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축열식연소산화장치(Regenerative Thermal Oxidation, RTO)는 화학 플랜트, 페인트 생산 및 코팅 제조, 금속 표면 처리에서 발생하는 휘발성유기화합물(VOCs) 가스가 대기로 배출되는 것을 방지하는 장치이다. 플랜트를 24시간 운영하는 경우 RTO 또한 지속적인 운영을 한다. 안전한 운영과 사고 예지 보존을 위하여 장비에 대한 안내 및 안전교육이 필요하다. 본 논문에서는 RTO의 안전한 유지관리 및 운영을 위하여 메타버스(Metaverse) 기반의 안전운영 서비스 플랫폼을 구현한다. 24시간 운영되는 RTO는 대부분 원거리에 있어서 장비에 장애가 발생하는 경우, 즉각적인 대응에 한계가 있으며, 비효율적인 유지보수 상황이 발생한다. 특히 현장 인력의 고령화 추세, 복잡한 장비 사용법, 담당자 이직 등에서 발생하는 미숙한 인수인계로 운영에 대한 원거리 모니터링 및 안전 훈련이 필요한 상황이다. 메타버스 기반으로 가상공간을 구성하고, 디지털트윈(Digital Twin) 기술을 이용하여 장비구조 및 회로도, 부품 특성, 세부 구성 등에 대한 조립 매뉴얼 등을 3D 형상화한다. 이를 위하여 3D 모델링 기술로는 RTO 장비의 설계 데이터를 기반으로 메쉬(Mesh)를 생성하고, 실사진을 바탕으로 장비의 텍스쳐(Texture)를 생성한다. 3D 가상공간 구성을 위해 재구성된 현장의 3D 가상공간을 통하여 다중 사용자(Multi-user) 기반으로 원격지에 몰입감 있는 저지연과 고품질 데이터를 XR장치, PC 및 스마트폰에 전달하여 사용자의 부품을 추적한다. 이때 AR글라스(스마트폰)를 이용하여 위치 데이터로 현장과 원격 사용자 위치를 공유한다. RTO 장치의 안전 운영에 대한 연구는 대부분 현장 모니터링과 센서 IoT를 통한 압력, 온도 및 VOCs 배출에 대한 데이터 획득을 통해 하드웨어 적인 안전에 집중되었다. 대부분 플랜트가 원거리에 위치하고, 수리 및 보수작업을 위하여 플랜트를 정지시킬 수 있는 시간이 한정적이다. 이에 기존 2D스크린으로 운영되던 모니터링을 3D공간과 결합하여 직관적이고 시인성 높은 환경과 효율성을 제공한다. 메타버스 기반의 모니터링을 통해 설비의 고장 상태를 예측함으로써 유지보수의 효율성을 개선할 수 있고, 가동 중단 시간을 최소화하여 생산성 및 시장경쟁력을 확보할 수 있다. 또한 가상공간에서의 교육 훈련은 고장 위험을 줄이고 설비 유지를 높은 수준으로 유지하여 안전한 작업환경을 구축한다. 따라서 시스템의 전반적인 안전 플랫폼을 통해 중대 재해에 대처할 수 있고, 장비 고장뿐만 아니라 가스 누출 등 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
This paper implements a Metaverse-based safe operation service platform for safe maintenance and operation of RTO. A Regenerative Thermal Oxidation (RTO) is a device that prevents volatile organic compounds (VOCs) gas generated from chemical plants, paint production and coating manufacturing, and metal surface treatment from being discharged into the atmosphere. If the plant is operated 24 hours a day, the RTO also continues to operate. In order to operate safely and preserve accident prediction, guidance and safety education on equipment are necessary. Most of the 24-hour RTOs are long-distance, so if the equipment fails, there is a limit to immediate response, and an inefficient maintenance situation occurs. In particular, long-distance monitoring and safety training for operation are needed due to the immature handover caused by the aging trend of field personnel, complex equipment use, and personnel turnover. A virtual space is constructed based on a metaverse, and an assembly manual for equipment structure, circuit diagrams, component characteristics, and detailed composition is shaped in 3D using digital twin technology. To this end, 3D modeling technology generates a mesh based on the design data of the RTO equipment and generates a texture of the equipment based on the actual picture. Through the reconstructed 3D virtual space in the field for 3D virtual space configuration, the user's parts are tracked by delivering immersive low latency and high-quality data to remote XR devices, PCs, and smartphones based on multi-user. At this time, AR glass (smartphone) is used to share the location of the remote user with the site as location data. Most studies on the safe operation of RTO devices have focused on hardware safety through field monitoring and data acquisition for pressure, temperature, and VOCs emissions through sensor IoT. Most of the plants are located at a long distance, and the time to stop the plant for repair and repair work is limited. Accordingly, monitoring, which was previously operated as a 2D screen, is combined with 3D space to provide an intuitive and visible environment and efficiency. By predicting the failure state of the facility through metaverse-based monitoring, the efficiency of maintenance can be improved, and productivity and market competitiveness can be secured by minimizing downtime. In addition, education and training in virtual space reduces the risk of failure and maintains a high level of facility maintenance to establish a safe working environment. Therefore, the system's overall safety platform can cope with serious disasters and minimize environmental impacts such as gas leaks as well as equipment failures.
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Thermal Combustion Oxidation (RTO), Metaverse, Safety Service Technology, 3D Modeling, Virtual Space
