KR102197399B1 - 가스배관 검사장치용 센서 커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스배관 검사장치에 해당하는 피그(PIG, Pipline Inspection Gauge)의 주행 동체 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어져 설치되는 센서 커버에 관한 것으로, 상기 주행 동체의 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어질 경우 원뿔대 형상을 이루는 판형 몸체로, 일측에 상기 주행 동체 둘레 상에 설치 가능하도록 적어도 하나 이상의 연결홀이 마련되는 제1커버 몸체부; 상기 제1커버 몸체부의 외측 일단으로부터 소정의 각도로 기울어져 연장 형성되는 제2커버 몸체부; 및 상기 제2커버 몸체부의 외측 일단으로부터 상기 주행 동체의 둘레 방향을 따라 상호 등간격으로 이격되어 유동 여유공간을 가지도록 분기되는 형태로 연장 형성되어 다수의 가지구조를 갖추며, 다수의 가지구조 각각의 외측 일단에 가스배관 검사용 센서를 설치되는 센서 설치부;를 포함하며, 상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 및 폴리올(Polyol) 경화제를 소정의 비율로 혼합하여 마련되는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)를 주제로 하는 센서 커버 제조용 조성물을 이용한 금형을 통해 일체로 마련된다.

Description

가스배관 검사장치용 센서 커버 {SENSOR COVER FOR PIPELINE INSPECTION GAU+GE}

본 발명은 가스배관 검사장치에 해당하는 피그(PIG, Pipline Inspection Gauge)의 주행 동체에 설치되어 가스배관 검사용 센서의 배관 내주면상 접촉을 통한 센싱 상태 유지시키고, 외부요소들로부터 센서의 작동상태를 보호하는 센서 커버에 관한 것이다.

본 발명은 중소벤처기업부와 중소기업기술정보진흥원이 지원하는 창업성장-기술개발 사업으로 수행된 자기누설(MFL)용 Arm Sensor Cover 국산화 개발 과제에 대한 연구결과로서, 구체적으로 본 연구와 관련된 사항은 아래와 같다.

- 고유과제번호 : S270366

- 부처명 : 중소벤처기업부

- 연구관리전문기관 : 중소기업기술정보진흥원

- 연구사업명 : 창업성장-기술개발 사업

- 연구과제명: 자기누설(MFL)용 Arm Sensor Cover 국산화 개발

- 주관기관 : 시화우레탄

- 연구기간 : 2019.06.27.~2020.06.26

피그(PIG, Pipline Inspection Gauge)는 가스 공급을 위해 국토에 매설된 배관의 상태 검사 및 관리를 수행하는 배관 유지보수용 검사장비로서, 배관 내부를 이동하며 배관청소와 함께 비파괴 검사를 수행하여 배관의 장기간 이용에 따라 내부에 유입되는 이물질 및 수분에 의해 가스 공급에 어려움이 발생하고 부생가스(by-product gas)에 의한 부식으로 가스가 누출되는 사고를 예방할 수 있다.

이러한 피그와 같은 가스배관 검사장치는 배관 내를 이동하며 배관 청소와 함께 비파괴 검사를 수행하는 과정에서 검사에 기반이 되는 배관 상태에 관한 각종 정보를 수집하기 위해 가스배관 검사장치는 배관 내주면을 따라 매우 촘촘하게 배관과 접촉하는 다수의 센서 모듈을 갖추고 있다.

이에 따라 가스배관 검사장치는 센서 모듈이 장기간 검사를 수행하는 동안 쉽게 위치를 이탈하거나 파손되지 않도록 하기 위해 일반적으로 센서 보호용 커버 역시 같이 설치된다.

최근, 가스배관 검사장치의 기능적 개선 및 검사 효율상의 증진을 위한 기술 개발에 다양한 시도들이 이루어지고 있으며, 특히 센서 보호를 위해 가스배관 검사장치에 설치되는 커버를 구조적으로 변형하여 기존과 차별화된 기능성을 부가하고자 하는 경우 또한 있었다.

이와 관련하여 가스배관 검사장치의 센서 커버의 구조적, 구성적 부가를 통한 기능적 개선을 시도하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 등록특허공보 제10-1491416호의 "자기누설 피그"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.

그러나 센서 보호를 위해 가스배관 검사장치에 설치되는 커버의 경우 연결된 센서를 가스 배관 내주면 상에 접하도록 한 상태를 검사가 수행되는 장기간의 시간동알 지속 유지함은 물론이고, 외부의 센서의 작동 상태에 영향을 줄 수 있는 다양한 요소들로부터 센서를 안전하게 지키기 위해서는 재질적으로 소정의 경도 및 강도와 같은 기계적 물성을 갖춰야 함은 물론이고 소정의 신율 및 반발탄성과 같은 탄성적 물성 또한 갖춰야 함이 가장 중요하다.

따라서 종래기술을 비롯한 기존의 가스배관 검사장치에 설치되는 센서 커버들과 달리 재질적 특성의 개선을 통해 경도 및 강도와 같은 기계적 물성과 신율 및 반발탄성과 같은 탄성적 물성을 변화시켜 가스배관 검사장치의 센서에 대한 보호가 장기간 아무런 문제없이 유지되도록 하여 마모감량 및 내구성의 수준을 고도화시키고 결과적을 센서를 통해 수집되는 정보의 오류 발생률을 크게 낮춤은 물론이고, 비용적 측면에서도 훨씬 효율적인 센서 커버의 개발이 지속 요구되고 있다.

이에 더해, 현재 가스배관 검사장치에 설치되는 센서 커버의 경우 미국의 제조사가 생산하는 부품을 수입하여 사용하는 것에 그쳐있는 상태로서 장장납기와 수입단가 등의 문제로 인해 국산화 개발에 많은 필요성이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 경도 및 강도와 같은 기계적 물성과 신율 및 반발탄성과 같은 탄성적 물성을 개선시켜 장기간 가스배관 검사가 수행되더라도 쉽게 마모, 구조적 변형 혹은 파손이 최소화되어 내구성의 고도화, 사용상의 비용적 측면 개선 및 센서의 기능적 오류 발생률 급감의 기능적 개선을 갖추도록 제조된 센서 커버에 관한 기술을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스배관 검사장치용 센서 커버는, 가스배관 검사장치에 해당하는 피그(PIG, Pipline Inspection Gauge)의 주행 동체 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어져 설치되는 센서 커버에 있어서, 상기 주행 동체의 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어질 경우 원뿔대 형상을 이루는 판형 몸체로, 일측에 상기 주행 동체 둘레 상에 설치 가능하도록 적어도 하나 이상의 연결홀이 마련되는 제1커버 몸체부; 상기 제1커버 몸체부의 외측 일단으로부터 소정의 각도로 기울어져 연장 형성되는 제2커버 몸체부; 및 상기 제2커버 몸체부의 외측 일단으로부터 상기 주행 동체의 둘레 방향을 따라 상호 등간격으로 이격되어 유동 여유공간을 가지도록 분기되는 형태로 연장 형성되어 다수의 가지구조를 갖추며, 다수의 가지구조 각각의 외측 일단에 가스배관 검사용 센서를 설치되는 센서 설치부;를 포함하며, 상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 및 폴리올(Polyol) 경화제를 소정의 비율로 혼합하여 마련되는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)를 주제로 하는 센서 커버 제조용 조성물을 이용한 금형을 통해 일체로 마련된다.

여기서, 상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부가 일체로 마련되는 상기 센서 커버는 경도(Shore A)가 70 내지 76 Shore A, 인장강도가 24 Mpa 이상, 인열강도가 45 kN/m이상, 신장율이 500% 이상, 반발탄성이 54% 이상의 수준을 갖출 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부가 일체로 마련되는 상기 센서 커버는 경도(Shore A)가 72 Shore A, 인장강도가 25.43 Mpa, 인열강도가 52.3 kN/m, 신장율이 967%, 반발탄성이 55%의 수준을 갖출 수 있다.

또한, 상기 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 100 중량부 및 폴리올(Polyol) 경화제 40 내지 50 중량부를 혼합하여 마련될 수 있다.

아울러, 상기 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer) 내 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer)는 60℃ 내지 80℃의 온도 조건에 도달할 때까지 1차 예열을 진행한 후, 5분간 탈포 과정을 거치고 다시 60℃ 내지 80℃의 온도 조건에 도달할 때까지 2차 예열을 진행한 상태로 마련되며, 상기 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer) 내 폴리올(Polyol) 경화제는 20℃ 내지 30℃의 온도 조건에 도달할 때까지 예열을 진행한 상태로 마련될 수 있다.

그리고 상기 센서 커버 제조용 조성물은, 경화제 5 내지 10 중량부; 및 정포제 5 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부가 일체로 마련되는 상기 센서 커버는 상기 센서 커버 제조용 조성물을 금형에 주형한 후 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 1시간 내지 2시간동안 1차 경화를 거친 뒤 금형으로부터 1차 경화물을 탈형시키고, 탈형된 1차 경화물을 다시 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 10시간 내지 15시간동안 2차 경화를 거쳐 마련될 수 있다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

첫째, 제조용 조성물의 구성, 적정 함량 수준의 구체화를 비롯한 제조 공정상의 조건 구체화에 의한 센서 커버의 재질적 특성을 개선시켜 경도 및 강도와 같은 기계적 물성과 신율 및 반발탄성과 같은 탄성적 물성을 종래의 기존 제품보다 더욱 고도하고 배관 검사에 최적화된 상태로 변화시킬 수 있다.

둘째, 마모감량 및 내구성의 수준이 고도함은 물론이고, 이와 연계되어 장기간 사용이 가능하고 사용상의 비용적 측면 또한 종래보다 훨씬 효율적인 가스배관 검사장치용 센서 커버를 제공할 수 있다.

셋째, 가스배관 검사장치를 장기간 이용하더라도 센서 커버의 물성적 특성에 의해 센서의 설치 위치 유지 및 외부요소로부터의 보호가 효과적으로 장기간 지속 제공됨에 따라 센서를 통해 수집되는 정보의 오류 발생률을 크게 낮출 수 있다.

넷째, 기존의 미국 제조사의 생산 부품에 의존하고 있던 실태에서 벗어나 가스배관 검사장치용 센서 커버의 국산화를 이룰 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 가스배관 검사장치용 센서 커버의 설치형태를 설명하기 위한 개념도이다.
도2는 본 발명에 따른 가스배관 검사장치용 센서 커버의 구조를 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 가스배관 검사장치용 센서 커버의 구조를 도시한 측단면도이다.
도4 내지 도9는 본 발명에 따른 가스배관 검사장치용 센서 커버의 물성 검사를 수행한 결과 보고서이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

1. 가스배관 검사장치용 센서 커버에 관한 설명

본 발명의 가스배관 검사장치용 센서 커버(100)가 어떤 과정을 통해 제조되고, 어떤 구조적 형상을 갖추게 되는지에 대해 도1 내지 도3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

우선, 본 발명의 가스배관 검사장치용 센서 커버(100)는 가스배관 검사장치(10)에 해당하는 피그(PIG, Pipline Inspection Gauge)의 주행 동체 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어져 설치되는 센서 커버에 관한 것으로, 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120) 및 센서 설치부(130)를 포함한다.

가스배관 검사장치(10)의 주행 동체는 가스 배관 내부를 이동하며, 해당 중행 동체에 연결되는 각종 장비들을 이용해 배관 청소 및 비파괴검사를 수행하는 중심 몸체가 되는 구성으로, 이러한 주행 동체에는 배관 상태 검사에 필요한 각종 정보의 수집을 위해 센서가 다수개 설치된다.

이러한 가스배관 검사장치(10)의 센서는 주행 동체가 가스 배관 내부를 이동하는 동안 가스배관의 내주면 둘레를 따라 방사상으로 배치되어 해당 내주면상에 접하며 센싱 기능을 지속 유지해야 하는데 위와 같은 센서의 설치 위치 고정 및 유지와 함께, 센서의 기능적 훼손 혹은 상실을 유발할 수 있는 각종 외부요인들로부터 센서를 보호하기 위해 도1과 같이 주행 동체의 일츨 외주상 둘레를 다라 방사상으로 별도의 센서 커버(100) 다수개가 역시 설치된다.

제1커버 몸체부(110)는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 주행 동체의 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어질 경우 원뿔대 형상을 이루는 판형 몸체 영역이다.

여기서, 제1커버 몸체부(110)의 일측에는 주행 동체 둘레 상에 설치 가능하도록 적어도 하나 이상의 연결홀(110H)이 마련되어, 별도의 연결용 고정수단을 제1커버 몸체부(110)의 적어도 하나 이상의 연결홀(110H)에 설치하여 제1커버 몸체부(110)와 주행 동체간의 상호 고정 연결이 이루어지도록 할 수 있다.

구체적으로, 제1커버 몸체부(110)와 주행 동체간의 상호 고정 연결이 이루어지는 형태는 앞 서 설명한 바와 같이 주행 동체의 이동 반대방향을 따라 경사면과 주행 동체 외주면 간의 간격이 커지도록 도1과 같이 기울어져 설치됨에 따라 전체적으로 방사상 배치가 완료되고 나면 원뿔대의 옆면 형상을 이루게 된다.

제2커버 몸체부(120)는 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 제1커버 몸체부(110)의 외측 일단으로부터 소정의 각도로 기울어져 연장 형성되어 일체를 이루는 판형 몸체 영역으로, 제1커버 몸체부(110)가 기울여져 설치되는 만큼 제2커버 몸체부(120)의 경우는 주행 동체 외주면과 거의 평행한 상태를 보이게 된다.

센서 설치부(130)는 제2커버 몸체부(120)의 외측 일단으로부터 주행 동체의 둘레 방향을 따라 상호 등간격으로 이격되어 소정의 유동 여유공간(130T)을 가지도록 분기되는 형태로 연장 형성되어 도2에 도시된 바와 같이 다수의 가지구조를 갖추는 몸체 영역에 해당한다.

또한, 센서 설치부(130)에 해당하는 다수의 가지구조 각각의 외측 일단에 가스배관 검사용 센서를 설치되기 위한 별도의 홈 혹은 홀 구조의 설치공간(130H)이 마련된다.

따라서 제2커버 몸체부(120)와 센서 설치부(130)가 동일한 각도로 제1커버 몸체부(110)로부터 기울어져 연장 형성되어, 경사를 갖춰 설치되는 제1커버 몸체부(110)에 의해 도1에 도시된 바와 같이 주행 동체 외주면과 거의 평행한 상태를 보이게 됨과 동시에 주행 동체가 가스 배관 내부로 이동할 시 센서 설치부(130)의 외측 일단에 설치된 가스배관 검사용 센서가 가스 배관 내주면 상에 접항 상태로 이동하며 배관 상태에 관한 각종 검사에 필요한 정보를 수집할 수 있도록 한다.

결과적으로, 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120) 및 센서 설치부(130)는 전체적으로 일체형을 이루고, 동일한 재질적 특성을 갖추게 된다.

더욱 구체적으로, 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120) 및 센서 설치부(130)는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 및 폴리올(Polyol) 경화제를 소정의 비율로 혼합하여 마련되는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)를 주제로 하는 센서 커버 제조용 조성물을 이용한 금형을 통해 일체로 마련된다.

여기서, 금형에 이용되는 틀에 해당하는 주형(mold)의 구조는 앞 서 설명한 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120) 및 센서 설치부(130)의 구조적 특징을 반영하여 해당 주형에 센서 커버 제조용 조성물을 이용해 금형을 수행할 시 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120) 및 센서 설치부(130)를 포함하며 상호 일체를 이룬 본 발명의 가스배관 검사장치용 센서 커버(100)가 제조될 수 있음이 바람직하다.

우선, 센서 커버 제조용 조성물에 대해서 설명하면, 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 100 중량부 및 폴리올(Polyol) 경화제 40 내지 50 중량부(가장 바람직하게는 45 중량부)를 혼합한 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)를 주제로 하여, 경화제 5 내지 10 중량부 및 정포제 5 내지 10 중량부의 조성 및 함량으로 구성된다.

여기서, 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)를 마련하는 과정은 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 100 중량부를 1차 예열, 탈포, 2차 예열하는 단계와 폴리올(Polyol) 경화제 40 내지 50 중량부를 예열하는 단계를 우선적으로 진행한 뒤, 이들을 혼합하는 형태로 진행된다.

구체적으로, 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer) 내 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer)는 60℃ 내지 80℃의 온도 조건에 도달할 때까지 1차 예열을 진행한 후, 5분간 탈포 과정을 거치고 다시 60℃ 내지 80℃의 온도 조건에 도달할 때까지 2차 예열을 진행한 상태로 마련된다.

또한, 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer)는 비중(25℃ 기준)의 수준이 1.08이며, 점성(25℃ 기준)의 수준이 9800 cps 내지 10200 cps를 갖추며, %NCO의 수준은 6.0 내지 6.5를 갖춘 물질을 이용함이 바람직하며, 제품예로는 CCM75A(Era Polymers Pty.Ltd)이 적용 가능하다.

다음으로, 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer) 내 폴리올(Polyol) 경화제는 20℃ 내지 30℃의 온도 조건에 도달할 때까지 예열을 진행한 상태로 마련된다.

아울러, 폴리올(Polyol) 경화제는 비중(25℃ 기준)의 수준이 1.04이며, 점성(25℃ 기준)의 수준이 40 cps 내지 440 cps를 갖춘 물질을 이용함이 바람직하며, 제품예로는 CCM75B(Era Polymers Pty.Ltd)이 적용 가능하다.

이와 같은 일련의 과정을 각각 거친 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 100 중량부와 폴리올(Polyol) 경화제 40 내지 50 중량부는 상호 혼합되어 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)인 주제가 된다.

구체적으로, 센서 커버 제조용 조성물의 주제는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 100 중량부와 폴리올(Polyol) 경화제 40 내지 50 중량부가 혼합 비율을 맞추는 것이 가장 중요한데, 이는 아래 설명될 경도(Shore A), 인장강도, 인열강도, 신장율 및 반발탄성과 같은 물성의 개선 및 센서 커버로서 최적의 상태를 갖출 수 있도록 하기 위함으로, 특히 해당 적정 혼합 비율을 벗어나 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 대비 폴리올(Polyol) 경화제의 비율이 낮아질 경우 가스 배관을 주행 동체가 지나는 검사 과정을 소량 반복하더라도 센서 커버가 쉽게 부분 마모나 변형, 심각하게는 파손이 발생될 정도로 경도(Shore A)가 70 Shore A 미만으로 낮아지고, 인장강도가 24 Mpa 미만으로 낮아지며, 인열강도 역시 45 kN/m의 조건을 만족하지 못하는 문제점이 있다.

더불어, 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 대비 폴리올(Polyol) 경화제의 비율이 높아질 경우 센서 커버의 신장율이 500% 미만로 낮아지고, 반발탄성이 54% 미만으로 낮아지며 센서 설치부(130)에 해당하는 다수의 가지구조 각각의 외측 일단에 설치된 가스배관 검사용 센서가 가스 배관 내주면상에 접촉하여 정보를 수집하는 과정이 일정하게 지속유지 되지못할 정도 외부 요인에 의한 구조적 유동이 쉽게 발생하고, 이로 인한 센서의 설치 위치 이탈 문제가 빈번히 발생하여 정보 오류로 이어지게 된다.

다음으로, 이와 같이 마련된 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)의 주제에 경도 안정 및 물성 강화를 위한 별도의 경화제를 5 내지 10 중량부 첨가하고, 이에 더해 기포 발생 억제를 위한 별도의 정포제 역시 5 내지 10 중량부 가량 첨가하여 센서 커버 제조용 조성물을 완성한다.

여기서, 경화제는 Isonol 93(Era Polymers Pty.Ltd)의 제품이 적용됨이 바람직하고, 5 내지 10 중량부의 함량 수준을 갖춰야 하는데, 이는 경화제가 5 중량부 미만으로 마련될 경우 추후 설명될 금형 과정에서의 1차 경화에만 4시간 이상의 시간이 소요되어 제작 효율을 낮추는 문제가 발생하고, 10 중량부를 초과할 경우 전체적인 금형 결과물의 기계적 물성에 영향을 주어 완전 경화가 이루어지지 않고 겔화되는 현상이 발생한다.

또한, 정포제는 Santicizer 160(Era Polymers Pty.Ltd)의 제품이 적용됨이 바람직하고, 5 내지 10 중량부의 함량 수준을 갖춰야 하는데, 이는 경화제가 5 중량부 미만으로 마련될 경우 금형 과정에서 별도의 탈포 작업을 수행하더라도 효과적으로 완전한 기포 발생의 억제가 이루어지지 못하는 문제가 발생하고, 10 중량부를 초과할 경우 전체적인 금형 결과물의 기계적 물성을 오히려 낮추는 현상이 발생한다.

그 후, 앞 서 설명한 거푸집 구조를 갖춘 주형상에 추후 탈형이 용이하게 이루어질 수 있도록 소정의 이형제를 전체적으로 도포한 후, 깨끗이 닦아 이형제가 전제적을 분포되되 과도하게 잔류하지 않도록 하여 기포의 발생으로 인한 제품 특성에 영향을 주지 않도록 한다.

그리고 금형을 수행하기 위한 주형의 온도를 80℃ 내지 100℃로 맞춘 뒤, 앞 서 설명한 일련의 과정을 진행하고, 적정 함량 수준을 갖춘 센서 커버 제조용 조성물을 주형에 넣어 금형을 진행한다.

구체적으로, 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120), 센서 설치부(130)가 일체로 마련되는 센서 커버(100)는 센서 커버 제조용 조성물을 금형에 주형한 후 특수 탈포를 우선적으로 수행하고 바로 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 1시간 내지 2시간동안 1차 경화를 거친 뒤 금형으로부터 1차 경화물을 탈형시키고, 탈형된 1차 경화물을 다시 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 10시간 내지 15시간동안 2 경화를 거치는 일련의 과정을 통해 마련된다.

세부적으로, 센서 커버 제조용 조성물이 주형의 내부 거푸집 구조의 굴록에 따라 떠오르지 않고 가친 잔존 기포를 특수 탈포를 통해 제거하는 과정을 우선적으로 수행하게 되는데, 특수 탈포란 주형보다 크게 마련된 휴대용 진공챔버를 이용해 기포가 떠오르게 하여 터지도록 하는 일련의 공정을 의미한다.

이에 이어, 1차 경화의 과정은 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 1시간 내지 2시간동안 진행되고, 해당 1차 경화를 거치고 나면 일정 수준의 경화가 이루어지기 때문에 주형으로부터 경화 결과물을 꺼내는 탈형을 진행한 뒤, 다시 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 10시간 내지 15시간동안 2차 경화를 거치치고, 최종적으로 0 내지 30℃의 온도 수준까지 냉각을 진행하여 최종적인 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120), 센서 설치부(130)가 일체로 마련되는 센서 커버(100)가 완성된다.

이와 같은 과정을 거쳐 완성되는 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120), 센서 설치부(130)가 일체로 마련되는 센서 커버(100)는 경도(Shore A)가 70 내지 76 Shore A, 인장강도가 24 Mpa 이상, 인열강도가 45 kN/m이상, 신장율이 500% 이상, 반발탄성이 54% 이상의 수준을 갖추어 종래의 기존 제품들과 비교해 충분히 개선된 물성적 특성을 제공하게 된다.

더욱 구체적으로, 아래 설명될 물성 검사를 통해 입증된바와 같이 제1커버 몸체부(110), 제2커버 몸체부(120), 센서 설치부(130)가 일체로 마련되는 센서 커버(100)는 경도(Shore A)가 72 Shore A, 인장강도가 25.43 Mpa, 인열강도가 52.3 kN/m, 신장율이 967%, 반발탄성이 55%의 수준을 갖추게 된다.

2. 가스배관 검사장치용 센서 커버의 물성검사 결과 분석

앞 서 설명한 일련의 과정을 거진 조성과 함량을 갖춘 센서 커버 제조용 조성물을 이용해 금형을 진행하여 얻어지는 본 발명에 따른 센서 커버(100)는 종래와 차별화된 경도 및 강도와 같은 기계적 물성과 신율 및 반발탄성과 같은 탄성적 물성의 개선을 보이는데, 이에 대한 입증을 위해 다양한 물성검사를 수행하였으며, 당업계의 기술자들에게 자명한 수준의 카페인 성분 제거의 정도를 정의하기 위한 목적으로 하기 검증 방법을 이용하였다.

(1) 실시예의 제조

우선, 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 100중량부를 70℃의 온도 조건에 도달할 때까지 1차 예열을 진행한 후, 5분간 탈포 과정을 거치고 다시 70℃의 온도 조건에 도달할 때까지 2차 예열을 진행하고, 폴리올(Polyol) 경화제 45 중량부를 30℃의 온도 조건에 도달할 때까지 예열을 진행한 후 이 둘을 혼합하여 마련되는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)를 주제로 하고, 이와 같은 주제에 Isonol 93(Era Polymers Pty.Ltd)의 경화제 8 중량부와 Santicizer 160(Era Polymers Pty.Ltd)의 정포제 8 중량부를 첨가해 센서 커버 제조용 조성물을 제조한다.

다음으로, 제조된 센서 커버 제조용 조성물을 이형제 처리가 이루어지고 100℃ 온도로 예열 처리된 주형의 금형틀에 넣은 뒤, 우선적으로 특수 탈포과정을 진행하여 충분히 잔존 기포를 모두 제거한 뒤, 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 1시간동안 1차 경화를 진행한다.

그 후, 1차 경화가 완료되면 주형으로부터 1차 경화물을 탈형시킨 뒤, 탈형된 1차 경화물을 다시 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 12시간동안 2차 경화를 거치도록 하는 일련의 금형과정을 거친 뒤 10℃까지 온도가 내려갈 수 있도록 냉각처리과정을 추가 진행한다.

이와 같은 과정을 거쳐 최종 수득되는 본 발명에 따른 센서 커버(100)의 일 실시예를 다수개 제조한 뒤, 이들을 이용해 아래 설명될 다양한 물성검사를 진행하였다.

(2) 물성검사 결과

- 듀로미터 경도 검사(A type)

5개의 실시예를 이용해 ISO 868;2003에 따라 KTR 한국화학융합시험 연구원에 의뢰하여 검사를 수행하였으며, 해당 결과는 도4 및 아래 표1에 도시된 바와 같다.

- 신장률 검사

5개의 실시예를 이용해 ISO 37;2017(Type 1A)에 따라 KTR 한국화학융합시험 연구원에 의뢰하여 검사를 수행하였으며, 해당 결과는 도5 및 아래 표1에 도시된 바와 같다.

- 인열강도

5개의 실시예를 이용해 ISO 34-1;2005(Method B)에 따라 KTR 한국화학융합시험 연구원에 의뢰하여 검사를 수행하였으며, 해당 결과는 도6 및 아래 표1에 도시된 바와 같다.

- 반발탄성

5개의 실시예를 이용해 ISO 4662;2017에 따라 KTR 한국화학융합시험 연구원에 의뢰하여 검사를 수행하였으며, 해당 결과는 도7 및 아래 표1에 도시된 바와 같다.

- 마모감량

5개의 실시예를 이용해 ASTM D4060-14(휠 : H-18, 하중 : 1000g, 횟수 : 1000회)에 따라 KTR 한국화학융합시험 연구원에 의뢰하여 검사를 수행하였으며, 해당 결과는 도8 및 아래 표1에 도시된 바와 같다.

- 인장강도 검사

5개의 실시예를 이용해 ISO 37;2017(Type 1A)에 따라 KTR 한국화학융합시험 연구원에 의뢰하여 검사를 수행하였으며, 해당 결과는 도9 및 아래 표1에 도시된 바와 같다.

종합적으로, 본 발명에 따른 센서 커버(100)의 일 실시예 5개를 통해 수행된 물성 검사에 따른, 경도, 신장률, 인열강도, 반발탄성, 마모감량, 인장강도의 결과를 표1에 정라하였다.

	단위	측정시료 수	결과
경도	Shore A	5	72
인장강도	MPa	5	25.43
인열강도	kN/m	5	52.3
신장률	%	5	967
반발탄성	%	5	55
마모감량	mm3	5	36

표1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 센서 커버(100)의 경우 기존에 가장 널리 이용되고 있는 미국 Girard사의 제품이 70 Shore A의 경도, 20 Mpa의 인장강도, 40 kN/m의 인열강도, 450%의 신장률, 54%의 반발탄성을 갖추고 있는 점과 비교해 확연히 우수한 물성적 개선을 보이고 있으며, 이는 실제 한국가스공사와 같은 가스배관 검사장치를 이용하는 측에서 요구하는 사양에 더욱 접합한 결과에 해당한다.

실제, 미국 Girard사의 제품 라인업 상 더욱 다양한 제품들을 통해 비교 시험을 수행한 결과, 현장에서 널리 이용되고 있는 종래의 센서 커버들 중 경도는 가장 낮게는 69 Shore A의 수준이고, 인장 강도는 17 Mpa의 수준이며, 인열 강도는 30 kN/m의 수준이며, 신장률은 300%의 수준으로 낮은 것들 또한 다수 존재하였다.

이와 달리, 본 발명에 따른 센서 커버(100)는 실제 현장에서 요구되고 해당 발명과 관련한 과제 수행의 개발 목표로 삼은 70 내지 76 Shore A의 경도(Shore A), 24 Mpa 이상의 인장강도, 45 kN/m이상의 인열강도, 500% 이상의 신장율, 54% 이상의 반발탄성을 갖춤으로서, 종래의 기존 제품보다 더욱 고도하고 배관 검사에 최적화된 상태를 통한 마모감량 및 내구성의 수준이 고도하게 함은 물론이고, 장기간 사용이 가능하고 사용상의 비용적 측면 또한 종래보다 훨씬 효율적이고 센서의 설치 위치 유지 및 외부요소로부터의 보호가 효과적으로 장기간 지속 제공됨에 따라 센서를 통해 수집되는 정보의 오류 발생률을 크게 낮출 수 있는 센서 커버(100)의 국산화를 통한 제조가 가능해진다.

본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 가스배관 검사장치
100 : 가스배관 검사장치용 센서 커버
110 : 제1커버 몸체부
110H : 연결홀
120 : 제1커버 몸체부
130 : 센서 설치부
130T : 유동 여유공간 130H : 설치공간

Claims (7)

1. 가스배관 검사장치에 해당하는 피그(PIG, Pipline Inspection Gauge)의 주행 동체 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어져 설치되는 센서 커버에 있어서,
   상기 주행 동체의 둘레를 따라 방사상으로 다수개가 이어질 경우 원뿔대 형상을 이루는 판형 몸체로, 일측에 상기 주행 동체 둘레 상에 설치 가능하도록 적어도 하나 이상의 연결홀이 마련되는 제1커버 몸체부;
   상기 제1커버 몸체부의 외측 일단으로부터 소정의 각도로 기울어져 연장 형성되는 제2커버 몸체부; 및
   상기 제2커버 몸체부의 외측 일단으로부터 상기 주행 동체의 둘레 방향을 따라 상호 등간격으로 이격되어 유동 여유공간을 가지도록 분기되는 형태로 연장 형성되어 다수의 가지구조를 갖추며, 다수의 가지구조 각각의 외측 일단에 가스배관 검사용 센서를 설치되는 센서 설치부;를 포함하며,
   상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 및 폴리올(Polyol) 경화제를 소정의 비율로 혼합하여 마련되는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)를 주제로 하는 센서 커버 제조용 조성물을 이용한 금형을 통해 일체로 마련되며,
   상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부가 일체로 마련되는 상기 센서 커버는 경도(Shore A)가 72 Shore A, 인장강도가 25.43 Mpa, 인열강도가 52.3 kN/m, 신장율이 967%, 반발탄성이 55%의 수준을 갖추며,
   상기 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer)는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer) 100 중량부 및 폴리올(Polyol) 경화제 40 내지 50 중량부를 혼합하여 마련되며,
   상기 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer) 내 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer)는 60℃ 내지 80℃의 온도 조건에 도달할 때까지 1차 예열을 진행한 후, 5분간 탈포 과정을 거치고 다시 60℃ 내지 80℃의 온도 조건에 도달할 때까지 2차 예열을 진행한 상태로 마련되며,
   상기 센서 커버 제조용 조성물의 주제에 해당하는 폴리우레텐 탄성중합체(Polyurethane Elastomer) 내 폴리올(Polyol) 경화제는 20℃ 내지 30℃의 온도 조건에 도달할 때까지 예열을 진행한 상태로 마련되는 것을 특징으로 하는
   가스배관 검사장치용 센서 커버.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 센서 커버 제조용 조성물은,
   경화제 5 내지 10 중량부; 및
   정포제 5 내지 10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   가스배관 검사장치용 센서 커버.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1커버 몸체부, 제2커버 몸체부, 센서 설치부가 일체로 마련되는 상기 센서 커버는 상기 센서 커버 제조용 조성물을 주형에 금형한 후 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 1시간 내지 2시간동안 1차 경화를 거친 뒤 주형으로부터 1차 경화물을 탈형시키고, 탈형된 1차 경화물을 다시 80℃ 내지 100℃의 온도환경을 갖춘 오븐 내에서 10시간 내지 15시간동안 2차 경화를 거쳐 마련되는 것을 특징으로 하는
   가스배관 검사장치용 센서 커버.

Images