KR102497106B1 - A system to detect explosion potential of high-pressure vessel by using seismic waves and node network - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system of detecting an explosion of a high-pressure vessel by using seismic waves and an AE sensor node network, wherein a plurality of AE sensor nodes are installed to be attached to a surface of a high-pressure vessel (high-pressure tank such as a hydrogen tank) by a node network method to detect seismic waves generated when an inner structure of the high-pressure vessel is changed due to an increase in inner pressure of the high-pressure vessel, thereby providing signal processing condition information to the plurality of AE sensor nodes by a sequential network method. Accordingly, the present invention has an effect of easily correcting a signal processing condition of the AE sensor nodes to be suitable for a condition on the spot in which the high-pressure vessel is installed and an effect of diagnosing the explosion potential of the high-pressure vessel by using seismic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes according to the same signal processing condition, thereby diagnosing the explosion potential of the high-pressure vessel in an accurate and reliable manner. The system of detecting an explosion of a high-pressure vessel by using seismic waves and an AE sensor node network includes a high-pressure vessel (100), a plurality of AE sensor nodes (200), a control and determination node (300), and a power line communication cable (400).

Description

탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템{A system to detect explosion potential of high-pressure vessel by using seismic waves and node network}A system to detect explosion potential of high-pressure vessel by using seismic waves and node network}

본 발명은 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 고압 용기(수소 탱크와 같은 고압 탱크 등)의 내부 압력 증가에 따라 발생하는 고압 용기의 내부 구조 결함에 의해 발생하는 탄성파를 감지할 수 있도록 다수의 AE 센서 노드를 노드 네트워크 방식으로 고압 용기 표면에 부착 설치 하고, 다수의 AE 센서 노드들로 신호 처리 조건 정보를 순차적 네트워크 방식으로 제공하여 다수의 AE 센서 노드들이 동일한 신호 처리 조건에 따라 고압 용기의 폭발 가능성을 진단할 수 있는 분석용 탄성파 정보를 생성할 수 있도록 하고, 다수의 AE 센서 노드들이 생성한 분석용 탄성파 정보를 이용해 고압 용기의 폭발 가능성을 진단하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a high-pressure vessel explosion detection system using elastic waves and an AE sensor node network. A plurality of AE sensor nodes are attached and installed on the surface of the high-pressure container in a node network manner to detect the generated elastic waves, and signal processing condition information is provided to the plurality of AE sensor nodes in a sequential network manner, so that the plurality of AE sensor nodes Technology to generate seismic wave information for analysis that can diagnose the possibility of explosion of a high-pressure vessel under the same signal processing conditions, and to diagnose the possibility of explosion of a high-pressure vessel by using seismic wave information for analysis generated by multiple AE sensor nodes It is about.

현대사회는 과학 기술이 발달함과 동시에 환경오염 및 지구 온난화가 나날이 심각해지고 있는데, 환경오염과 지구 온난화의 원인 중 하나가 화석연료를 사용하는 자동차, 선박, 항공기, 발전소, 공장에서 배출되는 배기가스와 배기가스에 포함된 이산화탄소라 할 수 있다.In modern society, as science and technology develop, environmental pollution and global warming are becoming more serious day by day. One of the causes of environmental pollution and global warming is exhaust gas emitted from vehicles, ships, aircraft, power plants, and factories that use fossil fuels. and carbon dioxide contained in the exhaust gas.

따라서 이산화탄소 배출을 줄이기 위해, 산업에서 널리 사용되고 있는 화석연료 사용 비중을 낮추어야 하며, 이를 위해, 휘발유, 경유를 사용하는 내연 기관 자동차를 대체하도록 전기 자동차가 개발되어 보급되고 있고, 발전소의 경우, 태양열, 풍력, 조력 등을 이용한 신재생에너지 발전소 등이 건설되어 운영되고 있다.Therefore, in order to reduce carbon dioxide emissions, it is necessary to lower the proportion of fossil fuels widely used in industry. To this end, electric vehicles are being developed and supplied to replace internal combustion engine vehicles that use gasoline and diesel. In the case of power plants, solar heat, New and renewable energy power plants using wind power and tidal power have been built and operated.

한편, 화석연료 중심의 탄소 경제 체제를 벗어나 친환경적인 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 수소 경제 체제로의 전환을 시도하고 있다.On the other hand, it is attempting a transition to a hydrogen economy system that uses eco-friendly hydrogen as the main energy source out of a carbon economy system centered on fossil fuels.

특히, 수소 경제 체제를 활성화하려면 고압의 수소를 보관하는 수소 저장 탱크의 안전성 검사가 선행되어야 하며, 이를 위해, 수소 저장 탱크의 안전성 검사를 위한 다양한 기술들이 개발되고 있으며, 그중 하나가 음향방출(Acoustic Emission) 기술을 활용한 수소 저장 탱크의 안전성 검사이다.In particular, in order to activate the hydrogen economy system, safety inspection of hydrogen storage tanks that store high-pressure hydrogen must be preceded. To this end, various technologies for safety inspection of hydrogen storage tanks are being developed, one of which is acoustic emission It is a safety inspection of hydrogen storage tanks using Emission technology.

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 a high-pressure gas higher than the design strength of the high-pressure vessel is applied to the high-pressure vessel storing the high-pressure gas, the high pressure of the high-pressure gas, which increases beyond the design strength of the high-pressure vessel, first causes internal structural displacement called elastic deformation, and elasticity If high-pressure gas beyond the design strength is continuously applied even after deformation, internal structural displacement called plastic deformation occurs. After plastic deformation, continuous application of high-pressure gas causes crack generation in cracks generated during plastic deformation to exceed the crack generation critical point, and the high-pressure vessel explodes. an accident occurs

수소 가스와 같은 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.This is not a problem if the displacement of the internal structure of the high-pressure vessel due to the increase in pressure of the high-pressure gas such as hydrogen gas is an elastic deformation (transformation in which the shape of the high-pressure vessel returns to its original shape when the high pressure is removed, the displacement of the internal structure of the high-pressure vessel disappears). , In the case of plastic deformation (deformation in which the shape of the high-pressure container does not return to its original state because the displacement of the internal structure of the high-pressure container does not disappear even when the high pressure is removed), the increase in pressure of the high-pressure gas acts as a serious factor in the explosion of the high-pressure container.

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 inside increases gradually, the internal structural displacement of the high-pressure vessel occurs, which is invisible to the eye. Due to the nature of the internal structural displacement of the high-pressure vessel, which is invisible to the naked eye, cracks are the final result of the internal structural displacement. After the occurrence, the seriousness of the displacement of the internal structure of the high-pressure container is recognized, but when the crack generation is visually recognized, it is too late to prevent the explosion of the high-pressure container because it is just before the high-pressure container explodes.

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

수소 저장 탱크와 같은 고압 용기의 안전성 검사를 위한 검사법중의 하나인 음향방출 검사법은 AE 검사법이라고도 하며, 검사 대상체의 변형, 균열, 누설 또는 파괴 시에 발생하는 탄성파를 음향방출 센서를 이용하여 손상 정도를 측정하는 비파괴검사법으로, 검사 대상체에서 진행되고 있는 미세한 변형이나 균열을 조기에 발견할 수 있는 장점이 있다.Acoustic emission inspection, which is one of the inspection methods for the safety inspection of high-pressure containers such as hydrogen storage tanks, is also called the AE inspection method. It is a non-destructive testing method that measures , and has the advantage of being able to detect minute deformations or cracks in the test object at an early stage.

종래에는 검사 대상체에 다수의 음향방출 센서(AE Sensor)를 설치하고, 검사 대상체의 변형, 균열, 누설 또는 파괴 시에 발생하는 탄성파를 분석하여 검사 대상체의 결함을 측정하는 비파괴 검사법이 사용되고 있으나, 종래의 음향방출 센서(AE Sensor)를 이용한 비파괴 검사법은 음향방출 센서(AE Sensor)에 사전 세팅된 신호 처리 조건대로만 음향방출 센서(AE Sensor)가 탄성파를 측정하고 분석하기 때문에, 현장 상황에 맞게 신호 처리 조건을 수정하기가 곤란하고(신호 처리 조건 수정을 위해서는 검사 대상체에 부착된 음향방출 센서(AE Sensor)를 일일이 교체해야 하는 번거로움이 있음), 또한, 다수의 음향방출 센서(AE Sensor)에 사전 세팅된 신호 처리 조건들이 상이한 경우, 동일한 검사 대상체에서 수집되는 다수의 탄성파 분석 결과들이 상호 매칭되지 않아 검사 대상체에 대한 정확한 결함 분석이 곤란한 문제들이 있었다.Conventionally, a non-destructive inspection method is used in which a plurality of acoustic emission sensors (AE Sensors) are installed on an object to be inspected and defects of the object are measured by analyzing elastic waves generated when the object is deformed, cracked, leaked, or destroyed. The non-destructive inspection method using the AE sensor measures and analyzes the elastic wave only according to the signal processing conditions set in the AE sensor, so the signal processing is suitable for the on-site situation. It is difficult to modify the conditions (in order to modify the signal processing condition, it is cumbersome to have to replace the AE Sensors attached to the test object one by one), and also, in advance When set signal processing conditions are different, a plurality of seismic analysis results collected from the same test object do not match each other, making it difficult to accurately analyze defects on the test object.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 개선하도록, 고압 용기(수소 탱크와 같은 고압 탱크 등)의 내부 압력 증가에 따라 발생하는 고압 용기의 내부 구조 결함에 의해 발생하는 탄성파를 감지할 수 있도록 다수의 AE 센서 노드를 노드 네트워크 방식으로 고압 용기 표면에 부착 설치 하고, 다수의 AE 센서 노드들로 신호 처리 조건 정보를 순차적 네트워크 방식으로 제공하여 다수의 AE 센서 노드들이 동일한 신호 처리 조건에 따라 고압 용기의 폭발 가능성을 진단할 수 있는 분석용 탄성파 정보를 생성할 수 있도록 하고, 다수의 AE 센서 노드들이 생성한 분석용 탄성파 정보를 이용해 고압 용기의 폭발 가능성을 진단하는 기술을 제안하고자 한다. 다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.Therefore, in order to improve the conventional problems described above, the present invention provides a plurality of devices to detect elastic waves generated by internal structural defects of a high-pressure container (such as a hydrogen tank) as the internal pressure of the high-pressure container (such as a hydrogen tank) increases. AE sensor nodes are attached to the surface of the high-pressure vessel in a node network manner, and signal processing condition information is provided to a plurality of AE sensor nodes in a sequential network manner so that the plurality of AE sensor nodes can detect the high-pressure vessel according to the same signal processing condition. It is intended to generate seismic wave information for analysis that can diagnose the possibility of explosion, and to propose a technique for diagnosing the possibility of explosion of a high-pressure vessel by using the seismic wave information for analysis generated by multiple AE sensor nodes. The following are prior art related to this.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-0915247호 음향방출센서용 위치조정장치1. Republic of Korea Patent Registration No. 10-0915247 Positioning device for sound emission sensor 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1957261호 센서 설치도구2. Republic of Korea Patent Registration No. 10-1957261 sensor installation tool 3. 대한민국 등록특허공보 제10-2045345호 센서 설치도구3. Republic of Korea Patent Registration No. 10-2045345 sensor installation tool

본 발명은 고압 용기(수소 탱크와 같은 고압 탱크 등)의 내부 압력 증가에 따라 발생하는 고압 용기의 내부 구조 결함에 의해 발생하는 탄성파를 감지할 수 있도록 다수의 AE 센서 노드를 노드 네트워크 방식으로 고압 용기 표면에 부착 설치 하고, 다수의 AE 센서 노드들로 신호 처리 조건 정보를 순차적 네트워크 방식으로 제공하여 다수의 AE 센서 노드들이 동일한 신호 처리 조건에 따라 고압 용기의 폭발 가능성을 진단할 수 있는 분석용 탄성파 정보를 생성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention uses a plurality of AE sensor nodes in a node network manner to detect elastic waves generated by internal structural defects of a high-pressure container (such as a high-pressure tank such as a hydrogen tank) caused by an increase in the internal pressure of the high-pressure container. Seismic wave information for analysis that can be attached to the surface and provide signal processing condition information to multiple AE sensor nodes in a sequential network manner so that multiple AE sensor nodes can diagnose the possibility of explosion of a high-pressure container according to the same signal processing condition It aims to be able to create.

또한, 본 발명은 다수의 AE 센서 노드들이 생성한 분석용 탄성파 정보를 이용해 고압 용기의 폭발 가능성을 진단하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to diagnose the possibility of explosion of a high-pressure container using seismic wave information for analysis generated by a plurality of AE sensor nodes.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명인 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템은,In order to achieve the above object, the high-pressure vessel explosion detection system using the elastic wave and the AE sensor node network of the present invention,

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

고압 용기(100)에서 발생하는 파동을 감지하고, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 감지한 파동으로부터 탄성파 신호를 추출하여 분석용 탄성파 정보를 생성하고, 생성한 분석용 탄성파 정보가 네트워크 방식으로 제어/판단 노드(300)로 전달되도록, 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되어 노드 네트워크를 형성하는 다수의 AE 센서 노드(200)와;A wave generated in the high-pressure container 100 is detected, and a seismic wave signal is extracted from the detected wave according to the signal processing condition information provided by the control/determination node 300 to generate seismic wave information for analysis, and the generated seismic wave information for analysis a plurality of AE sensor nodes 200 installed in contact with the surface of the high-pressure container 100 to form a node network so that elastic wave information is transmitted to the control/decision node 300 in a network manner;

다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전력과 신호 처리 조건 정보를 제공하고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공받고, 전달된 분석용 탄성파 정보들의 유효성 검증과 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 제어/판단 노드(300)와;Among the plurality of AE sensor nodes 200, the front AE sensor node (#1) provides power and signal processing condition information, and among the plurality of AE sensor nodes 200, the signal processing from the rear AE sensor node (#N) a control/judgment node 300 that receives condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200, validates the transmitted elastic wave information for analysis, and determines the possibility of explosion of the high-pressure container;

다수의 AE 센서 노드(200)들과 제어/판단 노드(300)를 상호 연결하는 전력선 통신 케이블(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by including a power line communication cable 400 interconnecting the plurality of AE sensor nodes 200 and the control/determination node 300.

본 발명은 고압 용기(수소 탱크와 같은 고압 탱크 등)의 내부 압력 증가에 따라 발생하는 고압 용기의 내부 구조 결함에 의해 발생하는 탄성파를 감지할 수 있도록 다수의 AE 센서 노드를 노드 네트워크 방식으로 고압 용기 표면에 부착 설치 하여 다수의 AE 센서 노드들로 신호 처리 조건 정보를 순차적 네트워크 방식으로 제공할 수 있어, 고압 용기가 설치된 현장 상황에 맞게 AE 센서 노드들의 신호 처리 조건을 용이하게 수정할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.The present invention uses a plurality of AE sensor nodes in a node network manner to detect elastic waves generated by internal structural defects of a high-pressure container (such as a high-pressure tank such as a hydrogen tank) caused by an increase in the internal pressure of the high-pressure container. By attaching to the surface and providing signal processing condition information to a number of AE sensor nodes in a sequential network manner, it is possible to easily modify the signal processing conditions of AE sensor nodes according to the site situation where the high-pressure vessel is installed. to provide.

또한, 본 발명은 동일한 신호 처리 조건에 따라 다수의 AE 센서 노드들이 생성한 분석용 탄성파 정보를 이용해 고압 용기의 폭발 가능성을 진단할 수 있어, 정확하고 신뢰성 있게 고압 용기 폭발 가능성을 진단할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the present invention can diagnose the possibility of explosion of a high-pressure container by using seismic wave information for analysis generated by a plurality of AE sensor nodes under the same signal processing conditions, thereby accurately and reliably diagnosing the possibility of explosion of a high-pressure container. provides

도 1은 본 발명의 전체 구성도
도 2는 본 발명의 노드 네트워크 구성도
도 3은 본 발명의 AE 센서 노드(200) 세부 구성도
도 4는 본 발명의 센싱부(220) 세부 구성도
도 5는 본 발명의 증폭부(230) 세부 구성도
도 6은 본 발명의 제어/판단 노드(300) 세부 구성도
도 7은 외부 응력이 가해지는 금속구조물에서 시간순으로 발생하는 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도 그래프와 발생 빈도를 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프 예시도
도 8은 본 발명의 용기 상태 표시부(340) 예시도
도 9는 본 발명의 전력선 통신 케이블(400) 세부 구성도
도 10은 본 발명의 결함 발생 위치 파악 예시도
1 is an overall configuration diagram of the present invention
2 is a node network configuration diagram of the present invention
3 is a detailed configuration diagram of the AE sensor node 200 of the present invention
4 is a detailed configuration diagram of the sensing unit 220 of the present invention
5 is a detailed configuration diagram of the amplifier 230 of the present invention
6 is a detailed configuration diagram of the control/determination node 300 of the present invention
7 is an example of a graph of the occurrence frequency per unit time of an elastic wave signal generated in chronological order in a metal structure to which an external stress is applied and an accumulation graph of the occurrence of an elastic wave in which the frequency of occurrence is accumulated
8 is an exemplary view of a container state display unit 340 of the present invention
9 is a detailed configuration diagram of a power line communication cable 400 of the present invention
10 is an exemplary view of detecting a defect occurrence location of the present invention

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.

본 발명의 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템(10, 이하 ‘본 발명’)은 고압 용기(수소 탱크와 같은 고압 탱크 등)의 내부 압력 증가에 따라 발생하는 고압 용기의 내부 구조 결함에 의해 발생하는 탄성파를 감지할 수 있도록 다수의 AE 센서 노드를 노드 네트워크 방식으로 고압 용기 표면에 부착 설치 하여 다수의 AE 센서 노드들로 신호 처리 조건 정보를 순차적 네트워크 방식으로 제공할 수 있어, 고압 용기가 설치된 현장 상황에 맞게 AE 센서 노드들의 신호 처리 조건을 용이하게 수정할 수 있도록 하는 효과와 동일한 신호 처리 조건에 따라 다수의 AE 센서 노드들이 생성한 분석용 탄성파 정보를 이용해 고압 용기의 폭발 가능성을 진단할 수 있어, 정확하고 신뢰성 있게 고압 용기 폭발 가능성을 진단할 수 있는 효과를 제공하는 발명으로, 고압 용기(100), 다수의 AE 센서 노드(200), 제어/판단 노드(300), 전력선 통신 케이블(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The high-pressure vessel explosion detection system (10, hereinafter 'the present invention') using the elastic wave and AE sensor node network of the present invention is the internal structure of the high-pressure vessel (high-pressure tank, such as a hydrogen tank, etc.) generated according to the increase in the internal pressure of the high-pressure vessel A plurality of AE sensor nodes are attached and installed on the surface of a high-pressure container in a node network method to detect elastic waves generated by defects, and signal processing condition information can be provided to a plurality of AE sensor nodes in a sequential network method. Diagnose the possibility of explosion of a high-pressure vessel by using seismic wave information generated by multiple AE sensor nodes under the same signal processing conditions as the effect of easily modifying the signal processing conditions of the AE sensor nodes according to the site situation where the vessel is installed As an invention that provides the effect of accurately and reliably diagnosing the possibility of explosion of a high-pressure vessel, a high-pressure vessel 100, a plurality of AE sensor nodes 200, a control / judgment node 300, a power line communication cable It is characterized by including (400).

구체적으로, 본 발명인 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이,Specifically, the high-pressure container explosion detection system using the elastic wave and the AE sensor node network of the present invention, as shown in FIG. 1,

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

고압 용기(100)에서 발생하는 파동을 감지하고, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 감지한 파동으로부터 탄성파 신호를 추출하여 분석용 탄성파 정보를 생성하고, 생성한 분석용 탄성파 정보가 네트워크 방식으로 제어/판단 노드(300)로 전달되도록, 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되어 노드 네트워크를 형성하는 다수의 AE 센서 노드(200)와;A wave generated in the high-pressure container 100 is detected, and a seismic wave signal is extracted from the detected wave according to the signal processing condition information provided by the control/determination node 300 to generate seismic wave information for analysis, and the generated seismic wave information for analysis a plurality of AE sensor nodes 200 installed in contact with the surface of the high-pressure container 100 to form a node network so that elastic wave information is transmitted to the control/decision node 300 in a network manner;

다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전력과 신호 처리 조건 정보를 제공하고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공받고, 전달된 분석용 탄성파 정보들의 유효성 검증과 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 제어/판단 노드(300)와;Among the plurality of AE sensor nodes 200, the front AE sensor node (#1) provides power and signal processing condition information, and among the plurality of AE sensor nodes 200, the signal processing from the rear AE sensor node (#N) a control/judgment node 300 that receives condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200, validates the transmitted elastic wave information for analysis, and determines the possibility of explosion of the high-pressure vessel;

다수의 AE 센서 노드(200)들과 제어/판단 노드(300)를 상호 연결하는 전력선 통신 케이블(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by including a power line communication cable 400 interconnecting the plurality of AE sensor nodes 200 and the control/determination node 300.

상기 고압 용기(100)는 수소 가스와 같은 고압 가스가 내부에 저장되는 구성으로, 고압 가스가 저장되도록 일정한 크기와 두께를 갖도록 형성된다.The high-pressure container 100 is configured to store a high-pressure gas such as hydrogen gas therein, and is formed to have a certain size and thickness so that the high-pressure gas is stored.

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 with excellent elastic wave transmission characteristics.

수소 가스와 같은 고압 가스를 보관하는 고압 용기(100)에 고압 가스가 인가되는 경우, 인가되는 고압 가스의 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 a high-pressure gas is applied to the high-pressure container 100 storing a high-pressure gas such as hydrogen gas, when the pressure of the applied high-pressure gas increases to a pressure higher than the pressure that increases the internal volume of the high-pressure container 100, the high-pressure container first , Internal structural displacement called elastic deformation occurs, and if the high-pressure gas continues to increase after elastic deformation, internal structural displacement called plastic deformation occurs. , If the high-pressure gas continues to increase after cracks occur, cracks, which are visible defects, occur, and after cracks occur, if the high-pressure gas is concentrated in a specific crack, the high-pressure container is ruptured and an explosion occurs.

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.The increase in pressure of the high-pressure gas in a state where the internal structural displacement of the high-pressure container is elastic deformation is not a problem, but the increase in pressure of the high-pressure gas in a state where the internal structural displacement of the high-pressure container is plastic deformation may lead to an explosion of the high-pressure container. acts 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, a term used in the present invention, refers to the displacement of the internal structure of the high-pressure container, that is, the lattice structure of metal atoms, which is restored to its original state when the high pressure is removed, and the plastic deformation is the metal even when the high pressure is removed. It refers to the displacement of the internal structure of a 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 internal structure of the high-pressure vessel 100 is displaced invisible to the naked eye. 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 nature of the displacement of the internal structure of the high-pressure vessel, which proceeds invisible to the naked eye, such as elastic deformation → plastic deformation → crack generation, the seriousness of the internal structural displacement of the high-pressure vessel is recognized only when cracks, which are visible defects, are the final result of the internal structural displacement. will do However, when the occurrence of cracks is visually recognized, it is too late to prevent the explosion of the high-pressure container because it is just before the explosion of the high-pressure container.

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 object's internal structural displacement (deformation of a lattice structure, which is a bonding structure of metal atoms) occurs, and as the pressure of the high-pressure gas stored inside the high-pressure vessel 100 of the present invention increases, the high-pressure wave Internal structure displacement of the container occurs (elastic deformation → plastic deformation → crack generation), and elastic waves having various occurrence frequencies (occurrence frequency per unit time) are generated according to the occurrence of internal structural displacement of the high-pressure container.

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 진단하여 관리자에게 경고 알림하는 것이다.Therefore, the present invention detects and detects elastic waves generated in a high-pressure container in which the internal pressure increases by using the fact that elastic waves having various occurrence frequencies (generation frequency per unit time) are generated in the high-pressure container according to the increase in the internal pressure of the high-pressure container. This is to diagnose the possibility of explosion of the high-pressure container in advance and warn the manager before a serious situation such as an explosion of the high-pressure container occurs.

상기 AE 센서 노드(200)는 고압 용기(100)에서 발생하는 탄성파를 감지하고, 탄성파 감지 시, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 분석용 탄성파 정보를 생성하고, 생성한 분석용 탄성파 정보가 네트워크 방식으로 제어/판단 노드(300)로 전달되도록, 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되어 노드 네트워크를 형성하도록 복수개로 구성되고, 도 2, 3과 같이, 선단 AE 센서 노드(#1)와 후단 AE 센서 노드(#N)를 포함한다.The AE sensor node 200 detects the elastic wave generated from the high-pressure container 100, and upon detecting the elastic wave, generates and generates elastic wave information for analysis according to the signal processing condition information provided by the control/determination node 300 It consists of a plurality of nodes installed in contact with the surface of the high-pressure vessel 100 to form a node network so that the acoustic wave information for analysis is transmitted to the control / decision node 300 in a network manner, and as shown in FIGS. 2 and 3, the tip AE sensor It includes a node (#1) and a downstream AE sensor node (#N).

상기 고압 용기(100)는 수소 탱크와 같이 구조물로, 고압이 과도하게 인가되는 경우, 구조 변위와 구조 결함이 발생 가능한 구조물일 수 있으며, 변형, 균열, 누설 또는 파괴의 위험이 있어 주기적으로 구조 결함 진단과 같은 안전성 검사가 필요한 대상이다.The high-pressure container 100 is a structure such as a hydrogen tank, and may be a structure in which structural displacement and structural defects may occur when excessively high pressure is applied. There is a risk of deformation, cracking, leakage, or destruction, and structural defects occur periodically. It is a subject that requires safety testing such as diagnosis.

고압 용기(100)에 설치되는 상기 다수의 AE 센서 노드(200)는 비파괴 검사법인 음향 방출 검사(Acoustic Emission Test)법을 이용해 탄성파 측정 대상의 변형, 균열, 누설 또는 파괴 시에 발생하는 탄성파를 감지하고, 감지한 탄성파에 대한 전기적 신호인 탄성파 신호를 포함하는 분석용 탄성파 정보를 생성한다.The plurality of AE sensor nodes 200 installed in the high-pressure vessel 100 use an acoustic emission test method, a non-destructive test method, to detect elastic waves generated when the elastic wave measurement target is deformed, cracked, leaked, or destroyed and generate elastic wave information for analysis including an elastic wave signal that is an electrical signal for the detected elastic wave.

이때, 고압 용기(100)에서 발생하는 탄성파를 누락 없이 전체적으로 측정하도록, 다수의 AE 센서 노드(200)가 고압 용기(100)의 표면에 면 접촉 상태로 설치된다.At this time, a plurality of AE sensor nodes 200 are installed on the surface of the high-pressure vessel 100 in a surface contact state so as to measure elastic waves generated in the high-pressure vessel 100 as a whole without omission.

즉, 1개의 AE 센서 노드(200)가 측정 가능한 탄성파 측정 범위는 제한적이어서, 큰 표면적을 갖는 대형 고압 용기(100)인 경우, 1개의 AE 센서 노드(200)로는 대형 고압 용기(100)에서 발생하는 탄성파를 누락 없이 전체적으로 측정할 수 없다.That is, the elastic wave measurement range that can be measured by one AE sensor node 200 is limited, so in the case of a large high-pressure vessel 100 having a large surface area, one AE sensor node 200 generates in the large high-pressure vessel 100 It is not possible to measure the elastic wave as a whole without omission.

따라서 탄성파를 누락 없이 전체적으로 측정하기 위해서는 탄성파 측정 대상인 고압 용기(100)에 대해 다중으로 탄성파 측정이 이루어져야 하며, 이를 위해, 도 1과 같이, 노드 네트워크를 형성하도록 탄성파 측정 대상인 고압 용기(100) 표면에 다수의 AE 센서 노드(200)를 설치하여 다중으로 탄성파를 측정하는 것이다.Therefore, in order to measure the elastic wave as a whole without omission, multiple elastic wave measurements must be performed on the high-pressure vessel 100, which is the elastic wave measurement target, and for this purpose, as shown in FIG. 1, on the surface of the high-pressure vessel 100, the elastic wave measurement target, to form a node network. Multiple elastic waves are measured by installing a plurality of AE sensor nodes 200 .

특히, 다수의 AE 센서 노드(200)는 도 2, 3과 같이, 선단 AE 센서 노드(#1)와 후단 AE 센서 노드(#N)를 포함하고 있다.In particular, the plurality of AE sensor nodes 200 include a front AE sensor node #1 and a rear AE sensor node #N, as shown in FIGS. 2 and 3 .

다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)는 제어/판단 노드(300)로부터 전력과 신호 처리 조건 정보를 전송받는 센서 노드이고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)는 제어/판단 노드(300)로 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공하는 센서 노드이다.Among the plurality of AE sensor nodes 200, the leading AE sensor node (#1) is a sensor node that receives power and signal processing condition information from the control/determination node 300, and among the plurality of AE sensor nodes 200, The downstream AE sensor node #N is a sensor node that provides signal processing condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200 to the control/determination node 300 .

AE 센서 노드(200)의 구체적 특징에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.Specific characteristics of the AE sensor node 200 will be described with reference to FIG. 3 .

상기 AE 센서 노드(200)는 도 3에 도시된 바와 같이,As the AE sensor node 200 is shown in FIG. 3,

내부 공간이 형성되고, 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되는 노드 하우징(210)과,A node housing 210 formed in an inner space and installed in contact with the surface of the high-pressure vessel 100;

노드 하우징(210)의 내부 공간이나 노드 하우징(210)의 외부 주변에서 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되어, 고압 용기(100)에서 전달되는 파동을 감지하고, 감지된 파동에 대한 파동 신호를 생성해 증폭하여 DAQ부(230)로 제공하는 센싱부(220)와,It is installed in contact with the surface of the high-pressure vessel 100 in the inner space of the node housing 210 or on the outer periphery of the node housing 210 to sense a wave transmitted from the high-pressure vessel 100 and generate a wave signal for the detected wave. A sensing unit 220 that generates, amplifies, and provides the data to the DAQ unit 230;

노드 하우징(210) 내부 공간에 설치되고, 센싱부(200)가 제공하는 파동 신호로부터 탄성파 신호만을 추출하고, 추출된 탄성파 신호를 포함하는 분석용 탄성파 정보를 생성하는 DAQ부(230)와, A DAQ unit 230 installed in the inner space of the node housing 210, extracting only elastic wave signals from the wave signals provided by the sensing unit 200, and generating elastic wave information for analysis including the extracted elastic wave signals;

전력선 통신 케이블(400)이 연결되도록 노드 하우징(210)에 형성되는 네트워크 입력 포트(240)와,A network input port 240 formed on the node housing 210 to which the power line communication cable 400 is connected;

전력선 통신 케이블(400)이 연결되도록 노드 하우징(210)에 형성되는 네트워크 출력 포트(250)와,A network output port 250 formed on the node housing 210 to which the power line communication cable 400 is connected;

네트워크 입력 포트(240)를 통해 입력된 전력, 신호 처리 조건 정보, 이웃한 AE 센서 노드가 전송한 분석용 탄성파 정보와 상기 DAQ부(230)가 생성한 분석용 탄성파 정보를 네트워크 출력 포트(250)를 통해 외부로 전송하는 데이터 전송 제어부(260)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Power and signal processing condition information input through the network input port 240, elastic wave information for analysis transmitted by neighboring AE sensor nodes, and elastic wave information for analysis generated by the DAQ unit 230 are transmitted through the network output port 250 It is characterized in that it includes a data transmission control unit 260 that transmits to the outside through.

상기 노드 하우징(210)은 DAQ부(230)가 설치되는 내부 공간이 형성되고, 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되는 구성이다.The node housing 210 has an internal space in which the DAQ unit 230 is installed, and is installed in contact with the surface of the high-pressure container 100.

즉, 노드 하우징(210)은 내부 공간에 설치되는 DAQ부(230)를 외부 환경으로부터 보호하고, 내부 공간에 센싱부(220)가 설치되는 경우, 센싱부(220)도 외부 환경으로부터 보호한다.That is, the node housing 210 protects the DAQ unit 230 installed in the internal space from the external environment, and when the sensing unit 220 is installed in the internal space, also protects the sensing unit 220 from the external environment.

상기 센싱부(220)는 노드 하우징(210)의 내부 공간이나 노드 하우징(210)의 외부 주변에서 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되어, 고압 용기(100)에서 전달되는 파동을 감지하고, 감지된 파동에 대한 파동 신호를 생성해 증폭하여 DAQ부(230)로 제공하는 구성이다.The sensing unit 220 is installed in contact with the surface of the high-pressure vessel 100 in the inner space of the node housing 210 or in the outer periphery of the node housing 210 to detect and detect waves transmitted from the high-pressure vessel 100. This is a configuration in which a wave signal for the generated wave is generated, amplified, and provided to the DAQ unit 230.

구체적으로, 상기 센싱부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이,Specifically, the sensing unit 220, as shown in FIG. 4,

내측에 프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 삽입 설치되는 센서 하우징(221)과,A sensor housing 221 into which a preamplifier-integrated AE sensor 222 is inserted and installed inside;

센서 하우징(221) 내측에 설치되고, 고압 용기(100)에서 전달되는 파동을 감지하기 위한 감지 면(2221)이 형성되고, 감지된 파동에 대한 파동 신호를 생성해 증폭하는 프리앰프 일체형 AE 센서(222)와,It is installed inside the sensor housing 221, has a sensing surface 2221 for detecting a wave transmitted from the high-pressure container 100, and generates and amplifies a wave signal for the detected wave. A preamp-integrated AE sensor ( 222) and,

고압 용기(100)에서 전달되는 파동의 수신율을 높이기 위해, 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221)에 형성되어 고압 용기(100)의 표면에 면 접촉하는 일정 면적을 갖는 알루미나 재질의 파동 임피던스 매칭 부재(223)와,In order to increase the reception rate of the wave transmitted from the high-pressure vessel 100, it is formed on the sensing surface 2221 of the preamplifier-integrated AE sensor 222 and has a certain area in contact with the surface of the high-pressure vessel 100. A wave impedance matching member 223;

프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 생성한 파동 신호가 외부로 인출될 수 있도록 하는 신호 인출 단자(224)를 포함하는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that it includes a signal extraction terminal 224 that allows the wave signal generated by the preamplifier-integrated AE sensor 222 to be extracted to the outside.

상기 센서 하우징(221)은 내측에 프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 삽입 설치되는 구성으로, 센서 하우징(221)에 삽입 설치된 프리앰프 일체형 AE 센서(222)는 상술한 노드 하우징(210)에 의해 외부에서 전달되는 충격으로부터 1차적으로 보호되고, 센서 하우징(221)에 의해 외부에서 전달되는 충격으로부터 2차적으로 보호된다.The sensor housing 221 has a configuration in which a preamplifier-integrated AE sensor 222 is inserted and installed inside, and the preamplifier-integrated AE sensor 222 inserted into the sensor housing 221 is installed by the node housing 210 described above. It is primarily protected from impact transmitted from the outside, and is secondarily protected from impact transmitted from the outside by the sensor housing 221 .

상기 프리앰프 일체형 AE 센서(222)는 센서 하우징(221) 내측에 설치되고, 고압 용기(100)에서 전달되는 파동을 감지하기 위한 감지 면(2221)이 형성되고, 감지된 파동에 대한 파동 신호를 생성해 증폭하는 구성이다.The preamplifier-integrated AE sensor 222 is installed inside the sensor housing 221, has a sensing surface 2221 for detecting a wave transmitted from the high-pressure container 100, and generates a wave signal for the detected wave. It is a composition that creates and amplifies.

상기 프리앰프 일체형 AE 센서(222)는 음향 방출 센서(Acoustic Emission Sensor)인 것을 특징으로 하는데, 음향 방출 센서인 본 발명의 프리앰프 일체형 AE 센서(222)는 고압 용기(100)에서 발생하는 파동을 감지하게 되는데, 고압 용기(100)에서 발생하는 파동을 감지하기 위해, 프리앰프 일체형 AE 센서(222)에는 감지 면(2221)이 형성된다.The preamp-integrated AE sensor 222 is characterized in that it is an acoustic emission sensor. In order to sense the waves generated in the high-pressure container 100, a sensing surface 2221 is formed on the preamplifier-integrated AE sensor 222.

프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 감지하는 파동에는 고압 용기(100)의 구조 변위나 결함 발생시 발생한 탄성파 이외에 외부의 물리적 요인에 의해 발생하는 진동파와 환경적 요인에 의해 발생하는 잡음파 등이 포함될 수 있다.Waves detected by the preamplifier-integrated AE sensor 222 may include vibration waves generated by external physical factors and noise waves generated by environmental factors in addition to elastic waves generated when structural displacement or defects of the high-pressure container 100 occur. there is.

프리앰프 일체형 AE 센서(222)는 감지한 파동에 대한 파동 신호를 생성하며,프리앰프 일체형 AE 센서(222)는 파동 신호를 증폭하는 프리앰프가 일체형으로 구성되어 있어, 생성된 파동 신호를 증폭한다. The preamplifier-integrated AE sensor 222 generates a wave signal for the detected wave, and the preamplifier-integrated AE sensor 222 has an integrated preamplifier that amplifies the wave signal, thereby amplifying the generated wave signal. .

상기 파동 임피던스 매칭 부재(223)는 고압 용기(100)에서 전달되는 파동의 수신율을 높이기 위해, 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221)에 형성되어 고압 용기(100)의 표면에 면 접촉하는 일정 면적을 갖는 알루미나 재질의 구성이다.The wave impedance matching member 223 is formed on the sensing surface 2221 of the preamplifier-integrated AE sensor 222 to increase the reception rate of the wave transmitted from the high pressure vessel 100, and the surface of the high pressure vessel 100 It is composed of alumina material having a certain contact area.

파동은 다른 매질을 만나는 경우, 일부가 반사되는 파동 반사 현상이 발생하는데, 고압 용기(100)에 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221)이 면 접촉한 상태에서 고압 용기(100)에서 프리앰프 일체형 AE 센서(222)로 파동이 전달되면, 서로 다른 매질 특성상 파동 일부가 접촉면에서 반사하는 파동 반사 현상이 발생해 프리앰프 일체형 AE 센서(222)로 파동이 100% 전달되지 않는다.When the wave meets another medium, a wave reflection phenomenon occurs in which a part of the wave is reflected. The high-pressure container 100 When a wave is transmitted to the preamplifier-integrated AE sensor 222, a wave reflection phenomenon occurs in which a part of the wave is reflected from the contact surface due to the characteristics of different media, so the wave is not 100% transmitted to the preamplifier-integrated AE sensor 222.

따라서 서로 다른 매질인 고압 용기(100)와 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221) 사이에서 파동 반사가 최소화되도록 할 필요가 있으며, 이를 위한 구성이 파동 임피던스 매칭 부재(223)이다.Therefore, it is necessary to minimize wave reflection between the high-pressure container 100, which is a different medium, and the sensing surface 2221 of the preamplifier-integrated AE sensor 222, and a component for this is the wave impedance matching member 223.

상기 파동 임피던스 매칭 부재(223)는 도 4에 도시된 바와 같이, 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221)에 형성된다.As shown in FIG. 4 , the wave impedance matching member 223 is formed on the sensing surface 2221 of the AE sensor 222 integrated with the preamplifier.

고압 용기(100)와 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221) 사이에 알루미나 재질의 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 존재하게 되면, 상기 파동 임피던스 매칭 부재(223)를 설치하지 않는 경우보다 더 많은 파동을 프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 수신할 수 있어 파동 수신율이 높아지게 된다.When the wave impedance matching member 223 made of alumina is present between the high-pressure container 100 and the sensing surface 2221 of the preamplifier-integrated AE sensor 222, the case where the wave impedance matching member 223 is not installed Since more waves can be received by the preamplifier-integrated AE sensor 222, the wave reception rate is increased.

물론, 알루미나 재질인 파동 임피던스 매칭 부재(223)와 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221) 사이에서도 일부 파동 반사가 발생하지만, 고압 용기(100)에서 알루미나 재질인 파동 임피던스 매칭 부재(223)로 투과되는 파동 양이, 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 없는 경우의 고압 용기(100)에서 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221)으로 투과되는 파동 양보다 훨씬 크기 때문에, 결과적으로, 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 없는 경우보다 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 있는 경우가 프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 수신하는 파동 양이 많아져 프리앰프 일체형 AE 센서의 파동 수신율이 높아지게 된다.Of course, some wave reflection also occurs between the wave impedance matching member 223 made of alumina and the sensing surface 2221 of the preamp-integrated AE sensor 222, but in the high-pressure container 100, the wave impedance matching member made of alumina ( 223) is much larger than the amount of waves transmitted to the sensing face 2221 of the preamplifier-integrated AE sensor 222 in the high-pressure vessel 100 without the wave impedance matching member 223, As a result, the amount of waves received by the preamplifier-integrated AE sensor 222 increases when the wave impedance matching member 223 is present than when the wave impedance matching member 223 is not present, and the wave reception rate of the preamplifier-integrated AE sensor increases. It rises.

상기 신호 인출 단자(224)는 프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 생성하고 증폭한 파동 신호가 외부로 인출될 수 있도록 하는 구성으로, 신호 전송선이 결합하는 일종의 커넥터로서 기능하며, 신호 인출 단자(224)를 통해 인출된 탄성파 신호는 증폭부(230)로 제공되어 증폭된다.The signal extraction terminal 224 is configured to allow the wave signal generated and amplified by the preamplifier-integrated AE sensor 222 to be extracted to the outside, and functions as a kind of connector to which a signal transmission line is coupled, and the signal extraction terminal 224 The elastic wave signal extracted through ) is provided to the amplifier 230 and amplified.

특히, 센싱부(220)가 도 2의 B와 같이, 노드 하우징(210)의 외부 주변에서 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되는 경우, 상기 신호 인출 단자(224)를 통해 인출된 파동 신호가 입력되는 센싱 데이터 입력 포트(280)가 노드 하우징(210)에 형성되며, 센싱 데이터 입력 포트(280)를 통해 입력된 파동 신호는 노드 하우징(210) 내부 공간에 설치된 DAQ부(230)로 제공된다.In particular, when the sensing unit 220 is installed in contact with the surface of the high-pressure vessel 100 around the outside of the node housing 210 as shown in B of FIG. 2, the wave signal extracted through the signal extraction terminal 224 An input sensing data input port 280 is formed in the node housing 210, and a wave signal input through the sensing data input port 280 is provided to the DAQ unit 230 installed in the inner space of the node housing 210. .

상기 DAQ부(230)는 노드 하우징(210) 내부 공간에 설치되고, 센싱부(220)가 제공하는 파동 신호로부터 탄성파 신호만을 추출하고, 추출된 탄성파 신호를 포함하는 분석용 탄성파 정보를 생성하는 구성이다.The DAQ unit 230 is installed in the inner space of the node housing 210, extracts only the elastic wave signal from the wave signal provided by the sensing unit 220, and generates elastic wave information for analysis including the extracted elastic wave signal. am.

구체적으로, 상기 DAQ부(230)는 도 5에 도시된 바와 같이,Specifically, as shown in FIG. 5, the DAQ unit 230

DAQ 보드(232)가 내측에 설치될 수 있도록 하는 중공(2311)이 형성된 원통 형상의 DAQ 보드 하우징(231)과,a cylindrical DAQ board housing 231 in which a hollow 2311 is formed so that the DAQ board 232 can be installed therein;

상기 DAQ 보드 하우징(310) 내측에 삽입 설치되고, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 센싱부(220)가 제공하는 파동 신호에서 탄성파 신호만을 추출하고, 추출된 탄성파 신호와 AE 센서 노드의 고유 식별 정보를 포함하는 분석용 탄성파 정보를 생성하는 DAQ 보드(232)와,It is installed inside the DAQ board housing 310 and extracts only the elastic wave signal from the wave signal provided by the sensing unit 220 according to the signal processing condition information provided by the control/determination node 300, and the extracted elastic wave signal and a DAQ board 232 generating seismic wave information for analysis including unique identification information of the AE sensor node;

DAQ 보드(232)가 슬라이드 방식으로 DAQ 보드 하우징(310) 내측에 형성된 중공(2311)에 삽입될 수 있도록, 중공(2311)에 형성되는 일정 길이의 슬라이드 홈(233)을 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by including a slide groove 233 of a certain length formed in the hollow 2311 so that the DAQ board 232 can be inserted into the hollow 2311 formed inside the DAQ board housing 310 in a sliding manner. .

도 5를 참조하면, 상기 DAQ 보드 하우징(231)은 DAQ 보드(320)가 내측에 설치될 수 있도록 하는 중공(2311)이 형성된 원통 형상의 구성이다.Referring to FIG. 5 , the DAQ board housing 231 has a cylindrical shape in which a hollow 2311 is formed so that the DAQ board 320 can be installed therein.

즉, DAQ 보드 하우징(231)은 내측에 형성된 중공(2311)에 삽입 설치되는 DAQ 보드(232)에 실장된 FPGA칩(2321)을 외부 환경으로부터 보호한다. That is, the DAQ board housing 231 protects the FPGA chip 2321 mounted on the DAQ board 232 inserted into the hollow 2311 formed inside from the external environment.

FPGA칩(2321)에는 외부 환경에 민감한 회로가 설계되어 있어 외부 환경으로부터 보호되어져야 하며, 이를 위해, FPGA칩(2321)이 실장된 DAQ 보드(232)가 DAQ 보드 하우징(231) 내측에 삽입 설치될 수 있도록 하는 중공(2311)을 DAQ 보드 하우징(231)에 형성하는 것이다.Circuits sensitive to the external environment are designed in the FPGA chip 2321 and must be protected from the external environment. To this end, the DAQ board 232 on which the FPGA chip 2321 is mounted is inserted into the DAQ board housing 231. To form a hollow 2311 in the DAQ board housing 231.

도 5를 참조하면, 상기 DAQ 보드(232)는 DAQ 보드 하우징(310) 내측에 삽입 설치되고, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 센싱부(200)가 제공하는 파동 신호에서 탄성파 신호만을 추출하고, 추출된 탄성파 신호와 AE 센서 노드의 고유 식별 정보를 포함하는 분석용 탄성파 정보를 생성하는 구성으로, 보드 타입으로 형성된다.Referring to FIG. 5 , the DAQ board 232 is installed inside the DAQ board housing 310 and generates waves provided by the sensing unit 200 according to signal processing condition information provided by the control/determination node 300. It is a component that extracts only the elastic wave signal from the signal and generates elastic wave information for analysis including the extracted elastic wave signal and unique identification information of the AE sensor node, and is formed in a board type.

DAQ 보드(232)에는 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보(예: 샘플링 조건, 증폭 이득 조건 등)에 따라 센싱부(200)가 제공하는 파동 신호에서 탄성파 신호만을 추출하는 FPGA칩(2321)이 실장되는데, FPGA칩(2321)은 회로가 설계되어 있어, 외부 환경에 민감하기 때문에 DAQ 보드 하우징(231) 내측에 형성된 중공(2311)에 삽입 설치되어 보호된다.The DAQ board 232 includes an FPGA that extracts only the elastic wave signal from the wave signal provided by the sensing unit 200 according to signal processing condition information (eg, sampling condition, amplification gain condition, etc.) provided by the control/determination node 300. The chip 2321 is mounted. Since the FPGA chip 2321 has a designed circuit and is sensitive to the external environment, it is inserted into the hollow 2311 formed inside the DAQ board housing 231 to be protected.

DAQ 보드(232) 상에 실장된 FPGA칩(2321)은 주파수 필터링과 문턱 전압 레벨 조정을 이용해 센싱부(200)에서 전송된 파동 신호로부터 탄성파 신호만을 추출하는 회로가 설계되어 있다.The FPGA chip 2321 mounted on the DAQ board 232 has a circuit designed to extract only the elastic wave signal from the wave signal transmitted from the sensing unit 200 using frequency filtering and threshold voltage level adjustment.

센싱부(220)에서 전송된 파동 신호에는 고압 용기(100)의 구조 변위나 결함 발생시 발생한 탄성파 신호 이외에 외부의 물리적 요인에 의해 발생하는 진동파 신호와 환경적 요인에 의해 발생하는 잡음파 신호 등이 포함되어 있을 수 있는데, FPGA칩(2321)은 주파수 필터링과 문턱 전압 레벨 조정을 이용해 센싱부(220)에서 전송된 파동 신호에서 고압 용기의 구조 변위나 결함 발생시 발생한 탄성파 신호만을 추출하게 된다. 이때, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보(예: 샘플링 조건, 증폭 이득 조건 등)에 따라 탄성파 신호를 추출한다.The wave signal transmitted from the sensing unit 220 includes a vibration wave signal generated by an external physical factor and a noise wave signal generated by an environmental factor, in addition to the elastic wave signal generated when the structural displacement or defect of the high-pressure container 100 occurs. However, the FPGA chip 2321 extracts only the elastic wave signal generated when the structural displacement or defect of the high pressure vessel occurs from the wave signal transmitted from the sensing unit 220 by using frequency filtering and threshold voltage level adjustment. At this time, the elastic wave signal is extracted according to signal processing condition information (eg, sampling condition, amplification gain condition, etc.) provided by the control/determination node 300 .

FPGA칩(2321)에 의해 추출되는 탄성파 신호는 1 kHz ~ 1 MHz 대역의 탄성파인 것을 특징으로 한다.The acoustic wave signal extracted by the FPGA chip 2321 is characterized in that it is an elastic wave in a band of 1 kHz to 1 MHz.

도 5를 참조하면, 상기 슬라이드 홈(233)은 DAQ 보드(232)가 슬라이드 방식으로 DAQ 보드 하우징(231) 내측에 형성된 중공(2311)에 삽입될 수 있도록, 중공(2311)에 형성되는 일정 길이의 삽입 안내 홈이다.5, the slide groove 233 has a certain length formed in the hollow 2311 so that the DAQ board 232 can be inserted into the hollow 2311 formed inside the DAQ board housing 231 in a sliding manner. It is an insertion guide groove.

사각형 형태인 보드 타입의 DAQ 보드(232)는 슬라이드 홈(233)을 통해 슬라이딩 되어 DAQ 보드 하우징(231) 내측에 형성된 중공(2311)에 삽입된다.The rectangular board type DAQ board 232 slides through the slide groove 233 and is inserted into the hollow 2311 formed inside the DAQ board housing 231.

회로가 설계된 FPGA칩(2321)은 안정된 신호 처리를 위해 안정된 상태가 유지되어야 한다. 이를 위해, FPGA칩(2321)이 실장된 DAQ 보드(232)는 슬라이드 홈(233)에 끼워지는 것이다. The FPGA chip 2321 for which the circuit is designed must be maintained in a stable state for stable signal processing. To this end, the DAQ board 232 on which the FPGA chip 2321 is mounted is inserted into the slide groove 233.

즉, 슬라이드 홈(233)에 끼워져 DAQ 보드 하우징(231) 내측에 위치한 DAQ 보드(232)는 안정된 상태가 유지되고, 이로 인해, DAQ 보드(232)에 실장되어 있는 FPGA칩(2321) 역시 안정된 상태가 유지되어, FPGA칩(2321)은 안정된 상태에서 안정되게 신호 처리를 하게된다.That is, the DAQ board 232 inserted into the slide groove 233 and located inside the DAQ board housing 231 is maintained in a stable state, and thus, the FPGA chip 2321 mounted on the DAQ board 232 is also in a stable state. is maintained, the FPGA chip 2321 stably processes signals in a stable state.

또한, DAQ 보드(232)가 생성하는 분석용 탄성파 정보는 탄성파 감지 시간 정보를 더 포함할 수 있다. 탄성파 감지 시간이란 센싱부(220)가 고압 용기(100)에서 전달되는 파동(고압 용기의 구조 결함에 의해 발생한 탄성파를 포함하는 파동)을 감지한 시간을 의미하며, 탄성파 감지 시간 정보는 후술할 제어/판단 노드(300)의 함 위치 정보 생성부(340)가 고압 용기에서 발생한 구조 결함의 위치 정보를 생성하는데 기초 정보로 이용된다.In addition, the elastic wave information for analysis generated by the DAQ board 232 may further include elastic wave detection time information. The elastic wave detection time means the time when the sensing unit 220 detects a wave transmitted from the high-pressure vessel 100 (a wave including an elastic wave generated by a structural defect of the high-pressure vessel), and the elastic wave detection time information is used for controlling the control to be described later. /The box location information generation unit 340 of the decision node 300 is used as basic information to generate location information of structural defects generated in the high-pressure container.

상기 네트워크 입력 포트(240)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전력선 통신 케이블(400)이 연결되도록 노드 하우징(210)에 형성되는 구성으로, 네트워크 입력 포트(240)를 통해, 전력, 신호 처리 조건 정보, 이웃한 AE 센서 노드(200)가 전송한 분석용 탄성파 정보가 입력된다.As shown in FIG. 3, the network input port 240 is formed in the node housing 210 so that the power line communication cable 400 is connected, and through the network input port 240, power and signal processing conditions Information and seismic wave information for analysis transmitted by the neighboring AE sensor node 200 are input.

특히, AE 센서 노드(200)가 선단 AE 센서 노드(#1)인 경우, 네트워크 입력 포트(240)를 통해 분석용 탄성파 정보는 입력되지 않게 되는데, 그 이유는 선단 AE 센서 노드(#1)의 네트워크 입력 포트(240)를 통해 연결되는 이웃한 노드는 제어/판단 노드(300)이고, 제어/판단 노드(300)는 분석용 탄성파 정보를 전송하지 않기 때문이다.In particular, when the AE sensor node 200 is the leading AE sensor node (#1), the seismic wave information for analysis is not input through the network input port 240, because the leading AE sensor node (#1) This is because the neighboring node connected through the network input port 240 is the control/decision node 300, and the control/decision node 300 does not transmit acoustic wave information for analysis.

상기 네트워크 출력 포트(250)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전력선 통신 케이블(400)이 연결되도록 노드 하우징(210)에 형성되는 구성으로, 네트워크 출력 포트(250)를 통해, 전력, 신호 처리 조건 정보, 이웃한 AE 센서 노드(200)가 전송한 분석용 탄성파 정보와 자신이 설치된 AE 센서 노드(200)에서 생성된 분석용 탄성파 정보가 출력된다As shown in FIG. 3, the network output port 250 is formed in the node housing 210 to which the power line communication cable 400 is connected, and through the network output port 250, power and signal processing conditions Information, seismic wave information for analysis transmitted by the neighboring AE sensor node 200 and seismic wave information for analysis generated by the AE sensor node 200 where it is installed are output.

특히, AE 센서 노드(200)가 후단 AE 센서 노드(#N)인 경우, 네트워크 출력 포트(250)를 통해 전력은 출력되지 않게 되는데, 그 이유는 후단 AE 센서 노드(#N)의 네트워크 출력 포트(250)를 통해 연결되는 이웃한 노드는 제어/판단 노드(300)이고, 제어/판단 노드(300)는 자체 전력 공급 수단이 있어 제어/판단 노드(300)로 전력을 전송할 필요가 없기 때문이다.In particular, when the AE sensor node 200 is the later AE sensor node (#N), power is not output through the network output port 250, because the network output port of the later AE sensor node (#N) This is because the neighboring node connected through 250 is the control/decision node 300, and the control/decision node 300 has its own power supply means, so there is no need to transmit power to the control/decision node 300. .

상기 데이터 전송 제어부(260)는 네트워크 입력 포트(240)를 통해 입력된 전력, 신호 처리 조건 정보, 이웃한 AE 센서 노드가 전송한 분석용 탄성파 정보와 상기 DAQ부(230)가 생성한 분석용 탄성파 정보를 네트워크 출력 포트(250)를 통해 외부로 전송하는 구성이다.The data transmission control unit 260 controls the power input through the network input port 240, the signal processing condition information, the acoustic wave information for analysis transmitted by the neighboring AE sensor node, and the acoustic wave for analysis generated by the DAQ unit 230 This configuration transmits information to the outside through the network output port 250.

특히, 데이터 전송 제어부(260)가 선단 AE 센서 노드(#1)에 설치된 데이터 전송 제어부인 경우, 이웃한 AE 센서 노드가 전송한 분석용 탄성파 정보는 전송하지 않고(이웃한 AE 센서 노드가 제어/판단 노드(300)이어서 이웃한 AE 센서 노드가 전송한 분석용 탄성파 정보가 없음), 데이터 전송 제어부(260)가 후단 AE 센서 노드(#N)에 설치된 데이터 전송 제어부인 경우, 전력은 전송하지 않는다.In particular, when the data transmission control unit 260 is a data transmission control unit installed in the leading AE sensor node (#1), the elastic wave information for analysis transmitted by the neighboring AE sensor node is not transmitted (the neighboring AE sensor node controls/ If there is no elastic wave information for analysis transmitted by a neighboring AE sensor node because it is the decision node 300) and the data transmission control unit 260 is a data transmission control unit installed in the next AE sensor node (#N), power is not transmitted. .

한편, 상술한 센싱부(220)는 노드 하우징(210) 내부 공간에 설치될 수도 있고, 노드 하우징(210)의 외부 주변에 설치될 수도 있다.Meanwhile, the above-described sensing unit 220 may be installed in the inner space of the node housing 210 or installed around the outside of the node housing 210 .

센싱부(220)가 노드 하우징(210) 내부 공간에 설치되는 경우, 상기 AE 센서 노드(200)는 센싱부(220)의 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 고압 용기(100) 표면에 면 접촉 상태를 유지할 수 있도록, 센싱부(220)의 센서 하우징(221)을 고압 용기(100) 표면측으로 가압하는 탄성 부재(270)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.When the sensing unit 220 is installed in the inner space of the node housing 210, the AE sensor node 200 is in a state where the wave impedance matching member 223 of the sensing unit 220 is in surface contact with the surface of the high-pressure container 100 It is characterized in that it further includes an elastic member 270 that presses the sensor housing 221 of the sensing unit 220 toward the surface of the high-pressure container 100 so as to maintain the .

상기 탄성 부재(270)는 노드 하우징(210) 내측에 삽입 설치된 센싱부(220)의 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 탄성파 측정 대상인 고압 용기(100)의 표면에 면 접촉 상태를 유지할 수 있도록, 노드 하우징(210)의 내부 공간에 설치되어 센싱부(220)의 센서 하우징(221)을 가압하는 구성이다.The elastic member 270 is a node so that the wave impedance matching member 223 of the sensing unit 220 inserted into the node housing 210 can maintain surface contact with the surface of the high-pressure container 100 to be measured for elastic waves. It is installed in the inner space of the housing 210 and presses the sensor housing 221 of the sensing unit 220 .

즉, 노드 하우징(210)의 내부 공간에 센싱부(220)가 설치되면, 센싱부(220)의 파동 임피던스 매칭 부재(223)는 고압 용기(100) 표면에 면 접촉 상태가 유지되어야 하는데, 이를 위한 구성이 탄성 부재(270)이다.That is, when the sensing unit 220 is installed in the inner space of the node housing 210, the wave impedance matching member 223 of the sensing unit 220 should maintain a surface contact state with the surface of the high-pressure vessel 100, which The configuration for is an elastic member (270).

구체적으로, 노드 하우징(210)은 결합 수단(예: 볼트, 탄력 밴드)에 의해 탄성파 측정 대상인 고압 용기(100) 표면에 부착 설치되며, 결합 수단(예: 볼트, 탄력 밴드)에 의해 노드 하우징(210)이 고압 용기(100) 표면에 부착 설치되면, 노드 하우징(210)은 탄성파 측정 대상인 고압 용기(100) 표면 측으로 가압된다. Specifically, the node housing 210 is attached to the surface of the high-pressure vessel 100 to be measured for elastic waves by coupling means (eg, bolts, elastic bands), and is attached to the node housing (eg, bolts, elastic bands) by coupling means (eg, bolts, elastic bands). 210) is attached to the surface of the high-pressure vessel 100, the node housing 210 is pressed toward the surface of the high-pressure vessel 100, which is an elastic wave measurement target.

이때, 고압 용기(100) 표면 측으로 가압되는 노드 하우징(210) 내측에 설치된 센싱부(220)의 파동 임피던스 매칭 부재(223) 역시 고압 용기(100) 표면에 면 접촉 상태가 되어야 하는데, 결합 수단(예: 볼트, 탄력 밴드)에 의한 가압력 만으로는 센싱부(220)의 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 고압 용기(100) 표면에 면 접촉 상태가 되도록 하기에 충분치 않다.At this time, the wave impedance matching member 223 of the sensing unit 220 installed inside the node housing 210 that is pressed toward the surface of the high-pressure vessel 100 should also be in surface contact with the surface of the high-pressure vessel 100, the coupling means ( Example: A pressing force by only a bolt or an elastic band is not sufficient to bring the wave impedance matching member 223 of the sensing unit 220 into surface contact with the surface of the high-pressure container 100 .

따라서 상기 탄성 부재(270)를 노드 하우징(210) 내측에서 센싱부(220)의 센서 하우징(221) 상측에 설치하면, 결합 수단(예: 볼트, 탄력 밴드)에 의한 가압력에 의해 탄성 부재(270)가 수축 변형하고, 수축 변형된 탄성 부재(270)의 탄성 복원력이 센서 하우징(221)을 하측 방향으로 가압하게 되어, 고압 용기(100) 표면에 대한 파동 임피던스 매칭 부재(223)의 면 접촉 상태는 안정된 면 접촉 상태로 유지된다.Therefore, when the elastic member 270 is installed on the upper side of the sensor housing 221 of the sensing unit 220 from the inside of the node housing 210, the elastic member 270 is pressed by a coupling means (eg, a bolt or an elastic band). ) is contraction-deformed, and the elastic restoring force of the contracted-deformed elastic member 270 presses the sensor housing 221 downward, so that the wave impedance matching member 223 is in contact with the surface of the high-pressure vessel 100. is maintained in a stable surface contact state.

또한, 센싱부(220)가 노드 하우징(210)의 외부 주변에 설치되는 경우, 상기 AE 센서 노드(200)는 센싱부(220)가 제공하는 파동 신호를 입력받을 수 있도록, 노드 하우징(210)에 형성되는 센싱 데이터 입력 포트(280)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the sensing unit 220 is installed around the outside of the node housing 210, the AE sensor node 200 receives a wave signal provided by the sensing unit 220, so that the node housing 210 Characterized in that it further comprises a sensing data input port 280 formed in.

도 2의 B와 같이, 센싱부(220)가 노드 하우징(210)의 외부 주변에 설치되는 경우, 센싱부(220)의 신호 인출 단자(224)와 노드 하우징(210)에 형성되는 센싱 데이터 입력 포트(280)에 신호 전송선이 연결되어 있어, 센싱부(220)에서 생성된 파동 신호가 센싱 데이터 입력 포트(280)로 입력되고, 입력된 파동 신호는 신호 처리를 위해 DAQ부(230)로 제공된다. As shown in B of FIG. 2 , when the sensing unit 220 is installed around the outside of the node housing 210, the sensing data input formed on the signal extraction terminal 224 of the sensing unit 220 and the node housing 210. Since a signal transmission line is connected to the port 280, the wave signal generated by the sensing unit 220 is input to the sensing data input port 280, and the input wave signal is provided to the DAQ unit 230 for signal processing. do.

상술한 특징을 갖는 다수의 AE 센서 노드(200)들에 의해 형성되는 노드 네트워크에 대해 도 2의 A를 참조하여 설명한다.A node network formed by a plurality of AE sensor nodes 200 having the above characteristics will be described with reference to A of FIG. 2 .

노드 네트워크를 형성하는 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)는 제어/판단 노드(300)로부터 전력과 신호 처리 조건 정보를 전송받게 되면, 전송받은 전원은 동작에 필요한 동작 전원으로 사용하고, 전송 받은 신호 처리 조건 정보에 따라 탄성파 신호를 처리하여 분석용 탄성파 정보(#1 탄성파 정보)를 생성하고, 전송 받은 전력과 신호 처리 조건 정보와 분석용 탄성파 정보(#1 탄성파 정보)를 이웃한 다른 센서 노드(#2)로 전송한다.Among the plurality of AE sensor nodes 200 forming the node network, when the leading AE sensor node (#1) receives power and signal processing condition information from the control/determination node 300, the received power is required for operation. It is used as an operating power source, and the elastic wave signal is processed according to the received signal processing condition information to generate the elastic wave information for analysis (#1 elastic wave information), and the received power and signal processing condition information and the elastic wave information for analysis (#1 elastic wave information) information) to another neighboring sensor node (#2).

선단 AE 센서 노드(#1)에 이웃한 센서 노드(#2)는 선단 AE 센서 노드(#1)로부터 전력과 신호 처리 조건 정보와 선단 AE 센서 노드(#1)가 생성한 분석용 탄성파 정보(#1 탄성파 정보)를 전송받게 되면, 전송받은 전원은 동작에 필요한 동작 전원으로 사용하고, 전송 받은 신호 처리 조건 정보에 따라 탄성파 신호를 처리하여 분석용 탄성파 정보(#2 탄성파 정보)를 생성하고, 전송 받은 전력과 신호 처리 조건 정보와 분석용 탄성파 정보(#1 탄성파 정보, #2 탄성파 정보)를 이웃한 다른 센서 노드(#3)로 전송한다.The sensor node (#2) adjacent to the leading AE sensor node (#1) contains the power and signal processing condition information from the leading AE sensor node (#1) and the seismic wave information generated by the leading AE sensor node (#1) for analysis ( When #1 elastic wave information) is received, the received power is used as operating power necessary for operation, and the elastic wave signal is processed according to the received signal processing condition information to generate elastic wave information for analysis (#2 elastic wave information), The received power, signal processing condition information, and elastic wave information for analysis (#1 elastic wave information, #2 elastic wave information) are transmitted to other neighboring sensor nodes (#3).

상기와 같은 과정이 노드 네트워크 방식으로 순차적으로 진행되며, 다수의 AE 센서 노드(200) 마지막단에 있는 후단 AE 센서 노드(#N) 역시, 전송받은 전력을 동작 전원으로 사용하고, 전송 받은 신호 처리 조건 정보에 따라 탄성파 신호를 처리하여 분석용 탄성파 정보(#N 탄성파 정보)를 생성하고, 신호 처리 조건 정보와 분석용 탄성파 정보(#1~N 탄성파 정보)를 제어/판단 노드(300)로 전송한다.The above process is sequentially performed in a node network manner, and the AE sensor node (#N) at the end of the plurality of AE sensor nodes 200 also uses the received power as operating power and processes the received signal The elastic wave signal is processed according to the condition information to generate elastic wave information for analysis (#N elastic wave information), and the signal processing condition information and the elastic wave information for analysis (#1 to N elastic wave information) are transmitted to the control/determination node 300. do.

상기 제어/판단 노드(300)는 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전력과 신호 처리 조건 정보를 제공하고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공받고, 전달된 분석용 탄성파 정보들의 유효성 검증과 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 구성이다.The control/determination node 300 provides power and signal processing condition information to the front AE sensor node (#1) among the plurality of AE sensor nodes 200, and among the plurality of AE sensor nodes 200, the rear AE A configuration for receiving signal processing condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200 from the sensor node (#N), validating the transmitted elastic wave information for analysis, and determining the possibility of explosion of the high-pressure container am.

구체적으로, 제어/판단 노드(300)는 도 6에 도시된 바와 같이,Specifically, the control/determination node 300, as shown in FIG. 6,

다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전력과 신호 처리 조건 정보를 제공하고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공받는 전력 및 정보 송수신부(310)와,Among the plurality of AE sensor nodes 200, the front AE sensor node (#1) provides power and signal processing condition information, and among the plurality of AE sensor nodes 200, the signal processing from the rear AE sensor node (#N) A power and information transceiver 310 receiving condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200;

선단 AE 센서 노드(#1)로 제공한 신호 처리 조건 정보와 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 제공받은 신호 처리 조건 정보를 비교하여, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보에 포함된 탄성파 신호들이 신호 처리 조건 정보에 따라 생성되었는지에 대한 유효성을 검증하는 유효성 검증부(320)와,Seismic wave information for analysis generated by a plurality of AE sensor nodes (200) by comparing the signal processing condition information provided to the front AE sensor node (#1) with the signal processing condition information provided from the rear AE sensor node (#N) A validation unit 320 that verifies whether the elastic wave signals included in are generated according to the signal processing condition information;

탄성파 신호들이 유효성이 있는 것으로 검증되면, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성하여 제공한 분석용 탄성파 정보들에 포함된 탄성파 신호들을 이용해 고압 용기(100)의 폭발 가능성을 판단하는 폭발 가능성 판단부(330)를 포함하는 것을 특징으로 한다.If the elastic wave signals are verified to be valid, an explosive possibility determination unit for determining the explosive possibility of the high-pressure vessel 100 using the elastic wave signals included in the elastic wave information for analysis generated and provided by the plurality of AE sensor nodes 200 It is characterized by including (330).

상기 전력 및 정보 송수신부(310)는 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전력과 신호 처리 조건 정보를 제공하고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공받는 구성이다.The power and information transmitting and receiving unit 310 provides power and signal processing condition information to the leading AE sensor node (#1) among the plurality of AE sensor nodes 200, and among the plurality of AE sensor nodes 200, the rear end This is a configuration in which signal processing condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200 are received from the AE sensor node (#N).

상기 전력 및 정보 송수신부(310)가 선단 AE 센서 노드(#1)로 제공한 전력은 노드 네트워크를 형성하는 다수의 AE 센서 노드(200)들로 노드 네트워크 방식으로 제공되어 각 AE 센서 노드(200)들의 동작 전원으로 사용된다. The power provided by the power and information transmission/reception unit 310 to the front-end AE sensor node #1 is provided to a plurality of AE sensor nodes 200 forming a node network in a node network manner, and each AE sensor node 200 ) is used as an operating power source.

또한, 전력 및 정보 송수신부(310)가 선단 AE 센서 노드(#1)로 제공한 신호 처리 조건 정보는 노드 네트워크를 형성하는 다수의 AE 센서 노드(200)들로 노드 네트워크 방식으로 제공되어 각 AE 센서 노드(200)들에 구성된 DAQ부(230)가 탄성파 신호를 생성하는 지침으로 사용된다.In addition, the signal processing condition information provided by the power and information transceiver 310 to the leading AE sensor node (#1) is provided to a plurality of AE sensor nodes 200 forming a node network in a node network manner, and each AE The DAQ unit 230 configured in the sensor nodes 200 is used as a guideline for generating acoustic wave signals.

즉, 상기 신호 처리 조건 정보는 각 AE 센서 노드(200)들에 구성된 DAQ부(230)의 DAQ 보드(232)가 센싱부(200)가 제공하는 파동 신호에서 탄성파 신호만을 추출할 때, 사용할 신호 처리 지침 조건(예: 샘플링 조건, 증폭 이득 조건 등)에 관한 정보인 것을 특징으로 한다.That is, the signal processing condition information is a signal to be used when the DAQ board 232 of the DAQ unit 230 configured in each AE sensor node 200 extracts only the elastic wave signal from the wave signal provided by the sensing unit 200 It is characterized in that it is information about processing guide conditions (eg, sampling conditions, amplification gain conditions, etc.).

음향 방출 검사법((Acoustic Emission Test)을 이용한 종래의 비파괴 검사는 결함 검사 대상체에 다수의 음향 방출 센서(Acoustic Emission Sensor)를 설치하고, 검사 대상체의 변형, 균열, 누설 또는 파괴 시에 발생하는 탄성파를 수집 및 분석하여 검사 대상체의 결함을 파악한다.Conventional non-destructive testing using an acoustic emission test (Acoustic Emission Test) installs a plurality of acoustic emission sensors on a defect test object, and detects elastic waves generated when the object is deformed, cracked, leaked, or destroyed. It collects and analyzes to identify the defects of the test object.

그러나 종래의 음향 방출 검사법((Acoustic Emission Test)을 이용한 비파괴 검사는 음향 방출 센서(Acoustic Emission Sensor)에 사전 세팅된 신호 처리 조건대로만 음향 방출 센서(Acoustic Emission Sensor)가 탄성파를 측정하고 분석하기 때문에, 현장 상황에 맞게 신호 처리 조건을 수정하기가 곤란하였다. However, in the non-destructive test using the conventional acoustic emission test, the acoustic emission sensor measures and analyzes the elastic wave only according to the signal processing conditions preset in the acoustic emission sensor. It was difficult to modify the signal processing conditions according to the field situation.

만일 신호 처리 조건을 수정하기 위해서는 검사 대상체에 부착된 음향 방출 센서(Acoustic Emission Sensor)를 새로운 신호 처리 조건으로 세팅된 새로운 음향방출 센서로 일일이 교체해야 하는 번거로움이 종래에는 있었다.Conventionally, in order to modify the signal processing condition, it is necessary to replace the acoustic emission sensor attached to the test object with a new acoustic emission sensor set to a new signal processing condition.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 다수의 AE 센서 노드(200)들과 제어/판단 노드(300)로 노드 네트워크를 구성하고, 제어/판단 노드(300)에서 현장 상황에 맞는 신호 처리 조건 정보를 노드 네트워크 방식으로 다수의 AE 센서 노드(200)들로 제공하여, 다수의 AE 센서 노드들이 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건에 따라 동일한 신호 처리 조건(예: 샘플링 조건, 증폭 이득 조건 등)으로 고압 용기(100)의 폭발 가능성을 진단할 수 있는 탄성파 신호를 파동 신호로부터 추출할 수 있도록 하는 것이다.In order to solve these conventional problems, the present invention configures a node network with a plurality of AE sensor nodes 200 and a control/determination node 300, and the control/determination node 300 performs signal processing according to the field situation Condition information is provided to a plurality of AE sensor nodes 200 in a node network manner so that the plurality of AE sensor nodes can obtain the same signal processing conditions (eg, sampling conditions) according to the signal processing conditions provided by the control/determination node 300. , amplification gain conditions, etc.), it is possible to extract an elastic wave signal capable of diagnosing the possibility of explosion of the high-pressure container 100 from a wave signal.

상기 유효성 검증부(320)는 선단 AE 센서 노드(#1)로 제공한 신호 처리 조건 정보와 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 제공받은 신호 처리 조건 정보를 비교하여, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보에 포함된 탄성파 신호들이 신호 처리 조건 정보에 따라 생성되었는지에 대한 유효성을 검증하는 구성이다.The validation unit 320 compares the signal processing condition information provided to the front AE sensor node (#1) with the signal processing condition information provided from the rear AE sensor node (#N), and obtains a plurality of AE sensor nodes (200 ) is a configuration that verifies the validity of whether the elastic wave signals included in the acoustic wave information for analysis generated by the ) are generated according to the signal processing condition information.

만일, 다수의 AE 센서 노드(200)에서 탄성파 신호 추출 시, 각기 다른 신호 처리 조건(예: 샘플링 조건, 증폭 이득 조건 등)에 의해 탄성파 신호들이 추출되면, 동일한 검사 대상체인 고압 용기(100)에서 위치별로 수집되는 탄성파 신호는 서로 다른 신호 처리 조건으로 추출된 것이어서 후술할 폭발 가능성 판단부(330)가 부정확하게 고압 용기(100)의 폭발 가능성을 판단할 수 있다.If elastic wave signals are extracted by different signal processing conditions (eg, sampling conditions, amplification gain conditions, etc.) when extracting elastic wave signals from a plurality of AE sensor nodes 200, Since the elastic wave signals collected for each location are extracted under different signal processing conditions, the explosive possibility determining unit 330 to be described later may inaccurately determine the explosive possibility of the high-pressure container 100 .

이를 해결하기 위해, 상기 유효성 검증부(320)는 선단 AE 센서 노드(#1)로 전송한 신호 처리 조건 정보와 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 전달받은 신호 처리 조건 정보의 일치 여부를 판단하여, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보에 포함된 탄성파 신호들의 유효성을 검증하는 것이다.To solve this problem, the validation unit 320 determines whether the signal processing condition information transmitted to the leading AE sensor node (#1) and the signal processing condition information transmitted from the rear AE sensor node (#N) match. , To verify the validity of the elastic wave signals included in the elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200.

즉, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전송한 신호 처리 조건 정보와 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 전달받은 신호 처리 조건 정보가 일치하면, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 추출한 탄성파 신호는 동일한 기준과 조건(예: 샘플링 조건, 증폭 이득 조건 등)으로 추출된 유효한 탄성파 신호인 것으로 검증하게 되고, 만일, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전송한 신호 처리 조건 정보와 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 전달받은 신호 처리 조건 정보가 일치하지 않으면, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 추출한 탄성파 신호는 다른 기준과 조건(예: 샘플링 조건, 증폭 이득 조건 등)으로 추출된 유효성이 없는 탄성파 신호인 것으로 검증하게 된다.That is, if the signal processing condition information transmitted to the front AE sensor node (#1) and the signal processing condition information transmitted from the rear AE sensor node (#N) match, the elastic wave signals extracted by the plurality of AE sensor nodes 200 are It is verified that it is a valid elastic wave signal extracted under the same criteria and conditions (e.g., sampling conditions, amplification gain conditions, etc.). If the signal processing condition information transmitted from #N) does not match, the elastic wave signal extracted by the plurality of AE sensor nodes 200 is an invalid elastic wave extracted under other criteria and conditions (eg, sampling condition, amplification gain condition, etc.) It verifies that it is a signal.

예를 들어, 전력선 통신 케이블(400)을 통해 신호 처리 조건 정보가 전송되는 과정에서, 전력선 통신 케이블(400) 자체의 문제로 인한 데이터 누락이나 손상 등이 발생하거나, AE 센서 노드(200) 자체에 이상이 발행하게 되면, 노드 네트워크를 구성하는 다수의 AE 센서 노드(200)들 중, 데이터 누락이나 손상 등이 발생한 지점 이후에 위치한 AE 센서 노드(200)에서는 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보와는 다른 조건으로 탄성파 신호를 생성하게 되고, 이 경우, 전력 및 정보 송수신부(310)는 선단 AE 센서 노드(#1)로 제공한 신호 처리 조건 정보와는 다른 신호 처리 조건 정보를 후단 AE 센서 노드(#N)를 통해 전달받게 된다.For example, in the process of transmitting signal processing condition information through the power line communication cable 400, data omission or damage occurs due to a problem of the power line communication cable 400 itself, or the AE sensor node 200 itself When an abnormality occurs, among the plurality of AE sensor nodes 200 constituting the node network, in the AE sensor node 200 located after the point where data loss or damage occurs, the control/determination node 300 provides An acoustic wave signal is generated under a condition different from the signal processing condition information, and in this case, the power and information transmission/reception unit 310 provides signal processing condition information different from the signal processing condition information provided to the front-end AE sensor node (#1) is received through the rear end AE sensor node (#N).

이러한 경우, 유효성 검증부(320)는 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보에 포함된 탄성파 신호들은 유효성이 없는 것으로 검증하게 되는 것이다.In this case, the validation unit 320 verifies that the elastic wave signals included in the elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200 are invalid.

상기 폭발 가능성 판단부(330)는 유효성이 검증된 분석용 탄성파 정보들을 이용해 고압 용기(100)의 폭발 가능성을 판단하는 구성이다.The explosive possibility determining unit 330 is a component that determines the explosive possibility of the high-pressure vessel 100 by using seismic wave information for analysis whose validity has been verified.

상술한 바와 같이, 탄성파는 물체의 내부 구조 변위가 발생하는 경우 발생하는 파동으로, 고압 용기(100)의 내부에 저장된 수소 가스와 같은 고압 가스의 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 structure of an object is displaced. As the pressure of the high-pressure gas such as hydrogen gas stored inside the high-pressure vessel 100 increases, the internal structure of the high-pressure vessel 100 is displaced. (elastic deformation → plastic deformation → crack (crack) occurrence), after a crack, which is the final result of internal structural displacement, occurs in the high-pressure vessel 100, when the increasing pressure of the high-pressure gas is concentrated on the vulnerable crack, the high-pressure vessel 100 explode

도 7을 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.Referring to FIG. 7, when external stress (in the case of the present invention, the pressure inside the high-pressure vessel) is applied to the metal structure (including the high-pressure vessel of the present invention), the pattern of occurrence frequency per unit time for each time order of elastic waves generated in the metal structure Describe the features.

도 7의 A는 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.7A is a graph of test results obtained by measuring the generation frequency per unit time of an elastic wave signal generated in chronological order in a metal structure (including the high-pressure vessel of the present invention) to which external stress (internal pressure of the present invention) is applied, and the vertical axis of the graph is It is the generation frequency of elastic waves per unit time, the horizontal axis of the graph represents time, the blue bar graph represents the degree of elastic wave generation frequency per unit time, and the red line graph represents external stress.

도 7의 B는 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.7B is an elastic wave generation cumulative graph in which the frequency of occurrence per unit time of elastic wave signals generated in chronological order in a metal structure to which external stress is applied is accumulated. represents a graph.

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, 도7의 B와 같은, 탄성파 발생 누적 그래프를 도출할 수 있다.That is, when external stress (in the case of the present invention, internal pressure of the high-pressure vessel) is applied to the metal structure (including the high-pressure vessel of the present invention), when the frequency of occurrence per unit time of elastic waves generated in the metal structure is accumulated for each time interval, As shown in B of 7, a graph of accumulative generation of elastic waves can be derived.

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 container 100), first, an internal elastic deformation called Structural displacement occurs, and if external stress continues to increase after elastic deformation, internal structural displacement called plastic deformation occurs.

즉, 외부 응력이 금속구조물에 인가되는 경우, 도 7의 A에 도시된 바와 같이, 탄성변형이 먼저 발생하고(도 7의 A의 Ⅰ 구간), 이어서, 외부 응력이 지속 증가하여 항복강도(소성변형이 발생하기 시작하는 변곡점 강도)를 초과하게 되면, 소성변형이 발생한다(도 7의 A의 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 구간).That is, when external stress is applied to the metal structure, as shown in A of FIG. 7, elastic deformation occurs first (section I of A of FIG. 7), and then the external stress continuously increases to increase the yield strength (plasticity) When the strength of the inflection point at which deformation starts to occur) is exceeded, plastic deformation occurs (sections II, III, and IV in A of FIG. 7).

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 combined in a lattice structure. When an external stress is applied to a metal structure, metal atoms consume energy to generate counterstress against the external stress so that the lattice structure in the form of bonding is not deformed. The lattice structure, which is a combination of atoms, is deformed, 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 easily deformed by external stress and is vulnerable to deformation, and there is a lattice structure that is resistant to deformation even when a considerable external stress is applied. The transformation of the lattice structure of metal atoms described in the present invention means the transformation of 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.The deformation of the lattice structure, which is a combination of metal atoms, means the generation of elastic waves, so the frequency of occurrence of elastic waves is determined in proportion to the degree of deformation of the lattice structure, which is a combination of metal atoms. That is, when the deformation of the lattice structure increases, the generation of elastic waves increases and the frequency of occurrence of elastic waves increases. When the deformation of the lattice structure decreases, the generation of elastic waves decreases and the frequency of occurrence of elastic waves decreases.

탄성변형이 발생하는 시간 구간인, 도 7의 A의 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 (section I) of A of FIG. 7, which is the time section in which elastic deformation occurs, metal atoms consume energy so that the lattice structure in the form of a bond is not deformed by external stress to counter stress against external stress. causes

이 과정에서 금속 원자들의 격자구조에 탄성변형(외부 응력이 제거되는 경우, 격자구조가 원상 복귀되는 변형)이 발생하면서 제1 발생 빈도(도 7의 A의 Ⅰ 구간의 파란색 막대그래프가 나타내는 발생 빈도)의 단위 시간당 발생 빈도로 탄성파가 발생한다.In this process, elastic deformation (transformation in which the lattice structure returns to its original state when the external stress is removed) occurs in the lattice structure of metal atoms, and the first occurrence frequency (frequency of occurrence indicated by the blue bar graph in section Ⅰ of A in FIG. 7) ), elastic waves are generated with a frequency of occurrence per unit time.

도 7의 B를 참고하면, 제1 발생 빈도의 단위 시간당 발생 빈도로 발생하기 시작하는 탄성파에 의해, 해당 구간인 탄성변형 구간(도 7의 A의 Ⅰ 구간)에서 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기가 일정 기울기로 증가하기 시작한다.Referring to B of FIG. 7 , the slope of the cumulative graph of elastic wave generation is constant in the elastic deformation section (section I of FIG. starts to increase with a slope.

소성변형이 발행하는 시간 구간인 소성변형 구간은, 도 7의 A에 도시된 바와 같이, 제1 소성변형 구간(Ⅱ 구간), 제2 소성변형 구간(Ⅲ 구간), 크랙 발생 구간(Ⅳ 구간)으로 구분된다.The plastic deformation period, which is a time period in which plastic deformation is issued, is a first plastic deformation period (II period), a second plastic deformation period (III period), and a crack occurrence period (IV period), as shown in A of FIG. are separated by

상기 제1 소성변형 구간(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 (II section), the metal atoms have maximum energy so that the elastically deformed lattice structure is not permanently deformed by an external stress applied in excess of the yield strength (inflection point strength at which plastic deformation begins to occur) It consumes energy to generate a counterstress against the external stress.

이 과정에서 대항 응력에도 불구하고 탄성 변형된 금속 원자들의 격자구조 중, 변형에 취약한 격자구조 대부분은 영구 변형이 일어나면서 제2 발생 빈도(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(Ⅱ 구간)은 시간 구간이 짧은 특성이 있다.In this process, among the lattice structures of elastically deformed metal atoms, most of the lattice structures vulnerable to deformation undergo permanent deformation and the second occurrence frequency (the occurrence frequency indicated by the blue bar graph in section II, the first occurrence frequency) The first plastic deformation section (section II) in which elastic waves are generated at the maximum frequency per unit time is characterized by a short time section.

도 7의 B를 참고하면, 제2 발생 빈도(도 7의 A의 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 7의 A의 Ⅱ 구간)에서 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기가 급격히 증가하게 된다.Referring to B of FIG. 7, by the elastic wave generated at the maximum frequency per unit time of the second frequency of occurrence (the frequency of occurrence indicated by the blue bar graph of section II of A of FIG. 7, greater than the first frequency of occurrence), In the corresponding section, the first plastic deformation section (section II in A of FIG. 7), the slope of the cumulative graph of elastic wave generation rapidly increases.

상기 제2 소성변형 구간(도 7의 A의 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 A in FIG. 7), the lattice structure is not permanently deformed, the remaining metal atoms are not deformed, and the remaining lattice structure is not permanently deformed. External stress applied in excess of the yield strength creates a counter-stress that opposes

이 과정에서 대항 응력에도 불구하고 영구 변형되지 않고 남아있는 금속 원자들의 격자구조들 역시 영구 변형이 일어나면서 제3 발생 빈도(도 7의 A의 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 remain without being permanently deformed despite the counterstress are also permanently deformed, and the third frequency of occurrence (the frequency of occurrence indicated by the blue bar graph in section Ⅲ of A in FIG. 7, the first Elastic waves are generated with a frequency of occurrence per unit time of less than the frequency of occurrence.

도 7의 B를 참고하면, 해당 구간인 제2 소성변형 구간(도 7의 A의 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 7의 A의 Ⅱ 구간)에서 영구 변형이 발생하고, 영구 변형되지 않고 남아있는 격자구조가 제2 소성변형 구간(도 7의 A의 Ⅲ 구간)에서 영구 변형이 되기 때문이다.Referring to B of FIG. 7, the slope of the cumulative graph of elastic wave generation in the corresponding section, the second plastic deformation section (section III of A in FIG. 7), has a saturation characteristic that slightly increases, which has a lattice structure vulnerable to deformation. Among the lattice structures of metal atoms, permanent deformation occurs in most of the lattice structures in the first plastic deformation section (section II in A of FIG. This is because it is permanently deformed in Section III).

상기 크랙 발생 구간(도 7의 A의 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. There is no lattice structure of permanently deformed metal atoms in the crack generation section (section IV in A of FIG. 7). As described above, among the lattice structures of metal atoms constituting the metal structure, there is a lattice structure that is easily deformed by external stress and is vulnerable to deformation, and a lattice structure that is resistant to deformation is not easily deformed even when a considerable external stress is applied. there is.

변형에 취약한 격자구조 대부분이 상기 제1 소성변형 구간(도 7의 A의 Ⅱ 구간)과 제2 소성변형 구간(도 7의 A의 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 A of FIG. 7) and the second plastic deformation section (section III in FIG. Although there is no lattice structure of metal atoms that is permanently deformed by this, cracks (invisible defects) that become explosion points are generated by increasing external stress.

즉, 크랙 발생 구간(도 7의 A의 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, the crack occurrence section (section IV in A of FIG. 7) is the time point at which plastic deformation is completed, and a number of invisible cracks (invisible defects) that become explosion points are generated, and when external stress continues to increase, cracks (invisible defects) will grow into cracks (visible defects).

따라서 금속 원자들의 격자구조에 영구 변형이 발생하지 않는 크랙 발생 구간(도 7의 A의 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 where permanent deformation does not occur in the lattice structure of metal atoms (section IV in A of FIG. 7), elastic waves do not occur, but cracks, which are invisible defects, occur, and cracks grow due to increasing external stress. As a result, cracks, which are visible defects, occur.

도 7의 B를 참고하면, 해당 구간인 크랙 발생 구간(도 7의 A의 Ⅳ 구간)에서는 탄성파 발생이 없어, 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기는 0으로 기울기 변화가 없다. Referring to B of FIG. 7 , no elastic wave is generated in the crack generation section (section IV of A of FIG. 7 ), which is the corresponding section, so the slope of the cumulative graph of elastic wave generation is 0, and there is no change in 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 7의 B에 도시된 바와 같이, 파단(폭발) 순간 탄성파 발생 누적 그래프의 기울기가 급격히 증가하게 된다.If the external stress continues to increase even after cracks, which are visible defects due to the growth of cracks by the increasing external stress, occur, if the external stress (in the present invention, the pressure inside the high-pressure vessel) is concentrated on a specific crack, Fracture (explosion of the high-pressure vessel of the present invention) occurs at the crack where stress is concentrated. At the moment of fracture (explosion), external stress is rapidly reduced, and many elastic waves are generated due to the impact of fracture (explosion). That is, as shown in B of FIG. 7 , the slope of the cumulative graph of elastic wave generation rapidly increases at the moment of fracture (explosion).

이상을 정리하면, 도 7의 A에 도시된 바와 같이, 시간 구간별 탄성파의 단위 시간당 발생 빈도는, 제1 소성변형 구간(Ⅱ 구간)에서 가장 크고, 다음이 탄성변형 구간(Ⅰ 구간)이고, 다음이 제2 소성변형 구간(Ⅲ 구간)이고, 크랙 발생 구간(Ⅳ 구간)에서는 0이 된다.In summary, as shown in A of FIG. 7, the frequency of occurrence per unit time of elastic waves for each time section is the highest in the first plastic deformation section (section II), followed by the elastic deformation section (section I), Next is the second plastic deformation section (section III), and it becomes 0 in the crack generation section (section IV).

도 7의 B에 도시된 바와 같이, 탄성파 발생 누적 그래프는 탄성변형 구간(도 7의 A의 Ⅰ 구간)에서는 탄성파들이 발생하기 시작하므로 일정 기울기로 증가하기 시작하고, 짧은 시간 구간인 제1 소성변형 구간(도 7의 A의 Ⅱ 구간)에서는 갑자기 많은 탄성파가 발생하므로 기울기가 급작스럽게 증가하고, 제2 소성변형 구간(도 7의 A의 Ⅲ 구간)에서는 탄성파들이 산발적으로 발생하므로 기울기가 포화 특성을 갖으며 약간 증가하고, 크랙 발생 구간(도 7의 A의 Ⅳ 구간)에서는 탄성파 발생이 없어 기울기가 0으로 수렴하게 된다. As shown in B of FIG. 7, the elastic wave generation cumulative graph starts to increase with a certain slope because elastic waves start to be generated in the elastic deformation section (section I of A in FIG. 7), and the first plastic deformation, which is a short time section, In the section (section Ⅱ in A of FIG. 7), the slope suddenly increases because many elastic waves suddenly occur, and in the second plastic deformation section (section Ⅲ in FIG. and slightly increases, and in the crack occurrence section (IV section in A of FIG. 7), the slope converges to 0 because no elastic wave is generated.

상술한 외부 응력이 가해지는 금속구조물에서 시간 구간별로 발생하는 탄성파의 단위 시간당 발생 빈도 패턴 특징을 이용해, 본 발명의 폭발 가능성 판단부(330)는 유효성이 검증된 분석용 탄성파 정보들을 이용해 고압 용기(100)의 폭발 가능성을 판단한다.Using the characteristics of the generation frequency pattern per unit time of the elastic wave generated in each time section in the metal structure to which the external stress is applied, the explosive possibility determination unit 330 of the present invention uses the validated elastic wave information for analysis to determine the high-pressure container ( 100) to determine the possibility of explosion.

구체적으로, 상기 폭발 가능성 판단부(330)는 정보 송수신부(310)를 통해 수신된 분석용 탄성파 정보들에 포함된 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 판단한다. Specifically, the explosive possibility determination unit 330 determines the frequency of occurrence per unit time of the elastic wave signal included in the elastic wave information for analysis received through the information transmission and reception unit 310, and the frequency of occurrence per unit time of the determined elastic wave signal. A seismic wave generation accumulation graph is calculated by accumulating in time order, and if the pattern feature of the calculated elastic wave generation accumulation graph corresponds to the first pattern feature, the high-pressure vessel 100 is determined to be in a first dangerous state with a possibility of explosion in the future, If the pattern feature of the calculated cumulative elastic wave generation graph corresponds to the second pattern feature, it is determined that the high-pressure vessel 100 is in a second dangerous state with the possibility of an immediate 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 특징인 것을 특징으로 한다.The first pattern characteristic is that when an external stress is applied to the metal structure, the metal structure undergoes elastic deformation, and the elastic wave signal generated in the process of plastic deformation following the progress of elastic deformation is generated per unit time in order of time It is characterized in that it is a pattern feature of the cumulative elastic wave generation graph accumulated by .

또한, 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.In addition, the second pattern characteristic is that when external stress is applied to the metal structure, the metal structure is elastically deformed, plastic deformation is completed following the elastic deformation, and cracks are generated following the completion of the plastic deformation. It is characterized in that it is a pattern feature of an elastic wave generation accumulation graph in which the frequency of occurrence per unit time of the generated elastic wave signal is accumulated in time order.

상기 제1, 2 패턴 특징을 도 7의 B에 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 7의 B에 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 7의 B에 도시된 탄성파 발생 누적 그래프 부분에 해당한다.When the first and second pattern features are matched with the elastic wave generation accumulation graph shown in FIG. Corresponds to the portion of the elastic wave generation accumulation graph shown in B of FIG. 7 where the slope suddenly increases, and after the slope suddenly increases, the slope increases to have a certain saturation, and the second pattern feature is the slope of the elastic wave generation accumulation graph. The pattern initially increases with a certain slope, then the slope suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, after the slope suddenly increases, the slope increases to have a certain saturation, and after the slope increases to have a certain saturation, the slope does not change This corresponds to the portion of the elastic wave generation accumulation graph shown in B of FIG. 7 where the slope converges to 0.

즉, 정보 송수신부(310)를 통해 수신된 분석용 탄성파 정보들에 포함된 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(330)는 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인 것으로 판단한다.That is, the occurrence frequency of the elastic wave signal per unit time included in the elastic wave information for analysis received through the information transceiver 310 is determined, and the generation frequency of the determined elastic wave signal per unit time is accumulated in time order to generate the elastic wave. If the slope pattern of the cumulative graph initially increases with a certain slope, then the slope suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, and after the slope suddenly increases, the slope is characterized by a pattern in which the slope increases to have a certain degree of saturation, an explosion possibility determination unit ( 330 ) determines that the high-pressure container 100 is in a first dangerous state with a possibility of future explosion.

또한, 정보 송수신부(310)를 통해 수신된 분석용 탄성파 정보들에 포함된 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(330)는 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인 것으로 판단한다.In addition, the occurrence frequency of the elastic wave signal per unit time included in the elastic wave information for analysis received through the information transceiver 310 is determined, and the generation of the elastic wave calculated by accumulating the frequency of occurrence per unit time of the determined elastic wave signal in time order is generated. The slope pattern of the stacked graph initially increases with a certain slope, then the slope suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, after the slope suddenly increases, the slope increases to have a certain saturation, and then the slope increases to have a certain saturation , If the slope is converging to 0 without changing the slope, the explosive possibility determination unit 330 determines that the high-pressure container 100 is in the second dangerous state with the possibility of immediate explosion.

상기와 같은 고압 용기(100)의 즉시 폭발 가능성 판단은 정보 송수신부(310)를 통해 수신된 분석용 탄성파 정보들에 각각 들어있는 다수의 탄성파 신호를 이용해 판단한다.The determination of the possibility of immediate explosion of the high-pressure container 100 as described above is determined using a plurality of elastic wave signals respectively included in the elastic wave information for analysis received through the information transmitting and receiving unit 310 .

만일, 노드 네트워크 형성을 위해, 고압 용기(100) 표면에 설치된 AE 센서 노드(200) 갯수가 N개이면, 정보 송수신부(310)를 통해 수신된 분석용 탄성파 정보의 갯수는 N개가 되고, 탄성파 신호의 갯수 역시 N개가 된다.If the number of AE sensor nodes 200 installed on the surface of the high-pressure vessel 100 is N to form a node network, the number of elastic wave information for analysis received through the information transceiver 310 is N, and the elastic wave The number of signals is also N.

따라서 N개의 탄성파 신호들에 대해 상기와 같이 각각 분석한 결과, 하나라도 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되면, 고압 용기(100)는 폭발 가능성이 있는 것으로 판단하는 것이다.Therefore, as a result of analyzing each of the N elastic wave signals as described above, if even one is determined to have a possibility of explosion, it is determined that the high-pressure container 100 has a possibility of explosion.

한편, 상기 제어/판단 노드(300)는 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성하여 제공한 분석용 탄성파 정보들과 사전 저장된 정보를 이용해 고압 용기에서 발생한 구조 결함의 발생 위치 정보를 생성하는 결함 위치 정보 생성부(340)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the control/determination node 300 uses seismic wave information for analysis generated and provided by a plurality of AE sensor nodes 200 and pre-stored information to generate location information of structural defects generated in the high-pressure container. Defect location It is characterized in that it further includes an information generator 340.

결함 위치 정보 생성부(340)에는 고압 용기를 좌표화한 고압 용기 좌표 정보, 고압 용기 좌표 상의 AE 센서 노드(200)들의 설치 위치 좌표 정보, 고압 용기에서 발생 가능한 탄성파의 전파 속도 정보가 사전 저장되어 있다.In the defect location information generation unit 340, high-pressure vessel coordinate information in which the high-pressure vessel is coordinated, installation position coordinate information of the AE sensor nodes 200 on the high-pressure vessel coordinates, and propagation speed information of elastic waves that can be generated in the high-pressure vessel are stored in advance. there is.

즉, 상기 결함 위치 정보 생성부(340)는 분석용 탄성파 정보에 포함되어 있는 AE 센서 노드들의 고유 식별 정보와 탄성파 감지 시간 정보들과 사전 저장된 고압 용기에서 발생 가능한 탄성파의 전파 속도 정보를 이용해, 결함 발생 위치에서 각 AE 센서 노드들까지의 거리 정보들을 산출하고, 산출된 거리 정보들과 사전 저장된 AE 센서 노드들의 설치 위치 좌표 정보를 이용해, 고압 용기에서 발생한 구조 결함의 발생 위치 정보를 생성한다.That is, the defect location information generation unit 340 uses the unique identification information of AE sensor nodes and elastic wave detection time information included in the elastic wave information for analysis and the propagation speed information of elastic waves that can be generated in a pre-stored high-pressure container to detect defects. Distance information from the occurrence location to each AE sensor node is calculated, and information on the occurrence location of the structural defect occurring in the high-pressure container is generated using the calculated distance information and pre-stored installation location coordinate information of the AE sensor nodes.

구체적으로, 결함 위치 정보 생성부(340)는 각 AE 센서 노드(200)들이 전송한 분석용 탄성파 정보에 포함되어 있는 AE 센서 노드(200)들의 고유 식별 정보와 탄성파 감지 시간 정보들과 사전 저장된 고압 용기에서 발생 가능한 탄성파의 전파 속도 정보를 이용해 결함 발생 위치에서 각 AE 센서 노드(200)들까지의 거리 정보들을 산출한다.Specifically, the defect location information generation unit 340 generates unique identification information and elastic wave detection time information of the AE sensor nodes 200 included in elastic wave information for analysis transmitted by each AE sensor node 200 and pre-stored high pressure Distance information from a defect occurrence position to each AE sensor node 200 is calculated using propagation speed information of an elastic wave that can be generated in the container.

결함 발생 위치와 각 AE 센서 노드(200)들 사이 거리는 각기 다르기 때문에, 결함 발생 위치에서 각 AE 센서 노드(200)들로 탄성파가 전파되는 시간 역시 차이를 갖게 되며, 이로 인해, 각 AE 센서 노드(200)들이 전송한 분석용 탄성파 정보에 포함되어 있는 탄성파 감지 시간에 시간차가 존재한다.Since the distance between the defect occurrence location and each AE sensor node 200 is different, the propagation time of the elastic wave from the defect occurrence location to each AE sensor node 200 also has a difference. As a result, each AE sensor node ( 200), there is a time difference between the elastic wave detection time included in the elastic wave information for analysis.

도 8을 예를 들면, 결함 발생 위치에 가장 가까워 가장 빨리 탄성파를 감지한 #1 AE 센서 노드(200)가 전송한 분석용 탄성파 정보에 포함되어 있는 탄성파 감지 시간이 (T1), 그 다음으로 탄성파를 감지한 #2 AE 센서 노드(200)가 전송한 분석용 탄성파 정보에 포함되어 있는 탄성파 감지 시간이 (T2), 그 다음으로 탄성파를 감지한 #3 AE 센서 노드(200)가 전송한 분석용 탄성파 정보에 포함되어 있는 탄성파 감지 시간이 (T3), 마지막으로 탄성파를 감지한 #4 AE 센서 노드(200)가 전송한 분석용 탄성파 정보에 포함되어 있는 탄성파 감지 시간이 (T4) 라고 가정하면, 각 감지 시간차

Figure 112022108825406-pat00001
(T1과 T2의 시간차),
Figure 112022108825406-pat00002
와 (T1과 T3의 시간차),
Figure 112022108825406-pat00003
(T1과 T4의 시간차)를 산출할 수 있게 된다.8, the elastic wave detection time included in the elastic wave information for analysis transmitted by the #1 AE sensor node 200, which detected the elastic wave the fastest and closest to the location of the defect occurrence (T1), followed by the elastic wave The elastic wave detection time (T2) included in the elastic wave information for analysis transmitted by the #2 AE sensor node 200 that detected Assuming that the elastic wave detection time included in the elastic wave information is (T3) and the elastic wave detection time included in the elastic wave information for analysis transmitted by the #4 AE sensor node 200 that has finally detected the elastic wave is (T4), Each detection time difference
Figure 112022108825406-pat00001
(time difference between T1 and T2),
Figure 112022108825406-pat00002
and (time difference between T1 and T3),
Figure 112022108825406-pat00003
(Time difference between T1 and T4) can be calculated.

상기 감지 시간차

Figure 112022108825406-pat00004
은 결함 발생 위치와 #2 AE 센서 노드(200) 사이의 거리 S2가 결함 발생 위치와 #1 AE 센서 노드(200) 사이의 거리 S1 보다 더 멀어 발생하는 탄성파 감지 시간차를 의미하고, 감지 시간차
Figure 112022108825406-pat00005
는 결함 발생 위치와 #3 AE 센서 노드(200) 사이의 거리 S3가 결함 발생 위치와 #1 AE 센서 노드(200) 사이의 거리 S1 보다 더 멀어 발생하는 탄성파 감지 시간차를 의미하고, 감지 시간차
Figure 112022108825406-pat00006
는 결함 발생 위치와 #4 AE 센서 노드(200) 사이의 거리 S4가 결함 발생 위치와 #1 AE 센서 노드(200) 사이의 거리 S1 보다 더 멀어 발생하는 탄성파 감지 시간차를 의미한다.above detection time difference
Figure 112022108825406-pat00004
denotes a seismic wave detection time difference that occurs when the distance S2 between the defect occurrence position and the #2 AE sensor node 200 is greater than the distance S1 between the defect occurrence position and the #1 AE sensor node 200, and the detection time difference
Figure 112022108825406-pat00005
denotes the elastic wave detection time difference that occurs when the distance S3 between the defect occurrence position and the #3 AE sensor node 200 is greater than the distance S1 between the defect occurrence position and the #1 AE sensor node 200, and the detection time difference
Figure 112022108825406-pat00006
denotes a seismic wave detection time difference that occurs when the distance S4 between the defect location and the #4 AE sensor node 200 is greater than the distance S1 between the defect location and the #1 AE sensor node 200.

산출된 감지 시간차 정보들과 사전 저장된 정보인 고압 용기에서 발생 가능한 탄성파의 전파 속도 정보를 이용하면, 결함 발생 위치에서 각 AE 센서 노드(200)들까지의 거리 정보들을 산출할 수 있게 된다. Using the calculated detection time difference information and pre-stored information on the propagation speed of elastic waves that can be generated in the high-pressure vessel, it is possible to calculate distance information from the defect occurrence position to each AE sensor node 200 .

도 8을 예를 들면, S1은 결함 발생 위치에서 #1 AE 센서 노드(200)까지의 거리(고압용기에서의 탄성파 전파 속도×(기준 시간 T와 T1의 시간차)), S2는 결함 발생 위치에서 #2 AE 센서 노드(200)까지의 거리(S1 + (고압용기에서의 탄성파 전파 속도×

Figure 112022108825406-pat00007
)), S3는 결함 발생 위치에서 #3 AE 센서 노드(200)까지의 거리(S1 + (고압용기에서의 탄성파 전파 속도×
Figure 112022108825406-pat00008
)), S4는 결함 발생 위치에서 #4 AE 센서 노드(200)까지의 거리(S1 + (고압용기에서의 탄성파 전파 속도×
Figure 112022108825406-pat00009
))를 의미한다.Taking FIG. 8 as an example, S1 is the distance from the defect location to the #1 AE sensor node 200 (elastic wave propagation speed in the high-pressure vessel × (time difference between reference time T and T1)), and S2 is the location of the defect #2 Distance to the AE sensor node 200 (S1 + (Seismic wave propagation velocity in the high-pressure vessel ×
Figure 112022108825406-pat00007
)), S3 is the distance from the defect occurrence position to the #3 AE sensor node 200 (S1 + (elastic wave propagation speed in the high-pressure vessel ×
Figure 112022108825406-pat00008
)), and S4 is the distance from the defect location to the #4 AE sensor node 200 (S1 + (speed of acoustic wave propagation in the high-pressure vessel ×
Figure 112022108825406-pat00009
)) means

결함 위치 정보 생성부(340)는 산출된 거리 정보들과 사전 저장된 AE 센서 노드(200)들의 설치 위치 좌표 정보를 이용해 시설물 좌표 상의 결함 발생 위치에 대한 좌표 정보를 생성한다.The defect location information generation unit 340 generates coordinate information on a defect location on facility coordinates using the calculated distance information and pre-stored installation location coordinate information of the AE sensor nodes 200 .

즉, 시설물 좌표 상의 결함 발생 위치에 대한 좌표 정보가 고압 용기에서 발생한 구조 결함의 발생 위치 정보가 되는 것이다.That is, the coordinate information on the location of the defect on the coordinates of the facility becomes information on the location of the structural defect that occurred in the high-pressure vessel.

도 8을 예를 들면, 고압 용기 좌표상에 #1 AE 센서 노드(200)의 설치 위치 좌표(X1 , Y1)를 원점으로 하고 반지름이 S1인 원과 #2 AE 센서 노드(200)의 설치 위치 좌표(X2 , Y2)를 원점으로 하고 반지름이 S2인 원과 #3 AE 센서 노드(200)의 설치 위치 좌표(X3 , Y3)를 원점으로 하고 반지름이 S3인 원과 #4 AE 센서 노드(200)의 설치 위치 좌표(X4 , Y4)를 원점으로 하고 반지름이 S4인 원을 형성한 후. 4개의 원이 공통으로 만나는 점의 좌표가 고압 용기에서 발생한 구조 결함의 발생 위치 좌표가 되는 것이다.Referring to FIG. 8 as an example, the origin is the coordinates (X 1 , Y 1 ) of the #1 AE sensor node 200 on the high-pressure vessel coordinates, and the circle with the radius S1 and the #2 AE sensor node 200 A circle with the installation location coordinates (X 2 , Y 2 ) as the origin and a radius of S2 and #3 A circle with the installation location coordinates (X 3 , Y 3 ) of the AE sensor node 200 as the origin and a radius of S3 and # 4 After forming a circle with a radius S4 with the coordinates (X 4 , Y 4 ) of the installation location of the AE sensor node 200 as the origin. The coordinates of the point where the four circles meet in common become the location coordinates of the occurrence of structural defects in the high-pressure container.

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, if it is determined that the high-pressure container 100 may explode in the future or may explode immediately, it is necessary to display the state of the high-pressure container 100 to prevent safety accidents.

이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어/판단 노드(300)는 고압 용기(100)의 상태를 표시하는 용기 상태 표시부(350)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.To this end, as shown in FIG. 6 , the control/determination node 300 is characterized in that it is configured to further include a container state display unit 350 displaying the state of the high-pressure container 100 .

용기 상태 표시부(350)가 구성되는 경우, 상기 폭발 가능성 판단부(330)는 고압 용기(100)가 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되는 경우, 용기 상태 표시부(350)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 350 is configured, the explosion possibility determination unit 330 displays an explosion possibility warning message on the container state display unit 350 when it is determined that the high-pressure container 100 has a possibility of explosion. It is displayed so that people at the site where the high-pressure container 100 is installed are guided so that they can evacuate the site.

또한, 상기 폭발 가능성 판단부(330)는 용기 상태 표시부(350)에 고압 용기(100)의 폭발 가능성 경고 메시지 표시 시, 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인지, 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인지에 대한 정보와 고압 용기(100)의 폭발 가능 지점 위치 정보도 함께 표시하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the warning message indicating the possibility of explosion of the high-pressure container 100 is displayed on the container state display unit 350, the explosive possibility determination unit 330 determines whether the high-pressure container 100 is in a first dangerous state with a possibility of future explosion, It is characterized in that information on whether the second dangerous state in which the 100 is immediately explosive and information on the location of an explosive point of the high-pressure container 100 are also displayed together.

예를 들어, 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인 것으로 판단되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 폭발 가능성 판단부(330)는 용기 상태 표시부(340)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.For example, when it is determined that the high-pressure vessel 100 is in a first dangerous state with a possibility of future explosion, as shown in FIG. 100) displays a warning message (e.g., cracks are occurring and there is a possibility of explosion in the future, so a message to lower the high-pressure gas pressure and check the state of the high-pressure container) indicating that the first dangerous state is likely to explode in the future.

또한, 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인 것으로 판단되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 폭발 가능성 판단부(330)는 용기 상태 표시부(340)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, when it is determined that the high-pressure container 100 is in a second dangerous state with a possibility of immediate explosion, as shown in FIG. 8, the explosive possibility determination unit 330 displays the high-pressure container 100 A warning message (e.g., a message to evacuate nearby personnel because there is a possibility of immediate explosion) is displayed indicating that is in a second danger state with a possibility of immediate explosion.

또한, 경고 메시지 표시와 함께 고압 용기(100)의 폭발 가능 지점 위치 정보도 함께 표시한다. 예를 들어, " 고압 용기 좌표상 좌표 (X,Y) 지점에 폭발 가능성이 있음" 이란 정보를 표시하는 것이다. In addition, along with the display of the warning message, information on the location of the explosive point of the high-pressure container 100 is also displayed. For example, the information "There is a possibility of explosion at the coordinates (X,Y) of the high-pressure container" is displayed.

상기 전력선 통신 케이블(400)은 전력과 신호 처리 조건 정보와 분석용 탄성파 정보들이 전송될 수 있도록, 다수의 AE 센서 노드(200)들과 제어/판단 노드(300)를 상호 연결하는 구성이다.The power line communication cable 400 is a component that interconnects a plurality of AE sensor nodes 200 and a control/determination node 300 so that power and signal processing condition information and seismic wave information for analysis can be transmitted.

구체적으로, 전력선 통신 케이블(400)은 도 9에 도시된 바와 같이, Specifically, the power line communication cable 400, as shown in FIG. 9,

구리 재질의 원통형 망사 형태인 쉴드 케이블(410)과,A shield cable 410 in the form of a cylindrical mesh made of copper,

쉴드 케이블(410) 내측에 형성되는 포지티브 코어와 네거티브 코어로 구성되는 코어부(420)와,A core portion 420 composed of a positive core and a negative core formed inside the shield cable 410;

쉴드 케이블(410) 외측에 형성되는 절연 피복(430)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it consists of an insulating coating 430 formed on the outside of the shield cable 410.

포지티브 코어와 네거티브 코어로 구성되는 코어부(420)를 통해 전력과 데이터(신호 처리 조건 정보, 분석용 탄성파 정보)가 전송되고, 구리 재질의 원통형 망사 형태인 쉴드 케이블(410)을 통해, 외부 요인에 의해 코어부(420)를 통해 전송되는 정보의 손실이 발생하지 않도록 보호된다.Power and data (signal processing condition information, acoustic wave information for analysis) are transmitted through the core part 420 composed of a positive core and a negative core, and external factors are transmitted through a shield cable 410 in the form of a cylindrical mesh made of copper. Thus, information transmitted through the core unit 420 is protected from loss.

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 above with the accompanying drawings, this is an illustrative example of a preferred embodiment of the present invention, but does not limit the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments, and this It will be obvious that those skilled in the art include modifications within the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 고압 용기
200 : AE 센서 노드
300 : 제어/판단 노드
400 : 전력선 통신 케이블
100: high-pressure vessel
200: AE sensor node
300: control/determination node
400: power line communication cable

Claims (13)

탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템에 있어서,
고압가스가 내부에 저장되는 고압 용기(100)와;
고압 용기(100)에서 발생하는 파동을 감지하고, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 감지한 파동으로부터 탄성파 신호를 추출하여 분석용 탄성파 정보를 생성하고, 생성한 분석용 탄성파 정보가 네트워크 방식으로 제어/판단 노드(300)로 전달되도록, 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되어 노드 네트워크를 형성하는 다수의 AE 센서 노드(200)와;
다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전력과 신호 처리 조건 정보를 제공하고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공받고, 전달된 분석용 탄성파 정보들의 유효성 검증과 고압 용기의 폭발 가능성을 판단하는 제어/판단 노드(300)와;
다수의 AE 센서 노드(200)들과 제어/판단 노드(300)를 상호 연결하는 전력선 통신 케이블(400)을 포함하고,

상기 제어/판단 노드(300)는,
다수의 AE 센서 노드(200) 중, 선단 AE 센서 노드(#1)로 전력과 신호 처리 조건 정보를 제공하고, 다수의 AE 센서 노드(200) 중, 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 신호 처리 조건 정보와 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보들을 제공받는 전력 및 정보 송수신부(310)와,
선단 AE 센서 노드(#1)로 제공한 신호 처리 조건 정보와 후단 AE 센서 노드(#N)로부터 제공받은 신호 처리 조건 정보를 비교하여, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성한 분석용 탄성파 정보에 포함된 탄성파 신호들이 신호 처리 조건 정보에 따라 생성되었는지에 대한 유효성을 검증하는 유효성 검증부(320)와,
탄성파 신호들이 유효성이 있는 것으로 검증되면, 다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성하여 제공한 분석용 탄성파 정보들에 포함된 탄성파 신호들을 이용해 고압 용기(100)의 폭발 가능성을 판단하는 폭발 가능성 판단부(330)를 포함하고,

상기 폭발 가능성 판단부(330)는,
탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 탄성파 신호별로 파악하고, 탄성파 신호의 단위 시간당 발생 빈도를 시간 순서별로 누적시킨 탄성파 발생 누적 그래프를 탄성파 신호별로 산출하고, 탄성파 신호별로 산출된 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징 중, 하나 이상이 제1 패턴 특징에 해당하면 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태로 판단하고, 탄성파 신호별로 산출된 탄성파 발생 누적 그래프의 패턴 특징 중, 하나 이상이 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 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
In the high-pressure vessel explosion detection system using elastic waves and AE sensor node networks,
a high-pressure container 100 in which high-pressure gas is stored;
A wave generated in the high-pressure container 100 is detected, and a seismic wave signal is extracted from the detected wave according to the signal processing condition information provided by the control/determination node 300 to generate seismic wave information for analysis, and the generated seismic wave information for analysis a plurality of AE sensor nodes 200 installed in contact with the surface of the high-pressure container 100 to form a node network so that elastic wave information is transmitted to the control/decision node 300 in a network manner;
Among the plurality of AE sensor nodes 200, the front AE sensor node (#1) provides power and signal processing condition information, and among the plurality of AE sensor nodes 200, the signal processing from the rear AE sensor node (#N) a control/judgment node 300 that receives condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200, validates the transmitted elastic wave information for analysis, and determines the possibility of explosion of the high-pressure vessel;
A power line communication cable 400 interconnecting the plurality of AE sensor nodes 200 and the control/determination node 300,

The control/determination node 300,
Among the plurality of AE sensor nodes 200, the front AE sensor node (#1) provides power and signal processing condition information, and among the plurality of AE sensor nodes 200, the signal processing from the rear AE sensor node (#N) A power and information transceiver 310 receiving condition information and elastic wave information for analysis generated by the plurality of AE sensor nodes 200;
Seismic wave information for analysis generated by a plurality of AE sensor nodes (200) by comparing the signal processing condition information provided to the front AE sensor node (#1) with the signal processing condition information provided from the rear AE sensor node (#N) A validation unit 320 that verifies whether the elastic wave signals included in are generated according to the signal processing condition information;
If the elastic wave signals are verified to be valid, an explosive possibility determination unit for determining the explosive possibility of the high-pressure vessel 100 using the elastic wave signals included in the elastic wave information for analysis generated and provided by the plurality of AE sensor nodes 200 including (330);

The explosive possibility determination unit 330,
The frequency of occurrence per unit time of the elastic wave signal is identified for each elastic wave signal, the generation frequency of the elastic wave is calculated by accumulating the frequency of occurrence per unit time of the elastic wave signal in chronological order for each elastic wave signal, and the pattern characteristics of the cumulative elastic wave generation graph calculated for each elastic wave signal If at least one of the pattern features corresponds to the first pattern feature, the high-pressure container 100 determines that the high-pressure vessel 100 is in a first dangerous state with a possibility of future explosion, and at least one of the pattern features of the elastic wave generation cumulative graph calculated for each elastic wave signal is second. If it corresponds to the pattern feature, it is determined that the high-pressure container 100 is in a second dangerous state with a possibility of immediate explosion,
The first pattern characteristic is that when an external stress is applied to the metal structure, the metal structure undergoes elastic deformation, and the elastic wave signal generated in the process of plastic deformation following the progress of elastic deformation is generated per unit time in order of time It is a pattern feature of the cumulative elastic wave generation graph accumulated by
The second pattern characteristic is that when external stress is applied to the metal structure, elastic deformation proceeds to the metal structure, plastic deformation is completed following the progress of elastic deformation, and cracks occur following completion of plastic deformation. A high-pressure vessel explosion detection system using an elastic wave and an AE sensor node network, characterized in that the pattern characteristic of a cumulative elastic wave generation graph in which the frequency of occurrence per unit time of the elastic wave signal is accumulated in time order.
청구항 1에 있어서,
상기 AE 센서 노드(200)는,
내부 공간이 형성되고, 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되는 노드 하우징(210)과,
노드 하우징(210)의 내부 공간이나 노드 하우징(210)의 외부 주변에서 고압 용기(100) 표면에 접촉 설치되어, 고압 용기(100)에서 전달되는 파동을 감지하고, 감지된 파동에 대한 파동 신호를 생성해 증폭하여 DAQ부(230)로 제공하는 센싱부(220)와,
노드 하우징(210) 내부 공간에 설치되고, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 센싱부(200)가 제공하는 파동 신호에서 탄성파 신호만을 추출하고, 추출된 탄성파 신호를 포함하는 분석용 탄성파 정보를 생성하는 DAQ부(230)와,
전력선 통신 케이블(400)이 연결되도록 노드 하우징(210)에 형성되는 네트워크 입력 포트(240)와,
전력선 통신 케이블(400)이 연결되도록 노드 하우징(210)에 형성되는 네트워크 출력 포트(250)와,
네트워크 입력 포트(240)를 통해 입력된 전력, 신호 처리 조건 정보, 이웃한 AE 센서 노드가 전송한 분석용 탄성파 정보와 상기 DAQ부(230)가 생성한 분석용 탄성파 정보를 네트워크 출력 포트(250)를 통해 외부로 전송하는 데이터 전송 제어부(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 1,
The AE sensor node 200,
A node housing 210 formed in an inner space and installed in contact with the surface of the high-pressure vessel 100;
It is installed in contact with the surface of the high-pressure vessel 100 in the inner space of the node housing 210 or on the outer periphery of the node housing 210 to sense a wave transmitted from the high-pressure vessel 100 and generate a wave signal for the detected wave. A sensing unit 220 that generates, amplifies, and provides the data to the DAQ unit 230;
It is installed in the inner space of the node housing 210 and extracts only the elastic wave signal from the wave signal provided by the sensing unit 200 according to the signal processing condition information provided by the control/determination node 300, and includes the extracted elastic wave signal. A DAQ unit 230 for generating seismic wave information for analysis;
A network input port 240 formed on the node housing 210 to which the power line communication cable 400 is connected;
A network output port 250 formed on the node housing 210 to which the power line communication cable 400 is connected;
Power and signal processing condition information input through the network input port 240, elastic wave information for analysis transmitted by neighboring AE sensor nodes, and elastic wave information for analysis generated by the DAQ unit 230 are transmitted through the network output port 250 A high-pressure container explosion detection system using an elastic wave and an AE sensor node network, characterized in that it comprises a data transmission control unit 260 for transmitting to the outside through.
청구항 2에 있어서,
상기 센싱부(220)는,
내측에 프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 삽입 설치되는 센서 하우징(221)과,
센서 하우징(221) 내측에 설치되고, 고압 용기(100)에서 전달되는 파동을 감지하기 위한 감지 면(2221)이 형성되고, 감지된 파동에 대한 파동 신호를 생성해 증폭하는 프리앰프 일체형 AE 센서(222)와,
고압 용기(100)에서 전달되는 파동의 수신율을 높이기 위해, 프리앰프 일체형 AE 센서(222)의 감지 면(2221)에 형성되어 고압 용기(100)의 표면에 면 접촉하는 일정 면적을 갖는 알루미나 재질의 파동 임피던스 매칭 부재(223)와,
프리앰프 일체형 AE 센서(222)가 생성하고 증폭한 파동 신호가 외부로 인출될 수 있도록 하는 신호 인출 단자(224)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 2,
The sensing unit 220,
A sensor housing 221 into which a preamplifier-integrated AE sensor 222 is inserted and installed inside;
It is installed inside the sensor housing 221, has a sensing surface 2221 for detecting a wave transmitted from the high-pressure container 100, and generates and amplifies a wave signal for the detected wave. A preamp-integrated AE sensor ( 222) and,
In order to increase the reception rate of the wave transmitted from the high-pressure vessel 100, it is formed on the sensing surface 2221 of the preamplifier-integrated AE sensor 222 and has a certain area in contact with the surface of the high-pressure vessel 100. A wave impedance matching member 223;
A high-pressure container explosion detection system using an elastic wave and an AE sensor node network, characterized in that it includes a signal extraction terminal 224 for allowing the wave signal generated and amplified by the preamplifier-integrated AE sensor 222 to be extracted to the outside.
청구항 2에 있어서,
상기 DAQ부(230)는,
DAQ 보드(232)가 내측에 설치될 수 있도록 하는 중공(2311)이 형성된 원통 형상의 DAQ 보드 하우징(231)과,
상기 DAQ 보드 하우징(310) 내측에 삽입 설치되고, 제어/판단 노드(300)가 제공한 신호 처리 조건 정보에 따라 센싱부(220)가 제공하는 파동 신호에서 탄성파 신호만을 추출하고, 추출된 탄성파 신호와 AE 센서 노드의 고유 식별 정보를 포함하는 분석용 탄성파 정보를 생성하는 DAQ 보드(232)와,
DAQ 보드(232)가 슬라이드 방식으로 DAQ 보드 하우징(310) 내측에 형성된 중공(2311)에 삽입될 수 있도록, 중공(2311)에 형성되는 일정 길이의 슬라이드 홈(233)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 2,
The DAQ unit 230,
a cylindrical DAQ board housing 231 in which a hollow 2311 is formed so that the DAQ board 232 can be installed therein;
It is installed inside the DAQ board housing 310 and extracts only the elastic wave signal from the wave signal provided by the sensing unit 220 according to the signal processing condition information provided by the control/determination node 300, and the extracted elastic wave signal and a DAQ board 232 generating seismic wave information for analysis including unique identification information of the AE sensor node;
It is characterized in that it includes a slide groove 233 of a certain length formed in the hollow 2311 so that the DAQ board 232 can be inserted into the hollow 2311 formed inside the DAQ board housing 310 in a sliding manner. High pressure container explosion detection system using seismic waves and AE sensor node network.
청구항 4에 있어서,
상기 DAQ부(230)에는 센싱부(220)에서 전송된 파동 신호로부터 탄성파 신호만을 추출하는 FPGA칩(2321)이 실장되고,
상기 분석용 탄성파 정보는 탄성파 감지 시간 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 4,
The DAQ unit 230 is mounted with an FPGA chip 2321 that extracts only elastic wave signals from the wave signals transmitted from the sensing unit 220.
The high-pressure vessel explosion detection system using an elastic wave and an AE sensor node network, characterized in that the elastic wave information for analysis further includes elastic wave detection time information.
청구항 2에 있어서,
센싱부(220)가 노드 하우징(210) 내부 공간에 설치되는 경우,
상기 AE 센서 노드(200)는,
센싱부(220)의 파동 임피던스 매칭 부재(223)가 고압 용기(100) 표면에 면 접촉 상태를 유지할 수 있도록, 센싱부(220)의 센서 하우징(221)을 고압 용기(100) 표면측으로 가압하는 탄성 부재(270)를 더 포함하는 것을 특징으로 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 2,
When the sensing unit 220 is installed in the inner space of the node housing 210,
The AE sensor node 200,
Pressing the sensor housing 221 of the sensing unit 220 toward the surface of the high-pressure vessel 100 so that the wave impedance matching member 223 of the sensing unit 220 maintains a surface contact state with the surface of the high-pressure vessel 100. A high-pressure vessel explosion detection system using an elastic wave and an AE sensor node network, further comprising an elastic member 270.
청구항 2에 있어서,
센싱부(220)가 노드 하우징(210)의 외부 주변에 설치되는 경우,
상기 AE 센서 노드(200)는,
센싱부(220)가 제공하는 파동 신호를 입력받을 수 있도록, 노드 하우징(210)에 형성되는 센싱 데이터 입력 포트(280)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 2,
When the sensing unit 220 is installed around the outside of the node housing 210,
The AE sensor node 200,
A high-pressure container explosion using an elastic wave and an AE sensor node network, characterized in that it further comprises a sensing data input port 280 formed in the node housing 210 to receive a wave signal provided by the sensing unit 220. detection system.
삭제delete 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 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 1,
The first pattern characteristic is,
A pattern feature in which the slope pattern of the cumulative graph of elastic wave generation initially increases with a certain slope, then the slope suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, and after the slope suddenly increases, the slope increases to have a certain saturation,
The second pattern characteristic is,
The slope pattern of the cumulative elastic wave generation graph initially increases with a certain slope, then the slope suddenly increases at the inflection point at a certain point in time, and after the slope suddenly increases, the slope increases to have a certain degree of saturation, A high-pressure container explosion detection system using an elastic wave and an AE sensor node network, characterized in that the pattern features that the slope converges to 0 without changing the slope after increasing.
청구항 1에 있어서,
상기 제어/판단 노드(300)는,
다수의 AE 센서 노드(200)들이 생성하여 제공한 분석용 탄성파 정보들과 사전 저장된 정보를 이용해 고압 용기에서 발생한 구조 결함의 발생 위치 정보를 생성하는 결함 위치 정보 생성부(340)를 더 포함하고,

상기 결함 위치 정보 생성부(340)는,
고압 용기를 좌표화한 고압 용기 좌표 정보, 고압 용기 좌표 상의 AE 센서 노드(200)들의 설치 위치 좌표 정보, 고압 용기에서 발생 가능한 탄성파의 전파 속도 정보가 사전 저장되고,
AE 센서 노드들의 고유 식별 정보와 탄성파 감지 시간 정보들과 사전 저장된 고압 용기에서 발생 가능한 탄성파의 전파 속도 정보를 이용해, 결함 발생 위치에서 각 AE 센서 노드들까지의 거리 정보들을 산출하고,
산출된 거리 정보들과 사전 저장된 AE 센서 노드들의 설치 위치 좌표 정보를 이용해, 고압 용기에서 발생한 구조 결함의 발생 위치 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 1,
The control/determination node 300,
Further comprising a defect location information generator 340 for generating occurrence location information of structural defects generated in the high-pressure container using seismic wave information for analysis generated and provided by the plurality of AE sensor nodes 200 and pre-stored information,

The defect location information generator 340,
Coordinate information of the high-pressure vessel coordinated with the high-pressure vessel, information on the installation position of the AE sensor nodes 200 on the coordinates of the high-pressure vessel, information on the propagation speed of elastic waves that can be generated in the high-pressure vessel are pre-stored,
Using unique identification information of AE sensor nodes, elastic wave detection time information, and propagation velocity information of elastic waves that can be generated in a pre-stored high-pressure vessel, distance information from a defect occurrence location to each AE sensor node is calculated,
A high-pressure vessel explosion detection system using elastic waves and an AE sensor node network, characterized in that generating location information of a structural defect occurring in a high-pressure vessel using calculated distance information and pre-stored installation position coordinate information of AE sensor nodes.
청구항 1에 있어서,
상기 제어/판단 노드(300)는 고압 용기(100)의 상태를 표시하는 용기 상태 표시부(350)를 더 포함하고,
상기 폭발 가능성 판단부(330)는,
고압 용기(100)가 폭발 가능성이 있는 것으로 판단되는 경우, 용기 상태 표시부(350)에 고압 용기(100)의 폭발 가능성 경고 메시지가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 1,
The control/determination node 300 further includes a container state display unit 350 displaying the state of the high-pressure container 100,
The explosive possibility determination unit 330,
When the high-pressure container 100 is determined to have a possibility of explosion, a high-pressure container using an elastic wave and an AE sensor node network, 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 350 explosion detection system.
청구항 12에 있어서,
상기 폭발 가능성 판단부(330)는,
용기 상태 표시부(350)에 고압 용기(100)의 폭발 가능성 경고 메시지 표시 시, 고압 용기(100)가 향후 폭발 가능성이 있는 제1 위험 상태인지, 고압 용기(100)가 즉시 폭발 가능성이 있는 제2 위험 상태인지에 대한 정보와 고압 용기(100)의 폭발 가능 지점 위치 정보도 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 탄성파와 AE 센서 노드 네트워크를 이용한 고압 용기 폭발 감지 시스템.
The method of claim 12,
The explosive possibility determination unit 330,
When the warning message indicating the possibility of explosion of the high-pressure container 100 is displayed on the container state display unit 350, whether the high-pressure container 100 is in a first dangerous state with a possibility of explosion in the future, or whether the high-pressure container 100 is in a second dangerous state with a possibility of an immediate explosion. A high-pressure container explosion detection system using an elastic wave and an AE sensor node network, characterized in that information on whether it is in a dangerous state and information on the location of an explosive point of the high-pressure container (100) are also displayed.
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