스마트 센서 네트워크로 항공기 유지보수 비용 및 가동 중단 절감

항공기와 우주선 유지보수는 전통적으로 시간과 비용이 많이 드는 수동 검사에 의존해 왔습니다. 센서-액추에이터 네트워크의 최근 발전이 구조 건전성 모니터링(SHM), 복잡한 항공우주 구조물의 무결성을 자동 평가하는 혁신적 방법을 통해 이 지형을 변화시키고 있습니다. SHM이 주목받으면서 채택과 개발을 촉진하기 위한 새로운 국제 항공우주 컨소시엄이 출범했습니다.

"우리는 본질적으로 항공기를 위한 신경계를 구축하고 있습니다."라고 스탠퍼드대 항공우주학 교수이자 구조 건전성 모니터링-항공우주 산업 운영위원회(SHM-AISC) 의장인 푸-쿠오 창(Fu-Kuo Chang)은 말합니다. "SHM 기술은 유지보수 팀에 인체가 내부 변화를 감지하듯 항공기 구조 건전성에 대한 실시간 데이터를 제공합니다."

수동 검사를 대체함으로써 SHM은 인력 요구와 항공기 가동 중단을 크게 줄일 수 있습니다. 에어버스(Airbus) SHM 기술 리더 홀거 슈펙만(Holger Speckmann)은 "SHM은 에어버스 '지능형 구조(Intelligent Structure)' 철학의 핵심 동력입니다. 직접 유지보수 비용 절감, 가용성 향상, 새로운 설계 가능성 개척으로 고객에게 향상된 함대 성능을 제공합니다."라고 말합니다.

보잉 상용기 787 지원 및 서비스 매니저 존 C. 콜스(John C. Coles)는 "SHM은 가시적 손상 온보드 검사로 외부 비파괴 검사 장비 필요성을 없애고 수리 계획 시간을 단축하여 항공사에 운영 효율을 제공합니다."라고 덧붙입니다.

SHM-AISC

SHM-AISC는 2006년 11월 7일 스탠퍼드에서 첫 회의를 열었습니다. 회원들은 헌장을 채택하고 관리 이사회를 구성했으며 창이 초대 의장으로 선출되었습니다. 이사회에는 주요 항공우주 기업(에어버스, 보잉, EADS, 엠브라에르, 허니웰, BAE 시스템즈), 규제 기관(FAA, EASA), 정부 기관(미 공군, 미 육군, NASA), 연구 기관(샌디아 국립연구소, 스탠퍼드대) 대표가 포함됩니다.

SHM-AISC의 미션은 상업 및 군용 항공우주 애플리케이션 전반에 SHM 구현을 위한 통합 전략을 수립하는 것입니다. 이는 시스템 성숙도, 유지보수, 지원성, 업그레이드, 확장을 다루는 표준, 절차, 인증 가이드라인 개발을 포함합니다. 향후 워킹 그룹이 세부 과제를 수행하며, 첫 번째인 상업 항공 그룹이 2년 내 표준 초안을 작성할 예정입니다.

SHM 기술 소개

SHM은 차량 구조물 내부에 내장된 자급형 분산 센서-액추에이터 네트워크를 활용합니다. 최소한의 인적 개입으로 지속적 모니터링, 검사, 손상 탐지를 제공합니다. 결함 식별을 넘어 운용 사용의 영향을 평가하고 물리적 손상의 조기 경보를 발령하여 비행 안전을 보존하고 미래 설계 개선에 정보를 제공하는 선제적 유지보수를 가능하게 합니다.

NASA는 2002년 컬럼비아호 사고 후 우주왕복선 프로그램에 SHM을 구현했습니다. NASA 수석 과학자 윌리엄 프로서(William Prosser)는 "열 보호 시스템 충격 손상이 온보드 SHM 필요성을 부각시켰습니다. 결과적으로 날개 앞전 충격 탐지 시스템이 이제 모든 왕복선 비행을 모니터링하며, 유사 시스템이 국제우주정거장과 차세대 우주선에 검토 중입니다."라고 설명합니다.

미 공군은 재사용 발사체인 우주 작전 차량(Space Operations Vehicle)에 SHM 적용을 탐구 중입니다. 공군 연구소 구조 건전성 평가 팀 리더 마크 M. 데리소(Mark M. Derriso)는 "자동 시스템이 임무 후 몇 시간 내 전체 구조를 평가하고 비행을 재인증하여 턴어라운드 간소화로 발사 비용을 절감할 수 있습니다."라고 말합니다.

2006년 7월 스페인 그라나다에서 열린 제3회 유럽 구조 건전성 모니터링 워크숍에서 산업계와 정부 리더들이 SHM 구현 표준화를 위한 업계 전반 정책과 절차 필요성을 강조했습니다. 이 합의가 SHM-AISC 결성으로 이어졌습니다.

FAA 항공기 감항성 NDI 검증 센터 기술 직원 데니스 로치(Dennis Roach)는 "유지보수와 수리가 현재 상업 함대 운영 비용의 약 1/4을 차지합니다. SHM은 이 상승하는 비용을 억제할 시의적절한 솔루션을 제공합니다."라고 관찰합니다.