KR101680798B1 - System of impressed current cathodic protection for realtime monitoring corrosion of coldest place pipeline, and method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파이프라인의 외부전원방식 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 극한환경 지역에 설치되는 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하면서, 외부전원법(Impressed Current Cathodic Protection: ICCP)을 사용하여 최적화된 방식전류를 인가하는, 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an external power supply system of a pipeline, and more particularly, to a pipeline system for monitoring piping corrosion in an extreme environment and realizing an optimized method using an Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) The present invention relates to an external power supply system and its method for real-time monitoring of corrosion of an extreme pipeline applying current.
일반적으로, 부식(Corrosion)은 금속(Metal)이 주위환경과의 전기화학적 반응 과정을 거쳐 물질 자체가 변질되거나 또는 물질의 특성이 변질되는 현상으로서, 열역학적으로 안정한 산화물로 되돌아가려는 자연적인 현상을 말한다. 이러한 부식은 대부분 전자의 이동에 의한 전기 화학적 반응 때문에 발생하므로 전기화학적 부식이라 부른다.Corrosion generally refers to a phenomenon in which a metal itself undergoes an electrochemical reaction with the surrounding environment to change its properties or to change the properties of a material and is a natural phenomenon to return to a thermodynamically stable oxide . Most of these corrosion occur because of the electrochemical reaction caused by the movement of electrons, so it is called electrochemical corrosion.
예를 들면, 금속구조물이 전해질 내에서 주위 환경과 반응하게 되면 부식전지 상태가 되어 부식전류를 발생시킨다. 이러한 부식전지가 형성되면 더욱 액티브(Active)하고 전위가 낮은 쪽이 양극이 되어 부식이 발생한다. 이에 따라 부식전지는 양극(Anode), 음극(Cathode), 전류경로(Electric path) 또는 금속경로(Metallic path), 및 이온경로(Ionic path) 또는 전해질(Electrolyte)의 4가지 조건으로 이루어진다.For example, when a metallic structure reacts with the surrounding environment in the electrolyte, it becomes a corrosive battery state and generates corrosion current. When such a corrosion cell is formed, the active material becomes more active and the lower electrode becomes a positive electrode, causing corrosion. Accordingly, the corrosion cell is composed of four conditions: an anode, a cathode, an electric path or a metallic path, and an ion path or an electrolyte.
구체적으로, 이러한 부식을 감지하는 방법으로는, 1) 음향을 반사시킨 다음에 어레이 센서(Array sensor)와 다채널 감시장치를 이용하여 음향을 수신하고 이를 분석 및 처리하여 금속의 균열 및 이상 지점을 찾아내는 음향반사법, 2) 금속의 부식으로 인해 줄어든 금속의 두께 변화를 감지하여 부식유무를 점검하는 초음파법, 3) 전도성 유동체내에 시험용 탐침을 삽입시켜 선형 분극을 측정함으로써 순간적인 부식률을 알아내는 순시 부식률 측정법, 4) 장시간 동안 부식으로 인한 저항변화를 감지함으로써 부식률을 알아내는 저항측정법, 5) 전해질 내의 금속표면에서 금속의 전기화학적 전위를 측정하여 부식진행 유무를 판단하는 전기화학적 전위측정법 등이 있으며, 근래 들어 많이 사용되는 방법은 전기화학적 전위측정법이다.Specifically, the method of detecting such corrosion includes: 1) receiving sound by using an array sensor and a multi-channel monitoring device after reflecting sound, analyzing and processing the sound, 2) Ultrasonic method to check for corrosion by detecting the thickness change of metal which is reduced due to corrosion of metal, 3) To measure instantaneous corrosion rate by measuring linear polarization by inserting test probe in conductive fluid. 4) resistance measurement method to detect the corrosion rate by detecting resistance change due to corrosion for a long time, 5) electrochemical potential measurement to determine the corrosion progress by measuring the electrochemical potential of the metal on the surface of the metal in the electrolyte , Etc. Recently, a widely used method is electrochemical potential measurement.
구체적으로, 전기화학적 전위측정법은 부식검사 대상물인 금속구조물의 기준전극[황산구리 기준전극(Cu/CuSO4)]에 대한 자연전위를 측정하는 방법으로서, 전압을 측정할 수 있는 계기의 음극단자(-)에 방식대상물을 연결하고 양극단자(+)에 기준전극을 연결하고, 기준전극을 방식대상물의 직상부 지표면에 접촉시켜 전위값을 읽음으로써 부식을 감지할 수 있다. 이렇게 읽혀진 값은 방식기준값과 비교하여 금속구조물이 방식상태에 있는지를 판정하며, 이러한 방식기준으로 -850㎷/CSE(Copper-Copper Sulfate Electrode) 기준을 사용할 경우 금속구조물의 전위가 황산구리 기준전극에 대하여 -850㎷ 이하(예를 들면, -1000㎷)로 유지시켜 주면 금속구조물은 방식되는 것을 의미하고, 그 이상일 경우 부식되고 있는 것을 의미한다.Specifically, the electrochemical potential measurement method is a method for measuring the natural potential of a reference electrode (copper sulfate reference electrode (Cu / CuSO 4)) of a metal structure as a corrosion test object. The negative electrode terminal (- The corrosion can be detected by connecting the object of the corrosion prevention method, connecting the reference electrode to the positive terminal (+), and bringing the reference electrode into contact with the surface of the upper surface of the object to be treated, and reading the potential value. The read value is compared with the reference value of the method to determine whether the metal structure is in a state of system. When the reference of -850 ㎷ / CSE (Copper-Copper Sulfate Electrode) is used on the basis of this method, If it is maintained at -850 ㎷ or less (for example, -1000 ㎷), the metal structure means to be treated, and if it is more than that, it means that it is corroded.
이러한 부식 현상은 온도, 산소 및 유체흐름의 속도가 증가함에 따라 크게 가속되며, 또한 염소 및 황화물의 존재에 의해 크게 가속된다. 이러한 부식 현상은 지하배관, 해안가 구조물, 물탱크, 화학장치 등에서 자주 확인할 수 있는데, 방식(Corrosion Protection)은 전술한 부식의 요인들 중에서 하나 이상의 조건을 제거 또는 억제하는 것을 말한다. 일반적으로, 방식분야에서는 부식의 조건을 완전히 제거하기는 현실적으로 어렵고, 부식 억제제(Inhibitor), 절연판 또는 기타 방법을 사용하여 양극 또는 음극반응을 억제하거나 전자 또는 이온의 흐름을 차단하는 방법들을 채택하고 있다. This corrosion phenomenon accelerates greatly as the rate of temperature, oxygen and fluid flow increases, and is also greatly accelerated by the presence of chlorine and sulfides. These corrosion phenomena are frequently found in underground pipelines, coastal structures, water tanks, chemical devices, etc. Corrosion Protection refers to the removal or suppression of one or more of the above mentioned factors of corrosion. In general, it is practically difficult to completely eliminate the conditions of corrosion in the field of methods, and employing methods of inhibiting the anode or cathode reaction or blocking the flow of electrons or ions using an inhibitor, an insulating plate or other methods .
예를 들면, 부식을 방지하기 위한 방식으로서, 1) 전해질의 접근 봉쇄 방식, 2) 전자의 흐름 변경 방식, 3) 스테인리스 등 부식 저항성이 있는 합금을 사용하는 방식, 및 4) 부식 허용치를 감안하여 사용하는 방식 등이 있다.For example, as a method for preventing corrosion, there are a method of 1) approach closing of an electrolyte, 2) a method of changing the flow of electrons, 3) a method of using an alloy having corrosion resistance such as stainless steel, and 4) And so on.
구체적으로, 1) 전해질의 접근 봉쇄 방식은 보호하고자 하는 대상물의 표면을 코팅(Coating)하여 전해질로부터 접촉하는 것을 막는 방식이고, 2) 전자의 흐름 변경 방식은 음극 방식으로 알려져 있고, 지하배관 및 해안가 구조물 등에 널리 사용되고 있다. 또한, 3) 스테인리스 등 부식 저항성이 있는 합금을 사용하는 방식은 해당 환경에 적합한 합금을 사용하는 것이고, 4) 부식 허용치를 감안하여 사용하는 방식은 부식으로 인해 훼손될 수치를 감안하여 설계 단계에서부터 반영하는 것이지만, 고비용이 소요되므로 비경제적이라는 문제점이 있다.Specifically, 1) a method of closing the electrolyte is a method in which the surface of the object to be protected is coated so as to prevent contact with the electrolyte, 2) a method of changing the flow of electrons is known as a cathode method, Structures and so on. 3) A method using corrosion resistant alloys such as stainless steel is to use an alloy suitable for the environment. 4) Considering the allowable value of corrosion, the method used is reflected from the design stage considering the value to be damaged by corrosion. However, there is a problem that it is costly and therefore uneconomical.
현재 방식분야에서의 부식점검 활동현황은, 방식대상물(가스배관, 송유관, 상하수도관, 석유화학단지의 각종 탱크, 기타 지하 금속매설물 등)을 소유하고 있는 소유자가 자체 또는 방식관련 업체에 의뢰하여 방식대상물에 대한 부식 유무와 관련하여 부식 점검활동을 비정기적 또는 정기적으로 실시함으로써 이루어지고 있다.The present status of the corrosion inspection activity in the present method field is as follows. The owner who owns the method object (gas piping, oil pipeline, water supply and sewage pipe, various tanks of petrochemical complex, other underground metal, etc.) Corrosion inspection activities are carried out irregularly or periodically in relation to corrosion of objects.
한편, 지하에 매설된 배관의 방식에는 주로 음극방식이 적용된다. 이러한 음극방식은 부식되고 있는 금속이 전기화학 전지에서 음극(Cathode)으로서 쌍을 이루게 됨으로써 금속의 전위가 안정영역으로 감소하게 되어 금속의 용해가 정지 또는 감소하게 되고, 이때, 전류의 흐름에 해당하는 속도로 수소발생 및 산소환원이 진행된다. 이러한 음극방식에는 희생양극법(Sacrificial anode method)과 외부전원법(Impressed current method)의 2종류가 있다.On the other hand, the cathodic system is mainly applied to the piping system buried underground. In this cathode method, the corrosion metal is paired as a cathode in the electrochemical cell, whereby the potential of the metal is reduced to a stable region, so that the dissolution of the metal is stopped or reduced. At this time, Hydrogen generation and oxygen reduction proceed at a rate. There are two types of cathodic methods: the sacrificial anode method and the impulse current method.
도 1a는 일반적인 음극방식으로서 희생양극법을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 외부전원법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1A is a diagram for explaining a sacrificial anode method as a general cathode method, and FIG. 1B is a diagram for explaining an external power source method.
도 1a에 도시된 바와 같이, 희생양극법은 방식대상물보다 전위가 낮은 금속을 희생양극으로 사용하여 방식대상물인 소지금속에 피복시키거나 양극관으로 하여 피방식 금속과 쌍을 이루게 하는 방법이다. 구체적으로, 도 1a는 마그네슘 양극에 대한 갈바닉 연결에 의한 음극방식을 나타낸 도면으로서, 마그네슘이 강관에 대하여 양극(Anode)으로 작용하여 우선적으로 부식된다.As shown in FIG. 1A, the sacrificial anode method uses a metal having a lower potential than a subject to be sacrificed as a sacrificial anode to be covered with a base metal, or to be paired with a base metal as an anode tube. Specifically, FIG. 1A is a view showing a negative electrode method by galvanic connection to a magnesium anode, wherein magnesium acts as an anode against a steel pipe and is preferentially corroded.
또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 외부전원법은 불용성 양극을 방식대상물의 표면에 부착하고, 외부에서 전원을 공급하여 양극으로부터 방식대상물은 음극(Cathode)으로 전류를 흐르게 함으로써 방식대상물의 부식을 방지하는 것이다. 즉, 금속의 부식은 금속표면에서 전해질을 통하여 전류가 유출되는 부분에 발생하므로 토양(또는 전해질)을 통하여 금속표면에 직류전류(방식전류)를 인위적으로 유입시키면 금속표면에서 음극반응이 일어나게 되어 부식이 방지되는 원리이다.In addition, as shown in FIG. 1B, in the external power source method, the insoluble anode is attached to the surface of the pedestal object, and the electric current is supplied from the anode to the cathodic object through the cathode, . That is, corrosion of metal is generated in a portion where current flows out through the electrolyte from the metal surface. Therefore, if a direct current (current) is introduced into the metal surface through the soil (or electrolyte), the negative electrode reaction occurs on the metal surface, Is prevented.
예를 들면, 지하 배관에서의 외부전원법에 의한 방식은, 양극과 방식대상물인 음극을 외부에서 전원을 공급하여 연결함으로써 음극의 전위가 충분히 낮아지게 되어 다음의 수학식 1과 같이 전자를 내놓는 산화반응이 일어나지 않게 한다.For example, in the method of the external power supply method in the underground pipe, the potential of the negative electrode is sufficiently lowered by connecting the positive electrode and the negative electrode as the object to be protected by supplying power from the outside, Do not let the reaction happen.
이에 따라 방식대상물은 부식이 발생하지 않으며 전자들은 산소와 반응하거나 수소이온과 반응하여 음극 표면에서 수학식 2 및 수학식 3으로 나타낸 바와 같이 산소나 수소이온이 감소하게 된다. 결국, 전원공급선의 음극단자가 직접적으로 방식대상물에 연결됨으로써 도 1b에 도시된 바와 같은 음극방식이 이루어지게 된다.As a result, corrosion of the object to be protected does not occur, and electrons react with oxygen or react with hydrogen ions, so that oxygen and hydrogen ions are reduced on the cathode surface as shown in Equation 2 and Equation 3. As a result, the cathode terminal of the power supply line is directly connected to the object to be walked, so that the cathode system as shown in FIG. 1B is formed.
구체적으로, 지중에 매설된 방식대상물의 전위와 기준전극의 기준전위를 측정단자함을 통하여 아날로그 메타(테스터기; Tester) 혹은 휴대용 기록계(Strip Chart Recorder: EPR) 등을 사용하여 수작업에 의해 측정하고, 이와 같이 측정된 전위를 기초로 방식용 정류기의 출력을 설정하면, 방식전류기로부터 소정의 방식전류가 지중에 매설된 불용성(Insoluble) 양극 및 토양을 매개로 방식대상물에 흐름에 따라 방식대상물의 전위가 기준전극에 대하여 -850㎷ 이하(예를 들면, -1000㎷)로 유지시켜 줌으로써 방식대상물이 방식되도록 하고 있다. Specifically, the potential of the object to be buried in the ground and the reference potential of the reference electrode are manually measured by using an analog meter (tester) or a strip chart recorder (EPR) If the output of the method rectifier is set on the basis of the potential measured in the same way, an insoluble anode in which a predetermined method current is buried in the ground from the method current source and a potential of the method object (For example, -1000 ㎷) to -850 ㎷ or less (for example, -1000 ㎷) with respect to the reference electrode.
이러한 외부전원법은 배관 등의 금속에 외부에서 인위적으로 전류(방식전류)를 유입시키면 전위가 높은 음극(-)에 전류가 유입되어 음극(-)의 전위가 차차 저하되다가 음극(-)의 전위와 양극(+)의 전위가 같아지게 되고, 그 결과, 금속 표면에 형성된 부식전류가 자연히 소멸되고 부식이 정지되어 배관 등의 금속은 완전한 방식상태에 있게 되는 원리를 이용한 것으로서, 이때, 국부 양극과 동전위가 되는 국부 음극의 전위를 부식전위라 하고, 방식전위에 도달하기 위하여 필요한 전류를 방식전류라 하며, 아울러, 방식전류밀도란 실제 음극방식에 필요한 단위면적당 전류를 말한다.In such an external power source method, when a current (a method current) is introduced artificially from the outside into a metal such as a pipe, a current flows into a negative electrode having a high potential, and the potential of the negative electrode gradually decreases. As a result, the corrosion current generated on the metal surface is naturally extinguished and the corrosion is stopped, so that the metal such as the pipe is in a complete system state. In this case, The potential of the local cathode which is on the same potential is called the corrosion potential, and the current required to reach the system potential is called the anticurrent. In addition, the anticurrent density refers to the current per unit area required for the actual cathode method.
한편, 도 2는 극한지에 파이프라인이 시공된 것을 예시하는 사진이고, 도 3은 도 2에 도시된 극한지 파이프라인에서 부식이 발생하는 경우를 예시하는 도면이다.FIG. 2 is a photograph illustrating the construction of a pipeline in an extreme limit, and FIG. 3 is a view illustrating a case where corrosion occurs in the extreme pipeline shown in FIG.
도 2는 -40℃ 내지 -20℃ 범위의 극한지 환경에서의 시공되는 파이프라인을 나타내며, 도 3의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 극한지 파이프라인에 부식이 발생하기 쉽고, 특히, 파이프라인의 용접부에서 갈바닉 전류에 따른 이종부식(이종금속간 접촉부식)이 발생하기 쉽다.Figure 2 shows a pipeline being constructed in an extreme environment in the range of -40 캜 to -20 캜, where corrosion is likely to occur in the extreme pipeline, as shown in Figures 3 a) and b) , Heterogeneous corrosion (contact corrosion between dissimilar metals) is likely to occur due to the galvanic current at the welded portion of the pipeline.
그러나 종래의 기술에 따르면, 극한지 파이프라인의 지속적인 부식 모니터링 기술이 부재한 실정이고, 또한, 경제적 및 기술적 한계의 원인으로 지속적인 모니터링 기술이 부족한 실정이다. 또한, 전술한 바와 같이, 파이프라인에서 부식이 발생한 후 음극방식 기술 또는 희생양극법 방식기술이 적용되고 있지만, 도 2에 도시된 극한환경 하에서 ICCP 방식법의 적용 사례는 아직까지 없는 실정이다.However, according to the conventional technology, there is no continuous corrosion monitoring technology of the extreme pipeline, and the continuous monitoring technology is lacking as a cause of economical and technical limitations. Also, as described above, after the corrosion has occurred in the pipeline, the cathode technique or the sacrificial anode process technique is applied. However, there is no application example of the ICCP process under the extreme environment shown in Fig.
종래의 기술에 따르면, 지중에 매설된 파이프라인에 대한 부식 모니터링 시스템은 일정 구간을 설정하고 주기적인 일정에 맞춰 사전에 설치해둔 테스트박스에 직접 전위를 측정하는 방식으로 모니터링하고 있는데, 그 중에서 극한환경의 지역(극한지)에서는 -40℃ 내지 -20℃의 낮은 온도에서 토양의 결빙이 발생할 수 있으며, 이에 따라 부식 측정을 위한 파이프라인과 전해질의 전위차 측정시에 이온의 흐름을 방해하여 일정한 값을 유지하지 못할 수 있고, 이에 따라 부식 측정 결과를 신뢰하기 어렵다는 문제점이 있다.According to the conventional technique, the corrosion monitoring system for pipelines buried in the ground is set by setting a certain interval and monitoring the potential by directly measuring the potential in the test box installed in advance according to the periodical schedule. It is possible to cause freezing of the soil at a low temperature of -40 ° C to -20 ° C in the region (extreme area) of the pipeline and the electrolytic cell for measuring the corrosion potential. It is difficult to maintain the corrosion measurement result.
종래의 기술에 따르면, 파이프라인의 부식 방지를 위해 고비용의 ICCP 방식법을 적용하고 있고, 이때, 부식의 전개 단계에 대한 메커니즘 이해 부족으로 인해서 일정 시간 간격으로 전기방식 적용에 따른 방식 효율성이 결여된다. 이에 따라 방식 기술의 유지관리 비용이 상승한다는 문제점이 있고, 또한, 특정 시간에 걸친 불필요한 유지관리 부식 모니터링 수행으로 인해서 추가비용이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.According to the prior art, a high-cost ICCP method is applied to prevent corrosion of pipelines. At this time, there is a lack of efficiency in the application of the electric system at certain time intervals due to insufficient understanding of the mechanism of corrosion development . As a result, there is a problem that the maintenance cost of the ventilating technology increases, and additional cost may be incurred due to unnecessary maintenance and corrosion monitoring over a specific period of time.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 극한환경 지역에 설치되는 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하면서, 외부전원법(ICCP)을 사용하여 최적화된 방식전류를 인가함으로써 전력소비량을 줄일 수 있고, 이에 따라 유지관리 비용을 절감시킬 수 있는, 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems and provides a method of controlling corrosion of a pipeline installed in an extreme environment by applying an optimized method current using an external power supply method (ICCP) And which can reduce maintenance costs and thus reduce maintenance costs, and to provide an external power system and method for real-time monitoring of corrosion of extreme pipelines.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 지속적으로 실시간 부식 모니터링이 가능하고 유지관리가 용이한 외부전원 음극방식법을 통해 극한지 파이프라인의 안정성을 제고할 수 있고, 기존의 외부전원 방식법 대비 에너지효율을 향상시킬 수 있는, 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for monitoring the corrosion of a pipeline by means of an external power source cathode method which can continuously monitor corrosion in real time and can be easily maintained, The present invention is to provide an external power supply system and its method for real-time monitoring of corrosion of an extreme pipeline that can improve efficiency.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 극한환경에서 매립 또는 설치되는 방식대상물로서, 다수의 파이프를 각각 용접 연결하여 형성되는 극한지 파이프라인; 상기 극한지 파이프라인의 부식을 측정하도록 상기 극한지 파이프라인에 외주면에 부착되는 부식 측정용 불용성 양극; 상기 부식 측정용 불용성 양극 및 상기 극한지 파이프라인에 전기적으로 연결되어 상기 극한지 파이프라인의 부식에 대응하는 부식전류인 갈바닉 전류를 측정하는 부식 측정부 회로; 상기 부식 측정부 회로에서 측정된 갈바닉 전류에 따라 부식을 실시간 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 외부전원법 적용구간을 설정한 후, 외부전원방식 최적화를 수행하여 방식전류가 실시간 가변되도록 제어하는 외부전원방식 제어부; 상기 극한지 파이프라인에 방식전류를 인가하도록 상기 극한지 파이프라인에 외주면에 부착되는 외부전원방식용 불용성 전극; 및 상기 외부전원방식용 불용성 전극 및 상기 극한지 파이프라인에 전기적으로 연결되고, 상기 극한지 파이프라인의 방식을 위해 상기 외부전원방식 제어부의 제어에 따른 방식전류를 상기 극한지 파이프라인에 인가하는 방식전류 인가부 회로를 포함하되, 상기 부식 측정부 회로는 극한환경에서 온도에 영향을 받지 않고 일정한 부식 측정 및 모니터링을 진행할 수 있도록 표준전해질을 사용하여 상기 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 측정하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to the present invention, comprising: a plurality of pipes welded and connected to each other, Extreme pipeline formed; An insoluble anode for corrosion measurement attached to an outer circumferential surface of the ultimate earth pipeline to measure corrosion of the ultimate earth pipeline; A corrosion measuring unit circuit for measuring the galvanic current, which is an insoluble anode for corrosion measurement and a galvanic current which is electrically connected to the extreme earth pipe line and corresponds to the corrosion of the extreme earth pipe line; An external power source for monitoring corrosion in real time according to the galvanic current measured by the corrosion measuring unit circuit, setting an application period of an external power source method corresponding to the monitoring result, A method control unit; An insulated electrode for an external power supply system attached to an outer circumferential surface of the ultimate earth pipeline so as to apply a method current to the ultimate Earth pipeline; And a method of applying a method current to the extreme ultrafiltration pipeline, which is electrically connected to the insoluble electrode for the external power supply system and the extreme ultimate pipeline, Wherein the corrosion measuring unit circuit measures the corrosion of the extreme earth pipeline in real time using a standard electrolyte so as to perform constant corrosion measurement and monitoring without being affected by temperature in an extreme environment .
여기서, 상기 외부전원방식 제어부는 상기 부식 측정부 회로에서 측정되는 갈바닉 전류를 실시간 모니터링하면서 갈바닉 전류값이 변화하면 모니터링을 실시하고 있는 상기 부식 측정부 회로를 부식 측정 중단상태로 절환시키고, 방식전류를 인가하는 구간 및 시간을 설정하며, 외부전원방식 최적화에 따라 가변된 방식전류를 상기 극한지 파이프라인에 인가하고, 일정 시간 경과 후에 상기 부식 측정부 회로를 부식 측정상태로 다시 절환시켜 부식을 모니터링하는 것을 특징으로 한다.Here, the external power supply control unit monitors the galvanic current measured in the corrosion measuring unit circuit in real time, switches the corrosion measuring unit circuit, which is monitoring when the galvanic current value changes, to the corrosion measurement interruption state, And a variable current is applied to the ultimate earth pipeline in accordance with the optimization of the external power supply method and the corrosion measurement unit circuit is switched back to the corrosion measurement state after a predetermined time has elapsed to monitor the corrosion .
여기서, 상기 외부전원방식 제어부는, 상기 부식 측정부 회로로부터 측정된 갈바닉 전류 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 수집된 갈바닉 전류 데이터로부터 갈바닉 전류값을 산출하는 갈바닉 전류값 산출부; 상기 갈바닉 전류값 산출부에서 산출된 갈바닉 전류값과 비교하기 위한 기준값을 설정하는 기준값 설정부; 상기 갈바닉 전류값 산출부에서 산출된 갈바닉 전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 극한지 파이프라인의 부식을 모니터링하는 부식 모니터링부; 상기 부식 모니터링부에서 모니터링된 부식 여부에 따라 상기 부식 측정부 회로가 부식 측정을 중단하도록 상기 부식 측정부 회로의 제1 스위치를 절환시키는 제1 스위치 절환부; 상기 부식 측정부 회로가 부식 측정을 중단한 상태에서 외부전원법 적용 구간 및 시간을 설정하는 외부전원법 적용구간 설정부; 상기 외부전원법 적용구간 설정부에서 설정된 외부전원법 적용 구간 및 시간에 따라 상기 방식전류 인가부 회로의 제2 스위치를 절환시키도록 제어하는 제2 스위치 절환부; 및 상기 외부전원법 적용구간 설정부에서 설정된 외부전원법 적용 구간 및 시간에 따라 상기 극한지 파이프라인에게 인가된 방식전류가 가변되도록 외부전원방식 최적화를 수행하는 외부전원방식 최적화 수행부를 포함할 수 있다.Here, the external power supply control unit may include: a data collection unit for collecting galvanic current data measured from the corrosion measurement unit circuit; A galvanic current value calculation unit for calculating a galvanic current value from the collected galvanic current data; A reference value setting unit for setting a reference value for comparing with the galvanic current value calculated by the galvanic current value calculating unit; A corrosion monitoring unit for comparing the galvanic current value calculated by the galvanic current value calculating unit with a preset reference value to monitor corrosion of the extreme end pipeline; A first switch switching unit for switching the first switch of the corrosion measuring unit circuit so that the corrosion measuring unit circuit stops the corrosion measurement according to the corrosion monitored by the corrosion monitoring unit; An external power source applying section setting section for setting an external power source applying section and a time in a state where the corrosion measuring section stops corrosion measurement; A second switch switching unit for switching the second switch of the method current applying unit circuit according to the external power supply applying period and time set by the external power applying method setting unit; And an external power mode optimization unit performing an external power mode optimization such that a method current applied to the extreme low pressure pipeline is varied according to an external power source application period and time set in the external power source application section setting unit .
여기서, 상기 부식 측정용 불용성 양극은 상기 극한지 파이프라인의 갈바닉 부식전류를 측정하도록 부착되는 갈바닉 금속 전극으로서, 상기 극한지 파이프라인과의 거리가 최소화되도록 설치되어 극한환경에 대한 온도 영향이 작아짐으로써 상기 표준전해질에 흐르는 이온의 통로를 최소화할 수 있다.The insoluble anode for corrosion measurement is a galvanic metal electrode attached to measure the galvanic corrosion current of the ultimate earth pipeline. The galvanic metal electrode is provided so as to minimize the distance from the ultimate earth pipeline, The passage of the ions flowing in the standard electrolyte can be minimized.
여기서, 상기 부식 측정용 불용성 양극은 절연체 내부에 상기 표준전해질이 pH 7 수준의 산성도와 0.1mol 수준의 염화이온을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the insoluble anode for corrosion measurement is installed in the insulator so that the standard electrolyte maintains acidity of pH 7 level and chloride level of 0.1 mol.
여기서, 상기 부식 측정부 회로는, 상기 부식 측정용 불용성 양극 및 상기 극한지 파이프라인에 각각 연결되는 제1 전원단자; 상기 부식 측정용 불용성 양극 및 상기 극한지 파이프라인 사이에 병렬로 연결되는 제1 저항; 및 상기 외부전원방식 제어부의 제어에 따라 부식 측정을 일시 중단하도록 상기 제1 전원단자와 상기 부식 측정용 불용성 양극 및 상기 극한지 파이프라인의 연결을 절환시키는 제1 스위치를 포함할 수 있다.Here, the corrosion measuring unit circuit may include: a first power terminal connected to the insoluble anode for corrosion measurement and the extreme ultimate pipeline; A first resistor connected in parallel between the insoluble anode for corrosion measurement and the extreme earth pipeline; And a first switch for switching connection between the first power source terminal and the insoluble anode for corrosion measurement and the extreme pipeline for temporarily suspending corrosion measurement under the control of the external power supply control unit.
여기서, 상기 방식전류 인가부 회로는, 상기 외부전원방식용 불용성 전극 및 상기 극한지 파이프라인에 각각 연결되는 제2 전원단자; 상기 부식 측정용 불용성 양극 및 상기 극한지 파이프라인 사이에 병렬로 연결되는 제2 저항; 및 상기 제1 스위치에 의해 부식 측정이 중단된 상태에서 상기 외부전원방식 제어부의 제어에 따라 상기 극한지 파이프라인의 방식전류를 인가하기 위해서 상기 제2 전원단자와 상기 외부전원방식용 불용성 전극 및 상기 극한지 파이프라인의 연결을 절환시키는 제2 스위치를 포함할 수 있다.Here, the method current applying unit circuit may include: a second power source terminal connected to the insoluble electrode for the external power source system and to the extreme ultimate power line; A second resistor connected between the insoluble anode for corrosion measurement and the extreme earth pipeline in parallel; And a controller for controlling the second power supply terminal, the insulated electrode for the external power supply system, and the second power supply terminal in order to apply the method current of the extreme ultrafiltration pipeline under the control of the external power supply system control unit, And a second switch for switching connection of the extreme pipeline.
본 발명에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 상기 외부전원방식 제어부의 부식 모니터링 데이터를 전송하는 통신모듈; 및 상기 부식 측정부 회로, 외부전원방식 제어부, 방식전류 인가부 회로 및 통신모듈에 DC(직류) 전원을 공급하는 전원공급부를 추가로 포함할 수 있다.An external power system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to the present invention includes a communication module for transmitting corrosion monitoring data of the external power system controller; And a power supply unit for supplying the DC (DC) power to the corrosion measuring unit circuit, the external power supply control unit, the method current applying unit circuit, and the communication module.
여기서, 상기 부식 측정부 회로, 외부전원방식 제어부, 방식전류 인가부 회로 및 통신모듈은 ICCP Box 내에 일체형으로 탑재될 수 있다.Here, the corrosion measuring unit circuit, the external power supply control unit, the method current applying unit circuit, and the communication module may be integrally mounted in the ICCP box.
본 발명에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 상기 ICCP Box 내에 탑재된 통신모듈과 무선으로 연결되어 상기 외부전원방식 제어부의 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 원격 제어하는 원격 서버; 및 상기 원격 서버에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 외부전원방식 제어부의 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 제어하는 사용자 단말을 추가로 포함할 수 있다.An external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to the present invention includes a controller for controlling corrosion of the external power system controller and remotely controlling a method current of the external power system controller connected to the communication module mounted in the ICCP box, server; And a user terminal connected to the remote server by wire or wirelessly to control corrosion monitoring and method current of the external power supply control unit.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 방법은, a) 극한환경에서 매립 또는 설치되는 방식대상물인 극한지 파이프라인의 이종부식 측정을 위해서 부식 측정부 회로가 상기 극한지 파이프라인에 부착된 부식 측정용 불용성 양극으로부터 갈바닉 전류를 측정하는 단계; b) 외부전원방식 제어부가 상기 측정된 갈바닉 전류로부터 갈바닉 전류값을 산출하여 부식 여부를 실시간 모니터링하는 단계; c) 상기 외부전원방식 제어부가 상기 극한지 파이프라인에 방식이 필요한지 여부를 판단하는 단계; d) 상기 외부전원방식 제어부의 제어에 따라 상기 부식 측정부 회로의 제1 스위치를 절환시켜 부식 측정을 일시 중단하는 단계; e) 상기 외부전원방식 제어부가 외부전원법 적용구간 및 시간을 설정하는 단계; f) 상기 외부전원방식 제어부의 제어에 따라 방식전류 인가부 회로의 제2 스위치를 절환시키는 단계; g) 상기 부식 측정부 회로의 부식 측정이 일시 중단된 상태에서 상기 외부전원방식 제어부가 상기 극한지 파이프라인에 인가되는 방식전류를 가변시키도록 외부전원방식 최적화를 수행하는 단계; 및 h) 상기 방식전류 인가부 회로가 상기 극한지 파이프라인에 최적화된 외부전원 방식전류를 인가하는 단계를 포함하되, 상기 부식 측정부 회로는 극한환경에서 온도에 영향을 받지 않고 일정한 부식 측정 및 모니터링을 진행할 수 있도록 표준전해질을 사용하여 상기 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 측정하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an external power supply method for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to the present invention, the method comprising the steps of: a) Measuring a galvanic current from an insoluble anode for corrosion measurement attached to the extreme pipeline to measure corrosion of the same; b) the external power supply control unit calculates a galvanic current value from the measured galvanic current to monitor the corrosion in real time; c) determining whether the external power supply control unit needs the scheme of the extreme end pipeline; d) temporarily stopping the corrosion measurement by switching the first switch of the corrosion measurement unit circuit under the control of the external power supply system control unit; e) setting the external power method application section and time by the external power system control section; f) switching the second switch of the method current applying unit circuit under the control of the external power supply method control unit; g) performing an external power mode optimization so that the external power system control unit varies the current to be applied to the extreme ultimate pipeline in a state where the corrosion measurement of the corrosion measuring unit circuit is temporarily suspended; And h) the method current application circuit applying an external power supply current optimized for the extreme ultimate pipeline, wherein the corrosion measurement circuitry is capable of performing a constant corrosion measurement and monitoring The corrosion of the extreme earth pipeline is measured in real time using a standard electrolyte so that the corrosion can proceed.
본 발명에 따르면, -40℃ 내지 -20℃ 범위의 극한환경에서 파이프라인을 시공할 경우, 극한환경 지역에 설치되는 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하면서, 외부전원법(ICCP)을 사용하여 최적화된 방식전류를 인가할 수 있다. 즉, 기존의 ICCP 방식법이 사용하는 전류의 양을 일정하게 유지하던 것을 모니터링을 통해 최적화하여 가변시킴으로써 전력소비량을 줄일 수 있고, 이에 따라 유지관리 비용을 절감시킬 수 있다.According to the present invention, when a pipeline is constructed in an extreme environment in the range of -40 ° C to -20 ° C, the corrosion of the pipeline installed in the extreme environment area is monitored in real time while being optimized using the external power method (ICCP) A method current can be applied. That is, the amount of current used by the conventional ICCP method is kept constant, and the power consumption can be reduced by optimizing and varying the current through the monitoring, thereby reducing the maintenance cost.
본 발명에 따르면, 지속적으로 실시간 부식 모니터링이 가능하고 유지관리가 용이한 외부전원 음극방식법을 통해 극한지 파이프라인의 안정성을 제고할 수 있고, 기존의 외부전원 방식법 대비 에너지효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 유지비용을 절감시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the stability of the extreme pipeline by using the external power cathode method which can continuously monitor the corrosion in real time and to easily maintain it, and to improve the energy efficiency compared with the existing external power supply method So that the maintenance cost can be reduced.
본 발명에 따르면, 방식을 필요로 하는 타 배관 시스템에도 적용이 가능하여, 공공 파이프라인의 유지관리비용의 효율성을 극대화시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to apply the present invention to other piping systems requiring a system, thereby maximizing the efficiency of the maintenance cost of the public pipelines.
도 1a는 일반적인 음극방식으로서 희생양극법을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 외부전원법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 극한지에 파이프라인이 시공된 것을 예시하는 사진이다.
도 3은 도 2에 도시된 극한지 파이프라인에서 부식이 발생하는 경우를 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템의 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 외부전원방식 제어부의 구체적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에서 갈바닉 전류 측정 및 외부전원방식 적용 구간 설정을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템이 다수의 파이프라인에 적용된 경우를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에 적용하기 위한 갈바닉 금속(전극)과 파이프라인의 거리를 최소화하여 설치하는 것을 나타내는 사진이다.
도 10은 도 9에서 방식대상물과 갈바닉 금속과의 거리가 최소화된 경우를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9에서 방식대상물과 갈바닉 금속과의 거리가 최대화된 경우를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에서 부식 모니터링이 구현된 것을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 방법의 동작흐름도이다.FIG. 1A is a diagram for explaining a sacrificial anode method as a general cathode method, and FIG. 1B is a diagram for explaining an external power source method.
Figure 2 is a photograph illustrating the construction of a pipeline at an extreme limit.
Fig. 3 is a view illustrating a case where corrosion occurs in the extreme pipeline shown in Fig. 2. Fig.
4 is a schematic view for explaining an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention.
6 is a specific configuration diagram of the external power supply system control unit shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining the galvanic current measurement and the setting of an external power supply application interval in an external power supply system for real time monitoring of corrosion of a Korean paper pipeline according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a case where an external power system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention is applied to a plurality of pipelines.
9 is a photograph showing that the distance between the galvanic metal (electrode) and the pipeline is minimized for application to an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of the ultimate earth pipeline according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view for explaining a case where the distance between the object to be measured and the galvanic metal is minimized in FIG.
FIG. 11 is a view for explaining a case where the distance between the object to be measured and the galvanic metal is maximized in FIG.
FIG. 12 is a diagram illustrating the implementation of corrosion monitoring in an external power-assisted system for real-time monitoring of corrosion of an ultimate pipeline according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart of an external power supply method for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the term "part" or the like, as described in the specification, means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
먼저, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.4 is a schematic view for explaining an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, -40℃ 내지 -20℃ 범위의 극한환경에서 파이프라인을 시공할 경우, 극한환경 지역에 설치되는 파이프라인(210)의 부식을 실시간 모니터링하면서, 외부전원법(ICCP)을 사용하여 최적화된 방식전류를 인가할 수 있도록 ICCP Box(100)를 설치한다. 이에 따라, 기존의 ICCP 방식법이 사용하는 전류의 양을 일정하게 유지하던 것을 모니터링을 통해 최적화하여 가변시킴으로써 전력소비량을 줄일 수 있고, 이에 따라 유지관리 비용을 절감시킬 수 있다.As shown in FIG. 4, when the pipeline is installed in an extreme environment in the range of -40 ° C. to -20 ° C., the external power system for monitoring corrosion of the ultimate pipeline in accordance with the embodiment of the present invention, The
이때, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 지속적으로 실시간 부식 모니터링이 가능하고 유지관리가 용이한 외부전원 음극방식법(Impressed Current Cathodic Protection: ICCP)을 통해 극한지 파이프라인의 안정성을 제고할 수 있고, 기존의 외부전원 방식법 대비 에너지효율을 향상시킬 수 있다The external power system for real-time monitoring of the corrosion of the ultimate pipeline according to the embodiment of the present invention includes an Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) method capable of continuous real- ) Can improve the stability of the extreme pipeline and improve the energy efficiency compared to the existing external power supply method
전술한 바와 같이, 지중에 매설된 파이프라인에 대한 부식 모니터링 시스템은 일정 구간을 설정하고 주기적인 일정에 맞춰 사전에 설치해둔 테스트박스에 직접 전위를 측정하는 방식으로 모니터링하고 있는데, 그 중에서 극한환경의 지역(극한지)에서는 -40℃ 내지 -20℃의 낮은 온도에서 토양의 결빙이 발생할 수 있으며, 이에 따라 부식 측정을 위한 파이프라인과 전해질의 전위차 측정시에 이온의 흐름을 방해하여 일정한 값을 유지하지 못할 수 있고, 이에 따라 부식 측정 결과를 신뢰하기 어렵다는 문제점이 있다.As described above, the corrosion monitoring system for pipelines buried in the ground is set by setting a predetermined interval and monitoring the potential by directly measuring the potential in a test box installed in advance according to the periodic schedule. Of these, In the region (extreme ground), freezing of soil may occur at a low temperature of -40 ° C to -20 ° C. Therefore, when measuring the potential difference between the pipeline and the electrolyte for corrosion measurement, And it is difficult to trust the result of the corrosion measurement.
이러한 점을 보완하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 표준전해질을 이용하여 극한환경에서 적용할 수 있는 부식 모니터링이 가능하며, 표준전해질을 이용함으로써 극한환경에서도 환경에 영향을 최소화함으로써 온도에 영향을 받지 않고 일정한 부식 측정 및 모니터링을 진행할 수 있다.In order to compensate for this, an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention can perform corrosion monitoring that can be applied in an extreme environment using a standard electrolyte, By minimizing the influence on the environment even in extreme environments, it is possible to perform constant corrosion measurement and monitoring without being influenced by temperature.
이하, 도 5 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템을 구체적으로 설명하고, 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.5 to 12, an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Referring to FIG. 13, An external power supply method for real-time monitoring of corrosion of extreme pipeline lines will be described in detail.
[극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템][External power system for real-time monitoring of corrosion of extreme pipeline]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템의 구성도이고, 도 6은 도 5에 도시된 외부전원방식 제어부의 구체적인 구성도이다.FIG. 5 is a configuration diagram of an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a specific configuration diagram of the external power supply system controller shown in FIG.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 파이프라인(210), ICCP Box(100), 원격 서버(300) 및 사용자 단말(400)을 포함하되, 상기 ICCP Box(100)는 부식 측정부 회로(110), 부식 측정용 불용성 양극(120), 방식전류 인가부 회로(130), 외부전원방식용 불용성 양극(140), 외부전원방식 제어부(150), 통신모듈(160) 및 전원공급부(170)를 포함할 수 있다.5 and 6, an external power system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention includes a
극한지 파이프라인(210)은 극한환경에서 매립 또는 설치되는 방식대상물로서, 다수의 파이프를 각각 용접 연결하여 형성된다. 여기서, 상기 극한지 파이프라인(210)의 다수의 파이프를 각각 상호 연결하는 용접부는 이종부식(이종금속간 접촉 부식)이 발생할 수 있다.The
부식 측정용 불용성 양극(120)은 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 측정하도록 상기 극한지 파이프라인(210)에 외주면에 부착된다. 구체적으로, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 상기 극한지 파이프라인(210)의 갈바닉 부식전류를 측정하도록 부착되는 갈바닉 금속 전극으로서, 상기 극한지 파이프라인(210)과의 거리가 최소화되도록 설치되어 극한환경에 대한 온도 영향이 작아짐으로써 상기 표준전해질에 흐르는 이온의 통로를 최소화할 수 있다. 이때, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 절연체 내부에 상기 표준전해질이 pH 7 수준의 산성도와 0.1mol 수준의 염화이온을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 불용성(insoluble) 양극으로 사용되는 재질로는 고규소주철(High silicon cast iron), graphite, Pt/Ti, Pb/Ag, MMO(Mixed Metal Oxide) 등이 사용될 수 있다.An
부식 측정부 회로(110)는 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 전기적으로 연결되어 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식에 대응하는 부식전류인 갈바닉 전류를 측정한다. 예를 들면, 상기 부식 측정부 회로(110)는, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 각각 연결되는 제1 전원단자; 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210) 사이에 병렬로 연결되는 제1 저항(R1); 및 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 부식 측정을 일시 중단하도록 상기 제1 전원단자와 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210)의 연결을 절환시키는 제1 스위치(SW1)를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.The corrosion measuring
외부전원방식 제어부(150)는 상기 부식 측정부 회로(110)에서 측정된 갈바닉 전류에 따라 부식을 실시간 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 외부전원법 적용구간을 설정한 후, 외부전원방식 최적화를 수행하여 방식전류가 실시간 가변되도록 제어한다. 이때, 외부전원방식 제어부(150)는 갈바닉 전류값이 일정한 기준값보다 크면 부식이 발생한 것이고, 또는, 갈바닉 전류값이 일정한 기준값보다 작거나 같을 때 부식이 발생하지 않은 것으로 판단한다.The external power supply
구체적으로, 상기 외부전원방식 제어부(150)는 상기 부식 측정부 회로(110)에서 측정되는 갈바닉 전류를 실시간 모니터링하면서 갈바닉 전류값이 변화하면 모니터링을 실시하고 있는 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정 중단상태로 절환시키고, 방식전류를 인가하는 구간 및 시간을 설정하며, 외부전원방식 최적화에 따라 가변된 방식전류를 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가하고, 일정 시간 경과 후에 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정상태로 다시 절환시켜 부식을 모니터링한다. 여기서, 상기 외부전원방식 최적화 수행에 따라 가변되는 방식전류의 크기는 배관의 크기, 주변환경 및 전해질의 상태에 따라 정해지는 것으로, 예를 들면, 실제 현장에 적용 시 방식이 진행되고 있다고 판단되는 전위차에서 기준값에 도달하기까지의 전류량을 산정함으로써 각 현장에 맞는 방식 전류의 크기를 적용하게 된다.Specifically, the external power
보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 상기 외부전원방식 제어부(150)는, 데이터 수집부(151), 갈바닉 전류값 산출부(152), 기준값 설정부(153), 부식 모니터링부(154), 제1 스위치 절환부(155), 외부전원법 적용구간 설정부(156), 제2 스위치 절환부(157) 및 외부전원방식 최적화 수행부(158)를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.6, the external power
상기 외부전원방식 제어부(150)의 데이터 수집부(151)는 상기 부식 측정부 회로(110)로부터 측정된 갈바닉 전류 데이터를 수집하고, 갈바닉 전류값 산출부(152)는 상기 수집된 갈바닉 전류 데이터로부터 갈바닉 전류값을 산출한다.The
기준값 설정부(153)는 상기 갈바닉 전류값 산출부(152)에서 산출된 갈바닉 전류값과 비교하기 위한 기준값을 설정하고, 부식 모니터링부(154)는 상기 갈바닉 전류값 산출부(152)에서 산출된 갈바닉 전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 모니터링한다. 즉, 상기 부식 모니터링부(154)는 갈바닉 전류값이 일정한 기준값보다 크면 부식이 발생한 것이고, 또는, 갈바닉 전류값이 일정한 기준값보다 작거나 같을 때 부식이 발생하지 않은 것으로 판단한다.The
제1 스위치 절환부(155)는 상기 부식 모니터링부(154)에서 모니터링된 부식 여부에 따라 상기 부식 측정부 회로(110)가 부식 측정을 중단하도록 상기 부식 측정부 회로(110)의 제1 스위치(SW1)를 절환시킨다.The first
외부전원법 적용구간 설정부(156)는 상기 부식 측정부 회로(110)가 부식 측정을 중단한 상태에서 외부전원법 적용 구간 및 시간을 설정하고, 제2 스위치 절환부(157)는 상기 외부전원법 적용구간 설정부(156)에서 설정된 외부전원법 적용 구간 및 시간에 따라 상기 방식전류 인가부 회로(130)의 제2 스위치(SW2)를 절환시키도록 제어한다.The external power source application
외부전원방식 최적화 수행부(158)는 상기 외부전원법 적용구간 설정부(156)에서 설정된 외부전원법 적용 구간 및 시간에 따라 상기 극한지 파이프라인(210)에게 인가된 방식전류가 가변되도록 외부전원방식 최적화를 수행한다. 구체적으로, 상기 외부전원방식 최적화 수행에 따라 가변되는 방식전류의 크기는 배관의 크기, 주변환경 및 전해질의 상태에 따라 정해지는 것으로, 예를 들면, 실제 현장에 적용 시 방식이 진행되고 있다고 판단되는 전위차에서 기준값에 도달하기까지의 전류량을 산정함으로써 각 현장에 맞는 방식 전류의 크기를 적용하게 된다.The external power scheme
도 5를 다시 참조하면, 외부전원방식용 불용성 전극(140)은 상기 극한지 파이프라인(210)에 방식전류를 인가하도록 상기 극한지 파이프라인(210)에 외주면에 부착된다.Referring again to FIG. 5, an
방식전류 인가부 회로(130)는 상기 극한지 파이프라인(210)에 전자를 공급하여 표면 전위차를 낮추어 표면전위를 음극화시켜 이온화를 방지하기 위한 것으로, 상기 외부전원방식용 불용성 전극(140) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 전기적으로 연결되고, 상기 극한지 파이프라인(210)의 방식을 위해 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따른 방식전류를 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가한다. 예를 들면, 상기 방식전류 인가부 회로(130)는, 상기 외부전원방식용 불용성 전극(140) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 각각 연결되는 제2 전원단자; 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210) 사이에 병렬로 연결되는 제2 저항(R2); 및 상기 제1 스위치(SW1)에 의해 부식 측정이 중단된 상태에서 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 상기 극한지 파이프라인(210)의 방식전류를 인가하기 위해서 상기 제2 전원단자와 상기 외부전원방식용 불용성 전극(140) 및 상기 극한지 파이프라인(210)의 연결을 절환시키는 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.The method current applying
본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에서, 상기 부식 측정부 회로(110)는 극한환경에서 온도에 영향을 받지 않고 일정한 부식 측정 및 모니터링을 진행할 수 있도록 표준전해질을 사용하여 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 실시간 측정할 수 있다.In an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention, the corrosion
통신모듈(160)은 상기 외부전원방식 제어부(150)의 부식 모니터링 데이터를 전송한다.The
전원공급부(170)는 상기 부식 측정부 회로(110), 외부전원방식 제어부(150), 방식전류 인가부 회로(130) 및 통신모듈(160)에 DC(직류) 전원을 공급한다. 여기서, 상기 전원공급부(170)는 DC 전원을 공급하기 위한 것으로, 배터리를 통해 DC 전원을 공급하는 것이 바람직하지만, AC 상용전원을 정류기를 통해 DC 전원을 공급할 수 있다. 만일, 상기 전원공급부(170)가 배터리인 경우, 별도의 충전장치를 구비할 수도 있다.The
또한, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에서, 상기 부식 측정부 회로(110), 외부전원방식 제어부(150), 방식전류 인가부 회로(130) 및 통신모듈(160)은 ICCP Box(100) 내에 일체형으로 탑재될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.In the external power supply system for monitoring the corrosion of the ultimate pipeline according to the embodiment of the present invention, the
원격 서버(300)는 상기 ICCP Box(100) 내에 탑재된 통신모듈(160)과 무선으로 연결되어 상기 외부전원방식 제어부(150)의 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 원격 제어한다. 즉, 상기 원격 서버(300)는 무선 네트워크를 통해 중계모듈을 경유하여 상기 외부전원방식 제어부(150)를 원격 제어할 수 있다.The
사용자 단말(400)은 상기 원격 서버(300)에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 외부전원방식 제어부(150)의 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 제어할 수 있다. 이에 따라 실시간으로 방식대상물인 파이프라인(210)의 부식에 대응하는 갈바닉 전류값을 그래프 또는 수치로 모니터링할 수 있고, 실제 일반 사용자 중심의 디스플레이 및 제어가 가능하게 된다.The
본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템의 경우, 상기 부식 측정부 회로(110)에서 측정되는 갈바닉 전류를 실시간 모니터링하면서 갈바닉 전류값이 변화하면 모니터링을 실시하고 있는 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정 중단상태로 절환시키고, 방식전류를 인가하는 구간 및 시간을 설정하며, 외부전원방식 최적화에 따라 가변된 방식전류를 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가하고, 일정 시간 경과 후에 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정상태로 다시 절환시켜 부식을 모니터링할 수 있다. 이에 따라 극한환경이라는 환경적인(온도) 요인에 중점을 두어 보다 안정성 있는 데이터 수집이 가능하고, 부식 모니터링 기능을 확보할 수 있다.In the case of an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention, monitoring is performed when the galvanic current value changes while monitoring the galvanic current measured by the corrosion
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에서 갈바닉 전류 측정 및 외부전원방식 적용 구간 설정을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, FIG. 7 is a diagram for explaining the setting of a galvanic current measurement and an external power supply application interval in an external power supply system for real time monitoring of corrosion of a Korean paper pipe according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식에 대응하는 갈바닉 전류를 측정하여 갈바닉 전류값의 변화에 따라 외부전원 방식전류를 인가하는 구간 및 시간을 설정할 수 있다. 예를 들면, 갈바닉 전류값이 t1 구간에서 변화하는 경우, 외부전원 방식전류를 인가하는 구간(CP) 및 시간(t2)을 설정함으로써 외부전원방식 최적화를 수행하고, 이에 따라 방식전류를 가변시켜 인가할 수 있다. 즉, 기존의 ICCP 방식법이 사용하는 전류의 양을 일정하게 유지하던 것을 모니터링을 통해 최적화하여 가변시킴으로써 전력소비량을 줄일 수 있다. 이후, 일정 시간(t3) 경과 후에 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정상태로 다시 절환시켜 부식을 모니터링할 수 있다.As shown in FIG. 7, an external power system for real-time monitoring of corrosion of a Korean paper pipeline according to an embodiment of the present invention includes a galvanic current measurement unit for measuring a galvanic current corresponding to corrosion of the
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템이 다수의 파이프라인에 적용된 경우를 예시하는 도면이다.Meanwhile, FIG. 8 is a diagram illustrating a case where an external power system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention is applied to a plurality of pipelines.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템의 경우, 예를 들면, 토양(230) 상에 파이프라인을 매립 시공할 경우, 제1 내지 제4 파이프가 연결된 파이프라인에서 각각의 파이프에 ICCP 박스(100)를 설치하고, 다수의 ICCP 박스(100)는, 예를 들면, 중계모듈을 통해 원격 서버(300) 및 사용자 단말(400)에 연결됨으로써, 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템을 원격에서 모니터링 및 제어할 수 있다. 여기서, 각각의 파이프에 ICCP 박스(100)를 설치하는 것으로 예시하였지만, 이에 국한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 8, in the case of an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention, for example, when a pipeline is buried on a
또한, 상기 원격 서버(300)는 상기 ICCP Box(100) 내에 탑재된 통신모듈(160)과 무선으로 연결되어 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 원격 제어할 수 있고, 또한, 사용자 단말(400)은 상기 원격 서버(300)에 유선 또는 무선으로 연결되어 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 제어할 수 있다. 이에 따라 실시간으로 방식대상물인 파이프라인(210)의 부식에 대응하는 갈바닉 전류값을 그래프 또는 수치로 모니터링할 수 있다.The
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에 적용하기 위한 갈바닉 금속(전극)과 파이프라인의 거리를 최소화하여 설치하는 것을 나타내는 사진이고, 도 10은 도 9에서 방식대상물과 갈바닉 금속과의 거리가 최소화된 경우를 구체적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 도 9에서 방식대상물과 갈바닉 금속과의 거리가 최대화된 경우를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a photograph showing that a distance between a galvanic metal (electrode) and a pipeline is minimized for application to an external power supply system for real-time monitoring of erosion of an ultimate earth pipeline according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a view for explaining a case where the distance between the object to be measured and the galvanic metal is minimized in FIG. 9, and FIG. 11 is a view for explaining a case where the distance between the object to be measured and the galvanic metal is maximized FIG.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에서, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 상기 극한지 파이프라인(210)의 갈바닉 부식전류를 측정하도록 부착되는 갈바닉 금속 전극으로서, 상기 극한지 파이프라인(210)과의 거리가 최소화되도록 설치되어 극한환경에 대한 온도 영향이 작아짐으로써 상기 표준전해질에 흐르는 이온의 통로를 최소화할 수 있다. 이때, 도 9의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 절연체 내부에 상기 표준전해질이 pH 7 수준의 산성도와 0.1mol 수준의 염화이온을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 9, in an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention, the
즉, 일반적으로 극한환경에서의 부식 모니터링은 낮은 온도로 인하여 전해질의 저항이 감소하고 토양의 결빙이 발생할 수 있기 때문에 갈바닉 전류 모니터링 시 안정적인 전류값을 측정할 수 없으므로, 표준전해질을 이용하여 극한환경에 대한 영향을 최소화함으로써 안정적인 부식 모니터링 시스템을 구현할 수 있다.In general, corrosion monitoring in extreme environments can not measure stable current values when monitoring galvanic currents because the resistance of electrolytes can be reduced due to low temperature and freezing of soil may occur. Therefore, A stable corrosion monitoring system can be implemented.
도 10 및 도 11은 도 9에서 방식대상물과 갈바닉 금속과의 거리가 최소화된 경우 및 최대화된 경우를 각각 나타내는데, 도 10에 도시된 바와 같이, 갈바닉 금속(전극)은 방식대상물과의 거리가 가까울수록 극한환경에 대한 온도 영향이 작아지고, 이에 따라 상대적으로 안정적인 데이터 측정값을 나타낼 수 있다.Fig. 10 and Fig. 11 show the case where the distance between the object to be covered and the galvanic metal is minimized and maximized in Fig. 9. As shown in Fig. 10, the galvanic metal (electrode) The resulting temperature effects on the extreme environment are reduced, which can result in relatively stable data measurements.
한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템에서 부식 모니터링이 구현된 것을 예시하는 도면이다.Meanwhile, FIG. 12 is a diagram illustrating implementation of corrosion monitoring in an external power system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템의 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 산출된 갈바닉 전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 모니터링할 수 있는데, 이때, 극한환경이라는 환경적인(온도) 요인에 중점을 두어 지속적인 부식 모니터링에 의해 방식에 필요한 전류나 전압의 세기를 조절하면서 외부전원법으로 방식이 가능하게 한다.As shown in FIG. 12, in the case of an external power supply system for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention, the calculated galvanic current value is compared with a preset reference value, 210) can be monitored. At this time, it is possible to control the intensity of the current or voltage required for the method by continuously monitoring corrosion by emphasizing the environmental (temperature) factor of the extreme environment. .
또한, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 상기 ICCP BOX(100) 내에 상기 부식 측정부 회로(110), 외부전원방식 제어부(150), 방식전류 인가부 회로(130) 및 통신모듈(160)을 탑재함으로써 파이프라인(210)에 자체적으로 방식전류를 인가할 수 있다.The external power supply system for real-time monitoring of the corrosion of the Pipeline pipeline according to the embodiment of the present invention includes the corrosion
또한, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템은, 지속적으로 실시간 부식 모니터링이 가능하고 유지관리가 용이한 외부전원 음극방식법을 통해 극한지 파이프라인의 안정성을 제고할 수 있고, 기존의 외부전원 방식법 대비 에너지효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the external power system for real-time monitoring of the corrosion of the Pipeline pipeline according to the embodiment of the present invention can be applied to the Pipeline pipeline Stability can be improved, and energy efficiency can be improved compared with the conventional external power supply method.
[극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 방법][External power supply method to monitor corrosion of extreme pipeline in real time]
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 방법의 동작흐름도이다.FIG. 13 is a flowchart of an external power supply method for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention.
전술한 도 5 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 방법은, 먼저, 극한환경에서 매립 또는 설치되는 방식대상물인 극한지 파이프라인(210)의 이종부식 측정을 위해서 부식 측정부 회로(110)가 상기 극한지 파이프라인(210)에 부착된 부식 측정용 불용성 양극(120)으로부터 갈바닉 전류를 측정한다(S110). 이때, 상기 부식 측정부 회로(110)는 극한환경에서 온도에 영향을 받지 않고 일정한 부식 측정 및 모니터링을 진행할 수 있도록 표준전해질을 사용하여 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 실시간 측정할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 13, an external power supply method for real-time monitoring of corrosion of a Pipeline pipeline according to an embodiment of the present invention includes: first, a Pipeline pipeline, which is an object to be buried or installed in an extreme environment, The
구체적으로, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 상기 극한지 파이프라인(210)의 갈바닉 부식전류를 측정하도록 부착되는 갈바닉 금속 전극으로서, 상기 극한지 파이프라인(210)과의 거리가 최소화되도록 설치되어 극한환경에 대한 온도 영향이 작아짐으로써 상기 표준전해질에 흐르는 이온의 통로를 최소화하며, 이때, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 절연체 내부에 상기 표준전해질이 pH 7 수준의 산성도와 0.1mol 수준의 염화이온을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하다.Specifically, the
다음으로, 외부전원방식 제어부(150)가 상기 측정된 갈바닉 전류로부터 갈바닉 전류값을 산출하여 부식 여부를 실시간 모니터링한다(S120).Next, the external power
다음으로, 상기 외부전원방식 제어부(150)가 상기 극한지 파이프라인(210)에 방식이 필요한지 여부를 판단한다(S130).Next, the external power
다음으로, 방식이 필요하다고 판단된 경우, 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 상기 부식 측정부 회로(110)의 제1 스위치(SW1)를 절환시켜 부식 측정을 일시 중단한다(S140).Next, when it is determined that the method is required, the first switch SW1 of the
다음으로, 상기 외부전원방식 제어부(150)가 외부전원법 적용구간 및 시간을 설정한다(S150).Next, the external power
다음으로, 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 방식전류 인가부 회로(130)의 제2 스위치(SW2)를 절환시킨다(S160).Next, the second switch SW2 of the method current applying
다음으로, 상기 부식 측정부 회로(110)의 부식 측정이 일시 중단된 상태에서 상기 외부전원방식 제어부(150)가 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가되는 방식전류를 가변시키도록 외부전원방식 최적화를 수행한다(S170).Next, in a state where the corrosion measurement of the
다음으로, 상기 방식전류 인가부 회로(130)가 상기 극한지 파이프라인(210)에 최적화된 외부전원 방식전류를 가변 인가한다(S180).Next, the method current applying
다음으로, 상기 외부전원방식 제어부(150)는 방식이 완료되었는지 판단하여 (S190), Next, the external power
이에 따라 상기 외부전원방식 제어부(150)는 상기 부식 측정부 회로(110)에서 측정되는 갈바닉 전류를 실시간 모니터링하면서 갈바닉 전류값이 변화하면 모니터링을 실시하고 있는 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정 중단상태로 절환시키고, 방식전류를 인가하는 구간 및 시간을 설정하며, 외부전원방식 최적화에 따라 가변된 방식전류를 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가하고, 일정 시간 경과 후에 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정상태로 다시 절환시켜 부식을 모니터링할 수 있다.Accordingly, the external power
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, -40℃ 내지 -20℃ 범위의 극한환경에서 파이프라인을 시공할 경우, 극한환경 지역에 설치되는 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하면서 외부전원법(ICCP)을 사용하여 최적화된 방식전류를 가변적으로 인가함으로써 전력소비량을 줄일 수 있고, 이에 따라 유지관리 비용을 절감시킬 수 있으며, 또한, 지속적으로 실시간 부식 모니터링이 가능하고 유지관리가 용이한 외부전원 음극방식법을 통해 극한지 파이프라인의 안정성을 제고할 수 있고, 기존의 외부전원 방식법 대비 에너지효율을 향상시킬 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, when the pipeline is installed in an extreme environment in the range of -40 ° C to -20 ° C, the corrosion of the pipeline installed in the extreme environment area is monitored in real time while the external power supply method (ICCP) It is possible to reduce the power consumption by varying the method current by using the optimized method, thereby reducing the maintenance cost. Also, it is possible to continuously monitor the corrosion in real time and to maintain the external power cathode method It is possible to improve the stability of the pipeline and to improve the energy efficiency compared with the conventional external power supply method.
본 발명의 실시예에 따르면, 방식을 필요로 하는 타 배관 시스템에도 적용이 가능하여, 공공 파이프라인의 유지관리비용의 효율성을 극대화시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to apply the present invention to other piping systems requiring a method, thereby maximizing the efficiency of the maintenance cost of the public pipelines.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: ICCP Box
110: 부식 측정부 회로
120: 부식 측정용 불용성 양극
130: 방식전류 인가부 회로
140: 외부전원방식용 불용성 양극
150: 외부전원방식 제어부
160: 통신모듈
170: 전원공급부
151: 데이터 수집부
152: 갈바닉 전류값 산출부
153: 기준값 설정부
154: 부식 모니터링부
155: 제1 스위치 절환부
156: 외부전원법 적용구간 설정부
157: 제2 스위치 절환부
158: 외부전원방식 최적화 수행부
210: 파이프라인/방식대상물
220: 용접부
300: 원격 서버 400: 사용자 단말100: ICCP Box
110: Corrosion measuring circuit
120: insoluble anode for corrosion measurement
130: Method current applying unit circuit
140: Insoluble anode for external power supply
150: External power supply control unit
160: Communication module
170: Power supply
151: Data collecting unit
152: Galvanic current value calculating section
153: Reference value setting section
154: Corrosion monitoring section
155: first switch switch section
156: External power method application section setting section
157: second switch switch section
158: External power scheme optimization performing unit
210: pipeline / way object
220:
300: remote server 400: user terminal
Claims (5)
상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 측정하도록 상기 극한지 파이프라인(210)에 외주면에 부착되는 부식 측정용 불용성 양극(120);
상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 전기적으로 연결되어 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식에 대응하는 부식전류인 갈바닉 전류를 측정하는 부식 측정부 회로(110);
상기 부식 측정부 회로(110)에서 측정된 갈바닉 전류에 따라 부식을 실시간 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 외부전원법 적용구간을 설정한 후, 외부전원방식 최적화를 수행하여 방식전류가 실시간 가변되도록 제어하는 외부전원방식 제어부(150);
상기 극한지 파이프라인(210)에 방식전류를 인가하도록 상기 극한지 파이프라인(210)에 외주면에 부착되는 외부전원방식용 불용성 전극(140); 및
상기 외부전원방식용 불용성 전극(140) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 전기적으로 연결되고, 상기 극한지 파이프라인(210)의 방식을 위해 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따른 방식전류를 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가하는 방식전류 인가부 회로(130)를 포함하되,
상기 부식 측정부 회로(110)는 극한환경에서 온도에 영향을 받지 않고 일정한 부식 측정 및 모니터링을 진행할 수 있도록 표준전해질을 사용하여 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 실시간 측정하는 것을 특징으로 하는 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템.An object to be buried or installed in an extreme environment, comprising: an extreme pipeline (210) formed by welding a plurality of pipes respectively;
An insoluble anode (120) for corrosion measurement attached to an outer circumferential surface of the extreme end pipeline (210) to measure corrosion of the extreme end pipeline (210);
A corrosion measurement unit 110 for measuring the galvanic current which is electrically connected to the insoluble anode 120 for corrosion measurement and the corrosion pipeline 210 which is electrically connected to the extreme earth pipe line 210, );
The corrosion monitoring unit 110 monitors corrosion in real time in accordance with the galvanic current, sets an external power method application section corresponding to the monitoring result, and then optimizes the external power mode to control the method current to vary in real time An external power supply control unit 150;
An insulative electrode (140) for external power supply attached to an outer circumferential surface of the extreme ultrafiltration pipeline (210) to apply a method current to the extreme ultimate end pipeline (210); And
A method according to the control of the external power supply control unit 150 for the method of the extreme low pressure pipeline 210 and electrically connected to the insoluble electrode 140 for the external power supply system and the extreme low pressure pipeline 210, And a method current applying unit circuit (130) for applying a current to the extreme ultrafiltration pipeline (210)
The corrosion measuring unit 110 measures corrosion of the extreme pipeline 210 in real time using a standard electrolyte so as to perform constant corrosion measurement and monitoring without being affected by temperature in an extreme environment An external power system that monitors the corrosion of extreme pipelines in real time.
상기 외부전원방식 제어부(150)는 상기 부식 측정부 회로(110)에서 측정되는 갈바닉 전류를 실시간 모니터링하면서 갈바닉 전류값이 변화하면 모니터링을 실시하고 있는 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정 중단상태로 절환시키고, 방식전류를 인가하는 구간 및 시간을 설정하며, 외부전원방식 최적화에 따라 가변된 방식전류를 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가하고, 일정 시간 경과 후에 상기 부식 측정부 회로(110)를 부식 측정상태로 다시 절환시켜 부식을 모니터링하며,
상기 외부전원방식 제어부(150)는,
상기 부식 측정부 회로(110)로부터 측정된 갈바닉 전류 데이터를 수집하는 데이터 수집부(151); 상기 수집된 갈바닉 전류 데이터로부터 갈바닉 전류값을 산출하는 갈바닉 전류값 산출부(152); 상기 갈바닉 전류값 산출부(152)에서 산출된 갈바닉 전류값과 비교하기 위한 기준값을 설정하는 기준값 설정부(153); 상기 갈바닉 전류값 산출부(152)에서 산출된 갈바닉 전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 모니터링하는 부식 모니터링부(154); 상기 부식 모니터링부(154)에서 모니터링된 부식 여부에 따라 상기 부식 측정부 회로(110)가 부식 측정을 중단하도록 상기 부식 측정부 회로(110)의 제1 스위치(SW1)를 절환시키는 제1 스위치 절환부(155); 상기 부식 측정부 회로(110)가 부식 측정을 중단한 상태에서 외부전원법 적용 구간 및 시간을 설정하는 외부전원법 적용구간 설정부(156); 상기 외부전원법 적용구간 설정부(156)에서 설정된 외부전원법 적용 구간 및 시간에 따라 상기 방식전류 인가부 회로(130)의 제2 스위치(SW2)를 절환시키도록 제어하는 제2 스위치 절환부(157); 및 상기 외부전원법 적용구간 설정부(156)에서 설정된 외부전원법 적용 구간 및 시간에 따라 상기 극한지 파이프라인(210)에게 인가된 방식전류가 가변되도록 외부전원방식 최적화를 수행하는 외부전원방식 최적화 수행부(158)를 포함하는 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템.The method according to claim 1,
The external power supply control unit 150 monitors the galvanic current measured by the corrosion measurement unit 110 in real time and outputs the corrosion measurement unit circuit 110 monitoring the galvanic current value when the galvanic current value changes, And a period and time for applying the method current are set. A variable method current is applied to the extreme ultimate pipeline 210 according to the optimization of the external power source method, and after a predetermined time elapses, the corrosion measurement unit circuit 110 ) To the corrosion measurement state to monitor corrosion,
The external power supply system control unit 150,
A data collecting unit 151 for collecting galvanic current data measured by the corrosion measuring unit 110; A galvanic current value calculator 152 for calculating a galvanic current value from the collected galvanic current data; A reference value setting unit 153 for setting a reference value to be compared with the galvanic current value calculated by the galvanic current value calculating unit 152; A corrosion monitoring unit 154 comparing the galvanic current value calculated by the galvanic current value calculator 152 with a predetermined reference value to monitor corrosion of the extreme ultimate pipeline 210; A first switch SW1 for switching the first switch SW1 of the corrosion measuring unit 110 to stop the corrosion measurement by the corrosion measuring unit 110 according to the corrosion monitored by the corrosion monitoring unit 154; A ring portion 155; An external power source application section setting section 156 for setting the external power source application section and time in a state where the corrosion measurement section circuit 110 stops the corrosion measurement; And a second switch SW2 for switching the second switch SW2 of the method current applying unit 130 in accordance with the external power applying period and time set by the external power applying period setting unit 156 157); And an external power-supply-mode optimization unit configured to optimize an external power-supply scheme such that a method current applied to the extremepox pipeline 210 varies according to an external power-source application period and time set by the external power- And an execution unit (158) for monitoring the corrosion of the extreme pipeline.
상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 상기 극한지 파이프라인(210)의 갈바닉 부식전류를 측정하도록 부착되는 갈바닉 금속 전극으로서, 상기 극한지 파이프라인(210)과의 거리가 최소화되도록 설치되어 극한환경에 대한 온도 영향이 작아짐으로써 상기 표준전해질에 흐르는 이온의 통로를 최소화하며, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120)은 절연체 내부에 상기 표준전해질이 pH 7 수준의 산성도와 0.1mol 수준의 염화이온을 유지하도록 설치되며,
상기 부식 측정부 회로(110)는, 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 각각 연결되는 제1 전원단자; 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210) 사이에 병렬로 연결되는 제1 저항(R1); 및 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 부식 측정을 일시 중단하도록 상기 제1 전원단자와 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210)의 연결을 절환시키는 제1 스위치(SW1)를 포함하며,
상기 방식전류 인가부 회로(130)는, 상기 외부전원방식용 불용성 전극(140) 및 상기 극한지 파이프라인(210)에 각각 연결되는 제2 전원단자; 상기 부식 측정용 불용성 양극(120) 및 상기 극한지 파이프라인(210) 사이에 병렬로 연결되는 제2 저항(R2); 및 상기 제1 스위치(SW1)에 의해 부식 측정이 중단된 상태에서 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 상기 극한지 파이프라인(210)의 방식전류를 인가하기 위해서 상기 제2 전원단자와 상기 외부전원방식용 불용성 전극(140) 및 상기 극한지 파이프라인(210)의 연결을 절환시키는 제2 스위치(SW2)를 포함하는 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템.The method according to claim 1,
The insoluble anode 120 for corrosion measurement is a galvanic metal electrode attached to measure the galvanic corrosion current of the extreme earth pipe line 210. The galvanic metal electrode is installed so as to minimize the distance from the extreme earth pipe line 210, And the insoluble anode 120 for corrosion measurement has the acidity of the pH 7 level and the chloride ion at the level of 0.1 mol inside the insulator Lt; / RTI >
The corrosion measuring unit 110 includes a first power terminal connected to the insoluble anode 120 for corrosion measurement and the extreme ultimate pipeline 210, respectively; A first resistor (R1) connected in parallel between the insoluble anode (120) for corrosion measurement and the extreme pressure pipeline (210); And a first power supply terminal for interrupting the measurement of corrosion according to the control of the external power supply control unit 150. The first power supply terminal is connected to the first insulated anode 120 for corrosion measurement and the extreme end pipeline 210 Switch SW1,
The method current applying unit 130 includes a second power terminal connected to the insoluble electrode 140 for the external power supply system and the extreme ultraviolet lamp 210; A second resistor (R2) connected in parallel between the insoluble anode (120) for corrosion measurement and the extreme pressure pipeline (210); And a controller for controlling the external power supply control unit 150 to apply the method current to the second power supply terminal 210 in order to apply the method current of the extreme ultrafiltration pipeline 210 under the control of the external power supply method control unit 150 in a state where the corrosion measurement is stopped by the first switch SW1 And a second switch (SW2) for switching the connection between the insoluble electrode (140) for the external power supply system and the extreme ultimate pipeline (210).
상기 외부전원방식 제어부(150)의 부식 모니터링 데이터를 전송하는 통신모듈(160); 및 상기 부식 측정부 회로(110), 외부전원방식 제어부(150), 방식전류 인가부 회로(130) 및 통신모듈(160)에 DC(직류) 전원을 공급하는 전원공급부(170)를 추가로 포함하며,
상기 부식 측정부 회로(110), 외부전원방식 제어부(150), 방식전류 인가부 회로(130) 및 통신모듈(160)은 ICCP Box(100) 내에 일체형으로 탑재되며,
상기 ICCP Box(100) 내에 탑재된 통신모듈(160)과 무선으로 연결되어 상기 외부전원방식 제어부(150)의 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 원격 제어하는 원격 서버(300); 및 상기 원격 서버(300)에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 외부전원방식 제어부(150)의 부식 모니터링 및 방식전류 인가를 제어하는 사용자 단말(400)을 추가로 포함하는 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 시스템.The method according to claim 1,
A communication module 160 for transmitting corrosion monitoring data of the external power supply control unit 150; And a power supply unit 170 for supplying a DC (direct current) power to the corrosion measuring unit circuit 110, the external power supply control unit 150, the method current applying unit circuit 130 and the communication module 160 In addition,
The corrosion measuring unit circuit 110, the external power supply control unit 150, the method current applying unit circuit 130 and the communication module 160 are integrally mounted in the ICCP box 100,
A remote server 300 connected wirelessly with a communication module 160 installed in the ICCP box 100 to remotely control corrosion monitoring and method current of the external power supply control unit 150; And a user terminal (400) connected to the remote server (300) in a wired or wireless manner to control the corrosion monitoring and the method current of the external power supply control unit (150) External power system monitoring system.
b) 외부전원방식 제어부(150)가 상기 측정된 갈바닉 전류로부터 갈바닉 전류값을 산출하여 부식 여부를 실시간 모니터링하는 단계;
c) 상기 외부전원방식 제어부(150)가 상기 극한지 파이프라인(210)에 방식이 필요한지 여부를 판단하는 단계;
d) 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 상기 부식 측정부 회로(110)의 제1 스위치(SW1)를 절환시켜 부식 측정을 일시 중단하는 단계;
e) 상기 외부전원방식 제어부(150)가 외부전원법 적용구간 및 시간을 설정하는 단계;
f) 상기 외부전원방식 제어부(150)의 제어에 따라 방식전류 인가부 회로(130)의 제2 스위치(SW2)를 절환시키는 단계;
g) 상기 부식 측정부 회로(110)의 부식 측정이 일시 중단된 상태에서 상기 외부전원방식 제어부(150)가 상기 극한지 파이프라인(210)에 인가되는 방식전류를 가변시키도록 외부전원방식 최적화를 수행하는 단계; 및
h) 상기 방식전류 인가부 회로(130)가 상기 극한지 파이프라인(210)에 최적화된 외부전원 방식전류를 인가하는 단계를 포함하되,
상기 부식 측정부 회로(110)는 극한환경에서 온도에 영향을 받지 않고 일정한 부식 측정 및 모니터링을 진행할 수 있도록 표준전해질을 사용하여 상기 극한지 파이프라인(210)의 부식을 실시간 측정하는 것을 특징으로 하는 극한지 파이프라인의 부식을 실시간 모니터링하는 외부전원방식 방법.a) In order to measure heterogeneous corrosion of the extreme low pressure pipeline (210), which is the mode of buried or installed in an extreme environment, the corrosion measurement unit circuit (110) is connected to the insoluble anode 120); < / RTI >
b) the external power supply control unit 150 calculates the galvanic current value from the measured galvanic current to monitor the corrosion in real time;
c) the external power supply control unit 150 determines whether the extreme end pipeline 210 needs a scheme;
d) suspending the corrosion measurement by switching the first switch (SW1) of the corrosion measurement unit circuit (110) under the control of the external power supply control unit (150);
e) setting the external power method application period and time by the external power scheme control unit 150;
f) switching the second switch (SW2) of the method current applying unit circuit (130) under the control of the external power supply method control unit (150);
g) In a state where the corrosion measurement of the corrosion measuring unit 110 is temporarily stopped, the external power supply method control unit 150 optimizes the external power supply method to vary the method current applied to the extreme end pipeline 210 ; And
h) the method current application circuit 130 applying an external power mode current optimized for the extreme pressure pipeline 210,
The corrosion measuring unit 110 measures corrosion of the extreme pipeline 210 in real time using a standard electrolyte so as to perform constant corrosion measurement and monitoring without being affected by temperature in an extreme environment An external power supply method for real - time monitoring of corrosion of extreme pipeline.
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