함정의 파손된 배관을 알아서 차단하고 복구한다

[파이낸셜뉴스] 한국기계연구원 시스템다이나믹스연구실 정병창 박사팀은 해군 함정이 전투시 피격 등에 의해 주요 배관이 파손될 경우 자동으로 차단하는 'K-스마트 밸브'를 개발했다. 연구진은 미 해군이 개발해 사용하는 '스마트 밸브'를 완전히 새로운 작동 방식을 적용해 만들었다.

정병창 책임연구원은 10월 30일 "군 함정은 물론 일반 선박, 육상 및 해양 플랜트 산업현장에도 무인화 기술을 폭넓게 활용할 수 있다"고 말했다.

군 함정은 물론 일반 선박, 육상 및 해양 플랜트 산업현장에 있는 대부분의 배관계는 작업자가 배관 내부의 압력, 유량, 온도 등을 상시 모니터링하면서 필요 시 원격에서 밸브를 개폐할 수 있는 밸브 원격 제어 시스템이 설치돼 있다.

그러나 배관 파손 등의 예상하지 못한 사고가 발생했을 경우 작업자가 상황을 침착하게 인지하고 대응하기는 쉽지 않다.

더구나 피해 복구에 필요한 골든타임을 놓쳤을 경우 더 큰 2차 피해로 이어질 수도 있다.

연구진은 K-스마트 밸브를 국내 해군 함정의 소화·냉각계통과 같은 배관계에 우선 적용할 목적으로 개발했다. 전투 중 적의 피격에 의해 예상치 못한 배관 파손이 발생할 수 있다. 이때 승조원의 통제 없이도 골든타임 안에 배관계의 원래 기능을 회복함으로써 소화용수나 냉각수 사용을 가능하도록 해 화재가 확산되거나 무기체계의 과열에 의한 2차 피해를 최소화 할 수 있다.

이 밸브는 밸브 본체, 압력 센서, 액추에이터와 제어 모듈로 이뤄졌다. 기존 원격 제어 밸브의 제어 모듈에 배관 파손을 인지하고 누출을 차단할 수 있는 머신러닝 알고리즘을 추가함으로써 간단히 K-스마트 밸브로의 개선이 가능하다.

또한 이미 설치돼 있는 밸브 원격 제어 시스템을 크게 변경하지 않고서도 K-스마트 밸브가 적용된 사고대응 시스템을 쉽게 구축할 수 있어, 경제적인 비용으로 배관계의 안전사고에 대응할 수 있는 시스템 구축이 가능하다.

정병창 박사는 "K-스마트 밸브는 배관의 파손 사고 시 신속한 복구로 다양한 산업 현장에서 인명과 재산 피해를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 센서 기반의 인공지능 기술을 활용해 스스로 판단하고 작동할 수 있는 자율 기능을 갖고 있다"며 "향후 함정 등 군수 분야는 물론 선박, 육상·해양 플랜트 등 산업 현장에도 무인화 기술로서 폭 넓게 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.

연구진은 함정 소화계통 실제 적용을 목표로 ㈜비와이, 부산대학교와 공동으로 2023년부터 민군기술이전사업을 통해 실용화 개발에 착수할 계획이다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 'K-스마트 밸브'를 자동화 및 제어시스템 분야 저명 학술지 'IEEE/ASME Transactions on Mechatronics' 27호에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자