KR101103700B1 - Ｌｎｇ 저장탱크의 누출 위치 추적 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치를 추적하기 위한 시스템이 개시된다. 개시된 시스템은, LNG 저장탱크의 주변에 분산 설치된 다수의 온도센서들과, 상기 온도센서들의 설치 위치가 저장된 저장부와, LNG 누출에 반응한 온도센서들의 설치 위치와 그 온도센서들의 온도 반응 속도를 기초로 LNG 누출 위치를 찾는 프로세싱 유닛을 포함한다.

LNG, 저장탱크, 온도센서, 누출, 위치

Description

ＬＮＧ 저장탱크의 누출 위치 추적 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TRACING LEAK POSITION OF LNG TANK}

본 발명은 LNG 저장탱크의 누출 위치 추적 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LNG 수송선 등에 이용되는 LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치를 추적하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

LNG 저장탱크는, 대략 -163℃의 극저온 액화 온도를 갖는 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장하기 탱크이며, LNG 수송선, 부유식 LNG 생산 설비, LNG 재기화 선박 등에는 멤브레인형 LNG 저장탱크가 많이 이용되고 있다.

종래의 기술로서, LNG 저장탱크 주변에 설치된 다수의 온도센서들와 그 온도센서들에서 측정된 신호를 모니터링하는 장비를 포함하는 시스템이 있다. 그러한 시스템은, 모니터링 장비가 온도센서에서 측정된 온도값을 이용하여 LNG 저장탱크의 LNG 누출 여부를 확인하는데 그쳤다.

따라서, 종래에는 LNG 저장탱크에 LNG 누출이 발생한 경우, LNG 누출 위치의 파악이 어려웠다. 따라서, LNG 추출이 발생한 LNG 저장탱크에 대한 보수, 점검이 어려웠고, 그에 많은 노력과 시간이 요구되어 왔다.

이에 따라, LNG 저장탱크의 LNG 누출 여부를 판단한 수 있음은 물론이고, LNG 누출 위치도 쉽게 추적할 수 있는 기술에 대한 필요성이 당해 기술분야에 존재한다.

LNG 저장탱크 주변을 모두 덮을 수 있는 개수로 온도센서를 설치한다고 가정할 때, 측정된 온도가 가장 낮은 온도센서의 위치를 누출 위치인 것으로 판단할 수 있을 것이다. 그러나, LNG 저장탱크 주변의 모든 위치에 온도센서들을 설치하는 것은 현실적으로 불가능하며, 이는 온도센서의 개수 제한에만 문제에만 국한되지 않고, 그 많은 온도센서의 신호를 처리할 수 있는 시스템의 제한도 뒤 따를 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, LNG 누출에 반응한 복수의 온도센서들 각각의 설치 위치와, 해당 온도센서들의 온도 반응 속도, 즉, 시간-온도 이력을 이용하여, LNG 누출 위치를 찾는 LNG 추적 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

LNG 저장 탱크 주변에서 LNG 누출 위치와 떨어져 있는 온도센서들을 LNG 누출 위치 추적에 이용하는 것을 가능하게 하는 가장 큰 요인으로 LNG 가스의 극저온 특성을 들 수 있다. 극저온의 LNG 가스는 그것의 누출시 열전달(대류 또는 전도)에 의한 주변의 온도 저하 범위가 넓다. 또한, 누출 위치와 거리 차이에 따라 온도센서가 온도 에 반응하는 속도(이하, '온도 반응 속도'라 함)가 다르다.

본 발명의 일 측면에 따라, LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치를 추적하기 위한 시스템이 개시된다. 개시된 LNG 누출 위치 추적 시스템은, 상기 LNG 저장탱크의 주변에 분산 설치된 다수의 온도센서들과, 상기 온도센서들의 설치 위치가 저장된 저장부와, LNG 누출에 반응한 온도센서들의 설치 위치와 그 온도센서들의 온도 반응 속도를 기초로 LNG 누출 위치를 찾는 프로세싱 유닛을 포함한다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛은 LNG 누출에 반응한 3개 이상의 온도센서들을 LNG 누출 위치의 추정에 이용한다. 더 바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛은 LNG 누출에 대해 상기 온도 반응 속도가 빠른 상위 3개 이상의 온도센서들을 LNG 누출 위치의 추정에 이용한다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛은, 상기 온도 반응 속도의 값으로서, 해당 온도센서의 측정 온도가 감소하기 시작하여 안정되기 까지의 시간을 이용한다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛은 LNG 누출에 반응한 3개의 온도센서의 온도 반응 속도 및 설치 위치를 이용해 3각 측량의 원리를 이용하여 LNG 누출 위치를 계산한다.

본 발명의 일 측면에 따라, 주변에 다수의 온도센서들이 분산 설치된 LNG 저장탱크의 LNG 누출을 추적하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 LNG 누출에 반응한 선택된 온도센서들의 설치 위치와 그 설치 위치의 온도 반응 속도를 기초로 LNG 누출 위치를 추정한다. 이때, 상기 선택된 온도센서들의 개수는 3개이며, 3각 측량의 원리를 이용하여 LNG 누출 위치가 추정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 주변에 다수의 온도센서들이 분산 설치된 LNG 저장탱크의 LNG 누출을 추적하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은, (a)온도센서들 의 시간-온도 이력 정보를 얻는 단계와, (b)상기 시간-온도 이력 정보로부터 상기 온도센서들의 온도 반응 속도값을 획득하는 단계와, (c) 상기 온도센서들에 의해 측정된 온도 또는 상기 온도 반응 속도값을 이용해 계산에 필요한 온도센서들을 선택하는 단계와, (d) 선택된 온도센서들의 온도 반응 속도값과 설치 위치를 이용해, LNG 누출 위치를 계산하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 (c) 단계에서 3개 이상의 온도센서들이 선택되며, 더 바람직하게는, 상기 (c) 단계는 상기 온도 반응 속도값이 큰 상위 3개 이상의 온도센서들을 선택할 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 (d) 단계는 삼각 측량의 원리를 이용해 LNG 누출 위치를 계산한다.

본 발명의 실시예에 따르면, LNG 저장탱크, LNG 저장탱크에서 LNG 누설이 있는 경우, 그 누설 여부의 판단은 물론이고, LNG 누설 위치도 쉽게 추적할 수 있으며, 신속하게, 그리고, 정확하게, LNG 누설 부위를 보수할 수 있게 됨으로써, LNG 저장탱크 운용의 안정성을 도모할 수 있을 것이다. 이때, LNG 누설 위치의 추적에는 LNG 누출에 반응한 3개 이상의 온도센서들의 시간-온도 이력 정보와, 그 온도센서들의 위치 정보가 이용된다. LNG 누출 위치 추적에 3개 이상의 온도센서를 이용하면, 예를 들면, 삼각 측량 방식으로 LNG 누출 위치를 보다 정확하게 추정하여 찾아낼 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치 추적 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시스템은, LNG 저장탱크 주변에 분산 설치되는 다수의 온도센서들(S1, S2, S3,.., Sn; 총괄하여, S)과, 상기 다수의 온도센서들(S)로부터 측정된 온도 신호를 수신하여 처리하는 프로세싱 유닛(10)을 포함한다. 또한, 상기 시스템은 상기 다수의 온도센서들(S)의 설치 위치 등이 저장된 저장부(20)를 포함한다. 이때, 상기 프로세싱 유닛(10)은 컴퓨터 또는 그 내부의 중앙처리장치일 수 있다. 그리고, 상기 저장부(20)는 상기 다수의 온도센서들(S)의 설치 위치 등이 기 저장된 저장매체일 수 있다.

본 실시예에 이용되는 LNG 저장탱크는, 멤브레인형 탱크로서, 두개의 방벽들, 즉, 1차 방벽과 2차 방벽을 포함하는 것으로, 도 2에서는 하나의 방벽만 부재번호 '2'로 표시된 채 나타나 있다. 상기 온도센서들(S)은 LNG 탱크(2)의 주변의 방벽에 넓게 분산 배치되어 있다.

상기 프로세싱 유닛(10)은 상기 다수의 온도센서(S)들 각각으로부터 온도 정보를 연속적으로 제공 받을 수 있다. 따라서, 상기 프로세싱 유닛(10)은, 상기 온 도센서(S)들이 제공한 정보로부터, LNG 저장탱크의 누출 여부를 판단할 수 있으며, 그 누출이 있음을 알리는 경보를 외부로 출력할 수 있다.

또한, 상기 프로세싱 유닛(10)은, LNG 저장탱크의 LNG 누출시에, 상기 다수의 온도센서(S)들이 제공한 연속적인 온도 정보들로부터 온도센서들(S) 각각의 시간-온도 이력 정보를 획득할 수 있다. 또한, 상기 시간-온도 이력 정보로부터 해당 온도센서(S)들의 시간에 따른 온도 변화, 즉, 온도 반응 속도를 알 수 있으며, 이 온도 반응 속도는 LNG 누출 위치와의 거리에 따라 다르다. 따라서, 상기 프로세싱 유닛(10)은 LNG 누출에 반응한 복수의 온도센서들 각각의 온도 반응 속도와, 그 온도센서들의 설치 위치를 기초로 하여 LNG 누출 위치를 찾을 수 있다. 이때, 상기 프로세싱 유닛은 예를 들면, 3각 측량의 원리를 이용하는 소프트웨어 또는 프로그램에 의해 LNG의 누출 위치를 찾는다.

도 2는 LNG 누출 위치와 온도센서들(S1, S2, S3)의 위치 관계를 보여주며, 도 3은 도 2에 도시된 위치 관계에 따른 해당 온도센서들의 시간 온도 그래프를 보여준다.

도 2를 참조하면, 해당 온도센서들(S1, S2, S3) 각각이 B, C, D 위치에 설치되어 있으며, LNG 저장탱크의 누설 위치는 A이다. 이에 따라, LNG 누설 즉시, 측정되지 않은 A 위치의 온도는 -120℃ 정도로 급강할 것이다. 또한, 상기 온도센서들( S1, S2, S3)에 의해 측정된 온도는 누설이 발생한 후 소정의 시간들이 지나면 -100℃ 내외로 급강하한다. 이때, 상기 온도센서들(S1, S2, S3)이 LNG 누설에 반응하는 온도 반응 속도, 즉 시간에 따른 온도 변화는 서로 다르게 되며, 열전달 계수가 같 다는 전제 하에, 누설 위치에 가까운 온도센서의 온도 반응속도가 상대적으로 더 빠르게 된다.

도 3을 참조하면, B 위치에 있는 온도센서(S1)의 온도 반응 속도가 가장 빠르고, C 위치에 있는 온도센서(S2)의 온도 반응 속도가 다음으로 빠르고, D 위치에 있는 온도센서(S3)의 온도 반응 속도가 가장 느리다. 이에 따라, LNG 누출 위치는 B 위치로부터 가장 가깝고 C 위치로부터 가장 먼 위치로 추정할 수 있다. 위와 같이, 적어도 3개의 온도센서들(S1, S2, S3)을 이용하면, 예를 들면, 삼각 측량 원리의 적용이 가능하여 더욱 정확한 LNG 누출 위치 추정이 가능할 것이다.

이때, 해당 온도센서들의 온도 반응 속도를 비교하기 위해서는, 정량화된 수치값, 즉, 온도 반응 속도값이 요구된다. 이때, 비교 가능한 온도 반응 속도값으로는 온도가 급격히 저하된 후 안정화되기까의 시간과, 온도가 급격히 저하되는 시점의 시간이 이용될 수 있다. 하지만, 온도가 급감되는 시점보다는 급감된 온도가 안정화되는 시간의 차이가 더 크므로, 급감된 온도가 안정화되는 시간을 온도 반응 속도값으로 이용하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 실시예에서는 급감된 온도에서 안정화되는 시점의 시간을 온도 반응 속도를 비교하기 위한 값, 즉, 온도 반응 속도값으로 이용한다. 도 3에 도시된 바와 같이, B 위치의 온도센서(S1)가 측정한 온도는 급감 뒤 2.9초 후에 안정화되기 시작하였고, C 위치의 온도센서(S2) 측정한 온도는 급감 뒤 3.18초 후에 안정화되기 시작하였으며, D 위치의 온도센서(S3)가 측정한 온도는 급감 뒤 3.5초에서 후에 안정화되기 시작하였다. 이를 보더라도, B 위치에 가장 가깝고, 그 다음으 로 C 위치에 가깝고, D 위치로부터 가장 먼 위치가 LNG의 누설 위치로 추정될 수 있을 것이다. 위와 같은 누설 위치의 추정은 전술한 프로세싱 유닛(10)이 소정 계산 소프트웨어를 이용하여 계산해 내는 것에 의해 수행될 수 있다.

이때, 상기 누출 위치 계산(또는, 추정)은, LNG 저장탱크 주변에 설치된 모든 온도센서를 이용할 필요까지는 없고, 복수의 온도센서를 이용하는 것만으로 족하다. 바람직하게는, 3개 이상의 온도센서가 선택되어 사용되는 것이 바람직한데, 이는 두개의 온도센서를 이용할 경우, 두 온도센서들의 설치 위치에 대하여 누설 위치의 방향이 많아지는 것으로 인해 누설 위치 추정이 어려워지기 때문이다. 더 바람직하게는, LNG 누설에 반응한 온도센서들 전부 또는 그 온도센서들 중 온도 반응 속도가 빠른 상위 3개 이상의 온도센서가 선택되어 이용된다.

도 4는 전술한 시스템을 이용하여 LNG 누설 위치를 추정하는 방법을 보여주기 위한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 온도 추적 방법은, 시간-온도 이력 정보 획득 단계(S101)와, 온도 반응 속도값 획득 단계(S102)와, 필요 온도센서들의 선택 단계(S103)와, 누출 위치 계산 단계(S104)를 포함한다.

단계 S101에서는, LNG 탱크 주변에 설치된 다수의 온도센서로부터 측정된 온도 정보가 시간-온도 이력으로 데이터화된다. 다음, 단계 S102에서는, 데이터화된 시간-온도 이력으로부터 온도 반응 속도값이 추출, 획득된다. 이때, 획득된 온도 반응 속도값은 LNG 누출에 의해 측정된 온도가 급감 후 극저온에서 스테디한(steady) 온도로 안정되는 최초의 시간으로 결정된다. 다음, 단계 S103에서는 누출 위치 계산(또는, 추정)에 필요 온도센서들이 선택된다. 이때, LNG 누출에 거의 반응하지 않거나 및/또는 미세하게 반응한 온도센서들의 이용이 배제될 수 있다. 다음, 단계 S104에서는 LNG의 누출 위치가 계산된다. 이때, 상기 계산의 변수로는 선택된 온도센서들의 위치와, 그 선택된 온도센서들의 온도 반응 속도값이 이용된다. 상기 단계 S103에서는, 3개 이상의 온도센서가 선택되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 온도 반응 속도가 빠른 상위 3개의 온도센서가 선택되어 이용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치 추적 시스템을 설명하기 위한 도면.

도 2는 LNG 누출 위치와 온도센서들(S1, S2, S3)의 위치 관계를 보여주는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 위치 관계에 따른 해당 온도센서들의 시간 온도 그래프.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치 추적 방법을 설명하기 위한 순서도.

Claims (11)

1. 삭제
2. LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치를 추적하기 위한 시스템으로서,

   상기 LNG 저장탱크의 주변에 분산 설치된 다수의 온도센서들;

   상기 온도센서들의 설치 위치가 저장된 저장부; 및

   LNG 누출에 반응한 온도센서들의 설치 위치와 그 온도센서들의 온도 반응 속도를 기초로 LNG 누출 위치를 찾는 프로세싱 유닛을 포함하며,

   상기 프로세싱 유닛은 LNG 누출에 반응한 3개 이상의 온도센서들을 LNG 누출 위치의 추정에 이용하는 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 시스템.
3. LNG 저장탱크의 LNG 누출 위치를 추적하기 위한 시스템으로서,

   상기 LNG 저장탱크의 주변에 분산 설치된 다수의 온도센서들;

   상기 온도센서들의 설치 위치가 저장된 저장부; 및

   LNG 누출에 반응한 온도센서들의 설치 위치와 그 온도센서들의 온도 반응 속도를 기초로 LNG 누출 위치를 찾는 프로세싱 유닛을 포함하며,

   상기 프로세싱 유닛은 LNG 누출에 대해 상기 온도 반응 속도가 빠른 상위 3개 이상의 온도센서들을 LNG 누출 위치의 추정에 이용하는 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 시스템.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은, 상기 온도 반응 속도의 값으로서, 해당 온도센서의 측정 온도가 저하하기 시작하여 안정화 되기까지의 시간을 이용하는 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 시스템.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은 LNG 누출에 반응한 3개의 온도센서의 온도 반응 속도 및 설치 위치를 이용해 LNG 누출 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 시스템.
6. 삭제
7. 주변에 다수의 온도센서들이 분산 설치된 LNG 저장탱크의 LNG 누출을 추적하기 위한 방법으로서,

   LNG 누출에 반응한 선택된 온도센서들의 설치 위치와 그 설치 위치의 온도 반응 속도를 기초로 LNG 누출 위치를 찾되,

   상기 선택된 온도센서들의 개수는 3개 이상인 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 방법.
8. 주변에 다수의 온도센서들이 분산 설치된 LNG 저장탱크의 LNG 누출을 추적하기 위한 방법으로서,

   (a)온도센서들의 시간-온도 이력 정보를 얻는 단계와;

   (b)상기 시간-온도 이력 정보로부터 상기 온도센서들의 온도 반응 속도값을 획득하는 단계와;

   (c) 상기 온도센서들에 의해 측정된 온도 또는 상기 온도 반응 속도값을 이용해 계산에 필요한 온도센서들을 선택하는 단계;

   (d) 선택된 온도센서들의 온도 반응 속도값과 설치 위치를 이용해, LNG 누출 위치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 (c) 단계에서 3개 이상의 온도센서들이 선택되는 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 방법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 온도 반응 속도값이 큰 상위 3개 이상의 온도센서들을 선택하는 것을 특징으로 하는 LNG 누출 위치 추적 방법.
11. 삭제

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