대형 부품도 문제없습니다.
Andritz Hydro는 대형 부품의 품질 관리 문제에 대응하기 위해 PolyWorks|Inspector™를 도입하였습니다.
오스트리아의 그라츠에 본사를 두고 있는 Andritz Group은 Andritz Hydro, Andritz Pulp & Paper, Andritz Metals, Andritz Separation, Andritz Automation으로 구성되어 있으며, 수력 발전소, 제지 산업, 금속 가공 및 철강 산업, 그리고 고형물/액체 분리 분야의 산업 및 공공 부문에 설비, 장비, 서비스를 제공하는 세계적인 선도 기업입니다.
지난 170여 년 동안, Andritz Hydro는 수력 발전 분야에서 세계 시장을 선도하는 기업으로서의 명성을 쌓아왔습니다.
현재 Andritz Hydro는 수력 발전소를 위한 전기-기계 시스템 및 서비스를 제공하는 글로벌 공급업체로 본사는 오스트리아 빈에 위치해 있으며,
전 세계 20개국에 50개 이상의 지사를 운영하고 있습니다.
회사는 다음의 5개 주요 사업 부문 대형 수력, 서비스 및 개보수, 소형 수력, 터보 발전기, 그리고 펌프 로 구성되어 있습니다.
즉, 수력 발전 분야에 있어서는 그 누구보다도 전문성을 갖춘 기업입니다.
과제
프란시스 터빈의 품질 관리
독일 라벤스부르크에 위치한 Andritz Hydro 공장은 터보 발전기, 터빈, 밸브 등 수력 발전소용 부품 생산에 전념하고 있으며, 프랜시스 터빈과 같은 대형·중량 부품을 포함한 모든 부품에 대해 철저한 품질 관리를 수행해야 합니다.
최대 800메가와트(MW)의 전력을 생산하는 프랜시스 터빈은 그야말로 거대한 존재입니다. 주조 재질로 제작된 이 터빈은 무게가 200톤에 달하며, 직경은 거의 8미터에 이릅니다. 이 터빈 하나가 생산하는 전력은 중형 원자력 발전소 한 곳의 발전량에 맞먹을 정도로 막강한 출력을 자랑합니다. 그러나, 그 크기와 출력에도 불구하고 프랜시스 터빈은 사실상 고정밀 부품입니다.
터빈의 효율성은 블레이드의 정밀도와 위치 정확도에 전적으로 달려 있기 때문입니다. 따라서 품질 관리는 필수적입니다.
분당 120회전의 속도에서는 부품이 약간만 변형되어도 엄청난 영향이 발생할 수 있습니다.
베네수엘라 구리 2 발전소의 프란시스 터빈.
Andritz Hydro에서는 200톤에 달하는 부품의 품질 관리를 보장하는 일이 특별한 과제를 안겨줍니다. 우선, 프랜시스 터빈의 거대한 물리적 크기 자체가 측정 작업을 매우 어렵게 만들며, 적절한 장비 없이는 사실상 측정이 불가능합니다. 게다가, 이처럼 거대한 부품임에도 불구하고, 정밀도는 1/100mm 단위로 요구됩니다.
Andritz Hydro Ravensburg에서 시험 및 측정 부문 책임자이자 입고 품질 보증, 검사 및 수리를 담당하는 예네르 코크마즈(Yener Korkmaz)는 “타겟 포인트 측정, 정렬, 분석 등의 측정 작업 자체가 어려운 것은 아닙니다. 실제로 가장 큰 어려움은 부품에 접근하는 것입니다. 작업 공간이 제한적이라 측정을 위해 더 나은 위치로 이동할 수 없는 상황이 많기 때문입니다.”라고 말했습니다.
부품이 측정 테이블 위에 독립적으로 놓여 있지 않고, 모든 방향에서 접근 가능한 것도 아니었기 때문에, 과거에는 코크마즈와 그의 팀은 거대한 부품을 용접이 이루어지는 위치, 즉 다른 부품 및 공구들이 혼재된 곳에서 직접 측정할 수밖에 없었습니다. 또한 게이지를 이용한 측정은 게이지의 소재에 따라 측정값이 달라지는 경우가 많아 정밀도가 떨어졌습니다.
솔루션
Andritz Hydro는 터빈의 품질 보증 작업을 수행하기 위해 3D 계측 기술을 도입했습니다. 터빈의 측정 지점들 중 상당수가 부분적으로 가려져 있거나 접근이 어려웠기 때문에 촉각식 측정 장비가 가장 적합한 해결책으로 선택되었습니다. 또한, 측정해야 할 포인트의 수가 그리 많지 않았기 때문에 이 방법은 특히 실용적이었습니다. 선정된 3D 계측 솔루션은 FaroArm, Faro 레이저 트래커, 그리고 PolyWorks|Inspector™ 소프트웨어였습니다. 이 솔루션을 도입한 이후, 부품의 크기와 무게는 더 이상 장애물이 되지 않았습니다.
삽의 각도를 측정하려면 몸을 비틀어야 합니다.
측정 데이터의 정렬과 분석을 위해 PolyWorks|Inspector™가 선정되었습니다. 실제로 Andritz Hydro는 3년 전에 이미 기존 정렬 소프트웨어를 PolyWorks®로 교체한 바 있습니다. 교체의 주된 이유는 이전 소프트웨어가 정렬 기능 면에서는 충분했지만, 분석 및 데이터 내보내기 기능 측면에서 PolyWorks가 훨씬 더 다양한 장점을 제공했기 때문입니다.
Andritz Hydro Ravensburg의 측정 및 시험 부문 책임자인 한스-페터 클림(Hans-Peter Klimm)은 PolyWorks의 뛰어난 유연성과 확장성을 높게 평가하며 다음과 같이 말했습니다. "대부분의 소프트웨어는 특정 기능을 제공하고, 그 기능으로 원하는 결과를 얻지 못하면 더 이상 방법이 없습니다. 하지만 PolyWorks에서는 원하는 목표에 도달하기 위해 다양한 접근법을 사용할 수 있습니다. 다양한 내보내기 및 가져오기 옵션과 다양한 인터페이스를 활용할 수 있어 특정 문제에 대한 창의적인 해결책을 찾을 수 있습니다."
“우리가 PolyWorks를 선택한 이유는, 다양한 보고서 형식과 유연한 기능을 제공했기 때문이며, 또한 Duwe-3d가 제공한 탁월한 기술 지원 덕분이기도 합니다!”
코크마즈는 또한 조직 내 모든 부서가 각기 다른 데이터 처리 요구사항을 가지고 있으며, PolyWorks는 그러한 요구되는 모든 형식을 원활하게 사용할 수 있음을 입증했다고 덧붙였습니다. 그는 "PolyWorks를 선택한 이유는 뛰어난 유연성, 다양한 보고서 형식 지원, 그리고 Duwe-3d가 제공하는 우수한 기술 지원 때문이었습니다!"라고 강조했습니다. 또한 코크마즈는 Lindau에 위치한 Duwe-3d AG를 통해 직원들이 PolyWorks|Inspector 소프트웨어의 기본 교육을 받을 수 있었고, 생산 현장에서 필요한 매크로 프로그래밍 지원까지 제공받을 수 있었던 점에 크게 만족했습니다.
이러한 3D 측정 솔루션 덕분에 부품의 거대한 크기에서 오는 어려움은 모두 해결되었습니다. 하지만 이러한 솔루션이 도입되었음에도 불구하고, 대형 터빈 측정 작업이 일상적인 업무가 된 것은 아닙니다. Andritz Hydro는 양산 부품이 아닌, 고객의 요구에 따라 맞춤 제작된 독자적인 부품을 생산하기 때문에 측정 요구사항은 매번 달라집니다. 이에 대해 클림은 "우리가 측정하는 터빈 하나하나는 그 자체로 별도의 프로젝트입니다!"라고 말했습니다.
레퍼런스 및 측정 포인트가 있는 PolyWorks 부품의 CAD 모델.
장비 위치 변경
부품의 크기와 제한된 접근성으로 인해, 측정 암 또는 트래커의 위치를 자주 이동해야 합니다.
그러나 PolyWorks는 측정 암을 좌표계에 등록하는 두 가지 방법을 제공하여, 3D 측정 장비의 위치 변경 작업을 간소화합니다.
- 여러 위치에서 측정 가능한 기준점을 이용하는 방법: 이전 위치의 기준점을 여전히 새 위체에서도 접근 가능한 경우.
- 트래커와 측정 암을 결합해 측정 암을 트래커의 좌표계에 등록하는 방법.
장비 위치가 변경될 때마다, 측정 암은 트래커의 좌표계를 기준으로 참조 위치를 설정합니다. PolyWorks는 추가 기준점을 따로 측정할 필요 없이, 측정 암을 트래커의 좌표계에 자동으로 등록해 줍니다.
이미지 캡션프로젝트 데이터는 PolyWorks|Talisman 앱을 사용하여 iPod에서 작동할 수 있습니다.
"PolyWorks|Talisman™은 우리에게 매우 유용한 도구입니다!"
휠이나 샤프트 내부 깊숙한 곳과 같이 접근이 어려운 측정 포인트의 경우, Apple® 모바일 기기용 애플리케이션인 PolyWorks|Talisman™이 큰 도움이 됩니다.
Korkmaz 디렉터는 이렇게 말했습니다. “PolyWorks|Talisman은 우리에게 매우 유용한 도구입니다! 동료가 자리를 비웠거나, 작업자가 위험한 위치에 있어 컴퓨터에 접근할 수 없는 상황에서도 Talisman이 해결책이 되어줍니다.” 원격 액세스를 통해 측정을 시작할 수 있고, 이후 측정 프로젝트 데이터는 컴퓨터에서 바로 확인할 수 있습니다. 측정 담당자는 측정 결과를 즉시 검증할 수 있으며, 측정 오류가 발생할 경우 바로 수정 작업을 진행할 수 있습니다.
성과
측정해야 하는 부품들이 대부분 대형이기 때문에, Andritz Hydro의 고객들은 부품 전체에 접근하기 위해 부품 주변에 구조물을 설치하는 경우가 많습니다. 이러한 구조물은 부품 전체를 검사할 수 있도록 도와주지만, 공간이 제한적이라는 치명적인 단점이 있습니다. 따라서 고객 앞에서 대형 게이지를 사용해 측정을 수행하는 것이 불가능하거나, 가능하더라도 측정 오차가 발생하는 경우가 종종 있었습니다.
그러나 3D 측정 솔루션의 이동성 덕분에, 부품 공급업체의 설치 현장에서 직접 품질 검사를 수행하거나, 발전소 내 터빈 설치 작업을 지원하는 것도 가능해졌습니다. 협소한 공간에서 작업하는 것이 더 이상 장애물이 되지 않습니다.
과거에는 100톤짜리 블레이드 한 개를 측정하는 데 기술자 2명과 최대 하루 반이 소요되었습니다. 그 중 상당 시간은 측정 장비를 설치하고, 제한된 공간과 수많은 케이블, 납땜 작업 등을 피하며 작업 환경을 정리하는 데 사용되었습니다. 그러나 3D 측정 솔루션을 도입한 이후, 이 작업은 단 한 명의 기술자가 약 2시간 만에 완료할 수 있게 되었습니다.
PolyWorks의 활용이 점점 늘어나고 있는 것과 관련해, 코크마즈는 다음과 같이 말했습니다.
“PolyWorks를 사용하면 측정 결과의 정밀도와 반복성이 향상되는데, 이것이 가장 중요한 요소입니다!”
Andritz에서 PolyWorks의 미래
현재의 3D 측정 기술이 신뢰성을 입증하면서, Andritz에서는 그 활용 범위를 더욱 확대하고 있습니다. 이제 3D 측정 기술은 품질 관리뿐만 아니라 부품 제조 과정에서도 사용되고 있습니다. 예를 들어, 부품을 용접하기 전, 솔더 루트(solder roots) 배치와 같은 공정 전에, Andritz는 PolyWorks와 FARO 레이저 트래커를 활용해 모든 구성 요소의 정확한 정렬 상태를 확인합니다.
이 사례 연구는 원래 Duwe-3d에서 독일어로 최초 게시되었습니다.
