KR20150074678A - 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 연주 공정 가상 조업 장치는, 연주 설비 3D 형상 모델 정보를 저장한 연주 설비 3D 형상 모델 데이터베이스; 조업 데이터들을 저장한 가상 조업 데이터베이스; 연주 수식 모델들을 저장한 연주 수식 모델 데이터베이스; 사용자로부터 입력된 정보, 상기 연주 설비 3D 형상 모델 정보, 상기 조업 데이터들 및 상기 연주 수식 모델들을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행하는 연주 시뮬레이션 구동부; 설비별 관리사항 정보를 출력하는 연주 설비 관리 기능부; 연주 조업 중 확인해야 할 설비별 안전사항 정보를 출력하는 연주 안전 가이드 기능부; 물리엔진 및 유체 시뮬레이션 엔진을 이용하여 연주를 구성하는 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish) 및 몰드(Mold) 사이의 변화를 시뮬레이션하여 가시화하는 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부; 특수효과 텍스처 콘텐츠들을 저장한 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스; 상기 연주 시뮬레이션 구동부 및 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부의 출력 정보에 따라 다른 특수효과 텍스처 콘텐츠를 상기 연주 설비 3D 형상 모델 위에 입혀서 하나의 가시화 모델로 구성하는 연주 시뮬레이션 가시화부; 및 상기 가시화 모델을 영상으로 출력하는 영상 표현부를 포함한다.

Description

연주 공정 가상 조업 장치 및 방법{SIMULATION APPARATUS AND METHOD OF CONTINUOUS CASTING PROCESS}

본 출원은 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 연주 공정 조업에서 일어날 수 있는 상황에 대해 점검할 수 있으며 실 조업에서 발생하기 어려운 이상상황에 대한 대처를 경험해 볼 수 있으며 현장에서 필요한 설비 관리 및 안전 가이드 기능이 포함된 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법에 관한 것이다.

연주 설비의 구조, 연주 공정 흐름에 대한 이해 등을 기반으로 한 연주 조업자의 교육은 다음과 같은 과정을 거친다. 주조 및 정정 공정에 대해 설비 사양 및 연주 이론, 유틸리티(Utility) 라인 교육, 주조 및 이상 처치 작업 교육, 연주 강종별 작업법 교육, 연주 설비 운전 방법 등의 교육을 실시한 후 선배 사원을 붙여 실조업을 실시한다. 이러한 일련의 과정은 작업 표준서 및 여러 교육 자료를 통한 교육과 현장의 교대근무조로 이루어진 실조업 환경에서 진행되므로 신입 조업자가 어느 정도 능력을 갖추기까지는 많은 시간과 비용이 소요된다.

또한, 신입 조업자 교육 시에는 조업 실수로 인해 브레이크 아웃(Break Out)이 발생하거나, 연주 주편의 품질 문제, 연주 생산성 저하, 주문 제품의 납기 지연등이 발생하여 심각한 파손을 초래한다. 특히, 브레이크 아웃이 발생한 경우에는 설비 파손이 크게 문제가 되어 정비 비용 및 시간이 소요되고, 경우에 따라 인명사고 등이 발생할 수 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0011689호(공개일: 2010년 02월 03일)가 있다.

실제 연주 공정의 운전실 및 현장과 같은 환경에서 HMI, 조작반, 조작레버를 사용함에 있어서 실제 조업에 들어가기 전 운전 절차 이행, 설비 구조 파악, 공정 흐름 파악 등을 하여 사전에 조업에서 일어날 수 있는 상황에 대해 점검할 수 있고, 조업 결과를 피드백 받을 수 있도록 한 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법이 제안된다.

조업자가 실제 발생할 수 있는 브레이크 아웃(Break out), 몰드 실링(Mold Sealing) 불량, S/N 체결 불량 등의 이상 조업 현상의 발생을 막고, 안정적인 조업을 할 수 있는 기술을 습득할 수 있도록 연주 공정을 모사한 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법이 제안된다.

실제 현장에서는 항상 조업 전에 설비에 대한 점검을 먼저 진행하는데 가상 조업 장치에서도 설비 점검에 대한 기능을 제공하여 실습 시뮬레이션 전에 설비 관리 기능을 통해 설비의 사양, 점검 포인트, 이상상황 대처에 대해 확인할 수 있도록 하고, 안전 사항에 대한 정보를 제공하고 어떠한 위험 요소가 있는지 확인할 수 있도록 한 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법이 제안된다.

실제 조업에서 일어날 수 있는 고체, 유체, 기체의 흐름 및 온도 변화 등의 특수 효과를 시뮬레이션 구동과 함께 표현함으로써 실 조업과 더욱 유사하게 모사하여 조업자가 인지하기 쉽도록 하여 의사 결정을 지원하거나 이해관계자와의 의사 소통을 쉽게 할 수 있도록 한 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법이 제안된다.

연주 조업 시 일어날 수 있는 상황에 대해서도 실 조업 데이터를 이용하여 실 조업과 유사하게 시뮬레이션할 수 있으며 그 결과를 피드백 받을 수 있도록 한 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법이 제안된다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 태양은, 연주 공정 가상 조업 장치를 제공한다. 상기 연주 공정 가상 조업 장치는, 연주 설비 3D 형상 모델 정보를 저장한 연주 설비 3D 형상 모델 데이터베이스; 조업 데이터들을 저장한 가상 조업 데이터베이스; 연주 수식 모델들을 저장한 연주 수식 모델 데이터베이스; 사용자로부터 입력된 정보, 상기 연주 설비 3D 형상 모델 정보, 상기 조업 데이터들 및 상기 연주 수식 모델들을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행하는 연주 시뮬레이션 구동부; 설비별 관리사항 정보를 출력하는 연주 설비 관리 기능부; 연주 조업 중 확인해야 할 설비별 안전사항 정보를 출력하는 연주 안전 가이드 기능부; 물리엔진 및 유체 시뮬레이션 엔진을 이용하여 연주를 구성하는 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish) 및 몰드(Mold) 사이의 변화를 시뮬레이션하여 가시화하는 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부; 특수효과 텍스처 콘텐츠들을 저장한 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스; 상기 연주 시뮬레이션 구동부 및 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부의 출력 정보에 따라 다른 특수효과 텍스처 콘텐츠를 상기 연주 설비 3D 형상 모델 위에 입혀서 하나의 가시화 모델로 구성하는 연주 시뮬레이션 가시화부; 및 상기 가시화 모델을 영상으로 출력하는 영상 표현부를 포함한다.

본 발명의 제2 태양은, 연주 설비 3D 형상 모델 정보를 저장한 연주 설비 3D 형상 모델 데이터베이스, 조업 데이터들을 저장한 가상 조업 데이터베이스, 연주 수식 모델들을 저장한 연주 수식 모델 데이터베이스, 특수효과 텍스처 콘텐츠들을 저장한 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스를 구비한 연주 공정 가상 조업 장치의 연주 공정 가상 조업 방법을 제공한다. 상기 연주 공정 가상 조업 방법은, 사용자로부터 입력된 정보, 상기 연주 설비 3D 형상 모델 정보, 상기 조업 데이터들 및 상기 연주 수식 모델들을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행하는 단계; 설비별 관리사항 정보를 출력하는 단계; 연주 조업 중 확인해야 할 설비별 안전사항 정보를 출력하는 단계; 물리엔진 및 유체 시뮬레이션 엔진을 이용하여 연주를 구성하는 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish) 및 몰드(Mold) 사이의 변화를 시뮬레이션하여 가시화하는 단계; 상기 연주 시뮬레이션 결과정보와 상기 래들, 턴디쉬 및 몰드 사이의 변화 시뮬레이션 결과정보에 따라 다른 특수효과 텍스처 콘텐츠를 상기 연주 설비 3D 형상 모델 위에 입혀서 하나의 가시화 모델로 구성하는 단계; 및 상기 가시화 모델을 영상으로 출력하는 단계를 포함한다.

덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

실제 연주 공정의 운전실 및 현장과 같은 환경에서 HMI, 조작반, 조작레버를 사용함에 있어서 실제 조업에 들어가기 전 운전 절차 이행, 설비 구조 파악, 공정 흐름 파악 등을 하여 사전에 조업에서 일어날 수 있는 상황에 대해 점검할 수 있고, 조업 결과를 피드백 받을 수 있다.

조업자가 실제 발생할 수 있는 브레이크 아웃(Break out), 몰드 실링(Mold Sealing) 불량, S/N 체결 불량 등의 이상 조업 현상의 발생을 막고, 안정적인 조업을 할 수 있는 기술을 습득할 수 있도록 연주 공정을 모사할 수 있다.

실제 현장에서는 항상 조업 전에 설비에 대한 점검을 먼저 진행하는데 가상 조업 장치에서도 설비 점검에 대한 기능을 제공하여 실습 시뮬레이션 전에 설비 관리 기능을 통해 설비의 사양, 점검 포인트, 이상상황 대처에 대해 확인할 수 있도록 하고, 안전 사항에 대한 정보를 제공하고 어떠한 위험 요소가 있는지 확인할 수 있도록 해준다.

실제 조업에서 일어날 수 있는 고체, 유체, 기체의 흐름 및 온도 변화 등의 특수 효과를 시뮬레이션 구동과 함께 표현함으로써 실 조업과 더욱 유사하게 모사하여 조업자가 인지하기 쉽도록 하여 의사 결정을 지원하거나 이해관계자와의 의사 소통을 쉽게 할 수 있도록 해준다.

연주 조업 시 일어날 수 있는 상황에 대해서도 실 조업 데이터를 이용하여 실 조업과 유사하게 시뮬레이션할 수 있으며 그 결과를 피드백 받을 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연주 공정 가상 조업 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연주 공정 가상 조업 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태인 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법에 대해 설명한다. 더욱 자세하게는 연주 공정 조업에서 일어날 수 있는 상황에 대해 점검할 수 있으며 실 조업에서 발생하기 어려운 이상상황에 대한 대처를 경험해 볼 수 있으며 현장에서 필요한 설비 관리 및 안전 가이드 기능이 포함된 연주 공정 가상 조업 장치 및 방법에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연주 공정 가상 조업 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연주 공정 가상 조업 장치는, 입출력부, 연주 수식 모델 데이터베이스(30), 연주 시뮬레이션 구동부(40), 연주 설비 3D 형상 모델 데이터베이스(50), 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부(60), 가상조업 데이터베이스(70), 연주조업 데이터베이스(80), 훈련관리부(90), 연주 시뮬레이션 가시화부(100), 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스(110), 연주 시뮬레이션 렌더링 기능부(120), 멀티뷰 렌더링 기능부(130), 영상 표현부(140), 연주 설비 관리 기능부(150), 연주 설비 데이터베이스(160), 연주 안전 가이드 기능부(170), 및 글로벌 안전 보건 시스템 데이터베이스(180)를 구비할 수 있다.

입출력부는 HMI(Human Machine Interface)(10), 조작반(11), 조작레버(12)를 포함한다.

HMI(10)는 실제 주조 운전실에서 사용하는 시스템과 같은 구성으로 이뤄진 가상 시스템을 화면에 출력하고 사용자로부터 키보드, 마우스 등과 입력장치(미도시)를 통해서 정보를 입력받는다. 여기서 입력받는 정보에는 주조 속도, 몰드 레벨(Mold Level), 냉각수 제어를 위한 밸브 온/오프(on/off) 등으로 실제 조업에서 사용되는 정보일 수 있다.

조작반(11)은 터치 패널 모니터로 구성된 하드웨어에 실제 운전실의 조작반과 같은 구성으로 이뤄진 가상 조작반을 운영하는 소프트웨어일 수 있으며, 상기 가상 조작을 통해서 래들 터렛(Ladle Turret) 회전, 래들 호출, 턴디쉬 카(Tundish car) 이동, 턴디쉬 이동, 몰드 오실레이션(Mold Oscillation) 제어, 주조 속도 제어 등을 할 수 있다. 또한 소프트웨어(S/W) 변경을 통해 주조 운전실이 아닌 주상 위치, 래들 맨 덱(Ladle Man Deck) 위치의 가상 조작반으로 변경하여 조작 가능하다.

조작 레버(12)는 슈라우드 노즐 매니퓰레이터(Shroud Nozzle Manupulator)의 조작이 이뤄지도록 하며, 슈라우드 노즐을 전후, 상하, 회전을 할 수 있도록 고안된 장치이며, 움직인 위치 및 각도에 따라 신호의 세기가 달라지는 레버 방향 및 각도 정보를 출력한다.

입출력부는 HMI 신호 처리부(20), 조작반 신호 처리부(21), 및 조작레버 신호 처리부(22)를 더 구비할 수 있다. HMI (10)와 연주 시뮬레이션 구동부(40) 사이에서 전송되는 신호는 HMI 신호 처리부(20)를 통하여 전송될 수 있다. 조작반(11)과 연주 시뮬레이션 구동부(40) 사이에서 전송되는 신호는 조작반 신호 처리부(21)를 통하여 전송될 수 있다. 조작 레버(12)로부터 출력되는 레버 방향 및 각도 정보는 조작레버 신호 처리부(22)를 통해 연주 시뮬레이션 구동부(40)로 전송될 수 있다.

연주 시뮬레이션 구동부(40)는 연주 설비 3D 형상 모델 데이터베이스(50) 내 연주 설비 3D 형상 모델 정보, 가상 조업 데이터베이스(70) 내 조업 데이터들, 연주 수식 모델 데이터베이스(30) 내 연주 수식 모델들과, HMI 신호 처리부(20), 조작반 신호 처리부(21), 조작레버 신호 처리부(22)를 통해서 수신되는 입력정보들을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행하고 이의 결과를 도출한다. 이때 상기 HMI 신호 처리부(20), 조작반 신호 처리부(21), 조작레버 신호 처리부(22)를 통해서 수신되는 입력정보들은 HMI 입력값, 조작반 신호값, 조작레버 방향 및 각도 값 등일 수 있다. 그러나 이는 예시에 불과하며 이에 한정되지는 않는다.

가상 조업 데이터베이스(70)는 실제 연주 조업 시 발생하는 각종 조업 데이터를 저장하고 있는 연주조업 데이터베이스(80)에서 주기적으로 상기 각종 조업 데이터들을 가져와서 저장한다. 이때 상기 각종 조업 데이터들에는 강종번호, 용강온도, 래들(Ladle) 중량, 턴디쉬(Tundish) 중량, 조업 패턴, 용강 성분, 조업 시간, 주조 속도 등이 있을 수 있다. 또한 가상 조업 데이터베이스(70)는 연주 시뮬레이션 구동부(40)의 연주 시뮬레이션의 결과, 예를 들어 가상 조업 데이터, 각종 훈련 지표에 따른 훈련 평가 데이터 등을 저장하고 이들 중 HMI(10) 화면에 표시가 필요한 정보를 HMI 신호 처리부(20)로 송신한다.

실시예에 있어서, 연주 시뮬레이션 구동부(40)는 연주 설비 3D 형상 모델 정보와 냉각수를 조정하는 냉각모델 등의 연주 수식 모델과 물리엔진을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 이때 냉각 모델은 강종 및 용강온도에 따라 냉각수량을 조절하고 이에 따라 주편의 온도 등을 계산하는 모델이다.

연주 시뮬레이션 구동부(40)에서 시뮬레이션 진행 시 변화하는 연주 설비 3D 형상 모델의 계속성 정보와 수식모델의 결과값인 온도, 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish)의 용량 정보는 HMI 신호처리부(20)에 전달되어 사용자(조업자)가 HMI(10) 화면을 통해서 모니터링 할 수 있으며, 같은 정보가 훈련 실시에 따른 데이터로 가상 조업 데이터베이스(70)에 저장되어 훈련 관리부(90)가 관련 정보를 조회 및 평가할 수 있도록 한다.

또한 연주 설비 3D 형상 모델 속성 정보와 용강의 온도, 용량, 주편위치 등의 조업 데이터는 연주 시뮬레이션 가시화부(100)로 전달되어 특수효과 텍스처 콘텐츠와 함께 하나의 가시화 모델로 구성될 수 있도록 한다.

여기서 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스(110)에 저장된 특수효과 텍스처 콘텐츠들은 일반적으로 솔리드(Solid) 기반의 형상 모델에서 표현되지 않는 유체 또는 기체의 흐름 및 변화를 유체 또는 기체의 성분 특징에 따라 다르게 표현하도록 정의한 정보들을 말한다. 예를 들어 똑같은 파이프를 통과하는 물과 기름은 유체이지만 흐름의 속도, 색깔 등이 다르다. 따라서 연주 조업 데이터베이스(80)에 저장되어 있는 데이터를 바탕으로 턴디쉬(Tundish) 및 몰드(Mold) 내부의 용강의 움직임, 주조시 일어날 수 있는 주편의 변화 등을 미리 정하며 특수효과 텍스처 콘텐츠 정보로 구성한다.

연주는 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish), 몰드(Mold)까지는 유체이고 몰드(Mold)에서 표면부터 고체로 변하기 시작한다. 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부(60)는 연주를 구성하는 래들(Ladle)과 용강, 턴디쉬(Tundish)와 용강, 몰드(Mold)와 용강 사이의 변화를 시뮬레이션하여 가시화하기 위해, 물리엔진 및 유체 시뮬레이션 엔진을 사용하여, 용강을 다수의 부분(Particle)으로 표현하여 각 부분(particle)에 유체에 대한 특성을 주고, 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish), 몰드(Mold)의 작용반작용에 대한 물리 모델을 반영하여 실시간 시뮬레이션이 가능하도록 한다. 실시간 시뮬레이션 된 결과는 연주 시뮬레이션 가시화부(100)에 전달된다.

연주 시뮬레이션 가시화부(100)에서는 연주 시뮬레이션 구동부(40), 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부(60)에서 전달되는 정보에 따라 다른 특수효과 텍스처 콘텐츠를 연주 설비 3D 형상 모델 위에 입혀서 하나의 가시화 모델로 구성하고 구성된 가시화 모델은 연주 시뮬레이션 렌더링 기능부(120)로 전달된다.

연주 시뮬레이션 렌더링 기능부(120)는 하나의 가시화 모델에 빛에 대한 정보를 입혀서 가시화 모델에 음영 효과, 질감 효과 등을 주는 기능을 하고 빛에 대한 정보가 입혀진 가시화 모델을 멀티뷰 렌더링 기능부(130)로 전달한다.

또한 멀티뷰 렌더링 기능부(130)는 하나의 가시화 모델을 다각도에서 바라본 각각의 모습을 영상(image)으로 표현해서 영상 표현부(140)로 전송하는 역할을 한다. 이는 실제 연주 운전실의 감시 TV의 화면이 n분할(예를 들어 4분할)되어 다수의 CCTV에 의해 촬영된 영상들이 멀티 뷰(multi-view)로 표현되는 것과 같다.

영상 표현부(140)는 3D 일반 영상 표현부(141)와 3D 입체 영상 표현부(142)를 포함한다. 즉 영상 표현부(140)에 전달된 가시화 모델은 3D 일반 영상 표현부(141), 3D 입체 영상 표현부(142)에 전송되며, 3D 일반 영상 표현부(141)는 상기 가시화 모델을 2차원 영상으로 변환하여 출력하며 3D 입체 영상 표현부(142)는 상기 가시화 모델을 3D 입체 영상으로 변환하여 출력한다. 따라서 사용자(조업자)가 원하는 형태에 따라 화면에 표현되며, 영상 표현부(140)는 3D 입체 영상 및 2차원 영상을 모두 표현할 수 있는 장치이다. 또한 3D 입체 영상은 셔터 글라스(Shutter Glass) 방식의 액티브(active) 방식, 편광 필름 방식의 패시브(passive) 방식을 모두 차용할 수 있다. 2차원 영상 및 3D 입체 영상은 각각 하나의 화면을 분할하여 표시할 수 있으며, 2차원 영상 및 3D 입체 영상은 동기화되어 표시될 수 있다.

훈련 관리부(90)는 사용자에 따라 가상 조업 훈련 레벨을 조정할 수 있으며, 시뮬레이션이 일어나는 전 과정의 데이터를 저장한 가상 조업 데이터베이스(70)로부터 가상 조업 결과 데이터, 예를 들어 조업 시간, 주편 사이즈, 주조 속도, 조업에 따른 원가 계산 등을 가져와서 사용자의 가상 조업 수행을 평가 및 분석하며, 가상 조업 완료 후 사용자의 가상 조업 재생 요청에 따라 조업 진행 사항에 대하여 재생(replay)한다.

연주 설비 관리 기능부(150)는 설비별 관리사항 정보를 저장하고 있는 연주 설비 데이터베이스(160)에서 주기적으로 설비별 관리사항 정보를 가져와서 연주 시뮬레이션 구동부(40)에 제공한다. 상기 설비별 관리사항 정보에는, 예를 들어, 래들 터렛(Ladle Turret), 턴디쉬(Tundish), 몰드(Mold), 세그먼트(Segment), TCM(Torch Cutting Machine), 디버러(Deburrer), RCM(Rapid Compression Machine), 그라인더(Grinder), 스카퍼(Scarfer), 크레인(Crane) 등의 설비의 사양, 설비 관리 포인트, 대/중수리 등의 일정, 설비 점검 시 체크 사항 등이 있을 수 있다. 이 때 상기 설비별 관리사항 정보는 연주 시뮬레이션 구동부(40)에서 HMI 신호처리부(20)에 전달되어, 사용자가 HMI(10) 화면을 통해서 이를 확인하여 각 설비에 이상이 없는지, 관리 포인트는 무엇인지 확인하여 설비에 이상이 있다면 조치를 취하도록 한다.

연주 안전 가이드 기능부(170)는 연주 조업 중 확인해야 할 설비별 안전사항 정보를 연주 시뮬레이션 구동부(40)에 제공한다. 상기 설비별 안전사항 정보에는, 재해 사고 사례, 니어 미스(Near Miss) 사례 등의 정보가 있을 수 있다. 이 때 상기 설비별 안전사항 정보는 연주 시뮬레이션 구동부(40)에서 HMI 신호처리부(20)에 전달되어, 사용자가 HMI(10) 화면을 통해서 이를 확인하여 재해 사고 및 니어 미스가 어떤 원인에 의해 발생하였으며 어떤 조치가 이뤄졌는지 확인하며, 항상 설비 운전을 하기 전에 안전사항에 대해 유념하도록 한다. 또한 연주 안전 가이드 기능부(170)는 각 조업 상황마다 미비한 안전사항에 대해서는 알람을 제공할 수 있다. 또한 연주 안전 가이드 기능부(170)는 글로벌 안전 보건 시스템 데이터베이스(180)로부터 글로벌 안전 보건 시스템의 정보를 가져와서 연주 시뮬레이션 구동부(40)에 제공하여, 해당 정보를 HMI(10) 화면에 표시할 수 있다.

상기 도 1의 구성을 갖는 연주 공정 가상 조업 장치는 사용자로부터 입력된 정보, 상기 연주 설비 3D 형상 모델 정보, 상기 조업 데이터들 및 상기 연주 수식 모델들을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행하고, 물리엔진 및 유체 시뮬레이션 엔진을 이용하여 연주를 구성하는 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish) 및 몰드(Mold) 사이의 변화를 시뮬레이션하여 가시화하고, 상기 연주 시뮬레이션 결과정보와 상기 래들, 턴디쉬 및 몰드 사이의 변화를 시뮬레이션 결과정보에 따라 다른 특수효과 텍스처 콘텐츠를 상기 연주 설비 3D 형상 모델 위에 입혀서 하나의 가시화 모델로 구성하고, 상기 가시화 모델을 영상으로 출력하는 흐름으로 연주 공정 가상 조업을 수행할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시 예가 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연주 공정 가상 조업 방법을 도시한 흐름도이다.

상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연주 공정 가상 조업 방법은 도 1에 도시된 연주 공정 가상 조업 장치에 의해서 수행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

실제 연주 조업 상황을 모사하는 것으로 훈련 관리부(90)를 통해 사용자로부터 연주 공정 가상 조업의 훈련 레벨 선택을 받는다(S1). 이 때 사용자의 수준에 따라 학생, 신입 오퍼레이터 등이 선택될 수 있다.

HMI(10) 화면을 통해 가상 조업 데이터베이스(70)의 정보를 바탕으로 한 가상 조업 스케줄 정보를 출력한 후(S2), 사용자로부터 상기 연주 공정에서 조업할 강종을 선택받는다(S3).

HMI(10) 화면을 통해 설비별 관리사항 정보를 출력하여, 사용자가 각 설비에 이상이 없는지, 관리 포인트는 무엇인지 확인하여 설비에 이상이 있다면 조치를 취하도록 한다(S4).

HMI(10) 화면을 통해 연주 조업 중 확인해야 할 설비별 안전사항 정보를 출력하여, 사용자가 재해 사고 및 니어 미스가 어떤 원인에 의해 발생하였으며 어떤 조치가 이뤄졌는지 확인하며, 항상 설비 운전을 하기 전에 안전사항에 대해 유념하도록 한다(S5).

사용자의 조작반(11)을 통한 선택 및 조작에 따라 조업에 필요한 턴디쉬(Tundish)를 이동시켜 턴디쉬 카(Tundish car)에 안착시킨다(S6).

사용자의 조작반(11)의 턴디쉬 프리히터(Tundish Preheater) 조작반을 통한 예열온도, 예열 패턴 등의 설정이 완료되면, 이렇게 안착된 턴디쉬(Tundish)를 설정된 예열온도, 예열 패턴 등에 따라 예열한다(S7). 설비의 이송 및 변화는 영상 표현부(140)에 표시된다.

조작반(11)을 통해 센(SEN: Submerged Entry Nozzle) 버튼이 선택된 후 마우스를 통해서 센을 턴디쉬 하부에 조립하는 조작이 이뤄지면, 센을 턴디쉬 하부로 이동시켜 조립하면서 동시에 이 과정을 영상 표현부(140)를 통해 표시한다(S8).

사용자의 마우스 조작을 통해서 더미 바 카(Dummy Bar Car) 위의 더미 바(Dummy Bar)의 헤드(Head)가 교체되면, 더미 바 카 위의 더미 바의 헤드를 교체하고 더미 바 카(Dummy Bar Car) 조작반으로 변경하여 더미 바 카를 연주(Casting) 위치로 이동시킨다. 더미 바 카를 이동시킨 후, 몰드(Mold) 삽입 버튼이 선택되면, 더미 바(Dummy Bar)를 몰드(Mold) 내로 삽입한다(S9).

몰드 내로 더비 바(Dummy Bar) 삽입이 완료되면, 화면에 몰드 실링(Mold Sealing) 자재를 출력하고, 이에 따라 사용자의 마우스 조작을 통해 각 몰드 실링 자재의 몰드(Mold) 내부로 드래그(Drag) 이동이 일어나면, 각 몰드 실링 자재를 몰드 내부로 이동시킨다. 이 때 몰드 실링 자재가 제대로 된 위치로 이동이 안 된 경우는 다시 원래 위치로 돌아간다. 몰드 실링 자재를 몰드 내부에 제대로 위치된 경우에 몰드 실링의 완료를 나타내기 위해서 램프 점등한다(S10).

몰드 실링 완료 후 조작반을 통해 래들(Ladle)이 호출되면, 티밍 크레인(Crane)을 이용하여 티밍 래들(Teeming Ladle)을 래들 터렛(Ladle Turret)에 안착시킨다(S11).

사용자의 마우스 조작을 통해 상기 래들 터렛에 안착된 래들(Ladle) 하부에 슈라우드 노즐 실린더를 조립하면, 상기 래들 터렛에 안착된 래들 하부에 슈라우드 노즐 실린더를 조립한다(S12).

사용자가 턴디쉬 카(Tundish car) 조작반으로 변경한 후 프리히팅 위치(Preheating position)에서 캐스팅 위치(casting position)로 이동 버튼이 선택되면, 프리히터(Preheater)를 캐스팅 위치로 상승시키고 또한 턴디쉬 카(Tundishc Car)를 상승시켜 캐스팅 위치로 이동시킨다(S13).

또한 턴디쉬 카(Tundish car)가 캐스팅 위치(Casting Position)로 이동 완료된 후, 사용자가 래들 터렛(Ladle Turret) 조작반을 통해 래들 터렛(Ladle Turret)를 캐스팅 위치(Casting Position)로 이동시키면, 래들 터렛을 캐스팅 위치로 이동시킨다.

래들 터렛(Ladle Turret)의 이동이 완료된 후, 사용자가 슈라우드 노즐 매니퓰레이터(Shroud Nozzle Manupulator) 조작반의 온(ON) 버튼을 선택하면, 슈라우드 노즐 매니퓰레이터 조작반을 활성화시키고, 사용자가 상기 슈라우드 노즐 매니퓰레이터의 조작레버 조작을 통해 슈라우드 노즐(Shroud Nozzle)을 래들(Ladle) 하부에 수직으로 맞춰서 조립하면, 슈라우드 노즐을 래들 하부에 수직으로 맞춰서 조립한다(S14). 이 때 슈라우드 노즐(Shroud nozzle)과 래들(Ladle) 하부 노즐 사이의 충돌을 체크하여 위치를 정확하게 조절하도록 할 수 있다.

슈라우드 노즐(Shrouhd Nozzle)의 취부가 완료된 후 사용자의 래들(Ladle) 개공 조작이 이뤄지면 래들 개공을 한다. 이 때 래들(Ladle)의 무게 및 턴디쉬(Tundish)의 무게는 연주 수식모델에 의해서 계산될 수 있다. 래들(Ladle) 개공 이후에 영상 표현부에서 보여지는 보온재를 사용자가 마우스로 드래그(Drag)하여 턴디쉬(Tundish) 내부로 투입하면 보온재를 턴디쉬 내부로 투입한다(S15).

사용자가 주상 설비 조작반으로 변경하고 영상 표현부의 cctv 화면도 변경한 후 오픈(open) 및 주조 시작(start) 버튼을 선택하면, 턴디쉬 카세트(Tundish cassette)를 오픈하여 몰드(Mold) 내부로 용강을 주입한 후 주조를 시작한다(S16). 이 때 영상 표현부에는 용강의 튀는 불꽃, 흐르는 모습 등이 표현될 수 있다.

이후 몰드 내부의 용강이 어느 정도 레벨이 되면 자동으로 진동(Oscillation)을 시작한다. 또는 사용자의 조작으로도 진동(Oscillation)을 시작할 수 있다.

주조 중에 일어나는 용강의 위치, 온도, 냉각수량의 정보를 HMI화면을 통해 출력하며, 래들(Ladle) 교환, 턴디쉬(Tundish) 교환 등의 작업을 수행한다(S17). 상기 래들 교환, 턴디쉬 교환 등의 작업은 상술한 바와 같이 이루어질 수 있다.

정해진 스케줄대로 주조가 완료되면, 턴디쉬(Tundish)에 남은 용강을 모두 주조시킨 후 주조를 종료시킨다(S18).

연주 조업이 완료된 후 훈련 평가부는 완료된 조업 결과, 예를 들어 온도, 생산한 슬라브(Slab) 수, 조업 시간, 몰드 플럭스(Mold flux) 사용량, 원가 계산 등을 바탕으로 조업 결과를 분석하고 조업 결과 정보를 가상 조업 데이터베이스에 저장한다. 상기 저장된 조업 결과 정보를 HMI 화면을 통해 표시하여 사용자에 훈련 결과를 피드백(feedback)한다(S19).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

30: 연주수식모델 데이터베이스
40: 연주 시뮬레이션 구동부
50: 연주설비 3D 형상 모델 데이터베이스
60: 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부
70: 가상조업 데이터베이스
80: 연주조업 데이터베이스
90: 훈련관리부
100: 연주 시뮬레이션 가시화부
110: 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스
120:연주 시뮬레이션 렌더링 기능부
130: 멀티뷰 렌더링 기능부
140: 영상 표현부
150: 연주 설비 관리 기능부
160: 연주 설비 데이터베이스
170: 연주 안전 가이드 기능부
180: 글로벌 안전 보건 시스템 데이터베이스

Claims (11)

1. 연주 설비 3D 형상 모델 정보를 저장한 연주 설비 3D 형상 모델 데이터베이스;
   조업 데이터들을 저장한 가상 조업 데이터베이스;
   연주 수식 모델들을 저장한 연주 수식 모델 데이터베이스;
   사용자로부터 입력된 정보, 상기 연주 설비 3D 형상 모델 정보, 상기 조업 데이터들 및 상기 연주 수식 모델들을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행하는 연주 시뮬레이션 구동부;
   설비별 관리사항 정보를 출력하는 연주 설비 관리 기능부;
   연주 조업 중 확인해야 할 설비별 안전사항 정보를 출력하는 연주 안전 가이드 기능부;
   물리엔진 및 유체 시뮬레이션 엔진을 이용하여 연주를 구성하는 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish) 및 몰드(Mold) 사이의 변화를 시뮬레이션하여 가시화하는 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부;
   특수효과 텍스처 콘텐츠들을 저장한 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스;
   상기 연주 시뮬레이션 구동부 및 연주 물리엔진/유체 시뮬레이션 가시화부의 출력 정보에 따라 다른 특수효과 텍스처 콘텐츠를 상기 연주 설비 3D 형상 모델 위에 입혀서 하나의 가시화 모델로 구성하는 연주 시뮬레이션 가시화부; 및
   상기 가시화 모델을 영상으로 출력하는 영상 표현부를 포함하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 설비별 관리사항 정보는, 설비의 사양, 설비 관리 포인트, 대/중수리 등의 일정, 설비 점검 시 체크 사항 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 설비별 안전사항 정보는, 재해 사고 사례, 니어 미스(Near Miss) 사례 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 가시화 모델에 빛에 대한 정보를 입혀 상기 영상 표현부로 출력하는 연주 시뮬레이션 렌더링 기능부를 더 포함하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 사용자로부터 입력된 정보는, 주조 속도, 몰드 레벨(mold level), 냉각수 제어를 위한 밸브 온/오프 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   실제 연주 조업 시 발생하는 각종 조업 데이터를 저장한 연주조업 데이터베이스를 더 포함하며,
   상기 가상 조업 데이터베이스는,
   주기적으로 상기 각종 조업 데이터를 가져와서 저장하는 것을 특징으로 하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 특수효과 텍스처 콘텐츠들은 솔리드(Solid) 기반의 형상 모델에서 표현되지 않는 유체 또는 기체의 흐름 및 변화를 유체 또는 기체의 성분 특징에 따라 다르게 표현한 정보들인 것을 특징으로 하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 가시화 모델을 다각도에서 바라본 각각의 모습을 영상(image)으로 표현해서 상기 영상 표현부로 전송하는 멀티뷰 렌더링 기능부를 더 포함하는 연주 공정 가상 조업 장치.
   
9. 연주 설비 3D 형상 모델 정보를 저장한 연주 설비 3D 형상 모델 데이터베이스, 조업 데이터들을 저장한 가상 조업 데이터베이스, 연주 수식 모델들을 저장한 연주 수식 모델 데이터베이스, 특수효과 텍스처 콘텐츠들을 저장한 특수효과 텍스처 콘텐츠 데이터베이스를 구비한 연주 공정 가상 조업 장치의 연주 공정 가상 조업 방법으로,
   사용자로부터 입력된 정보, 상기 연주 설비 3D 형상 모델 정보, 상기 조업 데이터들 및 상기 연주 수식 모델들을 이용하여 연주 시뮬레이션을 수행하는 단계;
   설비별 관리사항 정보를 출력하는 단계;
   연주 조업 중 확인해야 할 설비별 안전사항 정보를 출력하는 단계;
   물리엔진 및 유체 시뮬레이션 엔진을 이용하여 연주를 구성하는 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish) 및 몰드(Mold) 사이의 변화를 시뮬레이션하여 가시화하는 단계;
   상기 연주 시뮬레이션 결과정보와 상기 래들, 턴디쉬 및 몰드 사이의 변화 시뮬레이션 결과정보에 따라 다른 특수효과 텍스처 콘텐츠를 상기 연주 설비 3D 형상 모델 위에 입혀서 하나의 가시화 모델로 구성하는 단계; 및
   상기 가시화 모델을 영상으로 출력하는 단계를 포함하는 연주 공정 가상 조업 방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 설비별 관리사항 정보는, 설비의 사양, 설비 관리 포인트, 대/중수리 등의 일정, 설비 점검 시 체크 사항 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연주 공정 가상 조업 방법.
    
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 설비별 안전사항 정보는, 재해 사고 사례, 니어 미스(Near Miss) 사례 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연주 공정 가상 조업 방법.

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