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문제 정의
- 고장을 일으키는 여러 특성 중에서 슬로싱 하중에 초점을 맞추어 고장을 예지하는 알고리즘을 개발하였으며 펌프타워가 받는 스트레스를 실험을 통하여 알아낼 수 있도록 균열센서(crack sensor)를 균열이 발생하는 주관(main pipe)과 지지대(brace member)의 연결부위에 부착한다는 가정을 하였다. 또한, 응력 확대 계수와 균열 성장률의 관계를 설명하는 패리스-에르도간(Paris-Erdogan) 모델을 통하여 균열의 성장을 설명하고 이를 통하여 펌프 타워의 구조물에 대한 잔여수명을 추정하고자 한다.
- 본 연구에서는 LNG-FPSO의 주요 구조물인 펌프타워의 잔여 수명을 추정하는 방안을 제안하였다. 제안된 방안에서는 해양 환경 측정 장비를 사용하여 얻어진 해양 환경 데이터를 바탕으로 Kmeans 군집화 기법을 시행하여 미션프로파일을 생성하였다.
- 본 연구에서는 Table 1의 해양환경 데이터를 가지고, LNG-FPSO의 펌프타워에 대한 고장시점 추정 및 잔여 수명 추정에 대한 적용사례를 설명하고자 한다. 본 연구에서 다루고 있는 사례연구의 해양환경 데이터는 미국 W사가 운영하고 있는 실제 멕시코 만에 설치된 해양플랜트 구조물에서 시스템에 의해 자동으로 수집되어진 해양환경에 관한 1년치 해양변수 데이터에 기반을 하고 있다.
- 네 가지의 하중 중에서 펌프타워에 가장 커다란 영향을 미치는 하중은 액화된 유체가 출렁거리면서 생기는 충격 하중으로 인하여 펌프타워에 손상 또는 파괴를 일어나게 하는 슬로싱 하중이다. 본 연구에서는 슬로싱 하중에 많은 영향을 미칠 것이라고 예상되는 해양환경 변수들을 활용하여 펌프타워의 잔여 수명을 예측하고자 한다.
- 본 연구에서는 위의 패리스-에르도간 모델을 통하여 균열의 성장을 설명하고 이를 통하여 잔여 수명을 추정하고자 한다.
- 해양플랜트 장비의 특성상 해양환경 데이터들을 분석하여 이를 장비의 상태 예측에 활용하는 것은 중요하다 할 수 있다. 본 연구에서는 이 부분에 초점을 맞추어 상태기반 보전 방안에 활용할 수 있는 펌프타워의 구조물 고장시점 예지 방안에 대해 다루고자 한다.
- 본 연구에서는 펌프타워의 균열이 번지는 과정을 분석하여 균열이 언제 허용 기준(acceptable criteria)을 초과하는지 판단하고자 하며 LNG-FPSO의 펌프타워를 대상으로 예지 알고리즘을 개발하였다.
- 본 연구에서는 해양 플랜트 시설인 LNG FPSO의 선측(hull side) 주요 장비 중 하나인 펌프타워 (pump tower)의 주요 구조물에 대해 상태기반 보전 방식을 적용하는 알고리즘 개발에 초점을 맞춘다. 본 연구의 문제는 수집된 해양환경 데이터를 기반으로 미래의 해양환경 데이터를 예측하고, 구조물의 피로 균열과 해양환경 데이터간의 연관관계가 있다는 가정하에 구조물의 균열 성장 속도를 예측하여 고장시점 예지 방안을 제시하고자 한다.
- 본 연구의 대상구조물인 펌프타워의 잔여 수명을 추정하기 위하여 미래의 해양환경을 예측하였다. 보유하고 있는 7개의 해양환경 데이터에 예측 모델을 사용하여 미래시점 데이터를 예측하였으며, 예측을 평가하기 위해 사용된 방법으로는 보유하고 있는 7개 변수 52주 해양환경 데이터 중에서 32주의 데이터를 학습 데이터로 설정하고, 나머지 20주의 데이터를 테스트 e데이터로 설정하여 예측 실험을 하였다.
- 본 연구에서는 해양 플랜트 시설인 LNG FPSO의 선측(hull side) 주요 장비 중 하나인 펌프타워 (pump tower)의 주요 구조물에 대해 상태기반 보전 방식을 적용하는 알고리즘 개발에 초점을 맞춘다. 본 연구의 문제는 수집된 해양환경 데이터를 기반으로 미래의 해양환경 데이터를 예측하고, 구조물의 피로 균열과 해양환경 데이터간의 연관관계가 있다는 가정하에 구조물의 균열 성장 속도를 예측하여 고장시점 예지 방안을 제시하고자 한다.
가설 설정
- 고장을 일으키는 여러 특성 중에서 슬로싱 하중에 초점을 맞추어 고장을 예지하는 알고리즘을 개발하였으며 펌프타워가 받는 스트레스를 실험을 통하여 알아낼 수 있도록 균열센서(crack sensor)를 균열이 발생하는 주관(main pipe)과 지지대(brace member)의 연결부위에 부착한다는 가정을 하였다. 또한, 응력 확대 계수와 균열 성장률의 관계를 설명하는 패리스-에르도간(Paris-Erdogan) 모델을 통하여 균열의 성장을 설명하고 이를 통하여 펌프 타워의 구조물에 대한 잔여수명을 추정하고자 한다.
- 데이터베이스에 저장되어 있는 시계열 형태의 해양환경데이터를 활용하여 미래의 해양환경을 예측하는 단계이다. 과거의 시계열 형태가 미래에도 비슷한 형태로 반복될 것이라는 가정하에 예측모델(forecasting model)을 구축하여 구축한 모델을 사용하여원하는 시점까지의 해양환경을 예측한다.
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