대용변수를 이용한 상태기반 보전방식의 설계
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2021
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학술저널
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28-28(1쪽)
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시스템의 상태를 점검하여 사전에 보전을 실시함으로써 고장발생을 예방하는 상태기반 보전방식은 1940년대 말부터 있었던 전통적 개념이다. 그러나 과거에는 시스템 상태 점검의 물리적인 어려움이나 경제성 측면에서 상태기반보전의 응용은 제한적이었다. 최근 센서와 IT기술의 발전과 더불어 시스템 상태 자료의 보다 경제적인 수집이 가능해졌다. 이에 따라 상태기반보전 방식은 시스템의 경제적인 운용과 보전의 수단으로 재조명되고 있다.
상태기반보전은 시스템의 고장이 순간적으로 발생하는 하나의 사건이 아니라 시스템 성능이 시간을 두고 점진적으로 저하되어가는 과정이라는 인식에 근거한다. 고장은 시스템 성능이 어느 수준 이상으로 떨어질 때 발생하는 것으로 이해하는 것이다. 이와 같은 관점에서 시스템의 성능저하 과정을 묘사한 것이 P-F간격 모형이다.
그런데 시스템의 성능 저하과정은 직접 관측할 수 없어 센서를 이용하여 간접 관측할 경우가 많다. 여기서 간접 관측되는 변수를 성능변수에 대비하여 대용변수라고 하는데 대용변수의 관측 값이 어느 수준에 이르렀을 때 시스템을 보전할 것인가가 위험방지 측면이나 경제적인 측면에서 매우 중요한 문제가 된다. 본 연구에서는 이와 같이 성능 변수와 상관관계를 가진 대용변수를 이용하여 상태기반보전방식을 결정하는 문제를 취급한다. 먼저 시스템 성능저하에 관해 P-F 간격 모형을 전제하고 성능변수(성능저하량)와 대용변수 간의 관계를 모형화한 다음 보전을 위한 최적 기준치를 설정하는 방법을 제시한다. 예제를 통해 해를 구하는 과정을 보여주고 수치적인 분석을 통해 민감도, 강건성 등에 대해서도 살펴본다.
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