KR20100034478A - 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사성동위원소를 이용하여 시험체 내부의 건전성 유무를 확인하는 방사선비파괴검사 분야의 기술에 속하는 것으로서, 검사하고자 하는 배관 외부의 용접부 전체에 필름을 밀착 배치시키고 방사성동위원소를 배관 내부의 중앙에 위치시켜 한꺼번에 용접부를 방사선 촬영하는 기법에 사용되는 배관 방사선 촬영장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은, 배관 용접부의 위치를 정확하게 확인함과 동시에 배관의 원주 중앙에 방사성동위원소를 위치시키는 작업을 간편하고 안전하게 할 수 있도록 하는 한편, 배관 방사선 촬영을 함에 있어서 기존의 이동대차처럼 세슘동위원소를 사용하는 것과 같은 위험요소를 없애고 구성요소를 간단하게 하여 비용을 절감함과 동시에 곡관에 대해서도 적용할 수 있도록 한 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치에 관한 것이다.

방사선비파괴검사, 방사성동위원소, 배관, 용접, 방사선 촬영

Description

배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치{Radioisotope Centering Devices for Radiography of Pipe}

본 발명은 방사성동위원소를 이용하여 시험체 내부의 건전성 유무를 확인하는 방사선비파괴검사 분야의 기술에 속하는 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 배관의 용접부를 검사하기 위한 장치에 관한 것으로서, 검사하고자 하는 배관 외부의 용접부 전체에 필름을 밀착 배치시키고 방사성동위원소를 배관 내부의 중앙에 위치시켜 한꺼번에 용접부를 방사선 촬영하는 기법에 사용되는 배관 방사선 촬영장치에 관한 것이다.

방사선비파괴검사란 방사성동위원소에서 발생하는 방사선이 시험체를 투과하는 성질을 이용하는 검사방법으로서 시험체를 투과한 방사선을 방사선필름(이하 ‘필름’이라 함)에 일정시간 조사시킨 후 필름을 현상하여 필름에 나타난 농도 차이를 판독하여 시험체의 이상 유무를 판독하는 것이다.

방사선비파괴검사를 하기 위해서는 도 [18]의 촬영배치에서 보는 바와 같이 검사하고자 하는 시험체의 후면에는 필름(60)을 밀착시키고 앞면에는 방사성동위원 소(13)를 일정거리 만큼 이격하도록 위치시킨 후 일정시간 동안 방사선을 조사(노출)시킨다. 그리고 방사성동위원소(13)를 안전한 방사성동위원소 저장함(컨테이너)(20)으로 회수한 후 필름(60)을 회수하여 현상하게 된다.

이때 방사성동위원소에서 발생하는 방사선을 필름(60)에 조사하는 시간(이하 ‘노출시간’이라 함)은 시험체의 두께 및 필름(60)과 방사성동위원소(13)와의 거리에 따라서 달라지게 된다. 즉, 시험체의 두께가 두꺼워지거나 필름(60)과 방사성동위원소(13)와의 거리가 멀어지게 되면 노출시간도 길어지게 된다. 또한 방사성동위원소(13)의 방사선 강도(방사선 세기)에 따라서도 노출시간이 좌우된다. 즉, 방사성동위원소(13)의 방사선 강도가 강하면 적은 노출시간이 필요하고 약하면 많은 노출시간이 필요하다.

이 경우 노출시간은 검사에 걸리는 시간 및 검사원이 방사선에 노출되는 방사선 피폭시간과도 밀접한 관계가 있는 바, 노출시간을 줄이면 전체 작업시간이 줄어들고 동일한 작업시간이라면 더 많은 양의 시험체를 검사할 수 있으며 검사원의 방사선 피폭시간을 줄여 안전한 검사를 할 수 있게 된다. 따라서 단시간에 많은 물량의 시험체를 검사하여야 하는 방사선비파괴검사 분야에서는 필름(60)의 노출시간을 줄이고자 하는 노력이 계속되어 왔다.

한편, 배관(Pipe) 용접부를 방사선비파괴검사 방법으로 검사할 경우에는 필름의 노출시간을 줄이기 위하여 도 [4]처럼 용접부가 위치한 배관 내부에 방사성동위원소(13)를 중앙에 위치시키고 배관의 외부에 필름(60)을 연속하여 부착한 후 방 사선 촬영을 하게 되는데, 이렇게 하면 한 장의 필름(60)을 촬영할 시간에 전체 용접부(70)를 한번에 촬영할 수 있게 된다. 그런데, 이 경우 종래기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

산업현장에서 배관을 설치할 때 배관의 길이나 설치구역의 특성상 배관을 서로 연결하여야 한다. 이때 배관을 서로 연결하기 위해서는 일정 길이의 배관을 서로 용접하여서 시공하기 때문에 용접부가 발생하는데, 이 용접부에는 직관과 직관을 용접하는 배관연결부도 있고 직관과 곡관을 연결하는 배관연결부도 있다.

이처럼 배관의 용접부가 발생하면 용접부의 건전성을 확인하기 위하여 검사를 하여야 하는데, 이 경우에는 설치된 배관에 손상을 주지 않도록 하기 위하여 비파괴검사의 방법으로 검사를 하여야 한다. 비파괴검사 중에서도 방사선비파괴검사를 이용하여 방사선 촬영필름을 획득하고 이 필름을 판독하여 용접부의 건전성을 확인하여야 하는 것이다.

이때 용접부를 방사선 촬영하기 위해서는 방사성동위원소를 배관 내부의 용접부 위치의 중앙에 위치시켜야 한다. 만약, 방사성동위원소를 배관 내부의 용접부 위치의 중앙에 고정시키지 않으면 방사선 촬영시 배관의 모재를 투과하여 필름에 도달하는 방사선 투과에너지의 강도가 달라져 필름의 감광작용에 영향을 미치기 때문에 필름을 현상하면 필름의 농도(명암의 밝기 정도)가 다르게 나타나게 된다. 이렇게 되면 필름을 판독할 때 용접부에서 발생한 결함(문제가 되는 흠)을 정확히 판독하기가 어려워져 다시 촬영을 하여야 하며 이에 따라 시간 및 비용이 추가로 소비되어서 문제가 된다. 더불어 배관의 내부에는 각종 위험요소 즉, 잔존 가스에 의 한 질식사고, 폭발사고, 추락사고 등의 위험이 존재하기 때문에 검사원이 배관의 내부에 진입하여 방사성동위원소를 설치하는 것은 그 자체가 매우 위험한 일이기도 하다.

이러한 문제 때문에 그 동안 배관의 용접부에 중앙센터링이 가능한 장치를 이용하여 배관 내부로 방사성동위원소를 진입시키는 방법이 시도되어 왔는데, 이에 대해서는 배관 용접부의 위치 파악이 힘들다는 문제가 계속적으로 제기되어 왔다. 왜냐하면, 배관의 외부에서는 용접부의 위치를 쉽게 확인할 수 있지만, 검사원이 육안으로 직접 확인하기기가 곤란한 배관의 내부로 진입되어 설치되어지는 촬영장치의 정확한 위치를 파악하는 것은 상당히 어려운 일이기 때문이다.

따라서 배관의 내부로 진입되어 설치되어지는 촬영장치의 정확한 위치를 파악하기 위하여 여러 가지 방법이 동원되어 왔는데, 기존의 방법은 다음과 같다.

먼저, 촬영장치의 후미에 일정크기로 분해 조립이 가능한 조립식 연장 막대를 부착하고 이 막대를 밀어서 촬영장치를 배관 내부로 진입시킨 후 막대를 밀어 넣은 길이를 측정함으로써 촬영장치가 배관의 용접부까지 얼마나 접근하였는가를 확인하는 방법이 있다. 이 방법은 촬영장치의 위치 파악에 오차가 쉽게 발생할 수 있고 조립식 연장 막대의 분해 조립에 많은 시간이 소요되며 직관에만 사용이 가능하다는 단점이 있다.

또 다른 방법은 도 [7]처럼 방사성동위원소의 일종인 세슘동위원소(300)를 이용하는 방법으로, 배관용접부의 외부에 용접부(70)로부터 일정거리만큼 떨어지도 록 세슘동위원소(300)를 위치시키고, 자동으로 직선 주행이 가능한 이동대차(250)에 세슘동위원소(300)의 검출이 가능한 세슘동위원소 검출센서(310)를 장착한 후, 세슘동위원소 검출센서(310)의 반응에 따라 이동대차(250)가 자동으로 정지하게 하는 기능을 가진 구동바퀴(251)가 전진하도록 하여 이동대차(250)를 배관(100) 내부로 진입시켜서 용접부의 정확한 위치를 찾는 방법이 있다.

하지만 이 방법의 문제점으로는 또 다른 세슘동위원소(300)를 사용한다는 점(비록 세슘동위원소가 약한 방사선을 발생시킨다 할지라도 방사선에 장시간 노출되면 검사원의 건강에 큰 문제점이 발생할 수 있다), 가격이 비싸다는 점, 장치가 오작동하여 위치가 달라질 수 있다는 점, 장치의 구성품이 전부 수입제품으로 고가의 비용을 지불하여야 하기 때문에 경제적인 부담이 크다는 점 등을 들 수 있다.

특히 장치의 내부에 다량의 배터리 및 방사성동위원소를 저장하는 방사성동위원소 저장함(20)을 설치하여야 하고 이동대차(250)를 컨트롤할 수 있는 원격제어기(30)까지 구비하여야 하기 때문에 장치의 무게 및 길이가 커져서 대형 직관에만 사용 가능하고 곡관이 용접된 곳에서는 사용이 불가능한 문제점이 있다. 즉, 도 [8]처럼 이동대차(250)의 크기 때문에 곡률을 가진 배관(100)의 경우 곡관 부위에서 이동대차(250)가 배관(100)의 내벽에 접촉되어 진행이 불가능해지는 문제점이 발생하는 것이다.

한편, 이 방법은 도 [7]처럼 이동대차(250)가 배관(100) 내부로 진입, 세슘동위원소(300)가 있는 곳까지 자동으로 주행하여 정지한 후, 방사성동위원소(13)를 방사성동위원소 저장함(20)에 연결된 방사성동위원소 이송케이블(50)과 동위원소 연결관(81)을 통하여 방사성동위원소 스토퍼(90)까지 자동으로 이송하여 용접부(70)의 중앙에 위치시킴으로써 배관의 외부 표면에 원둘레 방향으로 부착 배치된 필름(60)에 방사선을 투과시키게 되며, 방사성동위원소(13)와 필름(60)간의 거리(이는 배관의 두께 및 직경에 따라 달라짐)에 따라 정해진 촬영시간 동안 방사선을 투과시킨 후 다시 자동으로 방사성동위원소(13)를 방사성동위원소 저장함(20)으로 회수하고 배관(100)의 입구 방향으로 후진하는 작동방식에 따른다. 그러나 이 경우에는 이동대차(250)의 고장이나 내부에 장착된 배터리의 소모 등으로 인하여 방사성동위원소(13)가 방사성동위원소 저장함(20)으로 회수되지 않거나 회수되지 않은 상태에서 이동대차(250)가 배관(100)의 입구방향으로 후진함으로 인하여 대기 중인 검사원 및 주변 작업자들이 위험한 방사선에 노출될 우려가 있다.

또한 기존의 이동대차(250)의 경우 자체에 연결된 전선이나 로프 등이 없기 때문에 이동대차(250)의 작동이 배관(100) 내부에서 정지해 버리면 이동대차(250)를 다시 회수하기 위하여 또 다른 주행장치를 이용하여야 하는 바, 이를 개선하기 위하여 도 [7]처럼 견인로프(55)와 견인윈치(56)를 추가로 장착하여야 하는 불편함이 따른다.

방사선비파괴검사는 매우 위험한 방사선을 발생시키는 방사성동위원소(13)를 사용하기 때문에 안전적인 측면에서 자동보다는 수동적인 조작을 선호하게 된다. 이는 항상 언제 발생할지 모르는 만일의 사태에 대비하여야 하며, 고장의 원인이 쉽게 발생할 수 있는 자동장비보다는 문제 발생시 언제든지 손쉽게 조작하여 문제 를 해결할 수 있는 수동장비가 안전적인 측면에서 더욱 우월하기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 배관 방사선 촬영 작업 중 장치의 고장이나 작동 오류로 인하여 발생할 수 있는 위험요소를 최대한 줄이고, 배관 용접부의 위치를 정확하게 확인함과 동시에 배관의 원주 중앙에 방사성동위원소를 위치시키는 작업을 간편하고 안전하게 할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 배관 방사선 촬영을 함에 있어서 기존의 이동대차처럼 세슘동위원소를 사용하는 것과 같은 위험요소를 없애고, 구성요소를 간단하게 하여 비용을 절감함과 동시에 곡관에 대해서도 적용 가능한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 센터링장치(200)의 중심축을 이루며, 전후로 분리된 몸체가 전후 연결대(9)에 의하여 서로 연결 고정되는 연결대(8); 센터링장치(200)의 외곽으로 방사상으로 뻗어 나오는 봉 형상의 구조물로서, 일 끝단은 연결대(8)에 결합되며, 타 끝단에 부착된 Wheel(1-5)이 배관의 내부 벽면에 접촉하여 구름으로써 연결대(8)가 배관의 내부 벽면에 의해 방사상으로 지 지되어 배관(100) 내부에서 중앙에 위치할 수 있도록 하는 센터링지지대(1); 일 끝단은 센터링지지대(1)와 연결되고 타 끝단은 장력조절기(6)와 연결된 상태에서 늘어나거나 오므라듦으로써, 센터링지지대(1)가 배관(100)의 직경 변화 및 배관(100)의 곡관부위에서의 곡률 변화에 따라 기울어져 그 높이를 조절할 수 있도록 하는 Gas Spring(2); 연결대(8)의 전후 양 끝단에 장착되며, 속이 빈 원통형 몸체의 외부에 나사산이 형성되어 있어서 장력조절기 손잡이(5)를 회전시키면 이와 연결된 장력조절기 고정대(4)가 앞뒤로 이동하게 되며 이와 동시에 장력조절기 고정대(4)에 연결된 Gas Spring(2)의 위치가 변하도록 하는 장력조절기(6); 장력조절기(6)의 전단에 장착되며, 방사성동위원소(13)의 위치를 결정하고 용접부(70)에 레이저(12)를 조사하는 전방타깃(10); 센터링지지대(1)에 부착되며, 센터링장치(200)가 배관 내에서 이동하는 과정에서 배관 내부를 촬영하여 그 영상을 제어케이블(19)과 연결된 컨트롤장치(18)의 모니터로 전송하는 카메라(14); 및 구동장치 연결대(16)에 의하여 연결대(8)와 결합하며, 모터의 구동에 따라 센터링장치(200)를 배관(100) 내부에서 전진 또는 후진하도록 하는 구동장치(15)를 포함하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치를 제시한다.

또한, 본 발명은 상기 전방타깃(10)을 후방타깃(11)으로 대체하는 것을 특징으로 하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사선동위원소 센터링장치를 제시한다.

본 발명에 따르면 배관 방사선 촬영 작업을 함에 있어서, 배관의 직경 변화에 대응하기가 쉬우며, 보관이나 이동시에 간단하게 접어서 부피를 축소시킬 수 있 으며, 배관 중 곡관부위에 근접해 있는 용접부의 촬영도 가능하며, 전방타깃과 후방타깃을 이용하여 촬영위치를 용이하게 바꿀 수 있으며, 카메라 및 레이저로 배관 내부의 용접부 위치를 실시간으로 확인할 수 있을 뿐만 아니라 배관 내부에 존재하는 이물질 등의 유무 및 용접부위의 이상 유무를 육안으로 확인할 수도 있다. 또한, 고장시에 발생할 수 있는 위험요소가 없으며, 기존처럼 세슘동위원소를 사용하는 고가의 이동대차가 필요 없을 뿐만 아니라 세슘동위원소 구입비용 등 추가적인 운영비용도 발생하지 않는다.

본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

우선 본 발명에 있어서 방사성동위원소(13)의 적용방법 및 방사성동위원 소(13)를 안전하게 보관하고 원하는 위치까지 이송시키는 작동원리에 관하여 설명한다.

도 [5]처럼 방사성동위원소(13)는 위험한 방사선으로부터 인체를 보호하기 위하여 안전하게 제작된 방사선동위원소 저장함(20)의 내부에 보관된다. 즉, 방사성동위원소(13)는 그림[6]처럼 방사성동위원소 저장함(20)의 중앙부에, 방사선을 차폐할 수 있는 재질인 우라늄 또는 납 등으로 제작된 중앙이 도관으로 형성된 용기의 중앙에 위치하도록 보관된다. 방사성동위원소(13)의 끝단에는 분리 및 결합이 쉬운 구조로 되어있는 피그테일(13-1)이 연결되며 이 피그테일(13-1)의 끝단에는 이송와이어(41)가 연결된다. 이송와이어(41)는 이송케이블(40)의 내부를 관통하며 후미에 연결된 원격제어기(30)의 기어 및 풀리에 감겨 있어서 원격제어기(30)의 손잡이를 돌리면 전후로 이동하게 된다.

이때 원격제어기(30)의 손잡이를 전진 방향으로 계속 돌리면 이송와이어(41)가 앞으로 나가게 되고 이송와이어(41)에 연결된 피그테일(13-1)이 방사성동위원소 저장함(20)의 외부로 이동하게 된다. 한편, 방사성동위원소 저장함(20)의 외부 전방에는 동위원소 이송케이블(50)이 연결되어 있어서 피그테일(13-1)이 이러한 동이원소 이송케이블(50)의 내부를 따라서 계속 이동하게 되는데, 피그테일(13-1)은 동위원소 이송케이블 연결부(51)를 통하여 동위원소 이송관(81)을 따라서 이동하다가 결국 전진 방향의 최종 끝단에 위치한 방사성동위원소 스토퍼(90)까지 방사성동위원소(13)를 이동시키게 된다. 방사성동위원소 스토퍼(90)는 방사성동위원소(13)가 더 이상 진행하지 못하도록 차단하는 역할을 하는데, 이러한 방사성동위원소 스토 퍼(90)의 위치가 바로 방사성동위원소(13)의 위치가 된다.

방사성동위원소(13)를 원하는 위치에 고정시키기 위하여 촬영을 시작하기 전에 미리 센터링지그(80)를 이용하여 거리를 맞추고, 거리 및 시험체의 두께, 촬영방법, 방사성동위원소(13)의 방사선의 강도를 데이터로 하여 촬영시간을 계산한 후 필름(60)을 촬영하고자 하는 곳의 후면에 부착한다. 그리고 주변에 있는 사람을 대피시키고 원격제어기(30)의 손잡이를 회전시켜 방사성동위원소(13)를 방사성동위원소 스토퍼(90)까지 이동시킨 후 이동이 완료된 시점부터 시간을 측정하면서 촬영을 한다.

정해진 시간이 경과하면 원격제어기(30)의 손잡이를 반대로 회전시켜 방사성동위원소(13)를 방사성동위원소 저장함(20) 안으로 회수하고, 방사선 측정기기로 안전을 확인한 후 필름(60)을 회수하여 현상작업을 하고 이에 따른 용접부(70)의 검사 결과를 통보한다.

한편, 본 발명은 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 도 [9] 및 도 [10]에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 센터링장치(200)를 제안하는 바, 이러한 센터링장치(200)는 연결대(8), 센터링지지대(1), Gas Spring(2), 장력조절기(6), 전방타깃(10)(또는 후방타깃(11)), 카메라(14) 및 구동장치(15)를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치 (200)(이하, ‘센터링장치’라고 함)는 도 [11]처럼 전후대칭형의 몸체를 가지고 있는데, 속이 빈 원통인 전후 연결대(9)를 이용하여 몸체의 앞과 뒤를 서로 연결 고정할 수 있는 구조로 되어 있다.

연결대(8)는 센터링장치(200)의 중심축을 이루며, 전후로 분리된 몸체가 전후 연결대(9)에 의하여 서로 연결 고정된다.

센터링지지대(1)는 센터링장치(200)의 외곽으로 방사상으로 뻗어 나오는 봉 형상의 구조물이다. 센터링지지대(1)의 일 끝단은 연결대(8)에 결합되며, 타 끝단에 부착된 Wheel(1-5)이 배관의 내부 벽면에 접촉하여 구름으로써 연결대(8)가 배관의 내부 벽면에 의해 방사상으로 지지되어 배관(100) 내부에서 중앙에 위치할 수 있도록 한다.

센터링지지대(1)는 도 [10]에서처럼 센터링장치(200)의 중앙을 기준으로 4개의 센터링지지대(1)가 서로 90도로 이격되어 1조를 이루는 형태를 가지며, 각각의 센터링지지대(1)의 일 끝단(센터링장치(200)의 중앙쪽)은 Arm Hinge(1-1)로 구성되어 있어 Arm 고정대(3)에 축으로 연결된다. 이러한 센터링지지대(1)는 센터링장치(200)의 길이방향으로 전후 각각 2조가 서로 대칭으로 배치되어 있는데, 이는 전후 연결대(9)에 의해서 서로 연결 조립된다.

도 [12]처럼 교체형 Arm(1-2)의 일 끝단(센터링장치(200)의 외곽쪽)에는 Wheel Arm(1-3)이 볼트로 결속되고, Wheel Arm(1-3)의 외곽 끝단에는 회전할 수 있 는 구조를 갖는 Wheel Frame(1-4)이 결합되어 축으로 고정된다. 그리고 Wheel Frame(1-4)의 양단에는 회전이 가능한 Wheel(바퀴)(1-5)이 축 또는 볼트로 결속된다.

한편, Wheel Arm(1-3)과 결합된 Wheel Frame(1-4)은 축으로 조립되어 있어서 Wheel Arm(1-3)의 내부에서 360도 회전 가능한 구조로 되어 있는데, 이는 배관(100)의 직경 변화에 따라서 센터링지지대(1)의 지지 각도가 변하게 되는 것에 대응하기 위함이다. 즉, 센터링지지대(1)의 지지 각도가 바뀌면 이에 맞도록 Wheel Frame(1-4)의 각도 역시 변하도록 한 것이다. 또한 센터링장치(200)가 곡률이 있는 곡관 내부에서 진행할 때에는 센터링지지대(1)가 접촉하게 되는 곡률의 반경이 각각 다르기 때문에 이에 맞추어 센터링지지대(1)의 각도도 서로 다르게 변해야 하므로 Wheel Frame(1-4)의 각도는 자유자제로 변할 수 있는 구조이어야 한다.

Wheel Frame(1-4)의 내측에는 Wheel(1-5)이 조립되어 있는데, Wheel(1-5)은 배관(100) 내부에서 센터링장치(200)가 원활하게 진행하도록 한다. 이러한 Wheel(1-5)의 직경은 적당히 큰 것이 좋다. 왜냐하면, Wheel(1-5)의 직경이 너무 작으면 Wheel(1-5)이 배관(100) 내부 용접부(70)의 용접비드에 걸리거나 혹시나 존재할 수 있는 배관(100) 내부의 이물질 등에 걸려서 진행이 되지 않을 우려가 있기 때문이다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위하여 Wheel(1-5)의 직경은 80mm 이상이 되도록 하는 것이 좋다.

Gas Spring(2)은 일 끝단은 센터링지지대(1)와 연결되고 타 끝단은 장력조절 기(6)와 연결된 상태에서 늘어나거나 오므라듦으로써, 센터링지지대(1)가 배관(100)의 직경 변화 및 배관(100)의 곡관부위에서의 곡률 변화에 따라 기울어져 그 높이를 조절할 수 있도록 한다.

도 [15]처럼 센터링지지대(1)는 교체형 Arm(1-2)이 Arm Hinge(1-1)에 의하여 Arm 고정대(3)에 조립되고, Arm Hinge(1-1)에는 Gas Spring(2)의 실린더 부위가 연결되며 Gas Spring(2)의 로드 부위는 장력조절기(6)에 연결되는 구조를 이루고 있다. 이는 센터링장치(200)가 배관(100) 내부의 직경 변화나 배관(100)의 곡관부위 통과시 센터링지지대(1)에 가해지는 힘에 유동적으로 대처하는 한편, 센터링장치(200)의 이동 또는 보관시에 센터링지지대(1)를 접어 센터링장치(200)의 부피를 작게 하고 이동을 간편하게 하기 위함이다(도 [13], [14], [15], [16] 참조).

도 [13], [14], [15]에서 보는 바와 같이 장력조절기(6)의 작동에 의해 Gas Spring(2)의 수평 위치가 변하게 되고 Gas Spring(2)과 연결된 Arm Hinge(1-1)의 각도가 변하게 됨에 따라 센터링지지대(1)의 각도가 변하게 되어 배관의 크기에 따른 센터링장치(200)의 센터링이 가능해진다. 또한, 도 [16]에서 보는 바와 같이 센터링지지대(1)를 센터링장치(200)의 중심 방향으로 누르면 센터링지지대(1)가 중심 방향으로 접히게 되는데, 이러한 구조적 특성 때문에 센터링지지대(1)의 부피 축소가 가능하게 되며 이동이나 보관시 작고 간편하게 되어 사용이 쉬워진다.

장력조절기(6)는 연결대(8)의 전후 양 끝단에 장착되는데, 장력조절기(6)는 속이 빈 원통형 몸체의 외부에 나사산이 형성되어 있어서 장력조절기 손잡이(5)를 회전시키면 이와 연결된 장력조절기 고정대(4)가 앞뒤로 이동하게 되며 이와 동시에 장력조절기 고정대(4)에 연결된 Gas Spring(2)의 위치가 변하게 되는 구조로 이루어져 있다.

이처럼 장력조절기 손잡이(5)를 회전시킴으로써 배관의 크기에 따라 센터링지지대(1)가 펼쳐질 수 있는 최대 각도를 미리 세팅해 놓을 수 있으므로, 센터링장치(200)는 다양한 내경을 갖는 배관에 대하여 자유롭게 적용될 수 있는 것이다.

장력조절기(6)의 전단에는 방사성동위원소(13)의 위치를 결정하고 용접부(70)에 레이저(12)를 조사하는 전방타깃(10)이 장착되며, 장력조절기(6)의 후단에는 후방타깃(10)이 장착된다. 이러한 전방타깃(10)과 후방타깃(10)은 그 구조나 작동원리는 동일하나, 장착되는 위치나 사용될 수 있는 상황에 있어서 차이가 난다.

도 [19]는 전방타깃(10) 또는 후방타깃(11)의 내부를 설명한 것이다. 전방타깃(10)과 후방타깃(11)의 내부에는 긴 홈이 형성되어 있는데, 이러한 홈의 입구에는 레이저모듈(12-1)이 고정 설치되어 있고 홈의 안쪽에는 동서남북으로 관통하는 홀이 가공되어 있으며 홈의 끝단에는 레이저모듈(12-1)에서 조사된 레이저(12)를 반사시킬 수 있는 레이저 반사용 원추(320)가 레이저모듈(12-1)과 대향하도록 고정 설치되어 있다.

이때 레이저모듈(12-1)에서 발생된 직선상의 레이저(12)가 레이저 반사용 원추(320)에 조사되면, 레이저 반사용 원추(320)의 각도가 45도의 경사로 가공이 되 어 있음으로 인하여 레이저(12)는 수직으로 360도의 범위에 걸쳐 반사되게 된다. 이렇게 반사된 레이저(12)는 전방타깃(10) 또는 후방타깃(11)에 동서남북으로 관통하도록 가공된 홀을 통하여 나오게 되므로, 결국 전방타깃(10) 또는 후방타깃(11)은 용접부(70)에 대하여 동서남북 4방향으로 나누어진 레이저(12) 광원을 조사하게 되는 것이다.

한편, 레이저(12)가 조사되는 영역의 반대쪽에는 피그테일(13-1)에 연결된 방사성동위원소(13)가 이동하여 위치하게 되며, 양쪽의 공간(전방타깃(10)과 후방타깃(11)의 내부에 형성된 긴 홈 중 레이저모듈(12-1) 및 레이저 반사용 원추(320)가 설치된 공간과 방사성동위원소(13)가 위치하는 공간)은 서로 격리되도록 벽이 형성되어 있다. 이 벽은 도 [5]에서처럼 방사성동위원소(13)가 더 이상 앞으로 진행하지 못하도록 막아주는 방사성동위원소 스토퍼(90)의 역할을 하게 된다.

전방타깃(10) 또는 후방타깃(11)은 촬영하고자 하는 용접부(70)의 위치에 따라서 전방에 장착할 것인지 후방에 장착할 것인지를 도 [1]과 도 [2]처럼 선택할 수 있다. 이하에서는 전방타깃(10) 또는 후방타깃(11)을 이용한 촬영법에 대하여 설명한다.

전방타깃(10) 사용법은 도 [1]과 같이 촬영하고자 하는 용접부(70)가 직관상에 위치하는 경우에 사용되는 방법으로서, 센터링장치(200)의 전방에 위치한 용접부(70)를 촬영하는 데에 사용된다. 전방타깃(10)을 이용한 촬영법은 다음과 같다.

센터링장치(200)의 장력조절기(6) 전단에 전방타깃(10)을 조립하고 방사성동 위원소(13) 이동용 방사성동위원소 이송케이블(50)을 센터링장치(200)의 후단에 연결하여 배관(100) 내부로 진입시키며, 촬영하고자 하는 용접부(70)의 위치는 장착된 카메라(14)를 통하여 확인한다. 촬영하고자 하는 용접부(70)의 위치와 레이저(12)가 반사되어 나오는 지점의 위치가 일치하는 지점에서 센터링장치(200)를 정지시킨 후 방사성동위원소(13)를 전방타깃(10)까지 이동시키기 위하여 원격제어기(30)의 손잡이를 돌리면 이송케이블(40)의 내부에 있는 이송와이어(40)가 전진하게 되고 이에 연결된 방사성동위원소(13)가 방사성동위원소 저장함(20)을 빠져나와서 방사성동위원소 이송케이블(50)의 내부를 따라서 전방타깃(10)의 일정부위(전방타깃(10)의 홈 내부에 서로 격리되도록 형성된 벽)까지 이동을 하게 된다. 그리고 일정시간 동안 방사선을 조사시킨 후 다시 원격제어기(30)의 손잡이를 반대로 돌리면 방사성동위원소(13)가 방사성동위원소 저장함(20) 내부로 안전하게 회수된다. 이후 방사선에 노출되어 감광된 필름(60)을 회수하여 현상작업을 한 후 이를 판독하여 검사결과를 통보한다.

후방타깃(11) 사용법은 도 [2]와 같이 센터링장치(200)의 후방에 위치한 용접부(70)를 촬영하는 데 사용되는데, 후방타깃(11) 사용법은 특히 배관(100)이 도 [17]처럼 직관이 아니고 곡관일 경우 그 적용의 실익이 크다.

이는 센터링장치(200)가 곡관부위에 위치할 때는 센터링지지대(1)의 고정 위치가 각각 달라지기 때문에 방사성동위원소(13)를 배관(100)의 중앙에 위치시킬 수 없게 되는 바, 일단 센터링장치(200)가 곡관부위를 통과하도록 전진(A)시켜 직관부위에서 배관(100)의 중앙에 위치하도록 한 후 다시 센터링장치(200)를 뒤로 후 진(B)시키면서 센터링장치(200)의 후방타깃(11)에 장착된 레이저(12)의 반사위치를 촬영하고자 하는 용접부(70)의 위치와 일치시켜서 앞에서 설명한 촬영방법대로 촬영하고자 하는 것이다. 이로써 곡관에서의 촬영도 가능할 뿐만 아니라 촬영하고자 하는 용접부(70)의 위치 확인까지도 가능한 센터링장치(200)가 완성되는 것이다.

센터링지지대(1)에는 카메라(14)가 부착된다. 카메라(14)는 센터링장치(200)가 배관 내에서 이동하는 과정에서 배관 내부를 촬영하여 그 영상을 제어케이블(19)과 연결된 컨트롤장치(18)의 모니터로 전송함으로써 검사원이 실시간으로 용접부(70)의 위치를 확인할 수 있게 할 뿐만 아니라 배관 내부의 이물질 및 용접부(70)의 일부 외관 검사까지도 할 수 있게 한다.

구동장치(15)는 구동장치 연결대(16)에 의하여 연결대(8)와 결합하며, 모터의 구동에 따라 센터링장치(200)를 배관(100) 내부에서 전진 또는 후진하도록 하는 역할을 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도 면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 [1]은 본 발명에 따른 센터링장치에 전방타깃을 장착한 경우의 검사개요를 나타내고 있다.

도 [2]는 본 발명에 따른 센터링장치에 후방타깃을 장착한 경우의 검사개요를 나타내고 있다.

도 [3]은 외부선원 이중벽 투과 촬영기법을 나타내고 있다.

도 [4]는 내부선원 단일벽 투과 촬영기법을 나타내고 있다.

도 [5]는 r선원 방사선 촬영장치의 구성을 나타내고 있다.

도 [6]은 방사성동위원소 저장함을 나타내고 있다.

도 [7]은 기존의 자동촬영장치를 나타내고 있다.

도 [8]은 기존의 자동촬영장치의 곡관에서의 문제점을 나타내고 있다.

도 [9]는 본 발명에 따른 센터링장치의 측면도를 나타내고 있다.

도 [10]은 본 발명에 따른 센터링장치의 정면도를 나타내고 있다.

도 [11]은 본 발명에 따른 센터링장치의 부분 외형도를 나타내고 있다.

도 [12]는 본 발명에 따른 Wheel Frame의 작동범위를 나타내고 있다.

도 [13]은 본 발명에 따른 센터링지지대의 구조를 나타내고 있다.

도 [14]는 본 발명에 따른 센터링지지대의 접힌 구조를 나타내고 있다.

도 [15]는 본 발명에 따른 센터링지지대의 작동 구조를 나타내고 있다.

도 [16]은 본 발명에 따른 센터링지지대의 펼침 및 고정시 Gas Spring의 작동 구조를 나타내고 있다.

도 [17]은 본 발명에 따른 센터링장치를 이용하여 곡관에서 촬영을 하는 방법을 보여주고 있다.

도 [18]은 방사선 촬영 원리를 나타내고 있다.

도 [19]는 본 발명에 따른 전방타깃 및 후방타깃의 구성을 나타내고 있다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

1 : 센터링지지대 1-1 : Arm Hinge

1-2 : 교체형 Arm 1-3 : Wheel Arm

1-4 : Wheel Frame 1-5 : Wheel

2 : Gas Spring 3 : Arm 고정대

4 : 장력조절기 고정대 5 : 장력조절기 손잡이

6 : 장력조절기 7 : 장력조절기 손잡이 링

8 : 연결대 9 : 전후 연결대

10 : 전방타깃 11 : 후방타깃

12 : 레이저 12-1 : 레이저모듈

13 : 방사성동위원소 14 : 카메라

15 : 구동장치 16 : 구동장치 연결대

17 : 연결 브래킷 18 : 컨트롤장치

19 : 제어케이블 20 : 방사성동위원소 저장함

30 : 원격제어기 40 : 이송케이블

50 : 방사성동위원소 이송케이블 41 : 이송 와이어

51 : 방사성동위원소 이송케이블 연결부 55 : 견인로프

56 : 견인윈치 60 : 필름

70 : 용접부 80 : 센터링지그

81 : 동위원소 이송관 90 : 방사성동위원소 스토퍼

100 : 배관 200 : 센터링장치

210 : 기존 센터링지그 250 : 이동대차

251 : 구동바퀴 300 : 세슘동위원소

310 : 세슘동위원소 검출센서 320 : 레이저 반사용 원추

Claims (8)

1. 센터링장치(200)의 중심축을 이루며, 전후로 분리된 몸체가 전후 연결대(9)에 의하여 서로 연결 고정되는 연결대(8);

   센터링장치(200)의 외곽으로 방사상으로 뻗어 나오는 봉 형상의 구조물로서, 일 끝단은 연결대(8)에 결합되며, 타 끝단에 부착된 Wheel(1-5)이 배관의 내부 벽면에 접촉하여 구름으로써 연결대(8)가 배관의 내부 벽면에 의해 방사상으로 지지되어 배관(100) 내부에서 중앙에 위치할 수 있도록 하는 센터링지지대(1);

   일 끝단은 센터링지지대(1)와 연결되고 타 끝단은 장력조절기(6)와 연결된 상태에서 늘어나거나 오므라듦으로써, 센터링지지대(1)가 배관(100)의 직경 변화 및 배관(100)의 곡관부위에서의 곡률 변화에 따라 기울어져 그 높이를 조절할 수 있도록 하는 Gas Spring(2);

   연결대(8)의 전후 양 끝단에 장착되며, 속이 빈 원통형 몸체의 외부에 나사산이 형성되어 있어서 장력조절기 손잡이(5)를 회전시키면 이와 연결된 장력조절기 고정대(4)가 앞뒤로 이동하게 되며 이와 동시에 장력조절기 고정대(4)에 연결된 Gas Spring(2)의 위치가 변하도록 하는 장력조절기(6);

   장력조절기(6)의 전단에 장착되며, 방사성동위원소(13)의 위치를 결정하고 용접부(70)에 레이저(12)를 조사하는 전방타깃(10);

   센터링지지대(1)에 부착되며, 센터링장치(200)가 배관 내에서 이동하는 과정에서 배관 내부를 촬영하여 그 영상을 제어케이블(19)과 연결된 컨트롤장치(18)의 모니터로 전송하는 카메라(14); 및

   구동장치 연결대(16)에 의하여 연결대(8)와 결합하며, 모터의 구동에 따라 센터링장치(200)를 배관(100) 내부에서 전진 또는 후진하도록 하는 구동장치(15)

   를 포함하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터링지지대(1)는,

   센터링장치(200)의 중앙을 기준으로 4개의 센터링지지대(1)가 서로 90도로 이격되어 1조를 이루며, 센터링장치(200)의 길이방향으로 전후 각각 2조가 서로 대칭으로 배치되는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터링지지대(1)는,

   교체형 Arm(1-2)의 일 끝단(센터링장치(200)의 중앙쪽)이 Arm Hinge(1-1)에 의하여 Arm 고정대(3)에 축으로 연결되고, 타 끝단(센터링장치(200)의 외곽쪽)에는 Wheel Arm(1-3)이 볼트로 결속되고 Wheel Arm(1-3)의 외곽 끝단에는 회전할 수 있는 구조를 갖는 Wheel Frame(1-4)이 결합되어 축으로 고정되며 Wheel Frame(1-4)의 양단에는 회전이 가능한 Wheel(바퀴)(1-5)이 축 또는 볼트로 결속되는 것을 특징으로 하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 Wheel Frame(1-4)은,

   Wheel Arm(1-3)과 축으로 결합되어 있어서 Wheel Arm(1-3)의 내부에서 360도 회전 가능한 것을 특징으로 하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전방타깃(10)은,

   몸체 내부에 긴 홈이 형성되어 있는데, 이러한 홈의 입구에는 레이저모듈(12-1)이 고정 설치되어 있고 홈의 안쪽에는 동서남북으로 관통하는 홀이 가공되어 있으며 홈의 끝단에는 레이저모듈(12-1)에서 조사된 레이저(12)를 반사시킬 수 있는 레이저 반사용 원추(320)가 레이저모듈(12-1)과 대향하도록 고정 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 전방타깃(10)은,

   레이저모듈(12-1)에서 발생된 직선상의 레이저(12)를 레이저 반사용 원추(320)에 의하여 반사시켜 용접부(70)에 대하여 동서남북 4방향으로 나누어 조사하는 것을 특징으로 하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 전방타깃(10)은,

   레이저(12)가 조사되는 영역의 반대쪽에 피그테일(13-1)에 연결된 방사성동위원소(13)가 이동하여 위치하게 되며, 양쪽의 공간(전방타깃(10)의 내부에 형성된 긴 홈 중 레이저모듈(12-1) 및 레이저 반사용 원추(320)가 설치된 공간과 방사성동위원소(13)가 위치하는 공간)은 서로 격리되도록 벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사선동위원소 센터링장치.
8. 센터링장치(200)의 중심축을 이루며, 전후로 분리된 몸체가 전후 연결대(9)에 의하여 서로 연결 고정되는 연결대(8);

   센터링장치(200)의 외곽으로 방사상으로 뻗어 나오는 봉 형상의 구조물로서, 일 끝단은 연결대(8)에 결합되며, 타 끝단에 부착된 Wheel(1-5)이 배관의 내부 벽면에 접촉하여 구름으로써 연결대(8)가 배관의 내부 벽면에 의해 방사상으로 지지되어 배관(100) 내부에서 중앙에 위치할 수 있도록 하는 센터링지지대(1);

   일 끝단은 센터링지지대(1)와 연결되고 타 끝단은 장력조절기(6)와 연결된 상태에서 늘어나거나 오므라듦으로써, 센터링지지대(1)가 배관(100)의 직경 변화 및 배관(100)의 곡관부위에서의 곡률 변화에 따라 기울어져 그 높이를 조절할 수 있도록 하는 Gas Spring(2);

   연결대(8)의 전후 양 끝단에 장착되며, 속이 빈 원통형 몸체의 외부에 나사 산이 형성되어 있어서 장력조절기 손잡이(5)를 회전시키면 이와 연결된 장력조절기 고정대(4)가 앞뒤로 이동하게 되며 이와 동시에 장력조절기 고정대(4)에 연결된 Gas Spring(2)의 위치가 변하도록 하는 장력조절기(6);

   장력조절기(6)의 후단에 장착되며, 방사성동위원소(13)의 위치를 결정하고 용접부(70)에 레이저(12)를 조사하는 후방타깃(11);

   센터링지지대(1)에 부착되며, 센터링장치(200)가 배관 내에서 이동하는 과정에서 배관 내부를 촬영하여 그 영상을 제어케이블(19)과 연결된 컨트롤장치(18)의 모니터로 전송하는 카메라(14); 및

   구동장치 연결대(16)에 의하여 연결대(8)와 결합하며, 모터의 구동에 따라 센터링장치(200)를 배관(100) 내부에서 전진 또는 후진하도록 하는 구동장치(15)

   를 포함하는 배관 방사선 촬영을 위한 방사성동위원소 센터링장치.

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