KR20150136297A - 액체 누출 감지 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 누출을 감지하는 케이블에 관한 것이다.
본 발명은 점검선 케이블(110)과 감지선 케이블(120)이 서로 트위스트된 구조로 이루어진다. 감지선 케이블(120)의 제 1 감지선(121) 및 제 2 감지선(122)은 센서 와이어(121a, 122a)와 이 센서 와이어(121a, 122a)를 길이방향을 따라 감싸는 섬유사(121b, 122b)와 이 섬유사(121b, 122b)가 입혀진 센서 와이어(121a, 122a)를 도전성 카본블랙을 첨가한 도전성 용액으로 코팅하여 도전성 코팅층(121c, 122c)을 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

액체 누출 감지 케이블{LEAKAGE DETECTION CABLE A AND LEAKAGE DETECTION SYSTEM USING THE CABLE}

본 발명은 액체누출 감지 케이블에 관한 것이다. 특히 주로 바닥에 설치되어 액체가 누출된 사실을 감지를 알람하고 누출 지점을 연산할 수 있는 네트워크 시스템에 연결되는 액체 누출 감지 케이블에 관한 것이다.

건물의 전산실, 통제실, 전송실, UPS실, 발전설비주변이나 송전선로의 변압기에 설치된 장소와 같은 곳에서 물이나 기름의 액체 누출이 발생할 수 있다. 누출된 액체는 바닥을 경유해서 여러 장치와 장비에 접촉할 수 있다. 그와 같은 액체 누출이 발생하는 경우 주요 전기전자장비의 고장, 시스템의 마비, 화재, 폭발 등의 피해가 발생할 위험이 있다. 이런 위험은 단순한 장비고장에서 멈추는 것이 아니라 산업 시설의 치명적인 위해를 초래하기 때문에 다양한 대응 기술이 강구되어 왔다.

액체의 발생을 완벽하게 차단하는 것이 가장 이상적인 대응 기술이 되겠다. 그러나 모든 건물에 완벽하게 방수대책을 구현하기는 어렵기 때문에, 액체 누출이 발생할 때 정확하게 감지할 수 있는 센서를 설치하고, 센서의 감지에 후속조치로서 신속하게 대응하는 기술이 알려졌다. 본 발명 또한 그런 기술에 속한다.

액체 누출 감지 케이블의 일련의 기본 구성은 오래전부터 알려졌다. 도 5는 종래의 액체 누출 감지 케이블을 나타낸다. 케이블(1)은 신호선(10)과 감지선(20)을 서로 꼬아서 구성되며, 신호선(10)은 플라스틱 소재로 절연 부재로 피복하고, 감지선(20)은 금속 나선과 이를 감싸는 여러 가닥의 섬유사로 피복하였다. 예컨대 대한민국 등록실용신안 제328067호는 신호선(10)의 피복은 PVC로 하고, 감지선(20)의 피복은 면사 또는 레이온으로 피복하는 것을 특징으로 하는 케이블을 제안하였다.

그러나 종래기술처럼 감지선의 피복이 섬유사인 경우에, 누출에 의해 발생된 전도성 액체를 감지선(20) 내부의 금속 나선으로 흘려 보내서 감지선(20)과 신호선(10) 사이에서의 전기 화학적 반응을 신속히 보장해주는 장점이 있지만 섬유사 안의 금속 나선이 녹슬 수 있다는 기술적 불이익을 초래하였다. 더욱이 액체 누출 사고 이후에 시스템을 복원하기 위해서는 누출 지점의 케이블을 신속하게 건조해야 하는데 섬유사로 인하여 건조가 느려지는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 오랫동안 연구노력한 끝에 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 액체 누출 감지 케이블에 있어서 내부의 감지선 도체를 충분히 보호하면서 도전성이 높은 카본블랙을 포함한 유성 코팅액을 통하여 액체 누출 감지를 더욱 개선하고, 누출 복구시, 신속하게 재사용할 수 있도록 복원력을 향상시킨 액체 누출 감지 케이블과, 그러한 액체 누출 감지 케이블이 사용된 네트워크 시스템을 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 액체 누출 감지 케이블은:

제 1 신호선 및 제 2 신호선이 길이방향을 따라 서로 트위스트되어 이루어지는 점검선 케이블; 및

상기 점검선 케이블의 상기 제 1 신호선 및 제 2신호선이 서로 트위스트될 때 생기는 오목 부분을 따라 두 가닥의 감지선이 번갈아 트위스트되는 감지선 케이블로서, 제 1 감지선의 양쪽 끝단이 상기 제 1 신호선의 양쪽 끝단과 전기적으로 연결되어 제 1 루프를 형성하며, 제 2 감지선의 양쪽 끝단이 상기 제 2 신호선의 양쪽 끝단과 전기적으로 연결되어 제 2 루프를 형성하는 감지선 케이블;을 포함하며,

상기 감지선 케이블의 제 1 감지선 및 제 2 감지선은 센서 와이어와 이 센서 와이어를 길이방향을 따라 감싸는 섬유사와 이 섬유사가 입혀진 센서 와이어를 도전성 카본블랙을 첨가한 도전성 용액으로 코팅하여 도전성 코팅층을 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액체 누출 감지 케이블에 있어서, 상기 도전성 코팅층은 폴리에스테르 수지 바인더 15 ~ 32 wt%, 휘발성 용매 75 ~ 85 wt%, 도전성 카본블랙 3 ~ 10 wt%를 포함하는 도전성 용액에 침지한 후 건조 공정을 거쳐 형성되는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 제 2 국면은 액체 누출 감지 시스템에 관한다.

상기 액체 누출 감지 케이블의 제 1 루프를 형성하는 제 1 신호선 및 제 1 감지선의 한쪽 끝과 제 2 루프를 형성하는 제 2 신호선 및 제 2 감지선의 한쪽 끝이 각각 접속되는 커넥터와,

상기 커넥터가 리드선을 통해 접속하며, 액체 누출 알람 수단을 갖는 1개 이상의 서브 모듈과,

통신선 및 전원공급선을 통해 상기 서브 모듈과 연결되며, 상기 액체 누출 감지 케이블의 누출지점을 연산하는 누출지점 연산기, 누출지점까지의 거리를 표시하는 디스플레이부, 및 누출 기록을 저장하는 메모리부를 포함하는 메인 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 내부의 감지선 도체를 충분히 보호하면서 도전성이 높은 카본블랙을 포함한 유성 코팅액을 통하여 액체 누출 감지를 더욱 개선하고, 누출 복구시, 신속하게 재사용할 수 있도록 복원력을 향상시킨다는 장점이 있다. 요컨대 본 발명은 액체누출 감지의 성능을 개선함과 동시에, 감지선의 부식을 보호하고, 누출 액체가 감지선에 스며들어 건조하는 데 많은 시간이 소요되었던 종래의 기술에 비해서 누출액이 감지선이 있는 안쪽으로 스며드는 것을 효과적으로 방지할 수 있어서 신속하게 재사용할 수 있는 효과를 거둘 수 있다.

또한, 본 발명의 액체 누출 감지 시스템은 제어기기가 모듈화되어 있어서 액체 누출 감지 케이블이 설치되어 있는 장소에 대한 감지 시스템 작동 상황을 한 눈에 파악할 수 있을 뿐만 아니라 유지관리가 수월하다는 장점이 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 액체 누출 감지 케이블의 구성 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 단면 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 액체 누출 감지 케이블이 액체 누출을 감지하는 회로 메커니즘을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 액체 누출 감지 시스템 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 감지 케이블의 구성 예를 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 액체 누출 감지 케이블의 구성을 개략적으로 나타낸다. 액체 누출 감지 케이블은 점검선 케이블(110)과 감지선 케이블(120)이 각각 두 가닥씩 트위스트되어 꼬인 구조로 형성된다.

점검선 케이블(110)은 제 1 신호선(111)을 피복한 케이블과 제 2 신호선(112)를 피복한 케이블이 길이방향을 따라 서로 트위스트된다. 그리고 두 가닥의 점검선 케이블의 꼬임으로써 발생하는 오목 부분(“A”)을 따라 두 가닥의 감지선 케이블(120)이 서로 번갈아서 다시 꼬인다. 요컨대 제 1 감지선(121)이 오목 부분(A)을 두 칸 간격으로 점검선 케이블(110)을 따라 길이방향으로 감기면, 제 2 감지선(122)이 비어 있는 오목 부분(A)으로 점검선 케이블(110)을 따라 길이방향으로 감긴다. 점검선 케이블(110)과 감지선 케이블(120)은 모두 피복되어 있으나 전자는 절연피복으로 이루어지며 후자는 도전성 피복으로 이루어진다.

이와 같이 액체 누출 감지 케이블이 구성됨으로써 점검선 케이블(110)과 감지선 케이블(120)이 흐트러지지 않고 서로 일체로 구성될 수 있으며, 만약 액체 누출 감지 케이블이 놓이는 바닥에 액체가 있는 경우에 감지선 케이블(120)의 표면을 통해서 액체가 제 1 감지선(121) 또는 제 2 감지선(122)으로 흐르게 된다.

도 2는 도 1의 액체 누출 감지 케이블의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 전술한 바와 같이 점검선 케이블(110, 110)의 안쪽에는 도체 신호선(111, 112)이 위치하며, 이들 신호선(111, 112)을 방수 및 절연소재의 피복한다. 바람직하게는 폴리염화비닐, 폴리에스테르 탄성중합체, 고밀도 폴리에틸렌 등의 플라스틱 소재로 이루어지는 것이 좋다. 또한 심선 도체는 단선을 방지하고 내습성이 강한 수단 및 방법이라면 어느 것이어도 좋다. 바람직하게는 니켈도금선이나 스테인레스 계열의 도체를 여러 가닥을 집합하여 꼰 것이 좋다.

두 가닥의 점검선 케이블(110, 110)이 길이방향으로 접하면서 꼬인 구조에서는 “A”와 같은 오목 부분이 형성되고, 이 오목부분(A)을 따라 두 가닥의 감지선 케이블(120, 120)이 위치한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 감지선 케이블의 단면은 3개의 층으로 이루어질 수 있다. 안쪽에는 심선으로서 도체로 이루어지는 센서 와이어(121a, 122a)가 있다. 다음으로 이 센서 와이어(121a, 122a)를 흡습성이 강한 소재로 감싼다. 바람직하게는 섬유사(121b, 122b)가 상기 센서 와이어(121a, 122a)를 감싸는 것이 좋다. 예컨대 나일론사, 레이온사, 면사, 혹은 이와 유사한 섬유사가 사용될 수 있다. 센서 와이어(121a, 122a)를 피복하는 섬유사(121b, 122b)는 절연성이 있어서 도체를 보호함과 동시에, 흡습성이 강해서 액체에 접촉되는 경우에 그것을 안쪽에 있는 도체로 흘려보내는 특성이 있다.

본 발명은 상기 섬유사(121b, 122b) 위에 도전성 코팅층(121c, 122c)을 다시 형성한다. 섬유사(121b, 122b)가 입혀진 센서 와이어(121a, 122a)를 도전성 카본블랙을 첨가한 도전성 용액으로 코팅하는 것이다. 액체 누출이 발생했다거나 혹은 습기가 많은 곳에서는 섬유사(121b, 122b) 안에 위치하는 센서 와이어(121a, 122a)가 녹이 슬 위험이 커진다. 도전성 카본블랙을 포함한 도전성 코팅층이 섬유사뿐만 아니라 내부 도체를 그와 같은 위험으로부터 보호한다.

상기 도전성 코팅층(121c, 122c)을 형성하는 방법은 다음과 같다. 먼저 도전성 용액을 준비한다. 도전성 용액은 바인더 역할을 하는 폴리에스테르 수지와 휘발성 용매를 포함한 혼합 용액에 도전성이 높은 카본블랙 분말이 첨가되어 구성한 유성 코팅 용액일 수 있다. 바람직하게는 상기 유성 코팅 용액은 폴리에스테르 수지 바인더 15 ~ 32 wt%, 휘발성 용매 75 ~ 85 wt%, 도전성 카본블랙 3 ~ 10 wt%를 혼합하여 만들 수 있다. 여기에 교반기로 교반하면서 혼합할 수 있다. 여기에 필요에 따라 커플링제, 경화촉진제 등을 첨가할 수 있다.

섬유사(121b, 122b)가 입혀진 센서 와이어(121a, 122a)를 상기 도전성 코팅액에 침지한 후에 일정한 크기의 다이스를 통과시킨 후에 건조로에서 건조함으로써 상기 도전성 코팅층(121c, 122c)을 형성할 수 있다.

도면에서는 센서 와이어(121a, 122a)와 도전성 코팅층(121c, 122c) 사이에 섬유사(121b, 122b)가 존재하므로 카본블랙의 코팅층이 금속 센서와 물리적으로 분리되어 접촉하지 않는 것처럼 표현되어 있다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 도면 표현에 불과하다. 나일론이나 레이온 등으로 구성되는 섬유사(121b, 122b)는 도체를 완벽하게 피복하는 것이 아니어서 공극이 많이 형성되며, 도전성 코팅층은 공극을 통해서 섬유사뿐만 아니라 내부 센서 와이어에도 접촉하여 있게 된다. 그 결과 도전성 코팅층(121c, 122c)이 액체에 접촉하는 것은 곧 내부 센서 와이어(121a, 122a)가 누출액에 닿는 것과 동일한 전기적 특성을 나타낼 수 있다.

도 3은 본 발명의 액체 누출 감지 케이블이 어떻게 누출액의 존재를 센싱하는지를 회로를 통해 개념적으로 설명한다. 액체 누출 감지 케이블의 한쪽 끝은 커넥터(130)를 통해 여러 도체들이 연결된다. 제 1 신호선(111)과 제 1 감지선(121)이 서로 양쪽 끝단에서 전기적으로 연결됨으로써 제 1 루프(Loop 1) 만들어진다. 또한 제 2 신호선(112)와 제 2 감지선(122)의 양쪽 끝이 전기적으로 서로 연결됨으로써 페제 2 루프(Loop 2)가 만들어진다. 그런데 액체 누출이 발생하는 경우 감지선 케이블을 통해서 누출 액체(190)가 흡수되며, 누출 액체(190)로 말미암아 단락이 발생하며 루프 3가 생긴다. 이를 감지함으로써 액체 누출이 발생했다는 사실을 알람할 수 있다.

본 발명은 이와 같은 액체 누출 감지 케이블에서의 회로의 단락 발생을 네트워크 시스템을 통해서 감지하고, 분석하고, 연산함으로써 알람과 동시에 관리할 수 있다. 도 4는 본 발명의 네트워크 시스템의 구성 예를 개략적으로 나타낸다.

1개의 액체 누출 감지 케이블은 전술한 바와 같이, 제 1 신호선(111) 및 제 1 감지선의 두 끝단이 커넥터(130, 131)를 통해 서로 연결되어 제 1 루프를 형성하고, 제 2 신호선(121) 및 제 2 감지선의 두 끝단이 커넥터(130, 131)를 통해 서로 연결되어 제 2 루프를 형성하며, 커넥터(130)와 연결되는 리드선(140)을 통해서 전자 장비인 서브 모듈(150)에 액체 누출 감지 케이블이 전기적으로 연결된다. 서브 모듈(150)은 알람부(151)를 가지며, 액체 누출이 감지되면 알람부(151)를 통해서 경고 알람을 하게 된다. 요컨대 1개의 액체 누출 감지 케이블은 하나의 서브 모듈(150)에 접속된다.

그리고 이들 서브 모듈(150)이 여러 대 존재하고, 복수의 서브 모듈(150)과 1대의 메인 모듈(170)이 연결되어 본 발명의 액체 누출 감지 시스템이 구축될 수 있다.

상기 메인 모듈(170)은 알람부(171), 디스플레이부(172), 누출지점 연산기(173), 메모리부(174)를 포함할 수 있다. 또한 도면에는 표시되지 않았으나, 전원부, 스위치부, 제어회로부 등의 기타 요소가 더 포함될 수 것이다. 메인 모듈(170)은 전원공급선(160) 및 통신선(161)을 통해서 각각의 서브 모듈(150, 150)들과 연결될 수 있다. 메인 모듈(170)은 전원공급선(160)을 통해서 상기 서브 모듈(150, 150)에 전원을 공급할 수 있다. 통신선(161)은 RS485 통신선으로 구축되어 최대 1.2km까지 누출 감지를 보장할 수 있다.

누출지점 연산기(173)는 액체 누출 감지 케이블의 양단의 저항값의 차이를 비교하여 누출 지점까지의 거리를 검출할 수 있다. 누출지점 연산기(173)는 식 1의 연산규칙을 사용할 수 있다. 제 1 신호선 및 제 2 신호선의 양단에서 측정된 저항 R1과, 제 1 감지선 및 제 2 감지선의 양단에서 측정된 저항을 R2라고 하자. 액체 누출 감지 케이블의 회로 전체 길이를 L, 신호선 도체의 단위길이당 저항값을 Rc, 감지선의 단위길이당 저항값을 Rs라고 할 때, 액체 누출에 의해서 감지선 사이간 형성된 저항을 측정함으로써 누출지점까지의 거리 X를 식 1을 통해서 연산할 수 있다.

(식 1)

누출지점 연산기(173)가 식 1을 통해 연산한 거리 X를 이용하여 상기 디스플레이부(172)를 통해서 누출지점까지의 거리를 표시할 수 있다. 또한 디스플레이부(172)를 통해서 복수의 서브 모델(150)에 접속한 케이블을 모니터링할 수 있다.

상기 메모리부(174)는 비휘발성 메모리(Non-volatile memory)인 것이 좋다. 바람직하게는 플래시 메모리가 좋다. 예컨대 SD 카드 또는 마이크로 SD 카드와 같은 플래시 메모리로 메모리부(174)에 사용하여 네트워크 시스템의 기록들을 저장하도록 한다.

본 발명의 액체 누출 감지 시스템은 모든 종류의 액체 누출을 감지할 수 있으며, 제어기기가 모듈화되어 있어서 유지관리가 수월하다는 장점이 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (3)

1. 액체 누출을 감지하는 케이블에 있어서,
   제 1 신호선 및 제 2 신호선이 길이방향을 따라 서로 트위스트되어 이루어지는 점검선 케이블; 및
   상기 점검선 케이블의 상기 제 1 신호선 및 제 2 신호선이 서로 트위스트될 때 생기는 오목 부분을 따라 두 가닥의 감지선이 번갈아 트위스트되는 감지선 케이블로서, 제 1 감지선의 양쪽 끝단이 상기 제 1 신호선의 양쪽 끝단과 전기적으로 연결되어 제 1 루프를 형성하며, 제 2 감지선의 양쪽 끝단이 상기 제 2 신호선의 양쪽 끝단과 전기적으로 연결되어 제 2 루프를 형성하는 감지선 케이블;을 포함하며,
   상기 감지선 케이블의 제 1 감지선 및 제 2 감지선은 센서 와이어와 이 센서 와이어를 길이방향을 따라 감싸는 섬유사와 이 섬유사가 입혀진 센서 와이어를 도전성 카본블랙을 첨가한 도전성 용액으로 코팅하여 도전성 코팅층을 형성한 것을 특징으로 하는 액체 누출 감지 케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도전성 코팅층은 폴리에스테르 수지 바인더 15 ~ 32 wt%, 휘발성 용매 75 ~ 85 wt%, 도전성 카본블랙 3 ~ 10 wt%를 포함하는 도전성 용액에 침지한 후 건조 공정을 거쳐 형성되는 것인, 액체 누출 감지 케이블.
3. 제1항 또는 제2항의 액체 누출 감지 케이블의 제 1 루프를 형성하는 제 1 신호선 및 제 1 감지선의 한쪽 끝과 제 2 루프를 형성하는 제 2 신호선 및 제 2 감지선의 한쪽 끝이 각각 접속되는 커넥터와,
   상기 커넥터가 리드선을 통해 접속하며, 액체 누출 알람 수단을 갖는 1개 이상의 서브 모듈과,
   통신선 및 전원공급선을 통해 상기 서브 모듈과 연결되며, 상기 액체 누출 감지 케이블의 누출지점을 연산하는 누출지점 연산기, 누출지점까지의 거리를 표시하는 디스플레이부, 및 누출 기록을 저장하는 메모리부를 포함하는 메인 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액체 누출 감지 시스템.
   

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