KR20210023595A - 이중 감지를 이용한 누액 감지 장치 및 그 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 누액 감지 장치는, 전원선과 직류 신호에 응답한 저항값의 변화를 측정하는데 이용되는 제1감지 도전체와 시간 및 주파수에 따라 상이한 진폭을 가진 시간-주파수 변화 신호에 응답하여 상기 시간-주파수 신호의 변화량을 측정하는데 이용되는 제2감지 도전체를 구비하는 센서 케이블을 포함한다. 여기서, 상기 제1감지 도전체 및 제2감지 도전체는 탄소계열 소재와 고분자 소재의 복합체로 피복될 수 있다.

Description

이중 감지를 이용한 누액 감지 장치 및 그 감지 방법{DEVICE FOR SENSING LEAKAGE USING DUAL-SESOR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 누액 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 구체적으로 누액을 감지하는 유연성 플랫 케이블과 서로 상이한 센서를 이용한 이중 감지 방식을 채택한 누액 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

물이나 화학 약품을 다루는 플랜트 시설에서는 누액에 대한 감지가 매우 중요하다. 이러한 플랜트 시설에서의 누액은 전체 공정의 차질을 유발하기도 하며, 특히 안전 사고를 유발하여 인명의 피해를 입히는 문제가 존재한다.

하지만, 플랜트 시설은 상당이 넓은 공간에 걸쳐 시설되어 있으므로, 24시간 인력이 일일이 누액을 모니터링하는 것은 불가능하기 때문에 누액 감지 장치를 이용하게 된다.

도 1은 종래 기술에의 누액 감지 장치의 케이블을 도시한 도면이다.

종래의 센서 케이블은 일반적으로 서로 이격된 제1 및 제2 도전체를 포함하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 센서 케이블은 전도성 폴리머코팅층(22)으로 둘러싸인 금속 코어(21)로 구성된 제1 감지 부재(20)와 전도성 폴리머 코팅층(32)으로 둘러싸인 금속 코어(31)로 구성된 제2 감지 부재(30)와 절연 유기 폴리머 자켓(43)으로 둘러싸인 금속 코어(41)로 구성된 제1 절연 부재(40)와 절연 유기 폴리머로 구성된 제2 절연부재(50)를 포함하는 코어(1)를 포함한다.

여기서, 전도성 폴리머 레이어(3)가 유기 액체에 의한 물리 화학적 반응에 따른 팽창 효과로 센서 케이블은 유기 액체 접촉을 감지하고 서로 다른 감지 부재(20,30)가 서로 단락되어 전압 강하가 발생하면 유기 액체를 감지한 것을 확인할 수 있다.

그러나 이러한 단순한 도전체 단락에 의한 저항값 변화로서 누액을 측정하는 경우에는 누액을 감지할 수 있는 액체의 종류가 한계가 있으며, 케이블이 길어지거나 주위 환경(온도, 습도)에 따라 센싱이 지연되거나 위치 추정에 어려움이 존재하였다.

한편, 밴드타입(BEND TYPE) 누액 감지 센서는 전선을 통해 전류가 흐르는 동안 물이 전선에 닿게 되면 저항값이 변하게 되어 그 저항값의 변화에 따라 누수 여부를 감지할 수 있다. 이와 같은 밴드타입 누액 감지 센서는 저가의 비용으로 넓은 면적의 누수를 감지할 수 있고, 설치가 간편한 장점이 있다. 그러나, 높은 습도 또는 외부의 충격에 의해 에러(ERROR) 발생률이 높고, 정확한 누수위치를 손쉽게 확인할 수 없는 문제점이 있으며, 설치의 연계성이 없어 제품설치의 조잡성이 있다. 또한, 성능에 비해 가격이 고가인 문제점이 있고, 설치시 바닥에 고정할 브라켓을 따로 설치해야 하므로 설치가 어려우며, 외부기기 연결시 단순한 릴레이 접점방식 이외의 연결 디바이스가 없는 문제점이 있다.

모듈형 누액 감지 센서는 플라스틱 케이스 내부에 포토 센서(수광부, 발광부)를 위치시켜, 액체를 감지하지 않은 상태에서는 발광부의 빔(BEAM)을 수광부에서 받아들이지만, 발광부 빔(BEAM)이 액체를 감지하게 되면 굴절률의 변화로 빔(BEAM)이 수광부로 가지 못하게 되므로 빛의 수광된 상태로서 누수를 감지하게 된다. 이러한 모듈형 누액 감지 센서는 저가의 비용으로 누수위험 부분을 감지할 수 있고, 설치가 간편하며, 주변장치와 상관없이 자체적 경보가 가능함과 아울러 습도에 따른 에러(ERROR)가 없으나, 케이블 타입(CABLE TYPE)과는 달리 특정 위치의 누수 여부만 확인 가능한 문제점이 있고, 주변장치와 연결하기가 어려운 문제점이 있었다.

한편, 최근 도전체를 이용한 다양한 응용 제품에 그래핀이 사용되어지고 있다.

그래핀은 자연계에 천연으로 존재하는 3차원 구조 탄소 동소체인 그라파이트의 탄소 원자가 2차원 시트(Sheet) 형태인 6각 평면 구조를 갖는 형태로 배열된 물질이다. 그래핀의 탄소 원자는 sp2 결합을 이루고 있으며, 단일 원자 두께의 평면 시트 형상을 이루고 있다. 그래핀은 매우 우수한 전기 전도성, 열 전도성을 갖고 있으며, 우수한 기계적 강도, 유연성, 신축성, 두께에 따라 양자화된 투명도, 높은 비표면적 등의 물리적 특성을 가지고 있다. 따라서, 화학/바이오 센서, 촉매 등으로 사용이 가능하다.

따라서, 이러한 그래핀의 탁월한 물성을 이용하여 기존 누액 센서의 문제점을 해결하는 새로운 구조의 누액 감지 장치의 요구가 절실하다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 빠른 누액 감지와 더불어 정확한 누액 위치를 측정 가능한 누액 감지 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 그래핀을 활용하여 신호대잡음비(SNR)가 향상된 누액 감지 장치와 그 방법을 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 누액 감지 장치는, 전원선과 직류 신호에 응답한 저항값의 변화를 측정하는데 이용되는 제1감지 도전체와 시간 및 주파수에 따라 상이한 진폭을 가진 시간-주파수 변화 신호에 응답하여 상기 시간-주파수 신호의 변화량을 측정하는데 이용되는 제2감지 도전체를 구비하는 센서 케이블을 포함한다. 여기서, 상기 제1감지 도전체 및 제2감지 도전체는 탄소계열 소재와 고분자 소재의 복합체로 피복될 수 있다.

또한, 본 발명의 일측면에 따른 누액 감지 장치는, 상기 시간-주파수 변화 신호는 미리 정해진 주파수 대역에서의 진폭과 주파수의 변화를 변화량을 측정한다.

또한, 본 발명의 일측면에 따른 누액 감지 장치는, 상기 제1감지 도전체에서의 저항값 변화로 누액 발생이 감지되면, 상기 제2감지 도전체에서 시간-주파수 신호의 변화량이 측정되어 누액 위치를 측정한다.

또한, 본 발명의 일측면에 따른 누액 감지 장치는, 상기 누액 위치를 상기 진폭의 변화, 위상의 변화, 주파수의 변화 중 적어도 하나를 이용하여 측정한다.

여기서, 상기 센서 케이블은 일정한 간격으로 단속적으로 배치되는 보호 커버를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 누액 감지 방법은, a) 제1감지 도전체에 직류 전류를 공급하는 단계와, b) 상기 제1감지 도전체의 저항값을 모니터링하는 단계와, c) 상기 제1감지 도전체의 저항값의 변화에 응답하여 제2감지 도전체에 시간 및 주파수에 따라 상이한 진폭을 가진 시간-주파수 변화 신호를 인가하는 단계와, d) 미리 정해진 주파수 대역에서 상기 제2감지 도전체의 상기 시간-주파수 신호의 변화량을 측정하는 단계와, e) 상기 시간-주파수신호의 변화량에 기초하여 누액 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발-명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치는 이중 센서를 이용하여 빠른 누액 발생과 누액 위치를 신속하게 감지한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치는 미량의 누액에도 민감하게 반응하여 누액의 추가 발생을 사전에 차단할 수 있다.

이러한 누액 감지 장치는 도전성 용액을 높은 민감도로 감지할 수 있으며, 100 m 이상의 장거리에서 발생한 누액 또한 효과적으로 감지할 수 있어 반도체 공정, 화학제조/보관저장조, 데이터 관리센터 등 다양한 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 누액 센서의 케이블 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 케이블을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 케이블의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치의 설치 형상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 누액을 감지하는 데이터 값의 예시를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.

덧붙여, 본 발명에서 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 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치의 구성을 도시한 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치의 센서 케이블(100)은 도전체와 유전성 합성물로 이뤄진 피복의 조합으로 저항 성분 뿐 아니라 기생 커패시턴스와 기생 인덕턴스를 포함하는 RLC 복합 회로를 구성한다

센서 케이블(100)은 직류 성분 외에 진폭, 주파수가 변화하는 교류 성분의 구동 신호(Sin)으로 구동되며, 사익 구동신호(Sin)에 응답하여 직류와 교류가 복합된 응답 신호(Sout1, Sout2)를 출력하게 된다.

여기서, 센서 케이블(100)이 누출액과 접촉하게 되면, 접촉 위치, 누출액의 성분에 따라서 RLC 복합회로가 변화하게 되고 이에 대한 응답값도 변화한다.

구체적으로 센서 케이블(100)는 도전체 사이의 유전율과 투자율이 누출액과의 접촉으로 인해 변화하게 되고, 이에 따라 교류 성분의 진폭, 주파수, 위상, 자기 공진 주파수의 천이가 발생하게 된다. 즉, 누출액과 접촉된 센서 케이블(100)은 새로운 RLC 복합회로로 모델링이 가능하며 상기 응답 신호를 기초하여 모델된 RLC 회로로부터 누출 발생과 누출 거리를 측정이 가능하다.

여기서, 응답 회로는 누출 미발생의 응답신호(Sout1)과 누출시의 응답신호(Sout2)의 변화량 △Sout을 정의된다. △Sout은 단순히 두 신호의 차분값이 아니라, 진폭의 변화, 주파수의 변화, 위상의 변화, 임피던스의 변화, 펄스의 상관값을 포함하는 개념이다.

이러한 시간-주파수 신호에 응답하는 응답신호는 다양한 RLC 복합 회로의 모델링과 누출액에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있지만, 상시 사용시에는 전력 소모량이 높으며, 주파수 천이 등에 따른 응답 지연에 대한 단점도 존재한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 직류 구동 신호와 함께 교류 구동 신호를 사용하여 효율적인 누출액 감지를 수행한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 케이블을 도시한 도면이다.

센서 케이블(100)은 제1감지 도전체(110), 제2감지 도전체 (120), 전원선(130)을 포함할 수 있다.

여기서, 제1감지 도전체(110)은 직류 전류가 인가되고, 인가된 직류 전류의 변화를 측정한다. 구체적으로 직류 전류의 변화는 저항값의 변화로부터 산출될 수 있다. 즉, 제1감지 도전체(110)는 누출액에 의해 일부 단락이 되는 경우에는 저항값의 변화를 통해 누출 발생을 감지할 수 있다. 센서 케이블(100)이 매우 길지 않은 경우에는 상기 저항값의 변화를 통해 누출 위치를 추정하는 것도 가능하다.

한편, 제2감지 도전체(120)에는 시간-주파수 변화 신호가 인가된다. 시간-주파수 변화 신호는 시간에 따라 주파수가 변화하는 신호로서 진폭도 펄스 타입이나 정현파 타입으로 변화하는 것도 가능하다.

제2감지 도전체(120)에 인가된 신호는 제2감지 도전체의 RLC 성분에 따라서 일정하게 감쇠 또는 천이된 신호를 수신할 수 있다. 수신된 응답 신호(Sout)은 누액이 감지되지 않았을 때 기준 신호가 될 수 있다.

기준 신호는 제2감지 도전체(120)의 길이나 피복 소재의 특성에 따라 상이할 수 있다. 기준 신호는 누액 감지 장치의 센서 케이블(100)을 가설하고 측정하고, 주파수, 진폭, 공진 주파수, 임피던스 등에 대해 일부 마진을 부여하여 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 제2감지 도전체에 시간-주파수 변화 신호를 인가하고 시간-주파수 영역 반사파 계측법(TFDR)을 이용할 수 있다. 시간-주파수 영역 반사파 계측법(TFDR)은 시간 및 주파수에 따라 변화하는 가우시안 포락선 형태의 신호를 인가하여 상관값을 계산함으로써 임피던스의 변화를 측정할 수 있다.

예를 들어, 누액에 의하여 제2감지 도전체(120)에 일부 단락이 발생하여 임피던스의 변화가 발생한 경우에는 시간의 지연 또는 주파수의 위상 변화가 발생하게 되고, 구동 신호와 종단 신호의 상관 값의 변화가 유발된다. 이러한 상관값의 변화는 누액의 위치에 따라 다른 값을 제공하기 때문에 단순한 직류 전류에 의한 감지보다 더 정확한 누액 위치를 감지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 케이블의 단면도이다.

단면도(a)와 같이 센서 케이블은 플라스틱과 같은 수지 재료에 도전체를 압출 성형하거나 이중 사출하여 한번에 도전체와 케이블을 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 센서 케이블(100)은 제1감지 도전체(110), 제2감지 도전체(120), 전원선(130)을 포함할 수 있다. 제1감지 도전체(110), 제2감지 도전체(120)의 각각의 쌍은 상호 간섭을 최소화하기 위하여 이격되어 배치될 수 있으나, 이 구조에 한정되지 않는다.

제1감지 도전체(110), 제2감지 도전체(120)은 두개가 하나의 쌍으로 구현될 수 있으며, 둘 이상의 복수로 구현되는 것 역시 가능하다.

전원선(130)은 제1감지 도전체(110)과 제2감지 도전체(120) 사이에 배치되어 양쪽 모두에 직류 또는 교류 전원을 제공하는 것이 가능하다. 이 때는 시분할 방식으로 직류 또는 교류를 교번하여 제공하는 것도 가능하며, 제1모드에서는 직류 전류, 제2모드에서는 교류 전류를 공급하는 방식으로 모드별로 전원을 공급하는 것도 가능하다.

제1감지 도전체(110)와 제2감지 도전체(120)은 피복재(140)에 의해 케이블 상단에 노출된다. 피복재(140)은 그래핀 입자와 고분자 물질의 복합체로 구현 가능하다. 피복재(140)은 그래핀 입자와 고분자 물질에 의해 특정이 유전상수를 제공하는 유전체로 모델링 될 수 있으면, 누액과 접촉하게 되면 양 도전체 사이에 복합 RLC 회로를 형성하게 된다.

예를 들어, 본원의 일 구현예에 있어서,피복재(140)의 재질은 전도성 고분자 화합물인 것일 수 있으며, 상기 전도성 고분자 화합물은 예를 들어, 로셀염, 토르말린, 석명 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 피복재(140)의 유전체막의 두께는 500 Å 내지 2,000 Å인 것일 수 있다.

피복재(140)이 그래핀과 고분자 바인더의 혼합물인 경우, 상기 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 상에서 sp² 결합에 의한 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께를 갖는 물질로서, 구조적, 화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라, 그래핀 나노리본(graphene nanoribon)의 가장자기 구조를 이용하면 고감도의 누액감지 센서를 제조할 수 있는 장점이 있다.

한편, 플랫 케이블의 소재는 적정한 유연성을 가진 유연 수지로 구현될 수 있으며, 상기 케이블의 재질을 고분자 물질을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 케이블의 재질은 예를 들어, HDPE, PVDF 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 한편, 상기 케이블의 두께는 1.3 mm 내지 5.5 mm 폭은 10 mm 내지 50 mm인 것일 수 있으며, 바람직하게는 16 mm 내지 28 mm인 것일 수 있다. 또한, 상기 케이블의 길이는 100 m 이상인 것일 수 있으며, 바람직하게는 100 m 내지 200 m인 것일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치의 설치 형상을 도시한 도면이다.

센서 케이블(100)은 누액의 위험이 있는 지역에 설치될 수 있다. 전술한 바와 같이 제1감지 도전체(110)과 제2감지 도전체(120)는 상이한 구동 신호로 구동되어, 누액의 발생과 누액의 위치를 측정하게 된다.

제1감지 도전체(110)과 제2감지 도전체(120)의 피복재(140)는 그래핀과 고분자 화합물의 복합체로 도포되어, 누액과 접촉되는 경우 응답 신호 값이 크게 변화하는 RLC 복합회로를 형성함으로써 센서의 민감도를 향상시키게 된다.

센서 케이블(100)은 압출 성형이나 이중 사출로 견고하게 제작되지만 옥외에 설치되는 경우에는 의도치 않은 외부 충격에 노출된다. 따라서, 보호 커버(200)이 센서 케이블(100)에 전체에 걸쳐 단속적으로 형성될 수 있다.

보호 커버(200)은 일정 간격으로 개구가 형성되어 누액(W)이 센서 케이블(100)로 스며드는 것을 방해하지 않는다.

보호 커버(200)을 이와 같이 단속적으로 형성하는 경우에는 누액의 감지를 방해하지 않을 뿐 아니라 케이블의 좌우 방향으로의 유연성도 해치지 않아 센서 케이블(100)을 보호하면서도 설치의 자유도도 일정 부분 보장하게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치(300)는, 위상 변환부(310), 주파수 변환부(320), 진폭 변환부(330), 제1구동부(340), 제2구동부(350), 저항측정부(360), 상관값 계산부(370), 마이크로제어 유닛(MCU; 380), 누액 위치 계산부(390)를 포함할 수 있다.

제1구동부(340)는 미리 정해진 값을 가진 직류 신호를 센서 케이블(100)에 인가할 수 있다. 상기 직류 신호는 전술한 제1감지 도전체에 인가될 수 있다.

제1구동부(350)는 시간-주파수 변화 신호 센서 케이블(100)에 인가할 수 있다. 상기 직류 신호는 전술한 제2감지 도전체에 인가될 수 있다

위상 변환부(310)는 제2구동부(350)에 의해 인가되는 구동 신호의 위상을 미리 정해진 패턴에 따라 변환시킨다.

주파수 변환부(320)는 제2구동부(350)에 의해 인가되는 구동 신호의 주파수를 미리 정해진 패턴에 따라 변환시킨다.

진폭 변환부(330)는 제2구동부(350)에 의해 인가되는 구동 신호의 진폭을 미리 정해진 패턴에 따라 변환시킨다.

전술한 위상, 진폭, 주파수의 변환은 복합적으로 이뤄질 수도 있다. 즉, 시간에 따라 상이한 주파수의 신호가 상이한 진폭을 가지고 구동 신호로서 제2구동부(350)에 의해 인가될 수 있다. 예를 들어, 시간에 따라 상이한 주파수를 가지며, 주파수 대역별로 상이한 진폭을 가지는 가우시안 포락선 형태의 신호가 구동 신호로서 인가될 수 있다.

저항 측정부(360)은 제1감지 도전체(110)에 인가된 직류 구동 신호의 저항값 변화를 측정한다. 저항은 1kΩ~50kΩ 사이에서의 변화를 측정하여 누액의 발생과 누액의 위치를 추정할 수 있다.

상관값 계산부(370)는 제2감지 도전체(120)에 인가된 시간-주파수 변화 신호의 변화를 측정한다. 예를 들어, 응답 신호와 구동 신호를 상호 상관 시켜서 -1과 1사이의 변화 값을 측정함으로써 인가된 시간-주파수 변화 신호의 위상, 진폭, 주파수의 변화를 측정할 수 있다.

누액 위치 계산부(390)은 상기 저항값과 시간-주파수 변화 신호의 변화값에 대응하는 누액 위치를 계산한다. 예를 들어, 저항의 변화량에 의해 1차적인 누액 위치를 계산하고, 시간-주파수 변화 신호의 상관값 또는 진폭 감쇠량을 통해 더 정밀한 2차적인 누액 위치를 계산할 수 있다.

MCU(380)은 구동 신호의 인가와 누액 위치 계산의 전반에 대한 프로세싱을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1구동부(340)의 구동신호만 우선 인가하고, 상기 저항의 변화량으로 누액의 발생만을 감지하고 누액의 감지가 발생했을 때 제2구동부(350)에 시간-주파수 변화 신호를 인가하여 누액 위치를 계산하도록 누액 감지 장치(300)을 제어할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 누액을 감지하는 데이터 값의 예시를 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 A,B,C,D의 신호는 시간에 따라 다른 진폭과 주파수를 갖는 구동 신호가 인가되고 누액이 발행하였을 경우에 진폭과 주파수의 변화를 발생한 것을 도시한 도면이다.

케이스(A)의 경우에는 95%의 순도의 황산이 누출되었을 경우, 주파수 780~920Hz의 신호가 1.25ns의 신호 시간에서 변화하는 것을 도시하고 있다. 이 때, 센서 케이블(100)은 155m 지점에서 누액이 발생한 것이 확인된다.

케이스(B)의 경우에는 30%의 순도의 황산이 누출되었을 경우, 주파수 10000~36000Hz의 신호가 1.21ns의 신호 시간에서 변화하는 것을 도시하고 있다. 이 때, 센서 케이블(100)은 154.5m 지점에서 누액이 발생한 것이 확인된다.

케이스(C)의 경우에는 25%의 순도의 수산화 나트륨이 누출되었을 경우, 주파수 47000~59000Hz의 신호가 1.21ns의 신호 시간에서 변화하는 것을 도시하고 있다. 이 때, 센서 케이블(100)은 116.5m 지점에서 누액이 발생한 것이 확인된다.

케이스(D)의 경우에는 30%의 순도의 암모니아가 누출되었을 경우, 주파수 4000~11000Hz의 신호가 1.05ns의 신호 시간에서 변화하는 것을 도시하고 있다. 이 때, 센서 케이블(100)은 115m 지점에서 누액이 발생한 것이 확인된다.

전술한 예시와 같이, 센서 케이블(100) 기준 신호의 변화량에 대응하는 누액 성분과 누액 위치는 사전에 캘리브레이션되어 누액 감지 장치(300)이 저장할 수 있으며, 더 많은 시간-주파수의 변화 케이스의 데이터가 누적되어 있을수록 더 정확하고 정밀한 누액 위치 감지가 가능하다.

본 발명의 일 실시에 따른 누액 감지 장치의 기능은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 센서 케이블
110: 제1감지 도전체
120: 제2감지 도전체
130: 전원선
140: 피복 소재

Claims (9)

1. 누액 감지 장치에 있어서,
   전원선과
   직류 신호에 응답한 저항값의 변화를 측정하는데 이용되는 제1감지 도전체와,
   시간 및 주파수에 따라 상이한 진폭을 가진 시간-주파수 변화 신호에 응답하여 상기 시간-주파수 신호의 변화량을 측정하는데 이용되는 제2감지 도전체를 구비하는 센서 케이블을 포함하고,
   상기 제1감지 도전체 및 제2감지 도전체는 탄소계열 소재와 고분자 소재의 복합체로 피복되어 있는 것인 누액 감지 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시간-주파수 변화 신호는 미리 정해진 주파수 대역에서의 진폭과 주파수의 변화를 변화량을 측정하는 것인 누액 감지 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1감지 도전체에서의 저항값 변화로 누액 발생이 감지되면, 상기 제2감지 도전체에서 시간-주파수 신호의 변화량이 측정되어 누액 위치를 측정하는 것인 누액 감지 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 누액 위치는 상기 진폭의 변화, 위상의 변화, 주파수의 변화 중 적어도 하나를 이용하여 측정되는 것인 누액 감지 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 센서 케이블은 일정한 간격으로 단속적으로 배치되는 보호 커버를 더 포함하는 누액 감지 장치.
6. 누액 감지 센서를 이용한 누액 감지 방법에 있어서,
   a) 제1감지 도전체에 직류 전류를 공급하는 단계와,
   b) 상기 제1감지 도전체의 저항값을 모니터링하는 단계와,
   c) 상기 제1감지 도전체의 저항값의 변화에 응답하여 제2감지 도전체에 시간 및 주파수에 따라 상이한 진폭을 가진 시간-주파수 변화 신호를 인가하는 단계와,
   d) 미리 정해진 주파수 대역에서 상기 제2감지 도전체의 상기 시간-주파수 신호의 변화량을 측정하는 단계와,
   e) 상기 시간-주파수신호의 변화량에 기초하여 누액 위치를 결정하는 단계를 포함하는 누액 감지 방법
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1감지 도전체 및 제2감지 도전체의 피복은 탄소 계열 소재 및 고분자 소재의 복합체로 이뤄진 것인 누액 감지 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 누액 위치는 미리 정해진 주파수 대역에서 시간-주파수 신호의 진폭, 위상, 주파수의 변화 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 것인 누액 감지 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 누액 위치는 시간-주파수 영역 반사파 계측법(TFDR)을 이용하여 계산되는 것인 누액 감지 방법.

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