KR101519438B1 - 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일 또는 가스 파이프라인(Oil or Gas Pipeline) 피팅부식 및 균일부식(Pitting Corrosion and Uniform Corrosion) 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오일 또는 가스 파이프라인에 피팅부식 및 균일부식이 발생할 경우, 그 부식정도 및 부식위치에 대한 정보를 용이하게 취득하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식에 따른 누유현상을 미연에 방지하거나 누유 위치를 신속히 검출하여 누유에 따른 오일 또는 가스의 손실을 최소화할 수 있도록 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템에 관한 것이다.

Description

오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템{Optical Fiber Sensor and ER Sensor Integrated Multifunctional Sensor Probe for Pitting Corrosion and Uniform Corrosion Detection of Oil or Gas Pipeline and Pitting Corrosion and Uniform Corrosion Detection System of Oil or Gas Pipeline using the same}

본 발명은 오일 또는 가스 파이프라인(Oil or Gas Pipeline) 피팅부식 및 균일부식(Pitting Corrosion and Uniform Corrosion) 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오일 또는 가스 파이프라인에 피팅부식 및 균일부식이 발생할 경우, 그 부식정도 및 부식위치에 대한 정보를 용이하게 취득하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식에 따른 오일 또는 가스 누출현상을 미연에 방지하거나 오일 또는 가스 누출위치를 신속히 검출하여 오일 또는 가스 누출에 따른 오일 또는 가스의 손실을 최소화할 수 있도록 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템에 관한 것이다.

일반적으로 원유 또는 석유 등의 오일 또는 가스 등은 유전지대에서 생산한 후 저유소 및 공항, 군시설 등 필요한 곳으로 안전하게 수송하기 위해 해상 또는 육지의 송유관(Oil or Gas Pipeline, Onshore and Offshore Pipeline)을 사용하고 있다. 예를 들어 우리나라에는 땅밑의 고속도로라 불리는 오일 또는 가스 이송용 송유관이 약 1,500km 이상의 길이로 매설되어 있다.

그런데, 송유관(Oil or Gas Pipeline)은 노후화 또는 오일 또는 가스에 혼입된 물로 인한 부식 등에 의해 오일 또는 가스가 유출될 수 있음은 물론, 지진 등 지반의 변동에 의하여 송유관이 손상됨에 따라 오일 또는 가스가 유출되는 등 다양한 원인으로부터 송유관의 오일 또는 가스 누출현상(Leak)이 발생할 수 있다.

특히, 송유관(Oil or Gas Pipeline)의 공식(피팅; pitting)은 송유관에 구멍이 뚫리는 부식으로 불균일한 부식이며, 균일부식은 송유관 두께에 전체적으로 균일하게 부식되는 것으로 이러한 피팅부식 및 균일부식으로 인해 송유관에서 오일 또는 가스가 누출된다.

이러한 송유관의 누출현상은 미국 내에서만 약 70억 달러를 초과하는 것으로 보고되고 있으며, 전 세계적으로는 누출현상으로 인해 천문학적인 수치의 경제적 손실이 발생하고 있고, 누출된 오일 또는 가스는 송유관이 매설된 지역으로 흘러들어가 환경오염에도 큰 악영향을 미치게 된다는 문제점이 있었다.

이에 따라 송유관(Oil or Gas Pipeline)을 관리함에 있어서 가장 중요한 것은 누출을 방지하는 일이며, 대부분 송유관(Oil or Gas Pipeline)의 누출은 송유관의 부식에 따른 공식(pitting)이 발생함에 있기 때문에 송유관의 공식(pitting) 여부 및 그 위치를 정확하고 빠르게 감지하여 이에 대한 대책을 즉시 세우는 것이 가장 바람직한 누출 방지책이며, 송유관의 누출여부 및 누출위치를 정확하고 빠르게 감지할 수 있는 기술이 계속해서 개발되고 있다.

상기와 같은 송유관(Oil or Gas Pipeline)의 누출방지와 관련하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 특허청의 등록특허공보 제906936호(2009.07.01.)에는 송유관의 두 지점에 설치된 압력계 또는 유량계로부터 측정치를 입력받아 누유가 되면 누유 위치를 찾아내는, 송유관 내의 유종별 전달상수에 의한 양 지점간 감지시간의 차이를 이용한 누유위치 추정 장치에 있어서, 유종별 전달상수를 입력받는 전달상수 입력부; 송유관 내에 흐르고 있는 유체의 밀도 및 위치를 포함하는 유체의 유종별 위치정보를 추정하는 위치정보추정부; 상기 두 지점에 설치된 압력계 또는 유량계로부터 측정치를 입력받는 측정정보 입력부; 상기 입력된 측정치의 변화에 의해 누유를 감지하고, 누유가 감지된 지점과 시간을 기록하는 누유감지부; 상기 송유관 두 지점에서 누유가 감지되면, 상기 두 지점의 누유감지시간의 차와 상기 유종별 전달상수를 이용하여 누유위치를 추정하는 누유위치 추정부를 포함하며, 상기 전달상수 입력부는, 유체의 압력 또는 유량의 측정 전달속도를 밀도에 따라 구할 수 있는 상수값으로 유종별 전달상수를 정함에 따라 누유위치를 간단하게 추정하는 것을 특징으로 하는 송유관 내의 유종별 전달상수에 의한 양 지점간 감지시간의 차이를 이용한 누유위치 추정장치가 공지되어 있다.

그러나, 상기한 종래기술은 압력계 또는 유량계를 사용한 측정치로부터 누유위치를 추정하기 때문에 정확한 누유 여부 및 누유 위치를 감지하기 어려우며, 송유관의 부식과 관련된 정보 즉 부식이 진행되었는지 나아가 어느 정도까지 부식이 진행되었는지와 관련된 정보를 취득하기 어려워 송유관의 상태를 점검하기 힘들다는 문제점이 있었다.

한편, 종래 송유관(Oil or Gas Pipeline)에 대한 누유현상의 주요원인인 송유관의 부식을 검출하기 위한 방법에는 균일부식을 검출할 수 있는 시스템으로서, ER(electrical resistance) probe, LPR(linear polarization resistance) probe, EN(electrochemical noise) probe 등이 있으며, 모두 전기 저항 센서를 사용하여 부식 여부를 검출하고 있다.

상기와 같은 부식을 검출할 수 있도록 구성된 전기저항 센서와 관련하여 개시되어 있는 종래기술로서, 대한민국 등록특허공보 제283136호(2000.12.05.)에는 세선으로 이루어지는 세선 패턴과 분배선을 갖는 부식속도 측정용 센서에 있어서, 일정크기의 평활한 절연체의 기판과, 상기 기판 위에 박막을 증착 및 에칭처리하여 생성되고 전도성재의 연결부가 별도로 부착고정되는 연결부와, 다수의 세선으로 이루어지는 세선패턴 및 분배선과, 상기 세선 패턴의 노출부위를 제외한 세선 패턴의 일부 및 분배선과 상기 연결부의 도포되어 경화된 절연성 또는 내화학성 도료의 보호층과로 구성됨에 따라 부식속도를 효과적으로 측정할 수 있도록 이루어지는 부식속도 측정용 박막 전기저항 센서가 공지되어 있다.

그러나, 종래의 센서로는 국부적인 영역에만 부식 여부를 측정가능할 뿐 수십 또는 수백 킬로미터의 송유관(Oil or Gas Pipeline)에 대한 전반적인 범위의 측정에 적용하기 어려운 문제가 있었으며, 나아가 종래의 부식 여부를 검출하기 위한 센서만으로는 균일 부식에 대한 검출은 가능하지만 특히, 송유관의 피팅부식의 검출은 현재까지 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오일 또는 가스 파이프라인에 피팅부식 및 균일부식이 발생할 경우, 그 부식정도 및 부식위치에 대한 정보를 용이하게 취득하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식에 따른 오일 또는 가스 누출현상을 미연에 방지하거나 누출 위치를 신속히 검출하여 누출에 따른 오일 또는 가스의 손실을 최소화할 수 있도록 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여 본 발명은, 광송신부로부터 광신호가 전송되는 발광화이버 및 상기 광신호가 수신되는 수광화이버를 구비하는 광화이버부와, 상기 광화이버부의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭을 포함하여 구성되어 상기 오일갭에 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입됨에 따른 광신호의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물의 누출 여부를 검출하는 광화이버센서와; 상기 광화이버센서 일측에 장착되고, 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물에 의하여 부식되어 변화되는 전기저항값의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 검출하는 전기저항센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브는 오일 또는 가스 파이프라인 벽을 관통하여 나사체결되고 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되어 장착되도록 외주연을 따라 체결나사가 형성되는 본체와; 상기 본체의 중앙 내부에는 상기 광화이버부의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭, 상기 오일 갭을 향해 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입될 수 있도록 상기 오일갭 상부에 평탄면, 오목평면 또는 깔대기형상으로 형성되는 오일유입부, 상기 오일유입부로 유입된 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일 갭으로 유입되도록 상기 오일유입부와 상기 오일 갭이 연통하여 형성되는 오일유입공이 형성되고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상기 본체의 상부표면에는 부식되어 천공될 때 상기 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일유입부로 유입되도록 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정 두께의 금속플레이트로 상기 오일유입부를 감싸 덮여지도록 형성되는 검출부재와; 상기 검출부재와 상기 본체 사이의 공간에 형성되어 상기 검출부재를 고정하고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상부표면에는 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정두께의 전기저항센서가 노출되도록 매립되는 발포층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 상기 광화이버부는 내부에 항장력제 및 복수의 광섬유심선을 구비하고, 상기 광섬유심선의 외측 둘레를 따라 외피가 씌워지는 층형 광섬유 케이블로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 상기 검출부재는 플라스틱으로 이루어지며, 상기 발포층은 우레탄 또는 에폭시수지 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 상기 전기저항센서는 상기 발포층 상부표면에 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 접촉면을 구비하고, 상기 발포층 내부에 "ㄱ"자 단면형상으로 매립되어 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 상기 전기저항센서는 5V의 전원에 대해 전류제한저항을 100Ω으로 설정하고, 기준저항은 여유 편차를 감안하여 0.5Ω으로 설정하며, 오일 또는 가스 파이프라인에 따른 저항변화의 전위차를 이용하여 측정하는 브리지회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 본 발명은 광신호를 전송하는 광송신부와; 상기 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브와; 상기 광송신부로부터 상기 광화이버센서를 거친 광신호를 수신하는 광수신부와; 상기 광화이버센서를 거쳐 상기 광수신부에 수신된 광신호에 따라 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물의 누출 여부를 출력하거나, 상기 전기저항센서에서 측정된 전기저항값의 변화에 따른 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 출력하도록 구성되는 검출디스플레이부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명에 따르면 오일 또는 가스의 이송경로인 송유관의 오일 또는 가스 누출에 따른 광신호의 변화를 측정하여 송유관의 누출 여부 및 누출 위치를 검출하여 누출에 따른 오일 또는 가스의 손실을 효율적으로 방지하며, 송유관의 부식여부, 부식정도 및 부식위치에 대한 정보를 용이하게 취득하여 송유관의 부식에 따른 누출현상을 미연에 방지할 수 있는 획기적인 효과가 있다.

뿐만 아니라, 송유관의 오일 또는 가스 누출을 신속하게 감지하여 오일 또는 가스 손실을 최소한도로 줄일 수 있으며, 송유관의 보수 및 교체를 빠르게 대처할 수 있어 송유관의 관리가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 복합센서프로브는 층형 광섬유 케이블을 사용하여 구성하므로, 구조가 간단하고 제조공정이 용이하여 설비구성의 단가에 따른 시공비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 복합센서프로브는 나사 결합이 가능한 본체로 구성하므로 구조가 간단하여 제조가 용이함은 물론 제작비용을 절감하고 교체작업이 용이하여 작업의 편의성을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 복합센서프로브를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 복합센서프로브를 송유관에 장착한 상태를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 복합센서프로브의 외관을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 전기저항센서의 매립상태를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 광화이버센서의 광케이블을 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 전기저항센서 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 광화이버센서의 오일 누출 검출 플로어챠트.
도 9는 본 발명에 따른 전기저항센서의 부식 여부 검출 플로어챠트.

본 발명은, 광송신부로부터 광신호가 전송되는 발광화이버 및 상기 광신호가 수신되는 수광화이버를 구비하는 광화이버부와, 상기 광화이버부의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭을 포함하여 구성되어 상기 오일갭에 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입됨에 따른 광신호의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물의 누출 여부를 검출하는 광화이버센서와; 상기 광화이버센서 일측에 장착되고, 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물에 의하여 부식되어 변화되는 전기저항값의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 검출하는 전기저항센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브는 오일 또는 가스 파이프라인 벽을 관통하여 나사체결되고 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되어 장착되도록 외주연을 따라 체결나사가 형성되는 본체와; 상기 본체의 중앙 내부에는 상기 광화이버부의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭, 상기 오일 갭을 향해 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입될 수 있도록 상기 오일갭 상부에 평탄면, 오목평면 또는 깔대기형상으로 형성되는 오일유입부, 상기 오일유입부로 유입된 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일 갭으로 유입되도록 상기 오일유입부와 상기 오일 갭이 연통하여 형성되는 오일유입공이 형성되고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상기 본체의 상부표면에는 부식되어 천공될 때 상기 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일유입부로 유입되도록 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정 두께의 금속플레이트로 상기 오일유입부를 감싸 덮여지도록 형성되는 검출부재와; 상기 검출부재와 상기 본체 사이의 공간에 형성되어 상기 검출부재를 고정하고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상부표면에는 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정두께의 전기저항센서가 노출되도록 매립되는 발포층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 광화이버부는 내부에 항장력제 및 복수의 광섬유심선을 구비하고, 상기 광섬유심선의 외측 둘레를 따라 외피가 씌워지는 층형 광섬유 케이블로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 검출부재는 플라스틱으로 이루어지며, 상기 발포층은 우레탄 또는 에폭시수지 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 전기저항센서는 상기 발포층 상부표면에 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 접촉면을 구비하고, 상기 발포층 내부에 "ㄱ"자 단면형상으로 매립되어 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 전기저항센서는 5V의 전원에 대해 전류제한저항을 100Ω으로 설정하고, 기준저항은 여유 편차를 감안하여 0.5Ω으로 설정하며, 오일 또는 가스 파이프라인에 따른 저항변화의 전위차를 이용하여 측정하는 브리지회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 광신호를 전송하는 광송신부와; 상기 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브와; 상기 광송신부로부터 상기 광화이버센서를 거친 광신호를 수신하는 광수신부와; 상기 광화이버센서를 거쳐 상기 광수신부에 수신된 광신호에 따라 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물의 누출 여부를 출력하거나, 상기 전기저항센서에서 측정된 전기저항값의 변화에 따른 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 출력하도록 구성되는 검출디스플레이부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템을 기술구성의 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예 및 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및 도면에 한정되지 않는다.

본 발명에서, 도 1은 본 발명에 따른 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템을 개략적으로 나타내는 블록도. 도 2는 본 발명에 따른 복합센서프로브를 나타내는 단면도. 도 3은 본 발명에 따른 복합센서프로브를 송유관에 장착한 상태를 나타내는 단면도. 도 4는 본 발명에 따른 복합센서프로브의 외관을 나타내는 사시도. 도 5는 본 발명에 따른 전기저항센서의 매립상태를 나타내는 사시도. 도 6은 본 발명에 따른 광화이버센서의 광케이블을 나타내는 단면도. 도 7은 본 발명에 따른 전기저항센서 회로도. 도 8는 본 발명에 따른 광화이버센서의 오일 누출 검출 플로어챠트. 도 9은 본 발명에 따른 전기저항센서의 부식 여부 검출 플로어챠트이다.

먼저, 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브(100)는 광송신부로부터 광신호가 전송되는 발광화이버 및 상기 광신호가 수신되는 수광화이버를 구비하는 광화이버부(110)와, 상기 광화이버부의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭(G)을 포함하여 구성되어 상기 오일갭에 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입됨에 따른 광신호의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물의 누출 여부를 검출하는 광화이버센서(120)와; 상기 광화이버센서 일측에 장착되고, 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물에 의하여 부식되어 변화되는 전기저항값의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 검출하는 전기저항센서(130);로 구성된다.

또한, 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 광송신부(10) 및 광수신부(20)와, 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브(100)와, 검출디스플레이부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 광송신부(10)는 광원으로부터 상기 광수신부(20)를 향해 광을 전송하여 신호한다. 상기에서 광송신부(10)의 광원으로는 반도체소자로서 빠른 응답속도를 갖는 LED(light emitting diode)을 사용하여 구성하는 것이 바람직하며, 또는 적외선을 사용하는 것도 가능하다.

상기 광수신부(20)는 상기 광송신부(10)에서 전송하는 광을 수신하기 위한 것으로, 광 다이오드(PD ; photo diode) 또는 애벌런치 광 다이오드(APD ; avalanche photo diode)를 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브(100)는 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 발광화이버(110a)와 수광화이버(110b)로 구성된 광화이버부(110)과, 광화이버센서(120), 전기저항센서(130)로 이루어진다.

보다 상세하게, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브(100)는 본 발명의 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템에 구성되는 것으로서, 상기 광송신부(10)와 상기 광수신부(20)의 사이에 위치하여 연결 설치된다.

좀 더 구체적으로는 상기 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브(100)에서 상기 광화이버부(110)의 발광화이버(110a)가 상기 광송신부(10)에 연결되어 상기 광송신부(10)로부터 광이 전송될 수 있게 구성되고, 상기 복합센서프로브(100)에서 상기 광화이버부(110)의 수광화이버(110b)가 상기 광수신부(20)에 연결되어 상기 광수신부(20)를 향해 광을 수신할 수 있게 구성된다.

더욱 구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브(100)는 오일 또는 가스 파이프라인 벽(P)을 관통하여 오일 또는 가스 파이프라인 외벽(133)으로부터 나사체결되고 오일 또는 가스 파이프라인 내벽(132)에 노출되어 장착되도록 외주연을 따라 체결나사가 형성되는 본체(121)와; 상기 본체의 중앙 내부에는 상기 광화이버부(110)의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭(G), 상기 오일 갭을 향해 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입될 수 있도록 상기 오일갭 상부에 평탄면, 오목평면 또는 깔대기형상으로 형성되는 오일유입부(122), 상기 오일유입부(122)로 유입된 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일 갭으로 유입되도록 상기 오일유입부와 상기 오일 갭이 연통하여 형성되는 오일유입공(124)이 형성되고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상기 본체의 상부표면에는 부식되어 천공될 때 상기 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일유입부로 유입되도록 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정 두께의 금속플레이트(127)로 상기 오일유입부를 감싸 덮여지도록 형성되는 검출부재(123)와; 상기 검출부재와 상기 본체 사이의 공간에 형성되어 상기 검출부재를 고정하고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상부표면에는 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정두께의 전기저항센서가 노출되도록 매립되는 발포층(125);을 포함하여 이루어진다.

상기 광화이버부(110)는 광의 이동경로를 이루도록 길게 연장된 구조로 형성된다. 상기 광화이버부(110)는 서로 양분된 구조 즉 상기 발광화이버(110a)와 상기 수광화이버(110b)를 구분하여 구비된다. 즉 상기 광화이버부(110)는 광원에 의한 광이 이송되는 경로를 이루되 상기 광이 전송되는 발광화이버(110a)와 광을 수신하는 수광화이버(110b)를 각각 구비한다.

상기 광화이버부(110)는 상기 발광화이버(110a)와 상기 수광화이버(110b)의 사이에 오일 갭(G)이 형성된다. 구체적으로 상기 오일 갭(G)은 광이 전송되는 상기 발광화이버(110a)와 광을 수신하는 상기 수광화이버(110b) 간에 끝단이 대향하여 소정의 간극을 두고 위치함에 따라 오일 갭(G)을 형성토록 이루어진다.

상기 광화이버부(110)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 복수의 층을 갖는 층형 구조를 이루는 것으로, 층형 광섬유 케이블로 이루어진다.

상기 광화이버부(110)는 내부에 항장력제(111)를 구비하고, 상기 항장력제(111)의 둘레를 따라 복수의 광섬유심선(113)을 구비하며, 상기 광섬유심선(113)의 외측 둘레에는 외피(115)가 씌워져 밀봉된 구조로 구성한다.

상기와 같이 층형 광섬유 케이블을 사용하여 구성하게 되면, 구조가 간단하고 제조공정이 용이하여 설비구성의 단가에 따른 시공 비용을 절감하는 것이 가능하다.

상기 복합센서프로브(100)의 본체(121)는 외주연을 따라 체결나사(수나사)가 형성되는데, 상기와 같이, 나사 결합이 가능하도록 구성하게 되면, 구조가 간단하여 제조가 용이함은 물론 제작비용을 절감하고 교체작업이 용이하여 작업의 편의성을 도모하는 것이 가능하다.

상기 광화이버센서(120)는 상기 오일유입부(122) 및 오일유입공(124)으로 유입된 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물을 상기 오일 갭(G)에서 상기 광화이버부(110)를 따라 이동되는 광의 광신호로 누출 여부를 검출한다.

예를 들면 평상시 상기 오일 갭(G)의 공간에는 상기 발광화이버(110a)의 광이 상기 수광화이버(110b)를 향해 수신되는 상태이고, 상기 오일유입공(124)을 통하여 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입되지 않아 평소와 같이 상기 오일 갭(G)에 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 존재하지 않는 경우에는 상기 발광화이버(110a)에서 전송되는 광은 그대로 상기 수광화이버(110b)에 수신되어 광량이 최고상태로 검출된다. 반면 상기 오일유입공(124)으로 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입되어 상기 오일 갭(G)에 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 존재하는 경우에는 상기 발광화이버(110a)에서 전송되는 광이 굴절되면서 광량이 낮아지므로 누출 상태임을 검출하게 된다.

보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되어 장착된 본체(121)의 검출부재(123)의 오일유입부 상부 표면에 감싸 덮여진 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정두께의 금속플레이트(127)가 오일 또는 가스 파이프라인 내부의 오일 또는 가스(O)나 오일 또는 가스중 혼입된 물(W)에 의하여 부식되어 금속플레이트(127)가 천공되면, 오일 또는 가스(O)나 오일 또는 가스중 혼입된 물(W)이 상기 오일유입부(122) 및 오일유입공(124)으로 유입되어 상기 오일 갭(G)에 채워지게 된다.

상기 검출부재(123)는 가공이 용이하고 가벼우면서도 강도가 강하며 화학적 반응에 대한 저항력이 높아 내부식성을 갖는 재질로서, 플라스틱재질을 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 발포층(125)이 접하는 상기 검출부재(123)의 측면은 상측과 하측이 서로 다른 직경을 이루어 단턱을 갖는 구조로 구성하므로 상기 발포층(125)으로부터 상기 검출부재(123)의 고정력을 높여 상기 검출부재(123)의 이탈을 방지하는 것이 바람직하며, 상기 발포층(125)은 우레탄 또는 에폭시수지 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.

상기 전기저항센서(130)는 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스(O)나 오일 또는 가스중 혼입된 물(W)에 의하여 부식되어 변화되는 전기저항값의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 검출하는 기능을 수행하는 것으로, 상기 전기저항센서(130)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 상기 검출부재(123)의 둘레를 따라 위치하되, 상기 발포층(125) 상부표면에 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 접촉면(131)을 구비하고, 발포층 내부에 "ㄱ"자 단면형상으로 매립되어 구성된다.

상기 전기저항센서(130)는 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정두께로 형성되어 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스(O)나 오일 또는 가스중 혼입된 물(W)에 의하여 부식이 진행되어 그 두께가 감소됨에 따라 저항값이 증가하므로 그 증가 변화값을 측정한다

상기 전기저항센서(130)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 오일 또는 가스 파이프라인에 따른 저항변화의 전위차를 이용하여 측정하도록 구성되는 것으로, 브리지회로로 이루어지며, 상기 전기저항센서(130)는 5V의 전원에 대해 전류제한저항을 100Ω으로 설정하고, 기준저항은 여유 편차를 감안하여 0.5Ω으로 설정한다.

예를 들면, 상기 전기저항센서(130)로부터 측정되는 저항값이 설정된 기준저항인 0.5Ω보다 상대적으로 높게 나타나는 경우 이를 검출하여 부식에 대한 정보를 나타내게 된다. 또한, 전류제한저항을 100Ω 보다 낮게 설정할 경우에는 열 저항성분으로 오차가 발생하게 된다.

상기 검출디스플레이부(30)는 도 1, 도 8 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 복합센서프로브(100)의 광화이버센서(120)로 부터 측정된 광량을 연산하여 광량에 따른 오일 또는 가스(O)나 오일 또는 가스중 혼입된 물(W)의 검출 여부를 판단한 후 출력가능하게 구성되고, 나아가 상기 전기저항센서(130)에 따라 측정된 오일 또는 가스 파이프라인의 부식 여부를 출력가능하게 구성된다.

예를 들면, 상기 검출디스플레이부(30)는 상기 광화이버 센서(120)로부터 광량이 최고일 경우 아무것도 검출되지 않는 상태임을 판단하고, 상기 광화이버 센서(120)로부터 광량이 아주 낮은 경우 오일 또는 가스(O)나 오일 또는 가스중 혼입된 물(W)이 검출된 상태임을 판단한다. 또한, 전기저항센서(130)로 측정된 저항값이 기준값보다 높을 경우 부식상태임을 판단하는 바, 전기저항센서(130)로 부식정도를 측정하는 것은 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 검출디스플레이부(30)는 마이크로 콘트롤러를 사용하여 제어할 수 있으며, 전원은 USB커넥터나 ISP다운로드 전원을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 검출디스플레이부(30)는 여러 주변장치(입출력장치, 램, AD변환장치 등)와 LED디스플레이에 연계하여 그패프, 파형, 디지털 등의 형태로 출력이 가능하도록 구성된다.

상기와 같은 검출디스플레이부(30)의 프로세스를 도 8을 참조하여 간단히 살펴보면, 먼저 상기 검출디스플레이부(30)를 비롯한 주변장치 즉 입출력장치와 램, AD변환장치를 초기화한다(S10). 이어 상기 광송신부(10)에서 상기 광화이버부(110)의 발광화이버(110a)를 통해 상기 복합센서프로브(100)의 광화이버센서(120)로 광을 전송하고(S20), 상기 광화이버센서(120)에서 검출되는 광신호를 상기 광화이버부(110)의 수광화이버(110b)를 거친 후 상기 광수신부(20)를 통해 검출하게 된다.(S30) 연이어 검출된 결과를 LED디스플레이로 표시하여 오일 또는 가스(O)나 오일 또는 가스중 혼입된 물(W)의 검출상태를 알게 된다.(S40)

또한, 부식상태 검출은 도 9를 참조하면, 먼저 상기 검출디스플레이부(30)를 비롯한 주변장치 즉 입출력장치와 램, AD변환장치를 초기화한다(S10). 이어 상기 전기저항센서(130)로 오일 또는 가스 파이프라인의 저항값을 측정한다.(S20) 상기 측정값이 기준값 이하이면 부식되지 않았음을 판정하고, 기순값을 초과하면 부식을 검출한다(S30). 연이어 검출된 결과를 LED디스플레이로 표시하여 오일 또는 가스 파이프라인의 피팅부식 검출상태를 알게 된다.(S40)

상기에서는 본 발명에 따른 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브 및 이를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형 및 변경하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 : 광송신부 20 : 광수신부
30 : 제어부 100 : 복합센서프로브
110 : 광화이버부 110a : 발광화이버
110b : 수광화이버 111 : 항장력제
113 : 광섬유심선 115 : 외피
120 : 광화이버센서 121 : 본체
122 : 오일유입부 123 : 검출부재
124 : 오일유입공 125 : 발포층
127 : 금속플레이트 130 : 전기저항센서
131 : 접촉면 132 : 오일 또는 가스 파이프라인 내벽
133 : 오일 또는 가스 파이프라인 외벽 G : 오일 갭
P : 오일 또는 가스 파이프라인벽 O : 오일
W :물

Claims (7)

1. 광송신부로부터 광신호가 전송되는 발광화이버 및 상기 광신호가 수신되는 수광화이버를 구비하는 광화이버부와, 상기 광화이버부의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭을 포함하여 구성되어 상기 오일갭에 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입됨에 따른 광신호의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물의 누출 여부를 검출하는 광화이버센서와;
   상기 광화이버센서 일측에 장착되고, 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물에 의하여 부식되어 변화되는 전기저항값의 변화를 측정하여 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 검출하는 전기저항센서;
   를 포함하여 구성되는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브로서,
   상기 복합센서프로브는, 오일 또는 가스 파이프라인 벽을 관통하여 나사체결되고 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되어 장착되도록 외주연을 따라 체결나사가 형성되는 본체와;
   상기 본체의 중앙 내부에는 상기 광화이버부의 중간에서 상기 발광화이버와 상기 수광화이버의 끝단이 대향하여 일정 간극을 이루도록 형성되는 오일 갭, 상기 오일 갭을 향해 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 유입될 수 있도록 상기 오일갭 상부에 평탄면, 오목평면 또는 깔대기형상으로 형성되는 오일유입부, 상기 오일유입부로 유입된 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일 갭으로 유입되도록 상기 오일유입부와 상기 오일 갭이 연통하여 형성되는 오일유입공이 형성되고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상기 본체의 상부표면에는 부식되어 천공될 때 상기 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물이 상기 오일유입부로 유입되도록 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정 두께의 금속플레이트로 상기 오일유입부를 감싸 덮여지도록 형성되는 검출부재와;
   상기 검출부재와 상기 본체 사이의 공간에 형성되어 상기 검출부재를 고정하고, 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 상부표면에는 상기 오일 또는 가스 파이프라인 재질과 동일 재질의 일정두께의 전기저항센서가 노출되도록 매립되는 발포층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 광화이버부는 내부에 항장력제 및 복수의 광섬유심선을 구비하고, 상기 광섬유심선의 외측 둘레를 따라 외피가 씌워지는 층형 광섬유 케이블로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 검출부재는 플라스틱으로 이루어지며, 상기 발포층은 우레탄 또는 에폭시수지 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기저항센서는 상기 발포층 상부표면에 상기 오일 또는 가스 파이프라인 내벽에 노출되는 접촉면을 구비하고, 상기 발포층 내부에 "ㄱ"자 단면형상으로 매립되어 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기저항센서는 5V의 전원에 대해 전류제한저항을 100Ω으로 설정하고, 기준저항은 여유 편차를 감안하여 0.5Ω으로 설정하며, 오일 또는 가스 파이프라인에 따른 저항변화의 전위차를 이용하여 측정하는 브리지회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브
   
7. 광신호를 전송하는 광송신부와;
   청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 6중 어느 한 항에 따른 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브와;
   상기 광송신부로부터 상기 광화이버센서를 거친 광신호를 수신하는 광수신부와;
   상기 광화이버센서를 거쳐 상기 광수신부에 수신된 광신호에 따라 오일 또는 가스 파이프라인의 오일 또는 가스나 오일 또는 가스중 혼입된 물의 누출 여부를 출력하거나, 상기 전기저항센서에서 측정된 전기저항값의 변화에 따른 오일 또는 가스 파이프라인의 부식여부 또는 부식속도를 출력하도록 구성되는 검출디스플레이부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 동시검출용 광화이버센서 및 전기저항센서 복합센서프로브를 이용한 오일 또는 가스 파이프라인 피팅부식 및 균일부식 검출시스템

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