KR101321900B1 - 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치로서, 슬립링이 없는 무접속점(Non Slip Ring) 스프링식 권취기 내에 감김 및 풀림되는 바이패스 콘덕터를 장착하여, 바이패스 콘덕터의 일단을 포함하는 권취기는 유류저장탱크의 상단에 고정시키고 바이패스 콘덕터의 타단은 플로팅 루프에 연결시켜, 플로팅 루프가 상승 및 하강하더라도 판 스프링의 장력에 의해 바이패스 콘덕터를 팽팽하게 유지되게 하여 최소의 임피던스를 유지하면서 탱크와 플로팅 루프를 전기적으로 연결시킴으로써, 낙뢰전류가 탱크 하부의 접지(G)를 통해 신속히 방류될 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무접속점(Non Slip Ring) 스프링식 권취기 내에 감김 및 풀림되는 바이패스 콘덕터를 장착하여, 바이패스 콘덕터의 일단을 포함하는 권취기는 유류저장탱크의 상단에 고정시키고 바이패스 콘덕터의 타단은 플로팅 루프에 연결시켜, 플로팅 루프가 상승 및 하강하더라도 판 스프링의 장력에 의해 바이패스 콘덕터를 팽팽하게 유지되게 하여 최소의 임피던스를 유지하면서 탱크와 플로팅 루프를 전기적으로 연결시킴으로써, 낙뢰전류가 탱크 하부의 접지(G)를 통해 신속히 방류될 수 있도록 한 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치에 관한 것이다.
최근, 유류저장탱크의 화재원인을 분석한 통계(BRANDFORSK Project 513-021)에 의하면 31% 정도가 낙뢰에 기인한다고 밝혀졌다. 이를 근거로 유류 및 액화가스 등의 인화물질 저장용 익스터날 플로팅 루프 탱크(External Floating Roof Tank : EFRT)의 낙뢰로 인한 화재 및 폭발 사고를 예방하기 위한 기술 표준[NFPA 780 2011 Edition 및 API RP 545 First Edition. October2009]에서는 바이 패스 콘덕터(Bypass Conductors)를 필수적으로 설치할 것을 명시하고 있다.
상기 기술 표준 규격에서는 인화물질 저장용 익스터날 플로팅 루프탱크 본체 또는 탱크 주변에 발생하는 낙뢰로 인한 화재 및 폭발을 방지하기 위하여 탱크 내벽 원통을 따라 매 30m 이내의 균등한 간격으로 전체저항이 0.03옴(Ohm) 이하의 도전성을 갖는 바이패스 콘덕터를 설치하여 탱크 본체와 플로팅 루프를 통과하는 뇌 전류의 안전한 방전을 위한 시스템을 구성하도록 규정하고 있다.
또한, 개정된 API RP 545 기술위원회에서는 음극성 뇌운에 의한 뇌 전류의 성분을 도 1에 나타낸 바와 같이, Component A의 최초 주방전 전류, Component B의 중간 단계 뇌 전류, Component C의 지속 낙뢰 전류 및 Component D의 2차 주방전전류 등으로 구분하고 있으며 션트(Shunt)에 아크를 일으키는 요소는 Component B 및 Component C에 기인한다는 것을 실험[2008년도 API의 요청에 의하여 영국 Culham Electromagnetics and Lightning Ltd,. of Oxfordshire]을 통해 입증하게 되었다.
그래서, 션트(Shunt)에는 아크를 일으키지 않는 Component A에 해당하는 뇌 전류를 방류하도록 하고 션트에 아크를 일으키는 Component B 및 C에 해당하는 뇌 전류는 바이패스 콘덕터를 통하여 탱크의 접지점(G)에 빠르고 안전하게 방전되도록 규정을 개정 및 보완하게 된 것이다.
한편, 금속 유류저장탱크의 경우, 탱크 상부에 강한 뇌운이 발달하게 되면 탱크 본체와 저장 유류에도 전하가 유도되어 충전이 되게 되는데, 금속 탱크 외벽과 내부 유류 저장물은 서로 충방전 특성이 달라서 대용량 탱크의 경우 금속 탱크 본체는 방전이 완료된 후에도 중간 부분의 유류 저장물에는 상당기간 동안 방전이 되지 않는 현상인 부분충전잔류현상(Bound Charge)이 발생하는데, 이로 인하여 유류와 직접 접속된 플로팅 루프에는 전하량이 상당 시간 존재하고 금속 탱크 본체는 방전이 완료되어 두 부분 간에 전위차가 발생하게 되므로 플로팅 루프와 탱크 본체간의 전기적 접속을 위해 션트를 설치하여 정전기 방전 통로를 확보하여 줌으로써 프로팅 루프와 탱크 본체와의 전위차를 없애도록 종래 관련 표준에서는 규정하고 있었다.
또한, API 및 NFPA 등의 기술위원회에서 최근 낙뢰에 의한 유류저장 탱크의 빈번한 화재 원인(낙뢰에 기인한 화재가 30% 이상)을 분석한 결과 유류저장 탱크 또는 주변에 낙뢰가 발생할 경우 상기 션트에서 접속저항에 의한 아크가 발생하여 션트 주변에 존재하는 유증기에 점화되어 화재가 발생하는 사실을 밝혀내게 되었다.
그래서, 관련 표준 규격[ NFPA 780 2011년판 및 API RP 545 2009. 10월판]에서는 다음의 3가지 내용을 개정 또는 보완하도록 하였다.
첫째, 션트에 관한 사항으로써 기존에는 션트를 루프 밀폐기 상부에 설치하도록 되어 있으나 뇌 전류에 의하여 션트와 탱크 본체의 접속 부분에 아크가 발생하면 유증기에 점화되는 현상이 발생하므로 개정된 규정[NFPA 780 2011 edition, 7.4.1.2.1 Shunt Placement, Page 780-28 / API RP 545 4.2.1.1 Shunt for Conduction, Page 3]에서는 션트를 플로팅 루프 아래쪽에 설치하는 침전형(Submerged Type)으로 하도록 하였다. 침전형 분류기는 플로팅 루프의 최소 30Cm 이하에 탱크 내부 원통 주변을 따라 3m 마다 설치하여 뇌 전류에 의한 아크 발생을 억제시킴과 동시에 산소가 차단된 저장물 내에서 아크가 발생하도록 하여 점화의 원인을 제거하도록 하였다.
둘째, 플로팅 루프를 관통하여 설치된 계측게이지 또는 가이드 폴(Guide Pole)과 같은 부분들은 플로팅 루프와 전기적으로 절연(절연레벨 1KV 이상)시켜 낙뢰에 의한 방전이 발생하지 않도록 개정[NFPA 780 2011 edition, 7.4.1.5 Insulation of Gauge or Guide Poles , Page 780-28 / API RP 545 4.2.3 Insulation of Gauge or Guide Poles, Page 4] 하였다.
셋째, 기존의 션트에서의 뇌 전류에 의한 아크 발생의 문제점을 해결하기 위하여 플로팅 루프와 탱크 본체 간의 낙뢰전류의 안전한 방전 경로를 확보하는 바이패스 도체를 설치하도록 규정[NFPA 780 2011 edition, 7.4.1.3 Bypass Conductor, Page 780-28 / API RP 545 4.2.1.2 Bypass conductors, Page 4]하고 있다.
일예로서, 종래기술에 따른 바이패스 콘덕터 장치는, 슬립링(Slip Ring)에 의하여 플로팅 루프와 탱크 본체간을 전기적으로 연결하는 자동 권취기를 주로 채택하여 사용하는데, 이 경우 플로팅 루프와 탱크 본체를 전기적으로 연결하는 방법인 노출형 션트와 동일하게 규정에 불합치되는 문제를 갖게 된다.
즉, 노출 형 션트(Above Seal Shunt)에 뇌 전류의 Component B 및 C가 흐르게 될 경우 아크가 발생하여 탱크 화재의 위험이 있기 때문에 침전형 션트(Submerged Shunt)로 대체하고 기존의 노출형 션트는 반드시 제거해야 한다고 규격이 개정되었다.
여기서, 상기 슬립링은 회전하는 부분과 고정된 부분의 전기적 접속을 위하여 두 금속 간의 미끄럼에 의하여 전기적 접속이 이루어진 구조로써 션트와 동일한 구조의 접속점이 있기 마련인데, 이러한 슬립링은 장시간 사용할 경우 열화 등으로 인하여 전기적 접속 상태가 악화되므로 뇌 전류가 권취기의 슬립링을 통하여 방전 할 때 더욱 강한 아크를 발생하게 되는 문제점이 있다.
즉, 도 2에 예시[API/American Petroleum Institute, RP 500, Page 19)된 바와 같이, 자동권취기가 설치되는 위치도 노출형 션트가 설치되는 구역과 동일하게 위험지역 분류에 Hazardous Class I, Division 1으로 지정되어 있기 때문에 바이패스 콘덕터를 통하여 뇌 전류가 방전 될 경우 권취기 내부의 슬립링 접속부에서 강한 아아크가 발생하게 되면 개정된 규정에서 제거하도록 되어 있는 노출형 션트와 동일한 문제를 발생하게 된다.
한편, 종래기술에 따른 다른 예는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일반 케이블의 한쪽은 탱크 벽에 고정하고 다른 한쪽은 플로팅 루프에 연결하여 사용할 경우가 있는데, 이 경우에는 본딩 케이블의 길이가 플로팅 루프 위치에 상관없이 항상 탱크의 깊이 이상의 길이에 해당하는 케이블이 자중에 의해 늘어 떨어져 있게 된다.
그러나, 이 경우에는 뇌 전류 주파수(f)는 20Mhz 정도로 아주 높아 바이패스 콘덕터인 본딩 케이블에 뇌 전류가 흐르게 되면 임피던스가 급격히 증가하게 되는문제점이 있는데, 일예로서 15m 깊이의 유류저장탱크에 50sqmm의 케이블을 사용한 일반접속방식과 자동권취기에 동일 케이블을 사용한 방식의 임피던스(뇌전류가 흐르지 않는 평상 시)를 비교해 보면 플로팅 루프가 탱크 꼭대기로부터 12m 깊이에 있을 경우 자동권취기를 사용한 경우의 임피던스가 일반 고정 케이블을사용한 경우보다 26배 이상의 작은 것으로 나타난다.
이어서, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 탱크 내의 유량이 증가하여 플로팅 루프가 상부 쪽에 위치할 경우, 케이블이 루프 상부 표면에 불규칙하게 서로 엉키게 되고 낙뢰 내습 시 케이블 절연이 파괴되어 있어 접속된 케이블 상호간 및 케이블과 플로팅 루프 상부 금속체 표면 간에 아크가 발생하게 되면 루프 상부에 존재하는 유증기에 의하여 화재가 발생할 수 있는 위험이 있다.
또한, 탱크 주변으로 매 30m 마다 설치된 케이블은 자중에 의하여 느슨하게 늘어져 있기 때문에 강한 바람에 흔들려 케이블 양단 고정 부분에 피로 현상이 발생하게 되어 단선의 염려도 있을뿐더러 프로팅 루프가 상부 위치로 이동하게 되면 케이블이 루프 상부에 불규칙하게 쌓이게 되어 케이블이 서로 엉켜 꼬이게 되고 루프가 아래로 이동 시 풀리지 않아 단선될 위험이 있고 루프 상부의 정리 정돈 및 청결에도 문제가 있고, 나아가 유지 보수를 위한 루프 상부에 접근할 경우 작업 공간 확보가 어려워져 안전성 확보에도 문제가 있다.
또한, 도 3에 예시된 종래기술과 같이, 바이패스 콘덕터인 케이블을 절연전선으로 사용할 경우 절연 피복에 의하여 케이블 자중이 증가하게 되고 외기에 노출된 상태로 감김과 풀림이 반복되게 되면 절연 피복의 열화로 절연 상태를 유지할 수 없게 되고 바람의 영향으로 흔들림이 심하여 연결 고정부분의 단선 등의 문제가 발생하게 되며, 나 연선을 사용할 경우에도 동선의 산화에 의하여 기계적 강도가 떨어지게 되고 외부 충격에 의한 단선 등이 일어날 수 있는 문제점이 있다.
또한, 유류저장탱크 또는 그 주변에 유입된 낙뢰의 횟수 및 강도를 계측함으로써 유지보수에 필요한 정보를 실시간으로 제공해야 하지만, 상술한 종래기술에 따르면 유류저장탱크의 낙뢰횟수 및 강도를 측정할 수 있는 적절한 방안이 없어서 낙뢰에 의한 화재 방지 대책을 수립하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 무접속점 스프링식 권취기 내에 감김 및 풀림되는 바이패스 콘덕터를 장착하여, 바이패스 콘덕터의 일단을 포함하는 권취기는 유류저장탱크의 상단에 고정시키고 바이패스 콘덕터의 타단은 플로팅 루프에 연결시켜, 플로팅 루프가 상승 및 하강하더라도 판 스프링의 장력에 의해 바이패스 콘덕터를 팽팽하게 유지되게 하여 최소의 임피던스를 유지하면서 탱크와 플로팅 루프를 전기적으로 연결시킴으로써, 낙뢰전류가 탱크 하부의 접지(G)를 통해 신속히 방류될 수 있도록 한 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 슬립링이 없는 무접속점 스프링식 권취기 내에 감겨져 상호 전기적으로 연결되게 성층된 바이패스 콘덕터가 케이블 임피던스 계산 요소에서 제외되도록 하고 스프링식 권취기 외부로 풀려져 판 스프링의 장력에 의해 팽팽하게 유지된 바이패스 콘덕터만 임피던스 요소로 작용하게 하여 항상 최소의 임피던스가 유지되도록 함으로써 뇌 전류의 흐름이 최대가 되도록 하면서도, 슬립링 접속점에서의 뇌 전류에 의한 아크 발생을 방지하여 유증기가 점화되지 않도록 함으로써 탱크 화재를 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유류저장탱크와 바이패스 콘덕터와의 전기적인 접속을 슬립링을 사용하지 않고 전기본딩 케이블을 통해 직접 연결함으로써, 뇌전류 통전시 접촉저항에 의한 아크(Arc) 발생을 방지하여 유증기의 점화 원인을 차단할 수 있는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 바이패스 콘덕터의 일측에 설치된 낙뢰계수기를 통해 낙뢰 유입횟수 및 뇌 전류 강도를 원격지에서 실시간으로 파악함으로써 낙뢰로 인한 탱크의 화재를 사전에 방지할 수 있는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 무접속점 스프링식 권취기의 판 스프링의 장력에 의해 플로팅 루프가 상승 및 하강하더라도 바이패스 콘덕터를 일정한 장력을 갖는 상태로 팽팽하게 유지되게 함으로써, 바이패스 콘덕터의 흔들림, 엉킴, 단선 및 케이블간의 스파크 현상을 방지할 수 있는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치는, 탱크(101) 상단에 고정된 스프링식 권취기(110) 내에 감김 및 풀림되게 일단이 고정된 바이패스 콘덕터(130)가 장착되고, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 타단은 플로팅 루프(150)에 연결되어, 플로팅 루프(150)의 상하 이동시 상기 바이패스 콘덕터(130)가 상기 스프링식 권취기(110) 내에 감겨진 판 스프링(120)의 장력에 의해 팽팽하게 유지되면서 탱크(101)와 플로팅 루프(150)를 전기적으로 연결시켜 낙뢰전류를 탱크(101) 하부의 접지(G)를 통해 방전시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 스프링식 권취기(110)는 브라켓(103)과 일체로 형성된 권취기 지지판(105) 내에 권취기 축(111)을 중심으로 회전가능하게 설치되되 상기 브라켓(103)은 탱크(101)의 상단에 결합된다.
더 바람직하게, 상기 권취기 축(111)의 일단부 및 타단부와 탱크(101)는 전기본딩 케이블(112)을 통해 연결되어 있다.
또한, 상기 스프링식 권취기(110)는, 일단에 결합홈이 복수개 형성되어 있고 바이패스 콘덕터(130)가 상승 및 하강할 수 있도록 둘레면의 한쪽에 개구가 형성되어 권취기 축(111)에 고정결합된 원통 형상의 함체(113)와, 상기 함체(113) 내에 수용되며 일단부에 결합홀이 복수개 형성된 플랜지부를 갖는 스프링 드럼(118)과, 상기 스프링 드럼(118) 내에 수용되며 일단이 상기 권취기 축(111)에 고정연결된 상태에서 복수회 권선되고 타단이 리벳(121)에 의해 상기 스프링 드럼(118)에 고정되어 바이패스 콘덕터(130)의 상승 또는 하강에 따라 감겨지거나 풀려지는 판 스프링(120)과, 상기 스프링 드럼(118)의 플랜지부에 형성된 결합홀에 대응되게 체결수단(119)을 통해 체결되며 일단이 단자대(117)를 통해 결합된 바이패스 콘덕터(130)를 감고 있는 릴(116)과 일체로 결합되어 상기 판 스프링(120)의 감김 또는 풀림에 따라 상기 스프링 드럼(118)과 일체로 회전하는 케이블 드럼(115)과, 상기 함체(113)에 형성된 결합홈에 리벳(122)을 매개로 결합되어 상기 스프링 드럼(118)과 케이블 드럼(115)을 보호하는 덮개(123)로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 함체(113) 및 덮개(123)로 구성된 외함을 갖는 상기 스프링식 권취기(110)는 SUS316 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 바이패스 콘덕터(130)는 케이블 드럼(115) 내의 릴(116)에 감김과 풀림이 용이하도록 나연선 소선에 주석을 도금하여 꼬아 만든 나연선 편조 주석도금 케이블인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 바이패스 콘덕터(130)는 릴(116)에 감겨진 상태에서는 상호 전기적으로 연결되도록 성층되어 있다.
또한, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 일단은 케이블 드럼(115) 내의 릴(116)에 일단이 고정되고 타단은 플로팅 루프 림(153)에 체결수단을 통해 고정연결되어, 탱크(101)가 상기 바이패스 콘덕터(130)를 통해 플로팅 루프(150)와 전기적으로 연결되게 한다.
또한, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 타단은 제 1 단자대(135)와 연결되고, 상기 제 1 단자대(135)에 한 쌍의 접속 케이블(140)이 연결되며, 상기 접속 케이블(140)에 제 2 단자대(152)가 연결되어 상기 제 2 단자대(152)가 상기 플로팅 루프 림(153)에 연결된다.
또한, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 일측에는 내부에 무선 모뎀이 장착된 낙뢰계수기(145)가 설치되어 탱크(101) 주변의 낙뢰 유입횟수 및 뇌 전류 강도를 측정하여 원거리에 실시간으로 전송한다.
본 발명에 따른 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치에 따르면, 슬립링이 없는 무접속점 스프링식 권취기를 채택하여 플로팅 루프가 상승 및 하강하더라도 판 스프링의 장력에 의해 바이패스 콘덕터를 팽팽하게 유지되게 하여 최소의 임피던스를 유지하면서 탱크와 플로팅 루프를 전기적으로 연결시킴으로써, 낙뢰전류가 탱크 하부의 접지(G)를 통해 신속히 방류될 수 있도록 하는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 스프링식 권취기 외부로 풀려져 판 스프링의 장력에 의해 팽팽하게 유지된 바이패스 콘덕터만 임피던스 요소로 작용하게 하여 항상 최소의 임피던스가 유지되도록 함으로써 뇌 전류의 흐름이 최대가 되도록 하면서도, 슬립링 접속점에서의 뇌 전류에 의한 아크 발생을 방지하여 유증기가 점화되지 않도록 함으로써 탱크 화재를 사전에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 유류저장탱크와 바이패스 콘덕터와의 전기적인 접속을 슬립링을 사용하지 않고 전기본딩 케이블을 통해 직접 연결함으로써, 뇌전류 통전시 접촉저항에 의한 아크 발생을 방지하여 유증기의 점화 원인을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명은 바이패스 콘덕터의 일측에 설치된 낙뢰계수기를 통해 낙뢰 유입횟수 및 뇌 전류 강도를 원격지에서 실시간으로 파악함으로써 낙뢰로 인한 탱크의 화재를 사전에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 무접속점 스프링식 권취기의 판 스프링의 장력에 의해 플로팅 루프가 상승 및 하강하더라도 바이패스 콘덕터를 일정한 장력을 갖는 상태로 팽팽하게 유지되게 함으로써, 바이패스 콘덕터의 흔들림, 엉킴, 단선 및 케이블간의 스파크 현상을 방지할 수 있고 유지 보수가 용이한 효과를 제공할 수 있다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 1은 일반적인 뇌 전류의 특성을 나타내는 그래프.
도 2는 플로팅 루프 탱크 주변의 위험지역에 대한 규정을 나타내는 도면.
도 3은 종래기술에 따른 플로팅 루프 탱크에 일반적인 케이블을 바이패스 콘덕터 장치로 설치한 일예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치의 설치 예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치의 설치 상태를 나타내는 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치의 설치 상태를 나타내는 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치에 적용되는 무접속점 스프링식 권취기를 구체적으로 나타낸 투시도.
도 8은 상기 도 7의 무접속점 스프링식 권취기의 외형을 나타내는 도면.
도 2는 플로팅 루프 탱크 주변의 위험지역에 대한 규정을 나타내는 도면.
도 3은 종래기술에 따른 플로팅 루프 탱크에 일반적인 케이블을 바이패스 콘덕터 장치로 설치한 일예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치의 설치 예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치의 설치 상태를 나타내는 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치의 설치 상태를 나타내는 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치에 적용되는 무접속점 스프링식 권취기를 구체적으로 나타낸 투시도.
도 8은 상기 도 7의 무접속점 스프링식 권취기의 외형을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치의 설치 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치의 설치 상태를 나타내는 측면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치의 설치 상태를 나타내는 정면도이다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 바이패스 콘덕터 장치에 적용되는 무접속점 스프링식 권취기를 구체적으로 나타낸 투시도이며, 도 8은 상기 도 7의 무접속점 스프링식 권취기의 외형을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치는, 탱크(101) 상단에 고정된 무접속점 스프링식 권취기(110) 내에 감김 및 풀림되게 일단이 고정된 바이패스 콘덕터(130)가 장착되고, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 타단은 플로팅 루프(150)에 연결되어, 플로팅 루프(150)가 하강 및 상승하더라도 상기 바이패스 콘덕터(130)가 팽팽하게 유지되면서 탱크(101)와 플로팅 루프(150)를 전기적으로 연결시킴으로써 낙뢰전류를 탱크(101) 하부의 접지(G)를 통해 방전시킨다.
구체적으로, 상기 스프링식 권취기(110)는 브라켓(103)과 일체로 형성된 'ㄷ'자 형상의 권취기 지지판(105) 내에 권취기 축(111)을 중심으로 회전가능하게 설치되며, 상기 브라켓(103)은 볼트와 너트(107)를 매개로 하여 탱크(101)의 상단에 결합된다.
이때, 상기 스프링식 권취기(110)와 권취기 축(111)은 고정지지대(125)를 통해 고정용 볼트(126)를 매개로 하여 고정되되, 상기 권취기 축(111)의 양단부에는 고정지지대 걸림 홈(114)이 형성되어 상기 고정지지대(125)가 상기 걸림 홈(114)에 끼워맞춰져 고정되고, 권취기 축(111)의 양단에는 캡(124)이 나사식으로 결합되어 있으며, 상기 권취기 축(111)의 일단부 및 타단부와 탱크(101)는 전기본딩 케이블(112)을 통해 연결되어 슬립링(Slip Ring)이 없는 무접점 권취기로서 구현된다.
또한, 상기 스프링식 권취기(110)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 일단에 결합홈이 복수개 형성되어 있고 바이패스 콘덕터(130)가 상승 및 하강할 수 있도록 둘레면의 한쪽에 개구가 형성되어 상기 권취기 축(111)에 고정결합된 원통 형상의 함체(113)와, 상기 함체(113) 내에 수용되며 일단부에 결합홀이 복수개 형성된 플랜지부를 갖는 스프링 드럼(118)과, 상기 스프링 드럼(118) 내에 수용되며 일단이 상기 권취기 축(111)에 용접을 통해 고정연결된 상태에서 복수회 권선되고 타단이 용접 또는 리벳(121)에 의해 상기 스프링 드럼(118)에 고정되어 바이패스 콘덕터(130)의 상승 또는 하강에 따라 감겨지거나 풀려지는 판 스프링(120)과, 상기 스프링 드럼(118)의 플랜지부에 형성된 결합홀에 대응되게 볼트 및 너트와 같은 체결수단(119)을 통해 체결되며 일단이 단자대(117)를 통해 결합된 바이패스 콘덕터(130)를 감고 있는 릴(116)과 일체로 결합되어 상기 판 스프링(120)의 감김 또는 풀림에 따라 상기 스프링 드럼(118)과 일체로 회전하는 케이블 드럼(115)과, 상기 함체(113)에 형성된 결합홈에 리벳(122)을 매개로 결합되어 상기 스프링 드럼(118)과 케이블 드럼(115)을 보호하는 덮개(123)로 구성된다.
이때, 상기 함체(113) 및 덮개(123)와 같은 외함을 갖는 상기 스프링식 권취기(110)는 비, 바람, 먼지 및 눈에 견디게 옥외 설치가 가능하도록 니켈강, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 및 스테인레스강과 같은 SUS316 재질로 구성된다.
한편, 상기 바이패스 콘덕터(130)는 도전도를 증가시키고 부식을 방지할 뿐만 아니라 상기 케이블 드럼(115) 내의 릴(116)에 감김과 풀림이 용이하도록 나연선 소선에 주석도금을 하여 꼬아 만든 나연선 편조 주석도금 케이블로서, 릴(116)에 감겨진 상태에서는 상호 전기적으로 연결되도록 성층된다.
또한, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 일단은 케이블 드럼(115) 내의 릴(116)에 일단이 고정되되, 타단은 플로팅 루프 림(153)에 볼트 및 너트와 같은 체결수단을 통해 고정연결되어, 탱크(101)는 상기 바이패스 콘덕터(130)를 통해 플로팅 루프(150)와 전기적으로 연결된다.
이때, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 타단은 상기 플로팅 루프(150)와 연결될 때, 기계적 강도 및 전기적 연결을 확실히 하기 위해 직접적으로 플로팅 루프(150)와 연결되지 않고, 제 1 단자대(135)와 연결된 한 쌍의 접속 케이블(140)을 구비하여 제 2 단자대(152)를 통해 볼트 및 너트를 매개로 하여 고정연결된다.
한편, 상기 접속 케이블(140)에는 낙뢰 유입횟수 및 뇌 전류 강도를 측정하는 낙뢰계수기(145)를 설치하고, 탱크 및 그 주변의 낙뢰에 대한 위험성 정도를 파악하여 낙뢰로 인한 탱크의 화재를 예방할 수 있게 하되, 상기 낙뢰계수기(145) 내부에는 무선 모뎀을 장착하여 원거리에서도 실시간으로 이상전류 유입 여부를 감시할 수 있게 한다.
또한, 상기 제 2 단자대(152)에는 탱크(101) 내부의 유증기가 외부로 유출되는 것을 방지하는 유증기 밀폐기(155)가 설치되며, 상기 유증기 밀폐기(155) 상부에는 상기 제 2 단자대(152)에 연결되어 상기 탱크(101)와 플로팅 루프(150) 간의 전기적인 접속을 유지하기 위해 상기 플로팅 루프(150)의 외곽 둘레를 따라 슬라이딩하는 금속도체인 션트가 설치된다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 탱크(101)의 상단에는 스프링식 권취기(110)가 고정되어 있고, 탱크(101) 내의 가연성 저장물의 저장량에 따라 플로팅 루프(150)는 탱크(101) 내부의 벽면을 따라 유증기 밀폐기(155) 및 션트(157)와 함께 상부 및 하부로 이동하게 된다.
이때, 상기 탱크(101) 내의 가연성 저장물의 저장량이 증가하게 되면 플로팅 루프(150)가 상승하게 되는데, 바이패스 콘덕터(130)는 케이블 드럼(115)과 일체로 연결된 스프링 드럼(118) 내의 판 스프링(120)의 장력에 의하여 릴(116)에 자동으로 감기게 된다.
반대로, 탱크(101) 내의 가연성 저장물의 저장량이 감소하게 되면 플로팅 루프(150)는 하강하게 되는데, 바이패스 콘덕터(130)는 플로팅 루프(150)의 하중에 의해 판 스프링(120)이 자동으로 풀어짐에 따라 릴(116)로부터 자동으로 풀리게 된다. 이때, 상기 바이패스 콘덕터(130)는 판 스프링(120)의 장력에 의해 일정한 장력을 가지게 되므로 팽팽한 상태로 유지된다.
따라서, 상기 케이블 드럼(115) 내의 릴(116)에 감긴 바이패스 콘덕터(130)는 케이블 드럼(115) 내부에서 성층되어 상호 전기적으로 연결되고, 스프링식 권취기(110)의 외부로 풀려있는 바이패스 콘덕터(130)만 임피던스 요소가 되므로, 플로팅 루프(150)의 상하부 위치에 따른 최소의 임피던스를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 일정한 장력에 의해 팽팽한 상태가 유지되기 때문에 바람과 같은 외부의 영향을 받지 않게 되어 일반적인 전기케이블을 사용할 때 발생되는 여러 가지 물리적인 문제를 해결할 수 있게 된다.
또한, 상기 바이패스 콘덕터(130)를 탱크(101) 내부이 원주를 따라 대략 30m 이내에 등간격으로 설치하여 탱크의 접지점(G)과 연결함으로써 낙뢰에 의한 가연성 저장 탱크의 화재 및 폭발 사고를 사전에 예방할 수 있으며, 또한 바이패스 콘덕터(130)의 일측에 설치된 낙뢰계수기(145)를 통해 원거리에서 실시간으로 탱크(101)에 대한 이상전류 유입여부를 체크할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 체결수단으로서 리벳, 볼트 및 너트 등이 사용되는 것으로 설명하고 있지만, 해당 요소를 결합시킬 수 있기만 하면 리벳과 볼트 및 너트를 교체하거나 이외의 체결수단을 적용할 수 있음은 물론이다.
101 : 탱크 103 : 브라켓
105 : 권취기 지지판 107 : 볼트 및 너트(체결수단)
110 : 스프링식 권취기 111 : 권취기 축
112 : 전기 케이블 113 : 함체
115 : 케이블 드럼 116 : 릴
117 : 단자대 118 : 스프링 드럼
119 : 체결수단 120 : 판 스프링
121, 122 : 리벳 123 : 덮개
124 : 캡 125 : 고정지지대
126 : 볼트 130 : 바이패스 콘덕터
135 : 제 1 단자대 140 : 접속 케이블
145 : 낙뢰계수기 150 : 플로팅 루프
152 : 제 2 단자대 153 : 플로팅 루프 림
155 : 유증기 밀폐기 157 : 션트
105 : 권취기 지지판 107 : 볼트 및 너트(체결수단)
110 : 스프링식 권취기 111 : 권취기 축
112 : 전기 케이블 113 : 함체
115 : 케이블 드럼 116 : 릴
117 : 단자대 118 : 스프링 드럼
119 : 체결수단 120 : 판 스프링
121, 122 : 리벳 123 : 덮개
124 : 캡 125 : 고정지지대
126 : 볼트 130 : 바이패스 콘덕터
135 : 제 1 단자대 140 : 접속 케이블
145 : 낙뢰계수기 150 : 플로팅 루프
152 : 제 2 단자대 153 : 플로팅 루프 림
155 : 유증기 밀폐기 157 : 션트
Claims (10)
- 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치로서,
탱크(101) 상단에 고정된 스프링식 권취기(110) 내에 감김 및 풀림되게 일단이 고정된 바이패스 콘덕터(130)가 장착되고, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 타단은 플로팅 루프(150)에 연결되어, 플로팅 루프(150)의 상하 이동시 상기 바이패스 콘덕터(130)가 상기 스프링식 권취기(110) 내에 감겨진 판 스프링(120)의 장력에 의해 팽팽하게 유지되면서 탱크(101)와 플로팅 루프(150)를 전기적으로 연결시켜 낙뢰전류를 탱크(101) 하부의 접지(G)를 통해 방전시키되,
상기 바이패스 콘덕터(130)의 일단은 케이블 드럼(115) 내의 릴(116)에 일단이 고정되고 타단은 플로팅 루프 림(153)에 체결수단을 통해 고정연결되어, 탱크(101)가 상기 바이패스 콘덕터(130)를 통해 플로팅 루프(150)와 전기적으로 연결되게 하는 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 스프링식 권취기(110)는 브라켓(103)과 일체로 형성된 권취기 지지판(105) 내에 권취기 축(111)을 중심으로 회전가능하게 설치되되 상기 브라켓(103)은 탱크(101)의 상단에 결합되는 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 권취기 축(111)의 일단부 및 타단부와 탱크(101)는 전기본딩 케이블(112)을 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치로서,
탱크(101) 상단에 고정된 스프링식 권취기(110) 내에 감김 및 풀림되게 일단이 고정된 바이패스 콘덕터(130)가 장착되고, 상기 바이패스 콘덕터(130)의 타단은 플로팅 루프(150)에 연결되어, 플로팅 루프(150)의 상하 이동시 상기 바이패스 콘덕터(130)가 상기 스프링식 권취기(110) 내에 감겨진 판 스프링(120)의 장력에 의해 팽팽하게 유지되면서 탱크(101)와 플로팅 루프(150)를 전기적으로 연결시켜 낙뢰전류를 탱크(101) 하부의 접지(G)를 통해 방전시키되,
상기 스프링식 권취기(110)는, 일단에 결합홈이 복수개 형성되어 있고 바이패스 콘덕터(130)가 상승 및 하강할 수 있도록 둘레면의 한쪽에 개구가 형성되어 권취기 축(111)에 고정결합된 원통 형상의 함체(113)와, 상기 함체(113) 내에 수용되며 일단부에 결합홀이 복수개 형성된 플랜지부를 갖는 스프링 드럼(118)과, 상기 스프링 드럼(118) 내에 수용되며 일단이 상기 권취기 축(111)에 고정연결된 상태에서 복수회 권선되고 타단이 리벳(121)에 의해 상기 스프링 드럼(118)에 고정되어 바이패스 콘덕터(130)의 상승 또는 하강에 따라 감겨지거나 풀려지는 판 스프링(120)과, 상기 스프링 드럼(118)의 플랜지부에 형성된 결합홀에 대응되게 체결수단(119)을 통해 체결되며 일단이 단자대(117)를 통해 결합된 바이패스 콘덕터(130)를 감고 있는 릴(116)과 일체로 결합되어 상기 판 스프링(120)의 감김 또는 풀림에 따라 상기 스프링 드럼(118)과 일체로 회전하는 케이블 드럼(115)과, 상기 함체(113)에 형성된 결합홈에 리벳(122)을 매개로 결합되어 상기 스프링 드럼(118)과 케이블 드럼(115)을 보호하는 덮개(123)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 제 4항에 있어서,
상기 함체(113) 및 덮개(123)로 구성된 외함을 갖는 상기 스프링식 권취기(110)는 SUS316 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 바이패스 콘덕터(130)는 케이블 드럼(115) 내의 릴(116)에 감김과 풀림이 용이하도록 나연선 소선에 주석을 도금하여 꼬아 만든 나연선 편조 주석도금 케이블인 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 바이패스 콘덕터(130)는 릴(116)에 감겨진 상태에서는 상호 전기적으로 연결되도록 성층되어 있는 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 바이패스 콘덕터(130)의 타단은 제 1 단자대(135)와 연결되고, 상기 제 1 단자대(135)에 한 쌍의 접속 케이블(140)이 연결되며, 상기 접속 케이블(140)에 제 2 단자대(152)가 연결되어 상기 제 2 단자대(152)가 상기 플로팅 루프 림(153)에 연결된 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 바이패스 콘덕터(130)의 일측에는 내부에 무선 모뎀이 장착된 낙뢰계수기(145)가 설치되어 탱크(101) 주변의 낙뢰 유입횟수 및 뇌 전류 강도를 측정하여 원거리에 실시간으로 전송하는 것을 특징으로 하는 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치.
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| KR1020120007549A KR101321900B1 (ko) | 2012-01-26 | 2012-01-26 | 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120007549A KR101321900B1 (ko) | 2012-01-26 | 2012-01-26 | 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130086696A KR20130086696A (ko) | 2013-08-05 |
| KR101321900B1 true KR101321900B1 (ko) | 2013-10-28 |
Family
ID=49213800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120007549A KR101321900B1 (ko) | 2012-01-26 | 2012-01-26 | 플로팅 루프형 유류저장탱크의 낙뢰 전류 방전을 위한 바이패스 콘덕터 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101321900B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102627942B1 (ko) | 2023-05-10 | 2024-01-23 | 한길플랜트 주식회사 | 유류 저장탱크의 플로팅 루프용 낙뢰접지장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7078621B1 (en) * | 2001-01-25 | 2006-07-18 | Lightning Eliminators & Consultants, Inc. | Grounding system for floating roofs in flammable storage tanks |
| KR20060089806A (ko) * | 2005-02-04 | 2006-08-09 | (주)의제전기설비연구원 | 뇌 보호 트라이앵글 공법을 채용한 건물의 개선된 피뢰시스템 |
| KR20110101266A (ko) * | 2010-03-06 | 2011-09-16 | (주)프라임솔루션 | 디지털 낙뢰 및 서지 카운터 |
| KR20120051909A (ko) * | 2010-11-15 | 2012-05-23 | 주식회사 아이파워 | 석유 저장탱크의 낙뢰방지 장치 |
-
2012
- 2012-01-26 KR KR1020120007549A patent/KR101321900B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20120051909A (ko) * | 2010-11-15 | 2012-05-23 | 주식회사 아이파워 | 석유 저장탱크의 낙뢰방지 장치 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102627942B1 (ko) | 2023-05-10 | 2024-01-23 | 한길플랜트 주식회사 | 유류 저장탱크의 플로팅 루프용 낙뢰접지장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130086696A (ko) | 2013-08-05 |
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