KR20090047274A

KR20090047274A - 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및동작방법

Info

Publication number: KR20090047274A
Application number: KR1020070113351A
Authority: KR
Inventors: 배정효; 하태현; 이현구; 하윤철; 김대경
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-12

Abstract

본 발명은 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법에 관한 것으로서, 배관 내 삽입된 누수감지선으로 누수감지 신호를 전송하는 단계; 및 상기 누수감지 신호의 반사파를 이용하여 상기 배관의 누수 여부를 판단하는 단계를 포함하여 이루어져, 이온화경향이 높아 부식이 잘 되는 금속물질을 이용하여 누수감지선으로 이용함으로써 미세한 균열에 따른 누수에도 신속하게 이를 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배관 내에 삽입되는 누수감지선에 소정의 펄스를 반송하고, 반송된 펄스의 반사파를 감지하여 배관의 누수 여부를 판단함으로써 누수를 신속하게 감지하고, 누수지점을 비교적 정밀하게 추정하여 관리자에게 알림으로써 보수를 위한 누수위치 측정과정에 불필요하게 낭비되는 시간 또는 비용상의 지출을 감소할 수 있는 효과가 있다. 또한, 배관의 길이에 관계없이 간단하게 누수감지 시스템을 설치할 수 있으며, 설치 작업에 소요되는 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

배관, 누수감지선, 누수, 열병합, 반사파

Description

배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법{pipeline, Device, System and method for detecting leakage of water in the pipeline}

본 발명은 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법에 관한 것으로서, 특히 배관 내에 누수감지선을 삽입하고 상기 누수감지선으로 소정 크기의 펄스를 반송하면 반송된 펄스의 반사파 수신 여부에 따라 상기 배관의 누수 여부를 판단하여 신속하고 정확하게 배관의 누수를 감지하는 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법에 관한 것이다.

지하에 매설된 배관의 누수 여부를 탐지하는 종래의 기술로는 청음봉과 같은 도구와 훈련된 인간의 청각을 이용하는 방법이 사용되어 왔으며, 이러한 방법은 소구경이며 깊게 매설되지 않은 배관 등에 대해 오랫동안 사용되어 왔다. 또한, 누수 시에 발생하는 음파를 검출하거나 배관 내외에 수분탐지 센서를 설치하여 유출된 수분을 검출하는 방법 등이 있다.

그러나, 이와 같은 여러 일반적인 방법들은 각각의 문제점을 가지고 있다. 청음봉을 이용하는 방법의 경우에는 사람의 청각에 의존하고 일정량의 누수가 일어나야 탐지가 가능하므로 정확한 누수 부위의 탐지가 불가능하다. 또한 수분 센서를 이용하는 방법은 수분 탐지 영역이 제한되어 있으므로 배관의 길이에 따라 많은 수의 센서를 설치하여야 하며 이에 따라 설치비용이 크게 증가하고 각 센서를 연결하는 배선이 복잡해지는 문제점이 있다.

이러한 일반적인 문제점을 해결하기 위한 방법으로서 배관 내에 금속선을 삽입하고, 상기 금속선의 저항값을 검출하여 상기 저항값의 변동에 따라 누수를 감지하는 방법이 제시되었다.

도 1 은 종래 기술에 따른 배관의 누수감지 구조가 도시된 구조도이다.

종래 기술에 따른 배관의 누수감지 구조는 도 1에 도시된 바와 같,이 배관(1)의 외경과 내경 사이에 금속선을 상기 배관(1)의 길이 방향으로 삽입하고, 상기 금속선의 양단과 연결된 누수감지 장치(5a')를 포함한다.

누수감지 장치(5a')는 배관(1)의 균열 등으로 인해 내경 외측으로 스며드는 물이 상기 금속선과 접촉하면서 이루어지는 전기적 현상을 감지하여 상기 배관(1)에 누수가 일어났음을 감지한다. 이러한 누수감지 장치(5a')는 배관(1)의 일측에 배치되어 금속선의 양단에 모두 연결될 수 있는데, 이에 대한 구체적인 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 종래 기술에 따른 배관의 누수감지 방법이 도시된 회로도이다.

상기 금속선은 양 단이 누수감지 장치(5a')의 양극(+) 및 음극(-)에 각각 연결되며 'ㄷ'자의 형태를 갖고 배관(1) 내에 삽입된다. 상기 금속선은 이루어지는 금속물질의 종류에 따라 고유의 절연 저항을 갖게 되는데, 이를 회로로 도시하면 도 2와 같이 나타낼 수 있다. 누수감지 장치(5a')에서 금속선에 전원을 인가하면 금속선을 따라 전류가 흐르며, 전류는 금속선 전체의 각 저항(R1 내지 R5)에 모두 인가되므로 전체 저항은 각 저항(R1 내지 R5)을 모두 더한 값이 된다. 배관(1)을 통해 흐르는 물은 일반적으로 순수한 물이 아니라 소정의 기타 물질이 섞여 있는데, 이러한 물이 배관(1)으로부터 유출되어 상기 금속선이 이루는 회로의 양단에 닿으면 전해질의 역할을 하여 닿은 지점(A)으로 전류가 흐르게 된다. 따라서, 유출된 물이 닿은 지점에 새로운 저항(R_leak)이 형성되며, 상기 새로운 저항(R_leak)은 그 값이 기존의 금속선의 저항값보다 낮은 값을 가지므로, 누수감지 장치로부터 유출된 물이 닿은 지점(A)까지가 상기 새로운 저항(R_leak)을 포함하여 하나의 메쉬(mesh)를 이루게 되며, 전체 저항값은 적어지게 된다. 즉, 상기 금속선에 공급된 전체 전류 중 대부분은 일부의 저항(R1, R_leak, R5)으로 형성된 회로를 통해 흐르게 된다.

따라서, 처음 측정된 저항값과 이후 측정된 저항값을 비교하여 변동이 있는 경우에는 상기 배관에 누수가 있음을 감지할 수 있게 된다.

이때, 상술한 바와 같이 구성 및 동작하는 종래 기술에 따른 누수감지 구조의 경우 상기 금속선의 저항을 정상적으로 측정하기 위해서는 부식에 의해 상기 금속선이 단선되는 것을 방지하여야 하므로 부식이 거의 이루어지지 않거나 부식 진행 속도가 느린 금속물질이 금속선으로 이용되어야 한다.

그러나, 상기 금속선은 물을 전해질로 하여 전류가 흘러야 하므로 유출된 물은 최소한 상기 금속선의 양 단에 모두 닿을 정도의 양으로 유출되어야 하며, 이에 따라 그보다 적은 양으로 유출된 경우에는 누수 여부를 전혀 감지할 수 없으며 실 제로 누수를 감지하기까지 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 도 2에서는 편의를 위해 금속선의 저항을 부분별로 도시하였으나 실제로는 도선 전체에 걸쳐 각 지점마다 모두 저항이 존재하므로 처음의 저항값과 누수 후 감소된 저항값의 차이를 이용해 누수 지점을 추정하더라도 그 위치가 부정확하여 넓은 범위로 매몰된 배관을 파내어야 한다. 그리고, 실제 누수가 이루어지지 않더라도 주변의 여러 환경적인 요인으로 인해 저항값이 변하는 경우도 있으므로 실질적으로 정확한 누수감지가 이루어지지 못하는 어려움이 있다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이 누수 감지를 위한 금속선을, 하나의 금속선이 배관의 일단으로부터 다른 단까지 이어지다가 다시 상기 배관의 일단으로 되돌아오도록 'ㄷ'자 형으로 배선하는 경우, 인접한 금속선이 서로 맞닿지 않도록 하는 등 보다 세심하고 복잡한 제작공정을 거쳐야 한다. 또한, 상기 금속선은 최소 2열 배열로 이루어져야 하므로 동일한 길이의 배관이라도 2배 길이의 금속선이 요구되어 제작비가 크게 증가하는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이온화경향이 높아 부식이 잘 되는 금속물질을 이용하여 누수감지선으로 이용함으로써 미세한 균열에 따른 누수에도 신속하게 이를 감지할 수 있는 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배관 내에 삽입되는 누수감지선에 소정의 펄스를 전송하고, 전송된 펄스의 반사파를 감지하여 배관의 누수 여부를 판단함으로써 배관의 길이에 관계없이 간단하게 누수감지 시스템을 설치할 수 있을 뿐만 아니라 설치 작업에 소요되는 시간 및 비용이 크게 절감할 수 있는 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 누수감지선 및 반사파를 이용하여 누수를 신속하게 감지하고, 누수지점을 비교적 정밀하게 추정하여 관리자에게 알림으로써 보수를 위한 누수위치 측정과정에 불필요하게 낭비되는 시간 또는 비용상의 지출을 감소시킬 수 있는 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법을 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1특징에 따른 배관은 유체를 운반하는 내관; 상기 내관의 외주면을 따라 소정 두께로 이루어지는 보온재; 및 아연 이상으로 이온화 경향이 높은 금속물질로 이루어져 상기 보온재 내에 삽입되는 누수감지선을 포함하여 구성되어, 누수에 따른 부식동작 진행시 신속하게 누수여부를 감지할 수 있도록 한다.

본 발명의 제 2특징에 따른 누수감지 장치는 배관 내에 삽입된 누수감지선과 연결되어 상기 누수감지선으로 소정 크기의 펄스를 전송하고, 전송된 펄스의 반사파를 수신하는 신호 송수신부; 및 상기 반사파가 수신되면 상기 배관에 누수가 있는 것으로 판단하고 이를 출력하는 제어부를 포함한다.

상기 누수감지 장치는 상기 반사파가 수신되면 수신된 반사파를 분석하여 상기 배관의 누수 지점을 추정하고, 추정된 누수 지점을 상기 제어부에 전달하는 위치 추산부를 포함하여 구성되어, 누수 여부 뿐만 아니라 누수지점까지도 비교적 정밀하게 측정할 수 있도록 한다.

본 발명의 제 3특징에 따른 배관의 누수감지 시스템은 아연 이상으로 이온화경향이 높은 금속으로 이루어진 누수감지선이 삽입된 배관; 상기 누수감지선과 연결되어 반사파를 감지하고 상기 배관의 누수여부 및 누수지점을 판단하는 누수감지 장치; 및 적어도 하나 이상의 상기 누수감지 장치로부터 해당 배관의 누수여부 및 누수지점 데이터를 수신하고 누수가 있는 상기 배관의 보수를 명령하는 관리서버를 포함한다.

상기 관리서버는 상기 누수감지 장치로부터 수신된 누수여부 및 누수지점 데이터를 수신하여 해당 배관의 누수 정도를 파악하고 보수 여부를 결정하므로 각 배관의 누수 관련 데이터를 통합관리하고 보수비용을 효율적으로 계획할 수 있도록 한다.

본 발명의 제 4특징에 따른 배관의 누수감지 시스템의 동작방법은 배관 내 누수감지선으로 누수감지 신호를 전송하는 단계; 및 상기 누수감지 신호의 반사파를 수신하여 상기 배관의 누수 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법은 이온화경향이 높아 부식이 잘 되는 금속물질을 이용하여 누수감지선으로 이용함으로써 미세한 균열에 따른 누수에도 신속하게 이를 감지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 배관이 도시된 단면도이다.

본 발명에 따른 배관의 누수감지 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 배 관(100), 및 누수감지 장치(50)를 포함하여 구성된다. 배관(100)은 송수관 또는 송유관 등 유체를 수송하는 데 사용되는 수단으로서, 그 종류 또는 기능에 한정되지는 않는다. 그러나, 특히 본 발명에 따른 배관(100)은 열병합 발전소, 쓰레기 소각장 등과 같은 대규모 열 생산 시설에서 생산된 열을 아파트나 상업용 건물 등의 대단위 지역에 일괄적으로 공급하기 위한 난방시스템에서 사용되는 것으로서 생산된 열을 효율적으로 공급할 수 있도록 지하에 매설되어 난방수를 공급 및 회수하는 데 사용될 수 있으며, 본 명세서에서는 난방시스템에서 사용되는 배관을 예로 하여 설명한다.

난방시스템에서 사용되는 본 발명에 따른 배관(100)은 난방수의 온도를 효율적으로 유지하기 위해 이중 보온관이 사용될 수 있다. 이중보온관은 철(steel) 또는 스테인레스 강(stainless steel)으로 이루어진 내관(120)과 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 외관 사이에 보온재(110)를 충진하여 보온 및 단열효과를 극대화할 수 있다.

이때, 상기 배관(100)은 누수를 감지하기 위한 누수감지선(130)을 포함하는데, 상기 보온재(110) 사이에 배관의 길이 방향으로 삽입되며 부식이 잘되는 금속물질을 주재료로 하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 누수감지선에 대한 구체적인 실시 예는 도 5를 참조하여 후술한다.

상기 누수감지 장치(50)는 상기 배관(100)의 끝단에 연결되는데, 구체적으로는 보온재 사이에 있는 누수감지선의 양끝과 각각 연결된다. 상기 배관(100)이 지하에 매몰되는 경우 상기 누수감지 장치(50)는 배관(100)의 매몰 위치 인근에 매몰 되거나 지표면 상에 배치될 수 있다. 또한, 통신모듈을 구비하는 경우, 상기 통신모듈을 통해 통제실과 유선 혹은 무선으로 데이터를 송수신하여 상기 통제실에서 상기 누수감지 장치 또는 배관을 감시할 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 배관의 누수감지 원리가 도시된 도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 누수감지 장치(50)는 소정 주파수의 펄스 신호를 생성하여 누수감지선(130)으로 전송한다. 상기 누수감지선(130)은 부식이 잘 되는 금속물질로 이루어지므로 누수에 의한 물이 상기 누수감지선(130)에 닿으면 닿은 지점(B)에서 부식이 일어나며 결국 끊어져 단선이 된다.

특히 상기 배관이 난방시스템에서 사용되는 경우에는 상기 배관을 통해 고온의 물이 수송되므로 상기 배관의 균열에 의해 고온의 물 중 일부가 유출되어 상기 누수감지선에 닿으면 부식속도는 훨씬 빨라져 수 분 이내로 단선이 된다.

이때 상기 누수감지선(130)을 타고 진행하는 펄스는 단선된 지점(B)에 도달하게 되면 더이상 진행할 수 없으므로 반사파가 되어 상기 누수감지 장치(50)로 되돌아 가게 되며, 상기 누수감지 장치(50)는 이러한 반사파를 수신하여 누수 여부 및 예상 누수 지점을 종래 기술보다 더 정확하고 신속하게 파악할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 누수감지 장치(50)는 상기 배관(100)의 한 끝단에 연결되어 반사파 수신 여부를 통해 누수를 감지하므로 배관 길이에 관계없이 누수 여부를 파악할 수 있다. 또한, 2개의 배관을 연결하는 지점 또는 그 부근에 위치하여 연결지점에서의 각 누수감지선(130)의 일단과 연결되어 누수 여부를 판별할 수도 있는데, 이러한 경우 상기 누수감지장치(50)는 2개의 배관에 연결되어 독립적으로 각 배관의 누수 감지 동작을 수행하므로 배관의 수에 대해 요구되는 누수감지장치(50)의 수를 절반 또는 설계나 운용방식에 따라서 절반 이하로 줄일 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같은 원리를 이용하여 배관의 누수를 감지하는 본 발명에 따른 배관 및 배관의 누수감지 장치의 바람직한 실시 예를 차례로 설명한다.

도 5 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배관 구조의 예가 도시된 사시도로서, 도 5(a)는 1개의 누수감지선이 삽입된 형상이 도시된 예시도이며, 도 5(b)는 2개의 누수감지선이 삽입된 형상이 도시된 예시도이고, 도 5(c)는 3개의 누수감지선이 삽입된 형상이 도시된 예시도이며, 도 5(d)는 4개의 누수감지선이 삽입된 형상이 도시된 예시도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 난방 시스템 등에 사용되는 배관은 상술한 바와 같이 이중보온관(100)으로 이루어질 수 있다.

이중보온관(100)은 배관을 통해 수송되는 난방수의 열효율을 향상시키기 위한 것으로 온수를 운반하는 내관(120), 내관(120)의 외주면을 따라 빈 공간을 형성하여 둘러싸는 포장재(미 도시), 내관(120) 및 포장재 사이에서 단열 작용을 하는 보온재(110)를 포함하여 구성된다. 또한, 포장재 외주면에 폴리에틸렌을 도포하여 이루는 외관을 포함한다.

내관(120)은 구리(Cu), 철(Fe), 스테인레스 강(stainless steel), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene) 등으로 이루어져 내관 내부인 중공을 따라 온수가 운반되며, 난방열을 함유한온수가 이동하므로 길이방향으로 열 팽창률이 낮으며 쉽게 구부러 질 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

보온재(110)는 내관(120) 및 포장재 사이에서 발포 성형되는 폴리우레탄 폼으로 이루어지며, 내관(120)과 포장재 사이에 내관(120)의 외주면 전체를 둘러싸도록 성형되어 내관(120)에서 외관 방향으로의 열 전달을 차단하는 역할을 수행한다.

포장재는 알루미늄 박으로 코팅된 비닐로서, 그 재질은 당업자에 의해 용이하게 변용될 수 있는데, 제조 시 보온재(110)로 사용된 폴리우레탄 폼이 그 내부에서 성형될 수 있도록 성형틀 역할을 수행하며 그 내부에 내관(120)을 밀봉시켜 외부 공기가 보온재(110) 및 내관(120)으로 침투하는 것을 방지한다.

누수감지선(130a 내지 130d)은 상기 보온재(110) 사이에 이중보온관(100)의 길이 방향으로 삽입되는데 여러 종류의 금속물질 중에서도 이온화 경향이 높아 빠르게 부식이 진행되는 물질로 이루어진다. 종래 기술에서 누수감지선(130a 내지 130d)으로 이용되는 물질은 보통 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)의 합금이므로 니켈보다 이온화경향이 높은 칼륨(K), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 및 철(Fe) 등을 주재료로 하는 금속물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 고온의 물이 닿으면 부식이 진행되어 신속하게 단선되는 것이 바람직하므로 아연(Zn)이상으로 이온화경향이 높은 금속 물질 또는 그 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 누수는 내관의 어느 부위에서 균열이 생겨 일어날지 알 수 없으므로 누수감지(130a 내지 130d)선을 여러 방향으로 배치하는 경우 미세한 균열에도 더욱 신속하게 누수를 감지할 수 있다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이 1개의 누수감지선(130a)을 포함하는 경우, 누수감지선(130a)이 삽입된 측의 내관에 균열이 생기면 부식이 진행되면서 바로 누수 여부를 감지할 수 있다. 그러나, 이에 대향하는 측의 내관에 균열이 생기면 누수된 물이 누수감지선(130a)에 도달할 때까지는 누수되었음을 알 수 없다. 따라서, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 2개의 누수감지선(130b)이 보온재에 삽입되어 서로 대향하도록 배치되면 배치부분의 중간지점에서 누수가 발생하는 경우를 제외하고는 바로 누수 여부를 감지할 수 있으며, 중간지점에서 누수가 발생하더라도 감지하기까지 걸리는 시간을 도 5(a)의 경우에서보다 크게 단축할 수 있다.

또한, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 3개의 누수감지선(130c)이 내관(120)을 중심으로 약 120도 각도를 이루도록 배치되거나, 도 5(d)에 도시된 바와 같이 4개의 누수감지선(130d)이 내관(120)을 중심으로 90도 각도를 이루도록 배치되면 더욱 빨리 누수 여부를 감지할 수 있으며, 보온재에 삽입되는 누수감지선(130a 내지 130d)의 개수는 누수감지선을 포함하는 배관의 생산비용 또는 제조방법의 용이 유무에 따라 당업자에 의해 변용될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 구성되는 배관에 연결되어 누수 여부를 감지하는 누수감지 장치는 다음과 같이 구성된다.

도 6 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 누수감지 장치의 구성이 도시된 블록도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 누수감지 장치(50)는 기본적으로 제어부(55), 신호 송수신부(60), 및 위치 추산부(65)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 누수감지 장치(50)는 누수감지선 상에 소정 크기의 펄스를 반송하는데, 부식에 의해 누수감지선의 절연저항 값이 달라지게 되면 부식이 진행된 지점에서 상기 펄스의 일부는 진행방향으로 이동하고, 일부는 반사파가 되어 다시 누수감지 장치(50)로 돌아오게 된다.

따라서, 신호 송수신부(60)는 신호 제너레이터와 듀플렉서를 포함하여 소정 크기 및 주파수의 펄스 신호를 생성하여 주기적으로 신호를 전달하고, 반송된 신호와 위상차를 갖는 신호가 수신되면 송신 신호와 수신신호를 분리하여 반사파가 수신되었음을 제어부(55)에 통보한다.

특히, 상기 배관(100)이 다수의 누수감지선(130b 내지 130d)을 포함하는 경우, 신호 송수신부(60)는 각 누수감지선(130b 내지 130d)마다 주파수가 서로 다른 펄스 신호를 생성하여 전송할 수 있다. 서로 다른 주파수의 펄스 신호를 전송하면 반사파 역시 서로 다른 주파수의 신호가 수신될 수 있다. 따라서, 수신된 신호를 BPF, LPF, 또는 HPF 등을 통해 다수의 반사파로 선별하고, 선별된 신호를 위치 추산부(65)로 전달하여 각각 판독함으로써 어느 위치에 배치된 누수감지선(130b 내지 130d)에서 누수가 일어났는지 판단할 수 있으며 이에 따라 누수 지점 추정의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.

위치 추산부(65)는 반사파가 수신된 경우 상기 반사파의 크기 또는 수신 주기를 분석하여 누수지점을 추정한다. 일반적으로 선로를 통해 신호가 전달되는 경우 선로의 끝단이 끊어져 있거나 임피던스 정합이 이루어지지 않는 경우에는 끝단에서 반사파가 발생하게 된다. 따라서, 반사파가 생성되어 되돌아오기 시작하는 지 점이 물과의 접촉에 의해 단선된 지점인 것으로 판단할 수 있으며 이 지점의 인근에서 누수가 이루어지고 있음을 추정할 수 있게 된다.

진행파와 반사파는 약 180도의 위상차를 갖게 되는데, 펄스 신호를 반송하는 시점의 시각을 메모리(75)에 기록하고 이후 반송된 펄스 신호와 위상차를 갖는 반사파가 수신된 시점의 시각을 메모리(75)에 기록하면, 기록된 시각 데이터로부터 펄스 신호를 반송한 때부터 반사파가 수신된 때까지 걸린 시간값을 산출할 수 있다. 또한, 산출된 시간 값 및 펄스의 진행속도를 이용하면 해당 배관 내에서의 반사파가 생성된 지점을 추산할 수 있다. 간략하게 설명하면 산출된 시간값의 1/2는 진행파가 반사파를 발생한 지점까지 도달하는 데 걸리는 시간이므로 이에 상기 펄스 신호의 진행속도를 곱하면 상기 펄스가 진행한 거리가 도출된다. 이때 도출된 거리에 해당하는 지점을 해당 배관 내에서 반사파가 생성된 지점으로 추정할 수 있다.

또한, 상기 위치 추산부(65)는 누수 정도를 추산할 수도 있다. 반사파는 단선된 경우에 수신되나 상술한 바와 같이 신호 송수신부(60)에서 신호를 방출하는 지점에서의 임피던스와 누수감지선의 임피던스가 정합되지 않으면 반사파가 생성될 수 있다. 이러한 경우 임피던스 부정합이 일어나는 지점에서 진행 펄스의 일부는 반사파로 되돌아오고, 일부는 진행방향으로 계속 진행한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 누수감지선(130b 내지 130d)이 순식간에 단선되어 진행 펄스와 거의 동일한 형태로 되돌아 오는 경우 뿐만 아니라 상기 누수감지선(130b 내지 130d)이 일부만 부식되어 부식된 지점에서의 절연저항이 크게 증가한 경우에도 반사파가 발 생하여 누수감지장치에서 수신할 수 있다.

이러한 경우 수신되는 반사파는 진행파보다 낮은 진폭을 갖는 크기의 신호로 수신되며 부식의 진행 정도에 따라 저항값이 크게 증가하여 반사파의 진폭 크기가 진행펄스의 진폭 크기에 가까워지므로 진행파와 반사파의 반사계수를 구하여 부식의 진행정도를 파악할 수 있다. 이때 상기 반사계수가 0이면 부식이 진행되지 않은 정상상태의 배관인 것으로 판단할 수 있으며, 반사계수가 점차 증가하여 1이 되면 임피던스가 완전한 부정합 상태로 부식이 계속 진행되어 단선된 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어부(55)는 상기 누수감지 장치(50)의 전반적인 동작을 제어하며 상기 신호 송수신부(60)의 듀플렉서를 통해 반사파가 수신되면 누수가 이루어진 것으로 판단하여 이를 누수 알림부(70)를 통해 출력되도록 한다. 또한, 위치 추산부(65)로부터 추정 누수지점 및/또는 누수 진행정도 데이터를 수신하면 이를 누수 알림부(70)에 전달하여 관리자에게 출력되도록 한다.

누수 알림부(70)는 제어부(55)의 명령에 따라 스피커 또는 디스플레이 패널 상에 누수 알림 메시지를 출력한다. 상기 알림 메시지는 단순히 연결된 배관에서 누수가 진행되고 있다는 취지의 이모티콘, 기호, 텍스트, 음원 중 적어도 하나 이상을 포함하는 메시지로 구현될 수 있다. 또한 제어부(55)로부터 추정 누수지점 또는 누수 진행정도 데이터를 수신하면 이를 포함하는 내용의 메시지를 여러 형식으로 구현하여 출력할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 구현 형태는 당업자에 의해 용이하게 변용될 수 있다.

상기 시스템은 적어도 하나 이상의 누수감지 장치(50)로부터 해당 배관의 누수감지 여부 등의 데이터를 수신하고 이를 데이터베이스화하는 관리서버(미 도시)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 관리서버는 상기 각 누수감지 장치(50)와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하며, 각 누수감지 장치(50)로부터 수신된 누수감지 데이터를 분석하여 보수가 필요한지 여부 또는 어느 정도의 보수가 필요한지 정도를 판단하여 관리자에게 출력할 수 있다. 또한, 배관(10)의 설비, 교체, 또는 보수를 관리하는 AS센터와 연결되어 각 배관(10)에 대한 누수여부를 통보할 수 있으며 해당 배관을 관리하는 부서의 단말에 직접 보수를 요청하는 메시지를 생성하여 전달할 수도 있다.

이때, 상기 각 누수감지 장치(50)는 넓은 지역에 걸쳐 넓게 분포되므로 일정 수의 단위로 각 누수감지 장치(50)가 연결되므로 연결된 각 누수감지 장치(50)로부터 수신된 데이터를 취합하여 상기 관리서버로 전송하는 중계기를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 누수감지 장치의 동작을 통합관리하기 위해 배관(100), 및 누수감지 장치(50)를 포함한 누수감지 시스템을 구축하는 경우, 상기 시스템은 적어도 하나 이상의 누수감지 장치(50)로부터 해당 배관의 누수감지 여부 등의 데이터를 수신하고 이를 데이터베이스화하는 관리서버(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 관리서버는 상기 각 누수감지 장치(50)와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하며, 각 누수감지 장치(50)로부터 수신된 누수감지 데이터를 분석하여 보수가 필요한지 여부 또는 어느 정도의 보수가 필요한지 정도를 판단하여 관 리자에게 출력할 수 있다. 또한, 배관(10)의 설비, 교체, 또는 보수를 관리하는 AS센터와 연결되어 각 배관(10)에 대한 누수여부를 통보할 수 있으며 해당 배관을 관리하는 부서의 단말에 직접 보수를 요청하는 메시지를 생성하여 전달할 수도 있다.

이때, 상기 각 누수감지 장치(50)는 관리서버와 연결되는 통신 방식에 따라 데이터가 송수신될 수 있도록 하는 통신모듈(미도시)을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 누수감지 장치(50)가 넓은 지역에 걸쳐 넓게 분포되므로 일정 수의 단위로 각 누수감지 장치(50)가 연결되므로 연결된 각 누수감지 장치(50)로부터 수신된 데이터를 취합하여 상기 관리서버로 전송하는 중계기를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 배관(10)이 지하에 매몰되는 경우 상기 누수감지 장치(50)는 배관(100)의 매몰 위치 인근에 매몰되거나 지표면 상에 배치될 수 있으며 상기 누수감지 장치(50)는 케이블 등 또는 무선단말을 통해 상기 관리서버에 접속할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 배관의 누수감지 장치 또는 그를 이용한 시스템은 다음과 같이 동작한다.

도 5 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배관의 누수감지방법이 도시된 순서도이다.

우선, 단계 S10에서, 배관의 보온재에 적어도 하나 이상의 누수감지선을 삽입한다.

단계 S20에서, 소정 크기 및 형태의 펄스 신호를 생성하여 누수감지선 상에 반송한다. 이때, 배관에 삽입된 누수감지선이 다수인 경우에는 크기 또는 형태를 서로 다르게 하여 각 누수감지선 상에 반송할 수 있다.

다음, 펄스가 진행하는 누수감지선의 일부에서 누수에 따른 부식이 진행되어 임피던스 부정합이 발생하면 진행파와 위상차를 갖는 반사파가 부식이 진행된 지점에서 나뉘어져 돌아오게 된다. 따라서, 단계 S30에서, 신호 송수신부를 통해 반사파가 수신되면 단계 S40에서, 반사파가 수신된 시점의 시각 값을 기록하고 신호처리를 통해 수신된 반사파의 크기 등을 분석한다.

다음, 단계 S50에서, 기록된 반사파의 수신 시각 데이터를 통해 상기 반사파가 누수감지선의 어느 지점에서 생성되었는지 추산하고, 추산된 지점의 인근에서 누수가 이루어졌음을 판단한다. 또한, 반사파의 크기 데이터를 통해 누수의 진행 정도를 추정할 수 있다.

단계 S60에서, 배관에 누수가 발생하였으며, 누수가 이루어진 것으로 추정된 지점이 어느 지점인지의 내용을 포함하여 이미지, 텍스트, 음원 또는 적어도 두 가지 이상이 결합되는 등 다양한 형태의 메시지를 생성하여 관리자에게 출력한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 배관, 배관의 누수감지 장치, 그를 이용한 시스템 및 동작방법을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 이온화경향이 높은 금속으로 이루어진 누수감지선 및 누수감지선에 역반송되는 반사파를 이용하여 배관의 누수 여부 및 그 지점을 신속하고 정확하게 판단할 수 있도록 하는 본 발명의 기술사상은 특 허 청구범위의 범위 이내에서 당 업자에 의해 용이하게 응용될 수 있음은 자명하다.

도 1 은 종래 기술에 따른 배관의 누수감지 구조가 도시된 구조도,

도 2 는 종래 기술에 따른 배관의 누수감지 방법이 도시된 회로도,

도 3 은 본 발명에 따른 배관이 도시된 단면도,

도 4 는 본 발명에 따른 배관의 누수감지 원리가 도시된 도,

도 5 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배관 구조의 예가 도시된 사시도,

도 6 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 누수감지 장치의 구성이 도시된 블록도, 및

도 7 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배관의 누수감지 방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 100: 배관 5a', 50: 누수감지 장치

55: 제어부 65: 위치 산출부

70: 누수 알림부 110: 보온재

120: 내관 130a 내지 130d: 누수감지선

Claims

유체를 운반하는 내관;

상기 내관의 외주면을 따라 소정 두께로 이루어지는 보온재; 및

아연(Zn) 이상으로 이온화 경향이 높은 금속물질로 이루어져 상기 보온재 내에 삽입되는 누수감지선

을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관.
제 1 항에 있어서,

상기 누수감지선은 다수로 구성되며, 상기 보온재 내에서 상기 내관을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배관.
배관 내에 삽입된 누수감지선과 연결되어 상기 누수감지선으로 소정 크기의 펄스를 전송하고, 전송된 펄스의 반사파를 수신하는 신호 송수신부;

상기 반사파가 수신되면 상기 배관에 누수가 있는 것으로 판단하고 누수 알림 메시지가 출력되도록 하는 제어부

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 누수 알림 메시지는 이미지, 텍스트, 음원 또는 적어도 두가지 이상이 결합된 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 반사파가 수신되면 수신된 반사파를 분석하여 상기 배관의 누수 지점을 추정하고, 추정된 누수 지점을 상기 제어부에 전달하는 위치 추산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 장치.
아연(Zn) 이상으로 이온화경향이 높은 금속으로 이루어진 누수감지선이 삽입된 배관;

상기 누수감지선과 연결되어 반사파를 감지하고 상기 배관의 누수여부 및 누수지점을 판단하는 누수감지 장치; 및

적어도 하나 이상의 상기 누수감지 장치로부터 해당 배관의 누수여부 및 누수지점 데이터를 수신하고 누수가 있는 상기 배관의 보수를 명령하는 관리서버

를 포함하는 배관의 누수감지 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 관리서버는 상기 누수감지 장치로부터 수신된 누수여부 및 누수지점 데이터를 수신하여 해당 배관의 누수 정도를 파악하고 보수 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 시스템.
배관 내 누수감지선으로 누수감지 신호를 전송하는 단계; 및

상기 누수감지 신호의 반사파를 수신하여 상기 배관의 누수 여부를 판단하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 누수 여부를 판단하는 단계는 상기 누수감지 신호의 반사파가 수신되면 상기 배관에 누수가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 누수 여부를 판단하는 단계는 수신된 반사파를 분석하여 상기 배관의 누수지점을 추정하는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 누수 여부를 판단하는 단계는 수신된 반사파를 분석하여 상기 배관의 누수정도를 판단하고 보수 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 배관의 누수감지 방법.