KR20190010320A

KR20190010320A - 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템

Info

Publication number: KR20190010320A
Application number: KR1020170092944A
Authority: KR
Inventors: 이충현; 류용희; 이대희
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-01-30
Also published as: KR102027491B1

Abstract

바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온 유체의 누출 가능성이 있는 설비의 하측에 배치되는 바이메탈부재; 상기 바이메탈부재가 극저온 유체와 접촉하여 일 방향으로 변형되면 접촉하게 되는 제1 전기단자; 및 상기 바이메탈부재가 화재에 의해 타 방향으로 변형되면 접촉하게 되는 제2 전기단자를 포함하는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템이 제공될 수 있다.

Description

바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템{SYSTEMS FOR DETECTING CRYOGENIC FLUID SPILL}

본 발명은 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템에 관한 것이다.

액화천연가스(LNG)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 영하 162℃로 냉각하여 그 부피를 600분의 1로 줄인 무색 투명한 액체 상태의 극저온 유체를 의미한다. 최근 액화천연가스가 에너지 자원으로 적극 활용됨에 따라 액화천연가스를 생산, 저장 또는 수송하기 위한 설비를 갖춘 선박 또는 해양 구조물의 건조가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만, 이와 같이 액화천연가스를 취급하는 선박 또는 해양 구조물에서 액화천연가스가 누출되고, 나아가 화재 사고로까지 발전하게 되면 극심한 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있다.

종래에는 극저온 유체의 누출 여부를 감지하기 위하여 온도센서, 압력센서 등의 감지기를 사용하였다.

하지만, 감지기의 고장 또는 오작동으로 인해 누출 상황을 제때 감지하는 못하는 등의 문제점이 있었으며, 특히 극저온 유체 또는 기름의 누출로 인해 화재가 발생하는 경우까지 대비하기 위하여 연기 감지기 등의 감지기를 추가 설치하여야 하는 문제점이 있었다. 이와 같이 감지기를 추가 설치하거나 많은 유지보수 작업이 요구되는 것은 전체적으로 보면 파이프 연결 부위 등 누출 예상 지점이 많은 선박 또는 해양 구조물에서는 선주에게 과도한 비용 부담을 초래할 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0980269호(2010.09.06, 극저온 액체 누출 방지 시스템 및 방법)

본 발명의 실시예들은 극저온 유체의 누출 여부뿐만 아니라 화재 발생 여부까지 감지할 수 있는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온 유체의 누출 가능성이 있는 설비의 하측에 배치되는 바이메탈부재; 상기 바이메탈부재가 극저온 유체와 접촉하여 일 방향으로 변형되면 접촉하게 되는 제1 전기단자; 및 상기 바이메탈부재가 화재에 의해 타 방향으로 변형되면 접촉하게 되는 제2 전기단자를 포함하는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템이 제공될 수 있다.

상기 바이메탈부재는 일단이 고정되어 수평 연장되는 플레이트 형상으로 형성되고, 타단이 상기 제1 전기단자 또는 상기 제2 전기단자에 접촉하게 될 수 있다.

상기 제1 전기단자는 상기 바이메탈부재의 상측에 배치될 수 있다.

상기 제1 전기단자가 결합되고, 상기 제1 전기단자에 접촉하는 상기 바이메탈부재와 협력하여 상기 바이메탈부재의 하측 공간을 폐쇄하는 커버프레임을 더 포함하고, 상기 제2 전기단자는 상기 바이메탈부재의 하측 공간에 배치될 수 있다.

상기 바이메탈부재의 접촉 여부에 따라 상기 설비에 대한 극저온 유체의 공급을 차단하거나 화재진압장치를 구동하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 바이메탈부재에 부착되어 상기 바이메탈부재의 변형을 감지하는 스트레인 게이지를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 바이메탈부재의 접촉 여부 또는 상기 스트레인 게이지의 감지 결과에 따라 상기 설비에 대한 극저온 유체의 공급을 차단하거나 화재진압장치를 구동할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 바이메탈이라는 물질 자체의 특성을 이용하여 고장 또는 오작동 없이 극저온 유체의 누출 상황을 제때 감지할 수 있고, 특히 하나의 시스템을 통해 극저온 유체의 누출 여부뿐만 아니라 화재 발생 여부까지 감지할 수 있어 상황 별 서로 다른 감지기를 사용함으로 인해 발생할 수 있는 추가 비용을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 제어부를 극저온 유체의 단순 누출 상황으로 나타낸 도면이다.
도 3은 제어부를 극저온 유체의 누출로 인한 화재 발생 상황으로 나타낸 도면이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템을 나타낸 도면, 도 2는 제어부를 극저온 유체의 단순 누출 상황으로 나타낸 도면, 도 3은 제어부를 극저온 유체의 누출로 인한 화재 발생 상황으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템은 바이메탈부재(100), 제1 전기단자(200), 제2 전기단자(300), 스트레인 게이지(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.

바이메탈부재(100)는 열팽창계수가 서로 다른 2개의 얇은 금속판을 포개어 붙인 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.

바이메탈부재(100)는 극저온 유체의 누출 가능성이 있는 설비(10), 예를 들어 액화천연가스 이송 파이프의 연결 플랜지의 하측에 수평 연장되게 배치될 수 있다. 구체적으로, 바이메탈부재(100)의 일단은 바닥면(20), 예를 들어 선박 또는 해양 구조물의 갑판에 설치되는 고정프레임(110)에 고정될 수 있다. 그 결과, 설비(10)에서 누출된 극저온 유체, 예를 들어 액화천연가스는 바이메탈부재(100)의 상면으로 낙하할 수 있다.

제1 전기단자(200)는 바이메탈부재(100)가 일 방향으로 굽힘 변형되면 바이메탈부재(100)의 타단에 접촉할 수 있도록 배치될 수 있고, 제2 전기단자(300)는 바이메탈부재(100)가 타 방향으로 굽힘 변형되면 바이메탈부재(100)의 타단에 접촉할 수 있도록 배치될 수 있다. 바이메탈부재(100)가 수평 연장되게 배치되는 경우, 제1 전기단자(200)는 바이메탈부재(100)의 상측에 배치될 수 있고, 제2 전기단자(300)는 바이메탈부재(100)의 하측에 배치될 수 있다. 이 경우, 바이메탈부재(100)가 상측으로 굽힘 변형되면 바이메탈부재(100)의 타단이 제1 전기단자(200)에 접촉할 수 있고, 바이메탈부재(100)가 하측으로 굽힘 변형되면 바이메탈부재(100)의 타단이 제2 전기단자(300)에 접촉할 수 있다. 그 결과, 설비(10)에서 극저온 유체가 누출되면, 누출된 극저온 유체에 접촉하게 되는 바이메탈부재(100)는 상측으로 굽힘 변형되어 누출된 극저온 유체가 바이메탈부재(100)의 상면을 따라 바이메탈부재(100)의 고정된 일단 측으로 유동하게 하여 바이메탈부재(100)의 하측 공간으로 유입되는 것을 차단함으로써 제2 전기단자(300)가 극저온 유체에 노출되어 손상될 위험을 최소화할 수 있다.

제1 전기단자(200)는 바닥면(20)에 설치되는 커버프레임(120)에 결합될 수 있다.

커버프레임(120)은 제1 전기단자(200)에 접촉하는 바이메탈부재(100)와 협력하여 바이메탈부재(100)의 하측 공간을 폐쇄시킬 수 있으며, 제2 전기단자는 바이메탈부재(100)의 폐쇄된 하측 공간에 배치될 수 있다. 그 결과, 설비(10)에서 극저온 유체가 상당량 배출되더라도 바이메탈부재(100)의 하측 공간으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

스트레인 게이지(400)는 바이메탈부재(100), 구체적으로 바이메탈부재(100)의 일면에 부착되어 바이메탈부재(100)의 변형을 감지할 수 있다. 바이메탈부재(100)가 수평 연장되게 배치되는 경우, 스트레인 게이지(400)는 바이메탈부재(100)의 저면에 부착됨으로써 누출된 극저온 유체에 의해 손상될 위험을 최소화할 수 있다.

제어부(500)는 바이메탈부재(100)의 접촉 여부 또는 스트레인 게이지(400)의 감지 결과에 따라 설비(10)에 대한 극저온 유체의 공급을 차단하는 유체공급차단장치(510) 또는 화재진압장치(520)를 구동할 수 있다. 유체공급차단장치(510)는 액화천연가스 이송 파이프에 설치되는 개폐밸브를 포함할 수 있고, 화재진압장치(520)는 소화장치를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 바이메탈부재(100)가 설비(10)에서 누출된 극저온 유체와 접촉하여 상측으로 변형되어 제1 전기단자(200)와 접촉하게 되면, 제어부(500)는 바이메탈부재(100)와 제1 전기단자(200)의 접촉에 의해 생성되는 전기 신호, 예를 들어 전류계에서 측정되는 전류의 크기에 따라 바이메탈부재(100)가 제1 전기단자(200)에 접촉한 것으로 판단할 수 있고, 그 결과 극저온 유체의 단순 누출 상황으로 판단할 수 있으며, 유체공급차단장치(510)를 구동하여 설비(10)에 대한 극저온 유체의 공급을 차단하여 추가 누출을 방지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 바이메탈부재(100)가 설비(10)에서 누출된 극저온 유체의 발화로 인한 화재에 의해 하측으로 변형되어 제2 전기단자(300)와 접촉하게 되면, 제어부(500)는 바이메탈부재(100)와 제2 전기단자(300)의 접촉에 의해 생성되는 전기 신호, 예를 들어 전류계에서 측정되는 전류의 크기에 따라 바이메탈부재(100)가 제2 전기단자(300)에 접촉한 것으로 판단할 수 있고, 그 결과, 극저온 유체의 누출로 인한 화재 발생 상황으로 판단할 수 있으며, 화재진압장치(520)를 구동하여 화재를 진압하게 할 수 있다. 바이메탈부재(100)가 제1 전기단자(200) 및 제2 전기단자(300)와 각각 접촉할 때에 생성되는 전류의 크기는 제1 전기단자(200) 및 제2 전기단자(300)에 각각 결합되는 저항(R1, R2)의 크기에 따라 달라질 수 있다.

제어부(500)는 바이메탈부재(100)의 접촉 여부뿐만 아니라 스트레인 게이지(400)의 감지 결과에 따라 극저온 유체의 단순 누출 상황과 극저온 유체의 누출로 인한 화재 발생 상황을 구별하여 판단함으로써 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수도 있다.

스트레인 게이지(400)는 예를 들어 바이메탈부재(100)의 저면에 부착되는 경우에 극저온 유체의 단순 누출 상황이 되면 바이메탈부재(100)의 상향 굽힘 변형에 따라 인장 변형을 감지할 수 있고, 극저온 유체의 누출로 인한 화재 발생 상황이 되면 바이메탈부재(100)의 하향 굽힘 변형에 따라 압축 변형을 감지할 수 있으며, 제어부(500)는 스트레인 게이지(400)에서 감지되는 인장 변형 또는 압축 변형에 따라 극저온 유체의 단순 누출 상황과 극저온 유체의 누출로 인한 화재 발생 상황을 구별하여 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템은 인화성 유체, 예를 들어 기름을 취급하는 설비에도 기름 누출로 인한 화재 발생 상황을 감지하기 위한 목적으로 사용될 수 있을 것이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 설비 20: 바닥면
100: 바이메탈부재 110: 고정프레임
120: 커버프레임 200: 제1 전기단자
300: 제2 전기단자 400: 스트레인 게이지
500: 제어부 510: 유체공급차단장치
520: 화재진압장치

Claims

극저온 유체의 누출 가능성이 있는 설비의 하측에 배치되는 바이메탈부재;
상기 바이메탈부재가 극저온 유체와 접촉하여 일 방향으로 변형되면 접촉하게 되는 제1 전기단자; 및
상기 바이메탈부재가 화재에 의해 타 방향으로 변형되면 접촉하게 되는 제2 전기단자를 포함하는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 바이메탈부재는 일단이 고정되어 수평 연장되는 플레이트 형상으로 형성되고, 타단이 상기 제1 전기단자 또는 상기 제2 전기단자에 접촉하게 되는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 전기단자는 상기 바이메탈부재의 상측에 배치되는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 전기단자가 결합되고, 상기 제1 전기단자에 접촉하는 상기 바이메탈부재와 협력하여 상기 바이메탈부재의 하측 공간을 폐쇄하는 커버프레임을 더 포함하고,
상기 제2 전기단자는 상기 바이메탈부재의 하측 공간에 배치되는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 바이메탈부재의 접촉 여부에 따라 상기 설비에 대한 극저온 유체의 공급을 차단하거나 화재진압장치를 구동하는 제어부를 더 포함하는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템.
제5항에 있어서,
상기 바이메탈부재에 부착되어 상기 바이메탈부재의 변형을 감지하는 스트레인 게이지를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 바이메탈부재의 접촉 여부 또는 상기 스트레인 게이지의 감지 결과에 따라 상기 설비에 대한 극저온 유체의 공급을 차단하거나 화재진압장치를 구동하는 바이메탈을 이용한 극저온 유체의 누출 감지 시스템.