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대형 기계설비 안전기술 개발
Development of risk based design and maintenance technology for a safety of large complex facility

  • 과제명

    대형 기계설비 안전기술 개발사업 (5/5)

  • 주관연구기관

    한국기계연구원
    Korea Institute of Machinery and Materials

  • 연구책임자

    허영철

  • 참여연구자

    백동천   정병창   정정훈   이재경   박종원   최병일   서윤호   김명배   그외 다수   차무현  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-01

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국기계연구원
    Korea Institute of Machinery and Materials

  • 등록번호

    TRKO201600001706

  • 과제고유번호

    1711034588

  • 키워드

    플랜트,위험도,고장진단,누설탐지,가상훈련Plant,Risk,Fault Diagnosis,Leakage Detection,Virtual Training

  • DB 구축일자

    2016-05-14

  • 초록 


    Technologies for safety of a large complex facility can be defined as technologies that are required to prevent and minimize a ri...

    Technologies for safety of a large complex facility can be defined as technologies that are required to prevent and minimize a risk from hazard of the plants in their life cycle. This project has a plan to develop the core technologies according to each design stage of the facility. They are technology on risk based design & analysis, technology for prognosis of main equipments based on a monitoring system and virtual reality technology for an improvement of one’s ability to cope with accidental events by a virtual training. The center facility of KIMM which is designed for the performance tests of equipments operating in an extremely low temperature is determined to be a test plant for a validation of this project.
    In order to improve an accuracy of quantitative risk analysis about liquid spill of LNG storage tank in the test plant, it is necessary to clearly demonstrated release and dispersion phenomenon since the release of flammable materials leads to a fire and explosion. In this study, the release and spread of such materials have investigated by mathematical models. It can be confirmed that these two release models are clearly distinguished using the perturbation solution. A comparative study on the dispersion of vapor cloud is also presented. For prognosis of main equipments based on a monitoring system, the life cycle test of a butterfly valve has carried out under the operating condition at below–170℃. The small facility for the life cycle test of a centrifugal pump has constructed and a trial run of the facility is conducted. The DTS system for leakage detection of piping system has successfully applied to a real structure of the piping system. A leakage criteria can be proposed based on statistical analysis of temperature data obtained from simulations and measurements of the piping system. In the virtual reality technology, the walking performance of simulator platform is improved by introducing a new treadmill with wide area. Also, cyber training and its evaluation system to cope with accidental events are redesigned to consider the data base of standard human activities. The standard data base is constructed under a real environment of LNG facility center using the motion capture equipment, MVN Boimech. All the results developed will be applied to secure the safety of plant facility in an advanced manner.


    ○‘대형 기계설비의 안전기술’이란 플랜트의 전주기 공정 즉, 개념설계 단계에서부터 시공 후 운영관리 단계에 이르기까지 예기치 못하게 발생할 수 있는 사고를 예방하고 인명 손실을 최소화하기 위한 기술을 의미한다.
    ○ 안전기술 개...

    ○‘대형 기계설비의 안전기술’이란 플랜트의 전주기 공정 즉, 개념설계 단계에서부터 시공 후 운영관리 단계에 이르기까지 예기치 못하게 발생할 수 있는 사고를 예방하고 인명 손실을 최소화하기 위한 기술을 의미한다.
    ○ 안전기술 개발에 우선적으로 필요한 세 가지 핵심기술을 정의하였는데 각각을 플랜트 설계단계에서 필요한 ‘안전설계 및 해석기술’, 시공 후 운영관리 단계에서 필요한 ‘주요설비 상태감시 및 진단시스템 개발기술’그리고 ‘가상현실 기반의 안전대응 시뮬레이터 구축기술’로 정의하였다.
    ○ 세 가지 핵심기술의 개발 단계에서는 한국기계연구원이 경남 김해에 구축한 ‘LNG 극저온기기성능평가 센터’를 Test bed로 활용하였으며 이를 통해 개발된 기술을 보완함은 물론 현장의 적응성 향상을 도모하였다.
    ○‘안전설계/해석기술’의 개발을 위해서 주요 공정기기/안전기기의 고장률, 사고율 DB 구축은 물론 안전설계를 위한 상용 프로그램 인프라를 구축하였음. 또한 기본설계 단계에서 필요한 정성적 위험도 평가기법은 물론 상세설계에서 필요한 정량적 위험도 평가기법을 정립하였다.
    ○‘주요 설비 상태감시 및 진단시스템 개발’에서는 극저온 밸브와 극저온 펌프의 가속수명시험을 통해 고장모드를 식별하고 진단할 수 있는 기법들을 개발하였다. 또한 배관계의 누설을 탐지하기 위하여 분포형 광섬유 센서를 활용한 DTS 기반의 누설탐지 시스템을 구축하여 Test bed의 배관계에 실적용 및 검증시험을 수행하였다.
    ○‘가상현실 기반의 안전대응 시뮬레이터 구축기술’에서는 Test Bed의 디지털 Mock-up을 구축하고 디지털 Mock-up 내에서 훈련동작을 연동하기 위한 휴먼인터페이스 기술을 개발하였다. 아울러 개발된 플랫폼 기반에서 사고대비 훈련을 수행하고 훈련을 평가할 수 있는 기법을 정립하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 최종보고서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 10
    7. 목차 ... 11
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 12
    9. 1.1절 연구개발의 목적 ... 12
    10. 1....
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 최종보고서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 10
    7. 목차 ... 11
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 12
    9. 1.1절 연구개발의 목적 ... 12
    10. 1.2절 연구개발의 필요성 및 범위 ... 14
    11. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 27
    12. 2.1절 안전설계 및 해석기술 ... 27
    13. 2.2절 주요 설비의 상태감시 및 수명예측 기술 ... 29
    14. 2.3절 안전대응 시뮬레이터 기술 ... 31
    15. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 35
    16. 3.1절 안전설계 및 해석기술 개발 ... 35
    17. 3.2절 주요 설비의 상태감시 및 수명예측 기술개발 ... 68
    18. 3.3절 안전대응 시뮬레이터 기술개발 ... 99
    19. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 139
    20. 1. 목표달성도 종합 ... 139
    21. 2. 관련분야에의 기여 ... 145
    22. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 147
    23. 1. 안전설계 및 해석기술 ... 147
    24. 2. 주요 설비의 상태감시 및 수명예측 기술 ... 147
    25. 3. 안전대응 시뮬레이터 기술 ... 147
    26. 제6장 연구시설·장비 현황 ... 148
    27. 제7장 참고문헌 ... 149
    28. 끝페이지 ... 151
  • 참고문헌

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