비의 유용성과 신뢰성을 개선. 이때
PHM기술을 이용하였음
– '90년대 시작한 JSF 프로젝트는 경제성, 치명성
(lethality), 생존성(servivability), 안보 등의 4 가지
목적을 제안하였고 더욱 완전한 PHM 시스템이 탄
생
– 첨단 센서 및 다양한 알고리즘과 지능적 알고리즘
과 모델의 통합으로 PHM은 장비 상태의 예측, 감
시 관리에 이용가능하게 되었음
– 예측(prediction)-->진단기기 또는 시스템이 기기의
잔여수명 또는 정상 시간의 판단을 포함하는 기능
상태를 완료하도록 되었다.
– 건전성관리는 진단/예측정보, 유용한 자원에 기반하
며, 유지보수에 대한 적절한 결정이 필요함. PHM은
재래식 센서기반 진단에서 예측을 위한 지능시스템
으로 이동을 말한다.
나. 전형적인 PHM시스템
○ 진단 및 예지프로세스(Diagnostics and Prognostics
Process)는 (1)데이터 수집 (2)데이터 처리 (3)상태감
시 (4)건전성 평가 (5)고장 예지(prognostics) (6)의사
34
결정 파트로 구성된다. 건전성 평가 파트는 여러 시험
모듈 및 기타 건전성평가모듈로부터 데이터를 받고
주 검출시스템(하부시스템, 부품 등)건전성 상태를 주
로 평가하는데, 고장진단기록 생산 및 고장가능성을
결정할 수 있다. 진단은 다양한 건전성상태, 작동상태
및 보수이력데이터에 기반 한다.
다. PHM 시스템 설계흐름
○ PHM 시스템설계블록선도는 <그림 1>과 같다. 시험점
출력은 센서위치평가를 위해 분석되어야 하고, 시스템
고장모드가 판별된다. PHM구조에서 적용성기능은 이력
고장율(historical failure rate) 및 교체부품으로 인한 비
용인자에 따라 구성되고, 이것은 시스템 이용성, 신뢰성
및 비용에 큰 영향을 준다.
– FMECA 유형 : ①설계 FMECA : 고장을 제가하기 위
해 수행하는데 장비 설계 단계에서 이루어지는데, 장
비의 전체 수명 주기 동안에 나타날 수 있는 모든 고
장 유형을 고려한다. ②프로세스 FMECA : 장비가 어
떻게 제작되고, 유지 또는 동작하는 것 으로 파생된
문제에 관심을 둔다. ③시스템 FMECA : 예를 들어
전체 생산 라인 같은 큰 프로세스에서 가능성 있는 문
제를 찾는 것이다.
35
<그림 1>PHM 시스템 설계절차
라. PHM 시스템 아키텍처 설계
○ 진단시험요건은 시스템모델링 및 FMEA 내에서 분석하
는데, 목적은 가능한 고장모드 및 해당 진단니즈를 식별
하는 것임. 시험성평가는 진단분석 요구로 처리되고, 진
단데이터는 여러 시험방법의 도움으로 저장되어야 함.
수집된 데이터는 데이터처리모듈의 입력이 되고 처리데
이터는 지식기반 지능진단모듈의 입력이 되어 고장진단
및 고장분리기능을 수행한다. 건전성 관리모듈은 상태감
시장비의 품질을 점검한다.
○ 환경스트레스 및 워킹스트레스에 기반 한 고장추세 예측
모델을 기술하는데, 보수계획 및 공급지원전략 작성에 사
용된다. 마지막으로 시스템과 관련하여 몇 가지 요건은
장비의 시험성 설계 및 장비의 지원시스템설계프로그램
을 지원하기 위해 요구된다.
36
마. 시스템관점에서 아키텍처 기술
○ 기능시스템운영을 위해서 데이터 인터페이스 및 노드 간
통신방법은 매우 중요하다. 시스템 간 데이터 인터페이스
는 시스템노드 및 이 노드에서 시스템 레지던트를 기술
하는데 사용된다.
○ 아키텍처는 군함, 수리함, 수리숍, 기술지원그룹 및 공장
을 포함한다. 군함노드는 BITE, PMA,
IMISS(interchange maintenance information support
system) 및 통신시스템을 포함. 기술지원그룹은
PATS(Portable Auto Test System), IMISS 및 진단 데
이터베이스 시스템을 포함. 공장노드는 GATS(General
Auto Test System), IMISS, 기술정보 dB 시스템 및 프
로토타입 시스템을 포함. repair shop은 GATS, IMISS,
위성통신시스템, 프로토타입 시스템 및 보수지식관리시
스템을 포함.
○ 군함과 수리함간 통신은 fleet 통신시스템(데이터 링크
통신시스템), 수리함과 수리shop 간 통신은 위성통신시
스템을 사용. 수리 shop, 기술지원 그룹 및 공장간 통신
은 Etherent(LAN 통신 또는 WAN 통신)을 이용.
6. 결론
37
○ 다양한 통합고장진단방법을 통한 PHM기술은 고장검출
율 개선, 비계획 보수빈도 및 보수시간의 단축, 재료의
준비율을 개선할 수 있다. 예비품 수량, 지원장비, 정비
원 감소 등을 통하여 유지보수비용과 지원비용을 감소할
수 있다. 건전성 예측, 고장으로 인한 위험감소를 통해
프로젝트 성공률을 높인다.
2. PHM의 원전적용(5)
1. 서론
○ 최근 원전에 대한 관심이 재기되면서 전 세계적으로 서
비스 중인 약 435기(2012 현재)의 수명연장이 관심이 되
고 새로운 원전이 건설 및 고려되고 있다. 일본의
Fukushima Dai-ichi의 원전사고(2011. 3)로 주춤했지만
원전은 미래 세계적 에너지 및 탄소배출 목표 달성에 키
가 되고 있다. 원전건설 및 차세대 원전설계가 고려되고
있지만, 앞으로 전력수요를 고려할 때 현재 가동 중인
원전을 계속 안전하게 운전하거나 수명연장이 요구된다.
○ 이는 가동원전의 설계수명이 만료되어 폐로
(decommission)되면 신 원전을 건설하게 되는데 이를
위해서는 기술, 제작, 경제 및 규제 등을 해결해 나가
는 데 여러 가지 난제가 있을 수 있다. 따라서 기존
38
원전의 수명연장에 대한 관심이 크게 된다.
○ 미국의 경우 가동원전 104기가 연장운전을 고려하고 추
진중에 있으며(40년-->60년) 세계적으로도 유사한 추세
이다. 60년 이상의 장기가동을 고려할 때 안전이 중요한
(safety-critical) 원전계통, 구조물 및 기기(SSC,
Systems, Structures, Components) 상태에 대한 상황인
지가 필요하게 되고, 특별히 열악한 서비스조건 노출로
인한 경년노화일 때가 그렇다.
○ 수명연장에는 기기의 subset가 대체 가능한 반면 대형기
기 즉, 원자로압력용기(RPV) 및 일차 배관 등의 대체는
경제적인 문제로 어렵다. 따라서 이런 중요한 기기의 노
화관련 열화검출, 특성화, 관리 및 완화가 장기간 가동을
위한 안전여유도(safety margin)를 유지하기 위해 중요하
다. 이상적으로는 검출은 열화가 진행되는 수명주기 초
기에 수행되어 적절한 완화조치를 할 수 있어야 한다.
○ 원자로 컴포넌트 열화 검출 및 완화관리에 필요한 기술
은 (1)비파괴측정방법 (2)SSC의 열화 상태를 특정하고
감시하기 위한 알고리즘 (3)SSC의 잔존수명(RUL,
Remaining Useful Life)을 결정하기 위한 열화상태정보
를 이용하는 알고리즘 등이다. RUL 정보는
PRA(Probability Risk Assessment)모델에 적용하여 열
화 및 해당 안전여유도의 위험정도를 평가할 수 있다.
39
나. PHM 개요
○ NPP에 PHM 시스템을 성공적으로 적용하기 위해서는
열화프로세스(극한환경에서)이해와 스트레스요인
(stressor)과 열화전조(precursor) 간 관계의 정량화가 필
요하다. 다음은 열화를 측정 가능한 물리량에 관련하는
것이다. 이것은 현재상태의 현장평가(in-situ
assessment)를 위한 센서채택 또는 설계를 포함한다. 적
절한 센서를 설치하여, 알고리즘은 파손 또는 조건 측정
으로부터 RUL 예측에 사용될 수 있다.
○ <그림 1>에서 한 개 이상의 검사 또는 감시 센서로부터
데이터를 순차적으로 사용하여 고장검출, 고장식별
(diagnostics) 및 잔여수명평가(prognostics)를 한다.
○ NPP에서 SSC는 일반적으로 정상운전 중 기능에 따라서
피동 및 능동형으로 구분된다. 현재 관례는 유지보수규칙
과 노화관리계획(AMP, Aging Management Plan)을 사
용하여 능동 및 피동 SSC에서 노화를 관리하는데, 이것
은 주기적 ISI(In-Service Inspection)이다. 이런 방법은
중요한 반면, 비교적 시작이 더디고 급격히 성장하는 열
화를 노칠 수 있다. 더구나 SSC의 수명 중에 비교적 늦
게 열화를 식별하여 기기 대체밖에 완화 및 관리방법이
없게 된다.
40
<그림 1>NPP 기기에서 PHM프레임워크
○ 일반적인 PHM 프레임워크(Fig.1)가 SSC의 능동 및 피
동형에 적용될 수 있는 반면 중요한 차이가 존재하는데,
관련 열화 메커니즘, 측정에 사용된 센서형태, 열화측정
에 대한 운전모드(연속 대 주기, 전체 대 국지) 및 열화
축적 물리에 대한 지식상태이다. 그 결과는 NPP에서 능
동 및 피동 SSC에 대하여 제안된 PHM 시스템의 성숙
도에서 차이이다. 온라인 조건감시 또는 예측(prognostic)
은 펌프 및 밸브와 같은 능동 SSC(주로 실험실 또는 파
일롯 규모) 및 센서(온도, 유량)에 적용된다. 피동 SCC에
대한 조건감시 또는 예측알고리즘 개발은 아직 연구단계
이다.
다. NPP 수명연장에 대한 PHM 사례
41
○ 수명연장에서 하나의 중요한 이슈는 피동기기재료의 노
화이다. 예를 들면 일차계통배관 및 RPV에 사용된 오스
테나이트 및 페라이트 강이다. NPP 재료, 특히 조사된
원자로 기기에서 노화의 특징과 관련된 문제는 매우 중
요한데 균열(crack)시작 및 성장 전에 미세구조변화를
이해해야 한다. 대부분의 경우 고유 재료특성에서 변화
는 초기단계가 지배적이다. 이런 손상의 축적이 임계한
계를 넘으면 물리적으로 손상이 관찰가능하게 된다. 이
런 물리적 손상은 센서로 국지적으로 일반 재료성질의
변화로서 검출될 가능성이 있다. NPP ISI에 사용된 현재
NDE(비파괴평가, Nondestructive Evaluation)기법이 큰
결함을 검출하는데 적용된다.
○ 피동기기를 위한 PHM 시스템의 중요양상은
– 열화의 초기단계에 민감한 반면 잡음원에 민감하지 않
은 비파괴측정방법 : 이 목적에는 음향 및 전자기 측
정방법이 적당하다.
– 결함검출을 위한 데이터분석기법 : 결함검출을 위한 필
터링 및 분류 알고리즘의 사용을 포함하는 자동화 분
석기법이 연구되고 있고 몇 경우에 필드사용으로 전환
되고 있다. 일반적으로 이 단계의 목적은 결함여부를
결정하는 것이다. 결함검출을 위한 자동화 알고리즘은
42
보통 모든 측정데이터가 수집된 후에 오프라인에서 적
용된다(최근 NPP적용에는 실시간에 가까운 결함검출
이 목적이지만)
– 특성화를 위한 분석기법 : 재료손상특성화 문제(크기,
위치 및 메커니즘의 결정)는 역문제(inverse problem)
라는 문제의 일반적 분류이다. 일반적으로 역문제는
불량조건(ill-pose)으로 입력에서 측정된 신호의 유일
성과 연속의존성이 부족하다. 이것은 NDE에서 역 문
제에 대한 다양한 솔루션기법을 초래하는데 모델기반
inversion이 포함된다. 그러나 이러한 방법은 계산비용
이 고가로 저비용 방법이 연구되고 있다.
– RUL 예지방법 : 확률적 예지방법이 일반적으로 선호
되는데 이것은 불확실성의 정량화를 허용하기 때문이
다. 불확실성의 잠재적 소스는 측정프로세스(프로브 결
합, 재료마이크로구조, 불균등성 및 비등방성, 지시로
부터 반응 및 측정 잡음), 과거 스트레스 요소 이력,
예상되는 미래 스트레스 요소 수준 및 손상축적 물리
의 부적절한 이해를 포함한다.
○ 피동 SSC(특히 균열로부터 잔존수명추정)에 대한 예지방
법(prognostic method)은 손상지표(damage index)를 사
용하는데, 재료에서 손상크기를 정량화하는 progressive
index이다. 기본적인 가정은 재료상태와NDE로 측정된
43
손상지표 간 관계가 합리적이고 손상지표는 계산될 수도
있는 것인데, SSC 고장에 대한 전조로부터 마크로 균열
시작 및 성장까지 열화의 진행과 잘 연관된다. 이 경우에
검출과 진단문제는 측정으로부터 손상지표를 추정하는
단일단계로 보통 결합된다. 이것은 아직 불량조건의 역문
제이고 유일한 솔루션은 없다.
라. NPP에 대한 PHM 설치에서 기술적 갭
○ 열화축적 모델 : 고장물리(physics-of-failure)를 포함하
는 예지에 대한 모델기반 방법은 가장 정확한데, 열화
성장율의 가장 좋은 추정을 제공한다. RUL 추정은 열
화초기단계에 시작할 필요가 있다. 이런 모델의 개발
및 검증은 실험적 및 수치적으로 큰 도전을 받고 있다.
○ 센서설계, 설치 및 데이터분석 : 관련 열화메커니즘에 민
감하고 특정한 ISI에 대한 새로운 방법이 복잡한 구조
와 출입이 불가능한 SSC의 효과적 감시를 위해 온라인
조건감시(condition monitoring)를 지원하기 위해 필요
하다. 다른 문제는 최적의 센서위치로 SSC를 최대로
커버하는 것이다. 더욱이 진단측청으로부터 현재손상상
태 또는 수준을 결정하는 것도 또한 문제이다. 다중 직
교진단툴과 데이터 융합 방법이 SSC의 손상상태를 유
일하게 결정하기 위해 필요할 것 같다.
44
○ 불확실성 정량화 : 현재의 SSC 상태측정 및 스트레스 요
인과 열화진화와 관련된 다양한 불확실성이 주어지면,
RUl 추정은 또한 불확실할 것이다. RUL과 관련된 불
확실성 정량화 방법은 NPP 실행에 대한 평가 및 검증
에 필요할 것이다.
○ 표본 데이터 : 노화, 열화 및 고장 데이터는
safety-critical 및 고 가치 계통(NPP)에 대해서는 드물
다. 왜냐하면 이런 계통은 한번 열화가 검출되면 고장
까지 운전하지 않기 때문이다. 고 정도 고장모델의 개
발은 매우 고가이고 시간 낭비이다. 스트레스 부식균열
과 같은 고장모델의 기본물리현상은 개발에 잘 이해되
지 않고 있다. 실제적으로 실험적 데이터와 물리모델이
능동 및 피동 SSC에서 다양한 관련 고장모델을 기술하
는데 필요하다.
○ 예측 평가를 위한 metrics : 불확실성 정량화는 예지성능
측정치가 되지만 추가 측정이 온라인에서 예지모델의
성능을 특성화하는데 필요하다. 많은 오프라인 메트릭
스는 비교를 위한 지상검증자료로서 실제고장시간에 의
존한다. RUL 예측의 정확도, 견고성 및 확신 수준을
평가하는 방법은 결과가 O&M 계획을 위한 정보제공
여부 결정에 필요하다.
○ 플랜트 I&C 시스템과의 통합 : 예지결과를 플랜트 I&C
45
계통과 통합하는 것은 safety critical 기기의 적기 평가
와 열화완화에 매우 중요하다. RUL 또는 예측 측정 후
에 이러한 데이터는 PRA의 자료로서 그리고 완화
action의 사전계획의 정보로 사용될 수 있다.
마. 결론
○ NPP에서 PHM 채택은 특히 기존 발전소에서 문제가 되
고 수명연장을 지원하는 방법의 검증이 난제이다. 실험
실에서 피동형 구조물에 대한 응용이 연구되었지만 NPP
응용을 위한 PHM 시스템 적용에는 사전 해결할 문제가
존재한다. 디지털 I&C 시스템 채택은 온라인 감시를 제
공하는 추가기능이 제공되는데, 연속적인 안전과 효과적
인 운전을 제공하고 O&M 비용을 절감하게 한다.
3. PHM의 요건 및 검증(11)
가. PHM 시스템의 요건
○ 상태관리능력 요건
– 상태관리능력요건 : PHM 시스템의 상태관리능력은 상
태감시 및 제어 능력을 구체화한다. 상태감시는 4개의
정량적 지표로 판단된다. 즉, 성능지표감시율, 주요성능
지표감시율, 안전상태감시 및 유용성상태 감시 등이다.
46
상태제어 능력은 두 개의 정량적 지표로 측정되는데
상태스위칭율 및 상태스위칭 시간을 포함한다.
– 고장진단능력요건 : 고장검출(FD, Failure Detection)과
고장격리능력(FI, Failure Isolation)을 구체화한다. 고장
검출은 고장검출율(FDR), 고장검출시간, 거짓경보율
(FAR, Failure Alarm Rate)을 포함하는 정량적 지표에
의해 평가된다. 고장격리는 정량적 지표에 의해 가중되
는데, 고장격리율, 격리시간 및 잘못된 고장격리율의
제한을 포함한다.
– 고장전경보능력요건 : 특정 기기(component)의 고장전
경보 및 제품의 고장전경보를 구체화한다. 전자는 고
장전경보(FP, Failure Prewarning), 고장전경보시간, 고
장 없는 선택된 기기의 비율을 포함하는 정량적 지표
에 의해 측정된다. 제품의 고장전경보는 선택된 제품
의 고장전경보, 선택제품의 고장전경보시간을 포함하
는 정량적 지표에 의해 평가된다.
– 수명예지능력요건 : 주요기기의 수명예지 및 제품의 수
명예지를 구체화한다. 주요기기의 수명예지는 주요기기
의 수명추적정확도, 잔여유용수명예측정확도를 포함하
는 정량적 지표에 의해 측정된다. 제품의 수명예지는
제품의 수명추적정확도 및 잔여유용수명예측정확도 및
잔여유용수명예측시간을 포함하는 정량적 지표에 의해
47
평가된다.
나. 검증방법
○ 분석과 평가기반 검증방법
– 요건단계에서 분석과 평가는 계통의 PHM시스템 지표
요구가 명시한 요건을 만족하는지 여부를 확인하기 위
해 계통성능, 안전, 지원가능성, 보수, 비용 및 진행과
같은 양상의 평형을 고려한다.
– 설계단계에서 분석과 평가는 PHM 시스템 설계진도
평가 및 상세설계에 주력하는데 필요하다. PHM시스
템의 설계단계에서 요건에 따른 분석과 평가는 여러
번이 된다. 평가파일은 공급자가 만든 설계의 평가 결
과에 의해 형성되어야 하고 공급자에 돌려주고 구매자
가 요구 시 적기에 제공되어야한다. 구매자는 각 분석
과 평가전에 정보를 받아야 하고 PHM 시스템 설계분
석과 평가는 일반적으로 신뢰성, 보수, 안전 및 지원성
의 평가와 함께 수행되어야 한다.
– PHM 시스템설계분석과 평가내용은 PHM 설계와 관련
된 모든 것을 포함해야한다. 즉, 운전준비성 효과, 수명
주기비용, 인력 및 훈련; 성능관리 요구 및 제한조건,
고장예지, 수명추적 및 보수유지 부수적 정보; PHM
48
설계 룰과 가중치 선택원칙, 선택된 PHM 시스템기법
의 평가
○ 시뮬레이션기반 검증방법
– 전체시뮬레이션검증환경의 기본요소는 (1)계통정상운전
의 emulating 상태 (2)계통정상운전에 의해 요구되는
외부 crosslinked 환경 emulating (3)계통 key
component의 recession failure 모델 emulating (4)고속
실행처리능력, 계통 emulating 운전에 의해 요구된 모
든 데이터 및 신호처리요구 만족, <그림 1>은 PHM
시스템 모의 검증환경프레임워크를 나타낸다. 시스템모
의의 요구되는 실제 운전상황과 많은 양의 실행정보통
신을 고려하여, 분산모의가 실행모의 망 환경을 구축하
기 위해 채택된다.
– PHM 시스템 반 개체 시뮬레이션 검증의 기본 틀은 real
system 부분을 제외한 전체시뮬레이션검증과 거의 유사
하다. 일반적으로 시스템부분이 독립체인 조건의 검증에
사용된다.
49
<그림 1>PHM 시스템의 검증환경
○ 실험기반 검증방법
– 이 검증의 기본원칙은 실제운전검증과 유사하다. 고장
을 가속하고 거동을 개조하여 검증주기를 단축한다.
이방법의 두 가지 핵심(kernel)은 실험구조 결정과 고
장기법의 가속(고장주입기법, Fault Injection
Technique)이다.
– 실험구조에 포함된 요소는
(1) PHM 계통설계조건의 분석은 계통기능, 구조, 이론
등으로 수행된다.
(2) 관련계통고장데이터수집, 각계통의 기존고장상황분
50
석 등 고장모드발생 전 징조 및 상태, 기능 또는
제품이 심각한 공장일 때 증거, 센서관찰과 고장모
드징조 때 위치, 고장모드의 진단 및 예지기법
(3) 실험샘플의 결정 및 분포는 pass-fail 고정 수 샘플
링실험방법, 최소화 수용 값 방법, 근사실험방법 및
기능구조커버방법 등을 사용한다. 샘플의 분포는 고
장율을 고려한 비율분포방법을 채택한다.
(4) 실험사전선택샘플의 선택: 확장 FMEA 분석 및 key
제품리스트에서 고장 및 고장모델의 사전 선택. key
제품리스트는 Severity I and II의 더 높은 고장모드
주기를 가진 제품을 포함한다.
(5) 실험샘플의 결정: pre-selecting 샘플은 한번만 사용
한다. pre-selecting 샘플에서 요구되는 실험샘플을
선택한다.
(6) 실험절차: 모든 실험데이터는 특정내용과 포맷에 따
라 기록되어야 한다.
(7) 실험결과평가방법: PHM 시스템 지표요건과 실험샘
플선택방법을 결합하여 실험검증으로 평가한다. 해
당실험결과평가방법을 확인한다.
– 가속고장기법(Fault Injection Technique) : 인공적인
방법으로 고의로 고장을 일으킨다. 주입된 고장에 대
한 계통의 반응정보를 관찰하고 재사용하며, 연구자에
게 실험결과정도를 제공하기 위해 재사용된 정보를 분
석한다.
51
– 고장주입기법은 실험환경에 따라 모의기반과 물리기반
으로 구분할 수 있다. 후자는 S/W 주입과 H/W주입으
로 분류된다. 주입위치에 따른 고장주입기법은
on-board 고장기법, between-board 고장주입기법 및
between-equipment 고장기법으로 구분할 수 있다.
– 실험검증의 진정성(authenticity)으로서 설계 및 완성단
계에서 실험에 의해 확인될 수 있는 부분은 실험검증
을 수행해야 한다. 실험검증에 어려움은 있지만 모의와
분석방법은 보완방법으로 사용될 수 있다.
다. 결론
○ PHM 검증시스템은 모든 종류의 검증방법이 서로 보완
되고 확인된다면 완전하게 구축될 수 있을 것이다. 완전
하게 확인된 시스템만이 PHM기능을 설계하여 실행할
수 있게 한다.
4. PHM의 프로세스계통 응용(8)
가. 서론
○ Prognostic은 센서를 활용하여 물체와 파라미터를 감시
하여 계통상태를 결정하고 잔여수명을 예측하는 것이다.
52
“Health Management"는 유용한 자원 및 제한과 같은
전번의 예지정보 및 기타 조건에 따라서 maintenance에
대한 적절한 결정 또는 계획을 내리는 것이다.
○ PHM은 주로 장비계통에 적용되었으나 최근에는 산업응
용 특히 IT, 에너지 및 항공분야에서 만족한 결과를 보
여주고 있다. 그러나 프로세스계통의 PHM 계통 구축방
법은 참고가 거의 없다. 프로세스 시스템 PHM은 제품
PHM 또는 장치 PHM과는 다른 특성을 갖기 때문에 개
발할 여지가 많다.
나. 프로세스 계통 PHM
○ 프로세스 계통 PHM은 PHM을 프로세스계통에 적용하는
방법이다. 프로세스 계통은 여러 공정으로 구성되고 목적
은 특정품질을 가진 제품을 적기에 용량에 의해 생산하
는 것이다. 이 목적을 위해 좋은 작업조건이 필요하고 고
장에 의한 지연이나 부족은 피해야 한다. 또한 공정계통
PHM도 센서를 활용하여 공정계통에서 주 인자를 감시
하고 공정계통의 조건을 결정하여 고장 또는 품질저하를
예측하여 최종적으로 생산결정 및 maintenance 계획을
guide한다.
○ 공정문제에서 다음 인자가 고려되어야 한다. 운전원
(Man), 기계장비(machine), 원료(Material) 및 환경
53
(environment) 간단히 5M1E이다. 운전방법과 측정은
공정변수보다 방법설계로서 분류된다. 그래서 재료, 기
게 및 환경은 공정계통 PHM이 포함해야할 바로 세 가
지 인자이다. 자동유체라인에서 기계는 고려할 항상 키
포인트로 보여 진다. 기계열화 및 제품품질에 대한 영
향이 연구되었다. 그러나 다른 인자(환경 및 재료)와 제
품품질 간 관계에 대한 연구는 없었다. 공정계통의 평
가는 간접 객체 없이 평가할 수 없다. 공정계통에 대하
녀 평가객체는 계통 성능뿐 아니라 출력의 품질 및 신
뢰성을 포함해야 한다.
○ 기계고장은 보통 유지보수 또는 대체에 의해 밝혀진다.
그럼에도 제품의 품질 또는 신뢰성은 이전에 허용할 수
없는 수준까지 열화 될지도 모른다. 따라서 공정신뢰성
에 대한 연구가 공정계통의 조건과 출력품질 간 관련성
을 밝히는데 필요한데, 공정계통에 대한 연구를 더 복잡
하게 한다. 공정계통의 감독과 예지는 아직 타당성이 없
을지 모른다. 왜냐하면 공정계통을 감독하고 데이터를
기록할 시설이 없기 때문이다.
○ 몇 가지 내부 시험장치가 기계에서 기계 상황을 감시하
기위해 설계되었지만 이들은 대부분 기계정지를 피하기
위해 활용된다. 재료 및 환경을 포함하는 더 많은 객체
및 더욱 많은 조건 파라미터(전자신호에 국한하지 않는)
가 고려되어야 한다. 이런 조건에서 공정계통에 대한 연
54
구와 예지가 가능할 것이다.
○ 공정계통 PHM에 대하여 감시대상과 센서의 분산은 재
래식 PHM과 다르게 하는 제3의 점이다. 제한된 공간을
고려하면, 제품 또는 장비의 PHM은 예지에서 BIT를 활
용하지만 공정계통 PHM은 그렇지 않다. 첫째 원료 및
환경에 대한 BIT 구축은 불가능하다. 비교적 분산된 레
이아웃과 온건한 작업환경이 BIT를 필요하지 않게 한다.
공정계통에서 일련의 공정이 있고 이 들은 다른 장소에
위치하여 외부시험과 물리적 센서가 더 적합할지 모른
다.
다. 공정계통 PHM에 의한 장점
○ <그림 1>에서 그 장점을 보여준다. PHM은 다른 기법,
LM(Lean Manufacturing) 및 CBM(Condition Based
Maintenance)과 협력한다. LM은 생산방법으로 공급자,
소비자 및 내부변동성을 동시에 감소 또는 최소화하여
낭비를 제거하는 것이다. LM이 널리 채용됐어도,
TOYOTA 리콜에 의해 포로괸 불확실성 위험을 포함할
수 있다. 공정계통 PHM은 효과적인 도구로 위험을 줄
인다. PHM은 관리자가 현재의 공정계통상황과 미래 잠
정문제를 더 잘 이해하게 한다. CMB는 다른 기법으로
생산 PHM과 공정계통 PHM에 의해 공유된다.
55
<그림 1>PHM과 다른 기법의 통합
○ 다른 공정계통 PHM의 목적은 공정신뢰성에 대한 연구
를 지원할 수 있는 것이다. PHM이 구축되면 공정계통은
감시되고 관력감시기록도 저장된다. 풍부한 데이터의 지
원과 PoF(Physical of Failure)의 협조로 공정신뢰성에
대한 연구가 수행될 수 있고 공정과 제품 간 관계를 밝
힐 수 있다. 이것은 또한 PLM(Product Life
Management)을 제작단계를 효과적으로 제어하여 연장
할 수 있다. 최종적으로 제품품질과 신뢰성은 예지되어
강화될 수 있다. 공정계통 PHM이 비용절감과 계획작성
역활을 하는 것과 같이 품질예지와 제어는 적절한 관리
자 전략을 작성하는데 기여할 수 있을 것이다.
라. 공정계통의 PHM 구축
○ 전략구축
56
– 장치PHM에서 보통 평가는 PHM 구축여부를 첫 번째
로 결정하고 감시대상과 파라미터를 부분적으로 선택
하는데 비용을 감안한다. 그리고 센서가 설치되어 데
이터가 기록된다. 평가와 결정 알고리즘이 상환예고와
건전성관리에 대한 효과 때문에 고려된다. 이러한 절
차는 공정계통 PHM에도 적용될 수 있지만 무시할 수
없는 어려움이 아직 있다. 장치와 달리 공정의 PoF 모
델은 아직 더 연구가 필요하다. 전체 PHM계통을 구축
하는 제작자는 거의 없지만 점진적인 구축을 선호하고
공정계통에서 주요한 문제만을 관심을 가진다.
– PHM에서 감시와 기록파트가 예비적으로 구축되어야
하는데 공정 PoF 또는 공정신뢰성에 대한 연구가 더
수행되어야 한다. 이 단계에서 공정계통의 평가와 예
지는 아직 유요하지 않고 데이터저장과 실험은 공정신
뢰성개발을 확실히 하여, 결국 PHM 계통의 모든 기
능을 가능하게 한다. 동시에 PHM 감시대상과 파라미
터가 결정될 때 종합적인 방법이 제안될 것이다.
○ PHM 감시대상 및 파라미터 결정
– 재래식 PHM에서는 첫 번째 단계에서 감시할 파트나
기기를 결정한다. 통계자료, FMMEA 및 PoF 모의가
그 단계를 구축하는데 가장 보통 취하는 3 가지 방법
57
이다.
마. 사례
○ 전형적인 전자모듈제작공정계통
– 공정계통의 제품은 레이더 또는 기타 원격통신장비에
서 필수파트이다. 제품의 3 가지 주요 파트는 마이크
로스트립(microstrip), 캐리어 및 기판이다. 하나의 마
이크로스트립과 캐리어는 하나의 유닛으로서 보이고
수천 개의 유닛은 하나의 세라믹 기판에 접착되었다.
이 모든 것은 금속 캡슐에 봉입되어 독립된 모듈로서
작동한다. 공정계통은 주로 파트 제작과 그들 간 연결
을 포함한다. 주 공정은 <그림 2>와 같다.
<그림 2>공정계통에서 주 프로세스 사례
– 마이크로스트립과 캐리어는 접착되지만 유닛과 기판
사이용접은 고 신뢰성을 위해 선택된다. 실제로는 제
58
품의 통계는 제품수명이 설계치보다 짧은 것을 보여준
다. 공정계통의 신뢰성과 품질의 강화가 요구되지만
특정방법이 아직 데이터와 관련연구가 부족하여 장애
로 존재한다. 그래서 PHM 계통은 이런 문제를 해결
하기 위해 구축될 예정이다.
○ PHM 구축사례에서 초기단계
– 감시대상과 파라미터를 결정하기 위해 전술한 방법은
수행하였다. 너무 많은 공정과 요소가 공정계통에 포
함되었기 때문에 공정을 선택하여 다음과 같은 테이블
로 보여준다.
– <그림 3>에서 RPN(Risk Priority Number)은 세 가지
요소 즉, Severity(S), Occurrence(O) 및 Detection(D)의
적으로 계산된다.
59
<그림 3>공정계통의 FMEA 결과 예
바. 결론
○ 공정계통 PHM은 다른 기법과 협조하여 효과적으로 공
정관리를 하고 비용을 절감할 수 있다. PHM 계통구축에
는 적절한 구축전략이 첫 번째로 권장되고 새로운 방법
(PFMECA, aFEMA)가 제안되었다. PHM 계통이 여기서
설명된 바로 구축되고 공정의 신뢰성에 대한 연구가 계
속해서 PHM 계통의 지원으로 수행될 것이다.
5. PHM자료 초록
○ PHM에 의한 RFID 리더 신뢰성 평가(Reliability
60
assessment of RFID reader through PHM)(13)
– PHM을 통한 RFID 리더의 신뢰성에 대하여 기술한다.
ALT(Accelerated Life Test)로 시험시간과 비용을 감소한
다. 기능시험절차 중에 출력열화는 리드비율고장과 매우
큰 상관관계가 있음을 나타내고 이것은 RFID의 성능지표
로서 유용한 것을 의미한다. 최적 경보 파라미터를 결정하
기 위한 교차 검증은 SPRT(Sequential Probability Ratio
Test) 시험결과의 정확도에 도움이 된다.
– 50℃의 온도증가에서 평균분산(mean dispersion)의 시작점
은 41일, 표준편차는 39일에서 증가한다. 이것은 제품성능
지표가 떨어질 때 평균분산뿐 아니라 표준편차가 증가한다
는 것을 말한다. 이 때 경보를 유저에게 보내서 RFID가
100% 판독율의 요건을 만족할 수 없다는 것을 나타낸다
– Arrhenius 모델의 가속인자(acceleration factor)를 이용하여
제품의 열화시작점(정상서비스조건인 25℃)이 평균분산에
대하여는 185일 표준편차에 대하여는 176일 증가한 것을
알 수 있다. 여기서 수립된 절차와 결과는 제품제작자와 유
저에게 제품고장을 피할 수 있는 기준으로서 사용될 수 있
을 것이다.
나. COTS 계장, 분석 및 DB 기술을 이용한 예지시스템 상
용화 (Commercialization of Prognostics Systems
61
Leveraging Commercial Off-The-Shelf Instrumentation,
Analysis and Data Base Technologies)(7)
– PHM에는 여러 면이 있는데 즉, 머신 파라미터를 감시하는
데이터수집계통을 포함하며, 수집된 데이터를 분류, 분석
및 특징 추출을 하는 신호처리, 머신열화모드를 식별하기위
한 패턴매칭알고리즘, 정보의 조직, 트렌드, 비교 및 보고를
하는 DB, 예지계통정보를 플랜트운전을 포함하는 비즈니스
기능과 동기화하는 통신 및 관련인원이 인트라넷 또는 인
터넷을 통하여 데이터, 보고 및 정보를 보도록 하는 가시화
등의 기능이 포함된다.
– COTS(Commercial Off The Shelf) 기술과 유연한 모듈구
조 또는 프레임워크를 이용하여, 예지계통을 개발하여 출
시하는 것이 가능하며, 넓게 기계, 산업체 등에 응용될 수
있다. 예지계통 개발자는 다른 상용으로 활용되는 개발 컴
포넌트의 대체보다 빠르게 시장에 진출할 수 있고 비용절
감도 할 수 있다. 이런 장점은 COTS 컴포넌트 가 데이터
저장에서 유연하고, 신호처리능력이 특별 예지알고리즘과
방법을 위해 COTS 컴포넌트를 적용하는 것이 가능하게
될 때 실현된다.
다. 잔여수명예측(Remaining useful life estimation-A review
on the statistical data driven approaches)(15)
62
– 잔여수명(RUL)은 특정 운전시간에서 자산에 대한 잔여 유
용한 수명이다. 수명예측은 CBM(Condition Based
Maintenance) 및 PHM에 중요하다. RUL은 전형적으로 랜
덤하고 미지이지만, 상태 및 건전성 감시에서와 같은 유용
한 정보소스로부터 예측되어야 한다. 최근에 RUL의 최상
예측방법이 상태 및 건전성감시기법의 발전으로 주목을 받
고 있다. 그러나 관측되는 건전성정보와의 복잡한 관련성
때문에 최상예측을 달성하기 위해 사용되는 최상의 방법은
없다.
– RUI예측 모델링에서 통계적 데이터 구동 접근방법은 과거
관측된 유용한 데이터와 통계모델에 따른다. 방법은 두 모
델로 구별되는데 직접 관찰된 자산의 상태정보에 의존하는
모델과 그렇지 않은 것이다.
라. PHM 용 센서 계통(Sensor Systems for Prognostics
and Health Management)(14)
– PHM은 고장발생을 결정하고 계통위험을 완화하기 위해
실제 수명주기상황에서 제품의 신뢰성을 평가하기 위한 기
술과 방법으로 구성된 분야이다. 센서계통은 PHM은 환경,
운영 및 성능관련 특성을 감시하는데 필요하다. 수집된 데
이터는 분석하여 제품의 건전성을 평가하고 잔여수명을 예
측한다. 이 글에서는 PHM 응용에 대한 센서계통선택, 성
능요구, 전기 및 물리적 속성, 신뢰성 및 센서비용에 대하
63
여 기술한다. 또한 PHM의 센서기술현황 및 동향도 소개
한다.
– PHM 응용에서 센서는 제품의 실체수명주기의 현장 감시
에 필수요소이다. PHM에서 센서는 다중 감지기능과 집적
되고, 저 전력소비, 저가, 원거리 고속 데이터 전송(유무선),
큰 메모리능력, 빠른 데이터처리능력, 경량, 소형 및 고 신
뢰성이 요구된다.
마 전기계통에 적용된 PHM에 대한 ROI 분석(The Analysis
of Return on Investment for PHM Applied to Electronic
Systems)(6)
– PHM은 유지보수 의사결정절차 내에서 사용되어 고장예측
을 하고, 다운타임비용을 저감하여 지속적인 유지보수비용
을 절감한다. 예를 들면 재고관리, 유지보수 기간 연장 및
계통의 운전유용성을 증가시킨다. PHM은 제품사용을 제품
설계 및 검증절차에 피드백 한다. PHM의 실현은 여러 수
준의 규모 및 복잡성에서 실행을 요구한다.
– 기본 예비 알고리즘의 성숙도, 견고성 및 응용성이 기업 내
에서 PHM의 전체적 효과에 영향을 준다. 타이트한 스케줄
제한 내에서 그리고 여러 운영 프로파일 하에서 의사결정
자에게 정보를 주기위한 PHM의 유용은 실현될 수 있는
비용회피에 영향을 준다.
64
– 이 글에서는 PHM 활동에 대한 ROI 계산을 논하고 전자장
치 PHM에 의해 제공된 잠재적 ROI를 결정하기 위해 확률
이산사건시뮬레이션 모델(stochastic discrete event
simulation model)을 이용한 사례를 제시한다. Boeing 737
에서 고장디스플레이 사례가 비계획적 유지보수를 채택한
시스템의 수명주기비용을 PHM 방법 고장 전조를 이용한
동일한 시스템과 비교하였다.
65
66
저자소개
박석준
․ 서울대학교 공과대학 전기공학과 졸업 공학사
․ 전한국원자력연구원 책임연구원
․ 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위원
이종찬
․ 한남대학교 공과대학 화학과 졸업 이학박사
․ 전한국원자력안전기술원 책임연구원
․ 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위원
