국내 과학자들이 지역난방배관 누수 방지에 나선다

이미지 출처: 칸바

By E&T 편집진

게시일: 2022년 12월 22일 목요일

연구팀은 음향 방출(AE) 및 가속도계 센서의 정보로 훈련된 기계 학습 도구를 사용하여 위험한 누출을 방지하는 것을 목표로 했습니다.

한국건설기술연구원(KICT)이 친환경적이고 경제적으로 에너지를 공급하는 지역난방관 누수 방지를 위한 신기술 고장진단 기술을 개발했다.

KICT는 음향방출(AE) 센서와 가속도 센서를 활용해 배관의 이상 신호를 측정하고 이를 머신러닝으로 분류해 감지 정확도를 높이고 누수 등 각종 이상 현상을 진단하는 연구를 진행했다.

이러한 누출을 방지하면 공공 안전이 크게 향상될 수 있습니다. 지역난방 배관은 지역난방 온수생산시설 플랜트에서 수요지점까지 일정한 압력으로 120℃에 달하는 온수를 공급하는 배관입니다.

이러한 파이프 중 하나에서 누수가 발생하면, 특히 도로 근처에서 발생하는 경우 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 2018년 일산 백석역 인근 지하 온수관이 파열된 사건이 ​​바로 그런 경우다. 이번 사고로 1명이 사망하고 56명이 부상을 입었다.

순환형 지역난방 시스템을 갖춘 파일럿 플랜트 /한국건축기술연구원

이미지 출처: NIST

지역난방 배관에 사용되는 PIP(Pre-Insulated Pipe)는 온수를 이송하는 연강 소재의 운반관과 온도를 유지하는 단열재, 그리고 단열재를 보호하는 고밀도 폴리에틸렌 소재의 케이싱 파이프로 구성됩니다.

상수도나 액화천연가스에 사용되는 피복이 없는 배관에 비해 높은 온도와 압력으로 인해 PIP를 진단하기가 더 어렵습니다.

누수를 식별하는 기존 방법은 전선과 열화상 카메라를 사용하는데, 이는 물의 양이 있고 파이프가 표면에 가까울 때만 누수를 정확하게 감지할 수 있습니다.

반면, 연구원 연구진의 연구에서는 AE 및 가속도계 센서를 통해 PIP의 이상 여부를 진단할 수 있음이 입증되었습니다.

"연구에서 제안한 감지 방법은 누수 감지 와이어, 열화상 카메라, GPR의 정확도가 낮기 때문에 유일하게 실행 가능한 누수 방지 방법일 수 있습니다. 또한 누수 감지만 가능하기 때문에, "라고 이 프로젝트에 참여한 과학자인 이홍철 박사는 말했습니다.

"그러나 일반적인 소음, 진동 외에도 이상 징후와 심각도를 나타내는 변수가 많기 때문에 실제 현장에서의 검증이 필요합니다."

운반관에 센서 탑재 / 한국건축기술연구원

이미지 출처: 국립과학기술연구회

기술을 테스트하기 위해 팀은 순환형 지역난방 시스템을 갖춘 파일럿 플랜트를 만들었습니다. 여기에는 259.6m 길이의 직선 파이프라인이 지상과 지하 모두에 설치되어 있으며 직선형, 주름형, 분기형 및 분기형의 4가지 배관 배열을 특징으로 합니다. 스웨이지 파이프.

배관의 주요 이상현상을 모두 테스트하기 위해 누수, 부식, 균열 등을 재현해 보았습니다. 테스트는 지상과 지하의 파이프라인에서 수행되었습니다. 그런 다음 팀은 신호를 측정하고 이를 사용하여 기계 학습 분류 수단 중 하나인 SVM(Support Vector Machine)을 교육했습니다.

테스트 결과 센서 설치, 이상 유무, 배관 배치 정확도는 평균 97%로 상수도, 가스관 정확도와 비슷한 수준인 것으로 나타났다.

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