KR101289253B1 - 파이프 손상 감지 장치 및 방법 - Google Patents

파이프 손상 감지 장치 및 방법 Download PDF

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KR101289253B1
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ultrasonic
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laser beam
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이현석
양진열
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Abstract

본 발명은 파이프 손상 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 파이프에 초음파 신호를 발생시키는 초음파 공급부와, 파이프의 초음파 신호를 수신하는 초음파 수취부 및 초음파 수취부에서 수신한 초음파 신호를 분석하여 파이프의 손상 여부를 판별하는 분석부를 포함한다.
본 발명에 따른 파이프 손상 감지 장치 및 방법은 검사인력의 접근성이 떨어져 관측이 어려운 파이프에 대한 손상 여부를 감지할 수 있다.

Description

파이프 손상 감지 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR SENSING DAMAGE OF PIPE}
본 발명은 파이프 손상 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하에 매설된 파이프나, 원자력 발전소 및 화학 플랜트 시설의 내부 배관에 대한 손상 여부를 감지하는 파이프 손상 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량, 대형시설물, 지하 매설물 등의 기간산업 시설물들은 사회가 발전하면서 사회 구성원들의 다양한 요구에 부응하기 위하여 점점 대형화 및 첨단화되고 있다.
이에 따라 여러 가지 신기술, 신공법, 신소재 등이 도입되고 있으며 이러한 새로운 기술을 도입하기 위한 선결 조건인 안전성 등의 검증에 대한 필요성이 요구되고 있다.
구조물 진단을 위해 최근에는 레이저 초음파 장치가 사용된다. 이러한 레이저 초음파 장치는 강한 펄스 레이저빔을 물체의 표면에 조사하여 초음파 신호를 발생시키고, 초음파 신호가 물체에서 전파 또는 반사된 것을 측정하여 물체의 결함 여부를 감지하는 것이다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1072802호(2011.10.06 등록, 발명의 명칭: 레이저를 이용한 검사 장치 및 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 원자력발전설비 및 플랜트설비에서 사용되는 고온 상태의 파이프 또는 지하에 매설된 파이프에 대한 손상 여부를 안정적으로 감지하는 파이프 손상 감지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파이프에 초음파 신호를 발생시키는 초음파 공급부; 상기 파이프의 초음파 신호를 수신하는 초음파 수취부; 및 상기 초음파 수취부에서 수신한 초음파 신호를 분석하여 상기 파이프의 손상 여부를 판별하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 장치를 제공한다.
상기 초음파 공급부는 레이저 광선이 발생되는 발생부; 상기 발생부에 일단부가 연결되고, 레이저 광선을 안내하는 공급부; 및 상기 공급부의 타단부에 연결되고, 상기 파이프에 장착되어 레이저 광선을 상기 파이프로 안내하는 가진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공급부는 광섬유인 것을 특징으로 한다.
상기 가진부는 상기 공급부와 연결되고, 상기 파이프에 접촉되어 레이저 광선을 안내하는 가진관; 상기 가진관에 내장되고, 레이저 광선의 초점을 조절하는 가진렌즈; 상기 가진관에 결합되어 측방향으로 돌출 형성되고, 상기 파이프에 접촉되는 가진판; 및 상기 가진판과 상기 파이프를 감싸도록 형성되어, 상기 가진판을 상기 파이프에 결합시키는 가진띠를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 초음파 수취부는 레이저 광선이 생성되는 광원부; 상기 광원부에 연결되어 레이저 광선을 안내하는 전달부; 상기 전달부에 연결되고, 상기 파이프에 장착되어 레이저 광선을 안내하는 감지부; 및 상기 전달부에 연결되고, 레이저 광선을 수신하여 상기 분석부에 초음파 신호 정보를 전송하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부는 상기 전달부와 연결되고, 상기 파이프에 접촉되어 레이저 광선을 안내하는 감지관; 상기 감지관에 내장되고, 레이저 광선의 초점을 조절하는 감지렌즈; 상기 감지관에 내장되고, 상기 파이프로부터 유입되는 적외선 복사열을 차단하는 감지필터; 상기 감지관에 결합되어 측방향으로 돌출 형성되고, 상기 파이프에 접촉되는 감지판; 및 상기 감지판과 상기 파이프를 감싸도록 형성되어, 상기 감지판을 상기 파이프에 결합시키는 감지띠를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전달부는 광섬유인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초음파 공급부가 파이프에 초음파 신호를 공급하는 단계; 초음파 수취부가 파이프의 초음파 신호를 수신하는 단계; 및 분석부가 초음파 신호를 분석하여 상기 파이프의 손상 여부를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 방법을 제공한다.
상기 초음파 공급부는 상기 파이프의 원주면을 따라 가진지점을 변경하고, 상기 초음파 수취부는 상기 파이프의 원주면을 따라 감지지점을 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석부가 상기 파이프의 손상 여부를 판별하는 단계는 손상지수를 계산하는 단계; 및 상기 손상지수를 바탕으로 이상치분석을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 손상지수(DI)는 아래의 수식에 의해 획득됨.
수학식 2
Figure 112012005583772-pat00001
수학식 3
Figure 112012005583772-pat00002
여기서,
Figure 112012005583772-pat00003
와
Figure 112012005583772-pat00004
는 서로 동일한 위상을 가지는 두 경로에서 측정된 계측신호이고,
Figure 112012005583772-pat00005
는
Figure 112012005583772-pat00006
의 평균값이며,
Figure 112012005583772-pat00007
는
Figure 112012005583772-pat00008
의 표준편차이고, N은 측정된
Figure 112012005583772-pat00009
의 시간영역에서의 데이터 포인트의 수이며,
Figure 112012005583772-pat00010
는 시간지연임.
본 발명에 따른 파이프 손상 감지 장치 및 방법은 단열재 등으로 피복되거나 지하에 매설되어 검사인력의 접근이 어려운 파이프의 손상여부를 정밀하게 감지하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 파이프 손상 감지 장치 및 방법은 원자력발전설비나 화학 플랜트설비에 사용되는 고온의 파이프에 대한 정밀 감지가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 장치에서 가진부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 장치에서 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법에서 분석부가 파이프의 손상여부를 감지하는 흐름도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법에서, 파이프에 손상이 없다는 가정하에 초음파 공급부의 가진지점 및 초음파 수취부의 감지지점에 따른 초음파 신호경로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법에서 단계적인 이상치분석 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 파이프 손상 감지 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 장치에서 가진부를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 장치에서 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 장치(1)에는 초음파 공급부(10), 초음파 수취부(20) 및 분석부(30)가 구비된다.
초음파 공급부(10)는 파이프(50)에 장착되고, 파이프(50)에 레이저 광선을 조사하여 초음파 신호를 생성한다. 이때, 초음파 공급부(10)는 파이프(50) 중 어느 하나의 지점에서 원주면을 따라 초음파 신호를 생성한다.
초음파 수취부(20)는 파이프(50)에 레이저 광선을 조사하고, 반사된 레이저 광선에 포함된 파이프(50)의 초음파 신호를 수신한다. 이때, 초음파 수취부(20)는 파이프(50) 중 다른 하나의 지점에서 원주면을 따라 초음파 신호를 감지한다.
분석부(30)는 초음파 수취부(20)에서 수신한 초음파 신호를 분석하여 파이프(50)의 손상 여부를 판별한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 공급부(10)에는 발생부(11), 공급부(12) 및 가진부(13)가 구비된다.
발생부(11)는 레이저 광선을 생성하고, 공급부(12)는 발생부(11)에서 생성된 레이저 광선을 안내한다. 공급부(12)는 일단부가 발생부(11)에 연결되고 타단부가 가진부(13)에 연결된다.
이때, 공급부(12)로는 고온, 방사선, 부식 등 극한환경에서의 내구성을 갖춘 광섬유가 사용된다. 이러한 광섬유는 자체 저항이 적어 레이저 광선의 손실을 억제하고, 극한환경에 폭넓게 적용될 수 있다.
가진부(13)는 파이프(50)에 장착되어 레이저 광선을 파이프(50)로 안내한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가진부(13)에는 가진관(131), 가진렌즈(132), 가진판(133) 및 가진띠(134)가 구비된다.
가진관(131)은 공급부(12)와 연결되고, 파이프(50)에 접촉된다. 이러한 가진관(131)은 내부가 비워진 원통 형상을 하여 레이저 광선을 안내한다.
이때, 공급부(12)의 타단부에는 가진커넥터(121)가 구비된다. 이러한 가진커넥터(121)는 공급부(10)의 타단부에 결합되고, 가진관(131)에 삽입되어 레이저 광선을 가진관(131)으로 안내한다.
가진커넥터(121)는 외주면에 나사산이 형성되고, 가진관(131)에 나사 결합된다.
가진렌즈(132)는 가진관(131)에 내장된다. 이러한 가진렌즈(132)는 가진관(131)의 내측면에 결합되고, 레이저 광선이 파이프(50)의 초음파 가진지점에 집중되도록 레이저 광선의 초점을 조절한다.
가진판(133)은 가진관(131)에 결합되어 측방향으로 돌출 형성된다. 이러한 가진판(133)은 파이프(50)와 접촉되도록 파이프(50)의 외주면과 대응되는 곡률을 갖는다.
가진띠(134)는 가진판(133)과 파이프(50)의 외주면을 감싸도록 형성된다. 이러한 가진띠(134)는 가진판(133)이 파이프(50)에 밀착 고정되도록 하여 가진관(131)의 유동을 제한한다.
이때, 가진관(131)이 파이프(50)의 원주면을 따라 이동되어 파이프(50)에 대한 가진지점이 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수취부(20)에는 광원부(21), 전달부(22), 감지부(23) 및 수신부(24)가 구비된다.
광원부(21)는 레이저 광선을 생성하고, 전달부(22)는 광원부(21)에 일단부가 연결되고 감지부(23)에 타단부가 연결되어 레이저 광선을 안내한다.
이때, 전달부(22)로는 고온, 방사선, 부식 등 극한환경에서의 내구성을 갖춘 광섬유가 사용된다. 이러한 광섬유는 자체 저항이 적어 레이저 광선의 손실을 억제하고, 극한환경에 폭넓게 적용될 수 있다.
감지부(23)는 파이프(50)에 장착되고, 레이저 광선을 안내한다. 즉, 감지부(23)는 광원부(21)의 레이저 광선이 파이프(50)에 도달되도록 안내하고, 파이프(50)에서 반사되고 파이프(50)의 초음파 신호를 포함하는 레이저 광선을 안내한다.
수신부(24)는 전달부(22)에 연결되고, 레이저 광선을 수신하여 분석부(30)에 파이프(50)에 대한 초음파 신호 정보를 전송한다.
즉, 수신부(24)는 파이프(50)의 초음파 신호를 수치화하여 초음파 신호값을 분석부(30)에 전송하고, 분석부(30)는 전송된 초음파 신호값을 분석하여 파이프(50)의 결함유무를 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감지부(23)에는 감지관(231), 감지렌즈(232), 감지필터(233), 감지판(234) 및 감지띠(235)가 구비된다.
감지관(231)은 전달부(22)와 연결되고, 파이프(50)와 접촉된다. 이러한 감지관(231)은 내부가 비워진 원통 형상을 하여 레이저 광선을 안내한다.
이때, 전달부(22)의 일단부에는 감지커넥터(221)가 구비된다. 이러한 감지커넥터(221)는 전달부(22)의 일단부에 결합되고, 감지관(231)에 삽입되어 파이프(50)로 조사되거나 파이프(50)에서 반사되는 레이저 광선을 각각의 진행방향으로 안내한다.
감지커넥터(221)는 외주면에 나사산이 형성되고 감지관(231)에 나사 결합된다.
감지렌즈(232)는 감지관(231)에 내장된다. 이러한 감지렌즈(232)는 감지관(231)의 내측면에 결합되고, 레이저 광선의 초점을 조절한다.
감지필터(233)는 감지관(231)에 내장된다. 이러한 감지필터(233)는 감지관(231)의 내측면에 결합되고, 파이프(50)로부터 유입되는 적외선 복사열을 차단하여 전달부(22)의 열손상을 방지한다.
이때, 감지렌즈(232)는 파이프(50)에 근접 배치되고, 감지필터(233)는 감지커넥터(221)에 근접 배치된다.
감지판(234)은 감지관(231)에 결합되어 측방향으로 돌출 형성된다. 이러한 감지판(234)은 파이프(50)와 접촉되도록 파이프(50)의 외주면과 대응되는 곡률을 갖는다.
감지띠(235)는 감지판(234)과 파이프(50)의 외주면을 감싸도록 형성된다. 이러한 감지띠(235)는 감지판(234)이 파이프(50)에 밀착 고정되도록 하여 감지관(231)의 유동을 제한한다.
이때, 감지관(231)이 파이프(50)의 원주면을 따라 이동되어 파이프(50)에 대한 감지지점이 달라질 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 초음파 공급부(10)는 파이프(50)에 초음파 신호를 공급한다(S10). 즉, 초음파 공급부(10)에서 생성된 레이저 광선이 파이프(50)의 가진지점에 도달되면, 파이프(50)에는 초음파 신호가 생성된다.
파이프(50)에 초음파 신호가 공급된 후, 초음파 수취부(20)는 파이프(50)에서 생성되는 초음파 신호를 수신한다(S20).
초음파 수취부(20)가 초음파 신호를 수신한 후, 분석부(30)는 초음파 신호를 분석하여 파이프(50)의 손상 여부를 판별한다(S30).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법에서 분석부가 파이프의 손상여부를 감지하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 분석부(30)는 먼저 손상지수를 계산하고(S31), 획득된 손상지수를 바탕으로 이상치분석을 하여 파이프(50)의 손상여부를 판별한다.
아래에서는 손상지수와 이상치분석에 대해 구체적으로 설명한다.
초음파 공급부(10)는 파이프(50)의 원주면을 따라 가진지점을 변경하고, 초음파 수취부(20)는 파이프(50)의 원주면을 따라 감지지점을 변경한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법에서, 파이프에 손상이 없다는 가정하에 초음파 공급부의 가진지점 및 초음파 수취부의 감지지점에 따른 초음파 신호경로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 손상이 없는 파이프(50)의 전개도에서 초음파 신호의 축대칭성을 고려할 때, 동일한 위상 또는 동일한 경로 길이를 가지는 초음파 경로에서의 초음파 신호들은 모두 동일하여야 한다.
아래의 수식은 이러한 동일성을 보여주는 신호조합의 몇 가지 사례를 나타낸 것이다.
Figure 112012005583772-pat00011
이때, An은 다양한 가진지점을 나타내는 것이고, Bn은 다양한 감지지점을 나타내는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법에서는 이러한 동일성 원리가 손상 없는 파이프(50)에서는 성립되나, 손상된 파이프(50)에서는 성립되지 않는다는 점을 이용한다.
참고로, <수학식 1>외에도 'n'의 크기에 따라 다양한 형태의 동일성을 갖는 레이저 경로가 존재할 수 있다.
한편, 분석부(30)가 파이프(50)의 손상 여부를 판별하는 단계(S30)에서 손상지수(損傷指數, Damage Index)의 계산(S31)은 아래의 수식에 의한다.
Figure 112012005583772-pat00012
Figure 112012005583772-pat00013
여기서,
Figure 112012005583772-pat00014
와
Figure 112012005583772-pat00015
는 서로 동일한 위상을 가지는 두 경로에서 측정된 계측신호이고,
Figure 112012005583772-pat00016
는
Figure 112012005583772-pat00017
의 평균값이며,
Figure 112012005583772-pat00018
는
Figure 112012005583772-pat00019
의 표준편차이고, N은 측정된
Figure 112012005583772-pat00020
의 시간영역에서의 데이터 포인트의 수이며,
Figure 112012005583772-pat00021
는 시간지연을 일컫는다.
즉, 손상지수는 상술한 초음파 경로의 동일성에 따라 계산된 것으로서, 파이프(50)에 손상이 존재하지 않는 경우, 모든 손상지수의 값이 0에 가까워진다.
그리고, 파이프(50)에 손상이 존재하는 경우, 어느 특정한
Figure 112012005583772-pat00022
와
Figure 112012005583772-pat00023
의 조합은 파이프(50)의 손상지점을 지나는 경로에서 얻은 계측신호가 포함된다. 따라서, 파이프(50)에 손상이 존재하면, 손상지수가 증가한다.
한편, 상술한 손상지수를 모두 계산한 이후에는 손상지수에 대한 이상치분석(異常値分析, Outlier Analysis)을 실시하여 파이프(50)의 손상 여부를 판별한다(S32).
이상치분석은 먼저 손상지수를 모두 오름차순으로 정렬한 다음에, 가장 작은 손상지수부터 순차적으로 하나씩 개수를 늘려가면서(예를 들면 “1번째”부터 “m-1번째”까지의 손상지수) 확률분포를 적용하여 한계치(限界値, Threshold Level)를 구하게 된다.
그리고, 이렇게 구한 한계치를 그 다음단계의 손상지수 (예를 들어 “m번째” 손상지수)와 비교할 때, 만일 손상지수가 한계치보다 크면 이를 이상치로 간주하여 손상이 있다고 판별하게 된다.
참고로, 앞서 언급한 바와 같이, 손상이 있는 경로가 포함된 경우에서의 손상지수는 크게 나타나기 때문에, 손상지수가 이상치로 간주된다는 것은 파이프(50)에 손상이 존재한다는 의미이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 손상 감지 방법에서 단계적인 이상치분석 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이상치분석을 위해 먼저 모든 손상지수를 오름차순(1 ≤ m ≤ N)으로 정렬한다(도 9).
그리고, 1번째부터 m-1번째 손상지수들에 대하여 확률분포를 적용(도 10)하고, 사전(事前)에 정의된 신뢰구간(信賴區間, Confidence Interval)에 해당하는 한계치를 계산한다(도 11).
이때 최초로 뽑히는 m-1은 통상적으로 전체 손상지수 개수의 절반으로 정한다.
이때, m번째 손상지수가 한계치보다 작으면(도 12) 상술한 도 10과 도 11의 과정을 1부터 m번째 손상지수들에 대하여 동일한 방식으로 반복한다(도 13).
만일, 도 13에 도시된 과정에 의해 m+1번째 손상지수가 한계치보다 크면, m+1번째 이후의 손상지수들은 모두 손상경로에 영향을 받은 값으로 간주한다(도 14).
그러나, 상술한 과정을 반복하여 1번째부터 N번째까지의 모든 손상지수들이 한계치보다 작으면, 파이프(50)에 손상이 없다고 판별한다.
한편, 손상지수의 범위는 0과 1을 경계로 하기 때문에, 손상지수의 분포를 모사하기 위하여 다음과 같은 베타분포(Beta Distribution)를 도입한다 (Hayter 2007).
Figure 112012005583772-pat00024
<수학식 4>에서 B는 베타함수이고, α와 β는 베타분포의 형상을 결정하는 변수이다.
콜모고로프-스미르노프 (Kolmogorov-Smirnov) 검증법(Ross 2004)을 통하여 적합도검증(適合度檢證, Goodness-Of-Fit Test)을 수행한 결과, 손상이 없는 파이프(50)에서의 손상지수의 분포를 베타분포가 잘 모사함을 확인할 수 있다.
이때, 한계치는 신뢰구간의 편측(片側)으로 99.7% (3σ) 수준의 값으로 정한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 초음파 공급부 11 : 발생부
12 : 공급부 13 : 가진부
20 : 초음파 수취부 21 : 광원부
22 : 전달부 23 : 감지부
24 : 수신부 30 : 분석부
121 : 가진커넥터 131 : 가진관
132 : 가진렌즈 133 : 가진판
134 : 가진띠 221 : 감지커넥터
231 : 감지관 232 : 감지렌즈
233 : 감지필터 234 : 감지판
235 : 감지띠

Claims (10)

  1. 파이프에 초음파 신호를 발생시키는 초음파 공급부;
    상기 파이프의 초음파 신호를 수신하는 초음파 수취부; 및
    상기 초음파 수취부에서 수신한 초음파 신호를 분석하여 상기 파이프의 손상 여부를 판별하는 분석부를 포함하고,
    상기 초음파 공급부는
    레이저 광선이 발생되는 발생부;
    상기 발생부에 일단부가 연결되고, 레이저 광선을 안내하는 공급부; 및
    상기 공급부의 타단부에 연결되고, 상기 파이프에 장착되어 레이저 광선을 상기 파이프로 안내하는 가진부를 포함하며,
    상기 가진부는
    상기 공급부와 연결되고, 상기 파이프에 접촉되어 레이저 광선을 안내하는 가진관;
    상기 가진관에 내장되고, 레이저 광선의 초점을 조절하는 가진렌즈;
    상기 가진관에 결합되어 측방향으로 돌출 형성되고, 상기 파이프에 접촉되는 가진판; 및
    상기 가진판과 상기 파이프를 감싸도록 형성되어, 상기 가진판을 상기 파이프에 결합시키는 가진띠를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1항에 있어서,
    상기 공급부는 광섬유인 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 수취부는
    레이저 광선이 생성되는 광원부;
    상기 광원부에 연결되어 레이저 광선을 안내하는 전달부;
    상기 전달부에 연결되고, 상기 파이프에 장착되어 레이저 광선을 안내하는 감지부; 및
    상기 전달부에 연결되고, 레이저 광선을 수신하여 상기 분석부에 초음파 신호 정보를 전송하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 감지부는
    상기 전달부와 연결되고, 상기 파이프에 접촉되어 레이저 광선을 안내하는 감지관;
    상기 감지관에 내장되고, 레이저 광선의 초점을 조절하는 감지렌즈;
    상기 감지관에 내장되고, 상기 파이프로부터 유입되는 적외선 복사열을 차단하는 감지필터;
    상기 감지관에 결합되어 측방향으로 돌출 형성되고, 상기 파이프에 접촉되는 감지판; 및
    상기 감지판과 상기 파이프를 감싸도록 형성되어, 상기 감지판을 상기 파이프에 결합시키는 감지띠를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 장치.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 5항에 있어서,
    상기 전달부는 광섬유인 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 장치.
  8. 초음파 공급부가 파이프에 초음파 신호를 공급하는 단계;
    초음파 수취부가 파이프의 초음파 신호를 수신하는 단계; 및
    분석부가 초음파 신호를 분석하여 상기 파이프의 손상 여부를 판별하는 단계를 포함하고,
    상기 분석부가 상기 파이프의 손상 여부를 판별하는 단계는
    손상지수를 계산하는 단계; 및
    상기 손상지수를 바탕으로 이상치분석을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 방법.
    이때, 손상지수(DI)는 아래의 수식에 의해 획득됨.
    수학식 2
    Figure 112013050336263-pat00049

    수학식 3
    Figure 112013050336263-pat00050

    여기서,
    Figure 112013050336263-pat00051
    와
    Figure 112013050336263-pat00052
    는 서로 동일한 위상을 가지는 두 경로에서 측정된 계측신호이고,
    Figure 112013050336263-pat00053
    는
    Figure 112013050336263-pat00054
    의 평균값이며,
    Figure 112013050336263-pat00055
    는
    Figure 112013050336263-pat00056
    의 표준편차이고, N은 측정된
    Figure 112013050336263-pat00057
    의 시간영역에서의 데이터 포인트의 수이며,
    Figure 112013050336263-pat00058
    는 시간지연임.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 초음파 공급부는 상기 파이프의 원주면을 따라 가진지점을 변경하고,
    상기 초음파 수취부는 상기 파이프의 원주면을 따라 감지지점을 변경하는 것을 특징으로 하는 파이프 손상 감지 방법.
  10. 삭제
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