KR101692469B1 - 슬레드를 이용한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법 - Google Patents

슬레드를 이용한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법 Download PDF

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Abstract

해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법에 관한 것으로, 해저면에서 이동하는 슬레드(sled)를 이용하여 음향센서가 전력케이블에 최대한 근접하여 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하는 방식으로, 방전음에 대한 수신감도를 높일 수 있게 되어 전력케이블의 손상위치를 정확하게 파악할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 해저면을 따라 전력케이블에 근접하여 이동하도록 선박에 의해 견인되는 슬레드와; 상기 슬레드에 장착되어 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하도록 한 제1음향센서와; 상기 제1음향센서에서 수신된 방전음을 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬레드를 이용한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법{SYSTEM AND METHOD USING SLED FOR DETECTING DAMAGE POINT SUBMARINE POWER CABLE}
본 발명은 해저 전력케이블 손상점 탐지에 관한 것으로, 특히 해저면에서 이동하는 슬레드(sled)를 이용하여 음향센서가 전력케이블에 최대한 근접하여 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하는 방식으로, 방전음에 대한 수신감도를 높일 수 있게 되어 전력케이블의 손상위치를 정확하게 파악할 수 있는 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법에 관한 것이다.
일반적으로, 해저 전력케이블은 해저에 수 km에서 수백 km 길이로 매설되어 있으며 이같은 해저 전력케이블의 손상점을 탐지하기 위해서 다양한 방법들이 시행되고 있다.
해저 전력케이블의 손상점에 대한 탐지는 잠수부의 실측관측에 의존한 육안조사와, 카메라를 장착한 소형 무인 잠수정의 카메라의 촬영영상으로 주로 이루어지므로, 영상을 통해 판별하지 못하는 부분이나, 육안 한계가 있으므로 해저 케이블 또는 파이프라인의 고장지점을 정확히 찾아낼 수 있는 탐색장치가 시급한 과제로 남아있는 실정이며, 이와 같은 문제를 개선하기 위한 다양한 방법들이 강구되고 있다.
예컨대, 2006년 06월 21일자로 등록된 한국등록특허공보 제0594349호에서는 3축 자기장 측정에 의해 해저에 매설되어 있는 직류송전선 및 주철관의 연속적인 경로탐지장치 및 그 방법이 제안되었다. 이 장치 및 방법에 따르면 해저면을 이동하면서 자기장을 센싱하는 3축 자기장 측정 센서와, 이 3축 자기장 측정 센서와 연결되어 3성분을 1msec 이내에 측정할 수 있도록 하는 4채널 저잡음 멀티플렉서와, 상기 4채널 저잡음 멀티플렉서와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 시그마델타 25비트이상의 분해능을 구비하고 3축성분의 디지털신호로 해저에 매설된 송전선 및 주철관의 방향을 연산하는 초정밀 디지털 계측부와, 이 초정밀 디지털 계측부와 연결되어 신호를 받고 실시간 정밀 위치추적부 및 상기 각 장치를 통합/제어/계측/처리/해석하는 주 컴퓨터로 구성되어 상기 3축 자기장 측정센서와 4채널 저잡음 멀티플렉서를 거쳐서 나온 미약한 3축 성분 신호를 증폭하고 잡음을 제거하는 증폭기 및 잡음제거필터를 구비하여 송전선/광케이블/주철관이 지나가는 것으로 예상되는 해역에서 3축 자기장 측정 센서를 해저에 가깝게 내려서 측정한 값과 DGPS-RTK 방식으로 측정된 좌표값을 서로 통합, 처리하여 송전선/광케이블/주철관의 연속적인 경로를 탐지할 수 있는 장점이 있으나, 처리설비가 복잡하고, 설치비용이 높으며, 전력이 많이 소비되는 문제점이 있다.
참고로 한국등록특허공보 제0594349호의 경우 고장점을 탐지한다기보다는 해저케이블의 매설심도를 조사하는 정도의 것으로 고장점 탐지와는 거리가 있다고 볼 수 있다.
또한, 한국등록특허 제1468033호에는 수중 음향신호를 이용한 해저 전력케이블 고정점 탐지시스템(10)이 개시되었는데, 그 구체적인 구성을 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이 해저 전력케이블의 고장점에서 발생하는 방전음 신호를 수신하는 다중채널 수중음향 수신기(11); 상기 다중채널 수중음향 수신기(11)를 상기 해저 전력케이블의 상부에서 일직선으로 예인하여 상기 다중채널 수중음향 수신기(11)의 수중 위치를 결정하는 수중 예인체(12); 수중에서 상기 다중채널 수중음향 수신기(11)의 위치를 파악하기 위한 수중 위치결정부(13); 상기 해저 전력케이블에 전압을 일정시간 간격으로 입력하기 위한 서지 발생기; 및 상기 다중채널 수중음향 수신기(11)에 의해 수중에서 수신된 음향신호를 처리하고 저장하는 데이터 처리부(14)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하였다.
그러나, 이같은 구성의 종래기술의 경우 수중음향 수신기(11)가 장착된 수중 예인체(12)가 해저면에 근접하지 못하고 수중을 유영하는 정도로만 운용이 가능하기 때문에 전력케이블의 고장점 위치로부터 과도하게 떨어진 위치에서 방전음을 수신하려는 시도를 하게 된다. 따라서 방전음을 수신하는데 어려움이 있고 방전음을 수신하더라도 그 수신감도가 현저히 떨어져서 전력케이블의 고장점 위치를 정확하게 파악하는데 쉽지 않았다.
더욱이, 국내의 경우 해저케이블은 케이블보호를 위해 주철관을 취부하거나 UP-Pipe를 이용하여 1차보호를 하고 해저면에 직접매설을 하여 케이블을 2차 보호한다. 일반적으로 케이블은 통상 2m 이상의 깊이로 매설을 하거나 암반구간의 경우에는 트렌치를 팔 수가 없어서 직경 30cm ~ 50cm 정도되는 사석을 덮거나 돌망태(Stone Bag)를 덮어 케이블을 보호한다. 이렇듯 고장점에서 방전음이 발생하는 경우 1, 2차 보호시설로 인하여 음원의 감쇄가 큰 관계로 고장점에 근접하지 않고서는 수신감도가 현격히 저하되기 때문에 음원의 위치 즉, 고장점의 위치를 파악하는 것이 현실적으로 어려웠다.
한국등록공보 제1468033호(2014.11.26)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 특히 해저면에서 이동하는 슬레드(sled)를 이용하여 음향센서가 전력케이블에 최대한 근접하여 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하는 방식으로, 방전음에 대한 수신감도를 높일 수 있게 되어 전력케이블의 손상위치를 정확하게 파악할 수 있는 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템은, 해저 전력케이블의 손상된 지점을 탐지하기 위한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템으로서, 해저면을 따라 전력케이블에 근접하여 이동하도록 선박에 의해 견인되는 슬레드와; 상기 슬레드에 장착되어 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하도록 한 제1음향센서와; 상기 제1음향센서에서 수신된 방전음을 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 제어기를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 슬레드는 상기 제1음향센서에 의한 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 좌우 지그재그 형태 혹은 직선 형태로 운행하면서 전력케이블의 길이방향을 따라 점차 이동해나가는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 해저면 인근에서 전력케이블을 따라 유영하는 ROV와; 상기 ROV에 장착되어 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하도록 한 제2음향센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 제2음향센서에서 수신된 방전음을 추가적으로 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 슬레드와 ROV 중 하나는 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 좌우 지그재그 형태를 그리면서 전력케이블을 따라 점차 이동해나가고, 이를 보조하여 나머지 하나는 직선 형태로 전력케이블의 길이방향을 따라 이동함으로써 상호 보완적인 형태로 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 선박에 의해 해수면에서 견인되는 부력체와; 상기 부력체에 지지된 상태에서 수중으로 드리워져 해저 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하도록 한 제3음향센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 제3음향센서에서 수신된 방전음을 추가적으로 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제3음향센서는 지지선에 의해 상기 부력체에 지지되어 수중으로 드리워져 있으며, 상기 부력체 내부에는 상기 지지선을 권취한 상태로 회전하여 상기 음향센서의 높낮이를 조절할 수 있도록 한 보빈과, 상기 보빈에 회전력을 제공하는 모터가 설치되며, 상기 음향센서의 흔들림을 방지하기 위해 상기 제3음향센서의 하측으로 중량체 모듈이 매달린 형태로 설치되며, 상기 중량체 모듈은, 서로 마주하는 내측면에 각각 상하방향 안내홈이 형성된 한 쌍의 수직부를 구비하는 프레임과, 양단부가 상기 한 쌍의 수직부의 안내홈에 삽입되어 상기 수직부 한 쌍의 이격된 사이에서 적층되는 다수의 단위 중량체를 포함하되, 상기 단위 중량체의 양단부는 좌편과 우편으로 각각 돌출되도록 절곡된 판 형상으로 이루어지고, 상기 프레임의 전측벽에는 절곡된 판 형상을 갖는 상기 단위 중량체의 양단부가 삽입되도록 한 슬릿 형태의 절개부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 해저 전력케이블 손상점 탐지방법은, 해저 전력케이블의 손상된 지점을 탐지하기 위한 해저 전력케이블 손상점 탐지방법으로서, 제1음향센서를 장착하고 있는 슬레드를 선박으로 견인하여 해저면을 따라 전력케이블에 근접하여 이동하도록 하고, 상기 제1음향센서에서 수신된 방전음을 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 제2음향센서를 장착하고 있는 ROV를 해저면 인근에서 전력케이블을 따라 유영하도록 하고, 제3음향센서를 수중으로 드리워 지지하고 있는 부력체를 선박으로 견인하며, 상기 제2음향센서 및 제3음향센서에서 수신된 방전음을 추가적으로 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1음향센서, 제2음향센서, 제3음향센서는 각각 슬레드, ROV 및 부력체에 의해 장착 및 지지된 상태에서 해저면으로부터 해수면에 이르기까지 높이차를 두고 위치하고, 상기 슬레드와 ROV 중 하나는 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 좌우 지그재그 형태를 그리면서 전력케이블을 따라 점차 이동해나가고, 이를 보조하여 나머지 하나는 직선 형태로 전력케이블의 길이방향을 따라 이동해나가며, 상기 부력체는 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 선박에 의해 견인되어 이동하면서 상기 제3음향센서의 높낮이를 주기적으로 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법은, 음향센서를 장착한 슬레드(sled)가 해저면을 따라 전력케이블에 근접하여 이동하면서 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하는 방식으로 전력케이블의 손상점을 탐지할 수 있도록 하여 방전음에 대한 수신감도를 높일 수 있게 되어 전력케이블의 손상위치를 보다 정확하게 파악할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 슬레드의 음향센서에 더해 해저면 인근 수중에서 유영하는 ROV의 음향센서와 해수면 아래쪽으로 드리워진 음향센서가 서로 다른 수중 높이의 수중에서 서로 다른 방식으로 움직임을 보이면서 손상점에서 발생하는 방전음을 입체적으로 수신할 수 있게 되어 보다 신속하면서 정확한 탐지가 가능하다.
도 1은 종래기술을 설명하기 위한 참조도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템의 구성을 설명하기 위한 사용상태도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 손상점 탐지 기능을 위한 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에 적용된 슬레드 사진
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 적용된 ROV 사진
도 6a는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 슬레드와 ROV의 운행방식을 설명하기 위한 참조도
도 6b는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 제2음향센서의 높이조절 동작을 설명하기 위한 참조도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 방전음을 수신하여 해저 전력케이블의 위치를 추정하는 방식을 보여주는 참조도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 부력체 내부의 평면도
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 중량체 모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템 및 손상점 탐지방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템의 구성을 설명하기 위한 사용상태도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 손상점 탐지 기능을 위한 구성도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에 적용된 슬레드 사진이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 적용된 ROV 사진이며, 도 6a는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 슬레드와 ROV의 운행방식을 설명하기 위한 참조도이며, 도 6b는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 제2음향센서의 높이조절 동작을 설명하기 위한 참조도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 방전음을 수신하여 해저 전력케이블의 위치를 추정하는 방식을 보여주는 참조도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 부력체 내부의 평면도이다. 그리고 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에서 중량체 모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템은, 서로 다른 위치에서 서로 다른 움직임을 갖고 이동하는 슬레드(110)(sled)와, ROV(120)(Remotely Operated Vehicle), 부력체(130)를 구비하고, 이들 각각에 장착된 제1음향센서(140a), 제2음향센서(140b), 제3음향센서(140c)를 포함하여 이루어진다.
이같은 구성에 따르며 해저면에서 전력케이블(C)을 따라 근접하여 이동하는 슬레드(110)를 중심으로 하여, 해저면 인근 수중에서 유영하는 ROV(120)와, 해수면에 부유하고 있는 부력체(130)가 서로 다른 위치에서, 서로 다른 움직임을 갖고 이동하고, 이들에 각각 장착된 제1음향센서(140a), 제2음향센서(140b), 제3음향센서(140c)가 전력케이블(C)의 손상점(OP)에서 발생하는 방전음을 입체적으로 수신할 수 있게 되어 전력케이블(C)의 손상점(OP)을 보다 정확하고 신속하게 탐지할 수 있는 것이다.
이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템에 대해 설명하기로 한다.
상기 슬레드(110)는 견인케이블(H1)로 선박(SH)과 연결되어 견인되며 해저면을 따라 이동한다. 이같은 슬레드(110)의 경우 해저면을 따라 이동하기 때문에 해저면에 매설된 전력케이블(C)에 최대한 근접하여 이상 부위를 탐지할 수 있다는 장점이 있는 것이다. 상기 슬레드(110)는 선박(SH)과 통신 및 전원의 인가가 이루어지도록 통신 및 전원케이블(H2)로도 연결되어 있다. 여기서 상기 슬레드(110)의 몸체(111)는 도 4에 첨부된 사진과 같이 내구성을 갖춘 간단한 형태의 삼각 프레임으로 이루어질 수 있으며, 이같은 슬레드(110)의 몸체에는 복수개의 제1음향센서(140a)가 장착되어 전력케이블(C)의 손상점(OP)에서 발생하는 방전음을 수신할 수 있도록 한다. 그리고 상기 슬레드(110)의 몸체(111) 상부에는 제1트랜스폰더(113)가 설치되어 선박(SH)에 설치된 트랜시버(150)와 송수신하면서 상기 슬레드(110)의 위치를 알릴 수 있도록 한다. 여기서 상기 제1음향센서(140a)에서 수신된 정보는 상기 통신 및 전원케이블(H2)을 통해 선박(SH)에 설치된 제어기(170)로 전달된다.
상기 슬레드(110)와 관련하여 주목할 수 있는 한 가지 부면은 도 6a에서 볼 수 있는 것처럼 해저면에서 단순히 케이블을 따라 직선 이동하는 것이 아니라 방울뱀처럼 좌우 지그재그 형태로 운행하면서 전력케이블(C)의 길이방향을 따라 점차 이동해나간다는 점이다. 이같은 슬레드(110)의 운행 형태로 인해 제1음향센서(140a)가 전력케이블(C)의 손상점(OP)에서 발생하는 방전음을 놓치지 않고 수신할 수 있다. (다만, 상기 슬레드(110)의 이동 형태는 ROV(120)의 이동 형태를 상호 보완하는 것으로 상기 슬레드(120)와 ROV(110) 중 어느 하나가 전력케이블(C)의 손상점 탐지를 위하여 좌우 지그재그 형태를 그리면서 전력케이블을 따라 점차 이동해나가고, 이를 보조하여 나머지 하나는 직선 형태로 전력케이블의 길이방향을 따라 이동해나가는 것이다)
상기 ROV(120)는 해저면 인근에서 자유롭게 유영하면서 슬레드(110)만큼은 아니지만 전력케이블(C)을 가능한 근접하여 이동할 수 있도록 구비된다. 상기 ROV(120)에는 전력케이블(C)의 손상점(OP)에서 발생하는 방전음을 수신하도록 복수의 제2음향센서(140b)가 장착되어 있고 제2트랜스폰더(123)도 설치되어 선박(SH)에 설치된 트랜시버(150)와 송수신하면서 상기 ROV(120)의 위치를 파악할 수 있도록 한다. 상기 ROV(120)의 경우 상기 제2음향센서(140b)를 운반하는 역할을 담당하지만 몸체(121)에 설치된 촬영용 카메라에 의해 슬레드(110)가 위치한 주변영역을 촬영하고 그 데이터를 선박(SH)의 제어기(170)로 전달함으로써 상기 슬레드(110)의 작동상태와 그 주변영역의 작업환경, 전력케이블의 매설상태를 지속적으로 모니터링할 수 있도록 해준다. 상기 ROV(120)는 도 6a에 도시된 것처럼 슬레드(110)와는 다르게 전력케이블(C)을 따라 곧장 나가는 방식으로 이동을 한다. 이로써 ROV(120)에 장착된 제2음향센서(140b)가 해저에 매설된 전력케이블(C) 인근을 줄곧 따라가면서 손상점(OP)에서 발생하는 방전음을 수신할 수 있게 된다.
이같은 ROV(120)는 도 5에 첨부된 사진과 같이 해저면 인근에서 유영할 수 있는 소형의 것으로 구비되며 몸체(121) 선단부에 전방으로 돌출된 지지대를 설치하고 그 지지대의 최전반에서 좌우로 나란히 병렬 혹은 일렬 배치된 복수의 제2음향센서(140b)를 설치한다. 상기 ROV(120) 몸체(121)에 지지대가 설치되고 그 선단부에 병렬 배치된 복수의 제2음향센서(140b)가 설치된 모습은 자연의 집게벌레를 모사한 것으로 전력케이블(C)에서 발생하는 방전음을 수신하는데 매우 적합하다. 상기 ROV(120)는 슬레드(110)와 마찬가지로 통신 및 전원케이블(H3)로 선박(SH)과 연결되어 있어서 제2음향센서(140b)가 수신한 정보를 선박(SH)에 설치된 제어기(170)로 전달할 수 있다.
상기 부력체(130)는 선박(SH)에 의해 견인되는 견인케이블(H4)에 설치되어 부력에 의해 상기 제3음향센서(140c)가 완전히 낙하하지 않도록 지지하는 역할을 한다. 상기 부력체(130)의 구성을 좀 더 상세히 살펴보면 도 8에 도시된 것처럼 해수에 대한 일정 부피를 배제시킬 수 있도록 내부공간을 갖는 박스 형태의 하우징(131)을 구비한다. 그리고 그 하우징(131)의 내부에는 제3음향센서(140c)를 지지하고 있는 지지선(134)을 권취한 상태로 회전하여 그 회전방향에 따라 상기 지지선(134)을 풀거나 감아주는 한 보빈(131c)과, 상기 보빈(131c)에 회전력을 제공하는 모터(131b) 및 상기 모터(131b)와 보빈(131c)을 연결시켜주는 기어조립체(131d)가 설치된다. 이같이 설치된 보빈(131c)과 모터(131b)는 상기 제어기(170)의 제어를 받으면서 동작하여 도 6b에 도시된 것처럼 제3음향센서(140c)의 높낮이를 조절하는 역할을 수행하게 된다.
상기 부력체(130)에 의해 지지된 제3음향센서(140c)는 제1음향센서(140a)를 보조하여 해저 전력케이블(C)의 손상점(OP)에서 발생하는 방전음을 감지 또는 수신하는 역할을 하며 지지선(134)에 의해 부력체(130)로부터 수중에 드리워진다.
전술된 것처럼 슬레드(110), ROV(120), 부력체(130)에 장착된 각 제1음향센서(140a), 제2음향센서(140b) 및 제3음향센서(140c)가 해저 전력케이블(C)에 손상점(OP)으로부터 발생하는 방전음을 수신하는 경우 방전음의 수신강도가 각 지점에서 다르기 때문에 제어기(170)는 기본적으로 각 음향센서 중 어느 음향센서에서 가장 강한 수신강도를 갖는지 파악하는 한편 각 지점에서 수신된 수신강도를 분석하여 보다 정확하게 손상점(OP) 위치를 파악할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 의한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템은 도 6a 및 도 6b에 도시된 것처럼 제1음향센서(140a), 제2음향센서(140b), 제3음향센서(140c)를 장착하고 있는 슬레드(110), ROV(120), 부력체(130)가 다른 형태의 움직임에 의해 개별적으로 이동하도록 구성되어 있으므로 전후 위치, 좌우 위치, 수중 깊이를 달리하면서 다양한 지점에서 방전음을 수신하여 수신강도를 비교할 수 있다. 그러므로 각 음향센서들로부터 방전음의 수신위치, 방전음의 수신 깊이, 방전음의 수신강도에 대한 보다 많은 데이터들을 확보할 수 있으며 이를 통해 신속하고 정밀하게 해저 전력케이블(C)의 손상점(OP) 위치를 추정하는 것이 가능하다.
특히 슬레드(110)에 장착된 제1음향센서(140a)의 경우 제2음향센서(140b)나 제3음향센서(140c)에 비해 상대적으로 전력케이블(C)에 최대한 근접해 있으므로 보다 신뢰할 수 있는 정보를 제공한다고 할 수 있다. 그러므로 상기 제어기(170)는 제1음향센서(140a)에서 수신된 정보의 경우 다른 제2음향센서(140b)나 제3음향센서(140c)에 비해 가중치를 두어 손상점(OP)의 위치 추정을 시행하는 것이 바람직하다.
이처럼 각각의 음향센서들이 해저 전력케이블(C)의 손상점(OP)에서 발생하는 방전음을 수신하면 그 수신된 방전음의 수신강도를 이용하여 손상점(OP)의 위치를 추정하게 되는데 이에 대한 방법 및 과정은 도 7에 정리된 바와 같다.
한편, 상기 부력체(130)에 의해 제3음향센서(140c) 하측으로 지지되어 있는 중량체 모듈(133)은 지지선에 의해 지지된 제3음향센서(140c)의 흔들림을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 중량체 모듈(133)은 도 9에 도시된 것처럼 전체적으로 금속 소재로 이루어지며, 서로 마주하는 내측면에 각각 상하방향 안내홈(133a-1)이 형성된 수직부를 갖는 프레임(133a)과, 양단부(133b-1)가 상기 한 쌍의 수직부 안내홈(131a)에 삽입되어 상기 수직부 한 쌍의 이격된 사이에서 적층되는 다수의 단위 중량체(133b)를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 프레임(133a)의 전측벽에는 상기 단위 중량체(133b)의 양단부(133b-1)가 삽입되도록 한 슬릿 형태의 절개부(133a-2)가 형성된다. 이같은 구성에서 주목할 점은 상기 중량체 모듈(133)이 한 덩어리로 이루어진 것이 아니라 단위 중량체(133b)를 적층하는 형태로 구성되었다는 점이다. 이같은 구성에 따르면 수심의 증가 또는 해수의 움직임에 따라 제2음향센서(140b)가 흔들리지 않도록 단위 중량체(133b)가 적층되는 개수를 조절함으로써 융통성 있게 중량을 가할 수 있는 것이다.
한편, GPS 수신기(160)는 선박(SH) 파악하기 위해 설치하는 것이지만 그와 쌍을 이루어 부력체(130)에 설치될 수도 있다. 이처럼 GPS 수신기(160)가 선박(SH)에 더해 상기 부력체(130)에도 설치되면 기준위치를 정하는데 편리하다.
상기 제어기(170)는 제1음향센서(140a), 제2음향센서(140b), 제3음향센서(140c)에서 수신된 방전음의 강도를 분석하여 손상점(OP) 위치를 추정하는 역할을 한다. 여기서 상기 제어기(170)는 도 3에 도시된 것처럼 제1음향센서(140a), 제2음향센서(140b), 제3음향센서(140c)로부터 수신된 방전음 신호가 증폭기(180)와 DAQ(190)를 거쳐 전달되면, 제1트랜스폰더(113), 제2트랜스폰더(123), 제3트랜스폰더(133)로부터 트랜시버(150)를 거쳐 수신된 위치 좌표와, 수심측정센서(130)에서 측정된 수심을 종합적으로 분석하여 해전 전력케이블(C)의 손상점(OP)이 어디인지 추정하게 된다. 참고로 상기 수심측정센서(135)는 자세히 도시되지는 않았으나 상기 제3음향센서(140c)에 설치될 수 있으며, 간단히 수압계 정도로 구비되어 수압을 측정하면 상기 제어기(170)가 측정된 수압을 근거로 제3음향센서(140c)의 수중 깊이를 산출할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110 : 트레드 113 : 제1트랜스폰더
120 : ROV 123 : 제2트랜스폰더
130 : 부력체 133 : 제3트랜스폰더
140a, 140b, 140c : 음향센서 150 : 트랜시버
160 : GPS 수신기 170 : 제어기
180 : 증폭기 190 :DAQ

Claims (9)

  1. 해저 전력케이블의 손상된 지점을 탐지하기 위한 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템으로서,
    해저면을 따라 전력케이블에 근접하여 이동하도록 선박에 의해 견인되는 슬레드와; 상기 슬레드에 장착되어 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하도록 한 제1음향센서와; 상기 제1음향센서에서 수신된 방전음을 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 제어기를 포함하며,
    선박에 의해 해수면에서 견인되는 부력체와; 상기 부력체에 지지된 상태에서 수중으로 드리워져 해저 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하도록 한 제3음향센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 제3음향센서에서 수신된 방전음을 추가적으로 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하되, 상기 제3음향센서는 지지선에 의해 상기 부력체에 지지되어 수중으로 드리워져 있으며, 상기 부력체 내부에는 상기 지지선을 권취한 상태로 회전하여 상기 제3음향센서의 높낮이를 조절할 수 있도록 한 보빈과, 상기 보빈에 회전력을 제공하는 모터가 설치되며, 상기 제3음향센서의 흔들림을 방지하기 위해 상기 제3음향센서의 하측으로 중량체 모듈이 매달린 형태로 설치되며, 상기 중량체 모듈은, 서로 마주하는 내측면에 각각 상하방향 안내홈이 형성된 한 쌍의 수직부를 구비하는 프레임과, 양단부가 상기 한 쌍의 수직부의 안내홈에 삽입되어 상기 수직부 한 쌍의 이격된 사이에서 적층되는 다수의 단위 중량체를 포함하되, 상기 단위 중량체의 양단부는 좌편과 우편으로 각각 돌출되도록 절곡된 판 형상으로 이루어지고, 상기 프레임의 전측벽에는 절곡된 판 형상을 갖는 상기 단위 중량체의 양단부가 삽입되도록 한 슬릿 형태의 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬레드는 상기 제1음향센서에 의한 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 좌우 지그재그 형태 또는 직선 형태로 운행하면서 전력케이블의 길이방향을 따라 점차 이동해나가는 것을 특징으로 하는 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    해저면 인근에서 전력케이블을 따라 유영하는 ROV와;
    상기 ROV에 장착되어 전력케이블의 손상점에서 발생하는 방전음을 수신하도록 한 제2음향센서를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 제2음향센서에서 수신된 방전음을 추가적으로 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬레드와 ROV 중 하나는 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 좌우 지그재그 형태를 그리면서 전력케이블을 따라 점차 이동해나가고,
    이를 보조하여 나머지 하나는 직선 형태로 전력케이블의 길이방향을 따라 이동함으로써 상호 보완적인 형태로 이동하는 것을 특징으로 하는 해저 전력케이블 손상점 탐지시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 해저 전력케이블의 손상된 지점을 탐지하기 위한 해저 전력케이블 손상점 탐지방법으로서,
    제1음향센서를 장착하고 있는 슬레드를 선박으로 견인하여 해저면을 따라 전력케이블에 근접하여 이동하도록 하고, 상기 제1음향센서에서 수신된 방전음을 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하며,
    제2음향센서를 장착하고 있는 ROV를 해저면 인근에서 전력케이블을 따라 유영하도록 하고, 제3음향센서를 수중으로 드리워 지지하고 있는 부력체를 선박으로 견인하며, 상기 제2음향센서 및 제3음향센서에서 수신된 방전음을 추가적으로 분석하여 전력케이블의 손상점 위치를 추정하며,
    상기 제1음향센서, 제2음향센서, 제3음향센서는 각각 슬레드, ROV 및 부력체에 의해 장착 및 지지된 상태에서 해저면으로부터 해수면에 이르기까지 높이차를 두고 위치하고, 상기 슬레드와 ROV 중 하나는 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 좌우 지그재그 형태를 그리면서 전력케이블을 따라 점차 이동해나가고, 이를 보조하여 나머지 하나는 직선 형태로 전력케이블의 길이방향을 따라 이동해나가며, 상기 부력체는 전력케이블의 손상점 탐지를 위하여 선박에 의해 견인되어 이동하면서 상기 제3음향센서의 높낮이를 주기적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 해저 전력케이블 손상점 탐지방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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