KR20210153513A - 차량탑재형 lpg 검사장치 및 이를 이용한 lpg 주입량 적합성 검사방법 - Google Patents

차량탑재형 lpg 검사장치 및 이를 이용한 lpg 주입량 적합성 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화석유가스 정량 검사를 위한 검사 차량에 관한 것으로, 상기 검사 차량은, 충전소로부터 액화석유가스를 충전하는 충전탱크; 상기 충전탱크에 저장된 액화석유가스의 정량 검사를 수행하는 검사부;및 상기 검사부에서 검사된 후에 상기 충전탱크에 충전된 액화석유가스를 배출하는 액화석유가스 회수장치를 포함한다.

Description

차량탑재형 LPG 검사장치 및 이를 이용한 LPG 주입량 적합성 검사방법{METHOD AND VEHICLE MOUNTED TYPE APPARATUS FOR LPG QUANTITATIVE TEST USING THEREOF}
본 발명은 차량탑재형 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG, 이하 ‘LPG’라 한다) 검사장치 및 이를 이용한 LPG 주입량 적합성 검사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충전소 현장 등에서 LPG 시료가 정량으로 공급되는지 빠르게 확인할 수 있는 정량검사 방법 및 장치에 관한 것이다.
LPG는 크게 가정, 상업용과 자동차용으로 구분된다. 이들 LPG의 성능을 확보하기 위해 LPG 품질기준이 있으며, 이에 맞게 항상 품질을 유지하여야 한다.
특히, 여름용(4월~10월)과 겨울용(11월~다음해 3월)의 품질기준이 다르기 때문에, 변절기 기간에 LPG 품질기준에 적합하지 않을 경우, 소비자 피해 및 대기환경 오염 등의 원인이 되기도 한다. 실제로 변절기의 경우, 기존 여름용 LPG와 겨울용 LPG의 완전한 대체가 이루어지지 않아, 품질기준에 적합하지 않는 사례가 많이 발생한다.
또한, 이러한 품질검사 이외에도 정량검사를 통해서 LPG의 주입량 적합성 검사를 실시한다. 최근 산업통상자원부는 LPG 정량검사를 위해서 액화석유가스사업법에서 정량미달공급의 허용오차와 검사방법, 위반사항 공표 등을 규정하기 위한 하위 법령 개정작업을 완료하였다.
기존의 LPG 주입량 정량검사는 검사방법으로 무게측정 방법을 이용하였다. 무게측정 방법은 먼저 밀도부액계를 통한 LPG 밀도 및 온도를 측정하고 15℃ 환산기준을 적용하여 환산밀도를 구하고, 다음으로 편구식 용기를 이용하여 LPG를 주입한 후에 전자저울을 이용하여 LPG의 무게를 측정한다. 최종적으로 무게, 환산밀도, 충전량을 아래의 수학식 1과 같은 방법으로 계산하여 허용오차를 확인하였다.
Figure pat00001
W: 검사용 용기에서 측정된 액화석유가스 무게(kg),
d: 15℃ 환산밀도(g/cm3)
I: 액화석유가스 충전기에 표시된 충전량(L)
상기 수학식 1의 무게측정 방법으로 정량측정을 할 경우, 육안으로 밀도부액계 눈금을 측정하면서, 측정 조건(눈금을 읽는 위치, 날씨조건 등)에 따라 오차값이 변동될 가능성이 있으며, 잔류가스를 회수시키는 데에 어려움이 발생된다. 또한 검사시간도 약 30분 정도 소요되는 등의 불편함이 많았다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 충전소 현장에서 충전과 동시에 LPG의 주입량이 정량으로 공급되는지 여부를 용이하게 판단할 수 있는 LPG 검사장치 및 측정 후 남은 LPG를 충전소 저장탱크에 안전하게 회수시킬 수 있는 회수 장치를 제작하여, 측정장비 및 회수장비 일체형 장치를 차량에 탑재함으로써 차량에서 정량검사를 할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현장에서 차량탑재형 검사장치로 LPG 주입량이 정량으로 공급되는지 빠르고 용이하게 검사하고, 검사 후 액화석유가스를 간단하게 회수시키는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 액화석유가스 정량 검사를 위한 검사 차량에 관한 것으로, 상기 검사 차량은, 충전소로부터 액화석유가스를 충전하는 충전탱크; 상기 충전탱크에 저장된 액화석유가스의 정량 검사를 수행하는 검사부; 상기 검사부에서 검사된 후에 상기 충전탱크에 충전된 액화석유가스를 배출하는 액화석유가스 회수장치를 포함한다.
또한, 상기 검사부는, 상기 충전된 액화석유가스의 온도 정보, 밀도 정보 및 무게 정보에 기초하여 환산 밀도를 결정하고, 환산밀도와 무게정보, 충전량에 기초하여 허용 오차 범위 내인지를 결정한다.
또한, 상기 검사부는, 상기 환산 밀도의 최종 오차값이 기설정된 허용 오차 범위를 벗어났다고 결정된 경우, 상기 충전된 액화석유가스를 전자저울, 밀도부액계 및 편구식용기를 이용하여 정량 검사를 수행하도록 설정된다.
또한, 상기 액화석유가스 회수장치는, 상기 충전된 액화석유가스가 상기 충전소로 회수되도록 하는 배관을 포함한다.
또한, 상기 액화석유가스 회수장치는, 상기 충전탱크에 충전된 액화석유가스가 상기 차량의 연료탱크로 이입되도록 설정된다.
또한, 상기 액화석유가스 회수장치는, 상기 충전된 액화석유가스의 무게측정 후 충전된 편구식용기에서 회수장치의 저장탱크로 이입되도록 설정된다.
또한, 상기 검사부는, 상기 검사 차량의 시동이 꺼진 상태에서 공기분리 등을 위해 상기 검사 차량 배관의 공기를 기설정된 용량 이상으로 사전 토출하고 검사하도록 설정된다.
본 발명의 다른 일 실시예는 액화석유가스 정량 검사 방법에 관한 것으로, 충전소에 연결된 배관을 통해서 차량의 액화석유가스 충전탱크로 액화석유가스를 충전하는 단계; 상기 충전된 액화석유가스의 온도 정보, 밀도 정보 및 무게 정보를 획득하는 단계; 상기 획득한 온도 정보, 밀도 정보 및 무게 정보를 이용하여 환산 밀도를 결정하는 단계; 및 상기 충전탱크에 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계는, 상기 충전소의 로딩암으로 상기 충전된 액화석유가스를 회수시키기 위한 액화석유가스 회수장치를 통해서 배출한다.
또한, 상기 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계는, 상기 차량의 연료 탱크로 이입시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계는, 상기 충전된 액화석유가스의 무게측정 후 충전된 편구식용기에서 상기 액화석유가스 회수장치의 저장탱크로 이입시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따를 때, 현장에서 차량에 탑재된 질량유량계를 통해 LPG 정량 검사를 빠르고 정확하게 수행할 수 있다.
본 발명에 따를 때, 검사를 위해서 충전된 액화석유가스를 용이하게 회수할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한, 현장에서 검사를 위해 무거운 용기 이동 중 발생할 수 있는 검사원의 안전 문제를 해결하는 유리한 효과가 있다.
정량검사가 정확하고 정밀하게 측정되기 때문에, 악의적으로 정량미달 판매하는 사업자를 단속하여 LPG 소비자에 대한 사전 피해를 예방할 수 있다.
또한, 현장에서 검사되고 있는 데이터를 무선통신을 통해 외부에서 실시간으로 LPG의 검사 결과 공유가 가능하다. 즉, 현장의 노트북 등 데이터처리 장치의 운영 프로그램으로 연결되어, 현장 및 외부에서도 검사 결과 확인이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따르는 차량탑재형 LPG 정량 검사 장비를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 예에 따르는 검사 차량의 구조를 개념적으로 나타낸 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따르는 차량탑재형 LPG 정량 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
본 발명에서, “액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG)”는 LPG라고 불리며, 석유 성분 중 프로판(propane) 및 부탄(butane) 등 끓는점이 낮은 탄화수소를 주성분으로 가스를 상온에서 가압하여 액화한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따르는 차량탑재형 LPG 정량 검사 장비를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, LPG 충전소의 정량 검사를 위해 차량탑재형 LPG 정량 검사 장비가 이용될 수 있다.
일반적으로, 연료 등의 정량 검사는 연료를 구입하는 소비자 및 공정한 거래 질서 형성을 위해서 반드시 필요한 부분이다. 따라서, 산업통상자원부는 자동차용 액화석유가스(LPG) 정량검사 제도의 본격 시행을 위한 시행규칙을 공포하였으며, 액화석유가스의 안전관리 및 사업법에 따라, 정량공급 의무위반 검사 방법, 위반행위별 행정처분 기준 및 공표대상, 내용 등을 구체적으로 규정하고 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 검사 대상은 액화석유가스를 취급하는 충전사업자로, 자동차에 고정된 용기에 충전을 하는 사업자이다. 즉, LPG 충전소 사업자가 이에 해당될 수 있다.
정량 검사에서는 허용 오차는 -1.5%이며, 20리터 측정 기준으로, -300ml 초과할 경우, 정량공급의무 위반으로 규정할 수 있다. 먼저, 1차 간이검사로 코리올리 유량측정을 실시하고, 1차 간이검사 결과가 허용 오차를 벗어날 경우, 무게측정의 정식 검사를 실시한다.
정량공급의무 위반을 한 위반사업자에게는 하기 표 1과 같은 행정처분이 해당된다.
구분 정량미달 영업시설
설치·개조		 정량미달
영업시설
설치·개조
경과실 그 밖의 경우 사업정지 60일 허가취소
1회 위반 경고 사업정지 30일 허가취소 -
2회 위반 사업정지 30일 사업정지 60일 - -
3회 위반 사업정지 60일 허가취소 - -
4회 위반 허가취소 - - -
상기의 검사 운영에서 도입되는 질량유량 측정 방식으로는 코리올리 유량(Coriolis Flow Meter) 방식이 적용된다. 코리올리 유량 측정은 액체 상태인 LPG가 코리올리 유량계로 흘러들어갈 때 진동방법 등을 이용해 질량, 밀도, 온도를 동시에 측정해 양을 계산해 주는 간편한 방식이다. 이는 온도와 밀도를 사전 측정하고, LPG 충전 후 용기의 무게 측정을 통해 부피를 산출한 후 계산법에 따라 오차를 계산하던 기존 방식에 비해 크게 개선된 방법이다.
도 1에 도시된 바와 같이, LPG 정량검사는 검사 차량(10)에서 수행된다. LPG 충전소의 충전기(20)를 통해서 검사 차량(10)에 LPG를 주입(충전)하면, 검사 차량(10)의 질량유량계(100)를 통하게 되며, 질량유량계(100)는 충전되는 LPG의 정량 검사를 수행한다.
LPG 회수 장치(200)는 정량 검사가 이루어진 LPG가 검사 차량(10)의 충전 탱크에서 배출되도록 한다. 이때, 충전 탱크에서 배출되는 방식은 크게 세 가지이다. 첫째 방식은 LPG 회수 장치(200)의 저장탱크에 저장된 LPG를 압축기(30) 및 충전소의 로딩암(40)을 이용하여, 충전소의 저장탱크(50)로 회수시키는 방식이며, 둘째 방식은 검사 차량(10)의 연료 탱크로 이입시키는 방식이다. 셋째 방식은 무게측정 후 충전된 편구식용기에서 회수 장치 저장탱크로 이입하는 방식이다.
종래에는, 정량 검사를 수행하기 위해서 LPG 용기 내에 충전을 하고 용기를 무게 측정하여 검사가 진행된 이후에는 다시 용기에서 LPG를 배출하기 위해서 상당한 시간을 소비해야 했지만, 본 발명에 따를 때에는 간단한 방식을 통해서 LPG의 회수가 가능하다.
측정 후의 LPG를 검사 차량(10)에서 배출하기 위하여 충전 탱크를 자가 펌프 또는 충전소 압축기로 가압할 수 있다. 자가 펌프는 100L를 기준으로 약 40 내지 50분이 소요되고, 충전소 압축기로는 약 10분 정도가 소요된다. 충전소 저장탱크(50)로 회수할 경우, 로딩암 액·기체 라인 및 회수장치의 액·기체 라인은 연결된다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 예에 따르는 검사 차량의 구조를 개념적으로 나타낸 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따르는 검사 차량의 좌측면도이다. 검사 차량(10)은 유량계(100), 서랍장(11), 강제식 환풍기(12), 에어릴(13), 전선릴(14), 거치식 소화기(15) 및 격벽(16)을 포함한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 검사 차량(10)은 서랍장(11)에 전자저울(130)을 포함할 수 있으며, 전자저울(130)을 이용하여 무게측정 방식의 정식검사를 수행할 수 있다.
검사 차량(10)은 유량계(100), 게이지(110) 및 밀도계 보관함(120)를 포함하여, 검사 차량 (10) 내에서 정량 검사가 수행될 수 있는 구조로 설계되었다.
검사 차량(10)은 유량계(100) 및 LPG 회수 장치의 일체형 장비가 탑재되기 때문에 자동차관리법 제30조에 따른 자기인증을 받아 특수자동차로 제작된다. 또한, 장비가 탑재된 적재함의 차량 내부 바닥은 18 T(mm) 이상 두께의 합판으로 설치되어 기초 바닥을 형성할 수 있으며, 합판 상단에 럭-스트롱 바닥재가 설치될 수 있다.
검사 차량(10)은 차량의 운전석 및 장비실이 별도 분리될 수 있도록 운전석 뒤에 별도 칸막이가 설치될 수 있다. 또한, 검사 차량(10)에는 통풍구, 환풍기, 가스누설감지기, 소화장치 등의 안전설비가 구비되어 화재 및 폭발사고 등을 대비할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 내부에는 정식 검사인 무게측정 방식에 사용되는 전자저울, 밀도부액계, 편구식용기가 적재될 수 있는 별도 공간이 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따르는 차량탑재형 LPG 정량 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
차량탑재형 LPG 정량 검사 방법으로, 정량 검사를 위하여 검사 차량의 시동이 꺼진 상태에서 실시될 수 있으며, 질량유량계와 배관 등이 연결된 이후에는 공기 분리를 위해서 약 5L 이상의 사전 토출을 실시 할 수 있다.
먼저 충전소에 연결된 배관을 통해서 검사 차량의 액화석유가스 충전탱크로 액화석유가스를 충전한다(S410). 이때의 충전 탱크는 검사 차량의 운행을 위한 연료가 보관되는 연료 탱크가 아니라, 검사 대상이 되는 LPG를 보관하기 위한 충전 탱크이다.
정량 측정을 위한 장비는 검사 차량의 충전 탱크 주입구 및 충전 탱크 사이에 구비되며, 주입구(Inlet) 튜브(배관)의 포트는 충전소의 디스펜서(충전기)와 결합(Quick Coupling)이 가능한 구조이다. 이 때, 배출구(Outlet) 튜브는 검사 차량의 LPG 회수장치 및 LPG용 호스 배관을 이용하여 연결된다.
코리올리 질량유량계(Coriolis Flow Meter)는 주입구 튜브를 통해 통과되는 LPG가 측정되도록 배관과 충전 탱크 사이에 스테인리스 재질의 랙(Rack) 형태로 제작된 케이스 내에 고정된다. 고정을 위해서 코리올리 질량유량계는 주입구 튜브의 중간지점 위치에 고정될 수 있다.
코리올리 질량유량계는 충전된 LPG의 온도, 밀도, 무게 등을 측정하고 충전 탱크로 이동되도록 배관과 연결된다(S420).
이 때, 주입구 튜브에는 측정시 발생될 수 있는 기포를 제거하고, 급격한 유량 또는 압력 변화를 방지하기 위해 니들 밸브(Needle valve)가 설치된다. 니들 밸브와 같은 안전 장치를 통해서 검사를 수행하는 검사원의 안전한 검사 환경을 제공하는 유리한 효과를 가진다.
검사 장비의 데이터 처리부에서는 질량유량계에서 획득한 LPG의 온도 정보, 밀도 정보 및 무게 정보를 이용하여 환산 밀도를 결정한다(S430). 데이터 처리부는 기 설정된 운영프로그램에 입력된 LPG의 측정 값을 통해 최종적으로 15℃ 환산 밀도와의 오차를 계산한다.
검사 결과가 허용 오차를 벗어나는 경우, 코리올리 질량유량계를 통한 간이 검사 방식 이외의 무게 측정 방식의 정식 검사를 수행하게 되며, 무게 측정 방식에서의 검사 결과 또한 허용 오차를 벗어나는 경우에는 관할 행정기관의 행정 처분이 내려질 수 있다.
코리올리 질량유량계에서의 정량 검사를 마친 LPG는 충전탱크로 이동되며, 검사 차량의 LPG 회수 장치에는 충전된 LPG를 배출한다(S440).
본 발명에 따르는 LPG 회수 장치는 크게 세 가지 방식으로 LPG를 배출하며, 첫째는 충전소의 저장 탱크로 이송시키는 방식이며, 둘째는 검사 차량의 연료 탱크로 이입시키는 방식이다. 셋째는 무게측정 후 충전된 편구식용기에서 회수장치 저장탱크로 이입시키는 방식이다.
본 발명에 따르는 LPG 회수 장치는 저장탱크, 펌프, 연소설비, 과충전방지장치, 액면계, 안전밸드, 압력계, 플렉시블 금속호스, 로딩암 커플링 등으로 구성될 수 있다. 바람직하게는 고압가스 안전관리법 제3조 제5호에 따른 특정설비의 제조·검사 기준이 적용될 수 있다.
LPG 회수 장치는 압력이 이상상승한 때에 자동으로 가스를 방출할 수 있도록 회수탱크(용기 포함)의 기상부에는 안전밸브를, 펌프 토출부에는 바이패스 릴리프밸브가 설치된다. 또한, 릴리프밸브 전단에는 스톱밸브(2.0MPa)가 설치된다.
LPG 회수 장치는 LPG정전기 제거를 위한 접지단자 및 액 흐름을 육안으로 확인할 수 있는 투시창을 포함할 수 있다.
LPG 회수 장치 내 가스와 접촉하는 고무 및 비금속 재료(압축기에 내장된 것은 제외)는 LPG액(C3 탄화수소 15-35 몰%, C4 탄화수소 60몰% 이상)에 -20℃에서 24시간, 20℃에서 48시간 각각 유지하였을 때 취화·연화·팽창 등 이상이 없고, 질량 변화율은 +20 내지 -10%이내인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 구조물을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 검사 차량
100: 질량유량계
200: LPG 회수장치

Claims (4)

  1. 액화석유가스 정량 검사 방법에 있어서,
    충전소에 연결된 배관을 통해서 차량의 액화석유가스 충전탱크로 액화석유가스를 충전하는 단계;
    상기 충전된 액화석유가스의 온도 정보, 밀도 정보 및 무게 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득한 온도 정보, 밀도 정보 및 무게 정보를 이용하여 환산 밀도를 결정하는 단계; 및
    상기 충전탱크에 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계;
    를 포함하는, 액화석유가스 정량 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계는,
    상기 충전소의 로딩암으로 상기 충전된 액화석유가스를 회수시키기 위한 액화석유가스 회수장치를 통해서 배출하는 것을 특징으로 하는, 액화석유가스 정량 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계는,
    상기 차량의 연료 탱크로 이입시키는 것을 특징으로 하는, 액화석유가스 정량 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전된 액화석유가스를 배출하는 단계는,
    상기 충전된 액화석유가스의 무게측정 후 충전된 편구식용기에서 상기 액화석유가스 회수장치의 저장탱크로 이입시키는 것을 특징으로 하는, 액화석유가스 정량 검사 방법.
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