대형 왕복식 내연 기관(RICE)과 보어스코프는 길고 흥미로운 역사를 공유합니다. RICE가 산업용 내시경, 다시 말해 보어스코프를 혁신하는 데 기여했다는 사실을 알고 계셨나요? 그리고 지금 보어스코프는 RICE 검사 툴킷의 필수적인 요소가 되었습니다.
왕복식 내연 기관에 관한 이 블로그 시리즈를 통해 보어스코프와 RICE의 얽히고설킨 관계에 대한 이야기를 들어보세요. 보어스코프로 이 복잡한 기계를 어떻게 적절하게 시각적으로 검사할 수 있게 되었는지 설명드리겠습니다. 또한 해체를 거의 또는 전혀 수행하지 않고 기관 구성 요소의 상태에 대한 핵심 정보를 제공하여 안전성 검사를 혁신하는 데 보어스코프가 수행한 역할에 대해서도 알아보겠습니다.
먼저, 시간을 거슬러 여행을 떠나보죠…
보어스코프의 탄생
대형 왕복식 내연 기관(RICE)은 기술이 빠른 속도로 확장되고 진화되며 더욱 복잡해지고 있었던 20세기 초에 등장했습니다. 다양한 산업에서 활용된 이 기관은 수리하는 데 비용과 시간이 많이 들었습니다. 문제가 작동에 영향을 미치기 전에 문제를 찾아내려면 정기적인 유지보수와 검사가 중요했습니다. 하지만, 이를 위해서는 완전히 기관을 해체해야 했으며, 이는 과도하게 많은 시간이 들고 비용 효율적이지 못했습니다.
그러나 2차 세계대전 후 단 20년만에 미국 물리학자 두 명이 RICE와 같은 복잡한 기계의 안전성 검사에 혁명을 일으킨 도구를 고안했습니다. 보어스코프의 발명으로 사용자는 좁고 도달하기 어려운 공간을 시각적으로 분명히 확인할 수 있었습니다. 보어스코프가 없었다면 이러한 작업을 위해 기계를 완전히 분해해야 했을 것입니다.
그러나 첫 번째 보어스코프는 그 모양과 크기 때문에 특정 공간에만 들어갈 수 있었기 때문에 상대적으로 사용이 제한적이었습니다. 이러한 한계점 때문에 이 도구의 디자인을 완벽하게 향상해야 할 필요성이 대두되었습니다.
보어스코프의 유형
원격 외관 검사(remote visual inspection, RVI) 장비의 복잡성이 심화될수록 이동성, 시각적 정밀성. 다기능성이 더 뛰어난 보어스코프에 대한 요구도 증가했습니다. 현재 기본적으로 세 가지 유형의 보어스코프(리지드, 플렉서블 및 비디오)가 있습니다.
산업용 목적으로 사용된 첫 번째 보어스코프 유형은 리지드 보어스코프였습니다. 이 보어스코프는 연마 스테인리스강으로 제작된 강직형 스코프였습니다. 이 혁신 기술은 당시에는 상당한 진보를 의미했지만, 그 사용이 제한적이었으며 기관 굴곡부의 공간 등 다양한 장비에서 접근이 불가능한 부분은 보기가 어려웠습니다.
이러한 필요성은 플렉서블 보어스코프 발명의 자극제가 되었습니다. 이 보어스코프는 광섬유를 사용하여 보어스코프 설계의 유연성을 높였습니다. 파이버스코프는 이미지 전달을 위해 조정 가능한 로드와 광섬유 다발을 사용했으므로 사용자는 모퉁이와 굴곡부의 공간에 접근할 수 있었습니다. 플렉서블 보어스코프는 추가 광원 및 어댑터 키트와 같은 부속품을 별도로 추가할 수 있습니다.
현재는 다기능성과 사용 편의성을 갖추었으며 이미지와 비디오를 모두 촬영할 수 있는 비디오스코프가 최첨단 보어스코프 검사 기술입니다. 예를 들면, 비디오스코프는 더 적은 부속품을 사용하여 더 빨리 실시간으로 검사 활동을 기록할 수 있습니다. 그리고 조명이 없어도 고품질 이미지와 비디오를 생성합니다(그림 1).
그림 1 - 리지드 보어스코프, 파이버스코프 및 비디오스코프의 주요 특징 비교.
기관 유지보수에 보어스코프가 필수적인 이유
오늘날, RICE는 전력 생산 또는 프로펠러 샤프트 및 펌프와 같은 기계 장비 구동 등을 위해 여러 산업에서 흔히 사용됩니다.
이러한 대형 기계를 최적으로 사용하고 안전성과 지속적 수명을 유지하려면 각 개별 부품의 상태를 이해하는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 이상적으로는 기계를 해체하지 않고 부품에서 손상 또는 고장의 징후를 확인해야 합니다. 장비 매개변수 측정에 사용되는 방법은 상태 모니터링(condition monitoring, CM)이라고 알려져 있습니다. 각 CM 기법은 기관에 대한 특정 유형의 정보를 제공하며, 개별적으로 사용해도 유용하고 함께 사용해도 유용합니다. 예를 들면, 다음과 같은 기법이 RICE에 흔히 사용됩니다.
- 계측 – 기관의 센서가 온도, 압력, 진동, 배기 가스 구성 등의 매개변수를 지속적으로 모니터링합니다.
- 사용된 오일 분석–오염, 마모 또는 손상과 관련이 있는 오일의 품질 저하 또는 입자의 존재를 알 수 있도록 오일 샘플을 정기적으로 수집하여 검사실에서 분석합니다.
- 보어스코프 검사(borescope inspection, BSI) – 내부 부품을 거의 또는 전혀 해체하지 않고 육안으로 검사합니다.
- 해체 – 검사, 정비 또는 부품 교체를 위해 부품 또는 전체 기관을 해체합니다.
계측 및 사용된 오일 분석은 정상적인 작동을 방해하지 않는 비침습적 기법이므로 CM의 첫 단계로 널리 간주됩니다. 그러나 이러한 기법을 통해 얻은 정보가 항상 충분하지는 않습니다. 따라서 일반적으로 예방적 유지보수 전략의 일환으로 또는 사후 대응적 유지보수 도구로서 정기적인 보어스코프 검사가 필요합니다.
그림 2 - 연소실(실린더)
실린더라고도 불리는 연소실은 왕복식 기관의 보어스코프 검사의 주요 대상입니다(그림 2). 연소실을 둘러싼 부품은 고압과 고온에 노출되므로 손상 및 마모 여부를 정기적으로 모니터링해야 합니다.
비디오스코프는 멀리 떨어진 목표물에 대한 고해상도 이미지를 제공하므로 해체 없이 필수 부품의 부식, 막힘 또는 균열 등의 주요 결함을 파악하는 데 사용할 수 있습니다. 비디오스코프를 사용하면 더 상세하게 높은 접근성을 활용하여 분석적 측정을 수행할 수 있습니다. 따라서 검사자는 처음부터 더 나은 의사결정을 내려 비용과 시간을 절약할 수 있습니다.
Evident의 원격 외관 검사(remote visual inspection, RVI) 포트폴리오의 IPLEX™ G Lite 비디오스코프와 IPLEX GT 비디오스코프를 RICE 검사에 적극 추천합니다. 이 두 비디오스코프 모두 고품질 이미지를 제공하므로 부품 평가와 추가적인 보고가 가능합니다.
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