기계 상태를 진단하는 것, 우리나라 기계 산업의 신뢰성을 향상시키는 데 일조겠다
기계 상태를 진단하는 것, 우리나라 기계 산업의 신뢰성을 향상시키는 데 일조겠다
  • 김윤혜 기자
  • 승인 2021.12.10 12:00
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동국대학교 창의융합공학부 기계시스템공전공 홍성호 교수

미래 시대는 인간 중심의 혁신을 요구한다. 이 과정에서 기술은 인간에게 더 나은 세상을 제공하는 수단이자 목표가 된다. 개개인이 보다 안전하고 유익한 기술을 누리기 위해서는 결국 인간의 도약이 필요할 터. 이제 본지는 최근 영국 전공 저서 <트라이볼리지(Tribology)>의 공동저자로 참여한 동국대학교 홍성호 교수를 만나 그가 경험한 기술 혁신을 간접 체험해보았다. 트라이볼리지는 영국 과학기술의학출판사 인텍(InTechOpen)’이 출간한 교재로, 2004년 과학자들에 의해 설립된 세계 최대 규모의 과학·기술·의학분야 오픈엑세스 출판사다. 홍 교수가 트라이볼로지기술자자격인증위원회 위원장과 한국트라이볼로지학회 총무이사로 활동하고 있는 가운데, 기계상태진단 분야에서 해외 전공 서적을 출간한 그의 소회에 대해서도 두루 들어보았다.

동국대학교 홍성호 교수 / 사진 박성래 기자
동국대학교 홍성호 교수 / 사진 박성래 기자

기술 혁신이라는 눈으로 미래를 엿보다

동국대학교 경주캠퍼스 창의융합공학부 기계시스템공전공 홍성호 교수는 3년 전 영국의 인텍 출판사로부터 선박용 디젤엔진의 트라이볼로지라는 부분에 집필 요청을 받았다. 당시 일정상의 문제로 반려했던 제안은 올 초 다시금, 같은 출판사로부터 제안이 들어와 마침내 작업에 들어가게 되었다고. 그는 작업 과정을 담담하게 대답했지만, 인텍이 거듭 노크한 배경에는 홍 교수가 쌓아온 탄탄한 시간이 차곡차곡 쌓여 있었다.

저는 교수로 재직하기 이전에 현대중공업 엔진기계사업부에서 선박용, 발전용 디젤엔진 개발 업무를 5년 이상 수행을 했습니다. 이를 바탕으로 선박용 디젤엔진의 연료분사펌프, 각종 윤활유 문제 등에 관한 다수의 논문들을 작성했지요. 특히 저의 연구 논문 중에 미국윤활학회(STLE)의 특집논문(Featured article)로 선정된 것이 집필을 제안 받게 된 계기가 아닌가 생각합니다.”

홍 교수가 공동 저자로 참여하게 된 트라이볼로지는 마찰, 마모, 코팅, 표면, 윤활유, 베어링등 다양한 세부 분야에 대한 내용을 다루고 있다. ‘트라이볼로지라는 학문은 그리스어로 문지르다를 뜻하는 ‘tribos’와 학문을 뜻하는 ‘logy’의 합성어로 마찰, 마모, 윤활을 다루는 분야라고 한다. 기계의 신뢰성을 향상시키는데 큰 기여를 하고 있고 점차 그 중요성이 증대되고 있는 기계공학의 한 분야이다. 해당 교재가 오픈 엑세스(open access, 장소·시간제한 없이 전문가의 연구논문을 무료로 읽고 나아가 소장까지 할 수 있는 시스템)라는 점도 고무적이다. 누구나 쉽게 열람할 수 있는 온라인 전공서적이므로 우리 삶을 둘러싼 기술 발전의 면면을 확인하는 데 접근성을 높일 수 있다.

공동 저서에서 홍 교수는 선박용 디젤엔진이라는 분야에서 베어링, 연료분사펌프의 윤활 설계 및 윤활유 문제 등을 다뤘다. 그는 이번 집필이 추후 선박의 설계 및 유지 보수하는 데 도움이 될 것으로 기대한다고 덧붙였다.

 

지속 가능한 창의성으로 끝없이 연구하는 사람

홍성호 교수는 트라이볼로지 분야에서 베어링, 펌프 설계뿐만 아니라 윤활유 및 윤활유 분석을 이용한 상태진단 분야에 대한 연구를 수행하고 있다. 최근 그가 중점을 두는 연구는 윤활유 분석을 통한 기계상태진단 분야다.

윤활유 센서를 통해 기계상태진단 시스템을 건설장비에 설치하려는 연구를 현대건설기계와 3년째 진행중에 있습니다. 그 외에도 풍력터빈 기어박스 및 발전기에 대한 상태진단 시스템 개발에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 이런 연구를 수행하기 위해 필요한 신뢰성 있는 윤활유 센서의 개발도 필요하다고 생각하여 MEMS 기반으로 센서를 제작하는 벤처 업체와 협업하여 유전상수를 측정하는 윤활유 센서를 개발하기도 했습니다.”

그가 특히 초점을 두고 있는 연구는 윤활유 센서를 이용한 상태진단 시스템에서 센서의 위치 선정 방법을 확립하는 것과 효과적인 진단 알고리즘이 포함된 프로그램의 개발이다. 올해 출간한 <윤활유 분석 기반의 기계상태진단 기본 과정> 저서와도 이어지는 내용으로, 윤활유에 대한 기초 지식, 윤활유 분석 방법, 트라이볼로지의 기초 지식 및 윤활유 센서에 대한 내용을 소개하고 있다. 뿐만 아니라 윤활유 분석을 기반한 상태진단 분야의 자격증 소개 및 각 장의 연습문제를 포함하여 학습의 동기 부여 및 학습 능력을 스스로 평가할 수 있게끔 책을 구성했다고 전했다.

홍 교수는 내년 여름이 오기 전 여기에서 한발 더 나아간 심화 과정 출판을 계획 중이라고 밝혔다. 그동안 국내에 이처럼 기계상태진단을 분석한 책은 일본의 기계학회 서적을 번역한 도서가 유일했다. 홍 교수의 집필이 반가운 이유도 여기에 있다. 윤활유 센서 기반의 상태진단에 대한 내용 등이 보완된 그의 저서가 더욱 기대되는 부분이다.

 

스마트한 미래를 잇는 징검다리 상태진단

트라이볼로지 집필 이전에도 홍 교수는 현대중공업 엔진기계사업부에서 선박용 엔진의 연료분사펌프에서 발생하는 고착(sticking) 문제를 해결하는 과정에서 작성한 논문이 미국윤활학회(STLE)의 특집 논문(Featured Article)로 선정된 바 있다. 아울러 한국트라이볼로지학회에 상태진단 및 윤활유 센서 개발 등의 다수의 논문을 발표함으로 활발한 학술 활동을 인정받아 학회로부터 2021년 학술상을 수상했다. 혁신을 성취하고 경제 성장의 원동력을 높이는 데에 일조해온 홍 교수. 그가 최근 가장 관심 있거나, 주목하는 윤활공학 연구/산업 내외의 키워드가 있다면 무엇일지 궁금했다. 그는 모든 설비와 장치가 무선통신으로 연결되어 있는 스마트 팩토리(smart factory)’를 꼽았다. 스마트 팩토리는 공장 곳곳에 사물인터넷(IoT) 센서와 카메라를 부착시켜 데이터를 수집하고 플랫폼에 저장해 분석하는 시스템으로, 이렇게 분석된 데이터를 기반으로 어디서 불량품이 발생하였는지, 이상 징후가 보이는 설비는 어떤 것인지 등을 인공지능이 파악하여 전체적인 공정을 제어한다.

4차 산업혁명의 주요 키워드 중에 하나가 스마트 팩토리입니다. 이를 구현하기 위해서는 무인화, 자동화가 필요하죠. 해당 과정에서 반드시 실시간적인 상태진단 기술과 제어 기술이 요구됩니다. 따라서 센서 기반의 상태진단 기술은 앞으로의 산업 구조 변화에 따라 더 필요성이 증대될 것으로 생각됩니다. 그리고 앞으로는 각 분야의 상태진단도 중요하지만 통합적 상태진단(Total condition monitoring)’ 기술 또한 요구될 것이라고 생각합니다. 즉 윤활유 분석, 열화상 분석, 소음과 진동 분석, 초음파 분석 등이 효과적으로 연계하여 통합적인 상태진단이 주목받는 키워드가 될 것으로 생각됩니다. 저 역시 그 일환으로 초음파 분석와 윤활유 분석을 연계하는 베어링 진단 기술에 대한 연구를 내년에 진행할 예정이고 점차 타 분야의 상태진단 기술들과의 연계를 넓혀갈 생각입니다.”

동국대학교 홍성호 교수 / 사진 박성래 기자
동국대학교 홍성호 교수 / 사진 박성래 기자

국내를 넘어서 세계로

지난 5월, 동국대학교 경주캠퍼스는 경북테크노파크가 주관하는 지역에너지클러스터 인재 양성 사업에 선정되었다. 5년 간 총 14억 6천만원을 지원받아 진행될 경북지역 풍력에너지 클러스터 사업에서 홍성호 교수는 풍력터빈의 기계상태진단 분야를 특화하여 과제를 수행할 계획이다. 이처럼 그가 주축이 되는 수많은 과제와 연구에 집중하며 도전을 거듭하고 있는 그의 교육자로서의 모습도 궁금해졌다. 평소 그가 기계시스템공학전공 학생들에게 강조하는 메시지는 무엇일까.
“저는 매학기 첫 수업 시간에 학생들에게 꿈을 가지라고 말합니다. 단순한 꿈이 아니라 자신의 목표를 정하라고 합니다. 누구라도 꿈을 갖고 진실된 열정과 도전정신으로 시도하면 목표에 도달할 수 있다고 생각합니다.”
각종 연구와 사업과제에 몰두하시며 누구보다 바쁜 한 해를 보냈을 홍 교수. 다가오는 2022년도 다르지 않을 터. 새롭게 이어갈 연구와 사업과제에 대한 간략한 소개를 부탁했다.

내년에는 윤활유 정제 업체와의 상태진단 시스템 개발 연구가 예정돼 있습니다. 그리고 연속적으로 진행 중인 과제로 윤활유 센서 개발도 진행될 것입니다. 내년에 개발하려는 윤활유 센서는 3가지 이상의 윤활유 물성을 측정할 수 있는 센서로 상태진단 프로그램이 결합한 것입니다. 그리고 2022년에 기회가 된다면 고속열차(KTX, SRT) 변속기의 상태진단 시스템 개발을 진행하고자 하고 합니다. 또한 아직 기획 단계이지만 소형 양수발전 개발이라는 국책 과제가 승인이 된다면 양수발전에 윤활유 센서 기반의 상태진단 시스템을 적용시키는 연구를 진행하고자 합니다.”

그가 제자들에게 강조하는 것과 같은 꿈과 열정을 윤활유 분석 기반의 상태진단 시스템을 향한 그의 애정에서 느낄 수 있었다. 끝으로 홍 교수는 기계시스템의 신뢰성을 향상시키는 일을 꾸준히 하고 싶다고 말하면서 이를 위해서는 신뢰성 있는 윤활유 센서의 국산화 개발이 함께 진행되어야 한다고 강조했다.

앞으로도 학생들을 잘 지도하여 이 분야의 많은 인재들을 배출하고 싶습니다. 그 결과 우리나라 기계 산업의 신뢰성을 향상시키는데 일조를 하고자 합니다. 윤활유 분석 기반의 상태진단은 아직 다소 생소할 수는 있으나 다양한 산업 분야에 실질적 활용이 가능한 시스템입니다. 윤활유 분석 기반의 상태진단에 대한 본 인터뷰를 계기로 관련 기술 적용이 필요한 기업에 실질적 도움을 제공할 수 있는 통로를 구축하여 기술 활용이 점점 확대되기를 바랍니다. 또한 트라이볼로지는 국가발전의 중요한 학문이고 많은 학생들이 이 분야에 관심을 갖는 계기가 되어, 앞으로 우리나라에서 트라이볼로지가 융합적으로 더 발전해 갈 수 있었으면 합니다.”

앞으로도 그가 지닌 열정을 바탕으로 혁신을 이어갈 연구성과로 분야를 선도할 그의 역량에 기대와 응원을 전한다.


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