KR102396766B1 - 토양 정보와 방식 전류밀도에 기반하여 배관 상태를 모니터링하는 장치 및 방법 - Google Patents

토양 정보와 방식 전류밀도에 기반하여 배관 상태를 모니터링하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

일 측면에 따르면, 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치가 제공된다. 상기 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치는 상기 매설 배관으로부터 소정 거리 내에 존재하는 토양의 pH(percentage of hydrogen ions)와 비저항 수치를 측정하는 센싱부, 상기 토양의 pH와 비저항 수치에 기반하여 상기 매설 배관의 기준 전류밀도를 계산하는 계산부, 상기 매설 배관에 연결된 정류기가 출력하는 전류에 따라 매설된 시험편으로 흐르는 방식 전류를 측정하는 전류 측정부, 상기 매설 배관에 상응하는 금속 재질로 구성되며, 상기 매설 배관에 상응하는 지하 깊이에 매설되어 상기 전류 측정부에 전기적으로 연결되는 시험편 및 상기 시험편으로부터 측정된 방식 전류를 상기 시험편의 표면적에 기반하여 측정 전류밀도로 변환하고, 상기 측정 전류밀도와 상기 기준 전류밀도의 비교 결과에 따라 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.

Description

토양 정보와 방식 전류밀도에 기반하여 배관 상태를 모니터링하는 장치 및 방법{MONITORING APPARATUS AND METHOD FOR PIPE STATES BASED ON SOIL INFORMATION AND PROTECTION CURRENT DENSITY}
이하의 설명은 배관 상태 모니터링 장치 및 방법에 연관된다. 보다 구체적으로, 토양의 pH(percentage of hydrogen ions) 및 토양의 비저항 수치에 기반하여 계산된 기준 전류밀도와의 비교를 통해 배관의 부식 진행 상태 등과 같이 배관의 건전성을 나타내는 배관 상태 전반을 원격으로 모니터링하는 장치 및 방법에 연관된다.
오늘날 산업에서 배관은 원료의 이송이나 제품의 이송 등과 같은 다양한 형태의 관 설비로서 이용되고 있다. 배관 설비는 그 용도에 따라 그 규격이 정해지고, 그 재질이 결정되며, 그 내부를 흐르는 유동체 또한 다양하다. 더하여, 배관 설비를 유지하기 위해서는 정류기 또는 PLC(Programmable Logic Controller)등과 같은 다양한 추가 설비가 필요할 수 있다.
예시적으로, 수십 km 또는 수백 km 내의 구간에서 원유, 휘발유, 등유, 경유, 항공유 등 석유류를 수송하는 송유관이 존재하고, 또한 원료나 냉각제 등을 수송하는 원자력 발전소 내의 배관 등이 존재한다. 이러한 배관 설비에서 가장 공통적으로 요구되는 배관 설비 내부를 흐르는 유동체가 외부로 누설되어서는 안되고, 밀폐된 내부 공간을 따라 목표 지점으로 손실 없이 유동되어야 한다는 것이다.
종래에는 배관 벽을 따라 흐르는 전류 또는 전압의 파형을 기준 파형과 비교하는 방식으로 상기 배관의 이상 상태를 판단하는 기술이 존재한다. 다만, 배관 설비를 유지하기 위한 다양한 추가 설비의 전기적 모델링을 고려하여 정밀성을 높이는 모니터링 방식에 대한 필요성이 존재한다.
대한민국 등록특허 제10-0635711호(2006.10.17)
일 측면에 따르면, 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치가 제공된다. 상기 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치는 상기 매설 배관으로부터 소정 거리 내에 존재하는 토양의 pH(percentage of hydrogen ions)와 비저항 수치를 측정하는 센싱부, 상기 토양의 pH와 비저항 수치에 기반하여 상기 매설 배관의 기준 전류밀도를 계산하는 계산부, 상기 매설 배관에 연결된 정류기가 출력하는 전류에 따라 매설된 시험편으로 흐르는 방식 전류를 측정하는 전류 측정부, 상기 매설 배관에 상응하는 금속 재질로 구성되며, 상기 매설 배관에 상응하는 지하 깊이에 매설되어 상기 전류 측정부에 전기적으로 연결되는 시험편 및 상기 시험편으로부터 측정된 방식 전류를 상기 시험편의 표면적에 기반하여 측정 전류밀도로 변환하고, 상기 측정 전류밀도와 상기 기준 전류밀도의 비교 결과에 따라 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 계산부는 수학식 1에 따라 상기 매설 배관의 기준 전류밀도를 계산하고, 상기 수학식 1은
Figure 112021141135754-pat00001
이고, 상기 수학식 1에서 J기준은 상기 기준 전류밀도이고, ρ는 상기 토양의 비저항 수치이고, 상기 k는 상기 토양의 pH로 결정되는 비례상수이고, 상기 n는 상기 토양의 pH로 결정되는 지수일 수 있다.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 계산부는 상기 토양의 pH가 5.5 이상 7.0 이하이고, 상기 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 이상 15,000Ω·cm 이하인 경우에, 수학식 2에 따라 상기 k를 계산하고, 수학식 3에 따라 상기 n을 계산하고, 상기 수학식 2는
Figure 112021141135754-pat00002
이고, 상기 수학식 3은
Figure 112021141135754-pat00003
일 수 있다.
또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 계산부는 상기 토양의 pH가 5.5 미만이거나, 7.0을 초과하는 경우, 상기 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 미만이거나, 15,000Ω·cm 초과하는 경우, 또는 상기 매설 배관의 기준 전류밀도가 미리 설정된 기준치 이상으로 계산되는 경우에, 상기 매설 배관을 부식 주의 구간으로 판단할 수 있다.
또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치는 상기 매설 배관의 이상 상태에 대한 판단 메시지를 지정된 서버로 전송하는 통신부를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 측정 전류밀도와 상기 기준 전류밀도의 차이가 임계치 이상인 경우에 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단하고, 상기 통신부는 상기 매설 배관의 이상 상태에 대한 판단 메시지를 서버로 전송할 수 있다.
또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 통신부는 상기 매설 배관으로부터 소정 거리 이내에 설치된 복수의 모니터링 장치 각각의 측정 전류밀도를 지정된 서버로부터 수신하고, 상기 판단부는 수신된 복수의 측정 전류밀도의 평균값으로부터 상기 판단부에 의해 변환된 측정 전류밀도의 차이가 임계치 이상이 되면, 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에서 설명된 계산부에 의해 출력되는 기준 전류밀도의 다양한 경우를 설명하는 예시도이다.
도 3a는 일 실시 예에 따라 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 연결되는 시험편의 구조이다.
도 3b는 도 3a에서 설명된 시험편을 이용하여 측정 전류밀도가 계산되는 과정을 설명하는 예시도이다.
도 4a는 일 실시 예에 따라 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 연결되는 시험편의 구조이다.
도 4b는 도 4a에서 설명된 시험편을 이용하여 측정 전류밀도가 계산되는 과정을 설명하는 예시도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치(100)가 도시된다. 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치(100)는 센싱부(110), 계산부(120), 전류 측정부(130), 시험편(140), 판단부(150) 및 통신부(160)를 포함할 수 있다.
센싱부(110)는 매설 배관으로부터 소정 거리 내에 존재하는 토양의 pH(percentage of hydreogen ions)를 측정하는 pH 센서를 포함할 수 있다. 또한, 센싱부(110)는 매설 배관으로부터 소정 거리 내에 존재하는 토양의 비저항 수치를 측정하는 비저항 센서를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 비저항 센서는 적어도 네 개의 전극이 일정한 이격 거리를 가지고 배치되며, 두 개의 전류 전극을 통해 시험 전류 I를 흐르게 하고, 전압 전극에서 측정되는 전압에 기반하여 토양 비저항을 측정하는 방식으로 구현될 수 있다.
계산부(120)는 센싱부(110)로부터 측정된 토양의 pH와 비저항 수치에 기반하여 매설 배관의 기준 전류밀도를 계산할 수 있다. 계산부(120)가 기준 전류밀도를 계산하는 구체적인 과정에서 대해서는 이하에서 추가될 도면과 함께 보다 자세히 설명된다.
시험편(130)은 매설 배관에 상응하는 금속 재질로 구성되며, 매설 배관에 상응하는 지하 깊이에 매설되어 전류 측정부(140)에 전기적으로 연결된다. 시험편(130)은 매설된 배관에 대한 부식 환경을 모사하고, 모사된 정보에서 측정되는 데이터를 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치(100)에게 제공함으로써 매설 배관의 상태가 추정되도록 할 수 있다.
전류 측정부(140)는 매설 배관에 연결된 정류기가 출력하는 전류에 따라 매설된 시험편(130)으로 흐르는 방식 전류를 측정할 수 있다. 구체적으로, 정류기는 상용 교류 전원을 직류로 변환하고, 양극(anode)를 통해 토양으로 유출되며 배관으로 방식 전류를 공급한다. 상기 방식 전류는 배관을 따라 연결된 정류기의 음극으로 회귀되며, 정류기의 양극에서는 전류가 유출되어 부식이 진행되고, 배관으로는 방식 전류가 유입되며 부식이 억제되는 효과를 제공할 수 있다.
판단부(150)는 시험편(130)으로부터 측정된 방식 전류를 시험편(130)의 표면적에 기반하여 측정 전류밀도로 변환할 수 있다. 또한, 판단부(150)는 측정 전류밀도와 기준 전류밀도의 비교 결과에 따라 매설 배관의 이상 상태를 판단할 수 있다.
통신부(160)는 매설 배관의 이상 상태에 대한 판단 메시지를 지정된 서버로 전송할 수 있다. 구체적으로, 판단부(150)는 측정 전류밀도와 기준 전류밀도의 차이가 미리 설정된 임계치 이상인 경우에 매설 배관의 이상 상태를 판단할 수 있다. 이 경우에, 통신부(160)는 매설 배관의 이상 상태에 대한 판단 메시지를 서버로 전송할 수 있다.
통신부(160)는 통신 인터페이스를 통해 지정된 단말과 실시간 통신을 진행할 수 있다. 예시적으로, 통신 인터페이스는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 예시적으로, 통신 인터페이스가 오늘날 널리 이용되는 SKT의 LoRa, KT 또는 LG의 NB-IoT, 3G, 4G 및 5G와 같은 공지의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
도 2는 도 1에서 설명된 계산부에 의해 출력되는 기준 전류밀도의 다양한 경우를 설명하는 예시도이다. 도 1에서 설명된 계산부(120)는 하기와 같은 수학식 1에 따라 상기 매설 배관의 기준 전류밀도 J기준을 계산할 수 있다.
Figure 112021141135754-pat00004
상기 수학식 1에서 J기준은 기준 전류밀도(mA/m2)이고, ρ는 토양의 비저항 수치이고, k는 토양의 pH로 결정되는 비례상수이고, n은 토양의 pH로 결정되는 지수를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 토양의 pH가 5.5 이상 7.0 이하이고, 상기 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 이상 15,000Ω·cm 이하인 경우에 예시적으로 계산된 기준 전류밀도에 관한 표가 도시된다. 구체적으로, 계산부(120)는 토양의 pH가 5.5 이상 7.0 이하이고, 상기 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 이상 15,000Ω·cm 이하인 경우에, 하기 수학식 2에 따라 상기 k를 계산할 수 있다.
Figure 112021141135754-pat00005
또한, 계산부(120)는 토양의 pH가 5.5 이상 7.0 이하이고, 상기 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 이상 15,000Ω·cm 이하인 경우에, 하기 수학식 3에 따라 상기 n을 계산할 수 있다.
Figure 112021141135754-pat00006
도 2에는 측정된 토양의 비저항과 pH 값에 따라 계산되는 k, n 값의 예시 데이터가 도시된다. 또한, 상기 k, n 파라미터를 이용하여 계산부(120)는 각 토양 조건에 상응하는 기준 전류밀도를 계산할 수 있다.
계산부(120)는 토양의 pH가 5.5 미만이거나, 7.0을 초과하는 경우에 매설 배관을 부식 주의 구간으로 판단할 수 있다. 또한, 계산부(120)는 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 미만이거나, 15,000Ω·cm 초과하는 경우에 매설 배관을 부식 주의 구간으로 판단할 수 있다. 또한, 계산부(120)는 매설 배관의 기준 전류밀도가 미리 설정된 기준치 이상으로 계산되면, 매설 배관을 부식 주의 구간으로 판단할 수 있다.
도 2의 실시 예에서는 기준치가 10mA/m2로 설정된 경우가 설명되며, 계산부(120)는 부식 주의 구간을 붉은 박스와 같이 별도로 표시하고, 통신부(160)를 통해 계산 결과를 지정된 서버로 전송할 수 있다. 지정된 서버는 각각의 모니터링 장치에서 수신되는 부식 주의 구간에 대한 정보를 수집하여, 부식 주의 구간 내에 설치된 모니터링 장치에 대해 측정 전류밀도에 대한 수집 주기를 조정할 수 있다. 앞서 설명한 기준 전류밀도의 기준치는 이해를 돕기 위한 설명일 뿐, 이웃한 배관에 대한 계산 정보에 따라 구체적인 기준치가 다르게 설정될 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 자명한 사실일 것이다.
도 3a는 일 실시 예에 따라 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 연결되는 시험편의 구조이다. 도 3a를 참조하면, 지름이 34.0mm이고 길이가 150mm인 시험편이 도시된다. 이 경우에, 시험편의 표면적은 π×(3.4cm)×(15cm)인 160.22cm2으로 계산될 수 있다.
도 3b는 도 3a에서 설명된 시험편을 이용하여 측정 전류밀도가 계산되는 과정을 설명하는 예시도이다. 방식전위 설정을 위해 매설 배관에 직류를 공급하는 정류기의 출력이 800mV 이상 2600mV 이하가 되도록 설정될 수 있다. 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치는 정류기의 설정 전압에 대응하여 다르게 변하는 측정 전류밀도를 계산할 수 있다. 구체적으로, 정류기의 설정 전압이 -1000mV 인 경우, 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 판단부는 시험편으로부터 측정된 방식 전류인 0.62mA를 표면적인 160.22cm2로 나누는 방식으로 38.70mA/m2인 측정 전류밀도를 계산할 수 있다.
일 실시 예로서, 판단부는 미리 계산된 기준 전류밀도와 측정 전류밀도가 기준치 범위 이내인지 여부에 기반하여 매설 배관의 이상 상태를 판단할 수 있다. 예시적으로, 상기 기준치 범위는 측정 전류밀도를 기준으로 10% 내외로 설정될 수 있다. 다른 일 실시 예로서, 판단부는 측정 전류밀도의 크기에 따라 미리 설정된 기준 범위를 적용하여 매설 배관의 이상 상태를 판단할 수 있다.
또 다른 일 실시 예로서, 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 통신부는 매설 배관으로부터 소정 거리 이내에 설치된 복수의 모니터링 장치 각각의 측정 전류밀도를 지정된 서버로부터 수신할 수 있다. 판단부는 수신된 복수의 측정 전류밀도의 평균값으로부터 상기 판단부에 의해 변환된 측정 전류밀도의 차이가 임계치 이상이 되면, 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단할 수 있다. 통신부는 상기 지정된 서버로 매설 배관의 이상 상태에 대한 판단 메시지를 전송할 수 있다.
도 4a는 일 실시 예에 따라 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 연결되는 시험편의 구조이다. 도 4a를 참조하면, 지름이 60.5mm이고, 길이가 300mm인 시험편이 도시된다. 이 경우에, 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 판단부는 시험편이 표면적을 π×(6.05cm)×(30cm)인 570.199cm2로 계산할 수 있다.
도 4b는 도 4a에서 설명된 시험편을 이용하여 측정 전류밀도가 계산되는 과정을 설명하는 예시도이다. 구체적으로, 정류기의 설정 전압이 -1000mV 인 경우, 매설 배관을 상태를 모니터링하는 장치의 판단부는 시험편으로부터 측정된 방식 전류인 0.70mA를 표면적인 570.199cm2로 나누는 방식으로 12.28mA/m2인 측정 전류밀도를 계산할 수 있다.
종래에는 수 km 또는 수십 km 단위로 멀리 떨어진 테스트 박스 각각을 사람이 직접 방문하여 각각의 테스트 박스에 대한 방식 전류를 측정하고 그 결과를 해석해야했기 때문에 비효율적이고 실시간으로 이상 상태의 탐지가 어려웠다는 한계가 존재했다. 본 실시예에 따른 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치는 토양의 상태 등에 따라 매설 배관의 부식 등 건전성에 대한 위험이 있는 경우에, 지정된 서버는 알림 메시지를 수신하고, 이를 확인한 관리자가 해당 테스트 박스 근처를 방문하도록 함으로써 배관의 건전성 유지를 효율적으로 진행하는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 매설 배관이 존재하는 지역의 토양의 특성값에 따라 배관의 안정성을 나타내는 방식 전류의 기준치가 상이할 수 있는데, 본 실시 예에 따른 장치 및 방법을 이용하는 경우, 이론적인 기준 전류밀도와의 비교와 이웃한 테스트 박스로부터 측정된 측정 전류밀도와의 교차적인 비교를 통해 이상 상태를 보다 정확하게 도출하는 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (5)

  1. 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치에 있어서,
    상기 매설 배관으로부터 소정 거리 내에 존재하는 토양의 pH(percentage of hydrogen ions)와 비저항 수치를 측정하는 센싱부;
    상기 토양의 pH와 비저항 수치에 기반하여 상기 매설 배관의 기준 전류밀도를 계산하는 계산부;
    상기 매설 배관에 연결된 정류기가 출력하는 전류에 따라 매설된 시험편으로 흐르는 방식 전류를 측정하는 전류 측정부;
    상기 전류 측정부에 전기적으로 연결되는 시험편; 및
    상기 시험편으로부터 측정된 방식 전류를 상기 시험편의 표면적에 기반하여 측정 전류밀도로 변환하고, 상기 측정 전류밀도와 상기 기준 전류밀도의 비교 결과에 따라 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단하는 판단부
    를 포함하고,
    상기 계산부는,
    수학식 1에 따라 상기 매설 배관의 기준 전류밀도를 계산하고, 상기 수학식 1은
    Figure 112022021805936-pat00016
    이고, 상기 수학식 1에서 J기준은 상기 기준 전류밀도이고, ρ는 상기 토양의 비저항 수치이고, 상기 k는 상기 토양의 pH로 결정되는 비례상수이고, 상기 n는 상기 토양의 pH로 결정되는 지수이고,
    상기 계산부는,
    상기 토양의 pH가 5.5 이상 7.0 이하이고, 상기 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 이상 15,000Ω·cm 이하인 경우에, 수학식 2에 따라 상기 k를 계산하고, 수학식 3에 따라 상기 n을 계산하고,
    상기 수학식 2는
    Figure 112022021805936-pat00017
    이고, 상기 수학식 3은
    Figure 112022021805936-pat00018
    인 것을 특징으로 하는 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계산부는,
    상기 토양의 pH가 5.5 미만이거나, 7.0을 초과하는 경우, 상기 토양의 비저항 수치가 5000Ω·cm 미만이거나, 15,000Ω·cm 초과하는 경우, 또는 상기 매설 배관의 기준 전류밀도가 미리 설정된 기준치 이상으로 계산되는 경우에, 상기 매설 배관을 부식 주의 구간으로 판단하는 것을 특징으로 하는 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 매설 배관의 이상 상태에 대한 판단 메시지를 지정된 서버로 전송하는 통신부
    를 더 포함하고,
    상기 판단부는 상기 측정 전류밀도와 상기 기준 전류밀도의 차이가 임계치 이상인 경우에 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단하고, 상기 통신부는 상기 매설 배관의 이상 상태에 대한 판단 메시지를 서버로 전송하고,
    상기 통신부는 상기 매설 배관으로부터 소정 거리 이내에 설치된 복수의 모니터링 장치 각각의 측정 전류밀도를 지정된 서버로부터 수신하고, 상기 판단부는 수신된 복수의 측정 전류밀도의 평균값으로부터 상기 판단부에 의해 변환된 측정 전류밀도의 차이가 임계치 이상이 되면, 상기 매설 배관의 이상 상태를 판단하는 매설 배관의 상태를 모니터링하는 장치.
KR1020210172960A 2021-12-06 2021-12-06 토양 정보와 방식 전류밀도에 기반하여 배관 상태를 모니터링하는 장치 및 방법 KR102396766B1 (ko)

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