KR102457361B1 - A system to detect explosion potential of high-pressure vessel by using seismic waves - Google Patents

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Abstract

The present invention enables an elastic wave detection sensor to come in contact with and be installed on an outer surface of a high-pressure container and detects and analyzes an elastic wave generated from the high-pressure container where inner structure displacement is generated according to an increase in internal pressure of the high-pressure container to determine explosion possibility of the high-pressure container before an explosion to prevent an accident due to the explosion of the high-pressure container, in advance. The present invention comprises the high-pressure container (100), the elastic wave detection sensor (200), and an explosion possibility determination unit (300).

Description

탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템{A system to detect explosion potential of high-pressure vessel by using seismic waves}A system to detect explosion potential of high-pressure vessel by using seismic waves}

본 발명은 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 고압 용기 외측 면에 탄성파 감지 센서를 접촉 설치하고, 고압 용기 내부의 압력 증가에 따라 내부 구조 변위가 발생하는 고압 용기에서 발생하는 탄성파를 감지 및 분석하여 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a system for detecting the possibility of explosion of a high-pressure container using elastic waves, and more particularly, it occurs in a high-pressure container in which an elastic wave detection sensor is installed in contact with the outer surface of the high-pressure container, and internal structural displacement occurs according to an increase in pressure inside the high-pressure container It relates to a technology that detects and analyzes seismic waves to determine the possibility of explosion of a high-pressure vessel.

현대사회는 다양한 산업 설비, 특히 고압가스를 이용하는 산업 설비들이 설치 운영되고 있으며, 고압가스를 이용하는 산업 설비 중에는 고압가스를 저장 보관하는 고압 용기가 있다.In modern society, various industrial facilities, particularly those using high-pressure gas, are installed and operated, and among the industrial facilities using high-pressure gas, there is a high-pressure container for storing and storing high-pressure gas.

고압가스를 보관하는 고압 용기 내에 고압 용기 설계 강도 이상의 고압가스가 인가되는 경우, 고압 용기 설계 강도 이상으로 증가하는 고압가스의 고압에 의해 고압 용기는 먼저, 탄성변형이라는 내부 구조 변위가 발생하고, 탄성변형 후에도 설계 강도 이상의 고압가스가 지속 인가되면 소성변형이라는 내부 구조 변위가 발생하며, 소성변형 후, 고압가스 지속적 인가로, 소성변형 시 발생한 크랙들의 크랙 발생이 크랙 발생 임계점을 초과하면 고압 용기가 폭발하는 사고가 발생한다.When high-pressure gas greater than the design strength of the high-pressure container is applied to the high-pressure container storing the high-pressure gas, the high-pressure container first undergoes internal structural displacement called elastic deformation due to the high pressure of the high-pressure gas that increases above the design strength of the high-pressure container. If high-pressure gas above the design strength is continuously applied even after deformation, internal structural displacement called plastic deformation occurs. accidents happen

고압가스의 압력 증가에 따른 고압 용기의 내부 구조 변위가 탄성변형(고압이 제거되면 고압 용기의 내부 구조 변위가 사라져 고압 용기의 형태가 원상 복귀되는 변형)인 경우에는 문제가 되지 않지만, 소성변형(고압이 제거되어도 고압 용기의 내부 구조 변위가 사라지지 않아 고압 용기의 형태가 원상 복귀되지 않는 변형)인 경우 고압가스의 압력 증가는 고압 용기가 폭발하는 심각한 요인으로 작용한다.If the internal structural displacement of the high-pressure container due to the increase in the pressure of the high-pressure gas is elastic deformation (deformation in which the internal structural displacement of the high-pressure container disappears and the shape of the high-pressure container returns to its original state when the high pressure is removed), it is not a problem, but plastic deformation ( Even if the high pressure is removed, the internal structural displacement of the high-pressure container does not disappear, so the shape of the high-pressure container does not return to its original state).

내부에 저장되는 고압가스의 압력이 서서히 증가함에 따라 고압 용기는 눈에 보이지 않는 내부 구조 변위가 발생하며, 눈에 보이지 않게 진행되는 고압 용기의 내부 구조 변위의 특성상, 내부 구조 변위의 최종 결과인 크랙 발생 후, 고압 용기의 내부 구조 변위의 심각성을 인지하게 되나, 크랙 발생을 시각적으로 인지한 때는 고압 용기 폭발 직전이어서 고압 용기의 폭발을 방지하기에는 늦은 시점이다.As the pressure of the high-pressure gas stored therein gradually increases, invisible internal structural displacement occurs in the high-pressure container. After the occurrence, the seriousness of the internal structural displacement of the high-pressure container is recognized, but when the crack is visually recognized, it is just before the high-pressure container explodes, so it is too late to prevent the explosion of the high-pressure container.

따라서 고압 용기 폭발 직전이라는 심각한 상황이 되기 전에 고압 용기의 폭발 가능성을 사전에 진단할 필요성이 있다.Therefore, it is necessary to diagnose the possibility of explosion of a high-pressure vessel in advance before it becomes a serious situation immediately before the explosion of the high-pressure vessel.

본 발명은 고압 용기 외측 면에 탄성파 감지 센서를 접촉 설치하고, 고압 용기 내부의 압력 증가에 따라 내부 구조 변위가 발생하는 고압 용기에서 발생하는 탄성파를 감지 및 분석하여 고압 용기의 폭발 가능성을 사전 판단하는 기술을 제안하고자 한다. 다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.The present invention provides a method for pre-determining the possibility of explosion of a high-pressure container by installing an elastic wave detection sensor in contact with the outer surface of the high-pressure container and detecting and analyzing the elastic wave generated in the high-pressure container in which internal structural displacement occurs according to an increase in pressure inside the high-pressure container. I would like to suggest a technique. The following are prior art related to this.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-0561065호 센서를 이용한 재료의 균열위치 검출방법1. Korean Patent Publication No. 10-0561065 Method for detecting crack location in material using a sensor 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0041696호 고압 탱크의 손상 검지 방법 및 이를 위한 장치2. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0041696 Method for detecting damage to high-pressure tank and apparatus therefor 3. 대한민국 등록특허공보 제10-1033257호 음향방출 진단장치 및 이를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법3. Republic of Korea Patent Publication No. 10-1033257 Acoustic emission diagnosis device and method for diagnosing defects in gas container using the same

본 발명은 고압 용기 외측 면에 탄성파 감지 센서를 접촉 설치하고, 고압 용기 내부의 압력 증가에 따라 내부 구조 변위가 발생하는 고압 용기에서 발생하는 탄성파를 감지 및 분석하여 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to determine the possibility of explosion of the high-pressure container by installing an elastic wave detection sensor in contact with the outer surface of the high-pressure container and detecting and analyzing the elastic wave generated in the high-pressure container in which internal structural displacement occurs according to the increase in pressure inside the high-pressure container. The purpose.

또한, 본 발명은 고압 용기가 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되면 고압 용기의 폭발 가능성 경고 메시지가 표시되도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to display a warning message regarding the possibility of explosion of the high-pressure container when it is determined that the high-pressure container has a potential for explosion.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명인 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템은,In order to achieve the above object, a high-pressure vessel explosion possibility detection system using elastic waves according to the present invention,

고압가스가 내부에 저장되는 고압 용기(100)와;a high-pressure container 100 in which the high-pressure gas is stored;

고압 용기(100) 외측 면에 접촉 설치되어 고압 용기(100)에서 발생하는 탄성파를 감지하고, 탄성파 감지에 따른 탄성파 신호를 생성하여 폭발 가능성 판단부(300)로 제공하는 탄성파 감지 센서(200)와;An elastic wave detection sensor 200 that is installed in contact with the outer surface of the high-pressure container 100 to detect an elastic wave generated from the high-pressure container 100, generates an elastic wave signal according to the detection of the elastic wave, and provides it to the explosion possibility determination unit 300; ;

탄성파 감지 센서(200)가 제공하는 탄성파 신호를 분석하여, 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 폭발 가능성 판단부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.and an explosion possibility determination unit 300 that analyzes the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200 to determine the explosion possibility of the high-pressure container.

본 발명은 고압 용기 외측 면에 탄성파 감지 센서를 접촉 설치하고, 고압 용기 내부의 압력 증가에 따라 내부 구조 변위가 발생하는 고압 용기에서 발생하는 탄성파를 감지 및 분석하여 고압 용기의 폭발 가능성을 폭발 전에 판단할 수 있어, 고압 용기의 폭발로 인한 사고를 미리 예방하는 효과를 제공한다.The present invention is to determine the possibility of explosion of a high-pressure container by installing an elastic wave detection sensor in contact with the outer surface of the high-pressure container and detecting and analyzing the elastic wave generated in the high-pressure container in which internal structural displacement occurs according to the increase in pressure inside the high-pressure container. This provides the effect of preventing accidents due to the explosion of the high-pressure vessel in advance.

또한, 본 발명은 고압 용기가 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되면 고압 용기의 폭발 가능성 경고 메시지가 표시되도록 하여, 관리자가 고압 용기의 상태를 신속히 파악하여 적절한 조치를 할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides an effect of allowing an administrator to quickly grasp the state of the high-pressure container and take appropriate measures by displaying a warning message of the possibility of explosion of the high-pressure container when it is determined that the high-pressure container has a potential for explosion.

도 1은 본 발명의 전체 구성도
도 2는 본 발명의 경고 메시지 표시 예시도
도 3은 외부 응력이 가해지는 금속구조물에서 시간순으로 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 나타낸 그래프 예시도
도 4는 외부 응력이 가해지는 금속구조물에서 시간순으로 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프 예시도1 is an overall configuration diagram of the present invention;
2 is an exemplary view of a warning message display of the present invention;
3 is an exemplary graph showing the occurrence frequency per unit time of an acoustic wave signal generated in chronological order in a metal structure to which an external stress is applied;
4 is an exemplary view of an acoustic wave generation accumulation graph in which the frequency of occurrence per unit time of acoustic wave signals generated in chronological order in a metal structure to which an external stress is applied is accumulated;

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템(10, 이하 ‘본 발명’)은 고압 용기 외측 면에 탄성파 감지 센서를 접촉 설치하고, 고압 용기 내부의 압력 증가에 따라 내부 구조 변위가 발생하는 고압 용기에서 발생하는 탄성파를 감지 및 분석하여 고압 용기의 폭발 가능성을 폭발 전에 판단할 수 있어, 고압 용기의 폭발로 인한 사고를 미리 예방하는 효과를 제공하는 발명으로, 고압 용기(100), 탄성파 감지 센서(200), 폭발 가능성 판단부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Referring to Figure 1, the high-pressure container explosion possibility detection system (10, hereinafter 'the present invention') using elastic waves of the present invention is installed in contact with the elastic wave detection sensor on the outer surface of the high-pressure container, and as the pressure inside the high-pressure container increases, the internal It is an invention that provides the effect of preventing accidents caused by the explosion of high-pressure containers in advance by detecting and analyzing the seismic waves generated in the high-pressure container where structural displacement occurs, so that the possibility of explosion of the high-pressure container can be determined before the explosion. 100), the elastic wave detection sensor 200, and the explosion possibility determination unit 300 are characterized in that it is configured.

구체적으로, 본 발명의 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이,Specifically, as shown in FIG. 1, the high-pressure vessel explosion possibility detection system using elastic waves of the present invention,

고압가스가 내부에 저장되는 고압 용기(100)와;a high-pressure container 100 in which the high-pressure gas is stored;

고압 용기(100) 외측 면에 접촉 설치되어 고압 용기(100)에서 발생하는 탄성파를 감지하고, 탄성파 감지에 따른 탄성파 신호를 생성하여 폭발 가능성 판단부(300)로 제공하는 탄성파 감지 센서(200)와;An elastic wave detection sensor 200 that is installed in contact with the outer surface of the high-pressure container 100 to detect an elastic wave generated from the high-pressure container 100, generates an elastic wave signal according to the detection of the elastic wave, and provides it to the explosion possibility determination unit 300; ;

탄성파 감지 센서(200)가 제공하는 탄성파 신호를 분석하여, 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 폭발 가능성 판단부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.and an explosion possibility determination unit 300 that analyzes the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200 to determine the explosion possibility of the high-pressure container.

상기 고압 용기(100)는 고압가스가 내부에 저장되는 구성으로, 고압가스가 저장되도록 일정한 크기와 두께를 갖도록 형성된다.The high-pressure vessel 100 has a configuration in which high-pressure gas is stored therein, and is formed to have a certain size and thickness to store the high-pressure gas.

또한, 상기 고압 용기(100)는 내부 공간에 저장된 고압가스의 압력을 충분히 견딜 수 있도록 하는 설계 강도를 갖고, 탄성파 전달 특성이 우수한 금속 재질인 것을 특징으로 한다.In addition, the high-pressure vessel 100 is characterized in that it has a design strength to sufficiently withstand the pressure of the high-pressure gas stored in the internal space and is made of a metal material having excellent elastic wave transmission characteristics.

고압가스를 보관하는 고압 용기(100)에 고압가스가 인가되는 경우, 인가되는 고압가스의 압력이 고압 용기(100)의 내부 체적을 증가시키는 압력 이상으로 증가하게 되면 고압 용기는 먼저, 탄성변형이라는 내부 구조 변위가 발생하고, 탄성변형 후에도 고압가스가 지속 증가하면 소성변형이라는 내부 구조 변위가 발생하며, 소성변형 후, 고압가스가 지속 증가하면 눈에 보이지 않는 결함인 크랙이 발생하고, 크랙 발생 후, 고압가스가 지속 증가하면 눈에 보이는 결함인 균열이 발생하게 되며, 균열 발생 후, 특정 균열로 고압가스가 집중되면 고압 용기가 파단되어 폭발하는 사고가 발생한다.When high-pressure gas is applied to the high-pressure container 100 for storing the high-pressure gas, when the pressure of the applied high-pressure gas increases above the pressure that increases the internal volume of the high-pressure container 100, the high-pressure container is first elastically deformed. If internal structural displacement occurs and the high-pressure gas continues to increase even after elastic deformation, internal structural displacement called plastic deformation occurs. , if the high-pressure gas continues to increase, cracks, which are visible defects, occur.

고압 용기의 내부 구조 변위가 탄성변형인 상태에서의 고압가스의 압력 증가는 문제가 되지 않지만, 고압 용기의 내부 구조 변위가 소성변형인 상태에서의 고압가스의 압력 증가는 고압 용기의 폭발로 이어질 수 있는 심각한 요인으로 작용한다.An increase in the pressure of the high-pressure gas when the internal structural displacement of the high-pressure container is elastically deformed is not a problem, but an increase in the pressure of the high-pressure gas when the internal structural displacement of the high-pressure container is plastically deformed may lead to an explosion of the high-pressure container. act as a serious factor in

본 발명에서 사용하는 용어인 탄성변형은 고압이 제거되면 고압 용기의 내부 구조 즉, 금속 원자들의 격자구조 변형이 사라져 원상 복귀되는 고압 용기의 내부 구조 변위를 의미하고, 소성변형은 고압이 제거되어도 금속 원자들의 격자구조 변형이 사라지지 않아 원상 복귀되지 않는 고압 용기의 내부 구조 변위를 의미한다.Elastic deformation, the term used in the present invention, refers to the internal structural displacement of the high-pressure container, that is, the deformation of the lattice structure of the metal atoms disappears and returns to its original state when the high pressure is removed, and the plastic deformation means the displacement of the metal even when the high pressure is removed. It refers to the internal structural displacement of the high-pressure vessel that does not return to its original state because the deformation of the lattice structure of atoms does not disappear.

내부에 저장되는 고압가스의 압력이 서서히 증가함에 따라 고압 용기(100)는 눈에 보이지 않는 내부 구조 변위가 발생한다. 즉, 탄성변형 → 소성변형 → 크랙 발생 → 균열 발생이라는 내부 구조 변위가 발생하게 된다.As the pressure of the high-pressure gas stored therein gradually increases, the high-pressure vessel 100 undergoes invisible internal structural displacement. In other words, internal structural displacement of elastic deformation → plastic deformation → crack generation → crack generation occurs.

탄성변형 → 소성변형 → 크랙 발생이라는 눈에 보이지 않게 진행되는 고압 용기의 내부 구조 변위의 특성상, 내부 구조 변위의 최종 결과인 눈에 보이는 결함인 균열이 발생해서야 고압 용기의 내부 구조 변위의 심각성을 인지하게 된다. 그러나 균열 발생을 시각적으로 인지한 때는 고압 용기 폭발 직전이어서 고압 용기의 폭발을 방지하기에는 늦은 시점이다.Due to the invisible nature of the internal structural displacement of high-pressure containers, which is elastic deformation → plastic deformation → crack generation, the seriousness of internal structural displacement of high-pressure containers is recognized only when cracks, which are visible defects, which are the final result of internal structural displacement, occur. will do However, it is too late to prevent the explosion of the high-pressure vessel when the occurrence of cracks is visually recognized as it is just before the explosion of the high-pressure vessel.

일반적으로 탄성파는 물체의 내부 구조 변위(금속 원자들의 결합구조인 격자구조의 변형)가 발생하는 경우 발생하는 파동으로, 본 발명의 고압 용기(100)의 내부에 저장된 고압가스의 압력 증가에 따라 고압 용기의 내부 구조 변위가 발생하고(탄성변형 → 소성변형 → 크랙 발생), 고압 용기의 내부 구조 변위 발생에 따라 시간 영역별로 다양한 발생 빈도(단위 시간당 발생 빈도)를 갖는 탄성파가 발생한다.In general, an elastic wave is a wave generated when an internal structural displacement of an object (deformation of a lattice structure that is a bonding structure of metal atoms) occurs. The internal structural displacement of the container occurs (elastic deformation → plastic deformation → crack generation), and depending on the internal structural displacement of the high-pressure container, elastic waves with various occurrence frequencies (occurrence per unit time) are generated for each time domain.

따라서 본 발명은 고압 용기의 내부 압력 증가에 따라 시간 영역별로 다양한 발생 빈도(단위 시간당 발생 빈도)를 갖는 탄성파가 고압 용기에서 발생한다는 것을 이용해, 내부 압력이 증가하는 고압 용기에서 발생하는 탄성파를 감지 및 분석하여 고압 용기 폭발이라는 심각한 상황이 되기 전에 고압 용기의 폭발 가능성을 사전에 진단하는 것이다.Therefore, the present invention detects and detects the elastic waves generated in the high-pressure container with an increase in internal pressure by using that elastic waves having various occurrence frequencies (occurrence frequency per unit time) are generated in the high-pressure container according to the increase in the internal pressure of the high-pressure container. It is to diagnose the possibility of explosion of a high-pressure vessel in advance by analyzing it before it becomes a serious situation of high-pressure vessel explosion.

상기 탄성파 감지 센서(200)는 고압 용기(100) 외측 면에 접촉 설치되어 고압 용기(100)에서 발생하는 탄성파를 감지하고, 탄성파 감지에 따른 탄성파 신호를 생성하여 폭발 가능성 판단부(300)로 제공하는 구성이다.The elastic wave detection sensor 200 is installed in contact with the outer surface of the high-pressure container 100 to detect an elastic wave generated in the high-pressure container 100 , and generates an elastic wave signal according to the detection of the elastic wave, which is provided to the explosion possibility determination unit 300 . is a configuration that

특히, 상기 탄성파 감지 센서(200)가 감지하는 탄성파는 고압 용기(100) 내부의 압력 증가에 따라, 내부 구조 변위가 일어나고 있는 고압 용기에서 발생한 탄성파인 것을 특징으로 한다.In particular, the elastic wave detected by the elastic wave detection sensor 200 is characterized in that it is an elastic wave generated in a high-pressure container in which internal structural displacement occurs in accordance with an increase in pressure inside the high-pressure container 100 .

즉, 고압 용기의 내부 구조 변위 발생에 따라 시간 영역별로 다양한 발생 빈도(단위 시간당 발생 빈도)를 갖는 탄성파가 발생하게 되는데, 상기 탄성파 감지 센서(200)는 고압 용기(100)의 내부 구조 변위 진행에 따라 시간 순서별로 다양한 발생 빈도(단위 시간당 발생 빈도)로 발생하는 탄성파를 감지하고, 탄성파 감지에 따른 탄성파 신호를 생성하여 폭발 가능성 판단부(300)로 제공한다.That is, as the internal structural displacement of the high-pressure vessel occurs, elastic waves having various occurrence frequencies (occurrence frequency per unit time) are generated for each time region. Accordingly, an elastic wave generated with various occurrence frequencies (occurrence frequency per unit time) is sensed according to time sequence, and an elastic wave signal is generated according to the detection of the elastic wave and provided to the explosion possibility determination unit 300 .

상기 폭발 가능성 판단부(300)는 탄성파 감지 센서(200)가 제공하는 탄성파 신호를 분석하여, 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 구성이다.The explosion possibility determination unit 300 is configured to analyze the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200 to determine the explosion possibility of the high-pressure container.

상술한 바와 같이, 탄성파는 물체의 내부 구조 변위가 발생하는 경우 발생하는 파동으로, 상기 고압 용기(100)의 내부에 저장된 고압가스의 압력 증가에 따라 고압 용기의 내부 구조 변위가 발생하고(탄성변형 → 소성변형 → 크랙(균열) 발생), 내부 구조 변위의 최종 결과인 균열이 고압 용기(100)에 발생한 후, 증가하는 고압가스의 압력이 취약한 균열에 집중되면 고압 용기(100)는 폭발한다.As described above, the elastic wave is a wave generated when the internal structural displacement of an object occurs, and the internal structural displacement of the high-pressure container is generated (elastic deformation) according to the increase in the pressure of the high-pressure gas stored inside the high-pressure container 100 (elastic deformation). → plastic deformation → cracks (cracks), the final result of internal structural displacement cracks occur in the high-pressure vessel 100, and then, when the increasing pressure of the high-pressure gas is concentrated on the weak cracks, the high-pressure vessel 100 explodes.

도 3, 4를 참조하여, 금속구조물(본 발명의 고압 용기 포함)에 외부 응력(본 발명의 경우, 고압 용기 내부 압력)이 가해지는 경우, 금속구조물에서 발생하는 탄성파들의 시간 순서별 단위 시간당 발생 빈도의 패턴 특징을 설명한다.3 and 4, when an external stress (in the case of the present invention, the high pressure vessel internal pressure) is applied to a metal structure (including the high-pressure vessel of the present invention), the frequency of occurrence per unit time of elastic waves generated in the metallic structure in time sequence Describe the pattern characteristics of

도 3은 외부 응력(본 발명의 내부 압력)이 가해지는 금속구조물(본 발명의 고압 용기 포함)에서 시간순으로 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 측정한 시험 결과 그래프로서, 그래프 세로축은 탄성파의 단위 시간당 발생 빈도이고 그래프 가로축은 시간을 나타내며, 파란색 막대그래프는 단위 시간당 탄성파 발생 빈도 정도를 나타내고, 붉은색 선형그래프는 외부 응력을 의미한다.3 is a graph of test results measuring the occurrence frequency per unit time of an acoustic wave signal generated in chronological order in a metal structure (including a high-pressure vessel of the present invention) to which an external stress (internal pressure of the present invention) is applied. It is the frequency of occurrence per unit time, and the horizontal axis of the graph represents time, the blue bar graph represents the frequency of occurrence of seismic waves per unit time, and the red line graph represents external stress.

도 4는 외부 응력이 가해지는 금속구조물에서 시간순으로 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프로서, 붉은색 선형그래프는 외부 응력을 나타내고, 파란색 선형그래프는 탄성파 발생 누적 그래프를 나타낸다.4 is an acoustic wave generation cumulative graph in which the frequency of occurrence per unit time of acoustic wave signals generated in chronological order in a metal structure to which external stress is applied is accumulated. The red line graph represents external stress, and the blue line graph represents the acoustic wave generation cumulative graph indicates.

즉, 금속구조물(본 발명의 고압 용기 포함)에 외부 응력(본 발명의 경우, 고압 용기 내부 압력)이 가해지는 경우, 금속구조물에서 발생하는 탄성파들의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 구간별로 누적시키면, 도 4와 같은, 탄성파 발생 누적 그래프를 도출할 수 있다.That is, when an external stress (in the case of the present invention, the internal pressure of the high-pressure vessel) is applied to a metal structure (including the high-pressure vessel of the present invention), the frequency of generation of elastic waves generated in the metal structure per unit time is accumulated for each time section, 4, it is possible to derive an accumulation graph of seismic wave generation.

금속구조물에 금속구조물의 체적을 증가시키는 외부 응력이 가해지는 경우(본 발명의 경우, 내부 압력이 고압 용기(100)의 내부 체적을 증가시키는 압력 이상으로 증가하는 경우), 먼저, 탄성변형이라는 내부 구조 변위가 발생하고, 탄성변형 후에도 외부 응력이 지속 증가하면 소성변형이라는 내부 구조 변위가 발생한다.When an external stress that increases the volume of the metal structure is applied to the metal structure (in the case of the present invention, when the internal pressure increases above the pressure that increases the internal volume of the high-pressure vessel 100), first, the internal When structural displacement occurs and external stress continues to increase even after elastic deformation, internal structural displacement called plastic deformation occurs.

즉, 외부 응력이 금속구조물에 인가되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 탄성변형이 먼저 발생하고(도 3의 Ⅰ 구간), 이어서, 외부 응력이 지속 증가하여 항복강도(소성변형이 발생하기 시작하는 변곡점 강도)를 초과하게 되면, 소성변형이 발생한다(도 3의 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 구간).That is, when an external stress is applied to the metal structure, as shown in FIG. 3, elastic deformation occurs first (section I in FIG. 3), and then the external stress continuously increases to increase the yield strength (plastic deformation occurs). When it exceeds the starting inflection point strength), plastic deformation occurs (sections II, III, and IV in FIG. 3).

금속구조물을 구성하는 금속 원자들은 격자구조로 결합 되어 있다. 금속구조물에 외부 응력이 가해지는 경우, 금속 원자들은 결합형태인 격자구조가 변형되지 않도록, 에너지를 소비하여 외부 응력에 대항하는 대항 응력을 발생시키고, 대항 응력에도 불구하고 외부 응력이 지속 증가하면 금속 원자들의 결합형태인 격자구조에 변형이 발생하게 되는데, 이 과정에서 탄성파가 발생하게 된다. The metal atoms constituting the metal structure are bonded in a lattice structure. When an external stress is applied to a metal structure, the metal atoms consume energy so that the bonded lattice structure is not deformed to generate a counter stress against the external stress. Deformation occurs in the lattice structure, which is the bonding form of atoms, and in this process, elastic waves are generated.

금속구조물을 구성하는 금속 원자들의 격자구조 중, 외부 응력에 의해 변형이 쉽게 되는 변형에 취약한 격자구조가 있고, 상당한 외부 응력이 가해져도 변형이 쉽게 되지 않는 변형에 강한 격자구조가 있다. 본 발명에서 설명하고 있는 금속 원자들의 격자구조 변형은 변형에 취약한 격자구조들의 변형을 의미한다.Among the lattice structures of metal atoms constituting the metal structure, there is a lattice structure that is vulnerable to deformation, which is easily deformed by external stress, and there is a lattice structure that is strong in deformation, which is not easily deformed even when a significant external stress is applied. The deformation of the lattice structure of metal atoms described in the present invention means deformation of the lattice structures vulnerable to deformation.

금속 원자들의 결합형태인 격자구조의 변형은 탄성파 발생을 의미하는 것이어서, 금속 원자들의 결합형태인 격자구조의 변형 정도에 비례해 탄성파 발생 빈도가 결정된다. 즉, 격자구조의 변형이 커지면 탄성파 발생이 많아져 탄성파 발생 빈도가 높고, 격자구조의 변형이 작으면 탄성파 발생이 적어져 탄성파 발생 빈도가 낮다.Deformation of the lattice structure, which is the bonding form of metal atoms, means generation of elastic waves, so the frequency of generation of elastic waves is determined in proportion to the degree of deformation of the lattice structure, which is the bonding type of metal atoms. That is, when the deformation of the grid structure increases, the generation of elastic waves increases and the frequency of generation of elastic waves is high. When the deformation of the grid structure is small, the generation of elastic waves decreases and the frequency of generation of elastic waves is low.

탄성변형이 발생하는 시간 구간인, 도 3의 탄성변형 구간(Ⅰ 구간)에서 금속 원자들은 외부 응력에 의해 결합형태인 격자구조가 변형되지 않도록, 에너지를 소비하여 외부 응력에 대항하는 대항 응력을 발생시킨다. In the elastic deformation section (I section) of FIG. 3, which is a time section for elastic deformation, metal atoms generate counter stress against external stress by consuming energy so that the bonded lattice structure is not deformed by external stress. make it

이 과정에서 금속 원자들의 격자구조에 탄성변형(외부 응력이 제거되는 경우, 격자구조가 원상 복귀되는 변형)이 발생하면서 제1 발생 빈도(도 3 Ⅰ 구간의 파란색 막대그래프가 나타내는 발생 빈도)의 단위 시간당 발생 빈도로 탄성파가 발생한다.In this process, elastic deformation (deformation in which the lattice structure returns to its original state when external stress is removed) occurs in the lattice structure of the metal atoms, and the unit of the first occurrence frequency (the frequency of occurrence indicated by the blue bar graph in the section I in Fig. 3) Seismic waves are generated at a frequency of occurrence per hour.

도 4를 참고하면, 제1 발생 빈도의 단위 시간당 발생 빈도로 발생하기 시작하는 탄성파에 의해, 해당 구간인 탄성변형 구간(도 3의 Ⅰ 구간)에서 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기가 일정 기울기로 증가하기 시작한다.Referring to FIG. 4 , due to an elastic wave that starts to occur at a frequency of occurrence per unit time of a first frequency of occurrence, the slope of the accumulated elastic wave generation graph in the elastic deformation section (section I in FIG. 3 ) of the corresponding section increases with a certain slope. Start.

소성변형이 발행하는 시간 구간인 소성변형 구간은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 소성변형 구간(도 3의 Ⅱ 구간), 제2 소성변형 구간(도 3의 Ⅲ 구간), 크랙 발생 구간(도 3의 Ⅳ 구간)으로 구분된다.As shown in FIG. 3, the plastic deformation section, which is a time section in which plastic deformation occurs, includes a first plastic deformation section (section II in FIG. 3), a second plastic deformation section (section Ⅲ in FIG. 3), a crack generation section (section IV in FIG. 3).

상기 제1 소성변형 구간(도 3의 Ⅱ 구간)에서 금속 원자들은 항복강도(소성변형이 발생하기 시작하는 변곡점 강도)를 초과해 가해지는 외부 응력에 의해 탄성 변형된 격자구조가 영구변형되지 않도록, 최대 에너지를 소비하여 외부 응력에 대항하는 대항 응력을 발생시킨다. In the first plastic deformation section (section II in Fig. 3), the metal atoms exceed the yield strength (strength at the inflection point at which plastic deformation starts) so that the elastically deformed lattice structure is not permanently deformed by external stress applied, It consumes maximum energy to generate counter stress against external stress.

이 과정에서 대항 응력에도 불구하고 탄성 변형된 금속 원자들의 격자구조 중, 변형에 취약한 격자구조 대부분은 영구 변형이 일어나면서 제2 발생 빈도(도 3 Ⅱ 구간의 파란색 막대그래프가 나타내는 발생 빈도로, 제1 발생 빈도보다 큼)의 최대 단위 시간당 발생 빈도로 탄성파가 발생하게 되며, 최대 단위 시간당 발생 빈도로 탄성파가 발생하는 제1 소성변형 구간(도 3의 Ⅱ 구간)은 시간 구간이 짧은 특성이 있다.In this process, among the lattice structures of elastically deformed metal atoms despite the counter stress in this process, most of the lattice structures vulnerable to deformation undergo permanent deformation with a second occurrence frequency (the frequency of occurrence indicated by the blue bar graph in the section Ⅱ of FIG. The elastic wave is generated at the maximum frequency of occurrence per unit time (greater than 1 occurrence frequency), and the first plastic deformation section (section II in FIG. 3 ) in which the elastic wave is generated at the maximum frequency of occurrence per unit time (section II in FIG. 3 ) has a short time section.

도 4를 참고하면, 제2 발생 빈도(도 3 Ⅱ 구간의 파란색 막대그래프가 나타내는 발생 빈도로, 제1 발생 빈도보다 큼)의 최대 단위 시간당 발생 빈도로 발생하는 탄성파에 의해, 해당 구간인 제1 소성변형 구간(도 3 Ⅱ 구간)에서 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기가 급격히 증가하게 된다.Referring to FIG. 4 , due to the seismic wave generated at the maximum frequency of occurrence per unit time of the second frequency of occurrence (the frequency of occurrence indicated by the blue bar graph in section Ⅱ of FIG. 3 , which is greater than the first frequency of occurrence), In the plastic deformation section (section Ⅱ in FIG. 3), the slope of the accumulated seismic wave generation graph rapidly increases.

상기 제2 소성변형 구간(도 3의 Ⅲ 구간)에서 격자구조가 영구 변형되지 않고 남아있는 금속 원자들은 변형되지 않고 남아있는 격자구조가 영구변형되지 않도록, 항복강도를 초과해 가해지는 외부 응력에 대항하는 대항 응력을 발생시킨다. In the second plastic deformation section (section III of FIG. 3 ), the metal atoms remaining without permanent deformation of the lattice structure are not deformed and the remaining lattice structure is not permanently deformed. generate counter-stress.

이 과정에서 대항 응력에도 불구하고 영구 변형되지 않고 남아있는 금속 원자들의 격자구조들 역시 영구 변형이 일어나면서 제3 발생 빈도(도 3 Ⅲ 구간의 파란색 막대그래프가 나타내는 발생 빈도로, 제1 발생 빈도보다 작음)의 단위 시간당 발생 빈도로 탄성파가 발생하게 된다.In this process, the lattice structures of metal atoms that are not permanently deformed despite the counter stress are also permanently deformed and the third occurrence frequency (the frequency of occurrence indicated by the blue bar graph in the section Ⅲ of FIG. 3, higher than the first occurrence frequency) The seismic wave is generated at a frequency of occurrence per unit time of small).

도 4를 참고하면, 해당 구간인 제2 소성변형 구간(도 3의 Ⅲ 구간)에서의 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기는 약간 증가하는 포화 특성을 갖는데, 이는 변형에 취약한 격자구조를 갖는 금속 원자들의 격자구조 중, 대부분이 제1 소성변형 구간(도 3의 Ⅱ 구간)에서 영구 변형이 발생하고, 영구 변형되지 않고 남아있는 격자구조가 제2 소성변형 구간(도 3의 Ⅲ 구간)에서 영구 변형이 되기 때문이다.Referring to FIG. 4 , the slope of the accumulated acoustic wave generation graph in the second plastic deformation section (section III of FIG. 3 ), which is the corresponding section, has a slightly increased saturation characteristic, which is a lattice of metal atoms having a lattice structure vulnerable to deformation. In most of the structures, permanent deformation occurs in the first plastic deformation section (section II in FIG. 3), and the remaining lattice structure without permanent deformation becomes permanent deformation in the second plastic deformation section (section III in FIG. 3). Because.

상기 크랙 발생 구간(도 3의 Ⅳ 구간)에서는 영구 변형되는 금속 원자들의 격자구조가 없다. 상술한 바와 같이, 금속구조물을 구성하는 금속 원자들의 격자구조 중, 외부 응력에 의해 변형이 쉽게 되는 변형에 취약한 격자구조가 있고, 상당한 외부 응력이 가해져도 변형이 쉽게 되지 않는 변형에 강한 격자구조가 있다. In the crack generation section (section IV of FIG. 3 ), there is no lattice structure of permanently deformed metal atoms. As described above, among the lattice structures of metal atoms constituting the metal structure, there is a lattice structure that is vulnerable to deformation that is easily deformed by external stress, and there is a lattice structure that is resistant to deformation that is not easily deformed even when a significant external stress is applied. have.

변형에 취약한 격자구조 대부분이 상기 제1 소성변형 구간(도 3의 Ⅱ 구간)과 제2 소성변형 구간(도 3의 Ⅲ 구간)에서 모두 영구 변형되어서, 크랙 발생 구간에서는 외부 응력에 의해 영구 변형되는 금속 원자들의 격자구조가 없게 되지만, 증가하는 외부 응력에 의해 폭발 포인트가 되는 크랙(눈에 보이지 않는 결함)들이 발생하게 된다. Most of the lattice structures vulnerable to deformation are permanently deformed in both the first plastic deformation section (section II in FIG. 3) and the second plastic deformation section (section Ⅲ in FIG. 3), so that in the crack generation section, it is permanently deformed by external stress. Although there is no lattice structure of metal atoms, cracks (invisible defects) that become explosion points occur due to increased external stress.

즉, 크랙 발생 구간(도 3의 Ⅳ 구간)은 소성변형이 완료된 시점으로 폭발 포인트가 되는 눈에 보이지 않는 크랙(눈에 보이지 않는 결함)들이 다수 발생하게 되고, 외부 응력이 지속 증가하면 크랙(눈에 보이지 않는 결함)들은 균열(눈에 보이는 결함)로 성장하게 된다.That is, in the crack generation section (section IV in Fig. 3), when the plastic deformation is completed, many invisible cracks (invisible defects) that become the explosion point occur, and when the external stress continuously increases, cracks (eye Invisible defects) grow into cracks (visible defects).

따라서 금속 원자들의 격자구조에 영구 변형이 발생하지 않는 크랙 발생 구간(도 3의 Ⅳ 구간)에서는 탄성파 발생은 없으나 눈에 보이지 않는 결함인 크랙들이 발생하고, 증가하는 외부 응력에 의해 크랙들이 성장하여 눈에 보이는 결함인 균열이 발생하게 된다.Therefore, in the crack generation section (section IV in Fig. 3) in which permanent deformation does not occur in the lattice structure of metal atoms, cracks, which are invisible defects, occur although there is no generation of elastic waves, and cracks grow by increasing external stress. Cracks, a defect seen in the

도 4를 참고하면, 해당 구간인 크랙 발생 구간(도 3의 Ⅳ 구간)에서는 탄성파 발생이 업어, 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기는 0으로 기울기 변화가 없다. Referring to FIG. 4 , in the crack generation section (section IV of FIG. 3 ), which is the corresponding section, the generation of seismic waves occurs, so that the slope of the accumulated seismic wave generation graph is 0, and there is no change in the slope.

증가하는 외부 응력에 의해 크랙들이 성장하여 눈에 보이는 결함인 균열이 발생한 후에도, 외부 응력이 지속 증가하는 경우, 특정 균열 부위에 외부 응력(본 발명의 경우, 고압 용기 내부 압력)이 집중되면, 외부 응력이 집중된 균열 부위에 파단(본 발명의 고압 용기 폭발)이 발생하게 되는데, 파단(폭발) 순간, 외부 응력은 급격히 감소하게 되고, 파단(폭발) 충격에 의한 많은 탄성파가 발생하게 된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 파단(폭발) 순간 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기가 급격히 증가하게 된다.Even after cracks, which are visible defects, grow as cracks grow by increasing external stress, if external stress continues to increase, external stress (in the present invention, high pressure vessel internal pressure) is concentrated at a specific crack site, A fracture (explosion of the high-pressure vessel according to the present invention) occurs at the crack site where stress is concentrated. At the moment of fracture (explosion), the external stress is rapidly reduced, and many elastic waves are generated due to the fracture (explosion) impact. That is, as shown in FIG. 4 , the slope of the accumulation graph of the generation of elastic waves at the moment of rupture (explosion) rapidly increases.

이상을 정리하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 시간 구간별 탄성파의 단위 시간당 발생 빈도는, 제1 소성변형 구간(도 3의 Ⅱ 구간)에서 가장 크고, 다음이 탄성변형 구간(도 3의 Ⅰ 구간)이고, 다음이 제2 소성변형 구간(도 3의 Ⅲ 구간)이고, 크랙 발생 구간(도 3의 Ⅳ 구간)에서는 0이 된다.To summarize the above, as shown in FIG. 3 , the frequency of generation of elastic waves per unit time for each time section is the largest in the first plastic deformation section (section II in FIG. 3 ), and the next elastic deformation section (I in FIG. 3 ) is the largest. section), and the next is the second plastic deformation section (section III in FIG. 3), and becomes 0 in the crack generation section (section IV in FIG. 3).

도 4에 도시된 바와 같이, 탄성파 발생 누적 그래프는 탄성변형 구간(도 3의 Ⅰ 구간)에서는 탄성파들이 발생하기 시작하므로 일정 기울기로 증가하기 시작하고, 짧은 시간 구간인 제1 소성변형 구간(도 3의 Ⅱ 구간)에서는 갑자기 많은 탄성파가 발생하므로 기울기가 급작스럽게 증가하고, 제2 소성변형 구간(도 3의 Ⅲ 구간)에서는 탄성파들이 산발적으로 발생하므로 기울기가 포화 특성을 갖으며 약간 증가하고, 크랙 발생 구간(도 3의 Ⅳ 구간)에서는 탄성파 발생이 없어 기울기가 0으로 수렴하게 된다. As shown in FIG. 4 , in the elastic wave generation accumulation graph, elastic waves start to occur in the elastic deformation section (section I in FIG. 3 ), so it starts to increase with a certain slope, and the first plastic deformation section ( FIG. 3 ) is a short time section. In section Ⅱ of Fig. 2), since many elastic waves are suddenly generated, the slope abruptly increases, and in the second plastic deformation section (section Ⅲ in Fig. 3), elastic waves occur sporadically, so the slope has a saturation characteristic and slightly increases and cracks occur. In the section (section IV of FIG. 3 ), there is no seismic wave generation and the slope converges to zero.

상술한 외부 응력이 가해지는 금속구조물에서 시간 구간별로 발생하는 탄성파의 단위 시간당 발생 빈도 패턴 특징을 이용해, 상기 폭발 가능성 판단부(300)는 탄성파 감지 센서(200)가 제공하는 탄성파 신호를 분석하여, 고압 용기의 폭발 가능성을 판단한다.Using the characteristics of the occurrence frequency per unit time pattern of elastic waves generated for each time section in the metal structure to which the above-described external stress is applied, the explosion possibility determining unit 300 analyzes the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200, Assess the potential for explosion of the high-pressure vessel.

구체적으로, 상기 폭발 가능성 판단부(300)는 탄성파 감지 센서(200)가 제공한 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 파악하고, 파악된 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프를 산출하고, 산출된 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징이 제1 패턴 특징에 해당하면 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태로 판단하고, 산출된 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징이 제2 패턴 특징에 해당하면 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태로 판단한다.Specifically, the explosion probability determining unit 300 determines the occurrence frequency per unit time of the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200, and accumulates the generation frequency of the seismic wave signal provided by the seismic wave detection sensor 200 in chronological order by accumulating the generation frequency per unit time. If the graph is calculated, and the pattern characteristic of the calculated cumulative acoustic wave graph corresponds to the first pattern characteristic, the high-pressure container 100 is determined to be a first dangerous state with the possibility of future explosion, and the calculated pattern characteristic of the cumulative acoustic wave generation graph If it corresponds to the second pattern characteristic, the high-pressure container 100 is immediately determined to be a second dangerous state with the possibility of explosion.

상기 제1 패턴 특징은 금속 재질 구조물에 외부 응력이 가해지는 경우, 금속 재질 구조물에 탄성변형 진행되고, 탄성변형 진행에 이어 소성변형이 진행되는 과정에서 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징이고, 상기 제2 패턴 특징은 금속 재질 구조물에 외부 응력이 가해지는 경우, 금속 재질 구조물에 탄성변형 진행되고, 탄성변형 진행에 이어 소성변형이 완료되고, 소성변형 완료에 이어 크랙이 발생하는 과정에서 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징인 것을 특징으로 한다.The first pattern characteristic is that when an external stress is applied to the metal structure, the elastic deformation proceeds in the metallic structure, and the frequency of generation of the elastic wave signal per unit time generated during the elastic deformation and plastic deformation following the elastic deformation is determined by time sequence. is a pattern characteristic of the accumulated elastic wave generation graph accumulated by It is characterized in that it is a pattern characteristic of a seismic wave generation accumulation graph in which the frequency of occurrence per unit time of an elastic wave signal generated in a crack generation process following completion of deformation is accumulated in time order.

상기 제1, 2 패턴 특징을 도 4에 도시된 탄성파 발생 누적 그래프에 매칭시키면, 상기 제1 패턴 특징은 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하는 도 4에 도시된 탄성파 발생 누적 그래프 부분에 해당하고, 상기 제2 패턴 특징은 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하고, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가한 후, 기울기 변화 없이 기울기가 0으로 수렴하는 도 4에 도시된 탄성파 발생 누적 그래프 부분에 해당한다.When the first and second pattern characteristics are matched to the acoustic wave generation accumulation graph shown in FIG. 4 , the first pattern characteristic is that the slope pattern of the acoustic wave generation accumulation graph initially increases with a predetermined slope and then has a slope at the inflection point at a predetermined time point. It corresponds to the portion of the acoustic wave generation accumulation graph shown in FIG. 4 in which the slope increases to have a certain degree of saturation after abruptly increases, and after the slope suddenly increases, the second pattern feature is that the slope pattern of the cumulative acoustic wave generation graph is initially After increasing with a certain slope, the slope abruptly increases at the inflection point at a certain point in time, after the slope increases abruptly, the slope increases to have a certain degree of saturation, and after the slope increases to have a certain degree of saturation, the slope returns to 0 without changing the slope. Corresponds to the converging portion of the acoustic wave generation cumulative graph shown in FIG. 4 .

즉, 탄성파 감지 센서(200)가 제공한 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 파악하고, 파악된 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시켜 산출한 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하는 패턴 특징이면, 폭발 가능성 판단부(300)는 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인 것으로 판단한다.That is, the inclination pattern of the elastic wave generation accumulation graph calculated by determining the occurrence frequency per unit time of the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200 and accumulating the detected elastic wave signal generation frequency per unit time in time order is initially constant. If it is a pattern feature that increases with a slope, then the slope suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, and after the slope increases abruptly, the slope increases to have a certain degree of saturation, the explosion possibility determination unit 300 determines that the high-pressure vessel 100 is It is judged to be the first dangerous state with the possibility of an explosion in the future.

또한, 탄성파 감지 센서(200)가 제공한 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 파악하고, 파악된 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시켜 산출한 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하고, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가한 후, 기울기 변화 없이 기울기가 0으로 수렴하는 패턴 특징이면, 폭발 가능성 판단부(300)는 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인 것으로 판단한다.In addition, the inclination pattern of the accumulated elastic wave generation graph calculated by determining the frequency of occurrence per unit time of the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200 and accumulating the frequency of generation of the identified elastic wave signal per unit time in time order is initially constant. After increasing with the slope, the slope abruptly increases at the inflection point at a certain point in time. After the slope increases abruptly, the slope increases to have a certain degree of saturation, and after the slope increases to have a certain degree of saturation, the slope converges to 0 without changing the slope. If it is a pattern feature, the explosion possibility determination unit 300 determines that the high-pressure container 100 is in a second dangerous state with the possibility of an immediate explosion.

한편, 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있거나 즉시 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되면, 안전사고를 방지하도록 고압 용기(100)의 상태를 표시할 필요가 있다.On the other hand, when it is determined that the high-pressure container 100 is likely to explode in the future or there is a possibility of an immediate explosion, it is necessary to display the state of the high-pressure container 100 to prevent a safety accident.

이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명(10)은 고압 용기(100)의 상태를 표시하는 용기 상태 표시부(400)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.To this end, as shown in FIG. 1 , the present invention 10 is characterized in that it further includes a container state display unit 400 for displaying the state of the high-pressure container 100 .

본 발명에 용기 상태 표시부(400)가 구성되는 경우, 상기 폭발 가능성 판단부(300)는 고압 용기(100)가 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되는 경우, 용기 상태 표시부(400)에 고압 용기의 폭발 가능성 경고 메시지가 표시되도록 하여 고압 용기(100)가 설치된 현장에 있는 사람들이 현장에서 대피할 수 있도록 안내한다.When the container state display unit 400 is configured in the present invention, the explosion possibility determination unit 300 determines that the high-pressure container 100 has a potential for explosion, the container state display unit 400 displays the possibility of explosion of the high-pressure container. A warning message is displayed to guide people at the site where the high-pressure vessel 100 is installed to evacuate from the site.

특히, 상기 폭발 가능성 판단부(300)는 용기 상태 표시부(400)에 고압 용기(100)의 폭발 가능성 경고 메시지 표시 시, 분석 결과를 이용해, 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인지, 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인지에 대한 정보도 함께 표시한다.In particular, when the explosion possibility determination unit 300 displays an explosion possibility warning message of the high-pressure container 100 on the container state display unit 400 , using the analysis result, the high-pressure container 100 is the first risk of future explosion. It also displays information on whether the state or whether the high-pressure container 100 is in a second dangerous state with the possibility of an immediate explosion.

즉, 탄성파 감지 센서(200)가 제공한 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 파악하고, 파악된 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시켜 산출한 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하는 패턴 특징이면, 폭발 가능성 판단부(300)는 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인 것으로 판단하여, 용기 상태 표시부(400)에 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태임을 알리는 경고 메시지(예: 크랙이 발생하고 있어 향후 폭발 가능성이 있으니 고압 가스 압력을 낮추고 고압 용기 상태를 파악하라는 메시지)가 표시되도록 한다.That is, the inclination pattern of the elastic wave generation accumulation graph calculated by determining the occurrence frequency per unit time of the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200 and accumulating the detected elastic wave signal generation frequency per unit time in time order is initially constant. If it is a pattern feature that increases with a slope, then the slope suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, and after the slope increases abruptly, the slope increases to have a certain degree of saturation, the explosion possibility determination unit 300 determines that the high-pressure vessel 100 is A warning message indicating that the high-pressure container 100 is in a first dangerous state with a potential for future explosion on the container state display unit 400 by determining that it is a first dangerous state with a potential for future explosion (eg, a crack is occurring in the future Possibly, reduce the high pressure gas pressure and check the condition of the high pressure vessel) is displayed.

또한, 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하고, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가한 후, 기울기 변화 없이 기울기가 0으로 수렴하는 패턴 특징이면, 폭발 가능성 판단부(300)는 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인 것으로 판단하여, 용기 상태 표시부(400)에 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태임을 알리는 경고 메시지(예: 즉시 폭발 가능성이 있으니 주변 인력을 대피시키라는 메시지)가 표시되도록 한다.In addition, the slope pattern of the seismic wave generation accumulation graph initially increases with a constant slope, then the slope abruptly increases at the inflection point at a certain point in time, and after the slope increases abruptly, the slope increases to have a certain degree of saturation, and the slope increases with a certain degree of saturation. After increasing to have , if the slope is a pattern feature that converges to 0 without changing the slope, the explosion possibility determination unit 300 determines that the high-pressure container 100 is in a second dangerous state with the possibility of an immediate explosion, and the container state display unit ( 400) to display a warning message indicating that the high-pressure container 100 is in a second dangerous state with the possibility of an immediate explosion (eg, a message to evacuate the surrounding personnel because there is a possibility of an immediate explosion).

이상에서 본 발명의 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 권리 범위는 실시예에 국한되지 않고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술 사상 범주 내에서 변형한 것까지 포함함은 자명하다 할 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described with the accompanying drawings in the above, this is an exemplary description of the preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention, the scope of the present invention is not limited to the embodiment, It will be apparent that those skilled in the art also include modifications within the scope of the technical spirit of the present invention.

10 : 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템
100 : 고압 용기
200 : 탄성파 감지 센서
300 : 폭발 가능성 판단부
400 : 용기 상태 표시부10: High-pressure vessel explosion potential detection system using seismic waves
100: high pressure vessel
200: seismic wave detection sensor
300: explosion possibility determination unit
400: container status display unit

Claims (6)

탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템에 있어서,
고압가스가 내부에 저장되는 고압 용기(100)와;
고압 용기(100) 외측 면에 접촉 설치되어 고압 용기(100)에서 발생하는 탄성파를 감지하고, 탄성파 감지에 따른 탄성파 신호를 생성하여 폭발 가능성 판단부(300)로 제공하는 탄성파 감지 센서(200)와;
탄성파 감지 센서(200)가 제공하는 탄성파 신호를 분석하여, 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 폭발 가능성 판단부(300)를 포함하되,

상기 폭발 가능성 판단부(300)는,
탄성파 감지 센서(200)가 제공한 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 파악하고, 파악된 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프를 산출하고, 산출된 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징이 제1 패턴 특징에 해당하면 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태로 판단하고, 산출된 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징이 제2 패턴 특징에 해당하면 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태로 판단 판단하되,
상기 제1 패턴 특징은 금속 재질 구조물에 외부 응력이 가해지는 경우, 금속 재질 구조물에 탄성변형 진행되고, 탄성변형 진행에 이어 소성변형이 진행되는 과정에서 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징이고,
상기 제2 패턴 특징은 금속 재질 구조물에 외부 응력이 가해지는 경우, 금속 재질 구조물에 탄성변형 진행되고, 탄성변형 진행에 이어 소성변형이 완료되고, 소성변형 완료에 이어 크랙이 발생하는 과정에서 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징인 것을 특징으로 하는 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템.
In the high-pressure vessel explosion possibility detection system using seismic waves,
a high-pressure container 100 in which the high-pressure gas is stored;
An elastic wave detection sensor 200 that is installed in contact with the outer surface of the high-pressure container 100 to detect an elastic wave generated from the high-pressure container 100, generates an elastic wave signal according to the detection of the elastic wave, and provides it to the explosion possibility determination unit 300; ;
and an explosion possibility determination unit 300 that analyzes the elastic wave signal provided by the elastic wave detection sensor 200 to determine the explosion possibility of the high-pressure container,

The explosion possibility determination unit 300,
The frequency of occurrence per unit time of the seismic wave signal provided by the seismic wave detection sensor 200 is determined, and an accumulation of seismic wave generation graph is calculated in which the frequency of occurrence per unit time of the identified seismic wave signal is accumulated in chronological order. If the pattern feature corresponds to the first pattern feature, the high-pressure container 100 is determined to be a first dangerous state with a possibility of future explosion, and if the pattern feature of the calculated elastic wave generation accumulation graph corresponds to the second pattern feature, the high-pressure container 100 ) is immediately judged as a second dangerous state with the possibility of an explosion, but
The first pattern characteristic is that when an external stress is applied to the metal structure, the elastic deformation proceeds in the metallic structure, and the frequency of generation of the elastic wave signal per unit time generated during the elastic deformation and plastic deformation following the elastic deformation is determined by time sequence. It is the pattern characteristic of the accumulated seismic wave generation graph accumulated by
The second pattern characteristic is that when an external stress is applied to the metallic structure, elastic deformation proceeds in the metallic structure, plastic deformation is completed following the elastic deformation proceeding, and cracks occur following the completion of plastic deformation. A high-pressure vessel explosion possibility detection system using elastic waves, characterized in that it is a pattern characteristic of a seismic wave generation accumulation graph in which the frequency of occurrence of the seismic signal per unit time is accumulated by time sequence.
 청구항 1에 있어서,
상기 탄성파 감지 센서(200)가 감지하는 탄성파는,
고압 용기(100) 내부의 압력 증가에 따라, 내부 구조 변위가 일어나고 있는 고압 용기에서 발생한 탄성파인 것을 특징으로 하는 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템.
The method according to claim 1,
The elastic wave detected by the elastic wave detection sensor 200 is,
A high-pressure vessel explosion possibility detection system using an elastic wave, characterized in that it is an elastic wave generated in the high-pressure vessel in which internal structural displacement is occurring as the pressure inside the high-pressure vessel 100 increases.
 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1 패턴 특징은,
탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하는 패턴 특징이고,
상기 제2 패턴 특징은,
탄성파 발생 누적 그래프의 기울기 패턴이 초기에 일정 기울기로 증가하다가 일정 시점의 변곡점 부분에서 기울기가 급작스럽게 증가하고, 기울기가 급작스럽게 증가한 후, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가하고, 기울기가 일정 포화도를 갖도록 증가한 후, 기울기 변화 없이 기울기가 0으로 수렴하는 패턴 특징인 것을 특징으로 하는 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템.
The method according to claim 1,
The first pattern feature is,
It is a pattern feature in which the slope pattern of the accumulated seismic wave generation graph initially increases with a certain slope, then suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, and after the slope increases abruptly, the slope increases to have a certain degree of saturation,
The second pattern feature is,
The slope pattern of the seismic wave generation accumulation graph initially increases with a constant slope, then increases abruptly at the inflection point at a certain point in time. After increasing, the high-pressure vessel explosion potential detection system using an elastic wave, characterized in that the slope converges to 0 without changing the slope.
 청구항 1에 있어서,
고압 용기(100)의 상태를 표시하는 용기 상태 표시부(400)를 더 포함하고,
상기 폭발 가능성 판단부(300)는,
고압 용기(100)가 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되는 경우, 용기 상태 표시부(400)에 고압 용기(100)의 폭발 가능성 경고 메시지가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a container state display unit 400 for displaying the state of the high-pressure container 100,
The explosion possibility determination unit 300,
When it is determined that the high-pressure container 100 has a potential for explosion, a high-pressure container explosion possibility detection system using elastic waves, characterized in that a warning message about the possibility of explosion of the high-pressure container 100 is displayed on the container state display unit 400 .
 청구항 5에 있어서,
상기 폭발 가능성 판단부(300)는,
용기 상태 표시부(400)에 고압 용기(100)의 폭발 가능성 경고 메시지 표시 시, 분석 결과를 이용해, 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인지, 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인지에 대한 정보도 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 탄성파를 이용한 고압 용기 폭발 가능성 감지 시스템.
6. The method of claim 5,
The explosion possibility determination unit 300,
When a warning message about the possibility of explosion of the high-pressure container 100 is displayed on the container state display unit 400, using the analysis result, whether the high-pressure container 100 is in a first dangerous state with a potential for future explosion, and the high-pressure container 100 explodes immediately A high-pressure vessel explosion possibility detection system using seismic waves, characterized in that it also displays information on whether or not it is a possible second dangerous state.
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