KR101973120B1 - 배관 누출 감지 장치 - Google Patents

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류용희
이윤한
황윤지
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Abstract

배관 누출 감지 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치는 배관의 표면에 부착되고, 표면에 플라즈몬 입자들이 형성될 수 있다.

Description

배관 누출 감지 장치{Apparatus for detecting leakage of piping}
본 발명은 배관 누출 감지 장치에 관한 것이다.
액화천연가스 운반선, 에프피에스오(FPSO) 등 액화가스를 저장하는 선박 또는 해양 구조물에는 액화가스가 이동하는 배관들이 설치된다.
통상적으로, 도 1과 같이 액화가스가 이동하는 배관들(51, 52)은 용접 결합될 수 있다. 또는 도 2와 같이 배관들(51, 52)은 플랜지 결합될 수 있다. 참고로, 도 1은 용접 결합된 통상적인 배관들을 나타내는 도면이고, 도 2는 플랜지 결합된 통상적인 배관들을 나타내는 도면이다.
선박 또는 해양 구조물을 운용하는 과정에서 액화가스 누출 사고가 발생할 수 있다. 위와 같은 누출 사고는 대부분 도 1과 같은 용접 결합부(60) 또는 도 2와 같은 플랜지 결합부(70)에서 발생된다. 또는 충격 또는 노후화로 인해 배관 자체의 균열이 발생한 경우, 해당 균열 부위에서 누출 사고가 발생할 수 있다.
액화가스가 누출되면 극저온의 냉기가 사람 또는 장치에 영향을 미치고, 누출된 액화가스가 폭발하면 주변에 막대한 피해를 입힌다.
따라서 배관이 손상되었는지 그로 인해 액화가스가 누출되고 있는지 등 배관의 이상 여부를 감지하는 기술 개발이 시급한 실정이다.
나아가 배관의 이상 여부를 감지하는 과정에서 배관의 손상된 부위에서 액화가스가 누출되고 있는 경우 해당 액화가스가 비산되어 주변에 막대한 피해를 입히는 것을 방지하기 위한 기술 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 실시예는, 쉽고 편하게 배관 누출을 감지하도록 구성된 배관 누출 감지 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배관의 표면에 부착되고, 표면에 플라즈몬 입자들이 형성된, 배관 누출 감지 장치가 제공될 수 있다.
상기 배관 누출 감지 장치는 배관의 표면에 부착되는 몸체; 및 상기 몸체의 표면에 형성된 플라즈몬 입자층을 포함할 수 있다.
상기 배관 누출 감지 장치는, 배관의 표면에 부착되고, 관통구가 형성된 베이스 부재; 일부가 상기 베이스 부재에 고정되고, 상기 관통구와 마주보며 배치되는 커버 부재; 및 상기 커버 부재의 표면에 형성된 플라즈몬 입자층을 포함할 수 있다.
상기 커버 부재의 일단부와 타단부는 각각 상기 베이스 부재에 고정되고, 상기 커버 부재는 일부가 포개진 상태에서 상기 베이스 부재에 임시 부착될 수 있다.
상기 커버 부재는, 초기에 일부가 상기 베이스 부재에 임시 부착되고, 누출 사고 시 누출 압력에 의해 상기 베이스 부재에서 분리될 수 있다.
상기 관통구는 다수로 제공되고, 상기 다수의 관통구는 상기 베이스 부재의 길이 방향을 따라 이격 배치되고, 상기 커버 부재는 다수로 제공되고, 상기 커버 부재들 각각은 상기 관통구들 각각에 대응하여 배치될 수 있다.
상기 커버 부재에는 다수의 기화 구멍이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배관의 표면에 부착되고, 표면에 플라즈몬 입자들이 형성된 배관 누출 감지 장치를 사용함으로써, 플라즈몬 입자들의 색변화를 통해 쉽고 간단하게 배관 누출을 감지할 수 있다.
도 1은 용접 결합된 통상적인 배관들을 나타내는 도면이고,
도 2는 플랜지 결합된 통상적인 배관들을 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치가 이웃하는 배관 사이의 용접 결합부에 설치된 상태를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치가 이웃하는 배관의 플랜지 결합부 사이에 설치된 상태를 나태는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치를 나타내는 도면으로서, 커버 부재의 일부가 베이스 부재에 임시 부착된 상태를 나타내는 도면이고,
도 7은 도 6에 도시된 배관 누출 감지 장치를 일측에서 도면이고,
도 8은 도 6에 도시된 배관 누출 감지 장치의 일부를 나타내는 도면으로서, 베이스 부재에 임시 부착된 커버 부재의 일부가 베이스 부재에서 분리된 상태를 나타내는 도면이고,
도 9는 도 8에 도시된 배관 누출 감지 장치를 일측에서 바라본 도면이고,
도 10은 도 8에 도시된 커버 부재의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치가 이웃하는 배관 사이의 용접 결합부에 설치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치가 이웃하는 배관 사이의 플랜지 결합부 사이에 설치된 상태를 나태는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치의 단면도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치(100)는 배관(51, 52)의 표면에 부착되어, 배관(51, 52)의 누출 여부를 감지한다.
예컨대, 배관 누출 감지 장치(100)는 도 3과 같이 배관들(51, 52) 사이의 용접 결합부(60)에 부착될 수 있다. 있다. 이때, 배관 누출 감지 장치(100)는 도 3과 같이 이웃하는 배관들(51, 52)에 모두 걸친 형태로 배관(51, 52)에 부착될 수 있다.
또는 도 4와 같은 플랜지 결합부(70)에 부착되어 배관의 누출 여부를 감지할 수 있다. 이때, 배관 누출 감지 장치(100)는 도 4와 같이 이웃하는 배관들(51, 52)의 플랜지에 모두 걸친 형태로 배관(51, 52)에 부착될 수 있다.
배관 누출 감지 장치(100)는 배관(51, 52)을 원주 방향으로 전체적으로 둘러싸는 형상으로 배관(51, 52)에 부착될 수 있다. 또는 배관 누출 감지 장치(100)는 배관(51, 52)을 원주 방향으로 부분적으로 둘러싸는 형상으로 배관(51, 52)에 부착될 수 있다.
도 5를 참조하면, 배관 누출 감지 장치(100)는 몸체(110)와, 플라즈몬 입자층(150)을 포함할 수 있다.
몸체(110)는 필름 형태로 제작될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
몸체(110)는 폴리머 재질로 제작될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
몸체(110)의 일면에는 접착층(111)이 형성된다. 접착층(111)을 통해 몸체(110)는 배관의 표면에 부착될 수 있다.
몸체(110)의 타면에는 플라즈몬 입자층(150)이 형성될 수 있다. 플라즈몬 입자층(150)은 플라즈몬 입자들을 포함한다.
이와 관련하여, 금, 은, 동 등을 나노 입자로 만들면 표면에 있는 자유 전자들이 집단적으로 진동해서 광학적 특성을 나타내는데 이런 현상을 나타나게 하는 입자를 플라즈몬이라 부른다. 플라즈몬 입자들은 열 또는 압력과 같은 외부 요인에 의해 배치가 달라지면, 색이 바뀐다.
예컨대, 외부 요인에 의해 플라즈몬 입자들의 간격이 작아지면 흡수하는 빛의 파장이 길어지고, 간격이 커지면 흡수하는 빛의 파장이 짧아지고, 플라즈몬 입자들은 흡수한 파장에 따라 색 변화 한다.
플라즈몬 입자층(150)을 배관 누출 감지 장치(100)의 몸체(110)의 표면에 형성하는 방법의 일례는 다음과 같다.
먼저, 나노 단위의플라즈몬 입자들을 유기 용매에 섞는다. 그리고 유기 용매에 섞은 플라즈몬 입자들을 물에 띄운다. 이때, 유기 용매에 섞인 플라즈몬 입자들은 소수성을 띄게 되어 물에 뜰 수 있다.
이후, 유기 용매에 섞여 물에 뜬 플라즈몬 입자들을 배관 누출 감지 장치(100)의 몸체(110)의 표면에 배치시킨다.
이후, 플라즈몬 입자들과 섞인 유기 용매가 증발하면서, 플라즈몬 입자들은 몸체(110)의 표면에 남아 플라즈몬 입자층(150)을 형성한다.
본 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치(100)는 통상적인 두루마리 형태의 접착 테이프 형상을 가질 수 있다. 이러한 배관 누출 감지 장치(100)는 통상적인 두루마리 형태의 접착 테이프와 동일한 방식으로 사용 가능하여 취급이 용이하다.
본 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치(100)는 배관의 누출 여부를 감지한다.
보다 상세히, 배관 누출 감지 장치(100)는 초기에 배관의 타겟 위치에 부착된다. 예컨대, 배관 누출 감지 장치(100)는 도 3과 같이 이웃하는 배관(51, 52) 사이의 용접 결합부(60)에 부착되거나 도 4와 같이 이웃하는 배관(51, 52) 사이의 플랜지 결합부(70)에 설치될 수 있다.
초기에 배관(51, 52)이 정상적이라는 전제하에 배관 누출 감지 장치(100)의 플라즈몬 입자층(150)은 초기색을 띤다.
이후, 배관(51, 52)에서 누출이 발생하거나 누출 발생 가능성이 있을 때, 플라즈몬 입자들에 누출되거나 누출 가능성이 있는 유체의 냉기 또는 열기가 전달되고, 이에 따라 플라즈몬 입자들의 배치(ex. 간격)가 달라진다.
참고로, 충격 또는 부식과 같은 외부 요인에 의해 배관(51, 52)의 외벽이 얇아지거나 균열이 발생하거나 이웃하는 배관(51, 52) 사이의 결합 부위가 벌어지는 경우, 해당 부위에서 누출 발생 가능성이 존재한다.
유체의 냉기 또는 열기의 전달로 인해 플라즈몬 입자들의 배치가 달라지면, 플라즈몬 입자들은 초기색과 다른 색을 띠게 되고, 이러한 색 변화를 통해 사용자는 배관(51, 52)의 누출 여부, 예컨대 배관(51, 52)에 누출이 발생하지 않았다거나 배관(51, 52)에 누출이 발생하였다거나 누출 발생 가능성이 있다는 사실을 감지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치를 나타내는 도면으로서, 커버 부재의 일부가 베이스 부재에 임시 부착된 상태를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 배관 누출 감지 장치를 일측에서 도면이고, 도 8은 도 6에 도시된 배관 누출 감지 장치의 일부를 나타내는 도면으로서, 베이스 부재에 임시 부착된 커버 부재의 일부가 베이스 부재에서 분리된 상태를 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 배관 누출 감지 장치를 일측에서 바라본 도면이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치(200)는, 몸체(210)와, 플라즈몬 입자층(250)을 포함한다.
몸체(210)는 베이스 부재(220)와, 커버 부재(230)를 포함한다.
베이스 부재(220)는 배관의 표면에 부착된다. 베이스 부재(220)의 일면에는 접착층(미도시)이 형성된다.
베이스 부재(220)에는 도 7과 같은 관통구(222)가 형성된다. 예컨대, 베이스 부재(220)는 상호 나란하게 연장된 한 쌍의 베이스 유니트(220a, 220b)를 포함할 수 있다. 이때, 관통구(222)는 한 쌍의 베이스 유니트(220a, 220b) 사이에 형성된다.
관통구(222)는 다수로 제공될 수 있다. 다수의 관통구(222)는 베이스 부재(220)의 길이 방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
커버 부재(230)는 도 8 및 도 9와 같이 일부가 베이스 부재(220)에 고정된다. 보다 상세히, 커버 부재(230)의 일단부와 타단부는 베이스 부재(220)에 고정된다.
커버 부재(230)는 도 8 및 도 9와 같이 관통구(222)와 마주보며 배치된다. 커버 부재(230)는 다수로 제공될 수 있다. 다수의 커버 부재(230)는 다수의 관통구(222)에 대응하여 배치될 수 있다.
커버 부재(230)는 도 6 및 도 7과 같이 일부가 포개진 상태에서 베이스 부재(220)에 임시 부착될 수 있다. 이때, 베이스 부재(220)와 커버 부재(230) 사이에 점착제(미도시)가 개재될 수 있다. 점착제는 접착제에 비해 접착 성능이 떨어져, 임시 부착을 위해 사용된다.
커버 부재(230)의 포개진 부분의 일부는 이웃하는 다른 커버 부재(230)와 포개질 수 있다. 이때, 이웃하는 한 쌍의 커버 부재(230)의 포개진 부위는 점착제(미도시)에 의해 임시 부착될 수 있다.
플라즈몬 입자층(250)은 커버 부재(230)의 표면에 형성된다. 플라즈몬 입자층(250)은 커버 부재(230)가 일부 포개져 베이스 부재(220)에 임시 부착된 상태에서 외부에서 플라즈몬 입자층(250)의 색변화를 확인할 수 있는 위치에 형성될 수 있다.
이하, 도 7과 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 누출 감지 장치(200)의 작동을 설명한다.
도 7을 참조하면, 초기에 베이스 부재(220)는 배관의 표면에 부착된다. 이때, 커버 부재(230)는 일부가 포개진 상태에서 베이스 부재(220)에 임시 부착될 수 있다. 이 경우, 작업자는 커버 부재(230)의 표면에 형성된 플라즈몬 입자층(250)의 색변화를 통해 배관의 누출 여부를 감지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 누출 사고 시 누출 압력에 의해 커버 부재(230)는 베이스 부재(220)에서 분리될 수 있다. 달리 표현하면, 누출 사고 시 누출 압력이 커버 부재(230)를 밀어 커버 부재(230)의 임시 부착 부위가 베이스 부재(220)에서 분리될 수 있다.
이때, 커버 부재(230)의 일단부와 타단부가 고정되어 있기 때문에 커버 부재(230)는 베이스 부재(220)에서 완전히 분리되지 않는다. 그리고 커버 부재(230)는 베이스 부재(220)의 관통구(222)와 마주보며 배치되기 때문에 관통구(222)를 통과하여 누출되는 유체가 비산되는 것을 방지한다. 즉, 관통구(222)를 통과하여 누출되는 유체는 커버 부재(230)에 가로막히기 때문에 비산 속도가 저감되고 비산 방향을 전환 할 수 있어 유체의 비산으로 발생되는 문제를 줄이거나 방지할 수 있다.
도 10은 도 8에 도시된 커버 부재의 일 변형례를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 커버 부재(230)에는 다수의 기화 구멍(232)이 형성될 수 있다. 기화 구멍(232)은 커버 부재(230)의 일면에 형성된 플라즈몬 입자층(250)을 관통하여 형성될 수 있다.
누출 사고 시 커버 부재(230)를 충격한 유체는 커버 부재(230)에 막혀 다른 방향으로 이동할 뿐만 아니라 일부는 커버 부재(230)에 형성된 다수의 기화 구멍(232)을 통과하면서 빠르게 기화될 수 있어 비산을 방지하는데 더욱 효과적이다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
51, 52 : 배관
60 : 용접 결합부
70 : 플랜지 결합부
100 : 배관 누출 감지 장치
110 : 몸체
111 : 접착층
150 : 플라즈몬 입자층
200 : 배관 누출 감지 장치
210 : 몸체
220 : 베이스 부재
230 : 커버 부재
250 : 플라즈몬 입자층

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 배관의 표면에 부착되고, 관통구가 형성된 베이스 부재;
    일부가 상기 베이스 부재에 고정되고, 상기 관통구와 마주보며 배치되는 커버 부재; 및
    상기 커버 부재의 표면에 형성된 플라즈몬 입자층을 포함하고,
    상기 커버 부재의 일단부와 타단부는 각각 상기 베이스 부재에 고정되고, 상기 커버 부재는 일부가 포개진 상태에서 상기 베이스 부재에 임시 부착되는, 배관 누출 감지 장치.
  5. 배관의 표면에 부착되고, 관통구가 형성된 베이스 부재;
    일부가 상기 베이스 부재에 고정되고, 상기 관통구와 마주보며 배치되는 커버 부재; 및
    상기 커버 부재의 표면에 형성된 플라즈몬 입자층을 포함하고,
    상기 커버 부재는,
    초기에 일부가 상기 베이스 부재에 임시 부착되고,
    누출 사고 시 누출 압력에 의해 상기 베이스 부재에서 분리되는, 배관 누출 감지 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 관통구는 다수로 제공되고, 상기 다수의 관통구는 상기 베이스 부재의 길이 방향을 따라 이격 배치되고,
    상기 커버 부재는 다수로 제공되고, 상기 커버 부재들 각각은 상기 관통구들 각각에 대응하여 배치되는, 배관 누출 감지 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 커버 부재에는 다수의 기화 구멍이 형성되는, 배관 누출 감지 장치.
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