대기방지시설에서의 이상예지 시스템 도입과 운영에 대한 연구 = A study on the implementation and management of anomaly prediction systems in air pollution control facilities

국문 초록 (Abstract)

2022년 대기환경보전법의 개정에 따라 소규모 사업장에서는 사물인 터넷(IoT) 계측기를 설치하여 운영하여야 한다. 이 계측기는 방지시 설의 가동 유무를 확인하는 단순한 용도로 사용되는데 실제 사업장에 서 방지시설을 운영 시에 가장 중요한 부분은 방지시설의 단순 가동 유무가 아니라 방지시설의 고장 없이 정상적으로 운영하여 배출시설 에서 발생하는 배출오염물질이 적절히 처리되도록 하는 것이다. 따라 서 본 연구에서는 IoT 계측기 뿐만 아니라 다양한 계측기기를 추가 로 설치하여 방지시설의 이상 유무를 확인하는 데에 목적을 두었다. 대기배출시설 설치 사업장에 실제 운영 중인 방지시설의 주요 구동부 (팬, 펌프 등)와 기타 부속 설비(덕트, 배관 등)에 진동계, 속도계, 유량계, 유압계, 풍량계 등 다양한 계측기를 추가로 설치하였고, 해당 계측 Data 들을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 이상예지시스템을 구성하였다. 이상예지시스템에서는 실제로 운영되는 방지시설에서의 계측 Data들을 모니터링할 뿐만이 아니라 Data 간의 상관관계 분석 을 할 수 있게 구성하였으며, 방지시설의 주요 구동부에 대한 결함 분석을 위해 VMS를 활용하였다. 그 결과, 흡수탑의 세정수 펌프의 Data에서 결함이 의심되었고, 실제 확인 결과 세정수 펌프의 베어링 (부싱)이 손상된 것을 확인할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In compliance with the 2022 amendment to the Air Environment Conservation Act, small-scale businesses must install and operate Internet of Things (IoT) measuring devices. These devices are used to verify the operational status of pollution control facilities. The key issue in business environments, however, extends beyond simply confirming operational status. Ensuring uninterrupted functioning of these facilities is critical to effectively treat pollutants from discharge systems. This research, therefore, goes beyond using IoT devices by incorporating various additional measuring instruments. These tools are aimed at detecting abnormalities in pollution control facilities. For establishments with air emission systems, additional measuring equipment such as vibrometers, velocimeters, flowmeters, hydrometers, and anemometers have been installed. These instruments are placed on essential components (like fans and pumps) and other related equipment (such as ducts and pipelines). This setup enables real-time monitoring of data through an anomaly prediction system. The system is designed not just for monitoring data from active pollution control facilities but also for analyzing correlations between different data sets. Vibration Monitoring Systems (VMS) are utilized for defect analysis in the major operational parts of the pollution control equipment. Using this approach, potential defects were identified in the data from the scrubbing water pump of an absorption tower. Further investigation confirmed damage to the bearings (bushings) of the pump.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 1 절 연구 배경 및 목적 1
• 1. 연구의 배경 1
• 1) 대기배출시설 및 방지시설의 측정기기 현황 1
• 2) 소규모 배출시설 측정기기 설치 확대 3
• 2. 연구의 목적 5
• 제 2 장 본론 6
• 제 1 절 관련연구 6
• 1. 대기방지시설 6
• 1) 대기방지시설의 종류 6
• 2) 대기방지시설 운영에서의 요구사항 13
• 2. 계측기기 15
• 1) 방지시설에 설치된 계측기기 종류 및 특징 15
• 2) 사물인터넷 측정기기 종류 및 특징 15
• 3. 대기방지시설 모니터링 시스템 현황 16
• 1) 대기방지시설 모니터링 시스템 운영 현황 16
• 4. 동력부 이상감지 원리 17
• 1) 회전기계의 진동 측정 17
• 2) ISO 진동기준에 의한 동력부의 이상감지 20
• 제 2 절 모니터링 시스템 설계 22
• 1. 이상예지 시스템 설계 22
• 1) 시스템 개요 22
• 2) 계측기기 및 센서 선정 22
• 2. 이상예지시스템 운영 27
• 1) 시스템 구성 27
• 2) 측정 Data 운영 방향 34
• 제 3 절 이상예지시스템 운영 결과 36
• 1. 이상예지시스템 구현 및 모니터링 36
• 1) 이상예지 감지 Case 36
• 2. 시스템 평가 38
• 1) 이상예지 시스템 평가 38
• 제 3 장 결론 41
• 참고문헌 43
• Abstract 44