$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

베이지안 추론법을 이용한 부식된 배관의 통계적 수명예측
Statistical Life Prediction of Corroded Pipeline Using Bayesian Inference 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.4, 2015년, pp.2401 - 2406  

노유정 (계명대학교 기계자동차공학과)

초록

배관은 대형기계설비에서 다양한 작동유체를 운반하는데 사용되는데, 대형시스템의 성능을 유지하기 위해서는 부식된 배관의 잔존 수명을 정확히 예측될 필요가 있다. 하지만, 배관 형상, 물성치, 부식률 등 배관의 수명에 영향을 미치는 요인들의 불확실성이 크기 때문에 부식 잔존 수명을 정확히 예측하기 힘들다. 본 연구에서는 통계적인 접근방법인 베이지안 추론법을 이용하여 부식 잔존 수명을 예측하는 방법을 제안하였다. 여기서, 배관의 파손 확률은 베이지안 법칙을 기반으로 시간에 따른 배관 파손 압력에 관한 사전 정보와 실험데이터를 이용하여 계산되고, 부식 잔존 수명은 10%의 파손 확률을 갖는 경과시간으로 계산되었다. 예제에서는 부식에 영향을 미치는 주요인자로부터 10개와 50개의 데이터를 생성하여 배관의 파손 확률 및 배관의 잔존수명을 예측하였으며 가정한 실제 잔존수명과의 비교를 통해 제안한 방법을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Pipelines are used by large heavy industries to deliver various types of fluids. Since this is important to maintain the performance of large systems, it is necessary to accurately predict remaining life of the corroded pipeline. However, predicting the remaining life is difficult due to uncertainti...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 하지만 위 방법의 경우 부식과 관련된 인자에 대한 확률분포, 분포함수의 관련 계수 등이 요구되므로 정확한 확률적 특성을 모르면 사용하기 힘들다. 그러므로 본 연구에서는 관련변수에 대한 정확한 통계적인 정보가 요구 되지 않는 베이지안 추론법을 사용하여 파손압력이 발생 하는 확률을 계산하고, 이를 이용하여 부식 잔존 수명을 계산하는 방법을 제안하고자 한다.
  • 파손압력에 미치는 인자들은 다양한 환경적 혹은 실험 조건에 의해 불확실성을 포함하므로 파손압력 역시 불확실성을 포함한다. 그러므로 본 연구에서는 파손압력의 사전확률 및 실험데이터를 통해 시간에 따른 파손압력에 대한 사후확률을 계산하여 파손 확률을 계산하는 것을 목표로 한다.

가설 설정

  • 베이지안 방법을 설명하기 위해 각각의 확률변수의 균등 분포로부터 10개의 샘플을 임의로 추출한다고 가정하자. 여기서 Table 1은 확률 변수의 결정적값 (deterministic value)과 균등분포로 가정한 경우 상한과하한을 나타낸다.
  • 배관의 파손압력에 대한 사후확률은 배관의 잔존수명을 예측하는데 사용된다. 본 연구에서는 배관의 파손압력이 작동압력보다 큰 확률이 90%, 다시 말해서 파손확률은 10%일 때의 경과시간을 잔존수명으로 정하였다. 잔존수명을 예측하는 방법을 흐름도로 나타내면 Fig.
  • 5와 6은 샘플수가 10개, 50개인 경우, 1,000개 샘플 세트로부터 계산된 잔존수명의 히스토그램을 나타낸다. 여기서, 실제 잔존수명은 20.4년으로 가정하였으며[6], 이는 Table 1에서 각 변수에 결정적 값을 수식 (4) 에 대입하여 계산된 파손압력커브인 Fig. 1에서 작동압력과 동일한 값을 가지는 경과시간을 실제 잔존 수명으로 가정하였다. 샘플수가 10개인 경우 잔존수명의 평균 값은 16.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
베이지안 추론이란 무엇인가? 베이지안 추론은 추론해야하는 대상의 사전확률(prior distribution)과 추가적인 관측을 통해 대상의 사후확률 (posterior distribution)을 추론하는 방법으로써, 수식으로 정리하면 아래와 같다[7,8].
부식된 배관의 잔존 수명을 예측하기 힘든 이유는 무엇 때문인가? 배관은 대형기계설비에서 다양한 작동유체를 운반하는데 사용되는데, 대형시스템의 성능을 유지하기 위해서는 부식된 배관의 잔존 수명을 정확히 예측될 필요가 있다. 하지만, 배관 형상, 물성치, 부식률 등 배관의 수명에 영향을 미치는 요인들의 불확실성이 크기 때문에 부식 잔존 수명을 정확히 예측하기 힘들다. 본 연구에서는 통계적인 접근방법인 베이지안 추론법을 이용하여 부식 잔존 수명을 예측하는 방법을 제안하였다.
배관은 어디에 사용되는가? 배관은 항공, 조선, 플랜트 등과 같은 다양한 기계설비에서 냉각수, 가스, 정유 등과 같은 작동유체를 운반하는데 사용된다. 배관은 시스템 성능 및 신뢰성을 유지하기 위한 중요한 요소이므로, 장기간 작동되는 기계설비에서 배관의 수명을 정확히 예측한다면 배관을 적절한 시기에 보수 및 교체가 가능하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있으며 배관의 불필요한 유지 및 보수비용을 상당부분 줄일 수 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. F. Caleyo, J. L. Gonzalez, J. M.. Hallen, "A Study on the Reliability Assessment Methodology for Pipelines with Active Corrosion Defects", International Journal of Pressure and Piping, Vol. 79, No. 1, pp. 77-86, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0308-0161(01)00124-7 

  2. M. Ahammed, "Probabilistic Estimation of Remaining Life of a Pipeline in the Presence of Active Corrosion Defects", International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 75, No. 4, pp. 321-329, 1998. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0308-0161(98)00006-4 

  3. M. Ahammed, R. E. Melchers, "Reliability Estimation of Pressurized Pipelines Subjected to Localized Corrosion Defects", International Journal of Pressure Vessels & Piping, Vol. 69, pp.267-272, 1996. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0308-0161(96)00009-9 

  4. A. A. Mokhtar, M. C. Ismail, "Probabilistic Reliability Assessment of an Insulated Piping in the Presence of Corrosion Defects", Journal of Applied Science, Vol. 11, pp. 2063-2067, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.3923/jas.2011.2063.2067 

  5. S. X. Li, H. L. Zeng, S. R., Yu, X. Zhai, S. P. Chen,, R. Liang, L. Yu, "A Method of Probabilistic Analysis for Steel Pipeline with Correlated Corrosion Defects," Corrosion Science, Vol. 51, No. 12, pp. 3050-3056, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.corsci.2009.08.033 

  6. S. X., Li, S. R., Yu, H. L. Zeng, J. H. Li, L. Liang, "Predicting Corrosion Remaining Life of Underground Pipelines with a Mechanically-based Probabilistic Model," Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 65, No. 3-4, pp. 162-166, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.petrol.2008.12.023 

  7. J. M. Karandikar, N. H. Kim, T. L. Schmitz, "Prediction of Remaining Usefull Life for Fatigue-damaged Structures Using Bayesian Inference", Engineering Fracture Mechanics, Vol. 96, pp. 588-605, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.engfracmech.2012.09.013 

  8. A. Gelman, J. B. Carlin, H. S. Stern, D. B. Rubin. Bayesian data analysis. 2nd ed. Boca Raton (FL): Chapman and Hall/CRC Press, 2009. 

  9. F. J. Klever, G. Stewart, New Developments in Burst Strength Predictions for Locally Corrodes Pipes, Shell International Research, 1995. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로