[FA저널 SMART FACTORY 이건오 기자] 현대중공업은 축구장 4개에 달하는 넓이의 거대한 선박을 움직이기 위해 동력을 만들어 내는 선박용 엔진의 진단장비와 예방정비 시스템의 개발이 필요했다. 엔진 테스트시 시간당 250만원의 유류비가 소요되는 등 하루 테스트 직간접적 비용이 2,500만원 이상 소요됐다. 이러한 문제점을 극복하고자 현대중공업은 3가지 엔진 정보 기술연구를 진행하고 현대중공업만의 플랫폼을 구축했다.

현대중공업 데이터 마이닝 시스템 도입 흐름도 [이미지=한국내쇼날인스트루먼트]

기존의 장비로는 실린더별로 필요한 각도 데이터를 uSec의 처리 속도로 Interpolation 연산이 가능한 분석 장비가 없었다. NI CompactRIO 9035와 FPGA를 기반으로 HICAS 제품을 자체 솔루션으로 개발하면서 엔진 속도, In-Cylinder Pressure, Pressure In The Intake and Exhaust System 등을 실시간으로 분석해 엔진상태정보를 실시간으로 전송할 수 있게 됐다. 분석 정보를 바탕으로 사용자에게 엔진 상태 정보 및 고장 진단·유지보수에 대한 가이드를 제시한다.

진단 장비를 신뢰성 있게 개발하기 위해서는 실증시험을 거쳐야 한다. 그러나 하루 약 2,500만원의 실증시험 엔진테스트 비용, 대규모 실험 인력 필요로 연구소에서 HILs(Hardware In the Loop Simulation) 기반의 검증시스템을 개발하게 됐다. 또한, 엔진기능을 모사하는 일로 연구소에서 자체적으로 수행했기 때문에 현대중공업만의 신뢰성 있는 검증 시스템을 만들 수 있었다. Virtual Verification을 통해 엔진 진단 장비를 개발함에 따라 통상적으로 3년 이상이 소요됐던 개발시간을 1년으로 단축, 진단장비의 시장 출시기간을 앞당길 수 있었다.

한국내쇼날인스트루먼트 김종우 과장 [사진=FA저널 SMART FACTORY]

엔진 예방정비 시스템을 구현하기 위해서는 600채널 이상의 데이터를 관리하는 데이터 관리 플랫폼이 필요했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 NI는 LabVIEW 실시간 기반 데이터 분석 소프트웨어를 개발 적용하고 취득 데이터의 열역학적, 물리적 분석을 실시간으로 진행했다. 다양한 물리량을 가진 엔진 주요 측정값을 NI compactRIO을 이용 동시 계측하고, 계측 데이터를 실시간 분석해 유효 데이터를 분류 저장함으로써 데이터양 질적 향상 및 양적 축소가 가능하게 됐다. 현대중공업 엔진기계사업본부 류승협 수석연구원은 “NI PXI 기반의 Engine HILs 시스템을 통한 테스트로 3년 이상 소요되던 진단 장비 개발 시간을 1년으로 단축했다”며, “시장 출시 기간을 앞당길 수 있었다”고 전했다. 또한, “선박 엔진 진단 및 예방 정비를 위한 데이터 마이닝 시스템 구현으로 기존 6명에서 1명으로 수집이 가능해졌다”며, “그 리소스를 데이터 분석에 집중할 수 있게 됐다”고 밝혔다.

한국내쇼날인스트루먼트 김종우 과장은 “전 세계에서 운항 중인 선박 엔진들의 데이터를 실시간으로 수집, 분석해 발생할 수 있는 문제를 사전에 감지하고 해당 선박에 알림 및 부품 교체 시기 등의 예방 조치를 가능하게 할 것”이라며, “모니터링 시스템의 자동화를 통해 고성능 엔진의 효율적인 유지 관리 및 운영비용(OPEX) 을 대폭 절감하는 것이 가능하게 될 것”이라고 설명했다.

[이건오 기자 (fa@infothe.com)]

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