KR102437573B1 - 파이프라인 매설 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저에서의 파이프라인 매설 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전방부에 전방 센서를 마련하고 후방부에 후방 센서를 마련한 파이프 매설장치를 준비하는 준비 단계, 상기 파이프 매설 장치의 상기 후방 센서를 이용하여 파이프라인의 일측 위치 데이터를 추정하는 일측 위치 추정 단계, 상기 파이프 매설 장치의 상기 전방 센서를 이용하여 상기 파이프라인의 타측 위치 데이터를 추정하는 타측 위치 추정 단계, 상기 일측 위치 데이터와 상기 타측 위치 데이터를 사용하여 상기 파이프 매설 장치의 중앙부를 전(前)측에서 후(後)측으로 수직하게 가로지르는 가상의 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향과의 각도 차이를 추정하는 각도 추정 단계 및 상기 각도 차이에 따라 상기 파이프 매설장치의 각도를 조절하여 상기 파이프 매설장치의 상기 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향을 일직선상에 위치하도록 상기 파이프 매설장치를 상기 파이프라인의 위로 이동하는 이동 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파이프라인 매설 방법{METHOD FOR LAYING OF PIPELINE}

본 발명은 파이프라인 매설 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 해저에서의 파이프라인 매설 방법에 관한 것이다.

송전 및 배전 해저케이블은 도서지역의 원활한 전력공급을 위해 해저에 부설되는 것으로, 대규모 해상풍력단지 전력망 구축사업 등으로 인해 앞으로 국내에 건설될 해저케이블은 급격히 증가할 것으로 전망된다.

그리고 해저 파이프라인은 도서지역에 원활한 상수도, 가스 등의 공급을 위해 해저에 부설되는 것으로, 국내외적으로 많은 수요가 발생하고 있다.

해저 케이블 및 파이프라인은 태풍, 지형영향 등으로 인한 자연재해적 요인 및 선박의 어로행위 또는 닻 내림 등의 인위적 위해요인으로부터 안전하게 보호되어야 하기 때문에 포설시스템에 의해 해저에 매설되는 것이 대부분이다.

전력 전송이나 통신을 위한 해저 케이블 및 상수도 등의 공급을 위한 파이프 라인을 매설하기 위해서는 먼저 파이프라인이 매설되는 최적 루트를 선정하고, 최적 루트를 따라 매설기를 통해 해저 바닥면에 파이프라인을 매설한다.

대한민국공개특허공보 제10-2017-0061382호에는 종래의 해저 케이블 포설 장치와 이를 이용한 해저 케이블 포설 방법 및 해저 케이블 심도 검측 방법에 대해 기재되어 있다.

그러나 파이프라인을 매설하는 경우에 종래에는 파이프라인이 매설되는 위치를 실시간으로 표시해주지 않아 운용자가 파이프라인이 계획된 루트를 따라 잘 매설되고 있는지 알 수가 없었으며, 더군다나 매설기를 바지선을 이용하여 견인하므로 매설기의 위치와 바지선의 위치가 서로 다를 수 있어 바지선이 제대로된 매설 루트를 따라 견인하더라도 매설기가 매설 루트를 따라 파이프라인을 정확하게 매설하는지 파악하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 매설된 파이프라인의 위치정보가 없어 추후 해저 케이블의 유지 보수시 해저 케이블의 정확한 위치를 찾기 어려운 문제가 있었다.

또한, 매설기는 원격조작에 의해 해저 파이프라인의 위로 이동하고 젯팅암을 세팅하여야 하였다. 그리고 워터젯 시스템을 이용하여 파이프라인 매설 및 매설 정도 검증을 위해 3회 이상 반복 매설 및 1회 이상 매설 상태 점검을 반복 진행하였다. 이때 운용자가 2개의 젯팅암 사이에 파이프라인을 끼워 넣어어야 하지만 매설 때 발생되는 먼지로 인한 카메라 시야확보 등의 어려움 속에서 운용자의 능력에 의존해서 매설기를 조작하여야 하기 때문에 상당한 시간과 비용이 소모되는 문제점이 있었다.

또한, 매설기의 2개의 젯팅암 사이에 파이프라인을 정확하게 끼워 넣지 않으면 젯팅암과 파이프라인의 충돌로 인한 매설기 및 파이프라인이 파손되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 해저 파이프 매설 장치의 금속 탐지 센서와 소나 센서를 이용하여 파이프 매설 장치를 기준으로 파이프라인의 각도를 추정하여 파이프 매설 장치가 정확한 위치에서 파이프라인을 매설하게 할 수 있는 파이프라인 매설 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 전방부에 전방 센서를 마련하고 후방부에 후방 센서를 마련한 파이프 매설장치를 준비하는 준비 단계, 상기 파이프 매설 장치의 상기 후방 센서를 이용하여 파이프라인의 일측 위치 데이터를 추정하는 일측 위치 추정 단계, 상기 파이프 매설 장치의 상기 전방 센서를 이용하여 상기 파이프라인의 타측 위치 데이터를 추정하는 타측 위치 추정 단계, 상기 일측 위치 데이터와 상기 타측 위치 데이터를 사용하여 상기 파이프 매설 장치의 중앙부를 전(前)측에서 후(後)측으로 수직하게 가로지르는 가상의 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향과의 각도 차이를 추정하는 각도 추정 단계 및 상기 각도 차이에 따라 상기 파이프 매설장치의 각도를 조절하여 상기 파이프 매설장치의 상기 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향을 일직선상에 위치하도록 상기 파이프 매설장치를 상기 파이프라인의 위로 이동하는 이동 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 일측 위치 추정 단계에서 상기 후방 센서는 소나 센서를 사용하고, 상기 일측 위치 데이터는 상기 파이프 매설 장치의 중앙부를 상기 파이프 매설 장치의 좌측부에서 우측부까지 수직하게 가로지르는 가상의 제2 중앙선의 중심으로부터 수직하게 상기 파이프 매설 장치의 후(後)측으로 연장된 가상의 제1 수직선의 거리를 X_sonar 로 할 수 있다.

상기 일측 위치 데이터는 상기 제1 수직선의 단부로부터 수직으로 상기 파이프라인까지 연결된 거리를 Y_sonar로 할 수 있다.

상기 X_sonar값은 기 설정될 수 있다.

상기 타측 위치 추정 단계에서 상기 전방 센서는 펄스(pulse) 유도 방식의 금속 탐지 센서를 사용하고, 상기 타측 위치 데이터는 상기 파이프 매설 장치의 상기 제2 중앙선의 중심으로부터 수직하게 상기 파이프 매설 장치의 전(前)측으로 연장된 가상의 제2 수직선의 거리를 X_tss로 할 수 있다.

상기 타측 위치 데이터는 상기 제2 수직선의 단부로부터 수직으로 상기 파이프라인까지 연결된 거리를 Y_tss로 할 수 있다.

상기 X_tss값은 기 설정될 수 있다.

상기 각도 추정 단계는

,

,

의 공식에 의해 상기 파이프 매설 장치의 상기 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향과의 각도 차이를 추정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 운용자가 파이프라인의 매설작업을 용이하게 하여 작업의 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 파이프 매설 장치의 매설부와 파이프라인과의 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 파이프 매설 작업의 효율성을 증대할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 파이프 매설 작업의 안정성을 증대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법에서 일측 위치 추정 단계 및 타측 위치 추정 단계를 개략적으로 설명하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법에서 각도 추정 단계를 개략적으로 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 파이프 설치 장치를 파이프 라인과 일직선상에 위치하도록 이동한 것을 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 설치 장치를 사용하여 지면에 파이프 라인을 매설하는 것을 도시한 사용상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법에서 일측 위치 추정 단계 및 타측 위치 추정 단계를 개략적으로 설명하는 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법에서 각도 추정 단계를 개략적으로 설명하는 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 파이프 설치 장치를 파이프 라인과 일직선상에 위치하도록 이동한 것을 도시한 사용상태도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 준비 단계(S1), 일측 위치 추정 단계(S2), 타측 위치 추정 단계(S3), 각도 추정 단계(S4) 및 이동 단계(S5)를 포함한다.

준비 단계(S1)는 전방부에 전방 센서(110)를 마련하고 후방부에 후방 센서(120)를 마련한 파이프 매설장치(100)를 준비하는 단계일 수 있다.

파이프 매설장치(100)는 척박한 해저 환경 등에서 운용자에 의해 원격으로 조작되어 이동하며 파이프라인 매설 작업을 할 수 있는 ROV(remotely operated vehicle) 트렌처(trencher)일 수 있다.

전방 센서(110)는 한 쌍의 탐지 코일과 제어를 위한 전자회로로 구성되고 자기장의 변화를 감지하여 파이프 라인의 위치 정보를 취득할 수 있는 펄스(pulse) 유도 방식의 금속 탐지 센서(teledyne사의 TSS 350, TSS 440 등)를 사용할 수 있다.

후방 센서(120)는 초음파를 발신하여 그 반사 파동으로 파이프라인을 추적하고 파이프 라인의 위치 정보를 취득할 수 있는 소나 센서를 사용할 수 있다.

일측 위치 추정 단계(S2)는 도 2를 참고하여 파이프 매설 장치(100)의 후방 센서(120)를 이용하여 파이프라인(I)의 일측 위치 데이터를 추정하는 단계일 수 있다.

일측 위치 데이터는 파이프 매설 장치(100)의 중앙부를 파이프 매설 장치(100)의 좌측부(150)에서 우측부(140)까지 수직하게 가로지르는 가상의 제2 중앙선(C')의 중심으로부터 수직하게 파이프 매설 장치(100)의 후(後)측으로 연장된 가상의 제1 수직선(C1)의 거리를 X_sonar로 하고, 제1 수직선(C1)의 단부로부터 수직으로 파이프라인(I)까지 연결된 거리를 Y_sonar로 할 수 있다. 여기서 X_sonar 값은 후방 센서(120)의 설치 위치로부터 제1 수직선(C1)을 따라 약 4.9m ~ 5.1m 지점에 파이프라인이 있는 경우를 추정하여 파이프 매설 장치(100)의 중앙부로부터 후방 센서(120)의 설치 위치까지의 거리와 후방 센서(120)의 설치 위치로부터 파이프라인의 추정 거리를 합하여 설정된 기 설정된 값을 사용할 수 있다.

타측 위치 추정 단계(S3)는 파이프 매설 장치(100)의 전방 센서(110)를 이용하여 파이프라인(I)의 타측 위치 데이터를 추정하는 단계일 수 있다.

타측 위치 데이터는 파이프 매설 장치(100)의 중앙부를 파이프 매설 장치(100)의 좌측부(150)에서 우측부(140)까지 수직하게 가로지르는 가상의 제2 중앙선(C')의 중심으로부터 수직하게 파이프 매설 장치의 전(前)측으로 연장된 가상의 제2 수직선(C2)의 거리를 X_tss로 하고 제2 수직선(C2)의 단부로부터 수직으로 파이프라인(I)까지 연결된 거리를 Y_tss로 할 수 있다. 여기서 X_tss 값은 파이프 매설 장치(100)를 설치한 위치를 고려하여 기 설정된 값을 사용할 수 있다.

각도 추정 단계(S4)는 일측 위치 데이터와 타측 위치 데이터를 사용하여 파이프 매설 장치(100)의 중앙부를 전(前)측에서 후(後)측으로 수직하게 가로지르는 가상의 제1 중앙선(C)과 파이프라인(I)의 설치 방향과의 각도 차이를 추정하는 단계일 수 있다.

각도 추정 단계(S4)는 도 3을 참고하여 일측 위치 데이터와 타측 위치 데이터에 의해

와

값을 계산할 수 있다. 그리고 X_t 값과 Y_t 값을

공식에 도입하여 θ_e 값을 계산할 수 있다.

θ_e 값은 제1 중앙선(C)과 파이프라인(I)의 설치 방향과의 각도 차이일 수 있다.

이동 단계(S5)는 도 4를 참고하여 각도 차이인 θ_e 값에 따라 파이프 매설 장치(100)의 각도를 조절하여 파이프 매설 장치(100)의 제1 중앙선(C)과 파이프라인(I)의 설치 방향을 일직선상에 위치하도록 파이프 매설 장치(100)를 파이프 라인의 위로 이동하는 단계일 수 있다.

즉 이동 단계(S5)는 제1 중앙선(C)과 파이프라인(I)이 교차하는 점을 중심으로 파이프 매설 장치(100)를 θ_e 각도만큼 파이프라인(I) 방향으로 이동하여 파이프 매설 장치(100)의 제1 중앙선(C)과 파이프라인(I)의 설치 방향을 일적선상에 위치하도록 파이프 매설 장치(100)를 파이프 라인 위로 이동할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 설치 장치를 사용하여 지면에 파이프 라인을 매설하는 것을 도시한 사용상태도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 파이프 매설 장치(100)는 파이프 매설 장치(100)의 제1 중앙선(C)과 파이프라인(I)의 설치 방향을 일직선상에 위치하도록 파이프 매설 장치(100)를 파이프라인(I)의 위로 이동한 상태에서 파이프 매설 장치(100)의 매설부(130)로 파이프라인(I)의 주변 지면(G)을 파내어 파이프라인(I)을 지면(G)에 매설할 수 있다.

매설부(130)는 파이프 매설 장치(100)의 하부에 서로 이격된 한 쌍의 워터젯 암이 유압실린더에 의해 내려오면서 파이프라인(I)의 양측에 위치하고, 높은 수압을 이용하여 해저면을 굴삭하고 파이프라인(I)을 굴삭된 해저면에 매설할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 운용자가 파이프라인의 매설작업을 용이하게 하여 작업의 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 파이프 매설 장치의 매설부와 파이프라인과의 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 파이프 매설 작업의 효율성을 증대할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 매설 방법은 파이프 매설 작업의 안정성을 증대할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 파이프라인 매설 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.

100: 파이프 매설장치
110: 전방 센서
120: 후방 센서
130: 매설부
140: 우측부
150: 좌측부
C: 제1 중앙선
C': 제2 중앙선
C1: 제1 수직선
C2: 제2 수직선
I: 파이프라인
G: 지면

Claims (8)

1. 전방부에 전방 센서를 마련하고 후방부에 후방 센서를 마련한 파이프 매설장치를 준비하는 준비 단계;
   상기 파이프 매설 장치의 상기 후방 센서를 이용하여 파이프라인의 일측 위치 데이터를 추정하는 일측 위치 추정 단계;
   상기 파이프 매설 장치의 상기 전방 센서를 이용하여 상기 파이프라인의 타측 위치 데이터를 추정하는 타측 위치 추정 단계;
   상기 일측 위치 데이터와 상기 타측 위치 데이터를 사용하여 상기 파이프 매설 장치의 중앙부를 전(前)측에서 후(後)측으로 수직하게 가로지르는 가상의 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향과의 각도 차이를 추정하는 각도 추정 단계; 및
   상기 각도 차이에 따라 상기 파이프 매설장치의 각도를 조절하여 상기 파이프 매설장치의 상기 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향을 일직선상에 위치하도록 상기 파이프 매설장치를 상기 파이프라인의 위로 이동하는 이동 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 일측 위치 추정 단계에서 상기 후방 센서는 소나 센서를 사용하고, 상기 일측 위치 데이터는 상기 파이프 매설 장치의 중앙부를 상기 파이프 매설 장치의 좌측부에서 우측부까지 수직하게 가로지르는 가상의 제2 중앙선의 중심으로부터 수직하게 상기 파이프 매설 장치의 후(後)측으로 연장된 가상의 제1 수직선의 거리를 X_sonar 로 하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 일측 위치 데이터는 상기 제1 수직선의 단부로부터 수직으로 상기 파이프라인까지 연결된 거리를 Y_sonar로 하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 X_sonar값은 기 설정된 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 타측 위치 추정 단계에서 상기 전방 센서는 펄스(pulse) 유도 방식의 금속 탐지 센서를 사용하고, 상기 타측 위치 데이터는 상기 파이프 매설 장치의 상기 제2 중앙선의 중심으로부터 수직하게 상기 파이프 매설 장치의 전(前)측으로 연장된 가상의 제2 수직선의 거리를 Xtss로 하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 타측 위치 데이터는 상기 제2 수직선의 단부로부터 수직으로 상기 파이프라인까지 연결된 거리를 Y_tss로 하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 X_tss값은 기 설정된 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 각도 추정 단계는
   

   

   ,
   

   

   ,
   

   

   
   의 공식에 의해 상기 파이프 매설 장치의 상기 제1 중앙선과 상기 파이프라인의 설치 방향과의 각도 차이를 추정하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 매설 방법.

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