초록 ▼

본 연구에서는 플랜트, 운송수단, 고가시설과 같은 긴 운용수명을 갖는 제품군들에 대해 제품 사용 단계에서 수집되어지는 데이터들을 활용하여 제품 운용 시 발생하는 제품 열화정도를 평가하고 고장징후를 진단하며, 상태기반 제품 유지보수 최적화 및 제품 설계 개선을 위한 의사결정 방안을 마련하는 방법을 연구하였다. 총 3년에 걸쳐 1) 제품 사용 데이터 분석 및 상태진단 방법에 대한 연구, 2) 상태기반 예지보전 계획 최적화 방안에 대한 연구, 3) 사용데이터 분석기반 제품 설계개선을 위한 의사결정 프레임워크에 대한 연구를 수행하였다.

본 연구에서는 플랜트, 운송수단, 고가시설과 같은 긴 운용수명을 갖는 제품군들에 대해 제품 사용 단계에서 수집되어지는 데이터들을 활용하여 제품 운용 시 발생하는 제품 열화정도를 평가하고 고장징후를 진단하며, 상태기반 제품 유지보수 최적화 및 제품 설계 개선을 위한 의사결정 방안을 마련하는 방법을 연구하였다. 총 3년에 걸쳐 1) 제품 사용 데이터 분석 및 상태진단 방법에 대한 연구, 2) 상태기반 예지보전 계획 최적화 방안에 대한 연구, 3) 사용데이터 분석기반 제품 설계개선을 위한 의사결정 프레임워크에 대한 연구를 수행하였다.
• 1차년도에는 건설중장비차량에 장착된 크랙 센서 정보를 활용하여 건설중장비차량의 주요 부위인 arm structure의 용접부위의 구조적인 열화상태를 분석 및 예측하여 적절한 유지보수 시기를 결정하는 의사 결정 알고리즘을 개발하였다. 특히 개발된 알고리즘에서는 건설중장비차량의 사용패턴을 분류하여 미션 프로파일별로 구분한 후 열화상태를 예측하기 위한 접근방법이 사용되어졌다. 또한, 상태기반보전방법 (CBM, condition based maintenance)의 다양한 정의들을 정리하여 살펴보고, CBM 절차들에 대해 기존의 연구들에서 언급한 절차들을 정리하고 비교 분석하였으며, CBM 관련한 국제표준과 주요기법들에 대한 정리 및 CBM 관련 사례 연구들을 바탕으로 기존의 CBM 적용 연구들과는 차별화되는 Closed-loop CBM 절차를 제시하였다.
• 2차년도에는 해양플랜트 LNG FPSO의 주요 장비중 하나인 원심식 압축기(Centrifugal compressor)를 대상으로 상태기반 보전 방안을 제시하였다. 연구방법으로 압축기의 진동상태 정보를 기반으로 연속시간 마코프 모델(Continuous Time Markov Model) 이론을 활용하여 현재시점부터 다음 고장까지의 시간을 추정하는 방안을 제시하였고, 원심식 압축기에 적용한 사례 연구를 수행하였다. 또한, 신경망모델과 k-means 분류 알고리즘을 이용해 해양플랜트의 상태정보를 분석하여 해양플랜트 설비의 잔여수명을 추정하는 방안에 대해 연구를 수행하였다.
• 3차년도에는 베이지안 네트워크 이론을 활용한 플랜트 장비의 고장 진단 및 예측에 대한 방안 및 제품 설계 개선에 반영할 수 있는 방안에 대해 연구하였다. 주기적으로 수집되는 센서데이터를 베이지안 네트워크 이론을 이용하여 고장 분석 및 예측에 활용하는 전체 방법론을 제시하였다. 또한, 고장 요소(Cause, Symptom, Fault)와 관련한 내용들을 어떻게 베이지안 네트워크 모델에 접목할 수 있는지 방법론을 제시하였으며, 수집된 센서데이터를 가지고 어떻게 베이지안 네트워크의 조건부확률표를 갱신하고, 이를 고장 진단 및 분석에 활용하는 방안에 대해 연구하였다. 더불어, 베이지안 네트워크 모델을 통해 주기적으로 갱신되는 고장확률 데이터 및 축적되는 고장이력 데이터를 바탕으로 고장의 분석 및 예측에 활용하는 사례연구를 제시하였다. 또한, 고장분석관점에서 제품설계핵심정보인 제품 구조 tree와 failure propagation model을 바탕으로 베이지안 네트워크 모델링을 도출한 후, 예측된 고장징후 정보를 바탕으로 향후 설계 개선에 활용하는 방안에 대해 연구하였다.
• 3년에 걸친 연구수행동안, SCOPUS 논문 1편 게재, 국내학진등재지 2편 논문 게재, 국내학진등재지 1편 논문 게재예정, SCI(E)급 논문 1편 논문 심사중, 국제 학술대회 2편 발표, 국내 학술대회 1편 발표의 실적을 올렸고, 현재 추가로 SCI(E) 논문 1편 제출과 국내학진등재지 논문 1편 제출을 위해 논문 작업을 수행중에 있다.

본 연구의 수행을 통해, 개발된 연구 결과물은, 플랜트, 운송수단, 첨단 생산 설비등과 같은 고가의 안전을 필요로 하는 분야들에 응용되어질 수 있다. 대상 시스템/제품 도메인에 상관없이 제품 사용 데이터들을 분석하여 상태기반 예지보전 및 설계 개선에 활용하는데 큰 밑거름으로 활용되어질 수 있을 것으로 기대된다.
(출처:요약문 3p)