KR102353888B1

KR102353888B1 - 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법

Info

Publication number: KR102353888B1
Application number: KR1020210121628A
Authority: KR
Inventors: 조영인; 공영상; 김수동
Original assignee: (주)케이피디글로벌
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2022-01-21
Also published as: WO2023038376A1

Abstract

교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은, 송신기를 이용하여 미리 지정된 제1 주파수의 교류 전류를 매설 배관에 공급하는 단계; 지상에 위치한 제1 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제1 신호를 검출하는 단계; 및 상기 제1 신호의 검출 결과에 따라 상기 매설 배관의 위치와 심도를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 공급하는 단계 이후에, 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결된 제2 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제2 신호를 검출하는 단계; 및 상기 제2 신호의 검출 결과에 따라 상기 전위측정용 터미널의 건전성을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법{METHOD FOR DETECTING BURIED PIPE AND JUDGING THE HEALTH OF TERMINAL FOR MEASURING POTENTIAL USING ALTERNATING CURRENT}

본 발명은 매설 배관을 탐지하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

지중에 매설된 배관을 탐지하기 위한 기술로서 지중 레이더 탐사법이 있다. 지중 레이더 탐사법은, 1 내지 1800 MHz 사이의 전자기파(Electromagnetic Wave)를 짧은 폭의 펄스(Pulse) 형태로 매질에 전파시킨 후, 전파 경로 중 전기적 성질이 다른 매질의 경계에서 반사되어 오는 전자파를 수신함으로써 매질에 대한 정보를 얻는 물리 탐사 방법이다.

이러한 지중 레이더 탐사법은, 두 매질의 경계에서 반사되어 돌아오는 신호를 기반으로 지하 구조를 영상화하기 때문에, 두 매질 사이의 고유 임피던스 차이가 커야 정확하게 파악이 가능하다. 그런데, 매설 배관 부근을 구성하는 점토나 현무암, 콘크리트 등은 각 매설 지역별로 그 비율이 상이하기 때문에, 매설 지역 별로 고유 임피던스 차이가 전혀 상이하게 나타나고, 이러한 이유 때문에 지중 레이더 탐사법을 적용하기 어려운 환경이 자주 발생한다.

한편, 전자 유도 탐사법은, 전도체에 전기가 흐르면 도체 주변에 자장이 형성되는 원리를 이용한 것으로, 전류가 흐르는 전도성 배관을 중심으로 동심원 형태로 나타나는 자기장을 감지함으로써 매설 배관을 탐지할 수 있다.

전자 유도 탐사법은, 매설 배관의 일 측에 송신기 단자를 직접 연결시키고 매설 배관의 타 측과 연결된 지면상에 수신기 단자를 접지 연결하여 매설 배관을 탐지하는 직접 탐사법이 있는데, 이는 정확도가 높지만 매설 배관의 일 측을 직접 연결 가능하도록 외부에 노출하는 선행 작업이 수반되어야 하므로, 작업 조건이 상당히 까다로운 단점이 있다.

그 밖에 전자 유도 탐사법은, 매설 배관과 평행한 지면 위에서 송신기를 통해 고유한 자기장을 발생시키고, 매설 배관과 평행한 다른 지면 상에서 자기장을 감지하는 간접 탐사법이 존재하나, 이러한 간접 탐사법은 탐사하려고 하는 배관 이외 지중 구조물에 의해 영향을 받기 때문에 약 3m 이상의 깊이에 묻힌 배관을 탐색하기 어려운 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하기 위한 방법을 제공한다.

상기 방법은, 송신기를 이용하여 미리 지정된 제1 주파수의 교류 전류를 매설 배관에 공급하는 단계; 지상에 위치한 제1 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제1 신호를 검출하는 단계; 및 상기 제1 신호의 검출 결과에 따라 상기 매설 배관의 위치와 심도를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 공급하는 단계 이후에, 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결된 제2 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제2 신호를 검출하는 단계; 및 상기 제2 신호의 검출 결과에 따라 상기 전위측정용 터미널의 건전성을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 송신기는, 상기 매설 배관과 물리적으로 연결되어 지표면 밖에 위치한 노출 배관과 동축 케이블을 통해 전기적으로 연결되어 상기 노출 배관을 통해 상기 매설 배관으로 상기 제1 주파수의 교류 전류를 공급할 수 있다.

상기 송신기는, 50 MHz 이하의 상기 제1 주파수를 이용하여, 50 V 이하의 전압으로 3 A 이하의 상기 교류 전류를 공급할 수 있다.

상기 전위측정용 터미널은, 상기 매설 배관과 전기적으로 연결된 전위측정선과 기준 전극 사이에 전기적으로 연결되고, 지상에서 상기 매설 배관을 따라 미리 설정된 간격으로 설치된 제1 전위측정용 터미널 및 제2 전위측정용 터미널을 포함할 수 있다.

상기 송신기는, 동축 케이블을 통해 상기 제1 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결되어 상기 제1 전위측정용 터미널을 통해 상기 매설 배관으로 상기 제1 주파수의 교류 전류를 공급할 수 있다.

상기 제2 수신기는, 상기 제1 전위측정용 터미널과 상기 간격만큼 이격된 제2 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제1 수신기는, 전계 강도(electric field strength)를 측정할 수 있다.

상기 매설 배관의 위치와 심도를 결정하는 단계는, 상기 제1 신호의 크기가 최대값일 때 상기 제1 수신기의 기준 위치를 매설 배관의 매설 위치로 결정하는 단계; 기준 위치를 기준으로 미리 지정된 방향과 거리만큼 이동한 위치에서 상기 제1 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제1 신호를 재검출하는 단계; 및 재검출된 제1 신호의 크기를 최대값과 비교하고, 비교 결과에 따라 매설 배관의 심도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법을 이용할 경우에는 매설 배관의 탐지와 전위측정용 터미널의 건전성 판단을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 전계강도를 이용하여 매설 배관의 위치를 파악함으로써 지중 구조물에 의한 측정 오류를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 사용자 단말을 통해 전계강도의 측정위치를 정확하게 가이드함으로써 전계강도의 측정을 이용한 심도 측정의 오류를 최소화하여 정확도를 높일 수 있고, 심도 위치를 전계강도의 감쇄율을 기반으로 매우 신속하고 최소한의 연산으로 수행할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법이 수행되는 환경을 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1에 따른 환경에서 송신기의 연결 형태를 달리한 환경을 나타낸 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법에서 교류 전류에 대응하는 주파수와 측정범위를 나타낸 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법에서 적용 가능한 매설 배관의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법에서 매설 배관의 심도 측정을 정밀하게 수행하기 위한 방안을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 5에 따른 환경을 매설 배관의 길이 방향에 수직한 평면에서 나타낸 개념도이다.
도 7 내지 도 8은 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법의 예시 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 사용자 단말의 하드웨어 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법이 수행되는 환경을 나타낸 개념도이다. 도 2는 도 1에 따른 환경에서 송신기의 연결 형태를 달리한 환경을 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 미리 지정된 제1 주파수를 갖는 교류 전류를 공급하는 송신기(100)를 이용하여, 교류 전류를 매설 배관(30)에 공급하는 방식으로 매설 배관(300)을 탐지하는 방안이 도시된다.

구체적으로, 송신기(100)는, 매설 배관(30)과 전기적으로 연결되어 지면 밖으로 노출된 노출 배관(20)에 교류 전류를 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신기(100)는, 직류 전류를 생성하여 외부로 공급하는 직류 전원 및 직류 전원으로부터 직류 전류를 공급받아 교류 전류로 변환하는 인버터(inverter)로 구성될 수 있다. 이때, 송신기(100)는, 인버터에 의해 공급되는 교류 전류의 주파수를 미리 지정된 제1 주파수로 변환하는 주파수 변환기를 더 포함할 수 있으며, 경우에 따라 주파수 변환기는 인버터와 일체로 구성될 수도 있다. 추가로, 송신기(100)는, 미리 설정된 제1 주파수의 신호를 발생시켜 제1 주파수와 상이한 제2 주파수의 교류 전류에 결합시키는 RF 신호 발생기(Radio Frequency Signal Generator)를 더 포함할 수도 있다.

송신기(100)는, 매설 배관(30)과 물리적으로 연결되어 지표면 밖에 위치한 노출 배관(20)과 동축 케이블(10)을 통해 전기적으로 연결됨으로써 교류 전류가 매설 배관(30)으로 전달되는 과정에서 발생할 수 있는 손실을 최대한 방지하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 매설 배관(30)들 중에서 가스 배관 같은 경우 밸브실이 지상에 별도로 마련되어 노출 배관(20)이 가스 배관과 직접 연결되어 있도록 시공될 수 있으며, 이러한 경우와 같이 노출 배관(20)과 물리적으로 연결된 매설 배관(30)을 탐지할 때, 노출 배관(20)을 이용할 수 있다.

송신기(100)를 통해 노출 배관(20)에 공급된 교류 전류가 매설 배관(30)을 따라 흐를 수 있도록, 매설 배관(30)은 전도성이 있는 전도체 배관으로 구성될 수 있다.

한편, 매설 배관(30)을 따라 교류 전류가 흐르는 경우, 전자기 유도 현상에 의해 전자기장(electromagnetic field)이 매설 배관(30)을 중심으로 발생하게 될 수 있다. 이때, 이러한 전자기장을 감지할 수 있도록, 지표면(Ground level) 상에 위치한 제1 수신기(200)를 이용할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 수신기(200)는, 자기장의 방향과 크기를 감지하는 자기 센서일 수 있다. 한편, 자기 센서는 방향과 크기를 동시에 감지할 수 있는 점에서 유리할 수 있으나, 지중 구조물에 의해 크게 영향을 받기 때문에 예상하지 못한 측정 오류가 발생할 수 있는 문제가 있다.

이러한 문제를 방지하기 위하여, 다른 일 실시예에 따른 제1 수신기(200)는, 자계(자기장) 대신에 지중 구조물의 자계 영향을 상대적으로 낮게 받을 수 있도록, 전계 강도(electric field strength)를 측정하는 전계강도 측정 장치일 수 있다. 예를 들면, 제1 수신기(200)는, 루프 안테나(loop antenna)를 포함할 수 있다.

제1 수신기(200)에 의해 측정되는 전계강도의 측정값에 기초하여 매설 배관(30)의 지표면 상의 위치와 심도(depth, 지표면 아래의 깊이)가 결정될 수 있다. 예를 들어, 전계강도의 측정값이 가장 높은 지점과 대응하는 위치가 매설 배관(30)의 위치로 결정될 수 있다.

이때, 매설 배관(30)의 위치와 심도를 결정하기 위한 장치로서 사용자 단말(210)이 사용될 수 있다. 사용자 단말(210)은, 제1 수신기(200)에 의해 측정되는 전계강도의 측정값을 수신하고, 수신된 전계강도의 측정값과 사용자 단말(210)의 위치 정보에 기초하여 매설 배관(30)의 위치와 심도를 결정할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서는 사용자가 사용자 단말(210)을 소지한 채로, 사용자 단말(210)과 무선 또는 유선 네트워크를 이용하여 커플링(coupling)되어 있는 제1 수신기(200)를 들고 이동하면서 전계강도의 측정값을 측정하고, 측정된 측정값이 제1 수신기(200)로부터 사용자 단말(210)로 지속적으로 또는 주기적으로 전달될 수 있다.

다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 사용자가 제1 수신기(200)를 들고, 제1 수신기(200)에서 측정되는 전계강도의 측정값을 확인하면서 위치를 이동하고, 이동한 위치들 중에서 전계강도의 측정값이 가장 높은 위치를 사용자가 매설 배관(30)의 위치로 결정할 수도 있다.

한편, 매설 배관(30)의 경우, 부식으로 인한 물리적 파손을 방지하기 위하여 외부전원법 또는 희생양극법을 사용하여 부식 방지를 위한 장치들이 별도로 마련되는 것이 일반적이다.

예를 들어, 희생양극법은, 매설 배관(30)보다 부식이 잘되는 희생 양극을 도선으로 매설 배관(30)과 연결함으로써 매설 배관(30)의 부식을 방지할 수 있으며, 외부전원법은 외부에서 직류전원을 매설 배관(30)에 인가함으로써 부식을 방지할 수 있다.

매설 배관(30)의 부식 방지를 통해 안정적으로 매설 배관(30)을 유지보수하기 위하여, 매설 배관(30)의 전위(voltage)를 측정할 수 있는 전위측정용 터미널(300)이 매설 배관(30)과 함께 시공될 수 있다. 전위측정용 터미널(300)은 매설 배관(30)과 전기적으로 연결된 전위측정선(40)과 기준 전극(50) 사이에 전기적으로 연결되어, 전위측정선(40)을 이용해 매설 배관(30)의 전위를 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기준 전극(50)은, 포화황산동 기준전극일 수 있다. 전위측정용 터미널(300)은 지상에 마련될 수 있다. 전위측정용 터미널(300)은 테스트박스(test box)로 지칭될 수도 있다. 기준 전극(50)은 사용자가 직접 휴대하면서 지상에서 전기적으로 전위측정용 터미널(300)에 연결하여 사용할 수 있으며, 제2 수신기(400)에 직접 전기적으로 연결될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서 송신기(100)는, 동축 케이블(10)과 노출 배관(20)을 통해 매설 배관(30)과 전기적으로 연결되어 있으므로, 송신기(100)에서 공급되는 교류 전류는 매설 배관(30)을 거쳐 전위측정선(40)으로 전달될 수 있다.

이때, 전위측정선(40)이 단락이나 파손 없이 전위측정용 터미널(300)과 전기적으로 연결되어 있는 경우, 전위측정선(40)으로부터 전위측정용 터미널(300)로 제1 주파수의 교류 전류가 흐를 수 있다.

따라서, 일 실시예에서 제1 주파수의 신호를 측정할 수 있는 제2 수신기(400)를 전위측정용 터미널(300)에 전기적으로 연결하고, 제2 수신기(400)에서 교류 전류에 따른 제1 주파수의 신호를 검출되는지 여부에 따라 전위측정선(40)의 건전성 여부(예를 들어, 단락이나 파손 등)를 판단할 수 있다.

구체적으로, 제2 수신기(400)에서 교류 전류에 따른 제1 주파수의 신호가 검출되면, 전위측정선(40)의 건전성이 보장되는 것으로 결정할 수 있으며, 반면에 제1 주파수의 신호가 검출되지 않으면, 전위측정선(40)의 건전성에 문제가 있는 것으로 결정할 수 있다. 제2 수신기(400)는, 교류 전류에 따른 제1 주파수의 신호를 검출할 수 있도록 신호 분석기(signal analyzer)가 사용될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서는 송신기(100)를 통해 공급되는 교류 전류를 이용하여, 매설 배관(30)의 위치와 심도를 결정함과 동시에, 이러한 전위측정용 터미널(300)의 전위측정선(40)의 건전성을 판단할 수는 장점이 있다.

한편, 전술한 전위측정용 터미널(300)의 경우, 매설 배관(30)의 부식을 방지할 수 있도록 미리 지정된 간격마다 설치될 수 있다. 예를 들어, 전위측정용 터미널(300)은, 희생양극법을 적용할 경우, 매설 배관(300)에 대해 300 m 이내의 간격으로 (지상에) 설치될 수 있으며, 외부전원법을 적용할 경우, 매설 배관(300)에 대해 500m 이내의 간격으로 (지상에) 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 전위측정용 터미널(300)과 송신기(100)를 전기적으로 연결하고, 송신기(100)를 통해 전위측정용 터미널(300)에 교류 전류를 공급하는 방식으로도 매설 배관(30)의 위치와 심도를 결정함과 동시에, 다른 전위측정용 터미널(300)의 건전성을 판단할 수도 있다.

예를 들어, 도 2를 참조하면, 송신기(100)와 제1 전위측정용 터미널(300a)을 동축 케이블(10)을 이용하여 서로 전기적으로 연결하고, 송신기(100)에서 제1 주파수의 교류 전류를 제1 전위측정용 터미널(300a)로 공급할 수 있다.

이 경우, 제1 전위측정용 터미널(300a)로부터 공급되는 제1 주파수의 교류 전류는 매설 배관(30)으로 흐르기 때문에, 매설 배관(30)의 지표면(ground level) 상에서 제1 수신기(200)를 이용하여 전계강도의 측정값을 얻을 수 있고, 여기서 얻어지는 측정값을 기반으로 매설 배관(30)의 위치와 심도를 결정할 수 있다.

이와 동시에, 제1 전위측정용 터미널(300a)로부터 공급되는 제1 주파수의 교류 전류는, 매설 배관(30)을 지나 매설 배관(30)과 전기적으로 연결된 제2 전위측정용 터미널(300b)의 전위측정선(40)으로 전달될 수 있다.

따라서, 제2 전위측정용 터미널(300b)과 전기적으로 연결된 제2 수신기(400)를 이용하여, 제1 주파수의 신호가 측정되는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 제2 전위측정용 터미널(300b)의 건전성(더욱 정확하게는 제2 전위측정용 터미널(300b)과 전기적으로 연결된 전위측정선(40)의 단락이나 파손 여부 등)을 결정할 수 있다.

한편, 도 2에 따른 실시예의 경우, 제1 전위측정용 터미널(300a)의 건전성이 보장되는 것을 전제로, 제2 전위측정용 터미널(300b)의 건전성을 판단하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 제1 전위측정용 터미널(300a)의 건전성은, 도 1에서 설명한 것과 같이 노출 배선(20)을 통해 송신기(100)를 연결하여 판단하고, 제1 전위측정용 터미널(300a)의 건전성이 인정되는 경우, 제1 전위측정용 터미널(300a)에 송신기(100)를 다시 연결하여 제2 전위측정용 터미널(300b)의 건전성을 판단할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법에서 교류 전류에 대응하는 주파수와 측정범위를 나타낸 개념도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기(100)는 제1 주파수로서 0 내지 50 MHz 사이의 주파수를 사용할 수 있다. 이처럼, 비교적 저주파수에 해당하는 제1 주파수의 교류 전류를 공급하도록 구성하기 때문에, 깊은 심도로 매설된 매설 배관에 대해서도 용이하게 제1 주파수의 신호가 검출될 수 있는 장점이 있다.

또한, 송신기(100)는, 3(A) 이하의 교류 전류를 공급할 수 있으며, 50(V) 이하의 전압으로 교류 전류를 공급할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 송신기(100)에 의해 공급되는 교류 전류의 경우, 매설 배관(30)을 지나면서 지중으로 일부 방전되거나 또는 매설 배관(30)과 전기적으로 연결된 다른 시설물로 방전될 수 있다. 따라서, 교류 전류를 통해 측정가능한 매설 배관(30)의 위치는 송신기(100)와 전기적으로 연결된 전위측정용 터미널(300)의 위치(도 2의 실시예의 경우) 또는 송신기(100)와 전기적으로 연결된 노출 배관(20)의 위치(도 1의 실시예의 경우)로부터 2 km 이내의 거리로 제한되는 것이 바람직할 수 있다.

마찬가지로, 건전성을 측정할 수 있는 전위측정용 터미널(300)의 위치도 2 km 이내의 거리로 제한되는 것이 바람직할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법에서 적용 가능한 매설 배관의 구성을 나타낸 개념도이다.

본 발명의 일실시예에서 매설 배관(30)은, 교류 전류가 직접 흐르는 것이 전제되므로 전도체 배관인 것이 가장 바람직하다. 예를 들어, 매설 배관(30)은, 외부에 노출되는 피복이 강관(또는 피복 코팅 내부가 강관)일 수 있다.

다른 예시로, 매설 배관(30)은, 외부에 노출되는 피복이 비전도체(예를 들어 폴리에틸렌)이고, 피복과 인접하게 전선이 부설된 배관일 수 있다. 예를 들어, 가스관의 일부는 가스관과 인접하게 전선이 시공되는 경우가 존재하고 이러한 경우에도 도 1 내지 3에 따른 방법이 적용될 수 있다.

다른 예시로, 매설 배관(30)은, 내부에 철심이 있는 배관일 수 있다. 예를 들어, 통신선이나 전력선 등의 경우, 내부가 철심으로 구성되므로 교류 전류가 이를 통해 흐를 수 있어 도 1 내지 도 3에 따른 방법이 적용될 수 있다.

한편, 상술한 경우들의 경우, 노출 배관(20)이나 전위측정선(40)이 피복 코팅 내부의 강관과 전기적으로 연결되거나, 매설 배관(30)과 인접하게 설치된 전선과 전기적으로 연결되거나, 매설 배관(30)의 내부에 있는 철심과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법에서 매설 배관의 심도 측정을 정밀하게 수행하기 위한 방안을 설명하기 위한 개념도이다. 도 6은 도 5에 따른 환경을 매설 배관의 길이 방향에 수직한 평면에서 나타낸 개념도이다.

자계를 이용하여 매설 배관의 위치와 심도를 탐지할 경우, 자계는 방향성 측정이 용이하기 때문에 지중 매설물로 인한 자계 교란이 없다면 매우 쉽게 매설 배관의 위치와 심도를 탐지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에서 설명한 것과 같이, 전계강도 측정값을 기반으로 매설 배관의 심도를 탐지하는 데에는 많은 오차가 수반될 수 있어 오차를 최소화할 수 있도록 측정 위치를 가이드하는 방안이 요구된다.

도 5를 참조하면, 제1 수신기(200)를 통해 측정되는 전계강도 측정값이 가장 높은 위치를 탐색하면, 매설 배관(30)의 위치를 찾을 수 있으나, 매설 배관(30)의 심도를 측정하는 데 어려움이 있다.

예를 들어, 도 5 내지 도 6에 도시한 것처럼 전계강도 측정값이 가장 높은 위치를 기준 위치(RP)로 설정하고, 기준 위치(RP)에서 매설 배관(30)을 기준으로 수직하게 이동한 제1 위치(P1)에서 전계강도 측정값을 측정하는 경우와 매설 배관(30)을 기준으로 대각선 방향으로 이동한 제2 위치(P2)에서 전계강도 측정값을 측정하는 경우, 전계강도 측정값의 변화가 달라질 수 있다.

제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 모두 매설 배관(30)의 바로 지표면 상에 있는 기준 위치(RP)에서 멀어지기 때문에 전계강도 측정값이 작아지는 것은 동일하지만, 제2 위치(P2)의 경우 송신기(100)로부터 가까운 측에서 전달되는 교류 전류의 영향으로 전계강도 측정값의 감쇄정도가 달라질 수 있다.

즉, 대각선 방향으로 이동할 경우, 전계강도 측정값의 감쇄 정도를 일률적으로 결정하기 어렵고 송신기(100)의 설치 방향에 따라 산출식이 크게 상이해지기 때문에, 매설 배관(30)의 심도를 결정하는 데 어려움이 발생할 수 있다.

이러한 문제를 보완하기 위한 수단으로, 일 실시예에서는 사용자 단말(210)이 매설 배관(30)에서 수직한 방향으로 사용자의 이동을 가이드함으로써 측정 오차를 최소화하도록 보조할 수 있다.

구체적으로, 사용자 단말(210)은, 제1 수신기(200)로부터 전계강도 측정값을 수신하고, 수신되는 전계강도 측정값이 최대가 될 때의 사용자 단말(210)의 위치를 기준 위치(RP)로 설정할 수 있다. 여기서 설정되는 기준 위치(RP)는 매설 배관(20)의 위치에 해당할 수 있다.

또한, 사용자 단말(210)은, 송신기(100)의 설치 방향을 사용자로부터 입력받거나, 송신기(100)에 설치된 GPS를 통해 송신기(100)의 설치 방향을 획득할 수 있고, 이렇게 얻어지는 송신기(100)의 설치 방향과 기준 위치(RP)를 이용하여 매설 배관(30)에서 수직한 방향을 사용자에게 가이드할 수 있다. 예를 들어, 매설 배관(30)에서 수직한 방향을 증강 현실(Augumented Reality, AR)을 이용하여 사용자에게 표시할 수 있다.

사용자 단말(210)은, 사용자에게 가이드한 방향에 따른 사용자 단말(210)의 위치 변화를 지속적으로 감지하고, 감지된 위치 변화가 미리 설정된 거리(r)와 일치하는 경우, 사용자에게 측정 개시를 가이드할 수 있다. 이때 미리 설정된 거리(r)는 미리 입력받아 사용자 단말(210)에 저장될 수 있다.

사용자는 가이드를 받은 현재 위치에서 제1 수신기(200)를 이용하여 전계강도의 크기를 측정하고, 여기서 측정되는 전계강도 측정값은 사용자 단말(210)에 전송될 수 있다.

사용자 단말(210)은, 기준 위치(RP)에서 측정된 전계강도 측정값과 현재위치에서 측정된 전계강도 측정값을 비교하여 전계강도 크기의 감쇄율을 결정하고, 결정된 감쇄율에 대응하는 심도(depth)를 결정할 수 있다. 이를 위해, 감쇄율 변화에 따른 심도를 나타내는 데이터테이블이 미리 사용자 단말(210)에 저장될 수 있고, 사용자 단말(210)은 이러한 데이터 테이블을 이용하여 감쇄율에 대응하는 심도를 결정할 수 있다.

사용자 단말(210)은 설정된 기준 위치(RP)를 매설 배관의 위치로서 지리 정보 데이터에 포함시켜 사용자에게 표시할 수 있으며, 앞서 결정된 심도의 크기(또는 값)에 따른 시각화 작업을 수행함으로써 시각화된 심도를 지리 정보 데이터에 포함시켜 사용자에게 표시할 수 있다.

도 7 내지 도 8은 일 실시예에 따른 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하는 방법의 예시 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하기 위한 방법은, 송신기를 이용하여 미리 지정된 제1 주파수의 교류 전류를 매설 배관에 공급하는 단계(S100); 지상에 위치한 제1 수신기를 이용하여 제1 주파수에 대응하는 제1 신호를 검출하는 단계(S210); 및 제1 신호의 검출 결과에 따라 매설 배관의 위치와 심도를 결정하는 단계(S220)를 포함하되, 상기 공급하는 단계(S100) 이후에, 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결된 제2 수신기를 이용하여 제1 주파수에 대응하는 제2 신호를 검출하는 단계(S310); 및 상기 제2 신호의 검출 결과에 따라 전위측정용 터미널의 건전성을 결정하는 단계(S320)를 포함할 수 있다.

상기 전위측정용 터미널은, 상기 매설 배관과 전기적으로 연결된 전위측정선과 지상에 배치되거나 지하에 매설된 기준 전극 사이에 전기적으로 연결되고, 지상에서 상기 매설 배관을 따라 미리 설정된 간격으로 복수개 설치될 수 있다.

상기 송신기는, 동축 케이블을 통해 제1 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결되어 상기 제1 전위측정용 터미널을 통해 상기 매설 배관으로 상기 제1 주파수의 교류 전류를 공급할 수 있다.

상기 제1 수신기는, 전계 강도(electric field strength)를 측정하는 루프 안테나(loop antenna)일 수 있다.

도 8을 참조하면, 매설 배관의 위치와 심도를 결정하는 단계(S200)는, 제1 신호의 크기가 최대값일 때 상기 제1 수신기의 기준 위치를 매설 배관의 매설 위치로 결정하는 단계(S221); 기준 위치를 기준으로 미리 지정된 방향과 거리만큼 이동한 위치에서 상기 제1 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제1 신호를 재검출하는 단계(S222); 및 재검출된 제1 신호의 크기를 최대값과 비교하고, 비교 결과에 따라 매설 배관의 심도를 결정하는 단계(S223)를 포함할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 사용자 단말의 하드웨어 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 사용자 단말(210)은, 적어도 하나의 프로세서(211); 상기 적어도 하나의 프로세서(211)가 적어도 하나의 동작(operation)을 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리(memory, 212)를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 동작은 전술한 사용자 단말(210)의 동작이나 기능들 중 적어도 일부를 포함하는 것으로 해석될 수 있으며 중복 설명을 방지하기 위하여 구체적인 설명은 생략한다.

적어도 하나의 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.

메모리(212)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(212)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중 하나일 수 있다.

사용자 단말(210)은 적어도 하나의 동작을 수행하기 위한 임시 데이터, 참조 데이터, 처리 데이터 등을 저장하는 저장 장치(216)를 더 포함할 수 있다. 저장 장치(216)는, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 또는 각종 메모리 카드(예를 들어, micro SD 카드) 등일 수 있다.

또한, 사용자 단말(210)은, 무선 네트워크를 통해 통신을 수행하는 송수신 장치(transceiver, 213)를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말(210)은 입력 인터페이스 장치(214), 출력 인터페이스 장치(215) 등을 더 포함할 수 있다. 사용자 단말(210)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus, 217)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

사용자 단말(210)의 예를 들면, 웨어러블 디바이스(wearable device), 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), PDA(Personal Digital Assistant) 등일 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 송신기
200: 제1 수신기
210: 사용자 단말
300: 전위측정용 터미널
400: 제2 수신기

Claims

교류 전류를 이용하여 매설 배관을 탐지함과 동시에 전위측정용 터미널의 건전성을 판단하기 위한 방법으로서,
송신기를 이용하여 미리 지정된 제1 주파수의 교류 전류를 매설 배관에 공급하여 전위측정용 터미널의 건전성을 결정하는 단계;
지상에 위치한 제1 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제1 신호를 검출하는 단계; 및
상기 제1 신호의 검출 결과에 따라 상기 매설 배관의 위치와 심도를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 송신기는,
50 MHz 이하의 상기 제1 주파수를 이용하여, 50 V 이하의 전압으로 3 A 이하의 상기 교류 전류를 공급하고,
상기 매설 배관의 위치와 심도를 결정하는 단계는,
상기 제1 수신기를 이용하여 측정되는 전계강도 측정값이 최대가 되는 기준 위치에서 상기 매설 배관에 수직한 방향으로 이동한 거리에 따른 상기 전계강도 측정값의 감쇄율에 기초하여 상기 심도를 결정하며,
상기 전위측정용 터미널은, 상기 매설 배관과 전기적으로 연결된 전위측정선과 기준 전극 사이에 전기적으로 연결되고, 지상에서 상기 매설 배관을 따라 미리 설정된 간격으로 설치된 제1 전위측정용 터미널 및 제2 전위측정용 터미널을 포함하고,
상기 전위측정용 터미널의 건전성을 결정하는 단계는,
상기 매설 배관과 물리적으로 연결되어 지표면 밖에 위치한 노출 배관과 동축 케이블을 통해 전기적으로 연결된 송신기를 이용하여 상기 매설 배관으로 상기 제1 주파수의 교류 전류를 공급하는 단계;
상기 제1 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결된 제2 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제2 신호를 검출하는 단계;
상기 제2 신호의 검출 결과에 따라 상기 제1 전위측정용 터미널의 건전성을 결정하는 단계;
상기 제1 전위측정용 터미널의 건전성이 확인된 경우, 동축 케이블을 통해 상기 제1 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결된 송신기를 이용하여, 상기 매설 배관으로 상기 제1 주파수의 교류 전류를 공급하는 단계;
상기 제1 전위측정용 터미널과 상기 간격만큼 이격된 제2 전위측정용 터미널과 전기적으로 연결된 제2 수신기를 이용하여 상기 제1 주파수에 대응하는 제2 신호를 검출하는 단계; 및
상기 제2 신호의 검출 결과에 따라 상기 제2 전위측정용 터미널의 건전성을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
청구항 1에서,
상기 매설 배관은,
피복 코팅의 내부에 강관이 배치되거나,
피복과 인접하게 전선이 부설된 배관이거나,
상기 매설 배관의 내부에 철심이 있는 배관인, 방법.