해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법 {Method of Modeling Three-dimensionally the Evaporator of the Desalination Plant}

본 발명은 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법에 관한 것으로, 특히 PDMS를 이용하여 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기를 자동적으로 삼차원 모델링할 수 있도록 한 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해수 담수화 시스템은 증발법, 막 분리법, 냉동법 등이 있으며, 해당 증발법은 플래쉬 증발법과 다중 효용법으로 나누며, 해당 막 분리법은 역삼투막법과 전기막법으로 나누는데, 주로 증발법과 역삼투막법을 사용하고 있다.

여기서, 해당 증발법은 해수 담수화 기술 중에서 증발 현상을 이용한 담수화 기술로, 가장 오래되고 가장 널리 사용되고 있으며, 대용량 담수화 설비에 경제성 및 강점을 가지고 있다.

그리고, 해당 증발법의 기본 원리는 용액을 증발시킬 때에 용매만 증발하고 용질은 잔류하는 성질을 이용하여 해수로부터 담수를 분리하는 것으로, 해수 담수화 증발기에서 해수를 고온 열원으로 비등점까지 가열하여 용매인 물을 증발시켜수증기가 되도록 하며, 해당 발생된 수증기를 다시 저온 열원을 이용하여 응축시켜 줌으로써 담수를 얻는 기술이다.

한편, 상기 해수 담수화 설비에 있어서, 설계자가 각종 담수 배관을 설계하는 업무를 PDMS를 이용하여 수행하기 위해서는, 상기 해수 담수화 설비 전체를 구성하는 주요 기기의 위치 및 크기 정보, 노즐 정보, 구조물 정보 등이 삼차원 모델 데이터(Model Data)로 구축되어 있어야 한다. 여기서, 해당 PDMS는 삼차원 배관 설계를 위한 소프트웨어이다.

그리고, 상기 담수 배관 설계 업무는 주요 기기, 구조물 및 토목/건축물간에 밀접한 관계를 가지고 수행되어야 하는데, 특히 해수 담수화 증발기 주변의 배관 설계는 해수 담수화 증발기 설계 작업이 마무리되는 시점에서 시작된다.

이에 따라, 상기 PDMS를 이용하여 각종 담수 배관을 설계하는 업무를 수행하기 위해서는, 선행 작업으로 반드시 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델을 작성하여야 한다.

또 다른 한편, 상기 해수 담수화 증발기는 해수 담수화 설비의 주요 기기로서 방대한 양의 데이터를 가지고 있으므로, 설계자가 도 1 및 도 2와 같은 도면뿐만 아니라 그 외의 구조물, 토목/건축물 등과 같은 설계 도면을 참고하여 수작업으로 모델링 작업을 수행하려면 매우 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. 여기서, 도 1 및 도 2는 상기 해수 담수화 증발기를 모델링하기 위해서 필요로 하는 설계도를 예시한 도면이다.

아울러, 상기 해수 담수화 설비의 주요 기기의 모델링 소요 시간이 길어짐에따라 후 공정 작업인 배관 설계 업무의 리드 타입(Lead Time)이 증가하는 문제가 발생하며, 또한 설계 변경에 따른 삼차원 모델 데이터의 수정이 번거롭고 어려우며, 이전 공사에서 수행하여 작성해 두었던 삼차원 모델 데이터를 추후 유사 형태의 다른 공사에 적용하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.

전술한 바와 같은 필요성 내지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 PDMS를 이용하여 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 자동적으로 삼차원 모델링할 수 있도록 한 해수 담수화 증발기의 3차원 모델링 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 PDMS를 이용하여 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대해서 자동으로 삼차원 모델링 작업을 수행하도록 함으로써, 삼차원 모델 데이터를 구축하는데 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따라 해수 담수화 증발기 및 주변 기기의 삼차원 모델링 작업에 소요되는 시간을 단축하여 전체 배관 설계의 리드 타임을 감소시킬 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 담수 배관 설계 업무를 PDMS를 이용하여 수행할 시에 사용자에게 윈도즈(Windows) GUI(Graphic User Interface) 환경을 제공함으로써, 해수 담수화 증발기의 방대한 데이터를 용이하게 입력함과 동시에 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링을 효과적으로 출력할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 담수 배관 설계 업무를 PDMS를 이용하여 수행할 시에 삼차원 모델 데이터를 데이터베이스로 구축하고 추후 설계 변경에 따라 파라미터 값만을 수정하여 적용하도록 함으로써, 설계 변경에 따른 삼차원 모델 데이터의 수정 작업이 용이하도록 함과 동시에, 이전 공사에서 수행하여 작성해 두었던 삼차원 모델 데이터를 추후 유사 형태의 다른 공사에 적용하기가 매우 쉽도록 하는데, 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 종래 해수 담수화 증발기의 모델링(Modeling) 시에 필요한 설계도를 예시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링을 위한 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법을 나타낸 순서도.

도 5는 도 4를 적용한 예를 나타낸 입체도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : PDMS(Plant Design Management System) 디자인 데이터베이스(Design Database)

20 : 증발기 모델링 유틸리티(Evaporator Modeling Utility)

30 : 수치 데이터 관리부(Physical Dimension Data Management)

40 : 노즐 데이터 관리부(Nozzle Data Management)

50 : 자동 모델링 매크로우(Auto Modeling Macro)

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법은 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 분석하여 위치 및 크기 정보, 노즐 정보 및 구조물 정보를 도출한 후에, 상호 연계성을 분석 및 분류하여 해당 정보들을 파라미터 변수화하여 삼차원 모델 데이터로 데이터베이스화하는 과정과; 설계자로부터 제공되는 해수 담수화 증발기 및 주변 기기 관련 도면을 참고하여 정보 값을 입력받아 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 삼차원 모델링하기 위한 입력 데이터로 도출하는 과정과; 상기 입력 데이터에 대응하는 삼차원 모델 데이터를 상기 데이터베이스로부터 판독하여 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 삼차원 모델링을 수행하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

다르게는, 본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법은 상기 삼차원 모델링 시에 GUI를 통하여 설계자로부터 제공되는 해수 담수화증발기 및 주변 기기 관련 도면을 입력 화면으로 작성하도록 하며, 해당 입력 화면을 통해 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 삼차원 모델링하기 위한 입력 데이터로 처리하는 과정과; 상기 입력 데이터에 대응하는 삼차원 모델 데이터를 상기 데이터베이스로부터 판독하여 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 삼차원 모델링을 수행하며, 해당 삼차원 모델링 후의 삼차원 모델을 상기 GUI를 통해 디스플레이하는 과정을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 다르게는, 본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법은 설계 변경을 수행하는 경우에 상기 파라미터 변수 값만을 수정하여 상기 데이터베이스에 적용하는 과정을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링을 위한 시스템의 구성은 도 3에 도시된 바와 같이, PDMS 디자인 데이터베이스(10)와, 증발기 모델링 유틸리티(20)와, 수치 데이터 관리부(30)와, 노즐 데이터 관리부(40)와, 자동 모델링 매크로우(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 PDMS 디자인 데이터베이스(10)는 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)로부터 인가되는 삼차원 모델 데이터를 데이터베이스화하여 구축해 줌으로써, 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기의 삼차원 모델링 시에, 또는 추후 설계 변경에 따라 파라미터 값만을 수정하여 적용할 수 있도록 해 준다.

상기 증발기 모델링 유틸리티(20)는 상기 수치 데이터 관리부(30) 및 노즐 데이터 관리부(40)에서 도출된 정보 데이터간의 상호 연계성을 분석 및 분류하여 해당 정보 데이터를 파라미터(Parameter) 변수화함으로써, 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 삼차원 모델링하기 위한 삼차원 모델 데이터로 상기 PDMS 디자인 데이터베이스(10)에 저장시켜 주며, 상기 수치 데이터 관리부(30) 및 노즐 데이터 관리부(40)로부터 입력 데이터를 인가받아 해당 인가받은 입력 데이터에 대응하는 삼차원 모델 데이터를 상기 PDMS 디자인 데이터베이스(10)를 판독하여 상기 자동 모델링 매크로우(50)를 제어하여 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 삼차원 모델링을 자동으로 수행하도록 한다.

상기 수치 데이터 관리부(30)는 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 분석하여 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기의 위치 및 크기 정보, 구조물 정보 등을 도출하여 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)에 인가해 주며, 추후 설계자로부터 제공되는 도면(예로, 도 1 및 도 2)을 참고하여 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 삼차원 모델링하기 위한 입력 데이터로 도출하여 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)에 인가해 준다.

상기 노즐 데이터 관리부(40)는 담수 배관 설계에 필요한 노즐을 분석하여 해당 노즐의 정보를 도출하여 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)에 인가해 주며, 추후 설계자로부터 제공되는 도면(예로, 도 1 및 도 2)을 참고하여 해당 노즐을 삼차원 모델링하기 위한 입력 데이터로 도출하여 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)에 인가해 준다.

상기 자동 모델링 매크로우(50)는 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)의 제어에 따라 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 삼차원 모델링을 자동으로 수행한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링을 위한 시스템은 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 방대한 정보 데이터의 입력 및 삼차원 모델의 출력이 용이하도록 하기 위해서 사용자에게 친숙한 윈도우즈 환경의 GUI(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 GUI는 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)의 제어에 따라 동작을 수행하는데, 설계자로부터 제공되는 도면(예로, 도 1 및 도 2)을 입력 화면으로 작성해 주며, 해당 GUI 입력 화면상에서 PDMS를 호출하거나 이를 실행해 준다.

본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링 방법을 도 4의 흐름도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

담수 배관 설계의 업무를 PDMS를 이용하여 수행할 시에, 먼저 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대하여 삼차원 모델을 작성하기 위해서 해당 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 분석하여 데이터를 도출하는 작업을 수행한다(단계 S1). 여기서, 해당 주변 기기는 해당 해수 담수화 증발기와 함께 모델링 작업을 수행해야 하는 밀접한 관련이 있는 기기로, 예를 들어 공기(특히, 산소)를 제거하기 위한 디에어레이터(De-aerator), 해수를 끓이기 위한 해수디스트리뷰션 히터(Brine Distribution Heater), 지지 구조물 등이 있다.

보다 자세히 말해서, 수치 데이터 관리부(30)에서는 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 분석하여 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기의 위치 및 크기 정보, 구조물 정보 등을 도출하며, 또한 노즐 데이터 관리부(40)에서는 담수 배관 설계에 필요한 노즐을 분석하여 해당 노즐의 정보를 도출한다. 그리고, 이렇게 도출된 정보 데이터들은 증발기 모델링 유틸리티(20)로 인가되어진다.

이에, 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)는 상기 수치 데이터 관리부(30) 또는 상기 노즐 데이터 관리부(40)에서 도출된 정보 데이터들을 입력받아 해당 정보 데이터들 간의 상호 연계성을 분석 및 분류하여 해당 정보 데이터들을 파라미터 변수화해 준 후에(단계 S2), 해당 파라미터 변수들을 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 삼차원 모델링하기 위한 삼차원 모델 데이터로 PDMS 디자인 데이터베이스(10)를 구축해 준다(단계 S3).

이에 따라, 상기 PDMS 디자인 데이터베이스(10)는 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)의 제어에 따라 상기 삼차원 모델 데이터를 입력받아 데이터베이스화하여 구축해 줌으로써, 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기의 삼차원 모델링 시에, 또는 추후 설계 변경에 따라 파라미터 값만을 수정하여 적용할 수 있도록 해 준다.

그런 후, 설계자로부터 제공되는 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기 관련 설계도면(예로, 도 1 및 도 2)을 참고하여 정보 값을 입력하게 되면, 상기 수치 데이터 관리부(30) 또는 상기 노즐 데이터 관리부(40)에서는 해당 정보 값을 입력받게 된다(단계 S4).

이에, 상기 수치 데이터 관리부(30) 또는 상기 노즐 데이터 관리부(40)에서는 상기 설계자로부터 입력되는 정보 값을 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기를 삼차원 모델링하기 위한 입력 데이터로 도출하여 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)에 인가해 준다(단계 S5).

이에 따라, 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)는 상기 수치 데이터 관리부(30) 및 노즐 데이터 관리부(40)로부터 입력 데이터를 인가받아 해당 인가받은 입력 데이터에 대응하는 삼차원 모델 데이터를 상기 PDMS 디자인 데이터베이스(10)를 판독한 후에(단계 S6), 자동 모델링 매크로우(50)를 제어하여 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 삼차원 모델링을 자동으로 수행하도록 한다.

그러면, 상기 자동 모델링 매크로우(50)는 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)의 제어에 따라 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 삼차원 모델링을 자동으로 수행한다(단계 S7).

이와 같이, 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대해서 자동으로 삼차원 모델링 작업을 수행하도록 함으로써, 삼차원 모델 데이터를 구축하는데 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따라 해수 담수화 증발기 및 주변 기기의 삼차원 모델링 작업에 소요되는 시간을 단축하여 전체 배관 설계의 리드 타임을 감소시킬 수 있다.

그리고, 상기 자동 삼차원 모델링 작업에 의해 도시된 해수 담수화 증발기및 주변 기기를 예를 들어 나타내면 도 5의 입체도와 같다.

다르게는, 상기 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 방대한 정보 데이터의 입력 및 삼차원 모델의 출력이 용이하도록 하기 위해서, 사용자에게 친숙한 윈도우즈 환경의 GUI를 제공해 줌으로써, 해당 GUI는 상기 증발기 모델링 유틸리티(20)의 제어에 따라 동작을 수행하는데, 윈도우즈 GUI 환경으로 입력 화면을 작성해 주며, PDMS에서 해당 GUI 입력 화면을 통하여 데이터의 입력이 실행되도록 한다.

즉, 상기 GUI는 설계자로부터 제공되는 도면(예로, 도 1 및 도 2)을 입력 화면으로 작성해 사용자에게 디스플레이해 줌으로써, 해당 입력 화면을 통해 쉽게 데이터의 입력이 가능하다. 또한, 상술한 바와 같은 모델링 작업 후의 삼차원 모델을 상기 GUI를 통해 사용자에게 쉽게 디스플레이해 준다.

또한 다르게는, 상술한 바와 같이 담수 배관 설계 업무를 PDMS를 이용하여 수행할 시에 설계 변경을 수행하는 경우에 상기 파라미터 변수 값만을 수정하여 상기 PDMS 디자인 데이터베이스(10)에 적용함으로써, 설계 변경에 따른 삼차원 모델 데이터의 수정 작업이 용이하도록 함과 동시에, 이전 공사에서 수행하여 작성해 두었던 삼차원 모델 데이터를 추후 유사 형태의 다른 공사에 적용하기가 매우 쉽다.

이상과 같이, 본 발명에 의해 PDMS를 이용하여 담수 배관 설계에 필요한 해수 담수화 증발기 및 주변 기기에 대한 삼차원 모델 데이터를 데이터베이스로 구축하고 자동으로 삼차원 모델링 작업을 수행하며, 사용자에게 윈도우 GUI 환경을 제공하며, 추후 설계 변경에 따라 파라미터 값만을 수정하여 적용하도록 함으로써, 삼차원 모델 데이터를 구축하는데 소요되는 시간 및 비용의 절감, 삼차원 모델링 작업에 소요되는 시간의 단축 및 전체 배관 설계의 리드 타임의 감소를 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 해수 담수화 증발기의 방대한 데이터를 용이하게 입력함과 동시에 해수 담수화 증발기의 삼차원 모델링을 효과적으로 출력할 수 있으며, 설계 변경에 따른 삼차원 모델 데이터의 수정 작업이 용이하도록 함과 동시에 이전 공사에서 수행하여 작성해 두었던 삼차원 모델 데이터를 추후 유사 형태의 다른 공사에 적용하기가 매우 쉽다.