KR102008805B1 - 관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법 - Google Patents

관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 관로 내부의 결함 측정 장치는 초음파에 대한 주파수를 입력받는 입력유닛; 상기 입력받은 주파수를 갖는 초음파를 발생시키는 초음파 발생기; 상기 결함 검출 장치의 끝단에서 소정의 거리만큼 이격되어 구비되며, 상기 발생된 초음파를 출력하고, 상기 관로의 내부에서 반사되어 돌아오는 반사파를 입력받는 프로브; 및 상기 프로브를 통해서 상기 초음파가 출력된 후 상기 프로브로 상기 반사파가 입력될 때까지의 소요시간을 산출하고, 상기 산출된 소요시간을 기설정된 기준시간과 비교하여 상기 관로 내부의 결함을 검출하는 제어유닛을 포함한다.

Description

관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING DEFECTS IN PIPELINE}
본 발명은 관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 초음파를 이용하여 비파괴적으로 관로 내부의 결함을 검출하는, 관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법이다.
관로시설은 광범위한 지역에 걸쳐 매설되어 있고, 하수관, 가스관, 송유관, 통신선로 등 다수의 지하시설물과 인접한 시설물로서, 시설물 안전관리가 요구되며, 사고가 발생한 경우 사고 원인에 대해서 명확히 규명하여 반복적인 사고 발생을 방지해야 하는 필요성이 있다.
특히, 관로의 부식, 수격압에 의한 충격, 타 시설물과의 전기적 간섭 등의 요인에 의하여 사고가 발생한 경우, 관로의 파열과 함께 다량의 용수가 분출되므로 용수 공급이 중단되고, 침수에 의한 도로 교통 마비 등의 피해가 발생할 수 있다.
이러한 관로의 안전 관리를 위하여 종래에는 파이프와 같은 원통형의 피검체 내부로 진입하여 피검체에 초음파를 방사하고 결함부위에서 반사되는 반사파를 수신함으로써, 피검체 내부의 결함을 검사하는 피검체 결함 검사장치가 개시되었다.
하지만, 종래의 피검체 결함 검사장치는 피검체 내부의 결함을 검사하기 위하여 결함 검사장치가 피검체의 내부로 들어가야 한다는 문제점이 있다.
토양에 매립된 관로의 경우, 관로의 내부로 결함 검사 정치를 삽입시키기 어려울 뿐만 아니라, 관로 내부에 결함 검사 장치를 삽입시킬 때 관로의 주변에 위치한 타 시설물들에 영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 관로의 내부에 삽입되지 않더라도 관로 내부에 결함이 있는지 여부를 검사할 수 있는 관로 내부의 결함 검사 장치의 개발이 필요하다.
KR 10-1615628 B1
본 발명은 관로의 외부에서 초음파를 출력하고, 관로 내부의 결함으로부터 반사되어 돌아오는 반사파를 수신함으로써, 관로의 내부에 삽입되지 않고도 관로 내부의 결함 발생 여부를 검사할 수 있는 관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치는 초음파에 대한 주파수를 입력받는 입력유닛; 상기 입력받은 주파수를 갖는 초음파를 발생시키는 초음파 발생기; 상기 결함 검출 장치의 끝단에서 소정의 거리만큼 이격되어 구비되며, 상기 발생된 초음파를 출력하고, 상기 관로의 내부에서 반사되어 돌아오는 초음파를 입력받는 프로브; 및 상기 프로브를 통해서 상기 초음파가 출력된 후 상기 프로브로 상기 초음파가 입력될 때까지의 소요시간을 산출하고, 상기 산출된 소요시간을 기설정된 기준시간과 비교하여 상기 관로 내부의 결함을 검출하는 제어유닛을 포함할 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 입력유닛을 통해 상기 초음파의 주파수를 입력받은 경우, 상기 주파수를 갖는 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 발생기를 제어할 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 입력유닛을 통해 복수 개의 주파수들을 입력받은 경우, 상기 각 주파수에 대한 상기 소요시간을 산출하고, 상기 산출된 소요시간들의 평균을 상기 기설정된 기준시간과 비교하여, 상기 산출된 소요시간들의 평균이 상기 기설정된 기준시간 미만인 경우, 상기 관로의 내부에 결함이 존재한다고 판단할 수 있다.
상기 결함 검출 장치의 끝단은, 상기 관로의 내부의 유체가 흐르는 방향과 수직으로 상기 관로의 표면과 접촉되며, 상기 프로브는, 상기 관로의 표면을 향해 상기 초음파를 출력할 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 프로브에서 출력된 초음파가 상기 결함 검출 장치의 끝단에 도달하는 시간 및 상기 반사된 초음파가 결함 검출 장치의 끝단에서부터 상기 프로브에 입력될 때까지의 시간을 상기 소요시간에서 제외시킴으로써, 상기 소요시간을 보정할 수 있다.
상기 기설정된 기준시간은, 상기 초음파가 상기 관로의 지름의 거리를 왕복할 때의 소요되는 시간이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 방법은, 초음파에 대한 주파수를 입력받는 단계;
상기 입력받은 주파수를 갖는 초음파를 발생시키는 단계; 상기 관로 내부의 유체가 흐르는 방향과 수직 방향으로 상기 발생된 초음파를 출력시키는 단계; 상기 관로의 내부에서 반사되어 돌아오는 초음파를 입력받는 단계; 상기 초음파를 출력시킨 후 상기 돌아오는 초음파가 입력될 때까지의 소요시간을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 소요시간이 상기 기설정된 기준시간 미만인 경우, 상기 관로 내부에 결함이 존재한다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 출력시키는 단계는, 상기 관로에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에서, 상기 관로내부의 유체들이 흐르는 방향의 수직 방향으로 상기 초음파를 출력시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 입력받는 단계는, 상기 초음파에 대한 복수 개의 주파수들을 입력받는 단계를 포함하며, 상기 발생시키는 단계는, 상기 복수 개의 주파수들이 입력된 순서에 따라 순차적으로 상기 입력된 주파수를 갖는 초음파를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 상기 각각의 주파수를 갖는 초음파에 대해서 산출된 소요시간들의 평균시간이 상기 기설정된 기준시간 미만인 경우, 상기 관로 내부에 결함이 존재한다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산출하는 단계 이후, 상기 발생된 초음파가 출력되어 상기 관로의 표면에 도달할 때까지의 시간 및 상기 반사되어 돌아오는 초음파가 상기 관로의 표면을 통과하여 입력될 때까지의 시간을 상기 소요시간에서 제외시킴으로써, 상기 소요시간을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법은 초음파를 이용하여 비파괴적으로 관로 내부의 결함을 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 관로의 내부에 검출 장치를 삽입하지 않으므로, 관로 및 주변 시설물에 영향을 끼치지 않아, 안전하게 관로 내부의 결함을 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다수의 주파수를 갖는 초음파들을 통해서 관로 내부의 결함을 검출하기 때문에, 잡음의 영향을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 단일 주파수가 아닌 다수의 주파수를 갖는 초음파들을 통해서 관로 내부의 결함을 검출하기 때문에, 먼 거리에 발생한 결함도 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치의 블록도를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치의 구성도를 간략히 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 방법의 순서도를 간략히 도시한 도면이다.
본 명세서에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 즉, 구성요소들을 상기 용어들에 의해 한정하고자 함이 아니다.
본 명세서에서 '포함하다' 라는 표현으로 언급되는 구성요소, 특징, 및 단계는 해당 구성요소, 특징 및 단계가 존재함을 의미하며, 하나 이상의 다른 구성요소, 특징, 단계 및 이와 동등한 것을 배제하고자 함이 아니다.
본 명세서에서 단수형으로 특정되어 언급되지 아니하는 한, 복수의 형태를 포함한다. 즉, 본 명세서에서 언급된 구성요소 등은 하나 이상의 다른 구성요소 등의 존재나 추가를 의미할 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의하여 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다.
즉, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치의 블록도를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치의 구성도를 간략히 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치(100)는 입력유닛(101), 초음파 발생기(103), 프로브(105) 및 제어유닛(107)을 포함할 수 있다.
사용자는 입력유닛(101)을 통해서 발생시킬 초음파의 주파수를 선택할 수 있다. 결함 검출 장치(100)는 다중 주파수를 이용하여 관로(109) 내부의 결함 여부를 측정하므로, 결함의 위치에 무관하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
초음파 발생기(103)는 입력유닛(101)을 통해 입력된 주파수를 갖는 초음파를 발생시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 주파수가 입력되면, 초음파 발생기(103)는 입력유닛(101)에 입력된 주파수 순서대로 각 주파수를 갖는 초음파를 발생시킬 수 있다.
결함 검출 장치(100)의 끝단은 관로(109)의 내부의 유체가 흐르는 방향과 수직으로 관로(109)의 표면과 접촉되며, 프로브(105)는 결함 검출 장치(100)의 끝단에서 소정의 거리(111)만큼 떨어진 위치에 구비될 수 있다.
프로브(105)는 초음파 발생기(103)에서 발생된 초음파를 관로(109)의 표면을 향해 출력할 수 있다. 출력된 초음파는 관로의 표면을 통과하여 관로(109)의 내부로 진입하며, 반사되는 반사파를 입력받을 수 있다.
관로(109)의 내부에 결함이 존재하는 경우에는 프로브(105)에서 출력된 초음파는 결함에 반사된 반사파가 프로브(105)에 입력되며, 결함이 존재하지 않는 경우에는 관로(109)의 내벽에 반사된 반사파가 프로브(105)에 입력될 수 있다.
제어유닛(107)은 입력유닛(101)을 통해 입력된 주파수를 갖는 초음파를 발생시키도록 초음파 발생기(103)를 제어하고, 발생된 초음파가 프로브(105)를 통해서 출력되도록 프로브(105)를 제어할 수 있다.
예컨대, 입력유닛(101)을 통해서 복수 개의 주파수가 입력된 경우, 제어유닛(107)은 프로브(105)를 통해서 출력되는 제1 주파수를 갖는 초음파의 반사파가 프로브(105)에 입력된 후, 제2 주파수를 갖는 초음파를 출력하도록 프로브(105)를 제어할 수 있다.
즉, 제어유닛(107)은 제1 주파수를 갖는 초음파의 반사파와 제2 주파수를 갖는 초음파와 간섭이 일어나지 않도록, 프로브(105)에 제1 주파수를 갖는 초음파의 반사가 입력되면, 다음 차수의 주파수를 갖는 초음파를 출력시킬 수 있다.
제어유닛(107)은 프로브(105)를 통해서 초음파가 출력된 후부터 프로브(105)로 출력된 초음파의 반사파가 입력될 때까지의 소요시간을 산출할 수 있다.
이때, 제어유닛(107)은 프로브(105)에서 출력된 초음파가 결함 검출 장치(100)의 끝단까지 이동하는데 걸리는 시간 및 출력된 초음파의 반사파가 결함 걸출 장치(100)의 끝단에서 프로브(105)까지 이동하는데 걸리는 시간을 산출된 소요시간에서 제외시킴으로써, 산출된 소요시간을 보정할 수 있다.
즉, 프로브(105)는 결함 검출 장치(100)의 끝단에서 소정의 거리(111)만큼 떨어진 위치에 구비되어 있으므로, 제어유닛(107)은 소정의 거리(111)를 초음파 및 반사파가 이동하는 시간을 보정함으로써, 보다 정확한 소요시간을 산출할 수 있다.
산출된 소요시간을 보정한 후, 제어유닛(107)은 보정한 소요시간을 기설정된 소요시간과 비교하여, 보정한 소요시간이 기설정된 소요시간 미만인 경우에 관로(109)의 내부에 결함이 존재한다고 판단할 수 있으며, 보정한 소요시간에 기반하여 관로(109)의 표면에서부터 결함까지의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 제어유닛(107)은 입력유닛(101)을 통해 복수 개의 주파수가 입력된 경우, 각 주파수마다 소요시간을 산출하고, 산출된 소요시간들을 보정한 후, 보정된 소요시간들의 평균을 구할 수 있다. 그 후, 소요시간들의 평균을 기설정된 소요시간과 비교함으로써 결함 존재 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있으며, 결함의 위치도 보다 정확하게 측정할 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 장치(100)는 복수회의 초음파 방사를 통해서 관로 내부의 결함을 검출하기 때문에, 결함의 존재 유뮤 및 위치를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 방법의 순서도를 간략히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 내부의 결함 검출 방법은 초음파를 발생시키는 단계(S101), 초음파를 출력시키는 단계(S103), 반사파를 입력받는 단계(S105), 소요시간을 산출하는 단계(S107), 소요시간을 보정하는 단계(S109) 및 관로 내부의 결함을 검출하는 단계(S111)를 포함할 수 있다.
초음파를 발생시키는 단계(S101)는 초음파에 대한 주파수를 입력받고, 입력받은 주파수를 갖는 초음파를 발생시키는 단계이다.
초음파에 대한 주파수는 하나의 주파수만을 입력받을 수 있고, 복수 개의 주파수를 입력받을 수도 있다. 예컨대, 복수 개의 주파수를 입력받은 경우, 제어유닛(107)은 입력받은 순서에 따라 초음파를 발생시키도록 초음파 발생기(103)을 제어할 수 있다.
초음파를 출력시키는 단계(S103)는 관로 내부의 유체가 흐르는 방향과 수직 방향으로 초음파를 출력시키는 단계이다.
결함 검출 장치(100)의 끝단은 관로(109)의 표면에 접촉되고, 프로브(105)의 초음파 출력방향은 결함 검출 장치(100)의 끝단 방향이므로, 초음파는 관로 내부의 유체가 흐르는 방향과 수직방향으로 출력될 수 있다.
반사파를 입력받는 단계(S105)는 관로(109)의 내부로 진입한 초음파가 결함 또는 관로(109)의 내부면에 반사된 반사파가 프로브(105)로 입력되는 단계이다.
소요시간을 산출하는 단계(S107)는 프로브(105)에서 초음파를 출력시킨 후부터 반사파가 프로브(105)에 입력될 때까지 소요시간을 산출하는 단계이다.
소요시간을 보정하는 단계(S109)는 산출된 소요시간을 보정하는 단계로서, 출력된 초음파가 프로브(105)에서부터 결함 검출 장치(100)의 끝단에 도달할 때까지 소요된 시간 및 반사파가 결함 검출 장치(100)의 끝단에서부터 프로브(105)에 입력될 때까지 소요된 시간을 산출된 소요시간에서 제외시킴으로써, 산출된 소요시간을 보정하는 단계이다.
예컨대, 프로브(105)는 결함 측정 장치(100)의 끝단에서 소정의 거리(111)만큼 이격된 위치에 구비되기 때문에, 초음파가 프로브(105)와 결함 측정 장치(100)의 끝단, 즉, 관로(109)의 표면 사이를 이동하는데 소요되는 시간을 제거함으로써, 초음파가 관로(109)의 내부에서 이동하는데 소요된 시간이 산출될 수 있다.
관로 내부의 결함을 검출하는 단계(S111)는 기설정된 소요시간과 산출된 소요시간을 비교하여, 관로(109)의 내부에 결함이 존재하는지, 존재한다면 관로(109)의 표면에서부터 얼마나 떨어진 위치에 존재하는지를 검출하는 단계이다.
기설정된 소요시간이란, 초음파가 관로(109)의 지름의 길이를 왕복할 때 소요되는 시간이다. 제어유닛(107)은 기설정된 소요시간을 산출되어 보정된 소요시간과 비교하여, 보정된 소요시간이 기설정된 소요시간 미만인 경우, 관로(109)의 내부에 결하미 존재한다고 판단할 수 있다.
예컨대, 기설정된 소요시간이 1초인데 산출된 시간이 0.5초인 경우, 제어유닛(107)은 관로(109)의 내부에 결함이 존재하며, 결함은 결함 검출 장치(100)의 끝단이 적촉된 관로의 표면에서부터 초음파의 속도로 0.5초만큼 떨어진 위치에 있는 것이라 판단할 수 있다.
또한, 복수 개의 주파수가 입력된 경우, 제어유닛(107)은 입력된 순서에 따라 각 주파수를 갖는 초음파를 이용한 소요시간을 산출할 수 있다.
예컨대, 복수 개의 주파수가 입력된 경우, 제어유닛(107)은 주파수가 입력된 순서에 따라 제1차 주파수를 갖는 초음파를 발생시키도록 초음파 발생기(101)를 제어한다. 그리고 프로브(105)를 통해서 제1차 주파수를 갖는 초음파를 출력시키고, 프로브(105)가 반사되는 반사파를 입력받고 난 후에 제2차 주파수를 갖는 초음파를 발생시키도록 초음파 발생기(101)를 제어한다.
즉, 제1차 주파수를 갖는 초음파의 반사파와 제2차 주파수를 갖는 초음파와 간섭이 생기지 않도록, 제어유닛(107)은 입력된 순서에 따라 해당 차수의 주파수를 갖는 초음파를 이용하여 관로(109) 내부의 결함을 검출함으로써, 오차를 최소화하고, 복수 회에 걸친 결함 검출을 통해서 정확도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 단일 주파수가 아닌 다수의 주파수를 갖는 초음파들을 통해서 관로 내부의 결함을 검출하기 때문에, 먼 거리에 발생한 결함도 검출할 수 있는 장점이 있다.
비록 본 명세서에서의 설명은 예시적인 몇 가지 양상으로 나타났지만, 다양한 수정이나 변경이 후술되는 특허청구범위에 의해 정의되는 범주로부터 이루어질 수 있으며, 본 발명의 기술적인 보호범위는 다음의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 결함 검출 장치
101 : 입력유닛
103 : 초음파 발생기
105 : 프로브
107 : 제어유닛
109 : 관로
111 : 소정의 거리

Claims (12)

  1. 끝단이 관로의 표면에 접촉되어 상기 관로 내부의 결함을 검출하는 장치에 있어서,
    초음파에 대한 주파수를 입력받는 입력유닛;
    상기 입력받은 주파수를 갖는 초음파를 발생시키는 초음파 발생기;
    상기 초음파 발생기에서 발생된 초음파를 상기 관로로 출력하고, 상기 관로의 내부에서 반사되어 돌아오는 반사파를 입력받는 것으로서, 상기 결함 검출 장치의 끝단에서 상기 관로로부터 멀어지는 방향으로 소정거리만큼 이격되게 설치된 프로브; 및
    상기 프로브를 통해서 상기 초음파가 출력된 후 상기 프로브로 상기 반사파가 입력될 때까지의 소요시간을 산출하고, 상기 산출된 소요시간을 기설정된 기준시간과 비교하여 상기 관로 내부의 결함을 검출하는 제어유닛;을 포함하고,
    상기 제어유닛은,
    상기 프로브에서 출력된 초음파가 상기 결함 검출 장치의 끝단에 도달하는 시간 및 상기 반사파가 상기 결함 검출 장치의 끝단에서부터 상기 프로브에 입력될 때까지의 시간을 상기 소요시간에서 제외시킴으로써, 상기 소요시간을 보정하는,
    관로 내부의 결함 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 입력유닛을 통해 상기 초음파의 주파수를 입력받은 경우, 상기 주파수를 갖는 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 발생기를 제어하는,
    관로 내부의 결함 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 입력유닛을 통해 복수 개의 주파수들을 입력받은 경우, 상기 각 주파수에 대한 상기 소요시간을 산출하고,
    상기 산출된 소요시간들의 평균을 상기 기설정된 기준시간과 비교하여, 상기 산출된 소요시간들의 평균이 상기 기설정된 기준시간 미만인 경우, 상기 관로의 내부에 결함이 존재한다고 판단하는,
    관로 내부의 결함 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결함 검출 장치의 끝단은,
    상기 관로의 내부의 유체가 흐르는 방향과 수직으로 상기 관로의 표면과 접촉되며,
    상기 프로브는,
    상기 관로의 표면을 향해 상기 초음파를 출력하는,
    관로 내부의 결함 검출 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 기준시간은,
    상기 초음파가 상기 관로의 지름의 거리를 왕복할 때의 소요되는 시간인,
    관로 내부의 결함 검출 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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