KR20200122787A - 배관 손상 검출장치, 이를 이용한 배관 손상 검출시스템, 및 이를 이용한 배관 손상 검출방법 - Google Patents

Abstract

배관 손상 검출장치, 이를 이용한 배관 손상 검출시스템, 및 이를 이용한 배관 손상 검출방법에서, 상기 배관 손상 검출장치는 밴드유닛 및 센서유닛을 포함한다. 상기 밴드유닛은 배관을 향하는 방향으로 홈부가 형성되는 적어도 하나의 밴드부를 포함하고, 링(ring) 형상으로 배관에 탈착 가능하도록 결합된다. 상기 센서유닛은 상기 홈부에 위치하며, 상기 배관으로부터 인가되는 압력을 측정하는 압력센서, 상기 압력센서와 상기 배관의 외면 사이에 개재되는 보조블록, 및 상기 압력센서와 상기 밴드부 사이에 개재되어 상기 압력센서의 면적보다 좁은 면적을 형성하는 버튼부를 포함한다.

Description

배관 손상 검출장치, 이를 이용한 배관 손상 검출시스템, 및 이를 이용한 배관 손상 검출방법{TYPE PIPE DAMAGE DETECTING APPARATUS, PIPE DAMAGE DETECTING SYSTEM USING THE SAME, AND PIPE DAMAGE DETECTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 배관 손상 검출장치, 이를 이용한 배관 손상 검출시스템, 및 이를 이용한 배관 손상 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관에 고정되어 배관의 손상 여부 및 손상 위치를 신속하게 검출할 수 있고, 이를 통해 배관에서 발생하는 사고에 대한 확산 차단 및 복구를 신속하게 수행하도록 하는 배관 손상 검출장치, 이를 이용한 배관 손상 검출시스템, 및 이를 이용한 배관 손상 검출방법에 관한 것이다.

일반적으로 배관은 유체 및 가스의 운반수단으로서 거의 모든 산업시설이나 일반 생활에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다.

이러한 배관은 사용 년 수가 증가함에 따라 크랙(crack) 등과 같은 배관 내부 벽면의 손상 또는 외부 하중에 의한 손상이 발생될 수 있으며, 이러한 배관의 손상에 따른 유체 및 가스의 손상은 심각한 경제적 및 인적 손실을 유발할 수 있으므로 배관의 손상 유무를 감지할 필요가 있다.

이러한 배관 손상의 유무를 감시하는 기술과 관련하여, 종래에는 제10-2109-0003195호, 제10-1836085호 등에서와 같이 배관 내부에 유동압력센서, 유량센서 또는 배관 외부에 부착한 음향센서, 진동센서 등을 설치하여, 상기 센서들의 감지값이 미리 설정된 기준치를 넘을 경우 배관이 손상되고 있는 것으로 판단하는 방법이 개시되고 있다.

그러나, 배관 손상 시 신속한 대응을 위해서는 손상 여부와 동시에 손상 위치를 정확하게 감지할 필요가 있으며, 이를 위해서는 다양한 위치에 많은 센서를 부착할 필요가 있다. 기존의 유동압력센서와 유량센서의 경우 배관 천공이 필요하여 배관계 내 다양한 위치에 설치하는데 어려움이 있으며, 음향센서와 진동센서는 고가의 분석 장비를 사용하여도 손상 위치의 정확한 탐지가 쉽지 않고, 외부 충격 신호에 영향을 받는 등의 단점이 있다.

한편, 종래의 경우, 주어진 배관계에서 배관 손상의 유무를 감시하기 위한 센서를 설치하는 위치는, 작업자나 설계자의 경험에 근거하여 임의로 배치하는 것이 일반적이었으며, 이에 따라, 서로 다르게 설계되는 배관계마다 손상의 유무를 적절히 파악하지 못하는 등의 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2109-0003195호 대한민국 등록특허 제10-1836085호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 배관에 고정되어 배관의 손상 여부 및 손상 위치를 신속하게 검출할 수 있고, 이를 통해 배관 누출 사고의 확산 차단 및 복구를 신속하게 수행하도록 하는 배관 손상 검출장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 배관 손상 검출장치를 이용한 배관 손상 검출시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 배관 손상 검출장치를 이용하여, 최적의 센서 배치를 통해 주어진 배관계에서의 배관 손상시 이를 보다 정확하고 효과적으로 검출할 수 있는 배관 손상 검출방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 배관 손상 검출장치는 밴드유닛 및 센서유닛을 포함한다. 상기 밴드유닛은 배관을 향하는 방향으로 홈부가 형성되는 적어도 하나의 밴드부를 포함하고, 링(ring) 형상으로 배관에 탈착 가능하도록 결합된다. 상기 센서유닛은 상기 홈부에 위치하며, 상기 배관으로부터 인가되는 압력을 측정하는 압력센서, 상기 압력센서와 상기 배관의 외면 사이에 개재되는 보조블록, 및 상기 압력센서와 상기 밴드부 사이에 개재되어 상기 압력센서의 면적보다 좁은 면적을 형성하는 버튼부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 배관으로부터의 압력이 인가됨에 따라, 상기 압력센서는 상기 버튼부와 중첩되는 면적에서 상기 인가되는 압력을 측정할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 버튼부는, 상기 밴드부의 홈부로부터 상기 압력센서를 향하여 돌출되어 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 밴드부에는, 상기 홈부와 이격되며 상기 밴드부를 관통하도록 홀부가 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 홀부에는, 상기 배관을 향하는 방향으로 상기 배관의 온도를 측정하는 온도센서가 고정될 수 있다.

일 실시예에서, 2개 이상의 밴드부들을 서로 결합하는 체결수단을 더 포함하고, 상기 체결수단은, 상기 밴드부들의 서로 마주하는 일단부에 결합될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 밴드부들의 일단부에 형성되는 관통공들을 관통하여, 상기 밴드부들을 상기 배관에 고정시키는 고정부재를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 배관 손상 검출시스템은, 배관 손상 검출장치, 제어부 및 전송부를 포함한다. 상기 배관 손상 검출장치는 링(ring) 형상으로 배관에 탈착 가능하도록 결합되는 밴드유닛, 및 상기 밴드유닛에 구비되어 상기 배관의 압력을 측정하는 압력센서 및 상기 배관의 온도를 측정하는 온도센서를 포함한다. 상기 제어부는 상기 온도센서의 측정결과를 바탕으로 상기 압력센서의 측정결과를 보상하며, 상기 보상된 압력센서의 측정결과를 바탕으로 상기 배관의 손상 정보를 수집한다. 상기 전송부는 상기 제어부에서 수집된 상기 배관의 손상 정보를 외부로 전송한다.

일 실시예에서, 상기 밴드유닛은, 상기 배관을 향하는 방향으로 홈부가 형성되는 적어도 하나의 밴드부를 포함하고, 상기 압력센서는 상기 홈부에 위치할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 밴드부에는, 상기 홈부와 이격되며 상기 밴드부를 관통하도록 홀부가 형성되고, 상기 온도센서는 상기 홀부에 위치할 수 있다.

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 배관 손상 검출방법에서, 압력센서의 개수 및 위치 조합에 대하여, 손상 시나리오별 압력 분포에 대한 데이터베이스를 구축한다. 상기 데이터베이스로부터, 주어진 배관계에서 최적의 압력센서의 개수 및 위치 정보를 제공한다. 상기 배관계에서 손상이 발생하는 경우, 각 압력센서에서 검출되는 압력 정보를 획득한다. 상기 데이터베이스로부터 상기 압력 정보를 바탕으로, 상기 손상이 발생한 위치를 검출한다.

일 실시예에서, 상기 데이터베이스를 구축하는 단계는, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 설정하는 단계, 상기 배관계에서 발생 가능한 모든 손상 시나리오를 정의하는 단계, 각 손상 시나리오별 압력 분포를 시뮬레이션하는 단계, 상기 시뮬레이션된 압력 분포가, 각 손상 시나리오별로 구획이 가능한지의 여부를 판단하는 단계, 및 상기 압력 분포의 구획이 가능한 경우, 상기 압력 분포를 구획하는 함수를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 데이터베이스를 구축하는 단계는, 상기 압력 분포의 구획이 모호한 경우, 최적 설계 알고리즘을 적용하여, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 변경하는 단계, 및 상기 변경된 압력센서의 개수 및 위치에 대하여 상기 압력 분포를 다시 시뮬레이션하여, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 최적화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 최적 설계 알고리즘은, 상기 배관계에서, 상기 압력센서의 최적 개수 및 위치를 탐색하는 유전자 알고리즘(genetic algorithm)일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 손상이 발생한 위치를 검출하는 단계에서, 상기 압력센서에서 검출된 압력이, 상기 함수에 의해 구획되는 압력 분포 중, 어느 압력 분포에 해당되는 가를 바탕으로 상기 손상이 발생한 위치를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 배관 손상 검출장치는 적어도 하나 이상의 서로 연결되는 밴드부를 포함하여 링(ring) 형태로 배관의 외면에 탈부착이 가능하여, 배관에 용이하게 고정할 수 있음은 물론 유지보수가 필요한 경우 배관으로부터 용이하게 분리될 수 있으면서, 배관의 압력을 측정하여, 배관의 손상 여부를 검출할 수 있다.

또한, 배관의 외면이 곡면인 것을 고려하여, 보조블록을 통해 압력센서가 평면상에 위치하여 보다 균일한 압력을 측정할 수 있다.

특히, 압력센서의 면적보다 좁은 면적의 버튼부가 구비되어, 버튼부와 압력센서가 서로 접촉하는 부분에서의 압력센서의 측정값으로 배관의 압력을 측정하므로, 상기 보조블록이 배관의 원주방향을 따라 두께가 다르므로 상대적으로 넓은 면적의 압력센서에서 측정되는 압력의 값이 서로 달라지는 오차를 최소화할 수 있어, 보다 정확한 압력 측정 및 이를 통한 보다 정확한 배관 손상의 검출이 가능할 수 있다.

이 경우, 상기 버튼부는 별도의 유닛으로 제작되는 것 외에, 밴드부로부터 돌출되어 밴드부와 일체로 형성될 수 있어, 제작의 용이성 및 조립의 편의성을 향상시킬 수 있다.

한편, 배관의 온도를 고려하여 상기 압력센서에서 측정되는 압력을 보상함으로써, 배관의 내부를 통과하는 유체의 온도, 또는 배관이 위치하는 공간의 온도 등에 따라 배관의 팽창 정도가 변화하여 압력센서에서 측정되는 압력이 배관의 손상과 무관하게 변화하는 상태를 보상할 수 있고, 이를 통해 실제 배관의 손상 상태에서의 압력 증가만을 선별할 수 있어, 배관 손상의 여부를 보다 정확하게 검출할 수 있다.

이 경우, 온도센서는 밴드부에 형성되는 홀부의 내부에 배관을 향하여 위치하므로, 배관의 팽창에 의한 손상 등의 영향을 최소화하면서도 배관의 온도를 보다 효과적으로 측정할 수 있다.

또한, 배관 손상 검출방법에 있어, 주어진 배관계에서의 압력센서의 위치 및 개수가 설정된 상태에서, 배관계에서 손상이 발생한 경우, 압력센서에서 측정되는 압력정보를 바탕으로 손상의 위치를 즉각적으로 정확하게 검출할 수 있어, 종래 배관 손상 검출방법에서 배관 손상이 인지되었을 때, 관리자가 수동으로 직접 위치를 검출해야 하는 번거로움을 해결할 수 있다.

특히, 상기 데이터베이스를 통해, 각 손상 시나리오별로 압력 분포를 구획하는 함수가 도출되므로, 압력센서에서 검출된 압력이 상기 구획되는 압력 분포 중 어디에 해당하는 가의 여부만 판단하는 것으로 손상 발생 위치를 검출할 수 있으므로, 손상 발생 위치를 자동으로 검출할 수 있어 검출의 용이성이 향상된다.

한편, 상기 데이터베이스의 구축에 있어, 압력센서의 위치 및 개수만을 변화시키며 압력 분포가 손상 시나리오별로 구획될 수 있도록 유도하는 것으로, 배관 손상 검출에 있어 효과적인 데이터베이스 구축 방법이며, 실제 손상 발생 위치의 검출에 있어 활용성이 매우 높다고 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배관 손상 검출장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 배관 손상 검출장치의 밴드유닛이 개방된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 홈부에 센서유닛이 위치하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 배관 손상 검출장치가 파이프에 고정되는 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 배관 손상 검출장치를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배관 손상 검출시스템을 도시한 모식도이다.
도 7a는 도 6의 배관 손상 검출시스템에서 온도센서의 측정값의 변화를 도시한 그래프이고, 도 7b는 상기 온도센서의 측정값을 바탕으로 압력센서의 측정값을 보상한 결과를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배관 손상 검출방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 도 8의 데이터베이스를 구축하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 10은 도 8의 배관 손상 검출방법을 이용하여 2개의 압력센서가 배치된 상태에서, 손상이 발생한 경우를 도시한 모식도이다.
도 11은 도 9의 데이터베이스 구축 단계에서 모든 손상 시나리오에 대하여 압력 분포를 구획한 함수의 예를 도시한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배관 손상 검출장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 배관 손상 검출장치의 밴드유닛이 개방된 상태를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1의 홈부에 센서유닛이 위치하는 상태를 도시한 단면도이다. 도 4는 도 1의 배관 손상 검출장치가 파이프에 고정되는 상태를 도시한 정면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 배관 손상 검출장치(10)는 내부에 유체가 흐르는 배관(301)의 외면에 고정 또는 탈착되며, 상기 배관(301)의 손상 여부를 검출하는 장치이다.

즉, 상기 배관(301)이 손상되어, 상기 배관(301)의 내부를 흐르는 유체가 외부로 누설되면 상대적으로 상기 배관(301)의 압력은 감소하게 된다. 이에, 상기 배관 손상 검출장치(10)는 상기 배관(301)의 압력의 감소 정도를 센싱함으로써 상기 배관(301)이 손상되어 유체나 누설되는지의 여부를 검출할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 배관 손상 검출장치(10)는 밴드유닛(100), 센서유닛(600), 체결수단(400) 및 고정부재(810, 820)를 포함한다.

상기 밴드유닛(100)은 상기 배관(301)의 외부를 감싸는 구조체에 해당되며, 도면에서는, 상기 밴드유닛(100)이 2개의 서로 분리되는 밴드부, 즉 제1 밴드부(110) 및 제2 밴드부(210)를 포함하는 것을 예시하였다.

그러나, 상기 밴드유닛(100)은, 링(ring) 형상을 가지는 하나의 밴드부만을 포함할 수 있으며, 도시된 바와 같이 서로 연결되어 링 형상을 가지는 2개의 밴드부들을 포함할 수도 있으며, 나아가, 서로 연결되어 링 형상을 가지는 3개 이상의 밴드부들을 포함할 수도 있다.

이 경우, 하나의 밴드부만 포함하는 경우라면, 상기 밴드부의 일부가 서로 분리되면서 상기 체결수단(400)이 형성되어, 상기 밴드부가 상기 배관(301)으로부터 분리될 수 있도록 설계되며, 3개 이상의 밴드부를 포함하는 경우라면, 상기 체결수단(400)은 2개 이상이 형성되어, 각각의 밴드부들을 서로 연결하게 되며, 이 경우, 상기 체결수단(400)의 연결관계는 이하에서 설명하는 체결수단의 연결관계를 확장하면 충분하다.

이하에서는, 설명의 편의상, 상기 밴드유닛(100)이 제1 및 제2 밴드부들(110, 120)을 포함하는 것을 설명한다.

상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)은 도시된 바와 같이 만곡된 원호 형상으로 형성되며, 각각의 일단부들(111, 211)이 서로 소정 거리 이격되며 마주보도록 위치한 상태에서 각각의 일단부들(111, 211) 중 어느 하나의 일단부는 상기 체결수단(400)이 고정되어, 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)을 서로 연결한다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)은 상기 체결수단(400)을 통해 서로 연결되는 경우, 내부에 중공부(300)가 형성되며 전체적으로 링(ring) 형상을 형성할 수 있다.

그리하여, 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)은 상기 중공부(300)를 통해 누설 검출 여부의 대상이 되는 배관(301)의 외주연에 고정되어 상기 배관의 누설 여부를 판단할 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 각각이 만곡된 형상으로 형성됨으로써 상기 배관(301) 표면에 보다 더 밀착될 수 있다.

한편, 상기 배관 누설 검출 장치(10)는 상기 배관(301)에 결합된 상태에서 유지 보수 등의 이유로 상기 배관(301)으로부터 탈착이 필요한 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210) 각각이 상기 체결수단(400)에 대하여 회전함으로써 상기 배관(301)으로부터 탈착될 수 있다.

상기 체결수단(400)은 앞서 설명한 바와 같이 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210) 각각의 일단부(111, 211)들을 서로 연결시키며, 연결부재(410) 및 나사체결부재(420)를 포함한다.

이 경우, 상기 체결수단(400)은 도시된 바와 같이 한 쌍으로 형성되어 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)의 전면 및 후면에 서로 마주보도록 위치하여 상기 제1 밴드부(110) 및 상기 제2 밴드부(210)를 서로 고정시킴으로써 고정력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 연결부재(410)는 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210) 각각의 일단부(111, 211)에 결합되며 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210) 각각의 일단부(111, 211) 사이에 연장되어 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210) 각각의 일단부(111, 211)를 서로 연결시킨다.

이 경우, 상기 연결부재(410)는 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)의 외면의 곡률과 동일한 곡률로 형성되어, 전체적으로 상기 배관 손상 검출장치(10)가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

상기 나사체결부재(420)는 상기 연결부재(410)를 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210) 각각의 일단부(111, 211)에 결합시키는 역할을 한다. 즉, 상기 나사체결부재(420)는 상기 연결부재(410)에 형성된 관통홀(미도시)과 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210) 각각의 일단부(111, 211)에 상기 관통홀과 마주보도록 형성된 체결공(미도시)에 관통 삽입되어 상기 연결부재(410)를 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)에 결합시킬 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밴드부(110)의 일단부(111)에는 제1 관통공(130) 및 제3 관통공(140)이 형성되며, 상기 제2 밴드부(210)의 일단부(211)에는 제2 관통공(230) 및 제4 관통공(240)이 형성된다.

그리하여, 도 4를 참조하면, 제1 고정부재(810)가 상기 제1 및 제2 관통공들(130, 230)을 관통하여 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)을 서로 고정시킬 수 있으며, 제2 고정부재(820)가 상기 제3 및 제4 관통공들(140, 240)을 관통하여 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)을 서로 고정시킬 수 있다.

나아가, 상기 제1 및 제2 고정부재들(810, 820)은 상기 제1 및 제2 밴드부(110, 210)들 사이가 서로 소정 간격으로 갭(gap)을 형성하도록 상기 제1 밴드부(110) 및 상기 제2 밴드부(210)를 서로 고정시킬 수 있다.

즉, 상기 배관 누설 검출 장치(10)는 배관(301)의 직경에 따라 상기 갭의 간격 조정이 가능하며, 갭의 간격을 조정한 후 상기 제1 및 제2 고정부재들(810, 820)을 이용하여 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)을 배관에 고정시킬 수 있으므로 보다 다양한 직경을 가지는 배관에 적용될 수 있다.

한편, 상기 제1 밴드부(110)의 내주면에는 소정 깊이를 형성하는 오목한 홈부(500)가 형성될 수 있다. 상기 홈부(500)는 상기 제1 밴드부(110)의 내주면에 수용 공간을 형성하여 상기 센서유닛(600)이 상기 수용 공간에 위치되도록 한다.

그리하여, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제1 및 제2 밴드부들(110, 210)이 전체적으로 링 형상을 형성하여 배관에 고정되는 경우, 상기 센서유닛(600)이 상기 배관(301)의 손상 여부를 감지할 수 있다.

이 경우, 상기 센서유닛(600)이 상기 홈부(500)에 위치한 상태에서 상기 배관(301)에 접촉하여 상기 배관의 손상으로 인한 누설 여부를 감지할 수 있도록, 상기 홈부(500)의 깊이는 상기 센서유닛(600)의 형상, 크기, 구조 등을 고려하여 형성하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서유닛(600)은 보조블록(610), 압력센서(620) 및 버튼부(630)를 포함한다.

상기 보조블록(610)은 전체적으로 납작한 블록(block)의 형상을 가지며, 하면은 소정의 곡률을 가지는 면을 형성하고, 상면은 평면을 형성한다.

이 경우, 상기 보조블록(610)의 하면이 형성하는 곡률은 상기 배관(301)의 외면과 실질적으로 동일할 수 있다. 그리하여, 상기 보조블록(610)의 하면은 상기 배관(301)의 외면을 따라 접촉하게 된다.

따라서, 상기 센서유닛(600)이 상기 배관(301)의 외면에 고정되는 경우 상기 배관(301)과의 사이에 간격이 형성되지 않게 되어, 상기 배관(301)으로부터 제공되는 압력은 누설 없이 상기 센서유닛(600)으로 제공될 수 있다.

상기 압력센서(620)는 상기 보조블록(610)의 상면, 즉 평평한 평면상에 위치하며, 상기 배관(301)으로부터 인가되는 압력을 측정한다.

상기 압력센서(620)는 FSR(force sensitive resistor) 센서로서, 얇은 두께를 가지는 시트(sheet) 형상의 센서일 수 있다. 이에 따라, 상기 압력센서(620)는 상기 보조블록(610)의 평면인 상면 상에 위치함으로써, 전체적으로 균일하게 위치할 수 있다.

상기 버튼부(630)는 상기 압력센서(620)와 상기 제1 밴드부(110)의 내면, 즉 상기 홈부(500)를 형성하는 상면 사이에 개재되며, 상기 압력센서(620)와 일부 영역에서 중첩되도록 위치한다. 즉, 상기 버튼부(630)의 면적은, 상기 압력센서(620)의 면적보다 작게 형성된다.

상기 배관(301)으로부터 발생되는 압력은 상기 보조블록(610)을 통해 상기 압력센서(620)로 제공되지만, 상기 보조블록(610)은 하면은 소정의 곡률을 형성하기 때문에, 상기 압력센서(620)로 직접 제공되는 압력의 경우 전체적으로 균일하지 않을 수 있다.

이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 압력센서(620)의 면적보다 작은 면적의 버튼부(630)를 배치함으로써, 상기 배관(301)으로부터 발생되는 압력이 상기 버튼부(630)를 통해 상기 압력센서(620)로 제공되며, 이 경우, 상기 버튼부(630)와 상기 압력센서(620)가 중첩되는 영역은 상대적으로 적으므로, 상기 버튼부(630)를 통해 상기 압력센서(620)로 제공되는 압력은 보다 균일하고, 이에 따라 상기 압력센서(620)의 측정 압력 신호는 보다 균일하고, 정확할 수 있다.

한편, 상기 배관(301) 내에서 손상에 의해 누설이 발생하는 경우, 상기 압력센서(620)에서 측정되는 압력 신호는 변화하게 되며, 누설에 의해 유체의 양이 감소하면서 상기 측정 압력값은 줄어들 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 측정되는 압력값을 바탕으로 상기 배관(301)의 손상 여부를 판단할 수 있게 된다.

나아가, 본 실시예에서는, 하나의 상기 홈부(500)가 상기 제1 밴드부(110)에 형성되는 것으로 도시하였으나, 상기 홈부(500)는 상기 제2 밴드부(210)에 형성될 수도 있으며, 복수개가 상기 제1 밴드부(110) 또는 상기 제2 밴드부(210)에 형성될 수 있다.

이와 같이 상기 홈부(500)가 복수개로 형성되는 경우, 각각의 홈부(500)에 상기 센서유닛(600)이 위치하게 되어 배관 손상 여부의 정확도를 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 배관 손상 검출장치를 도시한 정면도이다.

본 실시예에서의 상기 배관 손상 검출장치(11)는, 센서유닛(601)의 구조를 제외하고는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 배관 손상 검출장치(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 배관 손상 검출장치(11)에서는, 상기 센서유닛(601)은 보조블록(610), 압력센서(620) 및 버튼부(631)를 포함하되, 상기 버튼부(631)는 제1 밴드부(110)로부터 홈부를 향하여 돌출되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 보조블록(610) 및 상기 압력센서(620)는 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하지만, 상기 버튼부(631)는 별도의 부재로 제작되어 상기 압력센서(620)와 상기 제1 밴드부(110)의 내면, 즉 상기 홈부(500)를 형성하는 상면 사이에 개재되지 않으며, 상기 제1 밴드부(110)의 내면으로부터 직접 돌출되어 형성된다.

이 경우, 상기 버튼부(631)의 크기, 위치 및 상기 압력센서(620)와의 중첩 정도는 상기 설명한 버튼부(630)와 동일하며, 이에 따른, 상기 압력센서(620)의 압력 측정 메커니즘도 동일하다.

다만, 이상과 같이, 상기 버튼부(631)가 상기 제1 밴드부(110)의 내면으로부터 직접 돌출되어 형성되므로, 상기 버튼부(631)를 상기 제1 밴드부(110)와 일체로 형성할 수 있어 제작이 용이하며, 상기 홈부(500)에 상기 보조블록(610) 및 상기 압력센서(620)만 개재시키면 충분하므로, 상기 센서유닛(601)의 조립도 용이할 수 있다.

나아가, 상기 버튼부(631)는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 밴드부(110)에 복수개가 형성될 수도 있으며, 제2 밴드부(210)에 형성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배관 손상 검출시스템을 도시한 모식도이다. 도 7은 온도변화에 따라 압력센서의 센싱값이 변화하는 예를 도시한 그래프이다.

우선, 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 배관 손상 검출시스템(20)은, 배관 손상 검출장치(12), 제어부(900) 및 전송부(950)를 포함한다.

상기 배관 손상 검출장치(12)는, 제2 밴드부(210)에 홀부(510)가 형성되는 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 배관 손상 검출장치(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고, 중복되는 설명은 이를 생략한다.

즉, 본 실시예에서, 상기 배관 손상 검출장치(12)에서는, 상기 제1 밴드부(110) 상에 홈부(500)가 형성되어, 상기 홈부(500)에 상기 센서유닛(600)이 위치하는 것에 외에, 상기 제2 밴드부(120) 상에 홀부(510)가 형성되어, 상기 홀부(510)에 온도센서(520)가 추가로 위치한다.

일반적으로, 배관(301)의 내부에는 소정 온도의 유체가 흐르게 되는데, 상기 배관(301)은 열전도도가 높은 재료로 형성되는 것이 일반적이며, 마찬가지로 상기 배관 손상 검출장치(12) 역시 열전도도가 높은 재료로 형성되는 것이 일반적이다.

이에 따라, 상기 배관(301)의 내부를 흐르는 유체의 온도가 변화함에 따라, 상기 배관(301)은 팽창하거나 수축할 수 있으며, 이와 같이 상기 배관(301)이 팽창 또는 수축하게 되면, 실질적으로 상기 배관(301)의 손상이 발생하지 않은 상황에서도, 상기 압력센서(620)에서 측정되는 압력이 증가 또는 감소하게 되어, 검출 결과의 오류가 발생할 수 있다. 나아가, 이러한 상기 배관(301)의 팽창 또는 수축은 내부를 흐르는 유체의 온도 외에도, 상기 배관(301)이 위치하는 환경 등에 의해서도 발생할 수 있다.

따라서, 실제 배관 손상의 여부를 정확하게 검출하기 위해서는, 이러한 배관의 온도 변화의 정도를 고려하여, 상기 검출되는 압력신호에 대한 보정 또는 보상을 수행해야 한다.

이에, 본 실시예에서는, 상기 제2 밴드부(210)에 홀부(510)를 형성하고, 상기 홀부(510) 상에 온도센서(520)를 위치시킨다.

이 경우, 상기 온도센서(520)는 상기 배관(301)의 온도를 보다 정확하게 측정하여야 하므로, 상기 홀부(510) 중, 상기 배관(301)을 향하는 면, 즉 도 6에서는 상기 홀부(510)의 상면에 위치할 수 있다.

이를 통해, 상기 배관(301)의 온도를 측정하여, 상기 검출되는 압력신호에 대한 보정 또는 보상을 수행할 수 있다.

다만, 본 실시예에서는, 상기 홀부(510)가 상기 제2 밴드부(210)에 형성되는 것을 도시하였으나, 상기 홀부(510)는 상기 제1 밴드부(110)에 형성될 수도 있으며, 다만 상기 홈부(500)와는 이격되도록 형성될 수 있다. 나아가, 상기 밴드유닛(102)을 구성하는 밴드부의 개수 등에 따라 다양한 위치에 형성될 수 있음은 자명하다.

나아가, 상기 온도센서(520)는 이물질 등의 영향을 최소화하기 위해, 전도율이 낮은 재질로 코팅되어 상기 홀부(510)에 위치할 수 있다.

상기 제어부(900)는 상기 온도센서(520) 및 상기 압력센서(620)로부터 상기 배관(301)의 온도 및 압력에 관한 정보를 제공받으며, 상기 압력센서(620)의 측정결과를, 상기 온도센서(520)의 측정결과를 바탕으로 보상하여, 상기 배관(301)의 손상에 관한 정보를 수집하고, 손상의 발생을 판단한다.

이 경우, 상기 제어부(900)에서는, 상기 압력센서(620)의 측정결과의 보상을 위해, 시험적으로 획득한 온도 변화에 따른 압력센서(620) 변화 민감도 데이터를 활용할 수 있다.

즉, 현재 온도의 측정결과를 바탕으로, 압력에 대한 보상값 또는 보정값을 설정하고, 상기 압력센서의 측정결과에 상기 보상값 또는 보정값을 적용하여, 실제 상기 배관(301)의 압력에 대한 정보를 획득할 수 있다.

상기 전송부(950)는 상기 제어부(900)에서 수집된 상기 손상에 관한 정보 또는 상기 제어부(900)에서 판단된 상기 손상에 관한 판단 결과를 외부로 전송한다.

그리하여, 사용자는 도시하지는 않았으나, 별도의 외부 장치 등을 통해 상기 배관(301)에서의 손상에 관한 정보 또는 판단 결과를 파악할 수 있다.

도 7a는 도 6의 배관 손상 검출시스템에서 온도센서의 측정값의 변화를 도시한 그래프이고, 도 7b는 상기 온도센서의 측정값을 바탕으로 압력센서의 측정값을 보상한 결과를 도시한 그래프이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 배관(301)의 손상이 발생하지 않은 상태임에도 불구하고, 상기 배관(301)의 온도가 일정 구간에서 급격하게 증가하는 경우, 상기 압력센서(620)에서의 압력 측정 결과는 급격하게 감소함을 확인할 수 있다.

그러나, 본 실시예에서의 상기 배관 손상 검출시스템(20)을 이용하여, 상기 온도를 고려하여 압력 측정 결과를 보상하게 되면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 실제 온도가 급격하게 증가하는 구간에서도, 온도의 증가와 무관하게 상기 압력센서(620)의 압력 측정 결과가 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.

이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 배관 손상 검출장치(10), 도 5의 배관 손상 검출장치(11) 및 도 6에서 인용한 배관 손상 검출장치(12)를 이용한 배관 손상 검출방법에 대하여 설명한다. 다만, 설명의 편의상 상기 배관 손상 검출장치의 참조번호를 달리하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배관 손상 검출방법을 도시한 흐름도이다. 도 9는 도 8의 데이터베이스를 구축하는 단계를 도시한 흐름도이다. 도 10은 도 8의 배관 손상 검출방법을 이용하여 2개의 압력센서가 배치된 상태에서, 손상이 발생한 경우를 도시한 모식도이다. 도 11은 도 9의 데이터베이스 구축 단계에서 모든 손상 시나리오에 대하여 압력 분포를 구획한 함수의 예를 도시한 그래프이다.

본 실시예에서의 상기 배관 손상 검출방법은, 도 10에 도시된 바와 같이 복수의 배관(301)들이 서로 연결되어 구성되는 배관계(350)에 복수의 배관 손상 검출장치들(1000, 1100)이 구비되는 경우, 상기 배관계(350) 중 일부에서 손상(361, 362)이 발생하는 경우, 상기 손상이 발생하는 위치를 정확하고 효과적으로 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.

즉, 주어진 배관계(350)에서, 상기 배관 손상검출장치들(1000, 1100)의 개수 및 위치를 최적화하여 설계하고, 이를 바탕으로, 해당 배관계(350)에서 손상이 발생하는 경우, 손상이 발생하는 위치를 검출하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 배관 손상 검출장치들의 개수 및 위치는 곧, 압력센서의 개수 및 위치와 동일하게 된다.

이러한, 본 실시예에 의한 상기 배관 손상 검출방법을 구현하기 위해서는, 도 8을 참조하면, 우선, 상기 압력센서의 개수 및 위치 조합에 대하여, 손상 시나리오별 압력분포에 대한 데이터베이스를 구축한다(단계 S10).

즉, 주어진 배관계(350)에 대한 정보를 바탕으로, 해당 배관계(350)에서 발생할 수 있는 모든 손상 시나리오, 즉 발생할 수 있는 모든 손상의 종류에 대하여, 각각의 손상 시나리오별 압력분포에 대한 데이터베이스를 구축한다.

이 경우, 상기 데이터베이스의 구축 방법은 도 9에 도시된 바와 같다.

보다 구체적으로, 도 9를 참조하면, 상기 데이터베이스의 구축 방법에서는, 우선, 상기 배관계(350)에 설치되는 압력센서의 개수 및 압력센서의 설치 위치를 초기 설정한다(단계 S11).

이 경우, 상기 압력센서의 개수 및 위치는 임의의 개수 및 위치로 가정할 수 있으며, 종래 발생한 손상을 고려하여 적절한 위치와 개수로 설정할 수 있다.

이 후, 상기 배관계(350)에서 발생 가능한 모든 손상 시나리오를 정의한다(단계 S12). 상기 손상 시나리오란, 앞서 설명한 바와 같이 발생할 수 있는 모든 손상의 종류를 의미하며, 배관계(350)의 배관의 구성을 고려하여, 손상이 발생할 수 있는 위치, 손상이 발생하는 범위, 손상이 발생하는 개수 등의 조합으로 손상 시나리오를 정의할 수 있다.

이 경우, 상기 배관계(350)가 복잡할수록, 상기 손상 시나리오의 개수도 증가할 수는 있으나, 상기 배관계(350)는 각각의 배관들과, 상기 배관들을 서로 연결하는 밸브들로 구성되므로, 컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 상기 손상 시나리오를 정의하는 것은 가능하다.

이와 같이, 상기 압력센서의 개수 및 위치가 설정된 상태에서, 상기 모든 손상 시나리오가 정의되면, 각 손상 시나리오 별로 상기 압력센서에서 측정되는 압력 측정 결과, 즉 각 손상 시나리오 별 압력 분포를 시뮬레이션 한다(단계 S13).

예를 들어, 도 11을 참조하면, 손상 시나리오가 3개가 존재하며, 압력센서가 2개가 가정된 경우라면, 제1 손상 시나리오에 대하여 2개의 압력센서에서 측정되는 압력값을 그래프 상에 도시하고, 마찬가지로 제2 및 제3 손상 시나리오들에 대하여 2개의 압력센서에서 측정되는 압력값을 그래프 상에 도시한다.

이를 통해, 도 11에 도시된 바와 같은, 각 손상 시나리오별 압력 분포가 시뮬레이션 될 수 있다.

이 후, 상기 시뮬레이션 된 압력 분포가 양호한지의 여부를 판단한다(단계 S14).

이 때, 상기 압력 분포가 양호하다는 의미는, 상기 각 손상 시나리오별 압력 분포를 서로 효과적으로 구획할 수 있다는 것으로, 상기 압력 분포가 양호하지 않은 경우라면 각 손상 시나리오별 압력 분포의 구획이 모호한 것을 의미한다.

즉, 도 11의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 3개의 손상 시나리오에 대하여, 압력센서에서의 압력 측정값을 바탕으로 압력 분포를 시뮬레이션한 결과를 살펴보건대, 손상 1, 손상 2, 및 손상 1&2의 3개의 손상 시나리오별 압력 분포가 소정의 영역에 집중되어 분포하며, 이에 따라 각각의 손상 시나리오에서의 압력 분포는 효과적으로 구획될 수 있다. 그리하여, 도 11에서와 같은 시뮬레이션 결과가 도출되는 경우, 상기 압력 분포가 양호하다고 판단하게 된다.

예를 들어, 상기 압력 분포가 양호하다고 판단하는 기준으로서, 상기 손상 시나리오별 압력 분포의 시뮬레이션 결과에서, 2개 이상의 손상 시나리오의 압력 분포가 서로 중첩되는 비율이, 서로 중첩되지 않는 비율의 5% 이하인 경우일 수 있다. 즉, 95%의 압력 분포는 각각의 손상 시나리오에서 독립적으로 도출되고, 5%의 압력 분포가 인접한 손상 시나리오와 서로 중첩된다면, 상기 압력 분포는 양호하다고 판단할 수 있다.

이 경우, 상기 비율은 다양하게 적용될 수 있으며, 나아가 상기 압력 분포가 양호하다고 판단하는 기준은, 상기와 같은 비율 기준 외에, 각각의 손상 시나리오의 압력 분포의 평균값을 기준으로 각 손상시나리오별 평균값의 이격 정도를 바탕으로 판단할 수도 있다. 그 외에, 다양한 양호 판단 기준이 적용될 수 있다.

이상과 같이, 상기 시뮬레이션 된 압력 분포가 양호하다고 판단되면, 상기 초기에 설정된 압력센서의 개수 및 위치는 최적의 개수 및 위치인 것으로 판단하여, 압력센서의 개수 및 위치를 최적화한다(단계 S17).

즉, 주어진 배관계(350)에서는, 상기 설정된 압력센서의 개수 및 위치가 최적의 개수 및 위치인 것으로 최적화된다.

이와 달리, 상기 시뮬레이션 된 압력 분포가 양호하지 않은 것으로 판단되면, 최적 설계알고리즘을 적용하여(단계 S15), 상기 압력센서의 개수 및 위치를 변경하고(단계 S16), 상기 손상 시나리오별 압력 분포 시뮬레이션을 수행하여(단계 S13), 상기 시뮬레이션 된 압력 분포가 양호한지의 여부를 다시 판단하고(단계 S14), 상기와 같은 단계를 반복하여, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 최적화한다(단계 S17).

이 경우, 상기 최적 설계알고리즘이란, 예를 들어, 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 적용하는 것으로, 주어진 배관계(350)에서, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 최적으로 탐색하여 최적의 압력센서의 개수 및 위치를 제안하는 것을 의미한다.

이와 달리, 딥 러닝 기술을 기반으로 학습을 통해, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 최적화여 이를 제안할 수도 있다.

이상과 같이, 상기 시뮬레이션 된 압력 분포가 양호하다고 판단될 때까지 상기 압력센서의 개수 및 위치를 변경하여 압력 분포를 획득함으로써, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 최적화할 수 있다.

이 후, 상기 압력센서의 개수 및 위치가 최적화되면, 모든 손상 시나리오에 대하여 상기 압력 분포를 구획하는 함수를 도출한다(단계 S18).

즉, 도 11을 참조하면, 손상 1, 손상 2, 및 손상 1&2의 3개의 손상 시나리오별 압력 분포를 구획하는 함수로서, 함수 X 및 함수 Y를 도출할 수 있다.

즉, 함수 X를 통해 손상 1의 압력 분포(A)와 나머지 손상들의 압력분포(B, C)를 구획할 수 있으며, 함수 Y를 통해 손상 2의 압력 분포(B)와 손상 3의 압력 분포(C)를 구획할 수 있다.

이 경우, 도 11의 압력 분포는 2개의 압력센서가 위치하는 경우에 대한 분포로서, 2차원의 그래프로 압력 분포가 도출되는 것을 예시하였으나, 압력센서의 개수가 n개이면 n차원의 그래프로 압력 분포가 도출될 수 있으며, 이러한 n차원의 그래프에 대하여도 X, Y 등과 같은 복수의 함수들을 도출함으로써 각각의 손상 시나리오별로 압력 분포를 구획할 수 있다.

나아가, 도 11에서는 상기 함수 X 및 함수 Y가 직선인 것을 예시하였으나, 상기 함수들은 곡선으로 도출될 수도 있으며, 나아가 압력센서의 개수가 증가함에 따라 평면이나 공간의 함수로 도출될 수도 있다.

이상과 같이, 데이터베이스가 구축되면(단계 S10), 이후 주어진 배관계(350)에서, 최적의 압력센서의 개수 및 위치에 대한 정보를 상기 데이터베이스로부터 제공받는다(단계 S20).

상기 압력센서의 개수 및 위치를 최적화하는 데이터베이스 구축 방법에 대하여는 앞서 설명한 바와 같으며, 이에 따라, 상기 최적화된 압력센서의 개수 및 위치를 제공받아, 상기 배관계(350)에 설치하게 된다.

이 후, 상기 배관계(350)에서, 손상(361, 362)이 발생하게 되면, 상기 압력센서에서 검출되는 압력 측정 정보를 획득한다(단계 S30).

즉, 도 10에 예시된 바와 같이, 최적의 압력센서는 2개이며, 최적의 배치 위치가 도 10에 도시된 위치(1000, 1100)인 것으로, 해당 위치에 2개의 압력센서, 즉 2개의 배관 손상 검출장치(1000, 1100)가 배치된 후, 상기 손상(361, 362)이 발생하게 되면, 상기 2개의 압력센서에서는 각각 압력 측정 결과를 검출하게 된다.

이 후, 상기 압력 측정 결과를 바탕으로, 앞서 설명한 방법으로 구축된 상기 데이터베이스로부터 상기 손상(361, 362)이 발생한 위치를 검출한다(단계 S40).

즉, 상기 데이터베이스에는, 각 손상 시나리오별 압력 분포, 즉 측정된 압력의 분포 결과가 저장되고 있으며, 나아가, 각 손상 시나리오에 대한 압력 분포를 구획하는 함수도 저장된 상태이므로, 상기 압력 측정 결과를 상기 데이터베이스에 입력하면, 상기 압력 분포 구획 함수로부터 상기 손상(361, 362)이 발생한 위치를 검출할 수 있다.

예를 들어, 데이터베이스에 저장된 압력 분포의 예가 도 11에 도시된 바와 같은 경우, 제1 배관 손상 검출장치(1000)에 구비된 제1 압력센서에서의 압력 측정 결과가 0.2이고, 제2 배관 손상 검출장치(1100)에 구비된 제2 압력센서에서의 압력 측정 결과가 -2.2인 경우라면, 상기 압력 분포는 손상 2(362)가 발생한 경우의 압력 분포에 해당되므로, 상기 배관계(350)에서 손상 2(362)만 도 10에 도시된 손상 2의 위치(362)에 발생한 것을 검출하게 된다.

이상과 같이, 손상 시나리오에 대한 압력 분포에 대한 데이터베이스가 구축된 상태라면, 최적의 제안된 위치 및 개수로 설치된 압력센서에서 측정되는 압력을 바탕으로, 해당 배관계에서 손상이 발생한 위치를 즉각적으로 검출할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 배관 손상 검출장치는 적어도 하나 이상의 서로 연결되는 밴드부를 포함하여 링(ring) 형태로 배관의 외면에 탈부착이 가능하여, 배관에 용이하게 고정할 수 있음은 물론 유지보수가 필요한 경우 배관으로부터 용이하게 분리될 수 있으면서, 배관의 압력을 측정하여, 배관의 손상 여부를 검출할 수 있다.

또한, 배관의 외면이 곡면인 것을 고려하여, 보조블록을 통해 압력센서가 평면상에 위치하여 보다 균일한 압력을 측정할 수 있다.

특히, 압력센서의 면적보다 좁은 면적의 버튼부가 구비되어, 버튼부와 압력센서가 서로 접촉하는 부분에서의 압력센서의 측정값으로 배관의 압력을 측정하므로, 상기 보조블록이 배관의 원주방향을 따라 두께가 다르므로 상대적으로 넓은 면적의 압력센서에서 측정되는 압력의 값이 서로 달라지는 오차를 최소화할 수 있어, 보다 정확한 압력 측정 및 이를 통한 보다 정확한 배관 손상의 검출이 가능할 수 있다.

이 경우, 상기 버튼부는 별도의 유닛으로 제작되는 것 외에, 밴드부로부터 돌출되어 밴드부와 일체로 형성될 수 있어, 제작의 용이성 및 조립의 편의성을 향상시킬 수 있다.

한편, 배관의 온도를 고려하여 상기 압력센서에서 측정되는 압력을 보상함으로써, 배관의 내부를 통과하는 유체의 온도, 또는 배관이 위치하는 공간의 온도 등에 따라 배관의 팽창 정도가 변화하여 압력센서에서 측정되는 압력이 배관의 손상과 무관하게 변화하는 상태를 보상할 수 있고, 이를 통해 실제 배관의 손상 상태에서의 압력 증가만을 선별할 수 있어, 배관 손상의 여부를 보다 정확하게 검출할 수 있다.

이 경우, 온도센서는 밴드부에 형성되는 홀부의 내부에 배관을 향하여 위치하므로, 배관의 팽창에 의한 손상 등의 영향을 최소화하면서도 배관의 온도를 보다 효과적으로 측정할 수 있다.

또한, 배관 손상 검출방법에 있어, 주어진 배관계에서의 압력센서의 위치 및 개수가 설정된 상태에서, 배관계에서 손상이 발생한 경우, 압력센서에서 측정되는 압력정보를 바탕으로 손상의 위치를 즉각적으로 정확하게 검출할 수 있어, 종래 배관 손상 검출방법에서 배관 손상이 인지되었을 때, 관리자가 수동으로 직접 위치를 검출해야 하는 번거로움을 해결할 수 있다.

특히, 상기 데이터베이스를 통해, 각 손상 시나리오별로 압력 분포를 구획하는 함수가 도출되므로, 압력센서에서 검출된 압력이 상기 구획되는 압력 분포 중 어디에 해당하는 가의 여부만 판단하는 것으로 손상 발생 위치를 검출할 수 있으므로, 손상 발생 위치를 자동으로 검출할 수 있어 검출의 용이성이 향상된다.

한편, 상기 데이터베이스의 구축에 있어, 압력센서의 위치 및 개수만을 변화시키며 압력 분포가 손상 시나리오별로 구획될 수 있도록 유도하는 것으로, 배관 손상 검출에 있어 효과적인 데이터베이스 구축 방법이며, 실제 손상 발생 위치의 검출에 있어 활용성이 매우 높다고 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 11, 12 : 배관 손상 검출장치 20 : 배관 손상 검출시스템
100, 101, 102 : 밴드유닛 110 : 제1 밴드부
210 : 제2 밴드부 111, 211 : 일단부
300 : 중공부 301 : 배관
350 : 배관계 400 : 체결수단
410 : 연결부재 420 : 나사체결부재
500 : 홈부 510 : 홀부
520 : 온도센서 600, 601 : 센서유닛
610 : 보조블록 620 : 압력센서
630, 631 : 버튼부

Claims (15)

1. 배관을 향하는 방향으로 홈부가 형성되는 적어도 하나의 밴드부를 포함하고, 링(ring) 형상으로 배관에 탈착 가능하도록 결합되는 밴드유닛; 및
   상기 홈부에 위치하며, 상기 배관으로부터 인가되는 압력을 측정하는 압력센서, 상기 압력센서와 상기 배관의 외면 사이에 개재되는 보조블록, 및 상기 압력센서와 상기 밴드부 사이에 개재되어 상기 압력센서의 면적보다 좁은 면적을 형성하는 버튼부를 포함하는 센서유닛을 포함하는 배관 손상 검출장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배관으로부터의 압력이 인가됨에 따라, 상기 압력센서는 상기 버튼부와 중첩되는 면적에서 상기 인가되는 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 버튼부는,
   상기 밴드부의 홈부로부터 상기 압력센서를 향하여 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 밴드부에는, 상기 홈부와 이격되며 상기 밴드부를 관통하도록 홀부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 홀부에는,
   상기 배관을 향하는 방향으로 상기 배관의 온도를 측정하는 온도센서가 고정되는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출장치.
6. 제1항에 있어서,
   2개 이상의 밴드부들을 서로 결합하는 체결수단을 더 포함하고,
   상기 체결수단은, 상기 밴드부들의 서로 마주하는 일단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 밴드부들의 일단부에 형성되는 관통공들을 관통하여, 상기 밴드부들을 상기 배관에 고정시키는 고정부재를 더 포함하는 배관 손상 검출장치.
8. 링(ring) 형상으로 배관에 탈착 가능하도록 결합되는 밴드유닛, 및 상기 밴드유닛에 구비되어 상기 배관의 압력을 측정하는 압력센서 및 상기 배관의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 배관 손상 검출장치;
   상기 온도센서의 측정결과를 바탕으로 상기 압력센서의 측정결과를 보상하며, 상기 보상된 압력센서의 측정결과를 바탕으로 상기 배관의 손상 정보를 수집하는 제어부; 및
   상기 제어부에서 수집된 상기 배관의 손상 정보를 외부로 전송하는 전송부를 포함하는 배관 손상 검출시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 밴드유닛은, 상기 배관을 향하는 방향으로 홈부가 형성되는 적어도 하나의 밴드부를 포함하고,
   상기 압력센서는 상기 홈부에 위치하는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 밴드부에는, 상기 홈부와 이격되며 상기 밴드부를 관통하도록 홀부가 형성되고,
    상기 온도센서는 상기 홀부에 위치하는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출시스템.
11. 압력센서의 개수 및 위치 조합에 대하여, 손상 시나리오별 압력 분포에 대한 데이터베이스를 구축하는 단계;
    상기 데이터베이스로부터, 주어진 배관계에서 최적의 압력센서의 개수 및 위치 정보를 제공하는 단계;
    상기 배관계에서 손상이 발생하는 경우, 각 압력센서에서 검출되는 압력 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 데이터베이스로부터 상기 압력 정보를 바탕으로, 상기 손상이 발생한 위치를 검출하는 단계를 포함하는 배관 손상 검출방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 데이터베이스를 구축하는 단계는,
    상기 압력센서의 개수 및 위치를 설정하는 단계;
    상기 배관계에서 발생 가능한 모든 손상 시나리오를 정의하는 단계;
    각 손상 시나리오별 압력 분포를 시뮬레이션하는 단계;
    상기 시뮬레이션 된 압력 분포가, 각 손상 시나리오별로 구획이 가능한지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 압력 분포의 구획이 가능한 경우, 상기 압력 분포를 구획하는 함수를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 데이터베이스를 구축하는 단계는,
    상기 압력 분포의 구획이 모호한 경우, 최적 설계 알고리즘을 적용하여, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 변경하는 단계; 및
    상기 변경된 압력센서의 개수 및 위치에 대하여 상기 압력 분포를 다시 시뮬레이션하여, 상기 압력센서의 개수 및 위치를 최적화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 최적 설계 알고리즘은,
    상기 배관계에서, 상기 압력센서의 최적 개수 및 위치를 탐색하는 유전자 알고리즘(genetic algorithm)인 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 손상이 발생한 위치를 검출하는 단계에서,
    상기 압력센서에서 검출된 압력이, 상기 함수에 의해 구획되는 압력 분포 중, 어느 압력 분포에 해당되는 가를 바탕으로 상기 손상이 발생한 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 배관 손상 검출방법.

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