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용접 품질향상 위한 용접관리시스템 개발
전력연구원 엔지니어링센터 선임연구원 박상기
Research Institute Engineering Center Senior Research Park Sang-ki
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본 자료는 전력연구원 엔지니어링센터 박상기 선임연구원으로부터 제공받은 자료로, 본지와는 편집방향이 다를 수 있습니다.
1. 개 요
발전설비, 중공업, 석유화학, 선박과 같은 대형 플랜트를 제작 설치하기 위해서는 수많은 용접작업이 수행된다. 용접작업은 고온의 열을 가열하여 두 금속을 짧은 시간에 접합하기 때문에 용접결함이 발생할 가능성이 높아 철저한 관리가 요구된다.
용접 품질은 작업시에 결정되며, 작업이 부적절하게 이루어졌을 경우 플랜트 전체의 품질을 보증할 수 없기 때문에 플랜트 운영시 안정적인 운영이 곤란해진다.
용접 품질을 확보하기 위해서는 용접작업 공정인 용접 모재 정렬, 용접 예열, 용접작업, 용접후열처리, 비파괴검사, 보수용접 등 전 공정에 대해 작업을 지시하고 용접진행 사항을 관리하여야 한다.
현재는 이러한 전 공정관리가 감독자의 수작업에 의해 수행되기 때문에 용접작업 공기가 길어지고, 용접작업 현황과 문제점 파악에 어려움이 있다. 즉 수 만개소에 이르는 용접부에 대해 사람이 일일이 적합한 작업지시를 내릴 수 없고, 매일 진행되는 용접작업 현황을 정확히 파악하여 문제점을 찾아내기에는 어려운 실정이다.
발전설비 건설시 플랜트 설계 사양의 결정에 따라 설치될 설비사양이 확정되고 이에 따라 용관련 기준과 절차가 결정된다. 발전설비 설치시 용접작업을 수행할 용접사에 대해 기량검정을 실시하여 용접사를 승인한다. 용접작업은 그림 1과 같이 모재 정렬, 예열, 용접, 용접후열처리, 비파괴검사, 용접결함 보수작업등을 거쳐 용접작업이 완료된다.
2. 온라인 용접관리시스템 제작
발전소 건설시 수십만 개소의 용접이 진행되기 때문에 설비의 품질 및 건설공기에 가장 큰 영향을 미치므로 주요작업으로 관리된다. 용접작업 공정은 용접모재의 정렬, 예열, 용접, 후열처리, 비파괴검사, 보수용접등 여러 공정으로 이루지기 때문에 용접작업 시간을 단축하기 위해서는 전 공정에 대하여 유기적으로 작업지시가 이루어져야 한다.
즉 모든 용접부에 대해서 용접작업 앞 공정이 완료되었는지를 파악하여 바로 후속공정에 대한 작업지시를 내리게 함으로서 용접작업 시간을 최소한으로 할 수 있다. 그러나 건설시 수많은 용접작업이 동시다발적으로 이루어지기 때문에 감독자가 각 용접개소별 용접공정을 정확히 파악하여 각 후속공정에 대해 작업지시를 내리지 못하고 있다.
따라서 용접작업 공기를 최적화하지 못한 상태에서 관리하게 되어 발전소 건설공기가 길어지고 있다. 그리고 발전소 운전시 수많은 용접부 중에 단 한 개가 손상되어도 발전소가 정지되기 때문에 고도의 용접품질이 확보되어야 한다. 용접품질을 확보하기 위해서는 매일매일 용접작업현황과 용접작업 공정의 문제점을 파악하여 신속히 조치하여야 한다.
이제까지는 작업현황과 문제점을 공사감독자가 수작업으로 관리하기 때문에 현재의 공정으로 파악하지 못하고 약 일주일 지난 공정으로 관리되고 있다. 따라서 용접작업시스템 중 용접사, 용접기, 자재, 절차등에 의한 문제 발생시 반듯이 용접불량이 발생한다.
이런 용접불량에 대해서는 보수용접작업을 실시하여 결함이 제거됨을 확인하지만 금속 야금학적의 특성상 보수용접으로 인하여 용접부가 취약해지기 때문에 용접품질은 저하되고 있는 실정이다.
용접작업 진행관리와 용접품질관리의 문제점을 개선하기 위하여 사람에 의한 수작업이 아닌 전산시스템에서 자동적으로 진행관리가 가능한 온라인 용접관리시스템을 설계, 제작하였다.
용접작업 공정인 용접모재 정렬, 예열, 용접, 후열처리, 비파괴검사, 보수용접 등에 대한 작업 수행시, 작업지시가 이루어지지 않아 작업이 지체되고 있는 사항이 발생하지 않도록 전산시스템에 의해서 자동적으로 작업지시와 진행이 이루어질 수 있도록 그림 2와 같이 전산 프로그램을 제작하였다.
용접관리시스템의 구성은 용접관련 작업 진행관리, 현황 및 보고서 제공, 용접관련 정보, 용접기술 정보 제공 등을 관리하기 위한 메인서버를 설치하고 발전소 건설관련 작업자들이 접속할 수 있도록 인터넷으로 온라인화 하였다.
용접관리시스템의 하드웨어 구축 체계는 그림 3과 같이 운용 메인 서버, 문제점 발생시 원본 데이터를 보존하는 원본보존시스템, 네트워크 침입을 차단하는 보안시스템으로 구성하였다. 용접관리시스템의 소프트웨어는 MS Windows Server 환경에서 데이터베이스 관리체계로 운용된다.
용접관리시스템은 용접관리, 종합분석관리, 기초자료관리, 시스템관리의 주 메뉴와 각 주 메뉴의 세부 하위 작업을 수행하는 부 메뉴로 이루어져 있다. 용접작업 진행관리는 각 공정별 작업지시와 진행공정의 현황을 파악하고 용접마스트 정보관리는 용접도면, 용접정보데이터 입력, 출력을 수행한다. 종합분석관리는 용접작업 진행중 문제점을 파악할 수 있도록 용접작업관련 각종 현황을 분석하는 기능이다.
용접사별 용접작업 현황과 결함발생률, 각 공정별 통계, 용접결함의 종류별 통계 및 분석기능을 수행한다. 기초자료관리는 용접절차서 등록, 용접사 등록, 용접데이터 및 도면과 같은 용접정보 등록, 용접봉 입출고 및 기본정보관리, 자료실 운영 등을 수행한다.
시스템관리는 용접관리시스템을 운영하기 위한 사용자의 권한, 부서, 적용코드 및 발전소 기본정보 등을 입력하는 기능을 가진다.
그림 5와 6은 용접관리시스템의 용접관리와 용접작업 종합분석의 한 예를 나타내고 있다.
3. 맺음말
용접작업은 여러 공정으로 이루어져 있어 작업시간 단축과 용접품질 확보를 위해서는 전, 후 공정에 대해 유기적인 관리가 이루어져야 한다. 발전설비는 수많은 용접부로 이루어져 있어 발전소 건설시 용접작업이 주요공정이지만 용접관리시스템의 부재로 인하여 건설공기가 지연되고 용접품질을 확보하지 못한 문제점이 있었다.
이번 온라인 용접관리시스템이 개발되어 용접작업 공정을 효율적으로 관리함으로서 발전소 건설 공기를 단축할 수 있도록 하였다.
또한 용접작업 종합현황 분석을 실시간으로 제공함으로서 용접품질 향상에 의한 발전소 건설 품질이 확보되도록 하였다. 이상과 같이 기존에는 감독자의 수작업에 의존하여 관리되었던 용접관리를 온라인 전산시스템으로 관리함으로서 건설공기 단축과 용접작업 품질을 향상시킬 수 있게 되어 향후 건설될 발전소에 적용될 예정이다.
■참고 문헌
Handbook of The Korean Welding and Joining Society, 2008 Volume 2 Construction and Inspection pp.190～200,
Park Sang Ki, 2010, Korea Electric Power Research Institute, Development of Boiler Tube Inspection Technique by Computed Radiography, pp. 371～391
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