KR101971650B1

KR101971650B1 - 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템

Info

Publication number: KR101971650B1
Application number: KR1020170055521A
Authority: KR
Inventors: 오희재; 최동수; 이주연; 김경수; 임윤재; 박재현
Original assignee: 주식회사 디앤샤인
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2019-04-23
Also published as: KR20180121160A

Abstract

본 발명은 지중 또는 지상에 설치되는 유류탱크의 유량을 측정함에 있어 기울기 정보를 반영하여 실제 유량을 정확하게 산출할 수 있는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 수용 탱크에 수용된 유류의 유량을 산출하는 유량 산출수단; 상기 수용탱크의 기울기를 감지하는 기울기 감지수단; 및 상기 유량 산출수단 및 기울기 감지수단의 처리 데이터를 수신하고 이를 저장하는 통합 관제부;를 포함하되, 상기 유량 산출수단은, 상기 기울기 감지수단에서 감지된 수용 탱크의 기울기 정보를 입력받고 이를 기반으로 유량을 보정하는 것이 특징이다.

Description

기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템{Discharge Measurement System For Oil Tank Using Gradient Data}

본 발명은 지중 또는 지상에 설치되는 유류탱크의 유량을 측정함에 있어 기울기 정보를 반영하여 실제 유량을 정확하게 산출할 수 있는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템에 관한 것이다.

주유소 등 유류를 판매 내지 유통하는 시설에서는 유류에 대한 재고 관리를 실시하기 위하여 유류의 유량을 실시간으로 체크하도록 한다.

이를 위해 유류는 유류 탱크에 수용하도록 하며 유류 탱크에 장착되는 아날로그 또는 디지털 게이지 등을 통하여 유류 탱크에 수용된 유류의 수용량을 확인하게 된다.

상기 유류 탱크 내에 수용된 유류의 유량 측정 방법은 다양하게 실시될 수 있는데 통상적으로는 센서를 이용하여 탱크 내 수용된 유류의 높이를 측정하고 이를 단위 체적으로 환산하여 전체 유량을 파악하는 방식이 이용될 수 있다.

그러나 유류 탱크를 설치함에 있어 상기 유류 탱크는 지중 내에 매설되는 경우가 대부분이며 이를 고려하면 종래 유류 측정 방식은 실제 탱크의 설치 조건 또는 지반 환경에 따른 오차 등을 전혀 반영하지 않고 있기 때문에 통상의 유량 측정 방법에 의한 유량 측정은 그 오차가 크다고 할 수 있다.

예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 주유소 등에서 사용되는 5만 리터 탱크(1)를 기준으로 살펴보면 유량 높이가 1cm 변할 경우 최대 약 225L의 유량이 변하게 되는데, 만약 탱크(1)의 설치 하자 또는 지반 침하 등의 요인으로 탱크(1)의 기울기가 2도 가량 기울어지게 될 경우 유류의 높이를 측정하기 위한 레벨게이지(2)의 측정 포인트에 따라 ±12.9cm의 오차가 나오는 것으로 확인된다.

이는 유량으로 환산할 시 최대 ±2000L 이상의 유량 오차가 나타나게 되는 바, 유류의 재고 관리에 있어 정확한 유량을 측정하기가 곤란하며 그에 따른 경제적 손실이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이에 근래 들어 유류의 정확한 재고 관리 목적으로서 탱크의 설치 조건 또는 지반 환경에 따른 기울기를 감안하여 유량을 측정하도록 하여 정확한 유량이 산출될 수 있는 시스템이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 제2013-0042377호(2013.04.26.)

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 외부적 요인으로 유류 탱크의 기울기가 변동되어도 기울기 정보가 반영된 유량을 산출하도록 함으로써 보다 정확한 유량 정보를 제공할 수 있는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템은, 수용 탱크에 수용된 유류의 유량을 산출하는 유량 산출수단; 상기 수용탱크의 기울기를 감지하는 기울기 감지수단; 및 상기 유량 산출수단 및 기울기 감지수단의 처리 데이터를 수신하고 이를 저장하는 통합 관제부;를 포함하되, 상기 유량 산출수단은, 상기 기울기 감지수단에서 감지된 수용 탱크의 기울기 정보를 입력받고 이를 기반으로 유량을 보정하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로써 상기 유량 산출수단은, 상기 수용탱크의 면적, 부피를 포함한 제원 정보가 저장된 메모리; 상기 수용탱크의 내부 공간에 수용된 유류의 높이를 측정하는 레벨게이지; 및 상기 메모리에 저장된 수용탱크의 제원 정보를 기반으로 상기 레벨게이지에 의해 측정된 유류의 높이를 체적으로 환산하여 유량을 산출하는 산출모듈;을 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 기울기 감지수단은, 상기 수용탱크 또는 레벨게이지에 설치되어 X, Y, Z 방향에 대한 기울기를 감지하여 감지신호를 생성 및 송신하는 3축 가속도 센서를 포함하며, 상기 유량 산출수단은, 상기 레벨게이지에서 측정된 수용탱크의 높이(h1)를 기준으로 수용탱크의 길이에 따른 각 포인트별 실제 유면 높이(h2)를 산출하며, 산출된 실제 유면 높이(h2)를 기준으로 해당 포인트의 유량을 계산하고 이를 적분하여 수용탱크의 전체 유량을 산출하는 보정모듈;을 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 보정모듈은, 수용탱크의 종단면 기준으로 유면의 양측으로부터 수용탱크의 중심선까지 이어지는 임의의 사선에 의해 형성되는 부채꼴형상의 면적 S - 상기 부채꼴형상에 있어 유면을 기준으로 상부에 위치하는 삼각형상의 면적 D를 통해 상기 수용탱크의 유량 단면적 E를 산출하되, 상기 부채꼴형상의 면적 S는, 아래의 수학식을 통해 산출하고,

[수학식]

여기서, 상기 2

는 부채꼴의 각도이며,

는 아래의 수학식을 통해 산출하며,

[수학식]

여기서,

(Cm)은 상기 레벨게이지에서 측정된 유량의 높이이고,

(Cm)은 해당 지점의 유량 높이로 상기

의 환산 높이이며 아래 수학식을 통해 산출하고,

[수학식]

여기서, 상기 refx(Cm)는 레벨게이지의 설치 위치로 수용탱크의 횡단면을 기준으로 양측면 중 상기 레벨게이지와 근접한 하나의 일측면과의 거리값이며, 상기 d(°)는 수용탱크의 기울기값으로, 상기 레벨게이지와 수직이 되는 면을 기준으로 측정된 각도값이고,

상기 수학식들에 의해 상기

를 아래의 수학식으로 정리하며,

[수학식]

여기서, r(cm)은 수용탱크(100)의 반지름이며,

상기 삼각형상 면적 D는, 아래의 수학식을 통해 산출하고,

[수학식]

상기 수학식들을 적용하고,

유량 단면적 E를 아래의 수학식
[수학식]

으로 정리하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 보정모듈은, 수용탱크의 유량 단면적으로 구하는 함수를

라 정의하고, 이를 아래의 수학식
[수학식]

을 통해 적분하여 유량의 부피를 산출하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 통합 관제부는, 상기 유량 산출수단 및 기울기 감지수단으로부터 수신한 실시간 처리 데이터 또는 저장된 누적 데이터를 가시적으로 출력하기 위한 모니터링부;를 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 통합 관제부는, 상기 기울기 감지수단에서 감지된 기울기 정보가 기설정된 기준 기울기를 초과하는 경우 지반 침하를 포함한 이상 상황으로 판단하고 이에 대한 결과 정보와 알람을 출력하는 이상 상황 출력부;를 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 수용탱크는 외부면에 차열 코팅층이 도포되며, 상기 차열 코팅층은, 수용성 수지 100중량부에 대해 탄산칼슘 피막이 도포된 소성된 석회석 10 내지 30중량부, 소수성 실리카 10 내지 30중량부, 탄화규소 1 내지 3중량부, 비나파스수지 1 내지 3중량부가 포함되는 것이 특징이다.

상술한 본 발명의 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템은 유류 탱크에 대한 3축 기울기 정보를 실시간 감지하고 기울기 정보가 반영된 유량을 산출하게 됨으로써, 지반 침하 내지 유류 탱크를 지지하는 지지 프레임의 노후화에 따른 유류 탱크의 틀어짐 등과 같이 외부 환경으로 유류 탱크의 기울기 또는 위치가 변동되어도 정확한 유량 정보를 제공할 수 있는 이점이 있다.

더 나아가 주유소 등에서 유량을 관리함에 있어 정확한 유량 정보를 제공하게 되어 재고 관리의 정확성을 향상시키고 누유 가능성을 추정할 수 있어 경제적 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래 유류 탱크의 유량 측정 방식을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 산출수단의 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제부의 구성을 나타내는 블록도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 산출과정을 설명하기 위한 참고도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 산출수단의 구성을 나타내는 블록도이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제부의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 산출과정을 설명하기 위한 참고도이다.

본 발명의 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템(이하 '유량 측정 시스템'이라 함)은, 도 3에 도시된 바와 같이 수용 탱크(100)에 수용된 유류의 유량을 산출하는 유량 산출수단(200)과, 상기 수용탱크(100)의 기울기를 감지하는 기울기 감지수단(300) 및 상기 유량 산출수단(200) 및 기울기 감지수단(300)의 처리 데이터를 수신하고 이를 저장하는 통합 관제부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 수용탱크(100)는 통상의 밀폐된 공간 내에 유류를 수용하는 탱크로 본 발명에서는 원통형을 제시하고 있으나 이에 한정되지 않으며 다양한 구조로 구성될 수 있다.

이러한 수용탱크(100)는 설치 환경을 고려하여 지중에 매설되거나 지상에서 복수의 프레임(미도시)에 의해 고정 설치될 수 있다.

상기 유량 산출수단(200)은 상기 수용탱크(100)의 내부공간에 수용된 유류의 유량을 산출할 수 있다. 일 예로, 상기 유량 산출수단(200)은 도 4에 도시된 바와 같이 메모리(210)와 레벨게이지(220) 및 산출모듈(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 메모리(210)는 상기 수용탱크(100)의 제원 정보가 저장될 수 있다. 상기 제원 정보는 유량 측정 대상이 되는 수용탱크(100)의 수용 용량을 파악할 수 있는 제원 정보로 면적, 부피, 길이, 지름 및 중량 등의 정보를 포함할 수 있다.

이러한 메모리(210)의 제원 정보는 유량을 산출하기 위한 기초 데이터로 관리자에 의해 입력될 수 있으며 수용탱크(100)가 교체 또는 추가 설치 등의 요인으로 수정될 수 있음은 당연하다.

상기 레벨게이지(220)는 상기 수용탱크(100)의 내부 공간에 설치되어 수용된 유류의 높이를 측정할 수 있다.

그리고 상기 산출모듈(230)은 상기 메모리(210)에 기입력된 수용탱크(100)의 제원 정보와 상기 레벨게이지에 의해 측정된 유류의 높이 정보를 기반으로 유량을 산출할 수 있다. 일 예로 상기 산출모듈(230)은 상기 레벨게이지(220)에 의해 측정된 유류의 높이를 체적으로 변환하고 변환된 상기 체적을 유류의 비중에 따른 유량으로 산출할 수 있다.

한편 상기 기울기 감지수단(300)은 상기 수용탱크(100) 또는 레벨게이지(210)에 설치되어 상기 수용탱크(100)의 기울기를 감지할 수 있다.

이러한 기울기 감지수단(300)은 수용탱크(100)의 X, Y, Z 각각의 방향에 대한 기울기를 감지하도록 구성됨이 바람직하다.

예를 들면 상기 기울기 감지수단(300)은 자이로 센서(gyro sensor) 또는 3축 기울기 센서(310)를 적용함으로써 상기 수용탱크(100)의 좌우 기울기는 물론 전후 기울기를 감지할 수 있도록 하며, 감지된 방향에 대한 기울기 감지 신호를 생성할 수 있다.

한편 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 유량 산출수단(200)은, 상기 기울기 감지수단(300)에서 감지된 수용 탱크(100)의 기울기 정보를 입력받고 이를 기반으로 유량을 보정함으로써 유량에 대한 보다 정확한 결과값을 도출할 수 있다.

구체적으로 본 실시 예의 유량 산출수단은, 도 4에 도시된 바와 같이 기울기 정보에 따른 유량값을 보정하기 위한 보정모듈(240)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 보정모듈(240)은 상기 레벨게이지(220)에서 측정된 수용탱크(100)의 높이(h1)를 기준으로 수용탱크(100)의 길이에 따른 각 포인트별 실제 유면 높이(h2)를 산출하며, 산출된 실제 유면 높이(h2)를 기준으로 해당 포인트의 유량을 계산하고 이를 적분하여 수용탱크(100)의 전체 유량을 산출할 수 있다.

즉, 상기 보정모듈(240)은 수용탱크(100)의 기울기가 변동됨에 의해 발생될 수 있는 유면의 실제 높이를 산출하도록 하고, 이러한 실제 높이를 적용하여 유량을 산출하게 되는 것이다.

이하에서는 상기 보정모듈(240)의 보정에 의해 수용탱크(100)의 유량을 산출과정을 설명한다.

먼저 도 7의 (a) 내지 (c)는 수용탱크(100)의 종단면도를 나타내는 것으로, 유량의 부피는 7(c)에서 E(단면적)의 합으로 수용탱크(10)가 수평일 경우에는 E*L(수용탱크의 전체 길이)로 구할 수 있다. 하지만 수용탱크(10)가 도 6에서와 같이 기울어 진 경우 E는 수용탱크(10)의 단면적의 위치별로 상이하므로, 단면적*길이인 E*L로는 구할 수가 없다.

이에 위치에 따라 변경되는 E에 대한 식 f(x)를 적분하여 유량의 전체 부피를 구할 수 있다.

먼저 유량 단면적(E)은 도 7(b)에 나타난 부채꼴면적(S) 즉, 수용탱크(100)의 종단면 기준으로 유면의 양측으로부터 수용탱크(100)의 중심선까지 이어지는 임의의 사선에 의해 형성되는 부채꼴형상의 면적(S) -삼각형면적(D) 즉, 상기 부채꼴형상에 있어 유면을 기준으로 상부에 위치하는 삼각형상의 면적(D)로 구할 수 있으며, 이때 상기 부채꼴면적(S)은 아래의 [수학식 1]을 통해 구하게 된다.

여기서, 2

는 부채꼴의 각도이며,

는 아래의 [수학식 2]를 통해 구하게 된다.

여기서,

(Cm)은 상기 레벨게이지(220)에서 측정된 유량의 높이이고,

(Cm)은 해당 지점의 유량 높이로 상기

의 환산 높이이며 아래 [수학식 3]을 통해 구하게 된다.

여기서, refx(Cm)는 레벨게이지(220)의 설치 위치로 수용탱크(100)의 횡단면을 기준으로 양측면 중 레벨게이지(220)와 근접한 하나의 일측면과의 거리값으로 정의될 수 있으며, d(°)는 수용탱크(100)의 기울기값으로 상기 레벨게이지(220)와 수직이 되는 면을 기준으로 측정된 각도값을 정의될 수 있다.

즉,

값을 다시 풀어쓰면 아래 [수학식 4]로 정의될 수 있다.

여기서, r(cm)은 수용탱크(10)의 반지름이다.

한편 도 7(c)에 나타난 삼각형 면적(D)은 아래 [수학식 5]를 통해 구하게 된다.

상술한 수학식들을 유량 단면적(E)=부채꼴면적(S)-삼각형면적(D)에 대입하면 아래 [수학식 6]과 같을 수 있다.

그리고 유량의 단면적을 구하는 함수

라 하고, 이를 적분할 경우 유량의 부피는 아래의 [수학식 7]로 구할 수 있다.

한편, 상기 통합 관제부(400)는 상기 유량 산출수단(200) 및 기울기 감지수단(300)의 처리 데이터를 수신하고 이를 저장할 수 있다.

상기 통합 관제부(400)는 도면에 도시된 바 없으나 상기 유량 산출수단(200) 및 기울기 감지수단(300)과 유선 또는 무선 통신을 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있으며, 이를 통해 데이터를 송수신할 수 있다.

예를 들면 상기 통합 관제부(400)는 상기 유량 산출수단(200) 또는 기울기 감지수단(300)으로 데이터를 수집하기 위한 요청 명령을 송신할 수 있으며, 이때의 요청 명령은 설정된 시간 주기 또는 실시간으로 송신하고, 상기 유량 산출수단(200) 또는 기울기 감지수단(300)으로부터 응답 정보 즉 산출된 수용탱크(100)의 유량 데이터 내지 수용탱크(100)의 기울기에 대한 측정 데이터 등을 포함한 처리 데이터를 수신할 수 있다.

또한 상기 유량 산출수단(200) 또는 기울기 감지수단(300)은 자체적으로 이상 유무를 판단하다고 하고 그에 대한 자가 진단 데이터를 상기 통합 관제부(400)로 송신함으로써 상기 통합 관제부(400)를 통해 모니터링될 수 있도록 한다.

그리고 상기 통합 관제부(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 수신 및 저장된 데이터를 가시적으로 출력하기 위한 모니터링부(410)를 포함할 수 있다.

상기 모니터링부(410)는 상기 유량 산출수단(200) 및 기울기 감지수단(300)으로부터 수신한 실시간 처리 데이터 또는 저장된 누적 데이터를 디스플레이할 수 있다.

한편 상기 통합 관제부(400)는 상기 기울기 감지수단(300)에서 감지된 기울기 정보가 기설정된 기준 기울기를 초과하는 경우 상기 수용탱크(100)가 설치된 관찰 대상 지반에 대하여 지반 침하 등이 발생한 것으로 판단하는 이상상황 출력부(420)를 포함할 수 있다.

즉, 주유소 등과 같이 수용탱크(100)의 설치 위치가 도로 주변에 위치하는 경우 상하수도 관망 또는 기타 지하에 매설된 기반 시설물의 영향으로 인한 지반침하 발생 비율이 높다는 점을 감안하여, 수용탱크(100)의 기울기가 과도하게 어느 일 방향으로 기울어질 경우 상기 이상상황 출력부(420)는 이를 비교 분석하여 지반 침하로 판단할 수 있다.

그리고 상기 이상상황 출력부(420)는 판단 결과에 따라 선택적으로 결과 정보와 함께 정상, 경보, 위험 등의 단계별 알람을 출력함으로써 관리자가 용이하게 현장 상황을 인지하도록 하며 이상 상황 발생에 따른 신속한 대처가 이루어질 수 있도록 한다.

이때 상기 통합 관제부(400)는 관리자 설정 내지 상술한 이상상황 출력부(420)의 기준 기울기값 등을 설정하기 위한 설정부(430)를 더 포함할 수 있다.

상기 설정부(430)는 비교 대상 기준 기울기에 대한 단계적인 설정을 실시하도록 함이 바람직하며, 이와 연동하여 상기 이상상황 출력부(420)는 각 단계별 기준 기울기와의 비교 분석을 통해 단계적인 알람 예를 들면 주의, 경보, 비상 등의 단계로 알람을 출력할 수 있도록 할 수 있다.

이러한 설정부(430)의 설정값 내지 상기 이상상황 출력부(420)의 결과 정보 및 알람은 앞서 설명한 모니터링부(410)를 통해 디스플레이되어 제공될 수 있음은 당연하다.

한편 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 수용탱크(100)가 지중에 매설되는 상기 수용탱크(100)의 온도 변화를 최소화하여 결로 발생에 따른 수분 혼입은 물론 유량 산출에 있어 온도 변화에 따라 신뢰도의 저하를 최소화할 수 있는 구성을 더 포함하도록 한다.

구체적으로 본 실시 예에 따르면, 상기 수용탱크(100)는 그 외부면에 차열 코팅층이 도포될 수 있으며, 이때 상기 차열코팅층 조성물은 수용성 수지 100중량부에 대해 탄산칼슘 피막이 도포된 소성된 석회석 10 내지 30중량부, 소수성 실리카 10 내지 30중량부, 탄화규소 1 내지 3중량부, 비나파스수지 1 내지 3중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

먼저 차열코팅층 조성물에 있어 수용성 수지를 주재로 사용하는 이유는 유기용제를 사용하는 수지를 사용하는 경우 도포 후 유기용제가 증발하여 페이스트에 공극이 형성되는데 이러한 공극의 경우 상기 수용탱크(10)의 표면까지 균열로 이어질 수 있어 상기와 같은 문제가 생길 수 있는 바, 본 실시 예에서는 수용성 수지를 사용함으로써 이러한 점을 해결한 것이다. 여기서 수용성 수지는 수용성 폴리우레아 수지 등 그 종류를 한정하지 않는다.

한편 상기 차열코팅층의 도포 후 경화 과정에서는 온도균열, 수축균열이 발생될 수 있는 바, 본 발명에서는 균열저항성을 높이면서 온도 전달을 최소화하기 위하여 탄산칼슘 피막이 도포된 소성된 석회석이 첨가되도록 한다.

상기 석회석은 1000 내지 1300℃로 소성시킨 석회석이 사용되는데, 소성된 석회석은 산화칼슘이 수화되면서 수산화칼슘이 생성되도록 하여 배합시 페이스트를 팽창시키도록 하는 것이다. 이러한 팽창은 공극을 남긴 채로 외관상의 용적팽창을 한다고 알려져 있으며 그 팽창은 2단계의 팽창에 의한다고 알려져 있는데 최초로 미세한 콜로이드상의 수산화칼슘을 생성할 때 처음 팽창을 하고 이것이 완전히 종료한 후에도 계속하여 장대한 이방성의 육각판상 결정으로 성장한다고 알려져 있다.

따라서 페이스트를 팽창시킴으로써 균열저항성을 향상시키도록 하는 것이다. 또한 석회석은 팽창에 의해 공극이 형성되므로 이러한 공극에 의해 차열층을 형성하게 됨으로써 지중으로부터 상기 수용탱크(100)의 표면으로 온도가 전달되는 것을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

그런데 소성된 석회석은 수화활성이 매우 높아 배합시 물과 반응하여 단시간에 수화반응을 완결해, 수용성 수지가 반응이 되고 있지 않는 상태에서 팽창 발현이 종료되어 페이스트에서 팽창성 즉 케미컬(chemical) 프리스트레스의 도입은 실질적으로 하지 못하고, 또 자기수축에 대한 억제 효과도 얻기 어려운 문제가 있다.

이에 본 실시 예에서는 소성된 석회석을 사용하되, 석회석은 소성 후 이산화탄소 포함가스와 반응시켜 입자 표면에 탄산칼슘 피막이 도포되도록 하여 사용되도록 하는 예를 제시한다. 바람직하게는 소성이 완료된 석회석을 소성과정에서 발생되는 이산화탄소 포함가스와 반응시켜 입자 표면에 탄산칼슘 피막이 도포되도록 하는 것이 타당하다.

이와 같이 소성이 완료된 석회석에 탄산칼슘 피막이 도포되도록 하는 이유는 소성된 석회석의 수화활성을 지연시켜 수용성 수지의 반응이 충분히 진행된 후에 팽창효능이 발현되어 팽창재의 팽창성능이 효율적으로 발현되도록 하기 위한 것이다.

이를 위해 소성이 완료된 석회석을 소성과정에서 발생되는 이산화탄소 포함가스와 반응시켜 석회석 입자 표면에 탄산칼슘 피막이 도포되도록 하는 것이다.

즉 소성이 완료된 석회석에 150 내지 400℃ 온도하에서 10 내지 50중량%로 이산화탄소가 함유된 가스를 공급하여 확산에 의해 표면에 탄산칼슘 피막이 형성되도록 하는 것이다.

이와 같이 피막이 형성되도록 하여 소성된 석회석 내부는 활성이 매우 높은 CaO가 존재하게 되며, 표면에는 탄산칼슘(CaCO3)을 생성시켜 수분과의 반응을 지연시키는 것이다.

즉 이산화탄소를 포함한 가스가 확산되면서 소성된 석회석의 미세한 공극으로 전달되며, 이산화탄소가 소성된 석회석의 전 표면에서 반응하여 미세한 CaCO3 피막을 계속 형성시키도록 하는 것이다. 또한 이러한 피막의 형성에 의해 석회석간 응집을 제어하여 팽창효율의 저하도 방지하게 되는 것이다.

바람직하게 이산화탄소가 포함된 가스는 전체대비 이산화탄소의 농도가 10 내지 50중량%로 함유되는 것이 타당한데 이는 너무 농도가 큰 경우 피막의 두께가 커져서 수화반응을 지연시키는 것이 아니라 수화반응을 차단하여 적정의 시기에 팽창성능의 발현을 기대할 수 없는 바 상기와 같이 한정하는 것이다.

상기 비나파스수지는 액상수지를 스프레이 건조하여 제조한 분산 물질로서 물에 분산시키면 안정한 액상수지가 되고 물에 분산된 수지는 건조 후 물에 녹지 않는 비가역적인 폴리머 필름을 형성하고 액상수지와 같이 사용되어 접착력을 증가시키는 역할을 한다.

특히 상기 비나파스수지가 첨가되어 경화 후 페이스트의 탄성이 발현되도록 하여 취성파괴에 대한 저항성을 향상시키게 되는 것이다. 이러한 비나파스수지의 첨가에 의해 차열코팅층의 도포된 이후 외압 특히 계절에 따라 지하수의 동결과 해동을 반복하는 과정에서 지반의 팽창 등이 발생할 수 있는 지중 환경에 의해 차열코팅층에 작용하는 하중 등을 완화시켜 외압에 의한 균열이 방지되도록 하는 것이다.

상기 탄화규소는 매우 단단하고 깨끗하며, 규소와 탄소의 결정성 화합물로 2500℃ 이상에서 분해된다. 고온강도가 높고, 내마모성, 내산화성, 내식성, 크랙 저항성 등의 특성이 우수하여 탄화규소는 소성된 석회석에 형성되는 공극이 냉각과정에서 수축되거나 변형되지 않고 그대로 유지시켜주도록 함으로써 페이스트의 팽창 후 수축을 제어하도록 하는 것은 물론 공극의 유지를 통해 반향파의 흡수효율을 높이도록 하는 것이다.

상기 소수성실리카는 석회석 등이 응집되지 않도록 이격재로서 기능을 하게 되는 것이다. 즉 소수성실리카에 의해 타 조성이 균일하게 분산되어 물성이 균일하게 발현되도록 하는 것이다. 실리카의 소수화는 다양한 공지기술이 존재하므로 그 설명은 생략한다.

이와 같이 본 실시 예에서는 상기 차열코팅층을 수용탱크(100) 표면에 도포함으로써 물리적인 보호와 함께 온도 전달을 최소화하여 온도 변화에 따른 유량 산출과정에서 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

100 : 수용탱크 200 : 유량 산출수단
210 : 메모리 220 : 레벨게이지
230 : 산출모듈 240 : 보정모듈
300 : 기울기 감지수단 310 : 3축 가속도 센서
400 : 통합 관제부 410 : 모니터링부
420 : 이상상황 출력부 430 : 설정부

Claims

수용 탱크에 수용된 유류의 유량을 산출하는 유량 산출수단;
상기 수용탱크의 기울기를 감지하는 기울기 감지수단; 및
상기 유량 산출수단 및 기울기 감지수단의 처리 데이터를 수신하고 이를 저장하는 통합 관제부;를 포함하되,
상기 유량 산출수단은,
상기 기울기 감지수단에서 감지된 수용 탱크의 기울기 정보를 입력받고 이를 기반으로 유량을 보정하며,
상기 수용탱크는,
외부면에 차열 코팅층이 도포되고,
상기 차열 코팅층은,
수용성 수지 100중량부에 대해 소수성 실리카 10 내지 30중량부, 탄화규소 1 내지 3중량부, 비나파스수지 1 내지 3중량부가 포함되며, 1000 내지 1300℃로 소성시켜 페이스트의 팽창이 유도되도록 하는 석회석 10 내지 30중량부를 더 포함하되, 소성이 완료된 석회석에 150 내지 400℃ 온도하에서 전체 공급 가스대비 10 내지 50중량%로 이산화탄소가 함유된 가스를 공급하여 확산에 의해 입자 표면에 탄산칼슘 피막이 도포되도록 한 석회석을 사용하여 소성된 석회석의 수화 활성을 지연시키고 코팅층의 균열저항성을 높이면서 온도 전달을 최소화하는 것을 특징으로 하는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 유량 산출수단은,
상기 수용탱크의 면적, 부피를 포함한 제원 정보가 저장된 메모리;
상기 수용탱크의 내부 공간에 수용된 유류의 높이를 측정하는 레벨게이지; 및
상기 메모리에 저장된 수용탱크의 제원 정보를 기반으로 상기 레벨게이지에 의해 측정된 유류의 높이를 체적으로 환산하여 유량을 산출하는 산출모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템.
제 2항 있어서,
상기 기울기 감지수단은,
상기 수용탱크 또는 레벨게이지에 설치되어 X, Y, Z 방향에 대한 기울기를 감지하여 감지신호를 생성 및 송신하는 3축 가속도 센서를 포함하며,
상기 유량 산출수단은,
상기 레벨게이지에서 측정된 수용탱크의 높이(h1)를 기준으로 수용탱크의 길이에 따른 각 포인트별 실제 유면 높이(h2)를 산출하며, 산출된 실제 유면 높이(h2)를 기준으로 해당 포인트의 유량을 계산하고 이를 적분하여 수용탱크의 전체 유량을 산출하는 보정모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템.
제 3항 있어서,
상기 보정모듈은
수용탱크의 종단면 기준으로 유면의 양측으로부터 수용탱크의 중심선까지 이어지는 임의의 사선에 의해 형성되는 부채꼴형상의 면적 S - 상기 부채꼴형상에 있어 유면을 기준으로 상부에 위치하는 삼각형상의 면적 D를 통해 상기 수용탱크의 유량 단면적 E를 산출하되,
상기 부채꼴형상의 면적 S는, 아래의 수학식을 통해 산출하고,
[수학식]

여기서, 상기 2
는 부채꼴의 각도이며,
는 아래의 수학식을 통해 산출하며,
[수학식]

여기서,
(Cm)은 상기 레벨게이지에서 측정된 유량의 높이이고,
(Cm)은 해당 지점의 유량 높이로 상기
의 환산 높이이며 아래 수학식을 통해 산출하고,
[수학식]

여기서, 상기 refx(Cm)는 레벨게이지의 설치 위치로 수용탱크의 횡단면을 기준으로 양측면 중 상기 레벨게이지와 근접한 하나의 일측면과의 거리값이며, 상기 d(°)는 수용탱크의 기울기값으로, 상기 레벨게이지와 수직이 되는 면을 기준으로 측정된 각도값이고,
상기 수학식들에 의해 상기
를 아래의 수학식으로 정리하며,
[수학식]

여기서, r(cm)은 수용탱크(100)의 반지름이며,
상기 삼각형상 면적 D는, 아래의 수학식을 통해 산출하고,
[수학식]

상기 수학식들을 적용하고,
유량 단면적 E를 아래의 수학식
[수학식]

으로 정리하는 것을 특징으로 하는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템.
제 4항 있어서,
상기 보정모듈은,
수용탱크의 유량 단면적으로 구하는 함수를
라 정의하고,
이를 아래의 수학식
[수학식]

을 통해 적분하여 유량의 부피를 산출하는 것을 특징으로 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템.
제 1항 있어서,
상기 통합 관제부는,
상기 유량 산출수단 및 기울기 감지수단으로부터 수신한 실시간 처리 데이터 또는 저장된 누적 데이터를 가시적으로 출력하기 위한 모니터링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 통합 관제부는,
상기 기울기 감지수단에서 감지된 기울기 정보가 기설정된 기준 기울기를 초과하는 경우 지반 침하를 포함한 이상 상황으로 판단하고 이에 대한 결과 정보와 알람을 출력하는 이상 상황 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기울기 정보를 이용한 유류탱크의 유량 측정 시스템.
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