“미세 진동 감지해 대형설비 사고 미리 막는다”

▲'프리앰프 내장 탄성파 전기 센서' 주요 부품. (사진제공=한국전기연구원)

국내 연구진이 미세 진동을 감지해 대형설비의 사고 위험을 미리 막는 기술을 개발했다.

한국전기연구원(KERI)은 전기변환소재연구센터 김인성 박사팀이 탄성체로부터 전달되는 미세한 진동(탄성파)을 감지해 각종 설비나 시설물의 열화나 고장 징후를 사전에 진단할 수 있는 ‘프리앰프(Pre-amp) 내장형 전기 센서 기술’을 개발했다고 10일 밝혔다.

탄성파는 대상물질이 변형되거나 끊어질 때 발생하는 일종의 파동이다. 물질의 파괴 혹은 이상 정도가 클수록 더 많은 탄성파가 발생한다. KERI의 기술은 설비 자체로부터 자연 발생하는 탄성파의 감지를 통해 설비의 열화나 고장 징후를 사전에 모니터링해 대형 사고를 미연에 방지할 수 있게 하는 시스템 센서다.

KERI 연구팀은 작은 탄성파를 발원 지점에서 증폭하는 ‘프리앰프’를 내장해 측정을 방해하는 소음 차단선을 선진국의 제품(미국 PAC사 기준)과 같은 25dB(데시벨) 수준으로 만들었다. 다년간의 연구로 보유한 ‘압전 기술’로 선진국 제품(80dB)보다도 높은 85~90dB 수준의 측정 감도를 가지는 ‘프리앰프 내장형 탄성파 전기 센서(AE Sensor)’의 국산화에 성공했다. 또 연구팀은 기존 센서 소재로 사용되던 ‘납’을 대체하는 무연 소재도 새롭게 개발하고, 이를 적용한 ‘친환경 탄성파 전기 센서’를 국내 최초로 선보였다.

KERI가 개발한 센서 기술은 △원자력ㆍ화력ㆍ풍력ㆍ수력 발전소의 각종 설비 및 부품 진단 △대형 변전소와 발전소의 변압기 및 차단기의 이상 진단 △오일 탱크 및 대형 유조선의 구조물 열화 및 변형의 사전 감지 등 에너지 산업의 안전 진단 분야에서 주로 활용될 것으로 기대하고 있다. 또 △대형 현수교의 주탑 및 로프(rope) 이상 진단 △콘크리트 및 토목 구조물의 구부러짐 및 파괴 관찰 △지각 내에서 전달되는 지진파(P파, S파) 감지 등 대형 건축 및 시설물의 사고를 미연에 방지하는데 탄성파 전기 센서 기술이 활용될 수 있다.

연구팀은 기술의 완성도를 높여 경남 창원에 특화된 ‘강소연구개발특구 사업’과 연계해 센서 소자의 양산화를 추진하고, 수요 업체를 발굴해 상용화를 추진할 계획이다.

▲한국전기연구원 김인성 박사가 '프리앰프 내장 탄성파 전기 센서'를 들고 포즈를 취하고 있다. (사진제공=한국전기연구원)