파손된 배관 복구 스스로...기계연, '똑똑한 밸브' 국내 최초 개발

사고 등으로 배관이 파손되면 스스로 복구하는 똑똑한 밸브가 국내 최초로 개발됐다.

한국기계연구원(원장 박상진)은 시스템다이나믹스연구실의 정병창 책임연구원 연구팀이 산업 현장에서 예상치 못한 배관 파손으로 인한 누출사고가 발생했을 때 골든타임 안에 인공지능(AI) 기술을 이용해 스스로 이를 찾아 신속히 복구하는 'K-스마트 밸브' 국산화에 성공했다고 27일 밝혔다.

누출을 차단하고 배관계 본래 기능을 신속히 회복할 수 있다.

군 함정은 물론 일반 선박, 육상 및 해양 플랜트 산업 현장에 있는 대부분의 배관계는 작업자가 배관 내부 압력, 유량, 온도 등을 상시 모니터링하면서 필요할 때 원격으로 밸브를 개폐할 수 있는 '밸브 원격 제어 시스템'이 설치돼 있다.

그러나 배관 파손 등 예상하지 못한 사고가 발생했을 경우 작업자가 상황을 침착하게 인지하고 대응하기 쉽지 않다. 더구나 피해 복구에 필요한 골든타임을 놓쳤을 경우 더 큰 2차 피해로 이어질 수도 있다.

이번에 개발한 K-스마트 밸브는 국내 해군 함정의 소화냉각계통과 같은 배관계에 우선 적용할 목적으로 개발됐다. 전투 중 적의 피격에 의해 예상치 못한 배관 파손 발생 시 승조원 통제 없이도 골든타임 안에 배관계 원래 기능을 회복함으로써 소화 용수나 냉각수 사용을 가능하게 해 화재가 확산하거나 무기체계 과열에 의한 2차 피해를 최소화할 수 있다.

이 밸브는 밸브 본체, 압력 센서, 액추에이터, 제어 모듈로 구성되는데 기존 원격 제어 밸브의 제어 모듈에 배관 파손을 인지하고 누출을 차단할 수 있는 머신러닝 알고리즘을 추가함으로써 간단히 K-스마트 밸브로 개선 가능하다.

또 이미 설치돼 있는 밸브 원격 제어 시스템을 크게 변경하지 않고서도 K-스마트 밸브가 적용된 사고대응 시스템을 쉽게 구축할 수 있어 경제적인 비용으로 배관계 안전사고에 대응할 수 있는 시스템 구축이 가능하다.

정병창 책임연구원은 “K-스마트 밸브는 배관 파손 사고 시 신속한 복구로 다양한 산업 현장에서 인명과 재산 피해를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 센서 기반의 AI 기술을 활용해 스스로 판단하고 작동할 수 있는 자율 기능이 있다”며 “향후 함정 등 군수 분야는 물론 선박, 육상·해양 플랜트 등 산업 현장에도 무인화 기술로서 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 기계연 기본사업 '인공지능 기반 기계 시스템 예측진단 및 사고대응 기술' 과제를 통해 수행됐으며 함정 소화계통 실제 적용을 목표로 비와이, 부산대와 공동으로 2023년부터 민군기술이전사업을 통해 실용화 개발에 착수할 계획이다.

김영준기자 kyj85@etnews.com