KR20180021762A

KR20180021762A - 퇴적물 높이 측정시스템

Info

Publication number: KR20180021762A
Application number: KR1020180019333A
Authority: KR
Inventors: 장유현; 김종석
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2018-03-05
Also published as: KR101876702B1

Abstract

본 발명에 따른 퇴적물 높이 측정장치는 액체, 및 상기 액체에 포함된 퇴적물이 유입되며, 테두리 영역에 각각 배치되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 광원이 마련되는 수조 및 상기 수조 내부로 투입되어 상기 액체를 부유하며, 상기 퇴적물의 퇴적 높이를 측정하는 측정로봇을 포함하며, 상기 측정로봇은 상기 액체를 부유하는 본체와, 상기 본체에 장착되어 상기 본체를 이동시키는 이송부와, 상기 본체 하부에 장착되어 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 센싱부와, 상기 센싱부가 상기 측정로봇에 마주하는 영역의 상기 퇴적물 높이를 측정할 수 있게 상기 센싱부의 자세를 제어하여 상기 센싱부가 상기 퇴적물을 향하도록 하는 자세 제어부와, 상기 본체 상부에 배치되어 상기 광원을 촬영하며, 상기 복수 개의 광원을 기준점으로 상기 측정로봇의 위치가 측정되도록 하는 위치 측정부를 포함하고, 상기 센싱부는 복수 개의 주파수 센서를 포함하고, 상기 복수 개의 주파수 센서는 각각 상이한 범위의 주파수를 발산하여 상기 퇴적물의 높이가 측정되도록 하며, 상기 액체는 바닷물인 것을 특징으로 한다.

Description

퇴적물 높이 측정시스템{HEIGHT MEASURING SYSTEM FOR SEDIMENT}

본 발명은 퇴적물 높이 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력 발전소 취배수구 내부의 개흙 퇴적물 높이를 측정하는 퇴적물 높이 측정시스템에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소는 기기 냉각을 위하여 바닷물을 사용하고 있다. 다만, 해안과 같이 개흙 부유물이 많은 경우에는 취배수구에 개흙이 퇴적되어 기기 냉각을 위한 해수펌프의 성능을 저하시키므로 잠수부가 취배수구내로 잠입하여 개흙 준설을 수행하고 있다.

여기서, 개흙 준설을 위해서는 취배수구의 위치별 개흙 퇴적높이를 파악하여야 한다. 다만, 개흙 부유물로 인하여 취배수구 내부의 수중 시계가 탁하기 때문에 퇴적 높이 측정에 어려움이 있다. 이에, 주기적으로 개흙 준설 작업을 수행하고 있으나, 개흙 준설작업 이후 취배수구 내 존재하는 개흙의 퇴적량을 정량적으로 파악하기 어려워 개흙 준설 이후 개흙의 잔존 여부를 파악하기 어려웠다.

이에, 개흙의 퇴적 높이 측정에서는 장대를 이용하여 개흙 상부까지의 수직거리를 측정하는 방법이 사용되고 있으나, 이는 국부적으로 개흙 퇴적높이 측정만이 가능할 뿐 전체 개흙의 퇴적높이를 측정하기 어렵다.

또한, 어군 탐지기와 같은 부유형 초음파 센서를 이용하여 개흙 퇴적높이를 측정할 경우, 파도, 및 해류 등에 의해 초음파 센서에 유동이 발생되고, 이로 인해 정확한 개흙의 퇴적높이를 측정하기 어려운 문제점이 있다. 더불어, 원자력 발전소의 취배수구의 경우, 콘크리트 두껑 등에 의해 취배수구 내부가 외부와 차단된 상태임에 따라 GPS를 사용할 수 없었다. 이에, 초음파 센서의 개흙 측정위치를 정밀하게 측정할 수 없는 바, 개흙의 위치별 퇴적 높이를 파악하기 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 실용신안공보 제 1993-0000079호(수면하의 퇴적토사 깊이측정기, 1993.01.09.)

본 발명의 목적은 원자력 발전소의 취배수구 내부에 퇴적된 개흙의 퇴적높이를 정확하게 측정할 수 있는 퇴적물 높이 측정시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 측정로봇은 상기 본체의 상부면에 배치되어 상기 본체의 이동에서 열을 발산하는 열원을 더 포함하고, 상기 수조는 상기 액체 상부에 배치되어 상기 열원으로부터 발산되는 열을 기반으로 상기 측정로봇의 위치를 추적하는 위치 추적부를 포함할 수 있다.

상기 측정로봇은 상기 센싱부가 지지되는 원통 형태의 몸체부를 더 포함하고, 상기 자세 제어부는 상기 본체와 상기 몸체부를 유니버셜 조인트 방식으로 연결하여, 상기 측정로봇의 유동에서 상기 센싱부가 상기 몸체부의 자중에 의해 상기 퇴적물을 향하도록 할 수 있다.

상기 측정로봇은 상기 몸체부의 외주를 감싸는 접시 형태로 마련되어 상기 액체 유동에 따른 외란이 상기 몸체부로 인가되는 것을 저지하는 외란 감소부를 더 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 주파수 센서는 상기 액체와 상기 퇴적물의 경계면을 향해 주파수를 공급하여 상기 퇴적물의 상부면 위치를 측정하는 제 1주파수 센서와, 상기 퇴적물과 상기 수조 바닥면의 경계면을 향해 주파수를 공급하여 상기 퇴적물의 하부면 위치를 측정하는 제 2주파수 센서로 마련될 수 있다.

상기 퇴적물 높이 측정장치는 상기 제 1주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 상부면 위치와, 상기 제 2주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 하부면 위치를 비교하여 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 연산장치를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1주파수 센서는 상기 제 2주파수 센서보다 높은 범위의 주파수를 발산할 수 있다.

상기 제 1주파수 센서는 250~350kHz 범위의 주파수를 발산하고, 상기 제 2주파수 센서는 50~150kHz 범위의 주파수를 발산할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 퇴적물 높이 측정장치는 원자력 발전소의 기기 냉각을 위한 바닷물, 및 상기 바닷물에 포함된 개흙이 유입되며, 테두리 영역에 각각 배치되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 광원이 마련되는 수조 및 상기 수조 내부로 투입되어 상기 바닷물을 부유하며, 상기 개흙의 퇴적 높이를 측정하는 측정로봇을 포함하며, 상기 측정로봇은 상기 바닷물을 부유하는 본체와, 상기 본체에 장착되어 상기 본체를 이동시키는 이송부와, 상기 본체 하부에 장착되어 상기 개흙의 퇴적높이를 측정하는 센싱부와, 상기 센싱부가 상기 측정로봇에 마주하는 영역의 퇴적물 높이를 측정할 수 있게 상기 센싱부의 자세를 제어하여 상기 센싱부가 상기 퇴적물을 향하도록 하는 자세 제어부와, 상기 본체 상부에 배치되어 상기 광원을 촬영하며, 상기 복수 개의 광원을 기준점으로 상기 측정로봇의 위치가 측정되도록 하는 위치 측정부를 포함하고, 상기 센싱부는 복수 개의 주파수 센서를 포함하고, 상기 복수 개의 주파수 센서는 각각 상이한 범위의 주파수를 발산하여 상기 개흙의 높이가 측정되도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 퇴적물 높이 측정방법은 액체, 및 상기 액체에 포함된 퇴적물이 유입되는 수조 내부로 측정로봇이 반입되어 상기 측정로봇이 상기 액체를 부유하며 이동하는 단계 및 상기 측정로봇의 하부에 장착되는 센싱부가 상기 측정로봇에 마주하는 상기 퇴적물의 높이를 측정할 수 있게 상기 센싱부의 자세를 제어하여 상기 센싱부가 상기 퇴적물을 향하도록 하는 단계 및 상기 센싱부가 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 높이를 측정하는 단계에서는 상기 측정로봇이 상기 수조의 테두리 영역에 각각 배치되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 광원을 촬영하며 상기 복수 개의 광원을 기준점으로 상기 측정로봇의 위치가 측정되도록 하고, 상기 높이를 측정하는 단계는 복수 개의 주파수 센서로부터 각각 상이한 범위의 주파수가 발산되어 상기 퇴적물의 국부적 높이가 측정되도록 하며, 상기 액체는 바닷물인 것을 특징으로 한다.

상기 높이를 측정하는 단계는 제 1주파수 센서로부터 상기 액체와 상기 퇴적물의 경계면을 향해 주파수를 공급되어 상기 퇴적물의 상부면 위치를 측정하는 단계와, 제 2주파수 센서로부터 상기 퇴적물과 상기 수조 바닥면의 경계면을 향해 주파수를 공급하여 상기 퇴적물의 하부면 위치를 측정하는 단계와, 상기 제 1주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 상부면 위치와, 상기 제 2주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 하부면 위치를 비교하여 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 퇴적물 높이 측정시스템은 원자력 발전소의 기기 냉각에서 개흙에 따른 해수펌프의 오작동을 예방할 수 있어 원자력 발전소의 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 원자력 발전소의 운영비를 효과적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정시스템을 나타낸 블록 구성도이고,
도 2는 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정장치를 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 실시예에 따른 측정로봇을 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 실시예에 따른 측정로봇을 나타낸 측면도이고,
도 5는 본 실시예에 따른 측정로봇을 나타낸 저면도이고,
도 6은 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정방법을 나타낸 순서도이고,
도 7은 본 실시예에 따른 측정로봇의 초음파 센싱방법을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.

도 1은 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정시스템을 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정장치를 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정장치(100, 이하, 측정장치라 칭한다.)는 원자력 발전소의 기기 냉각을 위한 액체, 예컨대 바닷물(10)이 수용되는 수조(200), 및 수조(200) 내부에 배치되어 수조(200) 내부의 퇴적물, 예컨대 개흙의 퇴적량을 측정하는 측정로봇(300)을 포함한다.

먼저, 수조(200)는 바닷물(10)이 수용되는 공간을 형성하며, 원자력 발전소의 기기 냉각을 위한 적어도 하나의 펌프(210)가 연결될 수 있다. 펌프(210)는 수조(200) 내부로 바닷물(10)이 유입되도록 할 수 있고, 수조(200)에 수용된 바닷물(10)을 원자력 발전소 내부로 이송되도록 하여 바닷물(10)을 기반으로 기기가 냉각되도록 할 수 있다.

한편, 수조(200)에는 표지부(230)가 마련될 수 있다. 여기서, 표지부(230)는 복수 개로 마련되어 수조(200)의 상단 모서리영역에 각각 배치될 수 있다. 이러한 표지부(230)는 막대형태의 광원(231)으로 마련될 수 있으며, 각각 다른 색상의 광을 발산하도록 마련될 수 있다. 여기서, 표지부(230)는 측정로봇(300)이 스스로의 위치를 확인할 수 있게 하는 랜드마크(Landmark) 역할을 수행한다. 다만, 본 실시예서는 표지부(230)가 수조(200)의 모서리 네영역에 각각 배치되는 것을 설명하고 있으나, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 일 실시예로 표지부(230)의 개수, 및 배치 위치는 한정하지 않는다.

한편, 바닷물(10)의 상부에는 측정로봇(300)의 위치를 추적하는 위치 추적부(250)가 배치된다. 위치 추적부(250)는 바닷물(10) 상부에 배치된 지지프레임(251)에 지지된다. 여기서, 위치 추적부(250)는 바닷물(10)을 부유하는 측정로봇(300)으로부터 발산되는 열을 기반으로 측정로봇(300)의 위치 탐지가 가능하도록 적어도 하나의 열화상 카메라로 마련될 수 있다. 이러한 위치 추적부(250)는 각각의 열화상 카메라가 110~130˚의 화각을 갖도록 마련될 수 있는 바, 바닷물(10)의 수면으로부터 2.5~3.5m 상부에 배치될 경우, 직경 3.5~4.5m의 영역을 탐지할 수 있어, 원자력 발전소 취배수구에 적용 가능하다.

한편, 측정로봇(300)은 수조(200) 내부에서 바닷물(10)을 부유하며 개흙의 퇴적높이를 측정한다. 이러한 측정로봇(300)에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 실시예에 따른 측정로봇을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 측정로봇을 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 실시예에 따른 측정로봇을 나타낸 저면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 측정로봇(300)은 본체(310)를 포함한다.

본체(310)는 측정로봇(300)의 외형을 형성하며, 상부면에는 위치 추적부(250)로 측정로봇(300)의 위치를 지시하기 위한 열원(311)이 마련될 수 있다. 여기서, 열원(311)은 복수 개로 마련될 수 있으며, 측정로봇(300)의 이동에서 열을 발산하여 위치 추적부(250)가 측정로봇(300)의 위치를 실시간으로 인식할 수 있게 한다.

그리고 본체(310)의 상부에는 위치 측정부(313)가 장착된다. 위치 측정부(313)는 360˚의 화각을 갖는 전방향카메라로 마련될 수 있다. 이러한 위치 측정부(313)는 측정로봇(300)의 이동에서 수조(200)에 배치된 복수 개의 표지부(230)를 랜드마크로 활용하여 측정로봇(300)의 위치 정확도를 향상시킨다. 즉, 측정장치(100)에서는 위치 추적부(250)에 따른 측정로봇(300)의 위치탐지뿐만 아니라, 위치 측정부(313)로부터 촬영된 광원(231)을 기준점으로 측정로봇(300)의 실시간 위치가 연산되도록 할 수 있다. 이에, 측정로봇(300)의 위치 정확도가 향상되며 측정로봇(300)에 의해 측정되는 위치별 개흙 퇴적높이가 정확하게 측정되도록 할 수 있다.

한편, 본체(310)에는 바닷물(10)을 부유하고 있는 측정로봇(300)을 이송시키기 위한 이송부(330)가 마련된다. 이송부(330)는 4개의 프로펠러를 갖는 쿼드로터(Quad-rotor)로 마련될 수 있다. 여기서, 이송부(330)는 본체(310)에 장착될 수 있는 동력원을 기반으로 측정로봇(300)이 전후좌우, 및 상하로 이동 가능하게 한다. 다만, 본 실시예서는 이송부(330)가 쿼드로터로 마련되는 것을 설명하고 있으나, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 일 실시예로 이송부(330)의 종류는 한정하지 않으며, 프로펠러의 개수 역시 변경 적용가능하다.

그리고 본체(310)의 저면에는 개흙의 퇴적 높이를 측정하기 위한 높이 측정부(350)가 마련된다. 이러한 높이 측정부(350)에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

또한, 본체(310)에는 수조(200) 외부에 배치된 제어부(400)와 유선 또는 무선으로 연동 가능한 로봇 제어부(370, 도 1참조)가 마련된다. 로봇 제어부(370)는 제어부(400)로부터 제공되는 신호에 따라 측정로봇(300)이 이송, 및 개흙 퇴적높이를 측정하도록 한다. 또한, 로봇 제어부(370)는 위치 측정부(313)로부터 촬영된 표지부(230) 정보를 제어부(400)로 송신하여 측정로봇(300)의 위치가 파악 가능하도록 하고, 높이 측정부(350)에 의해 측정된 개흙 높이 정보를 제어부(400)로 제공하여 제어부(400)에서 측정로봇(300)의 위치정보 및 개흙 높이 정보가 실시간으로 디스플레이되도록 할 수 있다.

한편, 높이 측정부(350)는 자세 제어부(371), 몸체부(373), 센싱부(375), 및 자세 측정부(377)를 포함할 수 있다.

먼저, 자세 제어부(371)는 본체(310)와 몸체부(373)를 연결한다. 여기서, 자세 제어부(371)는 상단이 본체(310)의 저면에 유니버셜 조인트 방식으로 연결되고, 하단이 몸체부(373)의 상부면에 유니버셜 조인트 방식으로 연결된다. 여기서, 자세 제어부(371)는 바닷물(10)의 유동, 및 측정로봇(300)의 이송에서도 몸체부(373)의 저면이 자중에 의해 중력방향을 향할 수 있도록 몸체부(373)의 자세가 제어되도록 한다.

그리고 몸체부(373)는 원통형으로 마련될 수 있으며, 몸체부(373)의 외형 중심영역에는 몸체부(373)의 외부를 둘러싸는 외란 감소부(373a)가 마련된다. 외란 감소부(373a)는 접시형태의 날개로 마련되어, 외부로부터의 외란을 감소시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 외란 감소부(373a)는 측정로봇(300)의 이동에서 바닷물(10)의 스트림 라인에 의해 몸체부(373)가 유동되며 저면이 중력방향으로부터 이탈되는 것을 저지한다. 이에, 외란 감소부(373a)는 센싱부(375)의 자세가 중력방향으로 유지되도록 하여 정확한 개흙의 퇴적 높이가 측정 가능하도록 한다.

센싱부(375)는 몸체부(373)에 마련되며, 센싱영역이 몸체부(373)의 저면을 통해 노출되도록 배치된다. 여기서, 센싱부(375)는 복수 개의 주파수 센서로 마련될 수 있으며, 예컨대, 고주파 센서(375a), 중주파 센서(375c), 및 저주파 센서(375e)로 마련될 수 있다.

여기서, 고주파 센서(375a)는 450~550kHz 범위의 주파수를 발산하여 개흙 부유물층의 위치를 측정하고, 중주파 센서(375c)는 250~350kHz 범위의 주파수를 발산하여 개흙 퇴적물의 상부면 위치를 측정한다. 그리고 저주파 센서(375e)는 50~150kHz 범위의 주파수를 발산하여 수조(200)의 바닥면, 예컨대 콘크리트층과 개흙 퇴적물의 경계면 위치를 측정한다. 이에, 센싱부(375)는 고주파 센서(375a), 중주파 센서(375c), 및 저주파 센서(375e)로부터 측정된 신호가 로봇 제어부(370)를 통해 제어부(400)로 제공되도록 한다.

그리고 자세 측정부(377)는 몸체부(373) 내부에 마련되어 몸체부(373)의 직립여부를 측정한다. 예컨대, 자세 측정부(377)는 센서부(400)와 연동되는 관성 센서로 마련되어 몸체부(373)가 직립상태, 즉 몸체부(373)의 저면이 중력방향을 향할 경우 측정된 측정신호만이 로봇 제어부(370)를 통해 제어부(400)로 제공되도록 할 수 있다. 이에, 자세 측정부(377)는 몸체부(373)의 저면이 중력방향으로부터 이탈됨에 따라 발생되는 측정신호의 오류가 제어부(400)로 제공되어 개흙 퇴적높이의 오류 발생을 방지시킬 수 있다.

한편, 제어부(400)에서는 고주파 센서(375a), 중주파 센서(375c), 및 저주파 센서(375e)로부터 측정된 신호를 합성하여 개흙 퇴적 높이가 연산되도록 할 수 있으며, 개흙 퇴적 높이 정보와 측정로봇(300)의 위치정보를 합성할 경우 2차원의 개흙 퇴적 높이 분포도가 출력되도록 할 수 있다.

한편, 이하에서는 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 다만, 상술된 구성요소에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 동일한 참조부호를 부여하여 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 실시예에 따른 측정로봇의 초음파 센싱방법을 나타낸 도면이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 퇴적물 높이 측정방법은 수조(200) 내부로 원자력 발전소 기기 냉각을 위한 바닷물(10)이 유입된다. 이때, 바닷물(10)에는 개흙 부유물이 존재할 수 있고, 시간 경과에 따라 수조(200) 바닥면 상부에는 개흙 퇴적층(M1), 및 개흙 부유물층(M2)이 적층 형성될 수 있다.

이후, 개흙의 퇴적 높이 측정을 위하여 수조(200) 내부로 측정로봇(300)이 반입될 수 있다(S100) 다만, 본 실시예서는 바닷물(10) 유입 이후 측정로봇(300)이 수조(200) 내부로 반입되는 것을 설명하고 있으나, 바닷물(10) 유입 이전, 또는 바닷물(10) 유입과 동시에 측정로봇(300)은 수조(200) 내부에 배치될 수 있다.

이후, 측정로봇(300)은 개흙 퇴적층(M1) 높이를 측정한다(S300). 먼저, 측정로봇(300)은 제어부(400)로부터 제공되는 신호에 따라 바닷물(10)을 부유하며 이동한다. 여기서, 측정로봇(300)이 설정된 위치에 도달하면, 측정로봇(300)의 위치는 위치 추적부(250), 및 위치 측정부(313)에 의해 실시간으로 제어부(400)로 제공될 수 있다. 그리고 측정로봇(300)은 위치하고 있는 영역 하단의 개흙 퇴적층(M1)의 높이를 측정하여, 측정로봇(300)의 위치에 대응되는 개흙 퇴적층(M1) 높이가 측정되도록 한다.

여기서, 개흙 퇴적층(M1) 높이 측정을 살펴보면, 먼저, 고주파 센서(375a), 중주파 센서(375c), 및 저주파 센서(375e)로부터 각각 상이한 범위의 주파수가 발산되어 개흙 퇴적층(M1)의 높이가 측정되도록 한다. 즉, 고주파 센서(375a)는 개흙 부유물층(M2)으로부터 반사되는 부유물 신호(S1)를 감지하고, 중주파 센서(375c)는 개흙 퇴적층(M1)의 상부면으로부터 반사되는 퇴적층 상부신호(S2)를 감지한다. 그리고 저주파 센서(375e)는 수조(200)의 바닥면과 개흙 퇴적층(M2)의 경계면으로부터 반사되는 퇴적층 저면신호(S3)를 감지한다.

이때, 로봇 제어부(370)는 자세 측정부(377)로부터 제공되는 신호에 따라 몸체부(373)가 직립상태일 경우에 측정된 신호만이 제어부(400)로 제공되도록 하여, 센싱부(375) 유동에 따른 개흙 퇴적층(M1)의 높이측정에 오류가 발생되는 것을 저지한다.

이후, 제어부(400)는 로봇 제어부(370)로부터 제공되는 센싱부(375)의 측정신호를 합성한다. 여기서, 제어부(400)는 퇴적층 상부신호(S2)에 따라 측정된 개흙 퇴적층(M1) 상부면 높이와, 퇴적층 저면신호(S3)에 따라 측정된 개흙 퇴적층(M1) 하부면 높이를 기반으로 측정로봇(300)이 위치하고 있는 영역의 개흙 퇴적 높이를 연산하는 연상장치로 마련될 수 있다.

이후, 국부적인 개흙 퇴적 높이 측정이 완료되면, 측정로봇(300)은 다른 위치로 이송하고(S300), 다시 상기와 같은 국부적인 개흙 퇴적 높이 측정을 수행할 수 있다(S400). 이에, 제어부(400)는 국부적인 개흙 퇴적 높이 정보와 축적된 측정로봇(300)의 위치정보를 합성하여 2차원의 개흙 퇴적 높이 분포도를 얻을 수 있고(S500), 잠수부는 본 정보를 활용하여 수조(200)의 유지보수를 수행할 수 있다.

다만, 본 실시예서는 퇴적물 높이 측정시스템이 원자력 발전소의 취배수구 예컨대, 수조에 퇴적된 개흙의 높이를 측정하는 실시예를 설명하고 있으나, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 일 실시예로 다양한 산업설비에 적용된 수조 내부의 퇴적물을 측정하기 위하여 적용될 수 있다.

이와 같이, 퇴적물 높이 측정시스템은 원자력 발전소의 기기 냉각에서 개흙에 따른 해수펌프의 오작동을 예방할 수 있어 원자력 발전소의 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 원자력 발전소의 운영비를 효과적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 퇴적물 높이 측정장치 200 : 수조
210 : 펌프 230 : 표지부
250 : 위치 추적부 300 : 측정로봇
310 : 본체 311 : 열원
313 : 위치 측정부 330 : 이송부
350 : 높이 측정부 370 : 로봇 제어부
371 : 자세 제어부 373 : 몸체부
375 : 센싱부 377 : 자세 측정부

Claims

액체, 및 상기 액체에 포함된 퇴적물이 유입되며, 테두리 영역에 각각 배치되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 광원이 마련되는 수조; 및
상기 수조 내부로 투입되어 상기 액체를 부유하며, 상기 퇴적물의 퇴적 높이를 측정하는 측정로봇을 포함하며,
상기 측정로봇은
상기 액체를 부유하는 본체와,
상기 본체에 장착되어 상기 본체를 이동시키는 이송부와,
상기 본체 하부에 장착되어 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 센싱부와,
상기 센싱부가 상기 측정로봇에 마주하는 영역의 상기 퇴적물 높이를 측정할 수 있게 상기 센싱부의 자세를 제어하여 상기 센싱부가 상기 퇴적물을 향하도록 하는 자세 제어부와,
상기 본체 상부에 배치되어 상기 광원을 촬영하며, 상기 복수 개의 광원을 기준점으로 상기 측정로봇의 위치가 측정되도록 하는 위치 측정부를 포함하고,
상기 센싱부는 복수 개의 주파수 센서를 포함하고, 상기 복수 개의 주파수 센서는 각각 상이한 범위의 주파수를 발산하여 상기 퇴적물의 높이가 측정되도록 하며,
상기 액체는 바닷물인 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 측정로봇은
상기 본체의 상부면에 배치되어 상기 본체의 이동에서 열을 발산하는 열원을 더 포함하고,
상기 수조는
상기 액체 상부에 배치되어 상기 열원으로부터 발산되는 열을 기반으로 상기 측정로봇의 위치를 추적하는 위치 추적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 측정로봇은
상기 센싱부가 지지되는 원통 형태의 몸체부를 더 포함하고,
상기 자세 제어부는
상기 본체와 상기 몸체부를 유니버셜 조인트 방식으로 연결하여, 상기 측정로봇의 유동에서 상기 센싱부가 상기 몸체부의 자중에 의해 상기 퇴적물을 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
제 3항에 있어서,
상기 측정로봇은
상기 몸체부의 외주를 감싸는 접시 형태로 마련되어 상기 액체 유동에 따른 외란이 상기 몸체부로 인가되는 것을 저지하는 외란 감소부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 주파수 센서는
상기 액체와 상기 퇴적물의 경계면을 향해 주파수를 공급하여 상기 퇴적물의 상부면 위치를 측정하는 제 1주파수 센서와,
상기 퇴적물과 상기 수조 바닥면의 경계면을 향해 주파수를 공급하여 상기 퇴적물의 하부면 위치를 측정하는 제 2주파수 센서로 마련되는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 1주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 상부면 위치와, 상기 제 2주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 하부면 위치를 비교하여 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 연산장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 1주파수 센서는 상기 제 2주파수 센서보다 높은 범위의 주파수를 발산하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
제 5항 또는 제 7항에 있어서,
상기 제 1주파수 센서는 250~350kHz 범위의 주파수를 발산하고,
상기 제 2주파수 센서는 50~150kHz 범위의 주파수를 발산하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정장치.
원자력 발전소의 기기 냉각을 위한 바닷물, 및 상기 바닷물에 포함된 개흙 이 유입되며, 테두리 영역에 각각 배치되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 광원이 마련되는 수조; 및
상기 수조 내부로 투입되어 상기 바닷물을 부유하며, 상기 개흙의 퇴적 높이를 측정하는 측정로봇을 포함하며,
상기 측정로봇은
상기 바닷물을 부유하는 본체와,
상기 본체에 장착되어 상기 본체를 이동시키는 이송부와,
상기 본체 하부에 장착되어 상기 개흙의 퇴적높이를 측정하는 센싱부와,
상기 센싱부가 상기 측정로봇에 마주하는 영역의 퇴적물 높이를 측정할 수 있게 상기 센싱부의 자세를 제어하여 상기 센싱부가 상기 퇴적물을 향하도록 하는 자세 제어부와,
상기 본체 상부에 배치되어 상기 광원을 촬영하며, 상기 복수 개의 광원을 기준점으로 상기 측정로봇의 위치가 측정되도록 하는 위치 측정부를 포함하고,
상기 센싱부는 복수 개의 주파수 센서를 포함하고, 상기 복수 개의 주파수 센서는 각각 상이한 범위의 주파수를 발산하여 상기 개흙의 높이가 측정되도록 하는 퇴적물 높이 측정장치.
액체, 및 상기 액체에 포함된 퇴적물이 유입되는 수조 내부로 측정로봇이 반입되어 상기 측정로봇이 상기 액체를 부유하며 이동하는 단계;
상기 측정로봇의 하부에 장착되는 센싱부가 상기 측정로봇에 마주하는 상기 퇴적물의 높이를 측정할 수 있게 상기 센싱부의 자세를 제어하여 상기 센싱부가 상기 퇴적물을 향하도록 하는 단계; 및
상기 센싱부가 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 높이를 측정하는 단계에서는
상기 측정로봇이 상기 수조의 테두리 영역에 각각 배치되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 광원을 촬영하며 상기 복수 개의 광원을 기준점으로 상기 측정로봇의 위치가 측정되도록 하고,
상기 높이를 측정하는 단계는 복수 개의 주파수 센서로부터 각각 상이한 범위의 주파수가 발산되어 상기 퇴적물의 국부적 높이가 측정되도록 하며,
상기 액체는 바닷물인 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정방법.
제 10항에 있어서,
상기 높이를 측정하는 단계는
제 1주파수 센서로부터 상기 액체와 상기 퇴적물의 경계면을 향해 주파수를 공급되어 상기 퇴적물의 상부면 위치를 측정하는 단계와,
제 2주파수 센서로부터 상기 퇴적물과 상기 수조 바닥면의 경계면을 향해 주파수를 공급하여 상기 퇴적물의 하부면 위치를 측정하는 단계와,
상기 제 1주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 상부면 위치와, 상기 제 2주파수 센서로부터 제공되는 상기 퇴적물의 하부면 위치를 비교하여 상기 퇴적물의 높이를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정방법.
제 11항에 있어서,
상기 제 1주파수 센서는 상기 제 2주파수 센서보다 높은 범위의 주파수를 발산하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정방법.
제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 제 1주파수 센서는 250~350kHz 범위의 주파수를 발산하고,
상기 제 2주파수 센서는 50~150kHz 범위의 주파수를 발산하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 높이 측정방법.