원자력연, 와이어로프 비파괴검사장치 '로프 닥터' 개발

[투데이에너지 김진우 기자] 한국원자력연구원(이하 연구원)이 와이어로프의 안전성을 정밀 진단하는 비파괴검사장치 '로프 닥터’(Rope Dr.)'를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구는 2022년부터 산업통상자원부 로봇산업기술개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.

와이어로프는 스키장 리프트, 엘리베이터, 해양 항만 크레인 등 주요 설비에 쓰이는 핵심 부품으로 수십 가닥의 얇은 강선으로 이뤄져 있다.  장기간 운용할 경우 결함이 발생할 수 있어 주기적인 안전 검사가 의무화돼 있다.

지금까지는 자속누설탐상(Magnetic Flux Leakage, MFL) 기법을 이용한 해외 장비에 의존해 왔다.

이 방식은 와이어로프에 강한 자석을 대어 자력을 띠게 한 뒤 내부에 단선이나 균열이 있으면 그 부근에서 자기장이 새어 나오는 현상을 센서로 감지해 결함을 찾아낸다. 로프가 움직이는 상태에서도 내부·외부 결함을 동시에 확인할 수 있어 현장 검사에 널리 쓰이고 있다.

그러나 해외 장비 특성상 도입과 유지보수에 비용과 시간이 많이 소요돼 국산 장비 개발의 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다.

이런 요구에 따라 연구원은 개발에 착수했으며 강토 박사 연구팀(재료안전기술연구부)이 개발에 성공했다.

연구팀은 기존의 자속누설탐상 기법을 활용했으나 최적화된 장비 경량화 설계를 통해 무게를 30% 이상 줄였다. 특히 국내 최초로 자기장 감지 센서를 자체 설계하고 제작해 핵심 기술을 확보했다.

연구원에 따르면 로프 닥터는 강선 1가닥만 손상돼도 결함을 검출할 수 있으며, 이는 전체 로프 단면적의 0.5% 수준으로 해외 장비와 동등한 성능이다. 동시에 장비 가격 및 유지보수 비용은 절반 이하로 줄이고 고용량 배터리와 WiFi 데이터 전송 기능을 갖춰 현장 활용성을 높였다고 설명했다. 

이어 이 장치를 기존 와이어로프에 추가로 설치하면 로프가 순환하면서 내부·외부 결함을 실시간으로 검사할 수 있다. 중대재해 위험이 큰 현장에 적용할 수 있어 시설 안전성과 검사 신뢰도를 높일 것으로 기대된다고 덧붙였다. 

연구팀은 개최 예정인  한국구조물진단유지관리공학회 가을 학술발표회와 한국비파괴검사학회 추계학술대회에서 로프 닥터를 선보이고 학계와 산업계에 성과를 공유할 예정이다.

김동진 연구원(재료안전기술연구부장)은 "원자력 발전소 건설 및 운영 시 사용되는 크레인 와이어로프 결함 검사에도 활용이 기대돼 향후 발전소 안전성 향상에 큰 기여가 예상된다"고 말했다.

한편 연구원은 특허 1건, 설계도, 로프 닥터 운영 프로그램 등을 포함한 이 기술을 설비 안전성 및 수명 평가 전문 기업인 '피레타'에 이전했다. 피레타는 이를 바탕으로 해양 항만 크레인 비파괴검사 시장 진출을 추진할 계획이다.