KR20120026937A - 지중관로 변형 및 누출 측정장치 - Google Patents

지중관로 변형 및 누출 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치는 지중에 매설되고, 유체를 이송할 수 있도록 상호 연통되는 복수 개의 유체이송관과, 상호 연통되는 복수 개의 유체이송관을 따라 배치되어 유체이송관의 변형을 측정하는 변형측정 광케이블을 포함하며, 변형측정 광케이블은 광섬유와 광섬유의 외면을 감싸도록 형성되는 피복재와 피복재의 외면을 감싸도록 배치되는 복수 개의 강선을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치는 지중에 매설되는 관로를 따라 배치되는 광케이블을 통해 관의 변형을 용이하게 모니터링 할 수 있는 효과가 있으며, 지중에 매설된 관의 크랙을 통해 유체가 누출되는 경우 발생되는 이상 온도변화를 측정하여 관의 크랙을 용이하게 모니터링 할 수 있는 효과가 있다. 아울러 지중에 매설되는 관과 광케이블을 일체로 결합시킴으로써 미세한 관의 변형을 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

지중관로 변형 및 누출 측정장치{DEFORMATION AND LEAKAGE MEASURING DEVICE FOR UNDERGROUND PIPELINE}
본 발명은 지중관로 변형 및 누출 측정장치 분야에 관한 것으로 보다 상세하게는 지중에 매설된 가스관, 송유관과 같은 유체가 이송되는 관의 처짐 및 손상으로 인한 유체의 누출을 측정하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치 분야에 관한 것이다.
일반적으로 석유 또는 가스 등과 같은 유체는 지중에 매설된 관을 통해 이송된다. 이러한 관은 지중에 매설되어 관의 처짐, 크랙과 같은 변형이 발생되는 경우 변형을 용이하게 모니터링 할 수 없는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 관의 일정 지점에 관의 처짐, 크랙을 모니터링 할 수 있는 센서를 설치하고 있으나, 이러한 센서의 경우 센서가 설치된 연속된 관의 극히 일부분에 대한 변형을 모니터링 할 수 있는 문제점이 있다.
즉, 관의 변형을 측정하기 위해 일정한 지점에 센서를 설치하였다 하더라도 센서가 설치된 이외의 지점에서 발생된 관의 변형을 모니터링 할 수 없으므로, 관의 변형측정의 실효성이 크게 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째, 지중관로의 전 부분에 발생되는 관의 변형을 용이하게 모니터링 할 수 있도록 하고자 한다.
둘째, 지중관로에 발생되는 크랙을 용이하게 모니터링 할 수 있도록 하고자 한다.
셋째, 관의 변형을 측정하는 센서와 관을 일체로 결합시키므로써 관에 미세한 변형이 발생되는 경우 용이하게 모니터링 할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치는 지중에 매설되고, 유체를 이송할 수 있도록 상호 연통되는 복수 개의 유체이송관과, 상호 연통되는 복수 개의 유체이송관을 따라 배치되어 유체이송관의 변형을 측정하는 변형측정 광케이블을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 변형측정 광케이블은 광섬유와 광섬유의 외면을 감싸도록 형성되는 피복재와 피복재의 외면을 감싸도록 배치되는 복수 개의 강선을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 강선은 피복재를 외면을 따라 나선형상으로 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 강선은 5개 또는 6개로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 복수 개의 강선의 배치시, 피복재는 강선에 가압되어 0.4~0.6의 수축률로 압축되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 복수 개의 강선의 배치시, 서로 이웃하는 강선 사이에는 압축된 피복재 일부가 배치되어 강선과 피복재는 상호 맞물리는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 유체이송관에는 온도측정센서가 배치되어 유체이송관에 크랙이 발생되는 경우, 크랙을 통해 유출되는 유체에 의해 변화되는 온도를 감지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 유체이송관을 통해 이송되는 유체가 액체인 경우, 온도측정센서는 유체이송관의 외주면 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 온도측정센서의 일측에는 지중의 온도를 측정하는 보상 온도측정센서가 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 온도측정센서는 광케이블인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 유체이송관의 외주면에는 변형측정 광케이블이 안착되는 안착부가 형성된 제1 고정베이스가 배치되고, 제1 고정베이스의 상부에는 제1 고정베이스에 안착되는 변형측정 광케이블을 고정시키는 제2 고정베이스가 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 제1 고정베이스와 제2 고정베이스는 통공이 형성된 유리섬유로 이루어지고, 제1 고정베이스와 제2 고정베이스에는 유리섬유의 통공을 따라 틈입하는 수지재(resin)가 도포되어 제1 고정베이스, 제2 고정베이스 및 변형측정 광케이블을 상호 결합시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 수지재는 에폭시 수지(epoxy resin)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치는 지중에 매설되는 관로를 따라 배치되는 광케이블을 통해 관의 변형을 용이하게 모니터링 할 수 있는 효과가 있으며, 지중에 매설된 관의 크랙을 통해 유체가 누출되는 경우 발생되는 이상 온도변화를 측정하여 관의 크랙을 용이하게 모니터링 할 수 있는 효과가 있다. 아울러 지중에 매설되는 관과 광케이블을 일체로 결합시킴으로써 미세한 관의 변형을 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 설치시의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변형측정 광케이블의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 변형측정 광케이블의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변형측정 광케이블의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 변형측정 광케이블 피복재의 수축율을 표시한 개념도이다.
도 6은 도 1에 도시된 유체이송관의 크랙 발생시의 개념도이다.
도 7은 도 1에 도시된 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 설치시의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변형측정 광케이블의 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 변형측정 광케이블의 단면도이다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 유체를 이송할 수 있도록 상호 연통되는 복수 개의 유체이송관(100)과, 상호 연통되는 복수 개의 유체이송관(100)을 따라 배치되어 상기 유체이송관(100)의 변형을 측정하는 변형측정 광케이블(200)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이 유체이송관(100)은 지중에 매설되어 액체상태의 석유나 기체상태의 가스등과 같은 유체(10)를 이송시킨다.
이러한 유체이송관(100)은 지중에 매설되므로 지표에서 강한 하중이 가해지는 경우 또는 매설된 유체이송관(100)의 하부지반의 붕괴 등이 발생되는 경우 변형되어 이송되는 유체를 누출시키는 등 유체를 적절하게 이송시킬 수 없는 문제를 발생시킨다.
따라서 본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 유체이송관(100)을 따라 유체이송관(100)의 변형을 측정할 수 있도록 변형측정 광케이블(200)을 설치하여 유체이송관(100)의 특정부분이 아닌 전 부분의 변형을 측정할 수 있도록 한다.
유체이송관(100)의 변형을 측정하는 변형측정 광케이블(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 광섬유(210)가 배치되어 있으며, 광섬유(210)의 일단에는 광섬유에 레이저와 같은 빛을 조사하는 광원발생기(도면 미도시)와 광섬유(210)에 조사된 빛의 파장변화를 측정하는 변형계측 분석기(도면 미도시)가 연결된다.
따라서 유체이송관(100)의 변형이 발생되는 경우, 변형계측 분석기는 광섬유(210)에 조사된 빛의 파장변화를 측정하여 유체이송관(100)의 어떤 지점에서 변형이 발생되었는지 감지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 변형측정 광케이블(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 광섬유(210)의 외면을 감싸도록 형성되는 피복재(220)와, 피복재(220)의 외주연을 감싸도록 배치되는 복수 개의 강선(230)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
광섬유(210)는 빛이 가는 투명체 속을 경계면에서의 전반사나 굴절률 기울기에 의한 사행을 반복하며 전파하는 성질을 이용하여 빛에너지나 신호, 화상을 전송하는 섬유를 말하며, 피복재(220)는 광섬유(210)를 보호하기 위한 것으로 일반적으로 합성수지재로 이루어진다.
이러한 피복재(220)의 외면에는 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 강선(230)이 배치된다. 강선(230)은 광섬유(210)를 보호하기 피복재(220)의 외면에 배치되는 것으로 적어도 2개 이상의 강선으로 이루어진다.
피복재(220)의 외면을 감싸는 강선(230)이 하나로 이루어지는 경우, 피복재(220)의 외면을 치밀하게 감싸기 위해서는 다량의 강선이 필요하게 되며, 피복재(220)를 감싼 후에도 광섬유(210)의 길이방향으로 텐션을 받는 경우 광섬유(210)가 강선이 쉽게 변형되어 광섬유(210)가 파손되는 문제가 발생하게 된다.
따라서 피복재(220)의 외면을 감싸는 강선(230)은 적어도 2 이상이 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 강선(230)은 도 2에 도시된 바와 같이 피복재(220)를 외면을 따라 나선형상으로 배치되어 광섬유(210)의 길이방향에 수직한 방향으로 힘을 받는 경우 힘이 가해지는 강선(230)은 인장되고 힘이 가해지는 강선(230)의 반대쪽은 압축되어 복수 개의 나선형상의 강선(230) 내의 광섬유(210)가 손상되지 않도록 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 강선(230)은 도 2에 도시된 변형측정 광케이블의 단면도인 도 3 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 변형측정 광케이블의 단면도인 도 4에 도시된 바와 같이 광섬유(210)의 길이방향의 텐션과 광섬유(210)의 길이방향에 수직한 힘이 가해진 경우 광섬유(210)가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 5개 또는 6개로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
이러한 강선(230)의 배치시, 피복재(220)는 강선(230)에 가압되어 0.4~0.6의 수축률로 압축되어 피복재(220)가 광섬유(210)을 견고하게 지지할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 피복재(220)는 도 3에 도시된 변형측정 광케이블 피복재의 수축율을 표시한 개념도인 도 5에 도시된 바와 같이 강선(230)이 피복재(220)를 가압하지 않는 경우 피복재(220)의 반경을 L이라고 하고, 가압된 피복재(220)와 가압되지 않은 피복재(220) 사이의 차이를 D라고 하면 피복재(220)의 수축율은 D/L로 나타낼 수 있으며, 수축율은 0.4 ~ 0.6의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
이때, 서로 이웃하는 강선(230) 사이에는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 압축된 피복재(220) 일부가 배치되어 상기 강선(230)과 피복재(220)는 상호 맞물릴 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
강선(230)과 강선(230) 사이의 공간에 피복재(220)가 배치되어 상호 맞물리는 경우, 강선(230)과 피복재(220)는 견고하게 결합될 수 있으며, 압축된 피복재(220)는 피복재(220) 내부의 광섬유(210)을 견고하게 지지하여 변형측정 광케이블의 강도를 증가시킬 수 있다.
앞에서 살펴본 도 1, 유체이송관의 크랙 발생시의 개념도인 도 6 및 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 사시도인 도 7을 참조하면 본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 유체이송관(100)에는 온도측정센서(300)가 배치되는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이 유체이송관(100)에 크랙(crack)이 발생되는 경우, 유체이송관(100)을 통해 이송되는 유체(10)는 크랙을 통해 유출된다. 이때, 유체이송관(100) 주변에는 유출되는 유체(10)에 의해 온도의 변화가 발생되므로 유체이송관(100)의 크랙을 감지할 수 있도록 온도측정센서(300)가 유체이송관(100)에 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 온도측정센서(300)는 유체이송관(100)의 외부면 어떤 곳에라도 배치될 수 있으나, 유체이송관(100)을 통해 이송되는 유체가 액체인 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 유체(10)는 중력을 받아 유체이송관(100)의 외주면을 타고 하부로 유출될 수 있다. 따라서 유체이송관(100)을 통해 이송되는 유체가 액체인 경우 온도측정센서(300)는 유체이송관(100)의 외주면 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 온도측정센서(300)의 일측에는 도 1, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 지중의 온도를 측정하는 보상 온도측정센서(310)가 배치되는 것이 바람직하다.
온도측정센서(300)에서 측정된 온도는 앞에서 설명한 바와 같이 유체이송관(100)에서 유출되는 유체(10)에 의해서 영향을 받을 뿐 아니라 지중의 온도변화에 의해서도 영향을 받을 수 있다.
따라서 지중의 온도변화가 발생되는 경우 온도측정센서(300)가 측정하는 온도변화가 유체(10)의 유출에 의해서 발생되는 것인지, 지중의 온도변화에 의해서 발생되는 것인지 판단할 필요가 있다.
이러한 판단을 위해서는 온도측정센서(300)의 일측에 지중의 온도를 측정하는 보상 온도측정센서(310)을 설치하여 지중의 온도변화값과 온도측정센서(300)가 측정한 온도변화값을 보상할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 온도측정센서(300)와 보상 온도측정센서(310)는 다양한 형태의 온도측정센서가 사용될 수 있으나, 지중에 매설된 유체이송관(100)을 따라 배치될 수 있도록 광케이블이 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지중관로 변형 및 누출 측정장치의 유체이송관(100)의 외주면에는 도 1, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 변형측정 광케이블(200)이 안착되는 안착부가 형성된 제1 고정베이스(110)가 배치되고, 제1 고정베이스(110)의 상부에는 제1 고정베이스(110)에 안착되는 변형측정 광케이블(200)을 고정시키는 제2 고정베이스(120)가 배치되는 것이 바람직하다.
앞에서 살펴본 바와 같이 변형측정 광케이블(200)은 유체이송관(100)의 길이방향을 따라 배치되므로, 유체이송관(100)에는 변형측정 광케이블(200)을 고정시킬 수 있도록 고정베이스가 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 고정베이스는 다양한 형태가 있을 수 있으나 시공의 용이함을 위하여 유체이송관(100)에 고정되는 제1 고정베이스(110)와 제1 고정베이스(110)의 상부에 고정되는 제2 고정베이스(120)로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 제1 고정베이스(110)에는 변형측정 광케이블(200)이 안착될 수 있도록 변형측정 광케이블(200)의 외면의 형상에 대응되는 형상으로 안착부가 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 제1 고정베이스(110)와 제2 고정베이스(120)는 통공이 형성된 유리섬유로 이루어지는 것이 바람직하며, 제1 고정베이스(110)와 제2 고정베이스(120)에는 유리섬유의 통공을 따라 틈입하는 수지재(130)가 도포되는 것이 바람직하다.
통공이 형성된 유리섬유로 제1 고정베이스(110)와 제2 고정베이스(120)가 형성되는 경우, 제1 고정베이스(110)에 변형측정 광케이블(200)을 안착시키고 제2 고정베이스(120)를 제1 고정베이스(110)에 배치한 후 수지재(130)를 제1 고정베이스(110) 및 제2 고정베이스(120)에 도포하는 경우, 수지재(130)는 유리섬유의 통공을 따라 틈입하여 변형측정 광케이블(200), 제1 고정베이스(110), 제2 고정베이스(120) 및 유체이송관(100)을 일체로 결합시킨다.
또한 변형측정 광케이블(200)이 앞에서 살펴본 바와 같이 광섬유(210), 피복재(220) 및 강선(230)으로 이루어지는 경우, 수지재(130)는 강선(230)과 강선(230) 사이의 틈을 따라 틈입하여 강선(230)과 피복재(220)를 견고하게 고정시킬 수도 있다.
이러한 수지재(130)의 경우 천연 또는 합성 수지재가 사용될 수 있으나 합성 수지재 중 강력한 접착력과 방습성을 갖는 에폭시 수지가 사용되는 것이 보다 바람직하다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 유체이송관 110 : 제1 고정베이스
120 : 제2 고정베이스 130 : 수지재
200 : 변형측정 광케이블 210 : 광섬유
220 : 피복재 230 : 강선
300 : 온도측정센서 310 : 보상 온도측정센서

Claims (12)

  1. 지중에 매설되고, 유체를 이송할 수 있도록 상호 연통되는 복수 개의 유체이송관(100); 및
    상호 연통되는 복수 개의 유체이송관(100)을 따라 배치되어 상기 유체이송관(100)의 변형을 측정하는 변형측정 광케이블(200)을 포함하고,
    상기 변형측정 광케이블(200)은 광섬유(210)와, 상기 광섬유(210)의 외면을 감싸도록 형성되는 피복재(220)와, 상기 피복재(220)의 외면을 감싸도록 배치되는 복수 개의 강선(230)을 구비하는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강선(230)은 상기 피복재(220)를 외면을 따라 나선형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강선(230)은 5개 또는 6개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 강선(230)의 배치시, 상기 피복재(220)는 상기 강선(230)에 가압되어 0.4~0.6의 수축률로 압축되는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 강선(230)의 배치시, 서로 이웃하는 강선(230) 사이에는 압축된 피복재(220) 일부가 배치되어 상기 강선(230)과 피복재(220)는 상호 맞물리는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유체이송관(100)에는 온도측정센서(300)가 배치되어 상기 유체이송관(100)에 크랙이 발생되는 경우, 크랙을 통해 유출되는 유체에 의해 변화되는 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유체이송관(100)을 통해 이송되는 유체가 액체인 경우, 상기 온도측정센서(300)는 상기 유체이송관(100)의 외주면 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 온도측정센서(300)의 일측에는 지중의 온도를 측정하는 보상 온도측정센서(310)가 배치되는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 온도측정센서(300)는 광케이블인 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유체이송관(100)의 외주면에는 상기 변형측정 광케이블(200)이 안착되는 안착부가 형성된 제1 고정베이스(110)가 배치되고,
    상기 제1 고정베이스(110)의 상부에는 상기 제1 고정베이스(110)에 안착되는 상기 변형측정 광케이블(200)을 고정시키는 제2 고정베이스(120)가 배치되는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 고정베이스(110)와 제2 고정베이스(120)는 통공이 형성된 유리섬유로 이루어지고,
    상기 제1 고정베이스(110)와 제2 고정베이스(120)에는 상기 유리섬유의 통공을 따라 틈입하는 수지재(130, resin)가 도포되어 상기 제1 고정베이스(110), 제2 고정베이스(120) 및 변형측정 광케이블(200)을 상호 결합시키는 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수지재는 에폭시 수지(epoxy resin)인 것을 특징으로 하는 지중관로 변형 및 누출 측정장치.
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