[Flyability ELIOS3_해외] 시멘트 공장의 굴뚝 탑 점검 사례

관리자
2024-01-17
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ELIOS 3로 시멘트 공장의 굴뚝탑 고장 확인

시멘트 공장의 굴뚝 스택에는 눈에 보이는 단층이 있었지만 높이는 120m였습니다. 엘리오스3는 1시간 만에 4K 비디오 영상과 라이다 스캔으로 검사하고 상세한 3D 분석을 위한 데이터를 제공했습니다. 



이점

접근

120m 높이에서 작업하는 것은 위험할 수 있으며 일반적으로 크레인 작업이 필요합니다. 엘리오스 3호는 크레인 대신 단 1시간의 비행으로 접근과 데이터를 제공했습니다.

스피드

Elios 3 검사의 결과는 전통적인 방법으로 예상되는 하루 동안의 검사가 아니라 1시간 동안 수집된 데이터를 기반으로 했습니다. 드론은 전통적인 수단보다 8배 더 빠를 수 있습니다.

비용절감

드론을 사용하는 것만으로도 이틀 동안 크레인을 설치하는 데 필요한 3만 유로를 절약할 수 있었고, 드론은 몇 분 안에 비행할 수 있었습니다. 드론의 빠른 배포는 또한 다운타임을 줄여 비용과 시간을 절약할 수 있음을 의미했습니다. 

시각화

Elios 3가 수집한 데이터로 만든 3D 모델은 빠른 의사결정은 물론, 발생한 일에 대한 기록을 내부적으로 사례 연구로 활용할 수 있습니다.

서론 

2022년 한 해에만 41억 톤의 시멘트가 생산되었습니다. 이 재료는 가장 중요한 건설 재료 중 하나가 되었으며 수요가 높습니다. 공급 지연은 재앙적인 결과와 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다. 

이러한 이유로 굴뚝 공장은 두 가지 매우 중요한 요소의 균형을 유지해야 합니다. 출력에 대한 수요가 높지만 세심한 유지 관리가 필요한 복잡한 기계를 사용하여 작업하고 있습니다. 따라서 시멘트 공장에서는 유지 보수 요구 사항이 시멘트 생산에 방해가 되지 않도록 세심한 계획이 필요합니다. 

시멘트 생산의 주요 부분은 석회석을 가마 안에 넣고 시멘트의 기본 요소 중 하나인 산화칼슘으로 분해하는 것입니다. 이 가마는 섭씨 1300~1450도에서 연소됩니다. 이 과정에서 발생하는 뜨거운 가스와 폐기물은 산업용 굴뚝 스택을 통해 부분적으로 배출됩니다. 시멘트 공장의 굴뚝 스택은 인프라에 매우 중요합니다. 정기적인 유지보수가 필요 없는 시멘트 생산 작업 흐름의 몇 안 되는 부분 중 하나입니다. 그러나 이러한 구조물을 예기치 않게 유지 관리하면 잠재적으로 모든 시멘트 생산이 중단될 수 있습니다.

그래서 시멘트 공장 엔지니어가 현장의 굴뚝 스택이 약간 기울어져 있다는 것을 알아차렸을 때, 그들은 신속한 조치가 현장의 안전과 생산 지속을 보장하는 데 중요하다는 것을 알고 있었습니다. 

굴뚝 스택의 작동 방식과 고객이 필요로 하는 것

이 부지의 굴뚝 스택은 두 개의 분리된 가마와 연결되어 있었습니다. 일반적으로 각 가마의 유지관리는 1년에 한 번(한 가마는 겨울에, 다른 가마는 여름에) 이루어집니다. 이를 통해 두 가마가 동시에 오프라인이 되지 않도록 하고 정비창 사이에 공간을 두어 프로젝트를 완료하고 다음 가마의 작업 요구 사항을 적절하게 계획할 수 있습니다. 

이 부지의 시멘트 스택은 직경 4미터로 높이가 120미터였습니다. 생산 내내 콘크리트 터널을 통해 빠져나가는 섭씨 150도만큼 뜨거운 가스를 처리합니다. 구조물을 보호하기 위해 콘크리트의 내부 및 외부 슬리브로 구성됩니다. 둘 다 서로를 지지하고 200m 길이의 가마에서 나오는 가스로 인한 극한의 온도를 견뎌냅니다. 

Chimney Fault Detection

Elios 3의 LiDAR 스캔으로 가시화된 굴뚝 스택 내부

2023년 2월, 한 엔지니어가 굴뚝 스택 상단에서 약간의 각도가 어긋난 것을 발견했습니다. 당장 이 구조의 고장으로 검사와 유지보수는 물론 생산 중단에 따른 비용 증가까지 초래할 수 있어 검사를 지시했습니다. 스택에 연결된 각 가마는 정기적으로 가동을 중단할 수 있지만 굴뚝에 대한 검사를 위해서는 더 많은 정보가 나올 때까지 모든 생산을 일시적으로 중단해야 합니다. 

해결책 : Elios 3을 이용한 시멘트 굴뚝 스택 점검

이 시멘트 생산 현장에는 전문 드론 조종사가 직원들을 배치해 신속하게 굴뚝으로 가서 점검을 시작했습니다. 외부의 관점에서는 명확한 정보를 제공하지 않았으며, 이는 굴뚝 스택의 드론 검사가 시야 밖으로 날 수 있는 밀폐 공간 드론인 엘리오스 3로 수행되어야 한다는 것을 의미했습니다. 드론을 이용해 드론이 동시에 수집하는 시각적, 라이다 데이터를 수집해 굴뚝 상태를 3D 모델로 만들어 사진 기반 검사를 하는 것이 목적이었습니다. 

Elios 3의 케이지 구조는 육안 검사와 LiDAR 스캔 페이로드를 결합하여 3D 모델을 만들고 다음 단계를 계획하는 데 사용될 스택의 상태에 대한 데이터를 수집할 수 있습니다. 과거에는 설치에 최소 1-2일이 걸리고 검사를 완료하는 데 최대 하루가 더 걸리는 전문 크레인으로 수행해야 했습니다. 크레인을 설치하고 해체하는 과정이 3만 유로에 이를 정도로 비용도 많이 듭니다. 

하지만 드론 조종사는 1시간 이내에 점검을 마쳤습니다. 게다가, 굴뚝의 냉각 시간은 비행을 완료하기에 안전하기까지 1-2시간 밖에 걸리지 않습니다. 이는 드론의 비행 결과에 따라 3시간 이내에 굴뚝이 다시 사용될 준비가 되었다는 것을 의미합니다. 

철골 거더 내부 공간이 작고 접근하기 어려웠기 때문에 엘리오스 3를 사용하게 되었습니다. 

드론을 이용한 시멘트 스택 점검 결과

비행 후에는 발생했을 수 있는 드리프트를 고려하여 데이터를 전역적으로 최적화하면서 고밀도 포인트 클라우드를 생성하기 위한 목적으로 원시 LiDAR 데이터를 GeoSLAM Connect 2.3으로 처리했습니다. 

그런 다음 단일 LAS 파일을 GeoSlam에서 CloudCompare로 내보내고 분석하여 지점 구름을 단면화하여 굴뚝을 시각화하고 피해 규모를 결정했습니다. 이렇게 해서 시멘트 공장 팀은 드론 검사를 통해 타워 상단 7~10m에서 스택 내부 슬리브가 침하하는 걱정스러운 문제를 드러냈다는 것을 알 수 있었습니다. 콘크리트 일부가 무너져 동쪽으로 150mm 이동하면서 굴뚝 상단 7.5m 전체가 4도 각도로 기울었습니다. 이 문제를 확인하고 해결하지 못하면 스택의 일부가 다른 장비나 사람 근처에 떨어지는 안전 위험뿐만 아니라 스택의 추가 손상에서 일부 요소의 부분 붕괴에 이르기까지 큰 문제가 발생할 수 있습니다. 

Cloud Compare defect

굴뚝 스택은 균열이 발생하여 스택 상부가 측면으로 기울어지는 것과 비교하여 CloudCompar에서 시각화되었습니다. 

드론 조종사가 그들의 결과를 얻으면, 그들은 3D 모델을 현장의 의사 결정자들과 빠르게 공유할 수 있었습니다. 보수 계획은 간단했습니다. 콘크리트 굴뚝의 내부 튜브를 상부에서 교체해야 한다는 것이었습니다. 

유지 보수 시스템은 신속하게 다음과 같이 대응했습니다. 

  1. 시멘트 공장 관리자는 계약자에게 필요한 시멘트 튜브의 크기와 크기를 알렸습니다. 3D 모델은 교체해야 하는 지역의 정확한 위치, 크기 및 치수에 대한 광범위한 정보를 제공했습니다. 
  2. 엔지니어들은 튜브의 오래된 부분을 안전하고 적시에 제거할 수 있는 최선의 방법을 동시에 계획하고 있었습니다. 자산을 완전히 시각화하면 일반적으로 가능한 것보다 더 상세한 계획을 세울 수 있어 추측할 계획이 거의 없습니다. 
  3. 수리 일정은 스택 상단을 안전하고 적시에 제거, 세척한 후 교체해야 하는 수리를 위해 설정되었습니다. 

정비팀이 도착했을 때 손상된 내관의 오래된 부분을 빠르게 제거할 수 있었습니다. 적층물의 상단 7~10m에 불과했지만 무게는 7톤으로 자연스럽게 조심스럽게 옮겨야 했습니다. 이 제거는 안전하게 제거하는 데 5일이 걸렸습니다. 그 다음, 연구팀은 하루가 더 걸린, 부서진 내관에 가려져 있던 외관 내부를 청소하고 점검하기 시작했습니다. 마침내 새로운 콘크리트 조각을 들여와 설치했고, 4일 안에 완성했습니다. 육안 검사 및 3D 모델이 제공하는 검사 워크플로우의 효율성과 현장 인지도 향상을 통해 전체 프로세스는 2주 이내에 완료되었으며 많은 비용과 시간을 절약할 수 있었습니다. 

Cement stack defect

스택의 상태를 완전히 시각화할 수 있게 됨으로써 유지보수 팀은 이를 해결하기 위한 최선의 방법을 계획하는 데 도움이 되었습니다. 

시멘트 공장의 드론 프로그램 

이 사이트에서 엘리오스 3와 같은 특수 드론을 사용하면 거의 즉시 시멘트 공장에서 상당한 양의 비용을 절약할 수 있었습니다. 여기에는 크레인을 들여오는 데 절약된 3만 유로가 포함됩니다. Elios 3을 쉽게 배포하고 사용할 수 있기만 하면 일반적인 워크플로우보다 최소 2일 앞서 팀을 구성할 수 있습니다. 

드론 조종사는 엘리오스 3호의 비행이 믿을 수 없을 정도로 순조로웠고, 그들은 라이다 슬램 시스템을 사용하여 그들이 스택 내부에서 항해하는 것을 도와줌으로써 이익을 얻었다고 말했습니다. 조종사 110m 상공에서 드론이 정밀 검사를 하고 있었음에도 결과는 명료했고 드론은 신호에 문제가 없었습니다. 

앞으로 이 프로젝트는 시멘트 굴뚝 스택이 손상될 위험과 위험에 대해 다른 시멘트 업계 전문가들에게 경고하는 내부 사례 연구의 역할을 할 것입니다. Elios 3는 이러한 워크플로우를 기존 방식에 비해 3일 가까이 단축하고 일반적으로 사용할 수 있는 것보다 더 많은 정보를 수집했습니다. 이 조종사의 숙련된 기술과 계획 속도 덕분에 이 굴뚝의 성능 저하로 인한 문제는 발생하지 않았으며 연구팀은 굴뚝 가동 중단 2주 만에 다시 시멘트 생산에 들어갈 수 있어 전체 시멘트 생산 수준에 미치는 영향을 줄일 수 있었습니다. 

Elios 3 및 애플리케이션에 대해 자세히 알아보기

★ 위 지료는 제조사 홈페이지 사례연구 자료를 번역하여 공유한 자료입니다. ★

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