첨단기술을 활용한 시설물 점검 및 진단 기술 검·인증을 위한 성능평가 방법론

이영호,배성재,정욱,조재용,홍성호,남우석,김영민,김정렬 한국재난정보학회 2020 한국재난정보학회 논문집 Vol.16 No.1

연구목적: 본 연구는 시설물 점검 및 진단분야에 도입될 첨단 기술 및 장비의 동향을 조사하고 미국, 일본, 한국의 표준화 체계를 분석하여 국내 실정에 맞는 시설물 점검 및 진단장비 성능평가 방법의 기본 방향을 제시하고 성능평가 기준이 우선 적으로 개발되어야 할 대상을 선정하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: 시설물 점검 및 진단에 활용되는 첨단 장비 현황을 분석하기 위하여 시설물통합정보관리시스템(FMS)의 최근 5년간 보고서와 시설물 유지관리 업체와 안전진단전문기관에 소개된 첨단 기술을 조사하였다. 또 한, NTIS에 등록되어 있는 과제, 논문, 연구보고서, 특허 등을 검색하였다. 이후 미국, 일본, 한국의 표준화 체계를 조사하여 국내 실정에 맞는 형태의 시설물 점검 및 진단장비 성능평가 방법의 기본 방향을 제시하고 전문가 인터뷰와 설문조사를 수행하여 성능평가 기준이 우선적으 로 개발되어야 할 대상을 선정하였다. 연구결과: 자유로운 기술 개발이 이루어지고 지나친 제약이 되는 것을 방지하기 위하여 성능평가 프로 세스는 조사항목별로 장비나 기술의 종류에 상관없이 해당 장비나 기술이 목표하는 점검에 대하여 요구되는 목표 성능지표를 개발하여 해 당 성능지표를 만족할 경우 성능을 인증해 주는 방식으로 진행될 필요가 있다. 또한, 전문가 인터뷰와 설문조사 결과 내구성 평가의 콘크리 트 균열 조사항목과 안전성 평가의 콘크리트/강재 변위/변형/피로 조사항목에 활용되는 첨단장비나 기술들을 대상으로 성능평가 기준을 우 선적으로 개발해야 할 필요성을 확인하였다. 결론: 내구성 평가의 콘크리트 균열 조사항목이나 안전성 평가의 콘크리트/강재 변위/변형/피 로 조사항목을 대상으로 성능평가 가이드라인을 우선적으로 개발할 필요성이 있으며, 자유로운 기술 개발을 도모하고 기존에 개발된 첨단 장비에 새롭게 개발될 첨단장비의 성능을 공통된 기준으로 평가하기 위해서는 표준화된 시편이나 테스트 베드를 구축하여 기술 종류에 관 계없이 제시된 요구 성능을 충족하면 성능을 인정하는 방식으로 검증하는 체계를 구축해야 한다. Purpose: This paper proposes a performance evaluation method for state-of-the-art facility inspection/ diagnostic equipment through a trend survey of equipment and standardization systems of US, Japan, and Korea. This paper also suggests the priority of developing a performance evaluation method through expert interviews and surveys. Method: In this study, report for the last 5 years of FMS, state-of-the-art equipment of facility maintenance companies/safety diagnosis specialist agencies and papers/research reports/patents of NTIS were analyzed to identify recent trends of facility inspection/diagnostic equipment usages. standardization system of US, Japan, and Korea were analyzed to figure out a suitable form of a performance evaluation method for the domestic situation. And expert interview and survey were conducted to identify the priority of developing a performance evaluation method. Result: The performance evaluation method must be developed by the shape that only evaluates performance, regardless of types of equipment, on inspection item level for creative technology development. The priority of developing the performance evaluation method was identified as crack detection of concrete for durability evaluation and displacement/deformation/fatigue detection of concrete and steel for stability evaluation. Conclusion: The performance evaluation method will be developed firstly for the crack detection of concrete for durability evaluation and displacement/deformation/fatigue detection of concrete/steel for stability evaluation. In order to promote creative technology development, the performance evaluation method should be developed in a form that provides standardized specimens or testbeds and can be applied regardless of types of technologies.

소형터보제트엔진 성능 모델링 및 실용성능진단 연구

공창덕(Changduk Kong),박광림(Gwanglim Park),고성희(Seonghee Kho),기자영(Jayoung Ki) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5

EHM 시스템은 엔진 성능 변화를 측정하여 어떤 구성품에서 문제가 발생했는지를 진단할 수 있는 시스템으로 오버홀 계획, 성능 저하 등을 예측하는데 사용하여 적시에 정비가 가능하기 때문에 신뢰성 및 유용성을 개선할 수 있다. 이에 본 연구에서는 소형 가스터빈 엔진 성능 시험장치를 구성하여 EHM 시스템에 대한 연구를 수행 하였다. 본 연구에서 제안한 EHM 시스템은 크게 성능감시 모듈, 성능진단 모듈, 경향분석 모듈, 정비주기 예측 모듈로 이루어져 있고 본 연구에서는 먼저 성능감시 모듈과 성능진단 모듈에 대한 연구를 수행 하였다. EHM(Engine Health Monitoring) systems can add significant value by being able to diagnose what components are at the root of a change in engine performance. This information can be used to focus overhaul planning, understand performance degradation, etc. In this study, a small gas turbine engine performance test equipment was manufactured in order to study the EHM system. The EHM system proposed in this study consists of performance monitoring module, performance diagnostics module, trend analysis module, and predictive maintenance cycle module. However, in this study, performance monitoring module and performance diagnostics module were studied.

시설물 진단장비의 성능인증제 도입에 관한 연구

김정곤,김영민,김정열,조재용,홍성호,김도형 한국재난정보학회 2022 한국재난정보학회 논문집 Vol.18 No.1

연구목적 : 최근 시설물 점검 및 진단과 관련된 기술이 빠르게 발전하고 있다. 따라서 진단장비의 신뢰성 확보가 중요한 과제가 되고 있으며, 본 논문에서는 시설물 진단장비에 대한 검사 및 인증 제도의 도입 및 발전방안에 대하여 연구한다. 연구방법 : 기존의 시설물진단장비에 대한 인증연구 내용을 종합하여, 복수의 인증제도안을 마련하고 전문가를 통해서 도입방안을 검토한다. 또한 인증제도의 도입을 위한 법률개정사항을 검토하고, 세부적인 운영규정을 마련하는 한편 운영시나리오에 기반 한 인증제도의 단계적 발전방안을 검토한다. 연구결과 : 사용 중에 있는 시설물 점검 및 진단 장비, 첨단기술이 활용된 신규 진단 장비를 모두 고려할 수 있도록 4가지 루트를 통한 검사 및 인증 방안을 구성하였다. 또한 단기적으로는 단순 검사제도에서 장기적으로는 정식 인증제도로 전환하여 새로운 인증제도 도입에 따른 시장의 혼란을 최소화하고 신뢰성을 확보 할 수 있도록 하였다. 그리고 제도 도입에 따른 법률개정 사항 검토하고 세부운영규정을 개발하였다. 또한, 인력, 시설, 규격 등을 고려한 장기적인 발전 시나리오에 따른 단계적 발전방안을 제시하였다. 결론 : 시설물은 종류가 다양하고 규모가 점점 대형화하고 있어서 국가 차원의 시설물 안전관리 강화를 위해 4차 산업기술을 이용한 진단장비의 보급과 인증을 통한 신뢰성 확보가 중요하다. 또한, 전체적인 시설물 안전관리 강화를 위해서는 점검 및 진단 체계 강화와 함께, 신기술 활용 인력을 양성해야 한다. 또한 장기적으로는 정기적인 점검이 아닌 IoT기술을 접목한 상시적인 시설물 점검체계를 도입하고 이를 적극적으로 수용하는 기관에게 적극적인 인센티브를 부여하여 도입을 촉진할 필요가 있다.

유전자 알고리즘(GA)를 이용한 2 스풀 터보팬엔진의 진단 연구

공창덕(Changduk Kong),강명철(Myoungcheol Kang),박광림(Gwanglim Park),기자영(Jayoung Ki) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5

본 연구에서는 항공기용 터보팬엔진의 비용과 시간을 최소화하고 운용율을 극대화 하기 위해 가스터빈 엔진 성능진단 기법 중에서 선형 및 비선형 GPA 기법과 유전자 알고리즘을 이용한 엔진 상태 진단 기법을 적용하였다. 각 기법에 대해 단/다(Single/Multiple) 고장의 경우와 센서 노이즈 및 바이어스 의 영향을 고려한 경우와 그렇지 않은 경우에 대한 해석을 수행하였으며, 적용 결과의 비교를 통해 센서 노이즈와 바이어스의 영향을 고려해야 하는 실제적인 고장진단 문제의 경우에 유전자 알고리즘이 보다 우수한 진단 기법임을 확인하였다. In this work, the state of the engine and minimize the time and cost of aircraft gas turbine in order to maximize the operational rate of diagnostic methods using linear and nonlinear GPA method and genetic algorithm was applied to the diagnostics, this work applies both the non-linear GPA and the GA to diagnose AE3007 turbofan engine for an aircraft, and in case of having sensor noise and bias it is confirmed that the GA is better than the GPA through the comparison of two methods.

무인기용 터보 축 엔진의 손상탐지를 위한 신경회로망의 적용에 관한 연구

공창덕(Changduk Kong),기자영(Jayoung Ki),최인수(Insoo Choi) 한국유체기계학회 2006 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-

PW206C 터보 축 엔진을 위해 신경회로망을 이용한 지능형 성능 진단 프로그램이 제안되었다. 이 엔진은 항공우주연구원에서 개발 중에 있는 틸트 로터 타입 스마트 무인기의 추진시스템으로 선정되었다. 1개의 은닉층, 입력층, 출력층을 가지는 BPN(Back Propagation Network)이 신경회로망을 훈련시키기 위해 이용되었다. 입력층은 7개의 뉴런을 가지는데 SHP, MF, P2, T2, P4, T4 및 T5와 같은 측정파라미터이며 출력층은 6개의 뉴런으로 구성되어 있으며 각각은 압축기, 압축기 터빈, 동력 터빈의 유량함수 및 효율이다. 신경망을 훈련하고 테스트하기 위한 데이터 베이스는 가스터빈 성능모사 프로그램을 이용하여 구성하였다. 훈련된 신경망을 PW206C 터보 축 엔진의 진단에 적용한 결과 제안된 진단 알고리즘이 압축기 오염과 압축기 터빈의 침식과 같은 단일 손상을 탐지하는데 유용함을 확인하였다. An intelligent performance diagnostic program using the Neural Network was proposed for PW206C turboshaft engine. It was selected as a power plant for the tilt rotor type Smart UAV (Unmanned Aerial Vehicle) which is being developed by KARI (Korea Aerospace Research Institute). For learning the NN(Neural Network), a BPN(Back Propagation Network) with one hidden, one input and one output layer was used. The input layer has seven neurons: variations of measurement parameters such as SHP, MF, P2, T2, P4, T4 and T5, and the output layer uses 6 neurons: degradation ratios of flow capacities and efficiencies for compressor, compressor turbine and power turbine, respectively. Database for network learning and test was constructed using a gas turbine performance simulation program. From application of the learned networks to diagnostics of the PW206C turboshaft engine, it was confirmed that the proposed diagnostics algorithm could detect well the single fault types such as compressor fouling and compressor turbine erosion.

유전자 알고리즘을 이용한 항공기용 가스터빈 엔진의 단일 결함 진단에 대한 연구

김승민(Seungmin Kim),용민철(Minchul Yong),노태성(Taeseong Roh),최동환(Dongwhan Choi) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.3

유전자 알고리즘은 자연선택과 유전법칙을 적용하여 최적해를 탐색하는 방법으로, 본 연구에서 항공기용 가스터빈 엔진의 결함 진단을 위한 학습 알고리즘으로 사용되었다. 성능 저하를 고려한 구성요소는 압축기, 가스발생기 터빈, 동력 터빈이며, 설계점에서 엔진의 단일 구성요소에 대하여 각각 성능 저하 예측을 수행한 후, 이를 바탕으로 결함 진단을 수행하였다. 학습데이터 수의 증가가 유전자 알고리즘을 이용한 성능 저하 예측 및 결함 진단에 미치는 영향을 분석하였으며, 결과적으로 결함치에 대한 RMS 오차율이 모두 3% 이내로 예측됨을 확인하였다. Genetic Algorithms(GA) which searches optimum solution using natural selection and the law of heredity has been applied to learning algorithms in order to estimate performance deterioration of the aircraft gas turbine engine. The compressor, gas generator turbine and power turbine are considered for engine performance deterioration and estimation for performance deterioration of a single component at design point was conducted. As a result of that, defect diagnostics has been conducted. The input criteria for the genetic algorithm to guarantee the high stability and reliability was discussed as increasing learning data sets. As a result, the accuracy of defect estimation and diagnostics were verified with its RMS error within 3%.

임신진단테스트기의 분석적 성능평가 시험방법 마련 연구

곽정인,최보람,김지은,이승노,박기대,박기숙,정호상,이응태 한국에프디시규제과학회(구 한국에프디시법제학회) 2021 FDC법제연구 Vol.16 No.1

진단폐활량계의 성능 평가에 관한 연구

조은정,차지훈,권태희,김산,허찬회,오현주,김동섭,박기정 한국에프디시규제과학회(구 한국에프디시법제학회) 2011 FDC법제연구 Vol.6 No.2

고위험성감염체유전자검사시약의 분석적 성능평가 시험방법 마련 연구

최보람,곽정인,이하연,양다해,송나영,이운형,엄준호,박창원,이응태 한국에프디시규제과학회(구 한국에프디시법제학회) 2022 FDC법제연구 Vol.17 No.1

고장발견진단 연구동향 및 고장에 따른 건물 HVAC 성능변화 연구

박성철(PARK, Seong-cheol),박경순(PARK, Kyung-soon),송영학(SONG, Young-hak) 한국건축친환경설비학회 2016 한국건축친환경설비학회 논문집 Vol.10 No.6

Needs of consumer for secure and economical buildings are increasing because buildings size are becoming larger and complexity. In addition, HVAC systems for heating and cooling operation of the buildings have automated and complicated, the risk of economical loss has increased due to system fault. However, fault and performance degradation of the air conditioning system is usually difficult to understand and access general users, the resolutions also require trained professionals. The investigation of the fault cases should be a priority for the determination of fault and performance degradation, but in this study was conducted previous research analysis and classification diagnostic methods because it is difficult to share the fault cases. Performance was identified according to the fault element, such as energy usage changes and indoor temperature changes, by simulation. Finally, this study will be applied as part of a developing fault detection and diagnostic algorithm used for BEMS (Building Energy Management System).