업종: 유틸리티/발전 혁신적인 기술과 효율적인 협업으로 플로리다주 탬파에 현대화된 Big Bend 발전소 납품
제품: OpenBuildings, ContextCapture, Descartes, LumenRT, MicroStation, Navigator, Pointools, ProStructures, STAAD
사용자: Sargent & Lundy
국가: 미국

Copel 댐의 안전 계획 준비에 디지털 트윈 사용
제품: OpenBuildings, ContextCapture, Descartes, iModel.js, LumenRT, MicroStation, OpenBuildings, OpenRoads
사용자: Companhia Paranaense de Energia(Copel)
국가: 브라질

10월 21, 2019

디지털 트윈은 전력 운영자가 설계 정확도, 프로젝트 비용 절감 및 규정 준수를 향상시키도록 지원합니다

유틸리티 기업들은 프로젝트 납품 시 부문 간 협업을 향상시키고, 유지보수 및 검사 작업을 간소화하며, 규정 준수 보고 요건을 충족하기 위해 디지털 트윈 워크플로우를 점점 더 많이 채택하고 있습니다. Year in Infrastructure 2019 후보 중에는 디지털 트윈을 구현하고 있는 두 개의 전력 회사가 있습니다. 이는 미국 플로리다주 탬파에 있는 8억 5300만 달러 Big Bend 발전소를 운영하는 Sargent & Lundy와 브라질의 Copel 댐 안전 계획 책임지고 있는 Companhia Paranaense de Energia(Copel)입니다.

플로리다주 중서부에서 75만 명 이상의 소비자에게 전력을 공급하는 Emera 회사인 Tampa Electric Company(TEC)는 2018년에 Big Bend 발전소를 석탄에서 가스 연소 복합 사이클 시설로 전환하기 위한 현대화 프로젝트를 시작했습니다. Big Bend 발전소는 1,500에이커의 부지에 4개의 석탄 연소 설비와 1,700메가와트 이상의 총 출력을 갖추고 있습니다. 15년 동안 4개의 발전 설비가 추가되었고 2009년에는 천연 가스 피킹 장치가 설치되어 피크 수요 기간 동안 추가 전력을 공급했습니다.

TEC는 증가하는 수요를 충족시키면서 안전하고 신뢰할 수 있으며 비용 효율적인 전력 공급을 지속하기 위해, 발전 과정에서 석탄 소비를 없애는 현대화 프로젝트를 개시했고 추가로 발전 과정에서 물 사용을 줄이고, 폐수 발생을 최소화하며, 고형 폐기물을 제거하고, 배출가스를 감소시키고자 했습니다.  이 프로젝트에는 2개의 연소 터빈 발전기(CTG), 2개의 열 회수 증기 발전기(HRSG), 그리고 기존의 1호 증기 터빈 발전기(STG)의 재급전을 위한 주요 변경사항이 포함됩니다. 이 프로젝트의 범위에는 관련 송전 및 상호 연결 시설과 천연 가스 인프라도 포함됩니다. 

Sargent & Lundy는 MicroStation의 전체 모델링 기능을 활용하여 다중 분야 설계 모델과 2,000개 이상의 파일로부터 생성된 디지털 트윈을 지속적으로 업데이트했습니다. 또한 MicroStation을 사용하여 물리적 자산의 레이저 스캔으로부터 포인트 클라우드 데이터를 통합한 다음 엔지니어링 구성 요소 및 준공 상태 설계로 향상시켰습니다.

이 디지털 컨텍스트는 STAAD와 ProStructures를 포함한 OpenBuildings 및 벤틀리의 개방형 시뮬레이션 애플리케이션을 통해 발전소를 설계하는 데 사용되었으며 파이프 지지 보조 강철의 통합을 최적화하고 아연 도금 강의 현장 용접을 줄임으로써 프로젝트 비용을 미화 50만 달러 이상 절약했습니다. 또한 LumenRT를 사용하여 시각화함으로써 설계에 생동감을 불어 넣었습니다.

디지털 트윈을 사용함으로써 협업이 향상되었고 정시 납품을 보장하기 위한 모범 사례 구현에 보다 더 집중할 수 있었습니다. 디지털 트윈은 시각화 및 디자인 검토 워크플로우에 사용되었으며, 이를 통해 팀은 내부 및 외부 이해 관계자와 즉각적인 피드백을 주고 받으며 응답 시간을 40% 단축하고 시공성, 현장 안전 및 장기 유지보수 계획을 향상시킬 수 있었습니다. 이러한 협업 모델 검토를 통해 도면 배포 수량이 줄어들어 약 200시간의 리소스 시간을 절감했습니다. 또한 디지털 컨텍스트를 활용하여 설계 정확도가 20% 향상되었고 현장 방문은 절반으로 줄었습니다.

“디지털 트윈을 사용한 혁신은 당사의 설계자가 모든 엔지니어링 데이터를 신뢰할 수 있는 단일 소스 모델에 정렬하여 기존 조건으로 설계하고 변경의 영향을 즉시 확인할 수 있도록 해주는 중대한 변혁입니다”라고 Sargent & Lundy의 설계 관리자인 Edward Hanko는 말했습니다. “엔지니어가 문제를 효율적으로 해결하고 설계의 영향을 확신할 수 있게 해주는 이 기능의 사용은 매우 유용했습니다.”

최근 발효된 브라질의 법률에 따라 Copel은 자신들이 운영하는 댐에 대한 새로운 안전 요구사항을 이행해야 했습니다. Copel은 자체 소유 발전소 30개소를 운영하고 있으며 11곳에는 지분을 갖고 있습니다. 여기에는 24개의 수력 발전소, 2개의 열 발전소 및 15개의 풍력 발전소가 포함되며 총 설치 용량은 5,675메가와트입니다. Copel은 또한 4,647km의 송전선과 45개의 변전소를 통해 460만 이상의 고객에게 서비스를 제공하고 33,495km의 광섬유 라인을 통해 178,000명의 통신 소비자에게 서비스를 제공합니다. Copel은 오랫동안 수력 발전소에 대한 환경 영향 연구 및 건설 보고를 수행했으며 지속 가능한 개발을 위해 노력하고 있습니다.

새로운 연방 법률이 2010년에 발효되어 새 국가 댐 안전 계획인 Política Nacional de Segurança de Barragens(PNSB)를 수립되었으며, 에너지 생성을 포함한 모든 용도의 물 저장에 대해 댐에 적용되고 있습니다. PNSB는 경영진이 구조물의 안전성을 판단하는 것을 돕기 위해 각 댐에 대한 일련의 문서 작성을 요구합니다. 이 문서는 건설, 운영 및 유지보수의 기술 데이터를 포함하며 안전 계획 및 관리 도구로 사용됩니다.

2018년까지 Copel은 가장 오래된 댐의 기술 데이터 중 대표적인 부분만 가지고 있었으며, 대다수 자료는 댐 건설 시 손으로 그린 도면이었으므로 시간이 지남에 따라 손상되었습니다. 또한 일부 댐 구조는 변경 사항을 체계적으로 기록하지 않고 개조 및 변경되었으므로 해당 도면이 더 이상 유효하지 않을 것이라는 우려가 있었습니다.
이 팀은 오래된 도면의 해석, 접근하기 어려운 위치에 대한 측량, 분산된 정보의 컴파일 등과 같은 PNSB용 문서를 준비해야 하는 많은 과제를 극복했습니다. 전자식 측정 테이프, 주요 요소에 대한 사진 사용 등 철저한 측량에도 불구하고 이처럼 복잡한 댐의 모든 세부 사항을 기록할 수는 없었습니다. 댐, 배수로, 발전소 및 물 유입로와 도수로 같은 발전 회로의 일부 요소는 거친 지형과 자연 상태의 조밀한 수풀로 인해 접근하기가 어렵습니다.

Copel은 새로운 전략이 필요하다고 판단했습니다. 대부분의 댐 정보는 다크 데이터였기 때문에 팀은 현실 모델링 컨텍스트, 히스토리 데이터 및 벤틀리의 개방형 모델링 및 개방형 시뮬레이션 애플리케이션에서 생성되는 새로운 데이터를 결합하기 위해 각 댐마다 디지털 트윈을 생성해야 한다고 판단했습니다. Copel은 결국 10개의 댐 모두에 대해 댐 안전 계획(PSB)을 준수해야 할 필요가 있다는 것을 알게 되었으며, 첫 번째 단계로 세 개의 작은 수력 발전소를 대상으로 시범 프로젝트를 수행하고 디지털 트윈을 개발하기로 결정했습니다. Marumbi, Chaminé 및 Salto do Meio.

무인 항공기를 이용한 측량이 실시되었으며, 모든 이미지는 ContextCapture를 사용하여 처리되었습니다. 이 팀은 추가적으로 OpenBuildings 및 Descartes도 사용하여 디지털 트윈을 구축했습니다. 지형 및 레벨 커브에 대한 정보를 추출하고 OpenRoads Designer 및 MicroStation을 사용하여 모델을 완성했습니다. 그런 다음 팀은 선 두께, 해칭 및 색상이 Copel의 엔지니어링 표준을 충족하도록 하기 위해 이전에 구성된 동적 횡단면 도구를 사용하여 평면 뷰, 횡단면 및 시각화 자료를 생성했습니다. 마지막으로, LumenRT는 각 발전소에 대한 정보를 시각화하고 전달하기 위한 단순하고 직관적인 인터페이스를 제공했습니다.

드론 측량을 사용하여 세부 사항의 품질과 풍부함을 크게 향상시킨 것은 물론 각 댐의 작업을 완료하는 데 소요되는 시간도 이전의 불완전한 측량 시 120시간 걸리던 것에서 16시간으로 단축했습니다. 이 팀은 이 새로운 디지털 트윈 프로세스를 사용함으로써 시험 가동된 세 개의 발전소 마감일을 맞춘 것은 물론 품질, 세부 사항의 풍부함 그리고 정보를 포착하고 문서화하는 시간에 대한 고객의 기대를 뛰어넘어 발전소 10개의 마감일을 모두 맞출 수 있었습니다. 새로운 프로세스는 보고서 작성 시간을 단축하고 PSB 마감 시한을 맞추는 데 도움이 되었을 뿐만 아니라 프로세스를 지원하는 인력도 87% 줄였습니다.

“이 소프트웨어와 드론을 함께 사용하면 댐 및 관련 구조물의 안전성을 평가하기 위한 신속하고 상세한 기술 검사를 통해 등록 및 디지털 기록이 가능합니다. 이제 우리는 자산을 쉽게 관리할 수 있는 업데이트된 디지털 기술 아카이브를 보유하고 있습니다”라고 토목 공학, 엔지니어링 감독 및 Copel 발전 및 송전 프로젝트부 관리자인 Roberto Seara가 말했습니다.

679_디지털 트윈은 전력 운영자가 설계 정확도, 프로젝트 비용 절감 및 규정 준수를 향상시키도록 지원합니다 679_디지털 트윈은 전력 운영자가 설계 정확도, 프로젝트 비용 절감 및 규정 준수를 향상시키도록 지원합니다(2)
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