초록 ▼

1. 연구결과
○ 스마트화 대상 안전기기 선정(AOV Type 차단밸브) 및 환경 인자 수집 분석
○ 차단밸브의 작동 오류에 대한 원인, 고장모드에 대한 빈도 및 감지율 분석
○ 스마트 안전기기(차단밸브) 기본설계 완료
○ 농도계측을 통한 밸브 내/외부 누출 진단 핵심 개념 도출
○ 밸브 내/외부 누설평가 실험장치 구축 완료
○ 밸브 성능실험을 통한 고장변수 평가
○ 나노 소재 기반 센서 제작 및 특성 분석
○ 50ppm 미만의 CH₄ 농도 계측이 가능한 나노 복합체 센

1. 연구결과
○ 스마트화 대상 안전기기 선정(AOV Type 차단밸브) 및 환경 인자 수집 분석
○ 차단밸브의 작동 오류에 대한 원인, 고장모드에 대한 빈도 및 감지율 분석
○ 스마트 안전기기(차단밸브) 기본설계 완료
○ 농도계측을 통한 밸브 내/외부 누출 진단 핵심 개념 도출
○ 밸브 내/외부 누설평가 실험장치 구축 완료
○ 밸브 성능실험을 통한 고장변수 평가
○ 나노 소재 기반 센서 제작 및 특성 분석
○ 50ppm 미만의 CH₄ 농도 계측이 가능한 나노 복합체 센서 개발
○ 메탄 가연한계의 0.2%(100ppm)에서 센서감도 60%로 세계 최고수준 달성

Abstract ▼

In order to strengthen the competitiveness and bring a high price of main components or the equipment for energy plants, it is necessary to develop smart components. A smart component, which is defined as an augmented version of standard component, embodies elemental smart components such as sensors

In order to strengthen the competitiveness and bring a high price of main components or the equipment for energy plants, it is necessary to develop smart components. A smart component, which is defined as an augmented version of standard component, embodies elemental smart components such as sensors, data transmission devices, computer hardware and software, and MMI (Man-Machine-Interface) devices that continuously monitor the state of health of the equipment in terms of failure modes and remaining useful life, to predict degradation and potential failre and inform end-users of the need for maintenance or system-level operational adjustments and it can improve the overall system performance including the reliability, the safety, and the availability of energy plants.
Therefore, the main objective of the present research is to develop of the smart component technology for the plant safety. For the purpose, we try to determine a smart component for the plant safety through the process analysis of the natural gas plant and we decided to choose a air operated shut-off valve as a target component. By using the existing failure rate data base for main components of energy plants, failure mode analysis was performed and we found that the major cause of the valve failure comes from the internal leakage or external leakage of the valve body. In this work, a technique to make a diagnosis of the internal and external leakage was suggested by measuring the concentration of process fluid. Also, a valve performance test apparatus was designed and fabricated to evaluate the leakage rate of process fluid. Finally, a nanoscale composite sensor was developed, which can measure concentration of the methane gas under 50 ppm. This sensor has the sensitivity of 60% in concentration of 100 ppm.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목 차 ... 6
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 8
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 내용 ... 13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제 1 절 국내외 기술 동향 ... 14
• 제 2 절 현기술 상태의 취약성 ... 15
• 제 3 절 앞으로의 전망 ... 16
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 17
• 제 1 절 스마트화 대상 안전기기 선정 ... 17
• 제 2 절 스마트화 대상 안전기기 환경 인자 수집 분석 ... 19
• 제 3 절 밸브 고장모드 분석 및 고장진단 변수 선정 ... 24
• 제 4 절 밸브 성능실험을 통한 고장변수 평가 ... 30
• 제 5 절 고장변수(누출) 계측기술 개발 및 계측 시스템 구축 ... 42
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 53
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 56
• 제 6 장 참고문헌 ... 57
• 끝페이지 ... 58