포스코는 정부(중소기업청)와 공동으로 기술개발(R&D) 기금을 조성해 포스코에게 필요한 중소기업 R&D과제에 대해 개발비를 현금 지원하고, 개발 성공 시 일정기간 구매를 보장하는 ‘민관공동투자 기술개발사업’을 2009년부터 운영하고 있다. 두 번째로 민관공동투자 기술개발사업을 통해 음파분석기술을 적용한 압연기 구동계 설비 진단기술 개발에 성공한 ㈜싸이언의 사례를 소개한다.
㈜싸이언(대표 이윤숙)은 음향 관련 특허 다수와 음파분석기술을 보유한 울산광역시 소재 중소기업이다. 정부의 ‘민관공동투자 기술개발사업’을 통해 포스코의 지원을 받아 최근 압연기 구동계의 설비 진단기술 개발에 성공함으로써 새로운 성장동력을 확보했다.
포스코는 제철 프로세스 특성상 24시간 조업체제를 유지, 설비 가동상태를 상시 모니터링한다. 일반적으로 설비 모니터링 시에는 CMS(Condition Monitoring System)기술을 사용해 설비에서 발생하는 이상(異常) 진동을 감지한다. 하지만 회전속도가 낮은 (초)저속설비나 회전수 변동이 심한 가변속설비 같은 경우, CMS기술로는 감지 신뢰성이 낮아 장애 예지가 곤란한 단점이 있다.
부하변동이 심한 압연기 구동계의 장애를 예지하는 진단기술 개발 필요성이 대두됨에 따라 포스코는 음파분석기술을 적용해 설비를 모니터링하는 발전소의 사례를 벤치마킹했다. 그 결과, 포스코의 기존 CMS기술의 단점을 보완해 설비 특성에 맞는 새로운 진단기술을 개발키로 하고, 2014년 7월 민관공동투자 기술개발사업을 통해 싸이언과 공동 기술개발에 착수했다.
* 음파분석기술(sound diagnosis system) 공기를 매질로 전파하는 파동에너지를 음압·진동주파수·위상·음색 등의 성질로 구분하고 상관관계를 분석함으로써 음파를 발생시키는 음원(音源)의 상태를 진단하는 기술
신기술 적용 대상으로는 장애 발생 예측이 어렵고 장애 발생시 복구에 장기간 소요되는 포항제철소 2후판공장 압연기 구동계를 선정했다. 양사는 기술개발 목표를 △감속기 기어(gear)와 베어링(bearing) 이상 감지 △메인모터(main motor) 이상 감지 △진동 등으로 발생하는 음향 발생위치 추적기술 등 3가지로 설정하고, 제철소 설비관리 실무자와 음파분석기술에 대해 공유하는 등 현장을 중심으로 개발을 진행했다.
 |
|
▶ 포스코와 싸이언 임직원이 제철소 현장 VOC 수집 결과를 토대로 음파분석기술과 기술개발 방향에 대해 의견을 나누고 있다. |
이번에 양사가 개발한 신기술의 핵심은 바로 ‘음파 변화 분석’이다. 부하 및 속도가 변하는 조업패턴별로 음파 특성 변화를 반영하고, 시끄러운 공장 환경에서도 주위 소음을 차단해 특정 이상음만 감지·분석하는 싸이언의 필터링(filtering) 특허기술을 적용한 것이다.
기름이 비산(飛散)하는 감속기 내부에서도 이상음을 찾아내는 ‘감속기 기어 및 베어링 이상 감지 기술’, 내부에 수많은 권선(捲線)이 복잡하게 조립돼 있는 민감 설비인 ‘압연기 메인모터 장애 징후 감지 기술’도 개발했다.
이번에 개발한 기술들은 1·2후판공장 압연기 구동계에 각각 나누어 적용돼 있다. 사전에 조업패턴별 데이터를 수집, 분석해 장애 판단범위를 설정한 뒤 가동 상태를 상시 모니터링하고 있다.
한편 진동 등으로 이상 음향이 발생하는 위치를 추적해 그래픽으로 표시해주도록 개발한 휴대형 음향카메라를 설비 점검자가 현장에서 직접 진단할 수 있게 태블릿PC 사이즈로 개발했다. 이 카메라는 설비진단의 새로운 툴(tool)로서 그 활용 효과가 기대된다.
 |
|
▶ 이상 음향이 발생하는 위치를 추적해 그래픽으로 표시해주는 휴대형 음향카메라. 태블릿PC 사이즈로 개발돼 설비 점검자가 현장에서 사용하기에 편리하다. |
포스코와 싸이언이 공동 개발한 이번 기술은 부하변동이 크고 공장소음이 심한 열악한 제철소 환경에 음파분석기술을 적용한 최초 사례다. 그만큼 난제도 많이 만났다. 하지만 민관공동투자 기술개발사업을 통해 자금 등 중소기업의 개발 리스크를 해소하고, 긴밀한 협력으로 개발에 성공함으로써 포스코는 압연기 구동계에 신개념 설비 진단기술을 적용하는 성과를 거뒀다. 유사 개소 설비에도 이 기술을 확대 적용해 장애를 예방할 수 있을 것으로 기대된다.
싸이언 역시 포스코와의 동반성장을 통해 문제 해결역량을 향상시켰고, 제철소 환경에 음파분석기술을 적용하는 데 성공함으로써 정보기술(IT)을 활용한 스마트팩토리(smart factory) 구현 가능성을 확인, 이를 통한 새로운 성장 기회를 갖게 됐다.
포스코는 싸이언이 다양한 동반성장 프로그램에 참여할 수 있도록 지원해 공유가치를 창출(CSV; Creating Shared Value)하고 강소기업으로 발돋움할 수 있도록 든든한 조력자 역할을 해나갈 것이다.
박예나 mela@posco.com
<자료·사진=설비자재구매실>