KR102111161B1 - 다기능 부식 프로브 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적층된 시편의 물리적 변화치를 기초로 하여 배관의 일반부식과 집중부식 동시에 감지할 수 있는 다기능 부식 프로브 시스템에 관한 것이다.
이러한 다기능 부식 프로브 시스템은 복수 개의 시편과 복수 개의 절연층이 교대로 적층 형성되어, 배관의 일부에 삽입되는 센싱부;
복수 개의 시편의 일측에 일단이 각각 설치된 양전극선과 복수 개의 시편의 타측에 일단이 설치된 음전극선 그리고 복수 개의 양전극선의 타단과 복수 개의 상기 음전극선의 타단이 연결되는 전원제어부; 및 전원제어부와 연결되어, 전원제어부에서 출력되는 전류를 산출하여 시간에 따른 저항의 그래프 및 전류의 그래프를 출력하는 그래프출력부를 포함한다.

Description

다기능 부식 프로브 시스템{Corrosion Probe System of Multifunction}
본 발명은 배관의 부식 및 침식에 대한 정보를 제공하는 프로브와 관련된 기술이다.
배관은 고압의 가스 및 오일이 이동할 수 있도록 하는 경로를 제공한다. 배관은 가스 및 오일의 안정적으로 이동에 있어 중요한 요소가 된다. 이에, 배관은 항시 관리되고 있으며 관리의 필요성도 중요하게 여겨지고 있다.
현재, 배관을 관리하는 방법 가운데 배관의 다양한 형태의 부식 및 침식에 대한 정보를 취득하며 배관을 관리하는 방법과 이를 통해 배관의 일반부식 또는 배관의 집중부식 등에 대한 부식률을 산출하는 방법이 주를 이루고 있다.
그러나, 종래의 배관의 부식 및 침식률을 감지하는 장치들은 일반부식 또는 집중부식 중 어느 하나만을 측정할 수 있다. 그리고, 소프트웨어에 기반한 부식 감지가 대다수를 이루며 물리적인 변화에 기반한 부식 및 침식률을 산출하지 못해 신뢰도가 높지 않은 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0400681호 (공고일자: 2003.10.08.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 복수 개의 시편을 측정하고, 적층 된 시편의 물리적 변화를 기초로 하여 배관의 일반부식과 집중부식 동시에 감지할 수 있는 다기능 부식 프로브 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다기능 부식 프로브 시스템은, 복수 개의 시편과 복수 개의 절연층이 교대로 적층 형성되어, 배관의 일부에 삽입되는 센싱부;
복수 개의 상기 시편의 일측에 일단이 각각 설치된 양전극선;
복수 개의 상기 시편의 타측에 일단이 설치된 음전극선;
일단이 복수 개의 상기 양전극선의 타단에 연결되고, 타단이 복수 개의 상기 음전극선의 타단에 연결되어, 복수 개의 상기 시편에 전기를 인가하는 전원제어부;
상기 전원제어부와 연결되어, 상기 전원제어부에서 출력되는 전류를 산출하여 시간에 따른 저항의 그래프 및 전류의 그래프를 출력하는 그래프출력부를 포함하고,
상기 시편은,
제1시편, 제2시편 및 제3시편을 포함하여, 상기 배관과 동일한 재질로 형성되고,
상기 제3시편은 상기 제2시편보다 두껍고,
상기 제2시편은 상기 제1시편보다 두껍고,
상기 절연층은,
제1절연층과 상기 제2절연층을 포함하고,
상기 1절연층과 제2절연층은 동일한 두께로 형성되며
상기 제1절연층은 상기 제1시편과 상기 제2시편 사이에 삽입되고, 상기 제2절연층은 상기 제2시편과 상기 제3시편 사이에 삽입되고,
상기 양전극선은,
상기 제1시편의 일측에 연결되는 제1양전극선,
상기 제2시편의 일측에 연결되는 제2양전극선,
상기 제3시편의 일측에 연결되는 제3양전극선을 포함하고,
상기 음전극선은,
상기 제1시편의 타측에 연결되는 제1음전극선,
상기 제2시편의 타측에 연결되는 제2음전극선,
상기 제3시편의 타측에 연결되는 제3음전극선을 포함하고,
상기 전원제어부는,
상기 제1양전극선의 타단과 상기 제1음전극선의 타단과 연결되는 제1전원제어모듈,
상기 제2양전극선의 타단과 상기 제2음전극선의 타단과 연결되는 제2전원제어모듈,
상기 제3양전극선의 타단과 상기 제3음전극선의 타단과 연결되는 제3전원제어모듈을 포함하고,
상기 그래프출력부는,
산출된 전류를 입력 받아, 전류값을 저항의 그래프 및 전류의 그래프를 변환하여 출력하는 소프트웨어가 설치된 컴퓨터와 기준 값 이상으로 저항값 또는 전류값이 변화되면 경보를 발생시키는 경보발생모듈을 포함한다.
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복수 개의 상기 시편은 상기 배관과 동일한 재질로 형성되고, 복수 개의 상기 시편과 복수 개의 상기 절연층은 적층되어 절연모듈로 피복될 수 있다.
본 발명에 따른 다기능 부식 프로브 시스템은 배관의 일반부식과 집중부식을 동시에 감지하며 배관의 부식 상태를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 한다. 더욱이, 본 발명은 프로브부의 물리적인 상태변화를 통해 배관의 부식을 감지하며 측정되는 정보에 대해 높은 신뢰성을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 부식 프로브 시스템의 사용 상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 부식 프로브 시스템의 작동도이다.
도 4는 도 1의 모니터링부에서 측정되는 프로브부의 제1시편, 제2시편 및 제3시편에서 저항값을 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 도 1의 프로브부의 레이어들이 부식되었을 때, 부식된 레이어들의 저항값과 부식되지 않은 레이어들의 저항값을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 하기 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 본 명세서 상에서의 도면은 도면에 참조에 의한 설명이 명확하게 이해될 수 있도록 본 발명을 이루는 구성요소의 일부가 다소 과장되게 도시되어 있어, 본 발명의 형상이 도면 상에 도시된 것과 동일하지 않을 수 있다.
이하, 본 발명의 설명의 이해를 돕는 도면을 참조하여, 본 발명의 다기능 부식 프로브 시스템에 대해 설명한다. 다만, 본 명세서 상에서는 본 발명에 대한 설명이 명확하고 간결해질 수 있도록, 도 1을 참조하여 다기능 부식 프로브 시스템 및 다기능 부식 프로브 시스템이 사용되는 곳에 대해 개괄적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 부식 프로브 시스템의 사용 상태도이다.
다기능 부식 프로브 시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 가스(B)가 유동하는 배관(A)에 설치되어, 복수 개의 시편의 물리적 형태의 변형과 각 시편의 저항 변동값을 통해 배관의 일반부식과 집중부식 동시에 감지할 수 있다. 다시 말해, 다기능 부식 프로브 시스템(1)은 시편의 물리적 형태의 변형과 저항 변동값으로부터 배관의 점증적인 부식 및 급격한 부식을 동시에 측정할 수 있다. 여기서, 배관(A)은 내부를 흐르는 가스에 의해 유동 가속형 부식(FAC: Flow Accelerated Corrosion)이나 침식되어 두께가 얇아지는 배관이다.
본 발명의 다기능 부식 프로브 시스템(1)은 복수 개의 시편(110)과 복수 개의 절연층(120)이 적층된 센싱부(10), 센싱부(10)와 전극선으로 연결된 전원제어부(20) 및 전원제어부(20)와 연결되어 수신되는 데이터로 그래프를 형성하는 그래프출력부(30)를 구성요소로 포함한다.
이하, 도 2를 참조하여 다기능 부식 프로브 시스템을 구성하는 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브부의 구조를 나타낸 도면이다.
센싱부(10)는 배관의 침식 및 부식을 감지한다. 이러한 센싱부(10)는 일단이 배관(A)의 일부에 삽입되고 타단이 전원제어부(20)와 연결된다.
센싱부(10)는 배관(A)과 동일한 재질의 복수 개의 시편(110)과 복수 개의 시편(110) 사이에 삽입되는 복수 개의 절연층(120) 그리고 복수 개의 시편(110)과 복수 개의 절연층(120)을 덮으며 전원제어부(20)에서 발생되는 전파를 차단하는 절연모듈(130) 등으로 구성될 수 있다. 일례로, 센싱부(10)는 제1시편(111)이 형성되고, 제1시편(111)의 위에 제1절연층(121)이 형성되고 제1절연층(121)의 위에 제2시편(112)이 적층되고, 제2시편(112) 위에 제2절연층(122)이 형성되고 제2절연층(122)의 위에 제3시편(113)이 형성되는 구조가 될 수 있다. 그리고 적층된 복수 개의 시편(110)과 복수 개의 절연층(120)이 절연모듈(130)로 둘러싸인 구조로 형성될 수 있다. 이와 같은 센싱부(10)는 시편(110)이 배관(A)의 침식 및 부식에 대응되도록 부식 또는 타공 되며 전원제어부(20)에서 출력되는 전류의 크기에 따라 배관(A)의 부식을 감지할 수 있다.
아울러, 센싱부(10)의 복수 개의 시편 및 복수 개의 절연층은 배관(A)의 부식을 최대한 짧은 시간에 파악할 수 있도록 마이크로 단위로 형성될 수 있다. 일례로, 제3시편(113)은 80μm의 두께로 형성되고, 제2시편(112)은 제3시편의 두께 보다 얇은 40μm의 두께 그리고 제1시편(111)은 제2시편(112)의 두께 보다 얇은 20μm의 두께로 형성될 수 있다. 즉, 제3시편(113)은 제2시편(112)보다 두껍고, 제2시편(112)은 제1시편(111)보다 두껍게 형성될 수 있다. 그리고 제1절연층(121)과 제2절연층(122)은 동일한 두께로 형성되되 제1시편의 두께 보다 20배 얇은 1μm의 두께로 형성될 수 있다. 이와 같은 두께의 제1절연층(121)과 제2절연층(122)은 배관 부식의 진행에 최소한의 영향을 미치게 하기 위해 온도, 압력에는 내구성이 뛰어나고 물, 부식환경에는 매우 취약한 소재로 형성된다.
전원제어부(20)는 전술한 복수 개의 시편(110)에 전기를 인가하며 복수 개의 시편(110)이 전류가 도통되도록 한다. 다시 말해, 전원제어부(20)는 복수 개의 양전극선(210) 그리고 복수 개의 음전극선(220)이 각각 시편(110)의 일단과 타단에 연결되어, 복수 개의 시편(110)에 전기를 인가한다. 여기서, 복수 개의 양전극선(210)은 제1시편(111)의 일측에 연결되는 제1양전극선(211), 제2시편(112)의 일측에 연결되는 제2양전극선(212) 그리고 제3시편의 일측에 연결되는 제3양전극선(213)이 된다. 그리고 복수 개의 음전극선(220)은 제1시편의 타측에 연결되는 제1음전극선(221), 제2시편의 타측에 연결되는 제2음전극선(222) 그리고 제3시편의 타측에 연결되는 제3음전극선(223)이 된다.
전원제어부(20)는 제1양전극선(211) 내지 제3양전극선(213) 그리고 제1음전극선(221) 내지 제3음전극선(223)에 대응하여 제1양전극선의 타단과 제1음전극선의 타단과 연결되는 제1전원제어모듈(201), 제2양전극선의 타단과 제2음전극선의 타단과 연결되는 제2전원제어모듈(202) 그리고 제3양전극선의 타단과 제3음전극선의 타단과 연결되는 제3전원제어모듈(203)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 이와 같은 제1전원제어모듈(201) 내지 제3전원제어모듈(203)은 개별적으로 작동하며 서로에 영향 없이 제1시편(111) 내지 제3시편(113)에 전류를 인가할 수 있다. 그리고 각각 그래프출력부(30)에 제1시편(111) 내지 제3시편(113)에 대한 데이터를 전송할 수 있다.
그래프출력부(30)는 전원제어부(20)와 연결되어 전원제어부(20)에서 출력되는 전류를 산출한다. 그리고 산출된 전류값을 기반으로 해 시간에 따른 저항값 변화 그래프 또는 전류값 변화의 그래프를 출력할 수 있다. 이와 같은 그래프출력부(30)는 수신되는 데이터를 그래프로 변환하여 출력하는 소프트웨어가 설치된 컴퓨터가 될 수 있다. 아울러 그래프출력부(30)는 경보발생모듈(21)을 더 포함하여, 저항값의 변화 값 또는 전류값의 변화 값이 기준값 이상으로 변화되면 경보를 발생시킬 수 있다. 일례로, 경보발생모듈(21)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 저항값이 R_1A에 도달하게 되면 경보를 발생시킬 수 있다. 도 4에 도시된 그래프의 나타내는 Y축 R값은 시편의 손실을 나타낸다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 다기능 부식 프로브 시스템이 작동되며 배관의 일반부식을 감지하는 상태를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 부식 프로브 시스템의 작동도이고, 도 4는 도 1의 모니터링부에서 측정되는 프로브부의 제1시편, 제2시편 및 제3시편에서 저항값을 나타낸 그래프이다.
제1시편(111), 제2시편(112) 및 제3시편(113)은 배관의 부식을 측정하기 위한 조각이 될 수 있다. 이러한 제1시편(111), 제2시편(112) 및 제3시편(113)은 배관의 부식을 보다 정확하게 파악할 수 있도록 배관과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1시편(111) 내지 제3시편(113)은 전원제어부(20)와 연결되어 전원제어부(20)로부터 전류를 인가 받을 수 있다. 이러한 제1시편(111) 내지 제3시편(113)은 도체가 되지만 전류의 입장에서 저항성분이 될 수 있다. 제1시편(111) 내지 제3시편(113)의 저항값은 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다. 여기서, 제1시편(111)의 저항값은 배관(A)의 부식에 따라 점차적으로 커지는 상태를 나타내고, 제2시편(112) 및 제3시편(113)은 시간에 따라 일정한 저항값의 상태를 나타내고 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 다기능 부식 프로브 시스템이 작동되며 배관의 일반부식과 집중부식을 동시에 감지하는 상태를 설명한다.
도 5 내지 도 8은 도 1의 프로브부의 레이어들이 부식되었을 때, 부식된 레이어들의 저항값과 부식되지 않은 레이어들의 저항값을 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 배관(A)을 이동하는 가스에 의해 제1레이어인 제1시편(111)에 구멍(C)이 생길 수 있다. 이때, 제1시편(111)의 저항값은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 0 내지 t-1 시점까지 서서히 변화되다가 t-1 이후 급격히 변화될 수 있다. 아울러, 제2레이어가 되는 제1절연층(121)에는 제1시편(111)에 구멍(C)이 형성될 때, 바로 구멍(C)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제3레이어인 제2시편(112)의 저항값은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 t-1 시점 이후 저항이 변경될 수 있다. 반면, 제5레이어가 되는 제3시편(113)의 저항값은 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 0시점부터 계속해서 일정한 저항값을 나타낼 수 있다.
또한, 제1시편(111)에 구멍이 형성된 이후 소정시간 이후의 시간 즉, t-2 시점에서 도 7에 도시된 바와 같이, 제3시편(113)에 구멍(C)이 형성되면 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 제3시편(113)의 저항값은 급격히 증가할 수 있다. 그리고 이때, 제4레이어가 되는 제2절연층(122)에는 구멍이 형성되어, 제5레이이가 되는 제3시편(113)의 저항값은 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 변경될 수 있다.
다기능 부식 프로브 시스템(1)은 가장 아래의 위치한 제1시편(111)의 점차적인 저항값 변화에 따라 배관의 일반적인 부식을 파악할 수 있다. 그리고 제1시편 내지 제3시편(111~113)에 구멍이 형성되었을 때, 시편의 급작스러운 저항값 변화를 감지할 수 있다. 일례로, 다기능 부식 프로브 시스템(1)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 제1시편(111)이 0에서 t-1 시점까지 저항값이 서서히 증가하여 R_11의 저항값을 나타낼 수 있다. 그리고 이를 통해, 배관이 서서히 부식되어 10~12μm 정도 부식 되었다는 정보를 추출할 수 있다. 그리고 다기능 부식 프로브 시스템(1)은 이러한 정보에 기반해 배관이 일반적으로 부식되고 있음을 파악할 수 있다. 그리고 제1시편(111) 그리고 제3시편(113)등에 구멍이 형성되어 저항 값 및 전류 값이 급격히 변화되면 이를 통해 센싱부(10)가 설치된 인근 부근에 집중적인 부식이 발생되고 있음을 파악할 수 있다. 다시 말해, 다기능 부식 프로브 시스템(1)은 복수 개의 시편의 물리적 형태의 변형과 각 시편의 저항 변동값을 통해 배관(A)의 일반부식과 집중부식을 동시에 파악 할 수 있도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
1: 다기능 부식 프로브 시스템
10: 센싱부
110: 시편
111: 제1시편 112: 제2시편
113: 제3시편 120: 절연층
121: 제1절연층 122: 제2절연층
130: 절연모듈
20: 전원제어부 21: 경보발생모듈
201: 제1전원제어모듈 202: 제2전원제어모듈
203: 제3전원제어모듈
210: 양전극선 211: 제1양전극선
212: 제2양전극선 213: 제3양전극선
220: 음전극선 221: 제1음전극선
222: 제2음전극선 223: 제3음전극선
30: 그래프출력부 A: 배관
B: 가스 C: 구멍

Claims (5)

  1. 복수 개의 시편(110)과 복수 개의 절연층(120)이 교대로 적층 형성되어, 배관(A)의 일부에 삽입되는 센싱부(10);
    복수 개의 상기 시편의 일측에 일단이 각각 설치된 양전극선(210);
    복수 개의 상기 시편의 타측에 일단이 설치된 음전극선(220);
    일단이 복수 개의 상기 양전극선의 타단에 연결되고, 타단이 복수 개의 상기 음전극선의 타단에 연결되어, 복수 개의 상기 시편에 전기를 인가하는 전원제어부(20);
    상기 전원제어부(20)와 연결되어, 상기 전원제어부(20)에서 출력되는 전류를 산출하여 시간에 따른 저항의 그래프 및 전류의 그래프를 출력하는 그래프출력부(30)를 포함하고,
    상기 시편(110)은,
    제1시편(111), 제2시편(112) 및 제3시편(113)을 포함하여, 상기 배관(A)과 동일한 재질로 형성되고,
    상기 제3시편(113)은 상기 제2시편(112)보다 두껍고,
    상기 제2시편(112)은 상기 제1시편(111)보다 두껍고,
    상기 절연층(120)은,
    제1절연층(121)과 제2절연층(122)을 포함하고,
    상기 제1절연층(121)과 제2절연층(122)은 동일한 두께로 형성되며
    상기 제1절연층(121)은 상기 제1시편(111)과 상기 제2시편(112) 사이에 삽입되고, 상기 제2절연층(122)은 상기 제2시편(112)과 상기 제3시편(113) 사이에 삽입되고,
    상기 양전극선(210)은,
    상기 제1시편의 일측에 연결되는 제1양전극선(211),
    상기 제2시편의 일측에 연결되는 제2양전극선(212),
    상기 제3시편의 일측에 연결되는 제3양전극선(213)을 포함하고,
    상기 음전극선(220)은,
    상기 제1시편의 타측에 연결되는 제1음전극선(221),
    상기 제2시편의 타측에 연결되는 제2음전극선(222),
    상기 제3시편의 타측에 연결되는 제3음전극선(223)을 포함하고,
    상기 전원제어부(20)는,
    상기 제1양전극선의 타단과 상기 제1음전극선의 타단과 연결되는 제1전원제어모듈(201),
    상기 제2양전극선의 타단과 상기 제2음전극선의 타단과 연결되는 제2전원제어모듈(202),
    상기 제3양전극선의 타단과 상기 제3음전극선의 타단과 연결되는 제3전원제어모듈(203)을 포함하고,
    상기 그래프출력부(30)는,
    산출된 전류를 입력 받아, 전류값을 저항의 그래프 및 전류의 그래프를 변환하여 출력하는 소프트웨어가 설치된 컴퓨터와 기준 값 이상으로 저항값 또는 전류값이 변화되면 경보를 발생시키는 경보발생모듈(21)을 포함하는, 다기능 부식 프로브 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    복수 개의 상기 시편(110)은 상기 배관(A)과 동일한 재질로 형성되고, 복수 개의 상기 시편(110)과 복수 개의 상기 절연층(120)은 적층되어 절연모듈(130)로 피복되는, 다기능 부식 프로브 시스템.
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