KR20090022295A - 2차 방벽의 결함부 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

2차 방벽의 결함부 검사장치 및 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2차 방벽의 결함부 검사 장치 및 검사방법에 관한 것으로서, 2차 방벽을 이루는 하부 인슐레이션 패널의 상면에서 서플 트리플렉스를 사이에 두고 하나 이상 설치되며 전기신호를 이용하여 서플 트리플렉스의 접착 표면을 초음파로 진동시키는 인풋센서와, 서플 트리플렉스의 상면상에 하나 이상 설치되어 인풋센서에서 전파되는 초음파를 검출하여 전기신호로 변환하는 아웃풋센서와, 아웃풋센서에서 검출한 신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭부에서 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이는 필터부와, 필터부로부터 전달된 신호를 통하여 접착된 서플 트리플렉스의 접착 결함 여부를 판단하는 제어부를 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 기존의 육안 검사에 비해 결함의 유무 및 모양을 정확하게 검출할 수 있으며, 1차 방벽 설치 이전에 검사를 수행함으로써 결함 여부에 대한 판단을 명확히 하여 결함이 발생한 경우 확인이 용이한 효과를 가진다.
Figure P1020070087523
2차 방벽, 서플 트리플렉스, 결함, 검사

Description

2차 방벽의 결함부 검사장치 및 검사방법{APPARATUS AND METHOD FOR TEST DETECTION OF SECONDARY BARRIER}
본 발명은 2차 방벽의 결함부 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스를 저장 운반하는 액화천연가스 운반선의 보냉 시스템 구조로서 스테인레스로 만들어진 1차 방벽의 손상을 대비하여 액화천연가스가 선체와 접촉되는 것을 방지하도록 단절부위에 밀봉구조를 가지는 2차 방벽이 설치된다. 그러나, 2차 방벽의 밀봉 구조에서 결함이 발생하면 선체에 영향을 줄 수 있으므로 이 결함부를 신속하고 정확하게 찾아낼 수 있도록 하는 2차 방벽의 결함부 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 섭씨 영하 162℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스가 에너지자원으로 등장함에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스 를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 나타나게 되었다.
그런데 이러한 액화천연가스 운반선에는 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(Cargo)이 구비되어 있어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다. 즉, 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 섭씨 영하 162℃ 정도의 비등온도를 갖기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 인슐레이션 구조로 설계되어야 했다.
여기서, 먼저 액화천연가스운반선의 화물창 인슐레이션 구조를 살펴보고자 한다. 도 1은 액화천연가스운반선의 화물창 구조를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액화천연가스운반선의 선체 내측(1)면에 에폭시 매스틱(13:Epoxy Mastic)과 스터드 볼트(14:Stud Bolt)에 의해 하부 인슐레이션패널(10:Insulation Panel)이 부착 고정되는데, 이러한 하부 인슐레이션패널(10)은 화물창의 2차 방벽을 구성한다.
이후, 하부 인슐레이션패널(10)에 의해 형성된 2차 방벽 상면에 2차 방벽 보다 작은 상부 인슐레이션패널(20)을 부착한다.
이때, 하부 인슐레이션패널(10)과 상부 인슐레이션 패널(20)의 사이에는 리지드 트리플렉스(22)가 개재되어 접착되어 있다. 이렇게 부착되어 형성된 계단형의 방열 패널은 미리 샵(Shop)에서 제조되어 화물창 내부에 공급되는데, 이들 방열 패 널을 화물창 벽에 부착시킬 때에는 글라스 울(glass wool)재질의 플랫 조인트(18:Flat Joint)가 서로 간의 빈 갭(40) 사이에 삽입될 수 있도록 간극을 두고 부착시킨다. 이후, 상부 인슐레이션 패널(20) 사이에 탑 브릿지 패널(28)을 부착시키는데, 이때 기존에 부착되어 있는 리지드 트리플렉스(22) 상에 에폭시 글루(24)로 하여 서플 트리플렉스(26)를 부착시키고, 그 위에 에폭시 글루(24)를 이용하여 탑 브릿지 패널(28)을 부착시킨다.
이때, 상부 인슐레이션 패널(20)과 탑 브릿지 패널(28)의 상부는 동일 평면을 갖게되고, 이러한 동일 평면상에 1차 방벽으로 주름형상의 코러게이티드 멤브레인(30:Corrugated Membrane)이 부착되어 화물창 벽면이 완성된다.
한편, 이와 같이, 액화천연가스운반선의 화물창이 제작되면, 액화천연가스 운반선의 화물창이 과연 안전한가를 알아보기 위해서 화물창의 내부와 외부에 서로 다른 압력을 갖는 가스를 각각 주입하여 이들의 압력 변화를 측정하는 가스 누설테스트가 실시되어 불량 유무를 판단하지만, 1차 방벽의 설치 이전에 밀봉 구조의 핵심으로 리지드 트리플렉스(22)와 서플 트리플렉스(26)의 접촉 부위 불량시 액화천연가스가 선체에 영향을 줄 수 있으므로 결함 발생 여부를 반드시 확인하여야 한다.
그러나, 접착제로 부착된 리지드 트리플렉스와 서플 트리플렉스의 접촉 부위를 검사하는 방법으로 현재에는 검사자의 육안 검사에 의존함으로써 그 신뢰성에 문제가 있었다.
따라서 본 발명에서는 초음파센서를 이용하여 2차 방벽에서 밀봉 접착부의 결함을 보다 정확하고 신속하게 검출할 수 있도록 한 2차 방벽의 결함부 검사 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 2차 방벽의 결함부 검사장치에 있어서, 2차 방벽을 이루는 하부 인슐레이션 패널의 상면에서 서플 트리플렉스를 사이에 두고 하나 이상 설치되며 전기신호를 이용하여 서플 트리플렉스의 접착 표면을 초음파로 진동시키는 인풋센서와, 서플 트리플렉스의 상면상에 하나 이상 설치되어 인풋센서에서 전파되는 초음파를 검출하여 전기신호로 변환하는 아웃풋센서와, 아웃풋센서에서 검출한 신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭부에서 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이는 필터부와, 필터부로부터 전달된 신호를 통하여 접착된 서플 트리플렉스의 접착 결함 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 2차 방벽의 결함부 검사장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 2차 방벽의 결함부 검사방법에 있어서, 2차 방벽을 이루는 하부 인슐레이션 패널의 상면에서 서플 트리플렉스를 사이에 두고 설치되는 인풋센 서에서 전기신호를 이용하여 전기신호로 서플 트리플렉스의 접착 표면을 초음파로 진동시키는 단계(a)와, 서플 트리플렉스의 상면상에 설치되는 아웃풋센서에서 인풋센서로부터 전파되는 초음파를 검출하는 단계(b)와, 아웃풋센서에서 검출한 신호를 증폭하고, 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이는 단계(c)와, 전달된 신호를 통하여 접착된 서플 트리플렉스의 접착 결함 여부를 판단하는 단계(d)를 포함하는 2차 방벽의 결함부 검사방법을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 2차 방벽의 결함부 검사 방법에 따르면, 기존의 육안 검사에 비해 결함의 유무 및 모양을 정확하게 검출할 수 있으며, 1차 방벽 설치 이전에 검사를 수행함으로써 결함 여부에 대한 판단을 명확히 하여 결함이 발생한 경우 확인이 용이한 효과를 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 1차 방벽의 설치 이전에 2차 방벽에서 초음파 센서를 통하여 접착부의 결함부 검사가 이루어짐으로써, 신속 정확하게 결함부의 검출이 이루어질 수 있으며, 종래의 육안 검사보다 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2차 방벽의 결함부 검사장치의 구성도이고, 선행기술의 도 1에 도시된 실시예와 동일한 구성부재에 대해서는 종래 도면을 참조하여 동일한 도면 부호로서 설명한다.
도 2에 도시된 2차 방벽의 결함부 검사장치는, 먼저 도 1을 참고하면 하부 인슐레이션 패널(10)의 상면에는 기존에 리지드 트리플렉스(22)가 부착되어져 있으며, 이 리지드 트리플렉스(22) 상에 에폭시 글루(24)로 하여 서플 트리플렉스(26)를 부착시키고, 그 위에 탑 브릿지 패널(28)을 부착시키게 된다. 여기서 탑 브릿지 패널(28)의 부착 이전에 밀봉 구조인 서플 트리플렉스(26)의 접착부 결함의 검사가 필요하다. 이는 액화천연가스의 누수시 선체에 악영향을 미치기 때문이다.
따라서 본 발명에서는 서플 트리플렉스(26)의 접착부 결함 유무를 판단하기 위하여 초음파 센서가 사용된다.
참고로 초음파(ultrasonic) 센서는, 압전소자를 사용한 진동자의 인풋센서로부터 발진된 초음파의 에코가 아웃풋센서에 도달할 때까지의 소요시간으로 거리를 검출하는 것으로서, 대향형과 반사형으로 있으며, 여기서는 대향형이 사용되어 인풋센서로부터 방출된 초음파가 물체를 통과하면서 신호 변화를 검출하는 방식이다.
따라서 하부 인슐레이션 패널(10)의 상면 중 서플 트리플렉스(26)의 일측 또는 양측으로 적어도 하나 이상의 인풋센서(100:input sensor)가 길이 방향을 따라 설치된다.
인풋센서(100)는 펄스에서 발진된 전기신호로 서플 트리플렉스(26)의 접착 표면을 진동시키고 이 초음파는 접착 표면을 통과하게 된다.
그리고 서플 트리플렉스(26)의 상면을 따라 적어도 하나 이상의 아웃풋센서(110:ouput sensor)가 설치되며, 인풋센서(100)에서 전파되는 탄성파를 검출하여 전기신호로 변환하게 된다.
그리고 아웃풋센서(110)와 전기적으로 연결되어 검출한 신호를 증폭하는 증폭부(120)가 설치되며, 이어서 증폭부(120)에서 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이는 필터부(130)가 설치된다.
그리고 필터부(130)로부터 전달된 신호를 통하여 접착된 서플 트리플렉스(26)의 접착부의 결함 여부를 판단하는 제어부(150)가 설치된다.
한편, 아웃풋센서(110)와 서플 트리플렉스(26)의 사이에는 아웃풋센서(110)와 서플 트리플렉스(26)와의 원활한 접촉을 돕고 초음파 전달이 잘 되도록 초음파전달부재(160)가 설치되며, 더욱이 아웃풋센서(110)의 상측으로는 틀 형태의 지그(162)가 설치된다.
지그(162)는 일정 하중을 가지는 금속재가 바람직하며, 아웃풋센서(110)와 일체 또는 분리 가능하게 설치되고, 이 역시 아웃풋센서(110)와 서플 트리플렉스(26)와의 원활한 접촉을 돕기 위함이다.
또한, 필터부(130)와 제어부(150)의 사이에는 전위차계(140:potentiometor)가 더 설치되어, 각각 아웃풋센서(110)에서 전달되는 신호 감도를 조절하게 된다.
이와 같은 구조로 이루어진 2차 방벽의 결함부 검사장치로 실시되는 검사방 법은 다음과 같이 이루어진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차 방벽의 결함부 검사방법의 흐름도이다.
도 3에서와 같이, 2차 방벽을 이루는 하부 인슐레이션 패널의 상면에서 서플 트리플렉스를 사이에 두고 설치되는 인풋센서에서 전기신호를 이용하여 서플 트리플렉스의 접착 표면을 초음파로 진동시키는 단계(a)와, 서플 트리플렉스의 상면상에 설치되는 아웃풋센서에서 인풋센서로부터 전파되는 초음파를 검출하는 단계(b)와, 아웃풋센서에서 검출한 신호를 증폭하고, 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이는 단계(c)와, 전달된 신호를 통하여 접착된 서플 트리플렉스의 접착 결함 여부를 판단하는 단계(d)를 포함한다.
단계(c)에서 검출한 신호는 증폭부(120)에서 증폭하게 되며, 필터부(130)에서 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이게 된다.
여기서 접착 결함 여부를 판단하는 단계(d)에서는, 제어부(150)를 통하여 다양한 판단 방법이 있을 수 있으나, 예시된 하기의 방법에서와 같이 이루어진다.
제어부(150)에서는 인풋센서(100)에서 전파된 초음파가 아웃풋센서(110)에 전달되는 신호의 거리에 따른 진폭변화를 단순 표시하고 그 중 감쇠가 많은 곳을 결함부로 판단하게 된다. 즉, 접착부에 공기가 채워진 곳에서는 감쇠가 많이 일어나므로 이를 결함부로 판단한다.
그리고 다른 방법으로 제어부(150)에 전달되는 신호의 최대값과 최소값의 차이를 확대 및 규격화하여 데이터화하고, 이 데이터에서 기준으로 하는 범위에서 벗어나는 신호를 전달하는 아웃풋센서(110)의 위치부를 비교하여 접착의 결함부 유무 를 판단하게 된다.
또한 다른 결함 유무 판단으로서, 서플 트리플렉스(26)에서 기준이 되는 건전부를 임의로 선택하고, 선택부의 진폭을 기준으로 하여 다른 부분과의 진폭 비교하여 접착의 결함부 유무를 판단하게 된다.
또, 인풋센서(100)와 가장 가까운 아웃풋센서(110)에서 측정한 진폭에서 다른 위치의 진폭값을 뺀 감쇠량과, 데이터에서 확보된 임의의 건전부에서 기대되는 감쇠량과의 차이로 접착의 건전성 유무를 판단한다.
그리고 또 다른 방법으로서, 복수의 인풋센서(100)로부터 같은 거리에 대응되어 위치한 복수의 아웃풋센서(110)의 지점 값 중 최대값을 선택하고, 최대값에서 같은 거리의 각 측정값을 비교하여 접착의 건전성 유무를 판단하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 2차 방벽의 결함부 검사장치 및 검사방법은 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 액화천연가스운반선의 화물창 구조를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2차 방벽의 결함부 검사장치의 구성도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차 방벽의 결함부 검사방법의 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 인풋센서 110 : 아웃풋센서
120 : 증폭부 130 : 필터부
140 : 전위차계 150 : 제어부
160 : 초음파전달부재 162 : 지그

Claims (10)

  1. 2차 방벽의 결함부 검사장치에 있어서,
    상기 2차 방벽을 이루는 하부 인슐레이션 패널의 상면에서 서플 트리플렉스를 사이에 두고 하나 이상 설치되며 전기신호를 이용하여 상기 서플 트리플렉스의 접착 표면을 초음파로 진동시키는 인풋센서와,
    상기 서플 트리플렉스의 상면상에 하나 이상 설치되어 상기 인풋센서에서 전파되는 초음파를 검출하여 전기신호로 변환하는 아웃풋센서와,
    상기 아웃풋센서에서 검출한 신호를 증폭하는 증폭부와,
    상기 증폭부에서 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이는 필터부와,
    상기 필터부로부터 전달된 신호를 통하여 접착된 상기 서플 트리플렉스의 접착 결함 여부를 판단하는 제어부
    를 포함하는 2차 방벽의 결함부 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아웃풋센서와 상기 서플 트리플렉스의 사이에는 초음파전달부재가 더 설치되어, 상기 아웃풋센서와 상기 서플 트리플렉스의 원활한 접촉과 초음파 전달을 돕는 2차 방벽의 결함부 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아웃풋센서의 상측으로는 일체 또는 분리가능 한 지그가 설치되고, 상기 지그는 일정 하중으로 상기 아웃풋센서를 눌러 접촉력을 증대시키는 2차 방벽의 결함부 검사장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터부와 상기 제어부의 사이에는 전위차계가 더 설치되어, 상기 각각 아웃풋센서로부터 전달되는 신호의 감도를 조절하는 2차 방벽의 결함부 검사장치.
  5. 2차 방벽의 결함부 검사방법에 있어서,
    상기 2차 방벽을 이루는 하부 인슐레이션 패널의 상면에서 서플 트리플렉스를 사이에 두고 설치되는 인풋센서에서 전기신호를 이용하여 상기 서플 트리플렉스의 접착 표면을 초음파로 진동시키는 단계(a)와,
    상기 서플 트리플렉스의 상면상에 설치되는 아웃풋센서에서 상기 인풋센서로부터 전파되는 초음파를 검출하는 단계(b)와,
    상기 아웃풋센서에서 검출한 신호를 증폭하고, 검출된 신호 중 일정한 밴드(band)를 선택하여 받아들이는 단계(c)와,
    상기 전달된 신호를 통하여 접착된 상기 서플 트리플렉스의 접착 결함 여부를 판단하는 단계(d)
    를 포함하는 2차 방벽의 결함부 검사방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계(d)에서는,
    전달되는 신호의 거리에 따른 진폭변화를 단순 표시하여 감쇠가 많은 곳을 결함부로 판단하는 2차 방벽의 결함부 검사방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계(d)에서는,
    초음파의 최대값과 최소값의 차이를 확대 및 규격화하여 접착의 결함부 유무를 판단하는 2차 방벽의 결함부 검사방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계(d)에서는,
    상기 서플 트리플렉스에서 기준이 되는 건전부를 임의로 선택하고, 상기 선택부의 진폭을 기준으로 하여 다른 부분과의 진폭 비교하여 접착의 결함부 유무를 판단하는 2차 방벽의 결함부 검사방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계(d)에서는,
    상기 인풋센서와 가장 가까운 상기 아웃풋센서에서 측정한 진폭에서 다른 위 치의 진폭값을 뺀 감쇠량과, 데이터에서 확보된 임의의 건전부에서 기대되는 감쇠량과의 차이로 접착의 건전성 유무를 판단하는 2차 방벽의 결함부 검사방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계(d)에서는,
    상기 복수의 인풋센서로부터 같은 거리에 위치한 상기 복수의 아웃풋센서의 지점 값 중 최대값을 선택하고, 상기 최대값에서 같은 거리의 각 측정값을 비교하여 접착의 건전성 유무를 판단하는 2차 방벽의 결함부 검사방법.
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