원자력연, 비파괴 검사 로봇 개발…플랜트 배관 안전성 검사 활용

복잡하고 좁은 배관 내부의 1mm 이하 미세 결함까지 탐지해 낼 수 있는 로봇이 개발됐다. 한국원자력연구원(원장 정연호)은 김승호 원자력융합기술개발부 박사팀이 발전소 내부 지름 10cm 배관에 투입해 100m까지 자유롭게 이동하면서 레이저를 이용해 1mm 이하의 이물질, 파임, 돌출 등 미세 결합을 탐지해 낼 수 있는 비파괴 검사 로봇을 개발했다고 7일 밝혔다. 종래의 배관 검사는 10cm 이내의 범위에서 수동으로 내시경을 배관 내부에 진입시켜 육안 검사를 하거나 결함이 예상되는 부분 외부에서 X-선, 초음파를 이용한 검사를 수행했으나, 정확성이 떨어질 뿐만 아니라 검사 거리가 짧아 배관의 극히 일부로 검사 범위가 한정되는 단점이 있었다.
 
▲배관 내부를 3차원으로 재현한 모습. ⓒ2012 HelloDD.com

김 박사팀이 개발한 로봇은 4방향에서 발사되는 레이저 주사를 이용, 배관 내부의 모습을 3차원으로 복원한 다음 고화질로 전송함으로써 1mm 이하(탐지 가능 최소 크기 0.47mm) 크기의 미세 결함까지 정확하게 탐지할 수 있다. 또한 이동시 0.1mm 간격으로 레이저를 발사해 이동 거리를 측정함으로써 로봇의 위치 좌표와 결함의 발생 위치를 정확히 알아낼 수 있다. 아울러 크기 대비 출력이 높은 모터를 선택함으로써 소형이면서도 충분한 구동력을 확보하고, 로봇이 배관에 접촉해 나선형으로 이동하는 나사 구동 방식을 채택해 30kg의 물체까지 견인할 수 있는 강한 추진력을 얻을 수 있었다. 이로인해 배관 내부를 최대 100m까지 이동할 수 있게 됐다.

원자력연 측에 따르면 개발된 로봇은 이물질과 파임, 용접 부위 불량 등 미세 결함으로 인한 배관 파손 및 폭발 가능성을 사전에 탐지할 수 있어 일차적으로는 화력 발전소 비 가동 기간에 투입돼 배관 안전성 검사에 활용될 수 있을 것으로 보인다. 김 박사는 "배관 내부의 세 축을 지지점으로 삼아 전진하며 지름 50㎝ 중구경 배관을 검사할 수 있는 로봇도 개발, 소구경 배관 검사 로봇과 연계 활용시 다양한 구경을 가진 배관 검사에 활용할 수 있다"며 "이번에 개발된 기술을 기반으로 향후 지름 10㎝ 미만의 극소구경 배관을 포함, 다양한 배관을 검사할 수 있는 로봇을 개발해서 원자력 발전소, 화학 플랜트, 가스배관 검사 등에 확대 적용할 계획"이라고 말했다.
▲투명 배관에 넣고 작동하는 모습. ⓒ2012 HelloDD.com
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