미스터 픽스

Jul 01, 2023

지하 6~10피트의 12인치 파이프를 통해 미국 전역에 천연가스를 운반합니다. 그들은 전기 도관과 수도 본관 주위를 감습니다. 그들은 매일 통근, 배달 트럭, 시내 버스의 무게를 견뎌냅니다. 그리고 그 중 상당수가 유출되고 있습니다. GE Research의 로봇공학자인 Alexander Duncan은 “이러한 파이프 중 일부는 100년 넘게 땅 속에 묻혀 있었는데 점점 더 늙어가고 있습니다.”라고 말합니다. “아무도 서비스를 어떻게 제공할지 깊이 생각하지 않았습니다. 따라서 이는 이제 국가 인프라에 막대하고 비용이 많이 드는 문제가 되었습니다.”

Duncan은 잠재적인 해결책을 찾기 위해 다양한 분야의 팀에서 일하고 있습니다. 그들은 이를 PipeLine Underground Trenchless Overhaul 시스템, 줄여서 "PLUTO"라고 부릅니다. 목표: 손상된 파이프를 제거하고 교체하기 위해 땅에 거대한 도랑을 파지 않고 파이프라인을 수리하는 방법을 찾는 것입니다. 이는 비용이 많이 들고 파괴적인 노력입니다. 대신 다리가 3개 또는 6개인 로봇은 제트 엔진에 사용되는 GE 코팅 기술을 활용하여 파이프 자체를 기어 다니고 내부에서 수리합니다. 이 장치는 기존 방법을 사용하면 파이프라인 재활 비용을 마일당 200,000~500,000달러(100만~1,000만 달러)까지 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

이 로봇은 에너지 고등연구계획국(ARPA-E)이 지원하고 주도하는 이니셔티브의 일부로 개발되고 있습니다. 지난 주, PLUTO 파이프 제조 시스템은 플로리다주 올랜도에서 열린 연례 Underground Technologies Construction Conference에서 "올해의 신흥 기술"로 업계 최고의 영예를 안았습니다.

누출된 파이프는 잘 알려져 있고 광범위한 문제입니다. 수조 입방피트의 천연가스가 미국 전역의 수백만 마일에 달하는 파이프라인을 통해 흐르고 있습니다. 그 과정에서 셀 수 없을 만큼 많은 지점에서 강력한 온실가스인 메탄이 대기 중으로 누출됩니다. 점점 나아지지 않고 있습니다. 한 연구에서는 지역 배급 파이프라인에서만 630,000건 이상의 누출이 발생한 것으로 추산합니다.

종종 주철이나 강철로 만들어진 오래된 파이프는 지상 파이프의 약 3%만을 차지하지만 메탄 누출의 약 50%를 차지한다고 Duncan은 말합니다. 그리고 여러 번 만들어졌기 때문에 접근하기가 매우 어렵습니다. "한 번에 아주 작은 세그먼트 이상을 처리하기 어렵게 만드는 매우 흥미로운 형상과 엘보우가 많이 발생하게 됩니다"라고 Duncan은 설명합니다. "비용이 너무 많이 들거나 기술적으로 진입하기 어려운 것은 본질적으로 해결책을 찾을 때까지 가스를 계속 연기할 수 있는 것입니다."

GE의 로봇이 등장하는 곳이다.

현재까지의 테스트에 따르면 "PLUTO" 파이프 구축 시스템을 제자리에 설치하려면 파이프의 작은 부분만 제거하면 됩니다. 모듈형 로봇은 파이프의 내부 벽을 따라 굴러가며 빛 감지 감지 시스템과 비디오로 스캔하여 파이프의 상태를 평가하고 가장 보강이 필요한 위치를 식별합니다. 그것이 빠져나가면서 실제 행동이 시작되는 때입니다. 로봇의 노즈는 파이프의 내벽을 따라 두 부분으로 구성된 에폭시를 도포하는 조정 가능한 회전 스프레이 헤드입니다. 현장 분사 파이프(SIPP)는 기존 파이프와 단단히 밀봉되고 4시간 이내에 경화되어 최소한의 굴착으로 신속하고 효과적으로 누출을 중지합니다. 기존 파이프가 계속 노후화되고 부식됨에 따라 단순히 떨어져 나가고 새 에폭시 파이프가 그 자리에 남을 수 있습니다.

이 팀은 제트 엔진과 가스 터빈 부품에 보호 코팅을 적용한 GE의 수십 년 간의 경험을 바탕으로 가스 전달 분야 전문 지식을 갖춘 환경 엔지니어링 회사인 Garver와 협력했습니다. 에폭시 재료는 프로젝트 파트너인 Warren Environmental이 제조합니다. 팀은 올 여름 로봇의 산업용 프로토타입을 완성하고 테스트할 것으로 예상하고 있습니다.

로봇은 강력함과 다재다능함, 정교함과 무차별적인 힘을 모두 고려하여 설계되었습니다. 거미처럼 생긴 삼각형 모양의 꼬투리로 구성되어 있으며 길이는 각각 2피트에 불과하며 팔꿈치 관절 주위를 움직일 수 있습니다. 서스펜션이 내장되어 있어 요철이나 잔해물 위를 부드럽게 주행할 수 있습니다. 바깥쪽으로 누르는 세 개의 다리와 강력한 모터를 통해 파이프 내부의 견인력을 유지하고 수백 피트의 전원 케이블과 1,800파운드 무게의 스프레이 호스를 견인할 수 있습니다. Duncan은 "우리의 목표는 도시 블록입니다."라고 말합니다. 목표는 한 교차로에서 파이프라인에 접근한 다음 거기에서 모든 방향으로 나가는 파이프를 수리하고 강화할 수 있는 것입니다.