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[공장자동화] 원자력발전소로봇(공장자동화)

1.원자력발전소의 로봇화 필요성원자력발전소는 고온고압, 고방사능 등의 극한 환경이기 때문에 작업원의 피폭선량 감소, 주요 기기 및 시설의 신뢰성 향상 및 안전성 제고 측면에서 원격 장치로서 로봇 개발이 이루어져 왔다. 원자력산업에서 로봇은 원자력발전소의 원자로 냉각제계통의 배관 절단, 오염구역의 제염, 구조물 용접, 증기발생기 전열관 검사 및 수리, 각종 초음파 검사, 폐기물 저장소 감시등에 활용이 요청되고 있다. 방사선 구역에서의 작업을 무인 자동화하기 위하여 이동형 경작업 로봇 시스템과 고하중 취급용 원격 작업 조작기 시스템이 필요하고, 각종 작업을 효율적으로 수행하기 위하여 로봇 핵심 요소기술 확립과 현장 적용 로봇등이 필요하다.2.원전내 이동형 로봇들의 종류{a. 이동형 로봇 ' KAEROT' 원자력시설의 주요기기 접근 육안검사 및 경량 보수 작업 기능시험용 프로토타입의 이동형 로봇< 활용분야>- 원자력발전소 154KV Yard의 고압선 이상상태 점검- 격납건물 및 보조건물의 방사선준위 탐사작업- 배관 내부 점검작업b. 이동형 로봇 'KAEROT/M1' {원자력발전소 격납건물의 1차계통 점검 및 보수작 업을 위한 다기능 이동형 로봇< 활용분야>- 원자력발전소의 1차 계통 주요시설 점검 및 보수- 원자로 냉각제 펌프 내부검사- 배관 누수 부위 감시점검- 환기 덕트 내부청소c. 자동계단승월 / 장애물통과 이동장치 {센싱 및 컴퓨터의 제어 없이 간단한 기계적 메카 니즘을 이용하여 계단을 승월하고 장애물을 통과 할 수 있는 이동장치- 원자력발전소와 같이 복잡하고 장애물이 산재되어있는 구역에서의 이동장치에 사용d. 가압용기 내부 충수시 감시 점검용 로봇 시스템{원전의 1차 계통은 고 방사선으로 인해 물을 이용한 차폐를 하고 있어 감시점검 작업에 한계가 있으므로, 수중로봇을 투입하여 원자로 내부검사 가압기 내부의 전열관 검사, 살수탱크 및 사용후 핵연료 수조의 감시/ 점검 수행- 원자력발전소의 원자로 및 살수탱크, 가압기 전열관 수중점검- 상/하수도의 정기적인 육안점검을 통한 관리- 대형 교량의 교각 및 댐 감시/점검- 해저 케이블 공사, 해난 사고시 투입, 해군의 군 작전 등에 이용e. 중수로 칼란드리아 감시 점검 로봇{< 개 요>중수로 압력관 전면부 원격육안검사 및 급수배관 비피괴검 사 작업을 무인자동화하기 위한 로봇 시스템활용분야>- 중수로 원전 압력관 전면부 가동중 원격 육안검사- 방재를 위한 원격탐사- 중수로 원전 압력관 급수배관 및 행거(Hanger)육안검사 및 비파괴검사f. 협소구역 점검/보수용 이동 로봇 {인간의 접근이 불가능한 원자력발전소의 협소구역 (해수 취수구, 원자로냉각재 계통 배관 및 원자로 건 물 환기 덕트 등)에 대한 예방점검을 통한 사고방지 및 원격작업 보수작업으로 작업능률 향상- 원자력발전소의 협소구역 점검- 상/하수도 및 표면오염을 정기적인 육안점검을 통한 관리- 대형 건물 공조 덕트 내부 청소- 고압가스관, 송유관, 화학공장 배관의 육안 및 비파괴 검사 등3. 로봇들의 조작기/제어장치 (Manipulator & Controller)a. 노즐댐 자동 장/탈착 로봇 시스템 'ADAM' {원전의 정기보수 기간중 핵연료 재장전 작업과 증기 발생기 전열관 점검보수 작업의 동시수행을 위해 필요 한 증기발생기 노즐댐 장/탈착 작업을 자동으로 수행하 는 로봇- 경수로형 증기발생기 노즐댐 장/탈착 및 와전류 탐상검사 작업- 고방사성 물질 및 고방사화 기기의 제염/해체 작업의 원격화- 로봇 조작기 : Titan재질의 내부식성의 경량소재 사용, 유압을 이용한 경량 설계구조- 선형구동장치 : 로봇 조작기 입/퇴실 용이구조, 탄소섬유를 이용한 경량화- 로봇제어기 : 3차원 그래픽 시뮬레이터와 VME를 이용한 견실 구조 제어기b. 범용 힘 반향 로봇 주조작기 원격 현장에서 실제 작업을 수행하는 로봇을 제어하는 주 조작기로써 조작자에게 제어력을 제공함으로 육안 관측이 불가능한 공간에서 행하여지는 원격 작업의 정밀도와 신뢰도를 향상- 방사성물질 취급 및 유지보수로봇, 감시점검 이동로봇등의 주조작기- 가상수술시뮬레이션, 가상내시경을 통한 가상진단, 원격수술등의 조작기- 시계불량 심해 굴착 로봇의 조작기- 가상전투 시뮬레이터의 주조작기c. 그래픽 기반 관리제어 시스템 {원격로봇의 작업상황을 실시간 3차원 그래픽 처리하여 로봇 원 격 조작자에게 제공< 활용분야>- 원전 주요시설의 유지.보수 작업- 비상사태 발생시 신속 대응 제염 및 복구- 재난 원격복구 및 방재작업 지원d. 가압용기 내부 검사 및 히터 보수용 원격 로봇{원전 1차계통 안전성 관련기기인 가압 용기 내부의 이 상상태 점검 및 손상히터 교체를 위한 원격 작업 로봇 시스템- 경수로 가압용기 내부검사 및 손상 히터 인출- 사용후 핵연료 저장조의 청소 및 핵연료다발 육안검사- 원전 취수구 이상 상태검사e. 급수배관 점검 로봇 시스템 {중수로 압력관 전면부 급수배관의 곡관부에서 와류 유체 흐름이 발생하여 배관 내부에 결함이 발생된 위치를 초음파로 두께 측정.< 활용분야>- 중수로 원전 압력관 급수배관의 비파괴검사4. 로봇의 인식과 센싱 기능(Recognition & Sensing)a. 편광방식 입체영상 모니터 {고화질, 고선명도의 입체영상 디스플레이 장치로 입체 카메라와 함께 사용되어 작업자에게 원격작업에 대한 현장감 제공.- 입체영상 관측- 수중, 고온, 고방사선 등 극한작업 환경의 감시 및 원격작업b. 스테레오 물체 추적 장치 {< 개 요>: 두 대의 카메라를 이용한 자동 물체추적 및 입체영 상획득 장치로 움직이는 물체에 대하여 주시각을 일정하게 유지하면서 거리정보를 측정하는 추적장치.- 자율주행 및 원격제어 로봇의 시각장치- 이동물체에 대한 추적 및 감시c. 물체인식/추적시스템 {무인, 원격 작업에서 작업 공간내 움직이는 물체를 실 시간으로 시각 추적하여, 관측 카메라의 관측시역 중심 에 항상 위치하도록 카메라 서보계를 자동 제어- 이동 로봇 및 감시점검 시스템의 시각 장치- 노즐댐 장, 탈착용 원격조작 로봇의 손 추적- 핵물질 운반 감시, 군사용, 교통관제 (Traffic Control)d. 원자력 내방사선 로봇용 도시미터 {원자력 시설의 고방사선 지역 작업용 로봇과 시스템의 전자기기 및 부품(제어기, 카메라 등) 피폭 방사선원 및 방사선량의 실시간 모니터링을 위한 통합형 계수기 이므 로 선원의 종류 및 누적 방사선량을 동시에 실시간 판별 가능함- 중수로 칼란드리아 점검 이동형 로봇의 전자부품 피폭 방사선량 온-라인 모니터링을 통 한 로봇 수명예측 및 신뢰도 향상- 원자로 주변 안전상 관련 기기의 효과적 관리 및 교체시기 예측- 방사선 진단 장미 운용중 피폭 저감 및 우주선의 피폭 방사선량 계측e. 방사선 준위 매핑 시스템 {정확한 방사선 준위분포 및 선원의 위치를 측정함으로 써 효율적 방사선 방어계획 수립.< 활용분야>- 방사능 오염 측정- 방사성 폐기물 시설의 방사선 준위 모니터링- 방사선 방어 및 차폐체의 효율적 설치- 고방사선 시설의 원격감시 및 관측f. 수평식 입체영상 카메라 {사람의 눈과 같이 관측물체의 거리에 따라 주시각 조정 이 가능하며 입체 영상 재생시 왜곡이 최소화 되도록 설계 된 입체영상 획득 장치.- 극한작업환경의 감시 및 원격작업용 실감영상 획득- 원격작업 로봇의 시각장치5. 부가 설명이상 원자력 발전소에서 나타나는 로봇들의 종류 ,로봇들의 제어와 센싱기능을 더욱 세밀하게 담당하는 로봇들을 살펴보았다. 이동형 로봇은 좁은 공간이라든지, 바퀴가 아닌 트랙을 이용하여 계단을 오르내릴 수 있는 로봇, 장애물들을 능동적으로 피해가거나 돌아서 가거나 넘어가는 등의 이동성에 주안을 두고 개발한 것들이다. 물론 하나 하나의 특징이 있지만 각각의 모습들이 각기 사용될 장소와 용도에 맞게 설계되고 만들어졌음을 확인할 수 있다.물 속에서는 어떤 식으로 이동해야할지 구동력을 어떻게 얻을지 등에 초점을 두고 드려다 보면 모습이 육지형과 다르게 설계되었음을 볼 수 있다. 그리고 제어나 조작기를 보면 손이나 발로 뭔가를 만지고 들고 느끼고 행동하는 물론 원격이기는 하지만 행동 양식에 초점을 맞추었고, 지능이라든가 미리 내재된 지능적인 것은 없지만 사람이 할 수 없는 무거운 물건을 든 다거나 방사능 누출지역에서 용접작업을 하는 등을 하며, 사람이 이동하기 힘든 곳에 미리 이런 제어기들을 설치해놓고 또는 이동시켜 사람에게 있어 작업을 위험하지 않고 쉽게 할 수 있도록 도와준다. 물론 요즘엔 로봇손이 개발된 것을 보도자료로 본적이 있는데 계란을 한 손으로 깨서 노른자가 깨지지 않고 계란 껍질조차도 손에 쥔체 계란 껍질이 이등분되어 들고 있는 모습을 본적이 있는데 그 정도까지 미세한 힘 조정은 아니라도 이런 로봇들은 각 용도에 맞게 힘이 조절되고 이용된다.인식 센싱기능 로봇들은 실영상이나 방사선 누출 정도를 측정하고 물체를 인식하고 추적하며 사람의 눈처럼 시각조정이 가능한 이런 로봇들은 가능한 사람이 직접 인식하는 것처럼 데이터를 제공해주고 분석을 할 수 있게끔 해준다.

공학/기술| 2003.05.01| 10페이지| 1,000원| 조회(1,219)

원자력, 로봇, 산업공학, 공장자동화

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공장 계획

흐름라인의 대상품목이 7개품목이고배치라인의 대상품목이 12개인 경우의 월간 생산계획량 및 생산계획량, T/T, 가 다음과 같다고 하자.①흐름라인의 월간 생산계획량②배치라인의 월간 생산계획량전제:◎월간 CAPA : 27600 * 작업일수한달 작업일수는 27일, 작업자수는 라인당 10명, 작업능력은 55200초, 근무형태는 조별 2교대 근무(조별 8시간 근무)를 한다고 가정한다.a.흐름라인과 배치라인의 최종 라인할당을 하여라.-각 라인당 월간 작업능력은 1190400초이다.◎흐름라인 할당◎배치라인 할당흐름라인과 배치라인에서 T/T타임이 틀리다는 가정하에서 흐름라인과 배치라인의 작업을 수행한다.흐름라인의 7번 품목과 배치라인의 11번 품목이 총 생산소요시간의 경계에서 제외되었다.흐름라인과 배치라인 모두 여유가 없으므로 작업시간을 연장한다.하루 2교대 16시간의 근무중 연장 시간을 산출한다.흐름라인의 경우 각 교대 근무조에 월중 2일은 4시간 연장근무와 23분씩의 하루 연장근무를 실시한다.배치라인의 경우 각 교대 근무조별 월중 하루는 1시간 32분의 연장근무를한다.ⓑ 흐름라인과 배치라인의 1일째 생산계획량을 구하고,ⓒ최종 1일째 각 라인별 잠정생산계획을 구해보자.● 흐름라인●연장근무시(월중 2일)●배치라인●연장근무시(월중 1일)

공학/기술| 2001.11.29| 6페이지| 1,000원| 조회(538)

계획, 공장, 배치라인, 흐름라인

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