KR20100032107A - 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 검출방법 - Google Patents

액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법은, 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 것으로, a) 단열층과 방벽의 사이에 검출용 기체를 주입하는 단계와, b) 검출용 기체를 감지하여 감지신호를 발생할 수 있는 기체 감지장치를 용접 부위에 접근시켜서 용접 부위 주위의 공기 중에 누출된 검출용 기체가 존재하는지 용접 부위 주위의 공기를 감시(Monitoring)하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 검출용 기체와 이를 감지할 수 있는 기체 감지장치를 이용함으로써 1차 방벽의 넓은 용접 부위에 대해 용접불량을 쉽고 효율적으로 검출할 수 있다.

Description

액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 검출방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING DEFECTIVE OF WELDINGPART OF LNG TANK}
본 발명은 액화천연가스 저장탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스가 저장되는 저장공간을 기밀시키기 위한 1차 방벽의 용접불량을 검출하기 위한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량부 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
액화천연가스 저장탱크는 약 -165℃의 초저온 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)를 저장 또는 운반하기 위한 것으로 구형 타입(Spherical Type)과 멤브레인 타입(Membrane Type)이 있다. 멤브레인 타입의 액화천연가스 저장탱크는 구형 타입의 액화천연가스 저장탱크보다 적재용량이 크고 제작이 간편하여 현재 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 멤브레인 타입의 액화천연가스 저장탱크는 액화천연가스를 밀폐하기 위해 2개의 방벽을 구비하며, 단열밀폐 구조에 따라 Mark-Ⅲ 타입과 NO-96 타입으로 구분된다. Mark-Ⅲ 타입은 스테인리스 스틸(Stainless Steel) 재질의 1차 방벽과 금속 또는 유리섬유 복합재료 재질의 2차 방벽을 갖는다. 이에 반해 NO-96 타입은 1, 2차 방벽 모두 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion; CTE)가 매우 낮은 인바강으로 이루어진다. 또한, Mark-Ⅲ 타입은 낮은 열전도율(Thermal Conductivity)을 갖는 폴리우레탄폼(Polyurethane Foam) 재질의 단열판에 플라이우드(Plywood)와 같이 압축강도가 큰 보호판이 결합된 단열패드를 이용하여 단열층을 형성하는데 반해, NO-96 타입은 펄라이트(Pearlite) 재질의 단열부재로 단열층을 형성한다.
Mark-Ⅲ 타입은 스테인리스 스틸로 이루어진 복수의 방벽시트가 용접결합되어 1차 방벽을 형성한다. 그리고 NO-96 타입은 인바강으로 이루어진 복수의 방벽시트가 용접결합되어 1차 방벽을 형성한다. 이들 각 타입의 액화천연가스 저장탱크의 1차 방벽은 모두 액화천연가스와 직접 접하는 부분이므로 액화천연가스가 누출되지 못하도록 높은 기밀성이 요구된다. 1차 방벽의 용접 부위에 결함이 있거나 미세한 틈새가 있으면 액화천연가스가 누설되어 안전성이 크게 떨어질 수 있다. 따라서, 1차 방벽의 용접 부위에 용접불량이 있으면 이를 미리 검출하고 그 결함을 제거해야 한다.
1차 방벽의 용접 부위의 용접불량을 검출하기 위한 방법으로 반응 물질을 용접 부위에 도포하고 1차 방벽과 단열층 사이의 공간에 반응 기체를 주입하는 방법이 알려져 있다. 이러한 검출방법은 용접 부위에 도포된 반응 물질이 반응 기체와 반응하여 변색되는 원리를 이용한 것이다. 용접 부위에 용접불량으로 인한 누출 부위가 있으면 1차 방벽과 단열층 사이의 공간에 충전된 반응 기체가 누출 부위를 통 해서 누출되고, 누출된 반응 기체에 의해 반응 물질이 변색됨으로써 용접불량을 찾아낼 수 있는 것이다.
그러나 상기와 같은 용접불량 검출방법은 용접불량을 검출한 후 용접 부위에 도포된 반응 물질을 제거해야 하므로 뒤처리가 번거롭고 검출 작업 시간이 길어지는 단점이 있다. 그리고 반응 물질을 변색시키기 위한 반응 기체로 인체에 유해한 기체를 사용하기 때문에, 용접불량 검출작업 시 안전상의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인체에 무해한 검출용 기체와 이 검출용 기체를 감지할 수 있는 기체 감지장치를 사용함으로써, 검출작업이 안전하고 작업시간이 단축될 수 있는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법은, 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 것으로, a) 상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 검출용 기체를 주입하는 단계와, b) 상기 검출용 기체를 감지하여 감지신호를 발생할 수 있는 기체 감지장치를 상기 용접 부위에 접근시켜서 상기 용접 부위 주위의 공기 중에 누출된 상기 검출용 기체가 존재하는지 상기 용접 부위 주위의 공기를 감시(Monitoring)하는 단계를 포함한다.
상기 b)단계에서는 송풍팬을 이용하여 상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 기체 감지장치로 유도할 수 있다.
상기 b)단계에서는 상기 기체 감지장치를 상기 용접 부위를 따라 일정한 속도로 이동시킬 수 있고, 상기 기체 감지장치의 이동은 상기 방벽의 표면으로부터 일정 거리 이격 설치된 레일과, 상기 기체 감지장치를 탑재하고 상기 레일을 따라 이동할 수 있는 이동장치를 통해 실행될 수 있다. 여기에서, 상기 감지신호가 발생하면 상기 이동장치를 정지시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법은, 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 것으로, a) 복수의 기체 감지장치를 상기 방벽의 표면 위에 배치하는 단계와, b) 상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 상기 기체 감지장치가 감지할 수 있는 검출용 기체를 주입하는 단계와, c) 상기 검출용 기체의 주입이 완료되면, 상기 복수의 기체 감지장치를 이용하여 상기 용접 부위 주위의 공기 중에 누출된 상기 검출용 기체가 존재하는지 상기 용접 부위 주위의 공기를 감시하는 단계와, d) 상기 복수의 기체 감지장치 중에서 상기 검출용 기체를 감지한 기체 감지장치가 있으면 상기 검출용 기체가 누출된 누출 부위의 위치를 찾아내는 단계를 포함한다.
상기 c)단계는 상기 검출용 기체의 주입이 완료된 시점부터 시간을 재면서 상기 용접 부위 주위의 공기를 감지하고, 상기 d)단계는 상기 복수의 기체 감지장치 중에서 첫 번째로 상기 검출용 기체를 감지한 첫 번째 기체 감지장치의 첫 번째 감지시간을 체크하고, 상기 복수의 기체 감지장치 중에서 두 번째로 상기 검출용 기체를 감지한 두 번째 기체 감지장치의 두 번째 감지시간을 체크하며, 상기 검출용 기체의 확산속도, 상기 첫 번째 기체 감지장치 및 상기 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, 상기 누출 부위와 상기 첫 번째 기체 감지장치 사이의 거리, 상기 누출 부위와 상기 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, 상기 첫 번째 감지시간 및 상기 두 번째 감지시간을 이용하여 상기 누출 부위의 위치를 찾아낼 수 있다.
그리고 상기 누출 부위의 위치는 다음과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112008065430279-PAT00001
여기에서, d1은 누출 부위와 첫 번째 기체 감지장치 사이의 거리, L은 첫 번째 기체 감지장치 및 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, t1은 첫 번째 기체 감지시간, t2는 두 번째 기체 감지시간이다.
또한, 상기 c)단계에서, 상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 복수의 기체 감지장치를 향해 일정한 속도로 송풍시키고, 상기 누출 부위의 위치는 다음과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112008065430279-PAT00002
여기에서, d3은 누출 부위와 첫 번째 기체 감지장치 사이의 거리, d4는 첫 번째 기체 감지장치와 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, t3은 첫 번째 기체 감지 시간, t4는 두 번째 기체 감지시간이다.
또한, 상기 a)단계에서 상기 복수의 기체 감지장치는 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 검출용 기체는 알코올 기체와 이산화탄소로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템은, 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 것으로, 상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 검출용 기체를 주입하기 위한 기체 주입장치와, 상기 용접 부위 주위의 공기 중에서 누출된 상기 검출용 기체를 감지하여 감지신호를 발생하는 기체 감지장치를 포함한다.
본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템은 상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 기체 감지장치로 유도하는 송풍팬을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템은 상기 용접 부위로부터 일정 거리 이격 설치된 레일과, 상기 기체 감지장치를 탑재하고 상기 레일을 따라 일정한 속도로 이동할 수 있는 이동장치를 더 포함하고, 상기 이동장치는 상기 감지신호에 의해 이동동작이 제어될 수 있다.
또한, 상기 기체 감지장치는 상기 감지신호를 출력하여 사용자에게 알리기 위한 출력수단을 갖고, 상기 출력수단의 출력은 상기 감지신호의 크기에 따라 가변 될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템은, 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 것으로, 상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 검출용 기체를 주입하기 위한 기체 주입장치와, 상기 용접 부위 주위의 공기 중에서 누출된 상기 검출용 기체를 감지하고 감지신호를 발생하는 복수의 기체 감지장치와, 상기 복수의 기체 감지장치로부터 상기 감지신호를 수신하고 수신한 상기 복수의 감지신호를 통해 상기 검출용 기체가 누출된 누출 부위를 찾아내는 중앙처리장치를 포함한다.
본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템은 상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 복수의 기체 감지장치를 향해 일정한 속도로 송풍시키기 위한 송풍장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 검출용 기체와 이를 감지할 수 있는 기체 감지장치를 이용함으로써 1차 방벽의 넓은 용접 부위에 대해 용접불량을 쉽고 효율적으로 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 반응 물질을 용접 부위에 도포하고 용접불량 검출 후 반응 물질을 제거해야 하는 종래의 용접불량 검출방법에 비해 검출작업 시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 알코올 기체나 이산화탄소와 같은 인체에 유해하지 않은 검출용 기체를 사용함으로써, 용접불량 검출작업 시 안전문제 발생의 위험이 크게 줄어든다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 검출방법을 다양한 실시예를 통해 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템을 이용하여 액화천연가스 저장탱크의 1차 방벽의 용접불량을 검출하는 방법을 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템은 액화천연가스 저장탱크의 시공 단계에서 용접불량을 검출함으로써 액화천연가스 저장탱크의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
액화천연가스 저장탱크는 최외곽의 탱크벽(11), 탱크벽(11)의 안쪽에 형성되는 액화천연가스의 저장공간을 단열시키기 위한 외부 단열층(12) 및 내부 단열층(13), 저장공간을 직접 둘러싸서 액화천연가스의 누출을 막는 1차 방벽(14), 외부 단열층(12)과 내부 단열층(13)의 사이에 배치된 2차 방벽(15)을 포함한다. 1차 방벽(14)은 스테인리스 스틸이나 인바 강 등의 금속재질로 이루어진 다수의 방벽시트(16)가 용접 결합된 것으로 내부 단열층(13)의 표면에 형성된다. 1차 방벽(14)은 극저온의 액화천연가스와 직접 접하는 부분으로 높은 기밀성이 요구되며, 1차 방벽(14)에 결합이 있을 경우 액화천연가스가 누출되어 커다란 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 1차 방벽(14)에 결합이 있으면 이를 시공 단계에서 검출하여 제거해야 한다. 본 발명의 일실시예에 의한 용접불량 검출시스템은 상대적으로 결함이 발생되기 쉬운 1차 방벽(14)의 용접 부위(17)(18)에 대한 결함을 검출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템은 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 검사용 기체를 주입하기 위한 기체 주입장치(21)와 용접 부위(17)(18) 주위의 공기 중에서 검사용 기체를 감지할 수 있는 기체 감지장치(22)를 포함한다. 검사용 기체로는 알코올 기체나 이산화탄소와 같이 인체에 유해하지 않은 종류의 단일 기체, 또는 혼합 기체가 이용될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 기체 감지장치(22)는 검사용 기체를 감지하고 감지신호를 발생하는 감지부(23), 감지신호를 증복시키기 위한 신호증폭부(24), 감지신호를 시각적인 방법 및 청각적인 방법으로 출력하는 램프(25) 및 부저(26) 등의 출력수단을 갖는다. 알코올 기체나 이산화탄소와 같은 검출용 기체를 감지하는 장치의 동작 원리는 공지된 것이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 감지부(23)가 검사용 기체를 감지할 때 발생되는 감지신호는 검사용 기체의 농도에 비례하여 커질 수 있으며, 램프(25) 및 부저(26)의 출력은 감지신호의 크기에 비례하여 커질 수 있다. 감지부(23)에서 발생하는 감지신호를 출력하기 위한 출력수단으로는 문자나 기호를 표시하는 디스플레이 또는 그 이외에 다른 감각적인 방법을 이용하는 다양한 장치가 이용될 수 있다.
또한, 기체 감지장치(22)의 일측에는 용접 부위(17)(18) 주위의 공기를 기체 감지장치(22)로 유도하는 송풍팬(27)이 설치된다. 송풍팬(27)을 사용함으로써 기체 감지장치(22)가 용접 부위(17)(18) 주위의 공기와 더 많이 더 신속하게 접할 수 있 다.
이하, 본 실시예에 의한 용접 결합 검출시스템을 이용하여 액화천연가스 저장탱크의 용접불량을 검출하는 과정에 대하여 설명한다.
액화천연가스 저장탱크의 1차 방벽(14)이 시공되고 나면 도 1에 도시된 것과 같이, 기체 주입장치(21)에 의해 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 검출용 기체가 주입된다. 검출용 기체는 대기압보다 높은 일정한 압력에 이르도록 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 충전된다. 충전된 검출용 기체의 압력이 대기압 보다 높아야 누출 부위(P1)를 통해 검출용 기체가 신속하게 1차 방벽(14)의 외부로 이동할 수 있기 때문이다. 검출용 기체의 주입은 1차 방벽(14)의 일측에 임시로 형성된 임시 주입구를 통해 이루어질 수도 있고, 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이에 압력 체크를 위한 질소를 충전할 때 사용되는 주입구를 통해 이루어질 수도 있다.
검출용 기체의 충전 후, 기체 감지장치(22)는 사용자에 의해 이동되면서 용접 부위(17)(18) 주위의 공기를 감시한다. 이때, 기체 감지장치(22)는 용접 부위(17)(18)를 따라 이동되는 것이 좋다. 도 2에 도시된 것과 같이, 용접불량으로 인해 용접 부위(17)(18)에 틈새가 있으면 그 누출 부위(P1)를 통해 검출용 기체가 누출되고, 기체 감지장치(22)는 용접 부위(17)(18) 주위의 공기 중에서 누출된 검출용 기체를 감지하고 램프(25) 및 부저(26)를 통해 감지신호를 출력한다. 사용자는 램프(25)의 빛 및 부저(26)의 소리를 통해 누출 부위(P1)의 존재를 확인할 수 있 다.
검출용 기체의 농도에 따라 램프(25)의 밝기나 부저(26)의 소리가 변하는 경우라면, 사용자는 램프(25)의 밝기와 부저(26)의 소리 변화를 감지하면서 기체 감지장치(22)를 이동시킴으로써 누출 부위(P1)의 위치를 찾아낼 수 있다. 누출 부위(P1)가 발견되면 사용자는 이를 보수하여 용접불량을 제거할 수 있다. 용접 부위(17)(18) 전체에 대해 용접불량 검출 및 보수 작업이 완료되면 검출용 기체는 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에서 배기된다. 이러한 용접불량 검출방법을 이용함으로써 쉽고 효율적으로 1차 방벽(14)의 용접 부위(17)(18)에 대한 용접불량 검출작업을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템을 이용하여 1차 방벽의 용접불량을 검출하는 방법을 나타낸 것이다. 본 실시예에 의한 용접불량 검출시스템을 설명함에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 용접불량 검출시스템과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 용접불량 검출시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 용접불량 검출시스템과 같이 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 검출용 기체를 채우고, 기체 감지장치(22)로 용접불량으로 인한 누출 부위(P1)를 통해 누출되는 검출용 기체를 감지하여 용접불량을 검출한다는 점에서 동일하다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 의한 용접불량 검출시스템은 기체 감지장치(31)가 사용자 에 의해 수동으로 이동되는 상기 용접불량 검출시스템에 비해 기체 감지장치(31)가 이동장치(34)에 의해 용접 부위(17)(18)를 따라 자동으로 이동된다는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 용접불량 검출시스템은 기체 주입장치(21; 도 1참조) 및 기체 감지장치(31)에 더해, 기체 감지장치(31)를 용접 부위(17)(18)를 따라 자동으로 이동시키기 위한 이동장치(34) 및 레일(39)을 더 포함한다. 레일(39)은 용접 부위(17)(18)에 나란하게 1차 방벽(14)의 표면으로부터 일정 거리 이격 설치된다. 이동장치(34)는 레일(39)을 따라 이동할 수 있도록 레일(39)에 놓인다. 기체 감지장치(22)는 이동장치(34)에 탑재되어 용접 부위(17)(18)를 따라 자동으로 이동하면서 용접 부위(17)(18) 주위의 공기를 감시한다.
도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 이동장치(34)는 기체 감지장치(31)를 탑재한 몸체(35), 레일(39)에 접하도록 몸체(35)에 결합된 복수의 바퀴(36), 복수의 바퀴(36)를 구동시키기 위한 구동장치(37), 구동장치(37)를 제어하기 위한 구동 제어장치(38)를 포함한다. 구동 제어장치(38)는 구동장치(37)의 동작을 제어함으로써 몸체(35)를 이동시키거나 정지시키고, 몸체(35)의 이동 속도를 조절한다. 구동 제어장치(38)는 사용자에 의해 제어될 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템을 이용하여 용접불량을 검출하는 방법은 다음과 같다.
1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 검출용 기체가 대기압보다 높은 압력으로 충전되면, 이동장치(34)가 작동하여 기체 감지장치(31)를 레일(39) 을 따라 일정한 속도로 이동시킨다. 이때, 이동장치(34)가 작동하는 시점은 용접불량으로 인한 누출 부위(P2)가 존재하는 경우, 충전된 검출용 기체가 누출 부위(P2)를 통해 누출되어 용접 부위(17)(18) 주위로 충분히 확산된 시점으로 설정될 수 있다. 그리고 이동장치(34)의 이동속도는 기체 감지장치(31)가 용접 부위(17)(18) 주위의 공기 중에서 누출된 검출용 기체와 충분히 접촉할 수 있는 속도로 정해진다. 검출용 기체의 충전 후, 이동장치(34)가 이동하는 시점 및 이동장치(34)의 이동속도는 검출용 기체의 확산속도나 주위 환경 등에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 용접 부위(17, 18; 도 1참조)에 용접불량으로 인한 누출 부위(P2)가 존재하면 충전된 검출용 기체가 용접 부위(17)(18) 주위로 확산되고, 기체 감지장치(31)가 누출 부위(P2) 주위로 이동할 때 누출된 검출용 기체를 감지한다. 이때, 기체 감지장치(31)는 감지신호를 발생하고, 감지신호가 발생하면 램프(32) 및 부저(33)가 작동하고 구동 제어장치(38)가 구동장치(37)를 정지시킨다. 따라서, 기체 감지장치(31)는 누출 부위(P2) 주위에 정지하고, 사용자는 기체 감지장치(31)의 정지 위치를 통해 누출 부위(P2)를 찾아낼 수 있다. 구동 제어장치(38)가 구동장치(37)를 정지키기는 시점은 기체 감지장치(31)의 감지신호가 증가하다가 감소하기 시작하는 시점으로 설정될 수 있다. 이때, 기체 감지장치(31)는 누출 부위(P2)에 더욱 가까운 위치에 정지할 수 있다. 본 실시예에서 구동 제어장치(38)는 기체 감지장치(31)에서 발생하는 감지신호와 관계없이 작동할 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 1차 방벽(14)의 용접 부위(17)(18) 전체에 레일(39)이 배치되기는 어려우므로, 전체 용접 부위(17)(18)에 대한 용접불량 검출 작업은 일정 크기씩 분할되어 실행될 수 있다. 이러한 실시예에 의한 용접불량 검출방법은 기체 감지장치(31)가 이동장치(34)에 의해 용접 부위(17)(18)를 따라 자동으로 이동하기 때문에, 용접불량 검출작업 시 사용자의 수고를 크게 덜 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 이를 이용하여 1차 방벽의 용접불량을 검출하는 두 가지 방법을 나타낸 것이다.
본 발명의 또다른 실시예에 의한 용접불량 검출시스템은 필수적 구성요소로 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 검출용 기체를 주입하기 위한 기체 주입장치(21; 도 1참조), 검출용 기체를 감지하고 감지신호를 발생하는 복수의 기체 감지장치(41)(42), 복수의 기체 감지장치(41)(42)로부터 감지신호를 수신하여 검출용 기체가 누출되는 누출 부위(P3)(P4)를 산출하는 중앙처리장치(43)를 포함하고, 선택적 구성요소로 검출용 기체의 감지시간을 재기 위한 타이머(44), 검출용 기체의 충전 압력을 감지하기 위한 압력센서(45), 용접 부위(17)(18) 주위에 일정 속도의 기류를 형성하는 송풍장치(46), 검출 결과를 출력하는 램프(47), 부저(48), 디스플레이(49)를 포함한다.
도 6은 용접 부위(17)(18) 주위의 공기가 흐름이 없는 안정적인 상태인 경우에 본 실시예에 의한 용접불량 검출시스템을 이용하여 용접불량을 검출하고 누출 부위(P3)를 찾아내는 방법을 나타낸 것이다. 용접불량 검출작업 시 먼저, 용접 부위(17)(18)를 따라 복수의 기체 감지장치(41)(42)가 배치된다. 도 1에 도시된 것과 같이, 1차 방벽(14)의 전체적인 용접 부위(17)(18)는 전후 방향의 직선형 용접 부위(17)와 좌우 방향의 직선형 용접 부위(18)가 서로 교차하는 바둑판 형태로 구성되므로, 복수의 기체 감지장치(41)(42)는 1차 방벽(14)의 일정한 영역에 전후좌우 방향으로 일정한 간격으로 배치되는 것이 좋다. 도 6에는 대표적으로 좌우 방향으로 배치된 두 개의 기체 감지장치(41)(42)만을 나타낸 것이다.
복수의 기체 감지장치(41)(42)가 배치되면 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 검출용 기체가 주입된다. 1차 방벽(14)과 내부 단열층(13) 사이의 공간에 충전되는 검출용 기체의 압력이 대기압보다 높은 일정한 압력에 이르면, 복수의 기체 감지장치(41)(42)가 작동하여 용접 부위(17)(18) 주위의 공기를 감시하기 시작하고, 타이머(44)가 작동하여 기체 감지장치(41)(42)들이 작동한 시점부터 시간을 잰다. 용접 부위(17)(18)에 용접불량으로 인한 누출 부위(P3)가 존재하면 검출용 기체가 누출되어 누출 부위(P3) 주위로 일정한 속도로 확산된다.
확산되는 검출용 기체는 누출 부위(P3)에서 가장 가까운 기체 감지장치(41)에 먼저 도달하고, 공기 중에서 검출용 기체를 가장 먼저 감지한 기체 감지장치(41)는 감지신호를 중앙처리장치(43)로 전송한다. 이때, 중앙처리장치(43)는 검출용 기체를 첫 번째로 감지한 첫 번째 기체 감지장치(41)의 위치와 첫 번째 감지 시간을 체크한다. 검출용 기체가 더욱 확산하여 누출 부위(P3)에서 두 번째로 가까운 기체 감지장치(42)에 도달하면 해당 기체 감지장치(42)가 이를 감지하고 그 감지신호를 중앙처리장치(43)로 전송한다. 중앙처리장치(43)는 두 번째로 검출용 기체를 감지한 두 번째 기체 감지장치(42)의 위치와 두 번째 감지시간을 체크한 후, 누출 부위(P3)의 위치를 산출한다. 누출 부위(P3)의 위치는 검출용 기체의 확산속도, 누출 부위(P3)에서 첫 번째 기체 감지장치(41)까지의 거리, 누출 부위(P3)에서 두 번째 기체 감지장치(42)까지의 거리, 첫 번째 기체 감지장치(41) 및 두 번째 기체 감지장치(42) 사이의 거리, 첫 번째 기체 감지시간, 두 번째 기체 감지시간을 변수로 하여 다음과 같은 수학식 1 ~ 수학식 3을 통해 산출된다.
Figure 112008065430279-PAT00003
Figure 112008065430279-PAT00004
Figure 112008065430279-PAT00005
여기에서, V1은 검출용 기체의 확산속도, d1은 누출 부위(P3)와 첫 번째 기체 감지장치(41) 사이의 거리, d2는 누출 부위(P3)와 두 번째 기체 감지장치(42) 사이의 거리, L은 첫 번째 기체 감지장치(41) 및 두 번째 기체 감지장치(42) 사이의 거리, t1은 첫 번째 기체 감지시간, t2는 두 번째 기체 감지시간을 나타낸다.수학식 3에서 변수 L, t1, t2는 모두 알 수 있는 값이므로 누출 부위(P3)에서 첫 번째 기체 감지장치(41)까지의 거리를 구하여 누출 부위(P3)를 찾아낼 수 있다.
물론, 누출 부위(P3)에 대한 위치는 다음과 같은 수학식 4와 같이 누출 부위(P3)에서 두 번째 기체 감지장치(42)까지의 거리로 나타낼 수도 있다.
Figure 112008065430279-PAT00006
중앙처리장치(43)는 누출 부위(P3)를 산출한 후, 그 결과를 디스플레이(49)를 통해 출력하고, 램프(47) 및 부저(48)를 통해 시각 및 청각적인 방법으로 사용자에게 알릴 수 있다. 만약, 누출 부위(P3)가 존재하지 않아 복수의 기체 감지장치(41)(42)가 용접 부위(17)(18) 주위의 공기를 감지하기 시작한 후 일정 시간이 지나도 감지신호가 발생하지 않으면, 중앙처리장치(43)는 누출 부위(P3)가 존재하지 않는다고 판단하고 이를 램프(47)나 부저(48) 또는 디스플레이(49)를 통해 사용자에게 알릴 수 있다.
본 실시예에서는 중앙처리장치(43)가 두 개의 감지신호를 수신한 후 누출 부위(P3)를 산출하는 것으로 설명하였으나, 보다 정확한 누출 부위(P3)의 산출을 위해 중앙처리장치(43)가 세 개 또는 그 이상의 감지신호를 수신한 후 누출 부위(P3)를 산출할 수도 있다. 그리고, 1차 방벽(14) 전체에 대한 용접불량 검출작업은 복수의 기체 감지장치(41)(42)가 한번에 커버할 수 있는 일정 영역의 크기로 분할되어 실행될 수 있다.
이러한 용접불량 검출방법으로 용접불량을 검출함에 있어서, 검출용 기체와 이를 감지할 수 있는 복수의 기체 감지장치(41)(42)를 사용하고, 상기와 같은 방법으로 누출 부위(P3)의 위치를 산출하는 점을 제외한 나머지 부수적인 단계들은 상황에 따라 다양하게 변경되고 조정될 수 있다.
도 7에 나타낸 용접불량 검출방법은 송풍장치(46)를 이용하여 용접 부위(17)(18) 주위에 일정한 방향 및 속도의 공기 흐름을 만들어 주고, 복수의 기체 감지장치(41)(42)를 이용하여 누출 부위(P4)를 찾아내는 것이다. 송풍장치(46)를 이용하여 용접 부위(17)(18) 주위의 공기 흐름을 제어함으로써 용접 부위(17)(18) 주위에 불규칙한 공기의 흐름이 있을 때, 누출 부위(P4)의 위치를 보다 정확하게 찾아낼 수 있다.
이러한 용접불량 검출방법에 있어서, 복수의 기체 감지장치(41)(42)는 용접 부위(17)(18)를 따라 일렬로 배치되고, 용접 부위(17)(18) 주위의 공기를 감시하기 시작하면 송풍장치(46)가 용접 부위(17)(18) 주위의 공기를 복수의 기체 감지장치(41)(42)를 향해 일정한 속도로 유동시킨다. 따라서, 누출 부위(P4)가 존재하는 경우 누출 부위(P4)를 통해 누출된 검출용 기체는 유동하는 공기의 속도와 같은 속도로 기체 감지장치(41)(42)를 향해 확산된다.
도 7에 도시된 것과 같이, 누출 부위(P4)가 존재하여 누출된 검출용 기체가 복수의 기체 감지장치(41)(42)를 향해 일정한 속도로 확산되면, 확산되는 검출용 기체는 누출 부위(P4)에서 가까운 기체 감지장치(41)부터 멀리 위치한 기체 감지장치(42)로 차례로 도달한다. 검출용 기체가 누출 부위(P4)에서 가장 가까운 기체 감지장치(41)에 도달하면, 해당 기체 감지장치(41)가 이를 감지하여 감지신호를 중앙처리장치(43)로 전송한다. 이때, 중앙처리장치(43)는 첫 번째로 검출용 기체를 감지한 첫 번째 기체 감지장치(41)의 위치와 첫 번째 감지시간을 체크한다. 계속해서, 검출용 기체가 더욱 확산하여 다른 기체 감지장치(42)에 도달하면 해당 기체 감지장치(42)가 이를 감지하고 감지신호를 중앙처리장치로 전송한다. 중앙처리장치는 두 번째로 검출용 기체를 감지한 기체 감지장치(42)의 위치와 두 번째 감지시간을 체크한 후, 누출 부위(P4)의 위치를 산출한다. 여기에서, 누출 부위(P4)에 대한 산출은 다음의 수학식 5 ~ 수학식 7을 통해 이루어질 수 있다.
Figure 112008065430279-PAT00007
Figure 112008065430279-PAT00008
Figure 112008065430279-PAT00009
여기에서, V2는 송풍장치(46)에 의해 송풍되는 검출용 기체의 확산속도, d3은 누출 부위(P4)와 첫 번째 기체 감지장치(41) 사이의 거리, d4는 첫 번째 기체 감지장치(41)와 두 번째 기체 감지장치(42) 사이의 거리, d5는 누출 부위(P4)와 두 번째 기체 감지장치(42) 사이의 거리, t3은 첫 번째 기체 감지시간, t4는 두 번째 기체 감지시간을 나타낸다. 수학식 3에서 변수 d4, t3, t4는 모두 알 수 있는 값이므로 누출 부위(P4)에서 첫 번째 기체 감지장치(41)까지의 거리를 구하여 누출 부위(P4)를 찾아낼 수 있다.
본 실시예에 의한 용접불량 검출방법을 이용하여 용접불량을 검출함에 있어서, 1차 방벽(14) 전체에 대한 용접불량 검출작업은 복수의 기체 감지장치(41)(42) 가 한번에 커버할 수 있는 일정 영역의 크기로 분할되어 실행될 수 있다. 그리고 기체 감지장치(41)(42)들의 배치 개수, 배치 간격, 송풍장치(46)를 통한 공기 흐름의 속도 등 부수적인 단계들은 상황에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 검출방법은 몸에 유해하지 않은 검출용 기체와 이를 감지할 수 있는 기체 감지장치를 이용함으로써, 넓은 1차 방벽(14)의 용접 부위(17)(18)에 대한 용접불량을 쉽고 효율적으로 검출할 수 있다. 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템 및 검출방법은 용접 부위가 존재하는 다양한 형태의 액화천연가스 저장탱크의 용접불량을 검출하는데 유용하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉 본 발명은 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템을 이용하여 1차 방벽의 용접불량을 검출하는 방법을 나타낸 사시도 및 측단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템의 기체 감지장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템을 이용하여 1차 방벽의 용접불량을 검출하는 방법을 나타낸 측단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 용접불량 검출시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템을 이용하여 1차 방벽의 용접불량을 검출하는 두 가지 방법을 나타낸 측단면도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 나타낸 용접불량 검출방법에 이용되는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
11 : 탱크벽 12 : 외부 단열층
13 : 내측 단열층 14 : 1차 방벽층
15 : 2차 방벽층 16 : 방벽시트
17, 18 : 용접 부위 21 : 기체 주입장치
22, 31, 41, 42 : 기체 감지장치 23 : 감지부
24 : 신호증폭부 27 : 송풍팬
34 : 이동장치 37 : 구동장치
38 : 구동 제어장치 39 : 레일
43 : 중앙처리장치 44 : 타이머

Claims (19)

  1. 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법에 있어서,
    a) 상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 검출용 기체를 주입하는 단계와;
    b) 상기 검출용 기체를 감지하여 감지신호를 발생할 수 있는 기체 감지장치를 상기 용접 부위에 접근시켜서 상기 용접 부위 주위의 공기 중에 누출된 상기 검출용 기체가 존재하는지 상기 용접 부위 주위의 공기를 감시(Monitoring)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 b)단계에서 송풍팬을 이용하여 상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 기체 감지장치로 유도하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 b)단계에서 상기 기체 감지장치를 상기 용접 부위를 따라 일정한 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방벽의 표면으로부터 일정 거리 이격 설치된 레일과, 상기 기체 감지장치를 탑재하고 상기 레일을 따라 이동할 수 있는 이동장치를 이용하여 상기 기체 감지장치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 감지신호가 발생하면 상기 이동장치를 정지시키는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  6. 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법에 있어서,
    a) 복수의 기체 감지장치를 상기 방벽의 표면 위에 배치하는 단계와;
    b) 상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 상기 기체 감지장치가 감지할 수 있는 검출용 기체를 주입하는 단계와;
    c) 상기 검출용 기체의 주입이 완료되면, 상기 복수의 기체 감지장치를 이용하여 상기 용접 부위 주위의 공기 중에 누출된 상기 검출용 기체가 존재하는지 상기 용접 부위 주위의 공기를 감시하는 단계와;
    d) 상기 복수의 기체 감지장치 중에서 상기 검출용 기체를 감지한 기체 감지 장치가 있으면 상기 검출용 기체가 누출된 누출 부위의 위치를 찾아내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 c)단계는 상기 검출용 기체의 주입이 완료된 시점부터 시간을 재면서 상기 용접 부위 주위의 공기를 감지하고,
    상기 d)단계는 상기 복수의 기체 감지장치 중에서 첫 번째로 상기 검출용 기체를 감지한 첫 번째 기체 감지장치의 첫 번째 감지시간을 체크하고, 상기 복수의 기체 감지장치 중에서 두 번째로 상기 검출용 기체를 감지한 두 번째 기체 감지장치의 두 번째 감지시간을 체크하며, 상기 검출용 기체의 확산속도, 상기 첫 번째 기체 감지장치 및 상기 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, 상기 누출 부위와 상기 첫 번째 기체 감지장치 사이의 거리, 상기 누출 부위와 상기 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, 상기 첫 번째 감지시간 및 상기 두 번째 감지시간을 이용하여 상기 누출 부위의 위치를 찾아내는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 누출 부위의 위치는 다음과 같은 수학식으로 나타나는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
    Figure 112008065430279-PAT00010
    (여기에서, d1은 누출 부위와 첫 번째 기체 감지장치 사이의 거리, L은 첫 번째 기체 감지장치 및 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, t1은 첫 번째 기체 감지시간, t2는 두 번째 기체 감지시간이다)
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 c)단계에서, 상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 복수의 기체 감지장치를 향해 일정한 속도로 송풍시키고, 상기 누출 부위의 위치는 다음과 같은 수학식으로 나타나는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
    Figure 112008065430279-PAT00011
    (여기에서, d3은 누출 부위와 첫 번째 기체 감지장치 사이의 거리, d4는 첫 번째 기체 감지장치와 두 번째 기체 감지장치 사이의 거리, t3은 첫 번째 기체 감지시간, t4는 두 번째 기체 감지시간이다)
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 a)단계에서 상기 복수의 기체 감지장치는 일정한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  11. 제 1 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출용 기체는 알코올 기체와 이산화탄소로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출방법.
  12. 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템에 있어서,
    상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 검출용 기체를 주입하기 위한 기체 주입장치와;
    상기 용접 부위 주위의 공기 중에서 누출된 상기 검출용 기체를 감지하여 감지신호를 발생하는 기체 감지장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 기체 감지장치로 유도하는 송풍팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 용접 부위로부터 일정 거리 이격 설치된 레일과;
    상기 기체 감지장치를 탑재하고 상기 레일을 따라 일정한 속도로 이동할 수 있는 이동장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이동장치는 상기 감지신호에 의해 이동동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 기체 감지장치는 상기 감지신호를 출력하여 사용자에게 알리기 위한 출력수단을 갖는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 출력수단의 출력은 상기 감지신호의 크기에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
  18. 액화천연가스가 저장된 저장공간을 기밀시키기 위해 상기 저장공간을 단열시 키기 위한 단열층에 결합된 방벽의 용접 부위에서 용접불량을 검출하기 위한 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템에 있어서,
    상기 단열층과 상기 방벽의 사이에 검출용 기체를 주입하기 위한 기체 주입장치와;
    상기 용접 부위 주위의 공기 중에서 누출된 상기 검출용 기체를 감지하고 감지신호를 발생하는 복수의 기체 감지장치와;
    상기 복수의 기체 감지장치로부터 상기 감지신호를 수신하고, 수신한 상기 복수의 감지신호를 통해 상기 검출용 기체가 누출된 누출 부위를 찾아내는 중앙처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 용접 부위 주위의 공기를 상기 복수의 기체 감지장치를 향해 일정한 속도로 송풍시키기 위한 송풍장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 용접불량 검출시스템.
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