배열회수보일러 배관 절단 없이 손상 검사 역할
보일러 1호기당 연간 12억 운영비용 절감 기대

검사로봇장치 모형도(왼쪽)/ 실제 제작한 검사로봇장치가 배관 내부를 검사하는 모습(오른쪽)

한전 전력연구원이 국내 최초로 가스터빈 발전소의 핵심 설비인 배열회수보일러 열교환기 내부를 감시할 수 있는 로봇을 개발했다.
배열회수보일러는 가스터빈에서 터빈을 돌린 후에 배출되는 연소가스의 열에너지를 다시 이용해 증기터빈을 회전시켜 발전하는 설비로, 발전소의 효율을 높이고 대기오염을 줄이는 역할을 한다. 
약 600℃의 고온과 대기압의 100배에 이르는 고압의 환경에서 가동되며, 이로 인해 설비의 손상이 심하고 높은 유지보수 비용이 발생한다.
배열회수보일러 배관의 내부 손상이 발생하면 육안점검으로는 식별할 수 없기 때문에, 결함이 의심되는 부위의 배관을 절단해 산업용 내시경으로 검사를 수행해왔다.
배관을 절단하는 경우, 절단 부위가 완벽하게 복원되기 어려워 이후 손상의 원인 으로 작용한다.
한전 전력연구원은 이같은 문제를 해결하고자 2020년부터 배열회수보일러의 절단 없이 배관의 내부를 검사할 수 있는 로봇 장치 개발에 대한 연구를 진행했다. 
이 연구를 통해 카메라와 소형의 자기센서를 결합한 검사장치와 이 검사 장치를 이동시킬 로봇 셔틀이 포함된 검사로봇 장치를 개발했다. 
전력연구원이 자체 제작한 검사로봇 장치가 배관 내부로 들어가면, 카메라와 자기센서를 이용해 배관의 손상 여부를 검사하고 전송, 그 결과를 즉시 모니터로 확인할 수 있다. 
자기센서는 재료가 손상된 부위에서 변화하는 자기장을 감지해 결함을 검출하는 센서로, 육안으로 확인되지 않는 손상까지 감지할 수 있다. 
자기센서와 고해상도 LCD 카메라가 병합한 형태인 검사 장치는 배관 내면의 육안점검과, 결함의 상태 정보(크기, 깊이 등)를 동시에 분석이 가능하다. 
이로 인해 검사에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 절감하고, 관련 기술에 대한 3건의 특허를 출원했다.
한전 전력연구원은 배열회수보일러 배관 내면을 모사한 환경에서 사전시험을 한 결과 자체 제작한 검사로봇 장치의 성능 검증을 마쳤다. 
검사로봇 장치를 국내 발전소에 적용할 경우, 작업자의 안전 확보는 물론 발전 보일러 1호기 당 연간 유지보수 비용 8억원, 고장에 따른 운전 정지비용 4억원 등 총 12억원의 비용 절감이 가능하다.
한전 전력연구원은 향후 검사로봇 장치를 멕시코 노르테 발전소에 우선 적용할 계획이다.
그 외 배열회수보일러를 보유한 국내외 발전소에 확대적용을 추진한다. 
전력연구원 관계자는 “배열회수보일러 배관 내면 검사로봇 장치를 적용함으로써 가스터빈 발전소의 운영비용을 절감하고, 안정적인 전력공급에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.