KR101692595B1 - 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치 및 방법 - Google Patents

펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치는, 금속 배관의 외주에 소정 간격으로 배치되는 복수의 코일, 복수의 코일에 순차적으로 펄스 신호를 인가하기 위한 펄스 발생부, 금속 배관에 유도된 와전류로부터 발생한 자계에 의해 복수의 코일에 유도된 신호를 수신하는 신호 수신부, 신호 수신부에 의해 수신된 신호로부터 소정의 값을 추출하는 신호 처리부, 및 신호 처리부에 의해 추출된 값에 기초하여 배열형 신호를 생성하고 금속 배관의 결함 정보를 획득하는 결함 정보 획득부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치 및 방법은 결함의 깊이, 길이, 및 위치를 비파괴적으로 검사하여 금속 배관을 상시로 모니터링할 수 있는 금속 배관 감시 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 이와 같이 주기적으로 비파괴적으로 금속 배관의 결함을 탐지함으로써 금속 배관을 상시 감시할 수 있으므로, 금속 배관의 결함에 따른 주변 설비 및 인명 피해를 미연에 방지하여 안전을 확보할 수 있으며 경제적 손실을 예방할 수 있다.

Description

펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치 및 방법{AN APPARATUS FOR MONITORING METAL PIPES USING PULSED EDDY CURRENT DETECTION AND A METHOD THEREOF}
본 발명은 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 배관의 내부 또는 외부에 발생하는 결함에 대해 배열 코일과 펄스 와전류 탐상을 이용하여 비파괴적으로 검사하여 금속 배관을 상시로 감시할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 원자력 발전소, 화학 플랜트, 제철 공장 등에는 다양한 용도의 배관이 설치되어 있으며, 이들 배관이 노후화, 부식 등의 원인으로 인하여 배관의 두께가 얇아지고 균열이 발생하는 등의 결함이 발생하는 경우에는 다른 설비는 물론 인명에 피해를 줄 수 있으며 또한 이에 따른 경제적 손실도 매우 크므로 이러한 배관의 결함을 상시적으로 검사할 필요가 있다. 또한, 이들 배관은 그 내부 접근이 어려우므로 이를 비파괴적으로 검사하여야 한다.
이러한 비파괴적인 검사로서 종래의 와전류 탐상법은 일정 주파수를 갖는 교류 신호를 구동 코일에 인가하여 금속 배관의 균열과 같은 결함을 검출하였으나, 이러한 종래의 와전류 탐상법은 몇 개의 일정한 주파수를 사용하기 때문에 금속관의 표면으로부터 일정 깊이까지만 검사가 가능하므로 검사 깊이를 변경하고자 하면 구동 전류의 주파수도 변경하여야 하는데, 코일의 경우 임피던스는 주파수에 따라 변화하므로 그 조절이 번거로운 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펄스 와전류를 이용한 배열형 탐촉자를 설계하여 결함의 깊이, 길이, 및 위치를 비파괴적으로 검사하여 금속 배관을 상시로 모니터링할 수 있는 금속 배관 감시 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치는, 금속 배관의 외주에 소정 간격으로 배치되는 복수의 코일, 복수의 코일에 순차적으로 펄스 신호를 인가하기 위한 펄스 발생부, 금속 배관에 유도된 와전류로부터 발생한 자계에 의해 복수의 코일에 유도된 신호를 수신하는 신호 수신부, 신호 수신부에 의해 수신된 신호로부터 소정의 값을 추출하는 신호 처리부, 및 신호 처리부에 의해 추출된 값에 기초하여 금속 배관의 결함 정보를 획득하는 결함 정보 획득부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치에서, 복수의 코일 각각은 페라이트(ferrite)에 의해 차폐될 수 있으며, 복수의 코일 중 펄스 신호를 인가하는 코일은 여자 코일로서 작용하고, 복수의 코일 중 신호가 유도되는 코일은 센서 코일로서 작용할 수 있다. 그리고, 신호 처리부에 의해 추출된 값은 신호의 피크(peak) 값 또는 신호의 피크가 발생한 시간일 수 있으며, 결함 정보 획득부는, 신호의 피크 값 또는 신호의 피크가 발생한 시간에 기초하여 금속 배관의 결함 정보를 획득할 수 있고, 금속 배관의 결함 정보는, 결함 여부, 결함이 발생한 위치, 결함의 길이, 및 결함의 깊이를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법은, 금속 배관의 외주에 소정 간격으로 배치되는 복수의 코일에 순차적으로 펄스 신호를 인가하는 단계, 금속 배관에 유도된 와전류로부터 발생한 자계에 의해 복수의 코일에 유도된 신호를 수신하는 단계, 수신된 신호로부터 소정의 값을 추출하는 단계, 및 추출된 값에 기초하여 금속 배관의 결함 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법에서, 복수의 코일 각각은 페라이트(ferrite)에 의해 차폐될 수 있으며, 복수의 코일 중 펄스 신호를 인가하는 코일은 여자 코일로서 작용하고, 복수의 코일 중 신호가 유도되는 코일은 센서 코일로서 작용할 수 있다. 그리고, 상기 추출된 값은 신호의 피크(peak) 값 또는 신호의 피크가 발생한 시간일 수 있으며, 결함 정보를 획득하는 단계는, 신호의 피크 값 또는 신호의 피크가 발생한 시간에 기초하여 금속 배관의 결함 정보를 획득할 수 있고, 금속 배관의 결함 정보는, 결함 여부, 결함이 발생한 위치, 결함의 길이, 및 결함의 깊이를 포함할 수 있다.
본 발명에서 개시된 기술은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치 및 방법은 결함의 깊이, 길이, 및 위치를 비파괴적으로 검사하여 금속 배관을 상시로 모니터링할 수 있는 금속 배관 감시 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 이와 같이 주기적으로 비파괴적으로 금속 배관의 결함을 탐지함으로써 금속 배관을 상시 감시할 수 있으므로, 금속 배관의 결함에 따른 주변 설비 및 인명 피해를 미연에 방지하여 안전을 확보할 수 있으며 경제적 손실을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치의 블럭도이다.
도 2는 코일 주변을 페라이트(ferrite)로 차폐한 것을 나타낸 것이다.
도 3은 여자 코일에 인가하는 펄스 전류의 파형을 도시한 것이다.
도 4는 금속 배관의 결함 유무에 따른 센서 코일 신호의 변화를 나타낸다.
도 5는 금속 배관에 결함이 존재하는 경우 여자코일과 센서코일의 거리가 다른 세 가지 경우 모두에서 센서 코일 신호의 피크 값이 증가하며 피크가 발생되는 시간은 빨라지는 것을 보여준다.
도 6, 7은 각각 내부 및 외부 결함의 깊이 및 길이가 증가할 때, 세 가지 코일간 거리에서 센서코일 신호의 피크 값을 결함이 없는 경우의 피크 값으로 나누어 정규화시킨 정규화 피크 값 변화를 도시한 것이다.
도 8은 실시예에서의 결함 위치를 보여 주고, 여자 코일과 센서 코일로서 작용하는 코일의 예를 도시한 것으로, 코일번호는 왼쪽부터 1번으로 시작하여 10번까지로 명명한다.
도 9는 복수의 코일에서 각 코일에 순차적으로 펄스 신호를 인가하여 순차적으로 여자 코일로서 작용하는 것을 나타낸 것이다.
도 10은 각 코일이 센서 코일로서 작용할 경우 수신되는 신호를 도시한 것이다.
도 11은 각 코일이 센서 코일로서 작용할 경우 수신된 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 이용하여 배열형 신호를 생성하고 이를 도시한 것이다.
도 12는 결함의 깊이에 따라 센서 코일 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 이용한 배열형 신호의 변화를 도시한 것이다.
도 13은 결함의 길이에 따라 센서 코일 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 이용한 배열형 신호의 변화를 도시한 것이다.
도 14는 결함의 위치에 따라 센서 코일 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 이용한 배열형 신호의 변화를 도시한 것이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
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 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치의 블럭도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치(100)는, 금속 배관의 외주에 소정 간격으로 배치되는 복수의 코일(coil), 복수의 코일에 순차적으로 펄스 신호를 인가하기 위한 펄스 발생부(101), 금속 배관에 유도된 와전류로부터 발생한 자계에 의해 복수의 코일에 유도된 신호를 수신하는 신호 수신부(102), 신호 수신부에 의해 수신된 신호로부터 소정의 값을 추출하는 신호 처리부(103), 및 신호 처리부에 의해 추출된 값에 기초하여 금속 배관의 결함 정보를 획득하는 결함 정보 획득부(104)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치(100)에서, 금속 배관의 외주에 소정 간격으로 배치되는 복수의 코일은 펄스 발생부(101) 및 신호 수신부(102)와 스위치(SW)를 통해 연결되어, 각 코일은 여자 코일 또는 센서 코일로서 작용하게 된다. 여자 코일은 펄스 발생부(101)에 의해 발생된 펄스 신호를 인가하는 코일로서, 이로부터 금속 배관에 와전류가 발생하고 이로 인해 자계가 형성된다. 이러한 자계에 의해 유도 기전력이 발생하여 센서 코일에는 유도 전류가 흐르게 되고 이 유도 전류 신호는 신호 수신부(102)에 의해 수신된다.
신호 수신부(102)에 의해 수신된 신호는 신호 처리부(103)로 전달되고 이 신호는 여자 코일에 인가된 펄스 신호의 영향으로 피크(peak)가 발생하게 되는데, 신호 처리부(103)에서는 이러한 피크의 값과 이 피크가 발생한 시간을 추출하게 된다. 결함 정보 획득부(104)에서는 이러한 추출된 피크 값 및 피크 발생 신호를 이용하여 배열형 신호를 생성함으로써 금속 배관의 결함 정보, 예를 들어, 결함의 깊이, 길이, 위치 등에 관한 정보를 획득한다. 이로써, 금속 배관의 결함을 비파괴적으로 검사할 수 있으며, 이에 따라 금속 배관의 상시 감시가 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치는 페라이트 등의 소재로 코일 주변을 차폐하는 것이 바람직하다. 예시적으로, 도 2는 코일 주변을 페라이트(ferrite)로 차폐한 것을 나타낸 것인데, 이와 같이 페라이트로 코일 주변을 차폐함으로써 여자 코일의 자계가 직접 센서 코일에 전달되는 것을 차단하는 것이 바람직하다. 와전류 탐상에서는 피검사체에 유도되는 와전류의 분포 변화 및 그로 인해 발생되는 자계가 여자 코일의 자계와 합쳐져 와전류 신호를 발생시킨다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치와 같이 외삽 코일이 있는 경우, 여자 코일의 자계가 센서 코일에 직접 도달되는 비율이 적어지도록 차폐되어야 하며, 이로써 와전류에 의해 발생된 자계가 센서 코일에서 더 많이 감지되어야 한다. 이러한 이유로 코일 간 및 코일 주변을 페라이트로 차폐하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치에서 여자 코일에 인가하는 펄스 전류의 파형을 도시한 것이다. 일반적인 와전류 탐상법에서는 제한된 수의 주파수를 사용하며, 대개 높은 주파수를 사용하므로 이로 인한 표피 효과(Skin effect)의 영향을 많이 받게 된다. 반면, 펄스 신호는 여러 주파수를 가진 정현파의 합으로 나타낼 수 있고, 이러한 여러 주파수 성분 때문에 펄스 신호를 이용하는 펄스 와전류 탐상은 일반 와전류 탐상에 비해 넓은 주파수 대역폭을 가지며, 따라서 기존 와전류 탐상보다 피검사체에 대한 정보가 풍부하고 침투 깊이도 더 깊다.
도 4는 금속 배관의 결함 유무에 따른 센서 코일 신호의 변화를 나타낸 것으로, 도 3에 도시한 바와 같은 펄스 신호를 여자 코일에 인가하는 경우, 신호 수신부(102)에서는 인가된 펄스 신호에 따른 일정한 형태의 신호를 센서 코일로부터 수신하게 되는데, 이 경우 금속 배관에 결함이 있는지 여부에 따라 센서 코일로부터 수신한 신호는 상이하게 나타난다. 이러한 상이한 신호를 예시적으로 도 4에 나타낸 것이며, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 결함이 없는 경우(No defect)에 비해 결함이 있는 경우(50% ID defect)에는 그 피크(peak) 값이 더욱 크게 나타난다. 한편, 도 5는 여자코일과 센서코일의 거리가 다른 세 가지 경우에서 결함이 없을 때와 있을 때의 피크 값과 피크 발생시간을 비교한 것으로, 금속 배관에 결함이 없는 경우에 비해 금속 배관에 결함이 있는 경우, 모든 코일간 거리에서 피크 값이 커지며 피크는 좀더 일찍 발생하게 된다. 또한, 도 4, 5로부터 여자 코일과 센서 코일 간의 거리가 증가할수록 피크 값은 감소하며 피크가 발생하는 시간은 여자 코일과 센서 코일 간의 거리가 증가할수록 지연되는 특징을 갖는다.
도 6 및 도 7은 각각 결함의 깊이 및 결함의 길이에 따른 센서 코일 신호 신호의 정규화 피크 값 변화를 도시한 것이다. 즉, 결함의 길이 및 깊이의 변화에 대한 신호의 피크 값 민감도를 각기 다른 센서 위치에서의 결과들을 통합하여 비교해 보기 위해 모든 피크 값들을 각 센서 위치에서 결함이 없는 경우의 피크 값으로 나누어 정규화시켜 나타낸 것이다. 이로부터, 결함의 깊이나 길이가 증가하는 경우 그에 따른 신호의 피크 값은 거의 비례하여 증가한다는 것을 볼 수 있다. 또한, 금속 배관의 외경측에 결함이 발생하는 경우 내경측에 결함이 발생하는 경우보다 피크 값이 더 크게 나타나는 것을 볼 수 있으며, 이로써 금속 배관의 결함이 관의 내벽에 있는지 외벽에 있는지에 대해서도 판단할 수 있게 된다.
일 실시예로서, 금속 배관의 외벽의 두께가 얇아지는 결함(OD thinning)이 길이 50.8 mm 만큼 코일 번호 기준으로 3.5 에서 7.5 사이의 위치에 발생한 경우를 가정한다. 도 8은 본 실시예에서 결함 위치(가장 좌측 코일의 번호를 1이라 할 경우, 코일 번호 기준 3.5 내지 7.5의 위치)를 보여 주고, 여자 코일과 센서 코일로서 작용하는 코일의 예를 도시한 것이다. 또한, 도 9는 복수의 코일에서 각 코일에 순차적으로 펄스 신호를 인가하여 순차적으로 여자 코일로서 작용하는 것을 나타낸 것으로, 순차적으로 여자 코일로서 작용하면 다른 코일은 센서 코일로서 작용하게 되며, 이 경우, 예를 들어, 다음 표 1과 같이 여자 코일과 센서 코일로서 작용하는 경우를 나타낼 수 있으며, 이로써 여자 코일과 센서 코일 사이의 결함을 탐지할 수 있다.
여자 코일 번호 센서 코일 번호
1 (결함 외부) 3 (결함 외부)
2 (결함 외부) 4 (결함 내부)
3 (결함 외부) 5 (결함 내부)
4 (결함 내부) 6 (결함 내부)
5 (결함 내부) 7 (결함 내부)
6 (결함 내부) 8 (결함 외부)
7 (결함 내부) 9 (결함 외부)
8 (결함 외부) 10 (결함 외부)
도 10은 본 실시예(결함이 길이 50.8 mm 만큼 코일 번호 기준으로 3.5 내지 7.5 의 위치에 발생한 경우)에서 각 코일이 센서 코일로서 작용할 경우 수신된 신호를 도시한 것이다. 도 10의 위 그래프에서, 상기 표 1과 같이 3번 코일이 센서 코일로 작용하는 경우는 1번 코일이 여자 코일로 작용하는 것이며, 1번 코일과 3번 코일의 사이에는 결함이 없는 경우이므로 피크 값이 가장 작고 피크 발생 시간은 가장 늦은 것으로 나타난다. 반면, 6번 코일이 센서 코일로 작용하는 경우 표 1을 참조하면 4번 코일이 여자 코일로서 작용하는 경우이며, 4번 코일과 6번 코일의 사이에는 그 전체 위치에 걸쳐 결함이 존재하므로 피크 값이 가장 크고 피크 발생 시간은 가장 빠른 것으로 나타난다.
마찬가지로, 도 10의 아래 그래프에서는, 상기 표 1과 같이 7번 코일이 센서 코일로 작용하고 5번 코일이 여자 코일로 작용하는 경우, 그 전체 위치에 걸쳐 결함이 존재하므로 피크 값이 가장 크고 피크 발생 시간은 가장 빠른 것으로 나타나고, 반대로 10번 코일이 센서 코일로 작용하고 8번 코일이 여자 코일로 작용하는 경우, 8번 코일과 10번 코일의 사이에는 결함이 없는 경우이므로 피크 값이 가장 작고 피크 발생 시간은 가장 늦은 것으로 나타난다.
이와 같이 코일에 순차적으로 펄스 신호를 인가함으로써 각 코일이 순차적으로 각각 여자 코일과 센서 코일로 작용함에 따라, 센서 코일로부터 수신되는 신호의 피크 값과 피크 발생 시간을 이용하여 배열형 신호를 생성함으로써 결함을 탐지할 수 있게 된다.
도 11은 본 실시예에서 각 코일이 센서 코일로서 작용할 경우 수신된 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 배열형 신호로 도시한 것이다. 즉, 전술한 도 10의 센서 코일로부터 수신된 신호에서, 각 코일이 센서 코일로서 작용하는 경우 각각에 대하여 피크 값 및 피크 발생 시간을 추출하여 배열형 신호로 도시한 것이다. 이와 같이 추출된 피크 값 및 피크 발생 시간을 이용하여 여자 코일과 센서 코일 사이의 금속 배관에서의 결함 유무를 판정할 수 있으며, 이에 따라, 결함 발생 여부 및 그 위치를 탐지할 수 있게 된다.
한편, 도 12는 결함의 깊이에 따라 센서 코일 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 배열형 신호로 도시한 것이다. 이로부터, 금속 배관에 발생한 결함의 깊이가 깊을수록 센서 코일로부터 수신한 신호의 피크 값은 커지고 피크 발생 시간은 짧아지는 것을 알 수 있으며, 이를 이용하여 금속 배관에 발생한 결함의 깊이를 판정할 수 있게 된다.
도 13은 결함의 길이에 따라 센서 코일 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 배열형 신호로 도시한 것이다. 즉, 이로부터, 금속 배관에 발생한 결함의 길이에 따라, 센서 코일로부터 수신한 신호의 피크 값이 커지고 피크 발생 시간이 짧아지는 구간의 길이에 차이가 있음을 알 수 있으며, 이를 이용하여 금속 배관에 발생한 결함의 길이를 판정할 수 있게 된다.
도 14는 결함의 위치에 따라 센서 코일 신호의 피크 값 및 피크 발생 시간을 배열형 신호로 도시한 것이다. 이로부터, 금속 배관에 발생한 결함의 위치에 따라, 센서 코일로부터 수신한 신호의 피크 값이 커지고 피크 발생 시간이 짧아지는 구간의 위치가 차이가 있음을 알 수 있으며, 이를 이용하여 금속 배관에 발생한 결함의 위치를 판정할 수 있게 된다.
이와 같이, 순차적으로 수신되는 센서 코일 신호에서 각각 피크 값 및 피크 발생 시간을 추출하여 배열형 신호를 생성하고, 이들 추출된 값 간의 비교 또는 이러한 추출된 값들을 미리 저장된 결함 없는 정상 배관인 경우에 대한 피크 값 및 피크 발생 시간과 비교함으로써, 금속 배관의 결함 발생 여부 뿐만 아니라, 금속 배관에 발생한 결함의 위치, 결함의 길이, 및 결함의 깊이 등과 같은 결함 정보를 얻을 수 있다.
따라서, 이러한 배열형 펄스 와전류 탐상을 이용하여 탐촉자를 고정 배치시키고 주기적으로 금속 배관의 결함을 탐지함으로써 금속 배관을 상시 감시할 수 있으므로, 금속 배관의 결함에 따른 주변 설비 및 인명 피해를 미연에 방지하여 안전을 확보할 수 있으며 경제적 손실을 예방할 수 있다.
이상에서 전술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법은 이를 구현하기 위한 프로그램 명령어로서 구현될 수 있으며, 이러한 프로그램 명령어를 기록한 컴퓨터로 읽힐 수 있는 기록매체는, 일 예로, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 미디어 저장장치 등이 있다.
또한 전술한 바와 같은 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽힐 수 있는 기록매체는 네트워크로 커넥션된 컴퓨터 장치에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 이 경우, 다수의 분산된 컴퓨터 중 어느 하나 이상의 컴퓨터는 상기에 제시된 기능들 중 일부를 실행하고, 그 결과를 다른 분산된 컴퓨터들 중 하나 이상에 그 실행 결과를 전송할 수 있으며, 그 결과를 전송받은 컴퓨터 역시 상기에 제시된 기능들 중 일부를 실행하여, 그 결과를 역시 다른 분산된 컴퓨터들에 제공할 수 있다.
본 발명의 각 실시예에 따른 장치 및 방법을 구동시키기 위한 프로그램인 애플리케이션을 기록한 기록매체를 읽을 수 있는 컴퓨터는, 일반적인 데스크 탑이나 노트북 등의 일반 PC뿐 만 아니라, 스마트 폰, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistants) 및 이동통신 단말 등의 모바일 단말을 포함할 수 있으며, 이뿐만 아니라, 컴퓨팅(Computing) 가능한 모든 기기로 해석되어야 할 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체 (Computer Readable Storage Medium)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치로서,
    상기 금속 배관의 외주에 상기 금속 배관의 중심축과 동일한 축을 가지고 소정 간격으로 배치되는 환형의 복수의 코일;
    펄스 신호를 생성 및 출력하는 펄스 발생부;
    상기 복수의 코일 중 적어도 하나로부터 상기 금속 배관에 유도된 와전류로부터 발생한 자계에 의해 유도된 신호를 제공받는 신호 수신부;
    상기 펄스 발생부의 펄스 신호를 상기 복수의 코일 중 적어도 하나에 순차적으로 인가하고, 이와 동시에 상기 신호 수신부가 나머지 코일 중 적어도 하나로부터 유도 전류 신호를 순차적으로 제공받도록 하는 스위칭부;
    상기 신호 수신부에 의해 수신된 신호의 피크값과 피크 발생 시간을 추출하는 신호 처리부; 및
    상기 신호 처리부에 의해 추출된 피크값과 피크 발생 시간을 수집하여 배열형 신호를 생성 및 분석하여, 상기 금속 배관의 결함 깊이, 길이 및 위치에 대한 정보를 포함하는 결함 정보를 획득하는 결함 정보 획득부를 포함하고,
    상기 복수의 코일은 여자 코일과 센서 코일의 기능을 선택적으로 수행할 수 있고, 가장 가장자리에 위치하는 코일을 제1코일로 정할 때, 특정 방향으로 순차적으로 이웃하는 코일을 제2코일, 제3코일, 제4코일 등으로 규정하고, 제i코일이 여자 코일로 작동시 제i+2코일이 센서 코일로 작동하고, 제i코일로부터(i=1, 2, 3 ...) 순차적으로 펄스 신호를 인가하여 제i+2코일로부터 수신되는 신호의 피크 값과 피크 발생 시간을 모두 측정한 후, 상기 센서 코일의 인덱스를 x축으로 하고 상기 피크 값과 피크 발생 시간을 y축으로 하는 배열형 신호를 생성하는,
    펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 코일 각각은 페라이트(ferrite)에 의해 차폐되는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 코일 중 상기 펄스 신호를 인가하는 코일은 여자 코일로서 작용하고,
    상기 복수의 코일 중 상기 신호가 유도되는 코일은 센서 코일로서 작용하는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결함 정보 획득부는,
    상기 신호의 피크 값 또는 상기 신호의 피크가 발생한 시간에 기초하여 배열형 신호를 생성하고 상기 금속 배관의 결함 정보를 획득하는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 배관의 결함 정보는, 결함 여부, 결함이 발생한 위치, 결함의 길이, 및 결함의 깊이를 포함하는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 장치.
  7. 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법으로서,
    상기 금속 배관의 외주에 소정 간격으로 배치되는 복수의 코일 중 적어도 하나에 순차적으로 펄스 신호를 인가하는 단계;
    상기 금속 배관에 유도된 와전류로부터 발생한 자계에 의해 유도된 신호를 나머지 코일 중 적어도 하나를 통해 획득하는 단계;
    상기 획득된 신호로부터 피크값과 피크 발생 시간을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 피크값과 피크 발생 시간을 수집하여 배열형 신호를 생성 및 분석하여, 상기 금속 배관의 결함 깊이, 길이 및 위치에 대한 정보를 포함하는 결함 정보를 획득하는 단계를 포함하는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 코일 각각은 페라이트(ferrite)에 의해 차폐되는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 코일 중 상기 펄스 신호를 인가하는 코일은 여자 코일로서 작용하고,
    상기 복수의 코일 중 상기 신호가 유도되는 코일은 센서 코일로서 작용하는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법.
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 결함 정보를 획득하는 단계는,
    상기 신호의 피크 값 또는 상기 신호의 피크가 발생한 시간에 기초하여 배열형 신호를 생성하고 상기 금속 배관의 결함 정보를 획득하는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 배관의 결함 정보는, 결함 여부, 결함이 발생한 위치, 결함의 길이, 및 결함의 깊이를 포함하는, 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법.
  13. 제 7 항 내지 제9항, 제11항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 펄스 와전류 탐상을 이용한 금속 배관 감시 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령어가 기록된 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
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