회전기기 건전성 평가 및 정비 의사결정 방법론

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확장요약문

최근 산업계는 효과적인 회전기기 유지보수를 위해 사후정비(BM) 또는 주기적 예방정비(TBM) 등의 전통적 정비 방식에서 상태기반정비(CBM) 체계로 급격히 전환하고 있다. 그러나 대다수 현장에서는 객관적 상태평가 방법이 부재한 상태에서 여전히 진단전문가의 경험에 의존하여 정비 필요성을 판단하는 경우가 많은 실정이다. 이러한 방식은 분석가의 주관에 따라 진되신뢰도 편차가 크고 평가결과를 도출하는데 장시간이 걸린다는 한계가 있다. 본 연구에서 다양한 통계적 기법을 활용, 정비 필요 여부를 보다 빠르고 객관적으로 판정하는 회전기기 건전성 평가 방법론을 제안하고자 한다.

제안하는 회전기기 건전성 평가 프로세스는 ‘데이터 추출’ → ‘운전모드 확인’ → ‘정량적 상태평가’ → ‘기기건전성 지수 도출’ → 리스크 평가 등 5단계로 이루어진다. 먼저 데이터 추출 단계에서 회전기기 상태평가에 가장 적합한 상태변수를 선정하고 추출한다. 다음 운전모드 확인 단계에서는 유량, 압력, 회전속도, 기동 후 경과시간 등을 활용하여 측정당시 운전조건의 영향을 보정함으로써 비정상적 운전조건에서의 일시적인 과도상태를 비정상으로 판정되는 것을 방지한다. 세 번째 상태평가 단계에서 설비의 상태를 정량적으로 평가하며 ① 경보기준 도달률, ② 통계적 추세평가, ③ 동종설비 비교, ④ 협대역 주파수 진단의 4가지 상태평가 모듈로 구성된다. 기기건전성 지수 도출 단계에서는 각 평가모듈별 평가결과를 이상정도(Abnormal Score)로 정규화한 후 중요도에 따른 가중치를 적용하여 0∼100 범위의 통합 건전성지수(Health Index)로 변환한다. 다만 제작사 제한값 초과, 급격한 진동 상승, 축위치 이상 또는 심각한 베어링 결함과 같이 단기간 중대한 손상으로 진행될 수 있는 현상은 건전성지수와 관계없이 우선 조치하도록 Override 조건을 적용한다. 마지막으로 리스크 평가단계에서는 고장/정비이력을 이용하여 일정 기간 내 고장확률을 산출하고, 이를 안전영향, 정비비용 및 복구시간과 결합하여 정비 운선순위를 결정한다.

본 연구는 기존 전문가 중심의 수동 상태평가 방식의 한계를 극복하고자 5단계 회전기기 건전성 프로세스와 4가지 상태평가 모듈을 제안하였다. 이를 프로그램화 하고 운영절차에 적용한다면 객관적이고 신속한 상태기반정비(CBM)를 실현하여 효율적인 정비의사 결정을 지원할 수 있을 것으로 기대한다.