표제지 1
제출문 5
요약 6
목차 8
Abstract 18
I. 서론 20
1. 연구배경 및 필요성 20
2. 연구목표 22
3. 연구내용 및 방법 23
II. 설비확충 및 원격 제어기능 개발 25
1. 화학설비 1종(리보일러) 추가 및 시뮬레이터 탑재 25
가. 화학물질안전원 증강현실 훈련센터 공정 분석 및 리보일러(Pilot Plant) 설계 25
나. 기존 AR 프로그램과 연동 가능한 AR 시뮬레이터 탑재 40
다. 기존 AR 프로그램을 고려한 리보일러 훈련용 시나리오 개발 42
라. 설비 추가 내용이 반영된 최종 AR 화학설비의 P&ID 자료 제시 62
2. 원격제어가 가능한 자동제어시스템(DCS) 설계 및 설치 69
가. 자동 감지·진단·조치 등이 가능한 DCS 설계 및 가상기능 구현 69
나. 원격 제어시스템 설치 및 AR 시뮬레이터 탑재 83
다. 기존 설치된 AR 프로그램과 연동 가능한 AR 시뮬레이터 탑재 99
3. 교육생 개별 혹은 다중협업이 가능한 훈련 프로그램 개발 102
가. 일반적인 실제 사업장의 정상·비정상 운전 상황에 대한 컨텐츠 제작 102
나. 개발된 훈련프로그램에 대한 훈련자 교육 매뉴얼 작성 134
다. 훈련프로그램의 평가 방법 및 평가 시스템 개발 162
III. 웹기반의 디지털팩토리 가상공간 플랫폼 설계 및 파일롯트 버전 개발 180
1. 화학물질안전원 증강현실 훈련센터 설비에 대한 디지털 팩토리 개발 180
가. PC 혹은 모바일 기기에서도 훈련센터 설비의 AR 기능과 동일하게 구현 180
IV. 훈련 프로그램 운영 매뉴얼 및 교육훈련 방안 제시 186
1. 기 교육과정과 연계한 훈련프로그램 개발 및 교육훈련 방안 제시 186
가. 화학물질안전원 교육과정 분석 및 시사점 도출 186
나. 화학사고 교육과정 운영계획 제시 188
2. 훈련도구의 활용과 문제해결 방법등을 포함한 운영메뉴얼 제시 189
가. 다중협업 훈련이 가능한 증강현실 훈련장 구축 189
나. AR 훈련센터 훈련장비 구성 191
다. 훈련도구 활용과 문제해결 방법을 다룬 운영 매뉴얼 제시 196
3. 훈련 전 과정 진행절차가 포함된 교재 및 강의안 제시 200
가. DCS 시운전을 통한 시사점 도출 200
나. 강의안 및 교재 구성 202
V. 결론 210
참고문헌 213
부록 215
1. AR/DCS 교육 훈련 콘텐츠 운영방안 215
2. AR/DCS 교육 훈련 교재(안) 220
3. AR/DCS 운영 매뉴얼 287
4. 도면 정보 344
5. 시나리오별 운영 매뉴얼 349
6. 시스템 구조도 381
뒷표지 384
〈표 1〉 훈련센터 취급 물질 26
〈표 2〉 기존 AR 훈련센터 내 공정의 물질수지 28
〈표 3〉 AR 훈련 공정 P&ID 설비 사양 29
〈표 4〉 리보일러 이미지 및 설비사양 37
〈표 5〉 안드로이드 탭 인터랙션 40
〈표 6〉 기존 AR 훈련프로그램 섹션 분류 42
〈표 7〉 기존 AR 훈련 프로그램 교육훈련 콘텐츠 44
〈표 8〉 AR 훈련시작 화면 및 공정도면 콘텐츠 47
〈표 9〉 안전밸브 교육 영상 개요 48
〈표 10〉 Section 4 증류공정 장치설명 교육훈련 콘텐츠 개요 49
〈표 11〉 Section 4 증류공정 장치설명 훈련 콘텐츠 50
〈표 12〉 Section 4 증류공정 작동원리 훈련 콘텐츠 53
〈표 13〉 Section 4 증류공정(정류부) 위험요인 훈련 콘텐츠 58
〈표 14〉 Section 4 증류공정(탈거부) 위험요인 훈련 콘텐츠 59
〈표 15〉 Section 4 증류공정 응급조치 교육훈련 콘텐츠 60
〈표 16〉 DSTWU 모델을 활용한 증류탑 설계 63
〈표 17〉 RadFrac 모델을 활용한 증류탑 설계 64
〈표 18〉 설비 추가 내용이 반영된 물질수지 정보 66
〈표 19〉 OTS 기반 가상 훈련 현황 70
〈표 20〉 RDBMS 적용을 위한 ERD 테이블 정의서 77
〈표 21〉 DCS 기능별 구분 80
〈표 22〉 3D Viewer 활용 영역 82
〈표 23〉 DCS 시스템 보안 설정 내용 86
〈표 24〉 DCS 시스템 서버 소프트웨어 버전 및 라이센스 87
〈표 25〉 DCS HTTP Request Method 연동 규격 88
〈표 26〉 원격제어기능 구현을 위한 밸브 선정 90
〈표 27〉 제어실 → 현장 장치의 item no. 96
〈표 28〉 제어실 → 현장 장치의 item no. 98
〈표 29〉 홀로렌즈 인터랙션 연동 101
〈표 30〉 화학사고 발생 현황 102
〈표 31〉 누출사고의 화학시설 및 장치 105
〈표 32〉 시나리오별 원격제어 시스템 지점 106
〈표 33〉 운전변수의 알람체계 구성 114
〈표 34〉 시나리오별 정상, 비정상상황에 대한 정의 114
〈표 35〉 반응폭주 시나리오를 위한 온도/시간 데이터 122
〈표 36〉 시나리오별 운전조건 변화 결과값 123
〈표 37〉 시나리오별 운전조건 변화 결과값 125
〈표 38〉 사고상황 전파 예시 126
〈표 39〉 개인 보호구 교육자료_보호복 종류 129
〈표 40〉 누출방제방법_공격적 기술 예시 131
〈표 41〉 누출 봉쇄 장비 종류 132
〈표 42〉 시나리오별 누출봉쇄장비 133
〈표 43〉 화학사고 시나리오 개요 135
〈표 44〉 사고 대응 절차 Code화 방안 135
〈표 45〉 시나리오별 훈련 기능 및 Code 매트릭스 136
〈표 46〉 다중협업 훈련자 역할별 대응 내용 137
〈표 47〉 1) 컨트롤 밸브 오작동 시나리오 139
〈표 48〉 2) 반응기 반응폭주 시나리오 142
〈표 49〉 3) 플랜지 부위 누출 시나리오 146
〈표 50〉 4) 저장탱크 넘침 시나리오 149
〈표 51〉 5) 원료 유입 배관 파손 시나리오 153
〈표 52〉 6) 계기장치 파손 시나리오 158
〈표 53〉 초급 과정 훈련단계별 배점 기준 162
〈표 54〉 1) 밸브 오작동 시나리오 평가 지표 163
〈표 55〉 2) 반응기 반응폭주 시나리오 평가 지표 165
〈표 56〉 중급 과정 훈련단계별 배점 기준 167
〈표 57〉 3) 플랜지 누출 시나리오 평가 지표 168
〈표 58〉 4) 저장탱크 넘침 시나리오 평가 지표 170
〈표 59〉 5) 원료 유입 배관 파손 시나리오 평가 지표 173
〈표 60〉 6) 계기 장치 파손 시나리오 평가 지표 176
〈표 61〉 평가 기준 및 등급 179
〈표 62〉 화학물질안전원 교육과정 정보 186
〈표 63〉 AR 훈련 과정별 적정 교육운영 방안 188
〈표 64〉 주요 장비 항목 192
〈표 65〉 AR 훈련센터 세부 장비 항목 193
〈표 66〉 원격 기능 구현 H/W 세부 사양 194
〈표 67〉 원격 기능 구현 S/W 세부 사양 195
〈표 68〉 가상현실 훈련 프로그램 운영 매뉴얼 주요 내용(예시) 196
〈표 69〉 가상현실 훈련 프로그램 운영 매뉴얼 주요 내용(예시) 197
〈표 70〉 훈련자 맞춤형 매뉴얼 199
〈표 71〉 DCS 시운전 및 화학사고 대응 컨텐츠 실증 201
〈표 72〉 강의안 및 교재 구성 202
〈그림 1〉 화학물질 사고현황 및 사례 20
〈그림 2〉 Virnect社 AR 훈련 프로그램 예시 21
〈그림 3〉 훈련센터 공정 블록 다이어그램(Block Diagram) 25
〈그림 4〉 훈련센터 취급물질의 위험성 26
〈그림 5〉 기존 AR 훈련 공정 PFD(공정흐름도) 27
〈그림 6〉 기존 AR 훈련 공정 P&ID LEGEND(범례도) 30
〈그림 7〉 기존 AR 훈련 공정 P&ID 1 31
〈그림 8〉 기존 AR 훈련 공정 P&ID 2 32
〈그림 9〉 화학물질안전원 AR 훈련센터 Pilot Plant 설치 모습 33
〈그림 10〉 일반적인 증류 공정 개념도 및 에너지 흐름도 34
〈그림 11〉 기존 증류 공정 P&ID 34
〈그림 12〉 Kettle Type 리보일러 35
〈그림 13〉 Kettle Type 리보일러 원리 35
〈그림 14〉 리보일러 Pilot Plant 설치 예정 위치 36
〈그림 15〉 리보일러 확충 후 증류공정의 P&ID 38
〈그림 16〉 리보일러 확충 후 증강현실 훈련센터 39
〈그림 17〉 리보일러에 탑재된 AR 시뮬레이터 예시 40
〈그림 18〉 리보일러 AR 시뮬레이터 예시 41
〈그림 19〉 기존 AR 훈련 프로그램 섹션 분류(3D Pilot Plant) 43
〈그림 20〉 기존 AR 훈련 프로그램 섹션 선택 43
〈그림 21〉 리보일러 훈련용 콘텐츠 개발 방법론 46
〈그림 22〉 장치설명(안전밸브 설명 및 영상예시) 48
〈그림 23〉 응급조치(응급상황 및 대응절차 예시) 60
〈그림 24〉 Aspen Plus V11 활용 예시 62
〈그림 25〉 설비 추가 내용이 반영된 공정흐름도(PFD) 65
〈그림 26〉 설비 추가 내용이 반영된 P&ID(1 of 2) 67
〈그림 27〉 설비 추가 내용이 반영된 P&ID(2 of 2) 68
〈그림 28〉 원격 제어 인프라 구상도 83
〈그림 29〉 데이터 연동 구상도 84
〈그림 30〉 훈련센터 시스템 구성도 85
〈그림 31〉 DCS 화면 구성 91
〈그림 32〉 제어시스템 최종 부착 위치 92
〈그림 33〉 Shut off(X/O) 밸브 설치 모습 93
〈그림 34〉 압력계 설치 모습 94
〈그림 35〉 액위계 설치 모습 94
〈그림 36〉 펌프 On/off LED등 설치 모습 95
〈그림 37〉 밸브 설치 모습 97
〈그림 38〉 MS 社 홀로렌즈 이용 예시 99
〈그림 39〉 홀로렌즈를 활용한 훈련 가이드라인 예시 99
〈그림 40〉 Pilot Plant와 연동되는 AR 기능 100
〈그림 41〉 제스처 활용 예시(Manipulation, Press and Release) 101
〈그림 42〉 화학사고 사고원인 현황 103
〈그림 43〉 연도별 화학사고 사고형태 그래프 104
〈그림 44〉 화학시설 및 장치별 화학사고 발생 빈도 105
〈그림 45〉 화학사고 대응 시나리오 6종 106
〈그림 46〉 컨트롤밸브(CV-101)오작동에 따른 원격제어시스템 Diagram 107
〈그림 47〉 반응기 반응폭주에 따른 원격제어시스템 Diagram 108
〈그림 48〉 플랜지 누출에 따른 원격제어시스템 Diagram 109
〈그림 49〉 저장탱크 넘침에 따른 원격제어시스템 Diagram 110
〈그림 50〉 원료 유입 배관 파손에 따른 원격제어시스템 Diagram 111
〈그림 51〉 반응기 액위계 파손에 따른 원격제어시스템 Diagram 112
〈그림 52〉 HoneyWell 社의 알람체계 113
〈그림 53〉 시나리오별 시간에 따른 운전변수의 변화 계산 메커니즘 118
〈그림 54〉 계산 메커니즘 적용을 위한 가정 122
〈그림 55〉 화학물질안전원 사고대응 관련 교재 124
〈그림 56〉 훈련프로그램의 개요 125
〈그림 57〉 화학사고 시나리오 부여 126
〈그림 58〉 개인 보호구 착용 화면 예시 128
〈그림 59〉 제어실 운전자의 밸브 조작 예시 130
〈그림 60〉 현장 작업자의 밸브 조작 예시 130
〈그림 61〉 누출방지장비 선정 예시 133
〈그림 62〉 훈련 매뉴얼 구성 134
〈그림 63〉 DCS 상황 연출 예시 138
〈그림 64〉 AR 상황 연출 예시 138
〈그림 65〉 WebGL 개념도 181
〈그림 66〉 OpenGL-related Ecosystem 182
〈그림 67〉 WebGL의 파이프라인 183
〈그림 68〉 AR 구현 모습 184
〈그림 69〉 WebGL 구현 과정 185
〈그림 70〉 훈련센터 내 제어실 배치도 189
〈그림 71〉 훈련센터 내 제어실 구축 초안 190
〈그림 72〉 훈련센터 내 제어실 구축 사진 190
〈그림 73〉 훈련센터 내 제어실 활용방안 191
〈그림 74〉 홀로렌즈 2 192
〈그림 75〉 AR 훈련메뉴얼 예시 196
〈그림 76〉 DCS 공간 및 장비, 소프트웨어 구성 198
〈그림 77〉 시스템 운영에 필요한 서버 구성 198
〈그림 78〉 AR 화학안전과정 실습지_공정설명서 205
〈그림 79〉 AR 화학안전과정 실습지_화학물질 교육 실습지 206
〈그림 80〉 AR 화학안전과정 실습지_화학설비 교육 실습지 207
〈그림 81〉 AR 화학안전과정 실습지_다중협업훈련 실습지(1 of 2) 208
〈그림 82〉 AR 화학안전과정 실습지_다중협업훈련 실습지(2 of 2) 209