▲ 전력설비 균열결함 3D 형상화 시스템 적용 사례

한전 전력연구원(원장 배성환)은 화력발전소 보일러 튜브의 균열을 발생 초기에 찾아내 발전소의 고장 정지를 사전 예방할 수 있는 ‘보일러 튜브 초음파 3D 검사 장치’를 국내 최초로 개발했다.

화력발전소 보일러에서 증기를 생산하는 튜브의 용접부에 용접 불량으로 인한 작은 균열은 찾아내기가 힘든 반면, 보일러 온도가 변하면서 용접부와 튜브를 파손해 발전소 정지 원인이 되므로 발생된 균열을 빠르게 찾아내는 것이 중요하다.

현재까지는 화력발전소 계획 예방정비 기간에 일반 초음파 검사 등 비파괴검사 방법을 적용하고 있지만, 검사자가 튜브 단면에 대한 검사 결과만을 이용해 결함 유무를 판단하기 때문에 검사자 경험에 따라 평가 결과가 달라지는 단점이 있다.

한전 전력연구원이 개발한 ‘보일러 튜브 초음파 3D 검사 장치’는 3D 시각화 기술을 적용해 많은 수의 튜브 단면 검사 결과를 하나로 모아 입체적으로 표시함으로써 검사자가 튜브의 결함 유무와 위치를 직관적으로 판단할 수 있으며, 3D 기술을 이용함에 따라 1mm 정도의 작은 균열도 쉽게 찾아낼 수 있다.

검사 대상인 튜브 용접부 형상을 3D로 만들고, 위상배열 초음파 센서를 사용해 튜브 표면에서 여러 신호를 보낸 후 되돌아오는 신호를 모아 결함의 위치를 3D 형상에 표시한다.

검사자는 단면 검사 결과를 여러 장 비교하는 번거로움에서 벗어나 3D 형상을 검사함으로써 균열을 쉽게 찾아낼 수 있으며, 단면 검사 결과로 찾기 힘든 작은 균열까지 찾아내 화력발전소의 사고예방과 안정적 운영에 기여할 것으로 기대된다.

향후 국내 비파괴 검사업체에 기술이전해 국내 화력보일러 튜브 검사에 확대 적용할 계획이며, 가스 배관 등 다양한 배관 설비에 적용이 가능해 다양한 산업분야로 활용이 확대될 것으로 예상된다.

배성환 원장은 “기존의 검사 방법에 디지털 데이터 처리기술을 적용해 정확도와 신뢰성을 개선한 좋은 사례”라며, “디지털 전환을 통한 보유 기술의 획기적 개선으로 전력설비의 안정적 운영에 기여할 것”이라고 밝혔다.