| 2차년도 |
구성기술1○ 가상화 플랜트 설계·운영 데이터 수집 및 분석○ 가상화 플랜트 플랫폼 아키텍쳐 및 리포지터리 설계○ 가상화 플랜트 설비정보, 운영정보, 유지보수 정보분석○ 가상화 플랜트 설계(도면, 3D)정보 분석 및 변환 ○ 역설계 대상 3D 스캔 및 메쉬 모델링○ 빅데이터 플랫폼 아키텍처 설계○ 실시간 데이터 처리를 위한 범위 정의 및 Streaming 기능 개발○ 통합 데이터 수집 및 머신러닝 기반 도구를 활용한 데이터 정제○ 가상화용 중립 3D 모델 데이터 구조 개발○ 데이터 매핑 기술 개발○ 중립 플랜트 3D CAD 모델 추출 기술 개발구성기술2○ 공정/설비 모니터링 및 운영 효율화 포털 현황 조사○ 공정/설비 모니터링 및 운영 효율화 포털 설계○ 대상 공정의 운전 조건 및 구조 파악○ 주요 변수 파악을 위한 민감도 분석○ AI 연계 정상상태 모델 구축○ 효율 예측 정확도 향상 결과 분석○ 시뮬레이션 결과 분석○ 공정 기반 위험성 평가 모델 개발○ 위험성 진단 절차 개발○ 대상 플랜트 안전교육 디지털 콘텐츠 구축○ 안전교육 핵심 가상화 모듈 개발○ 안전교육 체감 인터랙션 모듈 개발구성기술3○ 시뮬레이션 시스템 조사 분석○ 시뮬레이션 활용 안전성·건전성 평가모듈 조사○ IoT 활용한 관제 및 시뮬레이션 환경 분석○ 통합관제 플랫폼 설계○ 시뮬레이션 시스템 설계○ 센싱 데이터 정의 및 분석○ 데이터 수집/처리 모듈 개발○ 데이터 특징 분석 및 설계○ 실증플랜트 자료조사구성기술4○ 불활성기체를 활용한 공정 분석○ 실증 공정 시뮬레이션 및 선정○ 공정설계 및 운영 자료 확보○ 주요설비 설계 및 운영관리 DB 구성 지원○ 기존 시스템, 인프라 및 데이터 베이스 분석○ 기존 모니터링 운전정보시스템 및 데이터 분석○ 가상화 시스템이 연계가 가능한 데이터베이스 분석 및 설계○ 실증플랜트 운전데이터 분석○ 전공장 디지털 트윈 모델 구축
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구성기술1○ 가상화 모델 구축 대상 실증플랜트 설계.운영 데이터 분석(플랜트 아키텍처)○ AI 기반 플랜트 가상화 플랫폼 아키텍쳐 및 리포지터리 설계○ 플랜트 정형·비정형 콘텐츠 분석○ AI 기반 가상화 플랜트 정형.비정형 콘텐츠 활용 분석○ 가상화 모델 구축 대상 실증플랜트 설계·운영 데이터 분석(플랜트 데이터 및 연계)○ 가상화 모델 구축 대상 역설계를 위한 정보분석 및 대상영역에 대한 3D스캔○ 설계도면, 3D모델 등 실증 플랜트의 콘텐츠 분석○ 구성모듈간 데이터 연계를 위한 연계대상 및 방법 정의○ 빅데이터 플랫폼 아키텍쳐 설계- 대용량 데이터 고속 처리 엔진 적용 및 실시간 데이터 수집 및 처리기능 추가설계○ 실시간 데이터 처리를 위한 범위 정의 및 Streaming 기능 개발- 실증플랜트 예지진단 실험을 통한 검증 데이터셋 보완○ 통합 데이터 수집 및 머신러닝 기반 도구를 활용한 데이터 정제○ 가상화용 중립 3D 모델 데이터 구조 개발○ 가상화용 플랜트 3D CAD 모델 데이터 추출 기술 개발구성기술2○ 플랜트 공정/설비 모니터링 및 운영 효율화 포털 현황 조사○ 플랜트 공정/설비 모니터링 및 운영 효율화 포털 설계○ 대상 공정의 기본 정상상태 시뮬레이션 조건 파악○ 상용 시뮬레이터을 활용한 정상상태 모델 구축○ 공정 효율화 대상 변수에 대한 예측 정확도를 높이기 위하여 AI 기법 활용○ 공정 기반 위험성 평가 모델 개발○ 위험성 진단 절차 개발○ 대상 플랜트 안전교육 디지털 콘텐츠 구축○ 안전교육 핵심 가상화 모듈 개발○ 안전교육 체감 인터랙션 모듈 개발구성기술3○ 핵심설비 하드웨어 기반 시뮬레이션 활용 성능 평가모듈 설계○ 핵심설비 하드웨어 기반 시뮬레이션 시스템 성능 평가용 데이터 셋 설계○ 실증 플랜트 핵심 설비 하드웨어 기반 시뮬레이션 시스템 운영 시나리오 개발○ IoT 활용한 관제 및 시뮬레이션 환경 분석○ 통합관제 플랫폼 설계○ 영상, 진동, 소리 등 다양한 종류의 플랜트 상태 관련 센싱 데이터 정의○ 센서 데이터 수집 및 처리 모듈 개발○ 오일가스플랜트 구성 설비 자료조사○ 핵심 설비별 기자재 및 자재별 허용 응력, 안전계수 등 안전성 조사구성기술4○ 실증플랜트 시험운전 데이터 분석- 테스트베드 1~3차 시운전 공정데이터 분석- 주요 운전 요소 확인- 테스트베드 실증 방법 분석- 테스트베드 설계, 운영·유지보수 DB 구축 지원○ 테스트베드 실증 방법 분석- 불활성 기체 적용 공정 시뮬레이션- 시뮬레이션 결과 공정 성능 분석- 실증을 위한 대체가스 및 운전 방법 선정○ 테스트베드 설계, 운영·유지보수 DB 설계- 테스트베드 설계 및 운영 자료 확보- 테스트베드 공정 데이터 분석- 주요 설비별 설계자료 및 운영관리 개념 정리
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 기술적 측면- 기존 가상화 스마트 플랜트 기술을 한 단계 더 발전시켜 예측 및 시뮬레이션 모델, 기존 분산 시스템들을 모두 통합시키는 플랫폼 구축 기술의 고도화- 3D CAD 모델로부터 경량 3D 가상화 모델로의 변환하는 기술을 자동화하는 원천기술 확보- 작업자의 수준에 영향을 받지않고, 3D CAD 모델로부터 경량 3D 가상화모델을 균일하게 산출- 운전 데이터를 통한 개별 플랜트 맞춤형 공정 효율화 제공- 다양한 공정으로 확장 적용 가능한 프레임웍과 플랫폼 개발- 기존 플랜트 안전훈련 교육시스템의 실용성을 향상할 수 있는 디지털트윈 기반의 원격지 연동 기술개발을 통해, 대형 플랜트 시설의 안전교육 방법에 대한 새로운 응용기술 확보로 선진사 대비 기술경쟁력 확보 가능- 플랜트에 특화된 유지 보수 및 예지 진단 기법 개발로 인하여 개별 센서-데이터 센터-플랜트 관리로 이어지는 기술 개발 체계 확립 가능- 차후 플랜트 기술에 통상적으로 적용되는 범용적 기술로 자리매김 가능- 이상 수준에 대한 등급이 수립되고, 이 등급에 대한 예상 소요 시간이 예측 가능- 플랜트 설비 안전성·건전성 예지 진단 평가 기술을 통해 외산에 의존하는 예지 진단이 아닌 국내 기술을 이용한 예지 진단 기술 확보- 실시간 관제 모니터링과 AI 도입을 통해 플랜트 시장에 최신 기술 적용과 효율적인 플랜트 운영 지원- 운영 시스템의 Open 시스템화- 통신제어기술 및 Real Time 데이터 전송기술 확보- 내장된 보안 기능을 통해 데이터를 보호
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 사회적 측면- VR 및 3D를 이용한 가상화 플랜트 시스템를 활용으로 인해 공정 운영·유지보수 활동의 안전성이 향상되고, 이를 통해 최근 이슈화되고 있는 안전한 산업 환경조성에 대한 국민 여론에 부응할 수 있음- 국가적으로 3D 가상화 모델을 포함한 디지털 트랜스포메이션 분야의 전문 인력이 많이 소요될 것으로 예상되며, 경량 3D 가상화 기술 개발을 통해 관련 인력 양성 및 관련 기술의 사회적 보급/확산에 기여- 대부분 수작업에 의존하고 있는 3D 가상화 모델의 변환 과정을 자동화함으로써 업무 진행 속도, 업무 효율화 등의 전반적인 작업자 업무 환경을 개선할 수 있어 궁극적으로 근로 복지 향상에 기여- 실증 기반 기술 개발을 통하여 플랜트 산업에서의 보수성을 극복하고 스마트 플랜트로의 변혁에 기여- 플랜트 안전훈련 기술은 다양한 응용분야로 확장적용이 가능하므로, 국가 전체적인 재난안전 확보 및 피해 최소화에 기여할 수 있음- 플랜트 현장에서 발생하는 인력 중심의 건전성, 예지 진단, 유지보수 분야에서 선제적 기술 적용을 통하여 업무 유연성과 안전한 산업근로현장 조성에 기여 가능- 향후 스마트 플랜트 구축을 위한 기본 기술 확보를 통해 국내 플랜트의 친환경/스마트화에 기여 가능- 다양한 기술융합을 통해 서비스가 결합된 다양한 시장을 창출하여 기존 영역의 경계를 넘어서는 혁신적 변화가 가능- 플랜트의 안전 분야에 대한 신뢰성 강화로 기피 시설과 불안감에 대한 사회적 인식 완화- 플랜트 사고는 국가 재난에 준하는 사고로 이에 대한 안전성 확보는 국가재난 최소화, 안정적인 에너지 수급까지 이어질 수 있음- 운영유지보수 기술을 국산화함으로서 한국 플랜트산업의 경쟁력 확보 및 생산 안정성 기여 - 가스플랜트 산업 생태계 조성을 통한 산업경쟁력 확보- 사회적 약자 고용 등에 중점을 두어 사회통합에 기여 - 가스플랜트 분야 산업경쟁력 강화 및 해외 진출을 통한 국가 경제 발전기여○ 경제적·산업적 측면- 3D CAD 모델로부터 경량 3D 가상화 모델로의 변환과정을 자동화함으로써, 작업시간 및 비용 절감- 오일 가스 생산량 증대 및 품질 표준 편차 감소에 기여하여 기존 설치 플랜트 활용성 극대화- 스마트 플랜트 산업에서의 핵심 기술로써 해외 주요 공정 소프트웨어 회사에 역수출 및 다양한 플랜트 산업에 확장 적용- 가상증강현실 기반의 체감형 안전훈련 시스템은 물리적인 안전확보 교육의 시간과 비용을 절감하며, 위험상황 체험과 반복적 피드백이 가능하므로 운용자의 대처능력을 향상하고 대형사고 피해확산을 방지할 수 있음 - 플랜트의 유지 관리 보수와 점검에 대한 신속한 대응이 가능하여, 비용 절감에 유의한 효과가 동반 가능- 태동기에 머물러 있는 건전성 측정 및 예지 진단 자동화 분야에서 유의한 마일드스톤으로 활용 가능- 플랜트 안전설계 기술개발을 통해 다양한 사고 시나리오에 대해 인명, 환경, 재산의 피해를 최소화하고, 플랜트 안전 분야 신뢰성 확보를 통해 해외수주 확대 등 플랜트 산업 기술경쟁력 확보- 안전성·건전성 예지 진단 기술을 통한 예지 진단 원천 기술 확보를 통해 플랜트 전반과 각종 팩토리 고부가가치화 및 신사업 창출이 가능- 현장과 사무실의 운용 자원 활용도 극대화- 지식기반 경제 이행과 정보가치 증대로 인한 생산성 향상- 정보 활용도의 효율화로 비용 절감- 실시간 정보 공유와 신속한 의사결정지원- 설계부서, 사무실 및 현장의 안전관리 능력 향상
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| 활용방안 |
○ 활용방안- 사업화를 통하여 국내외 공정 및 유사 플랜트(오일·가스)로 확대 시험 적용- 국내 대형 EPC사 혹은 유관기관과의 컨소시엄 통하여 해외 프로젝트(수출) 시도- 기술 도입이 필요한 중소 엔지니어링사로 향후 기술 이전이 가능- 실제 오일 플랜트 현황에 맞는 AI 기반 플랜트 운영·유지관리 기술을 활용함으로써 업무 방식의 개선 및 호율화 추진- 갑작스런 고장 발생 시 치명적 손상이 예상되는 분야, 고안전성을 위해 잦은 예방정비를 함으로써 높은 시간비용을 지출하고 있는 분야, 수리가 어려운 분야 등에 활용- 공정모사기 기반 디지털트윈 모델과 실시간 운전데이터를 연계하여 디지털트윈 모델 정확도를 유지하고 이를 생산계획 모델과 연계하여 최적의 생산계획 수립- 테스트베드 실증을 통해 확보된 기술을 향후 상용 플랜트 건설운영에 활용하여 생산성 향상을 통한 경쟁력 확보- LNG 플랜트 대상 설비 운영관리 시스템 기술 적용 및 활용
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