발전소 터빈로터 중심공 검사는 10년 주기로 수행하게 되며, 중심공 내부 표면 균열과 체적결함을 검출하기 위하여 육안 검사 및 초음파검사가 수행되고 있다. 터빈 로터는 발전소 중요 설비로서 건전성이 입증되어야 한다.
종래의 방식으로서, 터빈 로터 플랜지에 매니플레이터를 설치하고 파이프를 연결하여 중심공에 계속 밀어 넣으면서 검사를 수행하고 있다. 연결된 파이프의 길이가 길어질수록 처짐과 비틀림이 커지며, 초음파 센서가 중심공 내면에 접촉이 안 될 가능성이 존재한다. 처짐과 비틀림을 해결할 수 있는 대안으로서, 중심공 내부에 매니플레이터 또는 로봇 자체를 집어넣어, 축 방향 주행시킨다. 일반적으로, 바퀴 또는 무한궤도가 내벽 접촉 및 전진 후진에 사용된다. 이 경우에 이동하기 위하여 주행 시작, 정지 시에 미세한 미끄러짐이 있으며, 초음파검사에서 허용할 수 없는 위치오차가 발생한다.
본 연구에서, 주행로봇의 위치 오차를 줄이고자, 종래의 방식과 다른 새로운 주행 원리를 최초로 제안한다. 공압을 이용하여 로봇의 앞발, 뒤발을 내벽에 밀착하여 미끄러짐을 방지하고, 로봇 본체의 볼 스크류를 회전시켜 축 방향으로 이동한다. 첫째 단계에서, 공압을 이용하여 로봇의 뒤발을 벽면에 밀착하고, 볼 스크류 회전 시 로봇의 앞발과 본체 자체는 축 방향으로 움직인다. 앞발과 뒷발과의 간격이 점차 벌어지게 되며, 최대가 되면 중지시킨다. 두 번째 단계에서, 공압을 이용하여 앞발을 벽면에 밀착하고, 뒤 발을 벽면에 이격시키고, 볼 스크류를 역회전하여서, 뒷발을 축 방향으로 이동시켜서 앞발과 뒷발 사이의 간격을 최소화 한다. 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 반복하면, 축 방향으로 계속 전진하게 된다. 장점으로서, 볼 스크류 회전으로 앞발과 로봇 몸체는 전진하며, 뒷발이 벽면에 밀착하고 있어, 미끄러짐은 발생하지 않으므로 위치오차를 줄일 수 있다.
밀착 시 필요한 압착력을 3점 지지 형태로 이론적으로 계산하였고, 로봇 기구부를 설계하고 모델링하여 정적 시뮬레이션 해석을 수행하였다. 로봇, 초음파 보정시험편, 투명 중심공 목업을 제작하여 주행 실험과 초음파 검출 시험을 수행한 결과, 일정 공압 이상에서 미끄러짐이 발생하지 않음을 확인하였으며, 발전소 현장에서 중심공 검사에서 자기주행 로봇을 적용하여 사용가능성을 확인하였다.