KR20220027693A - 액화가스 저장탱크 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 액화가스를 수용하는 저장공간을 형성하며 단열벽 및 방벽을 갖는 액화가스 저장탱크에 대해 상기 방벽을 검사하는 장치로서, 상기 단열벽에 고정된 상기 방벽을 문지르는 러빙부; 상기 러빙부를 상기 방벽 상에서 이동시키는 이송부; 및 상기 러빙부에 의한 러빙 시 발생하는 소음 또는 진동을 토대로 상기 방벽의 설치 정도를 평가하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 저장탱크 검사 장치 및 방법{an testing apparatus and testing method for liquefied gas tank}

본 발명은 액화가스 저장탱크 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.

이러한 LNG 등의 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등의 선박 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 액화가스 저장탱크(소위 "화물창"으로 지칭됨)가 설치되어 있다.

액화가스 저장탱크는, 외부로부터의 열 침입에 의해 증발가스(Boil Off Gas; BOG)가 발생될 수 있으며, 단열 설계를 통해 증발 가스의 기화 비율인 자연 기화율(Boil Off Rate; BOR)을 낮춰야 하고, 또한 액화가스나 증발가스의 누출을 방지하여야 한다.

따라서 이러한 액화가스 저장탱크는 적어도 2층의 단열공간 및 2중의 단열방벽을 구비할 수 있으며, LNG가 저장된 공간을 기준으로 외측 방향으로 IBS(Interbarrier Space), 2차 방벽, IS(Insulation Space), 1차 방벽이 마련된다.

이러한 액화가스 저장탱크를 시공함에 있어서, 2차 방벽 등에서의 누출이 이루어지지 않도록 방벽의 시공 결과를 테스트하게 되는데, 빠르면서도 정확한 검증이 가능한 테스트 방법에 대하여 지속적인 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 간편하면서도 신속하고 정확하게 방벽 등에서의 흠결 여부를 확인할 수 있는 액화가스 저장탱크 검사 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치는, 액화가스를 수용하는 저장공간을 형성하며 단열벽 및 방벽을 갖는 액화가스 저장탱크에 대해 상기 방벽을 검사하는 장치로서, 상기 단열벽에 고정된 상기 방벽을 문지르는 러빙부; 상기 러빙부를 상기 방벽 상에서 이동시키는 이송부; 및 상기 러빙부에 의한 러빙 시 발생하는 소음 또는 진동을 토대로 상기 방벽의 설치 정도를 평가하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 방벽은, 단열벽 상에 마련되는 단열벽측 방벽과, 서로 인접하게 배치되는 복수의 상기 단열벽측 방벽에 접착되어 서로 인접하게 배치되는 상기 단열벽측 방벽 사이를 실링하는 연결 방벽을 갖고, 상기 러빙부는, 상기 연결 방벽에서 상기 단열벽측 방벽에 접착되는 부분을 문지를 수 있다.

구체적으로, 상기 분석부는, 상기 연결 방벽과 상기 단열벽측 방벽 사이에 존재하는 기포가 러빙에 의해 가압될 때 발생하는 소음 또는 진동을 토대로 상기 방벽의 접착 흠결을 파악할 수 있다.

구체적으로, 상기 러빙부는, 상기 연결 방벽에서 상기 단열벽측 방벽에 접착된 양측 부분을 동시에 문지르도록 한 쌍으로 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치 및 방법은, 2차 방벽 등에 대하여 시공 이후 누출 위험도가 있는지 여부를 테스트함에 있어서, 신속성과 정확성을 모두 확보한 신뢰도 높은 테스트 결과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련되는 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 방법의 순서도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 검사 결과를 설명하는 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명과 관련되는 액화가스 저장탱크의 단면도이다.

먼저 본 발명의 실시예에 대해 설명하기 전에, 도 1을 참조하여 본 발명이 적용되는 액화가스 저장탱크(1)를 설명한다. 참고로 이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있다.

또한 본 발명이 적용되는 액화가스 저장탱크(1)는 선박에 마련되는 것일 수 있는데, 이때 선박은 액화가스를 카고로서 운반하는 액화가스 운반선이거나, 액화가스를 연료로 사용하는 액화가스 추진선 또는 액화가스 발전선 등일 수 있고, 상선 외에 FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념이다.

도 1을 참고하면, 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스를 수용하는 저장공간을 형성한다. 액화가스 저장탱크(1)는 독립형 또는 멤브레인형 등일 수 있으며, 독립형일 경우 IMO Type A, B, C 등을 모두 포괄할 수 있다.

액화가스 저장탱크(1)는, 단열벽(11, 13)과 방벽(12)을 갖는다. 액화가스 저장탱크(1)는 상온에서 기상으로 존재하는 가스를 강제로 액화시켜 액상으로 저장하는 것으로서, 액화가스를 저온으로 유지하여 증발을 방지할 필요가 있다. 따라서 액화가스 저장탱크(1)에는 적어도 한 겹의 단열벽(11, 13)이 저장공간을 둘러싸도록 마련된다.

단열벽(11, 13)은 단열 성능을 갖는 다양한 재질로 마련될 수 있으며, 일례로 폴리우레탄 블록이나 폴리우레탄 분사층으로 마련되거나, 펄라이트 등의 단열재가 채워진 단열박스 등으로 마련될 수 있다.

또한 액화가스 저장탱크(1)는 내부에 저장된 액화가스를 외부로 누출시키지 않기 위하여 방벽(12)을 마련한다. 단열벽(11, 13)은 단열을 위하여 마련되는 구성인 반면 누출을 차단할 수는 없는데, 이를 보완하기 위하여 액화가스의 누출을 차단하기 위한 막 구조를 이루는 방벽(12)이 마련된다.

다만 방벽(12)은 한 겹으로는 저장공간을 모두 두르는 형태를 구현하기 어려운 바, 복수 개의 시트가 상호 겹쳐지면서 저장공간을 완전히 감싸는 방벽(12)을 이룰 수 있다.

방벽(12)은 금속 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 액화가스의 누출을 방지하기 위한 액밀 기능은 물론이고, 액화가스가 액화가스 저장탱크(1) 내에서 증발한 증발가스의 누출도 방지하기 위해 기밀 기능을 구비할 수 있다.

이와 같은 단열벽(11, 13)과 방벽(12)은 액화가스 저장탱크(1)의 형태를 구성하는 벽체의 내측에 마련될 수 있다. 다만 벽체의 외측에 단열벽(11, 13)이 마련되는 경우에는, 벽체 자체가 방벽(12) 기능을 구현함에 따라 벽체 외측에 별도의 방벽(12)은 부가되지 않을 수 있다.

벽체의 내측에 단열벽(11, 13) 등이 마련되는 경우, 벽체 내면에 단열벽(11, 13)이 고정되고, 단열벽(11, 13)의 내면에 방벽(12)이 적층될 수 있다. 또한 이러한 단열벽(11, 13)+방벽(12)은 복수로 적층되어 2중 단열, 2중 밀봉 등을 구현할 수 있다.

일례로 도 1을 참고하면, 액화가스 저장탱크(1)는 멤브레인형 탱크일 수 있으며, 선체(10)를 벽체로 하여 내측에 단열벽(11, 13)이 적층된다. 이때 선체(10)에 마스틱(112)을 통하여 2차 단열벽(11)이 적층될 수 있고, 2차 단열벽(11)은 외면에 마련되는 플라이우드(111)를 통하여 선체(10)와의 고정력을 확보할 수 있다.

2차 단열벽(11)의 내면에는 단열벽측 방벽(121)이 마련되며, 단열벽측 방벽(121)의 내면에는 1차 단열벽(13)이 마련된다. 1차 단열벽(13)은 2차 단열벽(11)과 대칭되는 구조로서 내면에 플라이우드(131)가 마련될 수 있으며, 플라이우드(131)에는 1차 방벽(도시하지 않음)이 용접 등으로 고정될 수 있다.

2차 단열벽(11), 단열벽측 방벽(121), 1차 단열벽(13)은 하나의 단위블록을 이룰 수 있고, 복수의 단위블록이 선체(10)의 내측에 부착되어 저장공간을 두를 수 있다. 다만 한 쌍의 단위블록 사이에는 간극이 존재하며, 간극에 대해서도 단열과 밀봉이 요구된다.

이를 위해 서로 마주하는 2차 단열벽(11) 사이에는 별도의 단열재(글라스울 등)를 통해 단열이 이루어질 수 있다. 또한 서로 인접하게 배치되는 단열벽측 방벽(121)에는 연결 방벽(122)이 접착되어 밀봉 마감된다.

이때 연결 방벽(122)은, 서로 이격되어 있는 한 쌍의 단열벽측 방벽(121)에 양단이 접착제(123)로 고정됨으로써, 단열벽측 방벽(121) 사이의 간극을 커버하여 저장공간에 대한 밀봉을 구현할 수 있다.

다만 단열벽측 방벽(121)과 연결 방벽(122)의 접착이 제대로 이루어지지 못할 경우, 접착이 부실한 부분을 통해 증발가스 등이 외부로 누출될 위험이 있다. 따라서 본 발명은 단열벽측 방벽(121)과 연결 방벽(122)의 접착 부분을 검사할 수 있는데, 이에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다.

또한 단위블록의 설치 시 서로 마주하는 1차 단열벽(13) 사이에도 단열재(폴리우레탄 등)가 채워지며, 1차 단열벽(13)의 내면에는 복수의 1차 방벽이 겹배치로 덮이면서 마감된다.

따라서 도 1에 따르는 액화가스 저장탱크(1)는 1차 단열벽(13) 및 2차 단열벽(11)으로 2중 단열을 구현하며, 2차 방벽(12)(단열벽측 방벽(121)+연결 방벽(122)) 및 1차 방벽으로 2중 실링을 구현할 수 있다.

물론 이하에서 설명하는 검사 장치는 2차 방벽(12) 외에 1차 방벽이 겹배치되는 부분에도 적용될 수 있다. 이하에서는 도 2 등을 참고하여 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)를 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 블록도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)는, 액화가스를 수용하는 저장공간을 형성하며 단열벽(11, 13)과 방벽(12)을 갖는 액화가스 저장탱크(1)에 대해 방벽(12)을 검사하는 장치로서, 러빙부(21), 이송부(22), 분석부(23), 제어부(24), 표시부(25)를 포함한다.

러빙부(21)는, 방벽(12)을 문지른다. 러빙부(21)는 단열벽(11, 13)에 고정된 방벽(12)을 문지를 수 있으며, 특히 검사 대상인 방벽(12)의 접착 부분에 대해 러빙을 구현한다.

러빙부(21)는 방벽(12)을 문지르면서도 방벽(12)의 파손 등을 방지하기 위하여, 끝단이 곡면 형태를 이룰 수 있다. 일례로 러빙부(21)는 방벽(12)과 맞닿는 부분이 방벽(12)을 향해 볼록한 곡면을 이룬다.

러빙부(21)는, 방벽(12)과 맞닿는 부분이 곡면을 이루는 막대 형태로 마련된다. 러빙부(21)는 도면에서와 같이 방벽(12)과 수직한 막대 형태를 이룰 수 있으며, 또는 방벽(12)에 대한 파손 우려를 최소화하기 위하여 경사진 형태로 이루어지는 것도 가능하다.

러빙부(21)는 검사 대상 부위를 누락 없이 문지를 수 있도록 마련되며, 이를 위하여 러빙부(21)는 폭 방향 및 길이 방향으로 자유롭게 이동되도록 마련된다. 즉 러빙부(21)는 지그재그 형태로 이동하면서 방벽(12)에 대해 러빙을 수행할 수 있다.

앞서 도 1 등을 통해 설명한 바와 같이, 러빙부(21)에 의하여 검사가 이루어지는 부분은, 연결 방벽(122)에서 단열벽측 방벽(121)에 접착되는 부분일 수 있다. 이때 연결 방벽(122)은 양측이 단열벽측 방벽(121)에 접착되므로, 러빙부(21)는 연결 방벽(122)에서 단열벽측 방벽(121)에 접착된 양측 부분을 동시에 문지르도록 한 쌍으로 마련될 수 있다. 이 경우 한 쌍의 러빙부(21)는 이동이 동기화될 수 있다.

러빙부(21)의 끝단 면적이 커지게 되면 방벽(12)의 검사 부위에 대한 검사 시간이 단축되나, 끝단의 러빙 면적이 커지면서 흠결 부위를 정확히 찾아내기 어려울 수 있다. 따라서 본 실시예는 서로 다른 끝단 면적을 갖는 러빙부(21)가 마련될 수 있으며, 제1 크기의 끝단 면적을 갖는 러빙부(21)로 러빙을 구현하다가, 흠결이 확인되면 제1 크기보다 작은 끝단 면적을 갖는 러빙부(21)로 미세 러빙을 구현할 수 있다.

이를 위해 서로 다른 끝단 면적을 갖는 러빙부(21)들이 이송부(22)에서 인입/인출되면서 또는 회전하면서 교체되도록 할 수 있다. 또는 이중관 형태로 내측관과 외측관이 모두 방벽(12)을 러빙하다가, 외측관이 상승하여 내측관만 러빙을 구현하도록 마련되는 것도 가능하다. 즉 본 실시예의 러빙부(21)는 검사 시간을 줄이는 효과 및 흠결 부위를 정확히 짚어내는 효과를 모두 거둘 수 있도록 위와 같은 변형이 가능하다.

이송부(22)는, 러빙부(21)를 방벽(12) 상에서 이동시킨다. 러빙부(21)는 2차 방벽(12)에 대한 검사를 수행할 수 있으므로 이송부(22)는 1차 단열벽(13)의 측벽에 가이드되면서 이동을 구현할 수 있다.

이 경우 1차 단열벽(13)에서 플라이우드(131)의 하단에 홈(도시하지 않음)이 형성되고, 홈에 이송부(22)의 일단이 삽입되어 이송부(22)가 가이드된 채 이송될 수 있으며, 이는 연결 방벽(122)을 자동 접착하기 위한 자동 본딩 장치의 이송 구조를 활용하는 것이다.

또는 1차 단열벽(13)의 플라이우드(131) 등에 이송부(22)의 이동을 위한 레일 등이 설치될 수 있고, 서로 인접한 1차 단열벽(13) 사이를 밀어내면서 움직이는 방식으로 이송부(22)가 별도의 체결 없이 이송되는 것도 가능하다. 물론 이송부(22)는 이외에 다양한 방법을 이용하여 러빙부(21)가 안정적으로 방벽(12)을 러빙하도록 할 수 있다.

다만 액화가스 저장탱크(1)에서 바닥면 등에 대해 이송을 구현할 경우에는 문제 없겠으나, 상면에 대해 이송을 구현할 경우에는 낙하지 않도록 이송부(22)가 1차 단열벽(13) 등에 안정적으로 가이드되는 구조를 사용할 수 있다.

즉 액화가스 저장탱크(1)의 바닥면에서는 홈이나 레일 등을 이용하지 않더라도, 액화가스 저장탱크(1)의 상면 등에서는 홈이나 레일 등을 이용함으로써 러빙부(21)가 안정적으로 방벽(12)을 문지르도록 할 수 있다.

이송부(22)는 방벽(12)과의 간격을 적절히 유지하면서 이송을 구현할 수 있다. 이를 통해 러빙부(21)는 방벽(12)에 일정한 압력을 가하면서 러빙을 하도록 하여 검사 정확도를 높이게 된다.

또는 러빙부(21)는 방벽(12)을 러빙하는 끝단이 일정한 위치에 고정되지 않고 탄성적으로 움직이도록 마련될 수도 있다. 즉 러빙부(21)는 끝단이 방벽(12)을 향하도록 탄성력을 갖는 구조를 가지며, 곡면을 갖는 끝단이 방벽(12)을 누를 때 일정한 압력 이상이 끝단에 가해지면, 끝단이 방벽(12)에서 멀어지는 방향으로 탄성 변형될 수 있다. 이를 통해 러빙부(21)는 방벽(12)에서 검사 부분의 전면에 대해 일정한 압력으로 러빙을 하게 된다.

분석부(23)는, 러빙부(21)에 의한 러빙 시 발생하는 소음 또는 진동을 토대로 방벽(12)의 설치 정도를 평가한다. 연결 방벽(122)은 단열벽측 방벽(121) 상에 접착제(123)가 펴 발라지면서 접착되는데, 이때 기포 등이 연결 방벽(122)과 단열벽측 방벽(121) 사이에 발생할 수 있다.

기포와 같은 비접착 부분은, 접착 부분 대비 연결 방벽(122)과 단열벽측 방벽(121) 간에 빈 공간을 형성하게 된다. 이때 러빙부(21)가 빈 공간에 대응되는 연결 방벽(122)의 일정 지점을 누르면, 해당 지점에서 연결 방벽(122)은 단열벽측 방벽(121)을 향해 눌리게 되고, 또한 빈 공간이 변형되면서 미세한 소음이 발생할 수 있다.

따라서 분석부(23)는, 연결 방벽(122)과 단열벽측 방벽(121) 사이에 존재하는 기포가, 러빙에 의해 가압될 때 미세하게 밀려나면서 소음 또는 진동이 발생하는 것을 토대로, 방벽(12)의 접착 흠결을 파악할 수 있다.

즉 분석부(23)는 기포가 러빙부(21)에 의해 밀려 찌직 소리를 내는 것을 감지할 수 있도록 소음 센서를 가질 수 있고, 또는 러빙부(21)의 끝단이 기포를 누를 때 흔들림에 따라 발생하는 진동을 확인하는 진동 센서를 가질 수 있다.

물론 이외에도, 비접착 부위에 대해 러빙부(21)가 러빙할 때 발생하는 변수들을 수집/확인할 수 있는 모든 방법이 분석부(23)에 의해 활용될 수 있을 것이다.

제어부(24)는, 상기에서 설명한 러빙부(21) 등을 제어한다. 제어부(24)는 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)에 포함되는 각각의 구성요소에 대하여 제어 신호를 유선 또는 무선 등의 다양한 방법으로 송신함으로써, 러빙부(21), 이송부(22) 등의 구동을 조절할 수 있다.

또한 제어부(24)는, 각 구성으로부터 제어 결과를 수신하고 제어 결과에 따라 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)의 통합적인 제어를 구현할 수 있다. 이외에도 제어부(24)는 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)의 효율적이고 신속한 검사를 위해 다양한 제어들을 총괄할 수 있다.

출력부(25)는, 검사 결과를 출력한다. 출력부(25)는 영상 출력이 가능한 디스플레이 등과 같이 육안으로 결과를 사용자에게 제공해주는 구성일 수 있으며, 이외에도 소리 등의 제한되지 않는 다양한 방법을 통해 결과를 출력하는 구성이 사용될 수 있다.

출력부(25)는 예를 들어, 흠결 여부 및 방벽(12)의 설치 정도 등을 결과값으로서 사용자에게 표시하여 줌으로써, 방벽(12)의 시공 품질을 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.

이와 같이 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(1)에서 누출의 위험이 존재하는 방벽(12) 간 접착 부분에 대해 러빙을 적용하면서 러빙 시 발생하는 소음이나 진동을 토대로 비접착 부위의 존재 여부를 확인함으로써, 흠결 여부를 직관적으로 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 개념도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 블록도이다.

또한 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 방법의 순서도이며, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치의 검사 결과를 설명하는 도면이다.

도 4 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)는, 앞서 설명한 제1 실시예와 유사하게 단열벽측 방벽(121)에서 연결 방벽(122)이 접착된 부분의 흠결 여부를 확인할 수 있는데, 다만 흠결 검사 원리 등에서 앞선 실시예와 상이하다.

이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.

본 실시예의 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)는 와전류 발생부(26), 센싱부(27), 결함 검출부(28), 제어부(24), 출력부(25)를 포함한다.

또한 도 5에 도시된 구성요소들은 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)의 구현에 필수적인 것은 아니며, 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)의 구성요소는 열거된 구성요소들보다 많거나 또는 적을 수 있다. 이는 앞선 실시예에서도 마찬가지이다.

와전류 발생부(26)는, 검사 대상인 방벽(12)에 와전류를 발생시킨다. 본 실시예는 앞선 실시예가 러빙을 통해 기포 등을 감지한 것과 달리, 비접촉식 방법을 이용하여 방벽(12)을 검사할 수 있다.

본 실시예의 방벽(12)은, 금속시트(121a, 121b)를 포함하고 적어도 둘 이상의 방벽(12)이 상호 적층되어 겹침 부위를 형성한다. 구체적으로는 단열벽측 방벽(121)과 연결 방벽(122) 모두 금속시트(121a, 122a)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 금속시트(121a, 122a)의 양면에 비금속시트(121b, 122b)가 적층된 형태로서 복합 구조로 마련될 수 있다. 또는 반대로 비금속시트(121b, 122b)의 양면에 금속시트(121a, 122a)가 적층된 복합 구조도 가능하다. 여기에서, 금속시트(121a, 122a)는 알루미늄, 구리 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

즉 본 실시예는, 단열벽측 방벽(121)의 금속시트(121a)와 연결 방벽(122)의 금속시트(122a)가 서로 겹쳐져 있을 때, 해당 부위에 대해 와전류 탐상을 적용할 수 있으며, 이때 겹쳐진 부분에서 두 금속시트(121a, 122a) 사이에는 접착제(123) 외에 비금속시트(121b, 122b)가 놓여있을 수 있다. 후술하는 결함 검출부(28)는 이러한 점을 고려하여 분석을 수행할 수 있다.

구체적으로 본 실시예는, 와류 탐상 방법(Eddy Current Array)을 사용할 수 있다. 와류 탐상 방법이라 함은 검사 부위에 와전류를 보내고 검사 부위에서 크랙 등이 존재할 때 와전류의 분포가 비틀어지는 것을 검사하는 방법으로서, 공지된 비파괴 검사 중 하나이다. 와전류 발생부(26) 및 후술할 센싱부(27)와 관련된 와류 탐상의 세부적인 원리는 이미 공지된 내용으로 갈음한다.

일례로 와전류 발생부(26)는 여자 코일 등을 이용할 수 있다. 일례로 와전류 발생부(26)는 외부의 전원부(도시하지 않음, 제어부(24)에 포함될 수 있음)로부터 전류를 공급받고, 여자 코일의 주위에 자기장을 발생시킨다.

그 결과 전자 유도에 의해, 금속을 포함하는 방벽(12)에서 계측 부위의 표면 근방에 와전류가 발생하게 된다. 계측 부위의 표면에 와전류가 발생함에 따라, 자속이 후술할 센싱부(27)의 검출 코일을 관통하면서 검출 코일에 유도 전압이 발생한다. 이러한 유도 전압은 검출 코일에 의해 계측되어, 센싱부(27)에 와전류가 측정될 수 있다.

와전류 발생부(26)의 여자 코일은 양단자가 교류전원(AC)에 접속될 수 있으며, 교류전원은 제어부(24)에 의하여 여자 코일에 기설정된 교류 여자 신호(유도용 교류 전압신호)를 인가하게 된다. 반면 센싱부(27)의 검출 코일은 양단자가 결함 검출부(28)에 접속되어 있다.

따라서 여자 코일에 교류전원으로부터 교류 여자 신호가 인가되면, 검출 코일로부터 검출 신호(유도 전압에 따른 전압 신호)의 크기가 얻어지고, 또한 검출 신호의 교류 여자 신호에 대한 위상차(위상지연)가 검출될 수 있으며, 이를 통해 후술할 결함 검출부(28)는 방벽(12)에 대한 결함 여부를 판단할 수 있다.

센싱부(27)는, 와전류 발생부(26)가 방벽(12)에 발생시킨 와전류의 분포 상태를 수신한다. 와전류 발생부(26)가 여자 코일로 이루어질 때 센싱부(27)는 검출 코일로 이루어질 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

이러한 센싱부(27)는, 연결 방벽(122)에서 단열벽측 방벽(121)에 접착되는 부분에 와전류 발생부(26)를 통해 와전류가 발생되었을 때 와전류 분포 상태를 수신하여, 단열벽측 방벽(121)에 대한 연결 방벽(122)의 접착 흠결을 파악할 수 있다.

본 실시예에서 와전류 발생부(26)와 센싱부(27)는 프로브(probe)를 이룰 수 있는데, 적어도 본 실시예의 센싱부(27)는, 복수 개의 코일(241)이 연결 방벽(122)에서 단열벽측 방벽(121)에 접착되는 부분의 폭에 대응되도록 배열되며, 이 경우 본 실시예의 프로브는 멀티 프로브로 구성된다. 따라서 센싱부(27)가 1회 센싱을 수행하면 검사 부위의 폭 전체에 대한 선 형태의 센싱이 이루어지게 된다.

또한 센싱부(27)는, 연결 방벽(122)에서 단열벽측 방벽(121)에 접착된 양측 부분을 동시에 스캔하도록, 한 쌍으로 마련될 수 있다. 따라서 한 쌍의 센싱부(27)는 사용자에 의해 수동으로 위치가 변경되거나 이송부(22)에 의해 움직이면서 연결 방벽(122) 양측을 훑어 내려가게 되므로 검사 효율을 극대화할 수 있다.

결함 검출부(28)는, 와전류 분포 상태에 포함될 수 있는 특이값을 토대로 방벽(12)의 설치 정도를 평가한다. 결함 검출부(23)는 연결 방벽(122) 내 발생 가능한 결함을 센싱부(27)의 검출 신호를 기초로 분석한다. 예를 들어 발생 가능한 결함은 다음과 같으며 이에 한정되지 않는다.

접착폭 미달: 방벽(12) 간 접착면 중 양측 끝단에 미접착이 형성되어 접착폭이 기준 접착폭에 못미치는 경우

버블: 방벽(12) 간 접착면 내에 기포가 기준값 이상 형성되는 경우

접착제 미경화: 방벽(12) 간 접착면 내에 부분적으로 접착제가 경화되지 않는 부분이 기준값 이상 형성되는 경우

박리: 방벽(12) 간 접착면에서 접착 불량이 발생하여 연결 방벽(122)과 단열벽측 방벽(121)이 일정부분 이상 상호 박리되는 경우

제어부(24)는, 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(24)는 상술한 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리할 수 있다.

또한, 제어부(24)는 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 제어부(24)와 결함 검출부(28)를 구분하여 기재하였으나, 제어부(24)는 상술한 결함 검출부(28)를 포함하여 하나의 구성요소로서 구현될 수 있다. 이하에서, 결함 검출부(23)에 의해 수행되는 동작들이 제어부(24)를 통해 수행될 수 있음은 물론이다.

출력부(25)는, 액화가스 저장탱크 검사 장치(20)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 출력부(25)는 제어부(24)의 제어 신호에 따라, 결함 검출 결과를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다.

이하에서는 도 6 등을 참조하여 결함 검출부(28)의 검출 방법을 보다 자세히 설명하도록 한다.

먼저 순서도인 도 6을 참조하면, 센싱부(27)는 와전류 분포 데이터를 센싱할 수 있다(S10). 와전류 분포 데이터는 앞서 설명한 와전류 어레이(Eddy Current Array) 검사를 통해 센싱되는 데이터에 해당할 수 있다.

예를 들어 도 4를 참조하면, 와전류 분포 데이터는 검사 대상이 되는 단열벽측 방벽(121)과 연결 방벽(122)에 포함된 금속 시트(121a, 122a) 간의 거리를 의미하는 값을 포함할 수 있다.

한편 도면에는 도시되지 않았으나, 단열벽측 방벽(121)과 연결 방벽(122)에 포함된 금속시트(121a, 122a)는 3개 이상인 경우도 가능하며, 이 경우 와전류 분포 데이터는 설정에 따라, 인접한 금속시트(121a, 122a) 간의 거리 또는 가장 멀리 떨어진 금속시트(121a, 122a) 간의 거리에 해당할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 센싱부(27)는 멀티 프로브로 구성되어, 연결 방벽(122)의 폭 범위를 한번에 센싱할 수 있으므로, 센싱부(27)는 방벽(12)에 대해 길이 방향으로 움직이면서 순차적으로 와전류 분포 데이터를 센싱할 수 있다.

다만 위와 같은 와전류 분포 데이터의 수신은, 센싱부(27)가 아닌 결함 검출부(28)가 주체로서 수행될 수 있다. 즉 센싱부(27)는 검출 신호를 결함 검출부(28)로 전달하는 검출 코일로 마련되고, 결함 검출부(28)가 센싱부(27)로부터 수집된 검출 신호를 와전류 분포 데이터로서 수신할 수 있다.

다음으로, 결함 검출부(28)는 와전류 분포 데이터를 보정할 수 있다(S10). 예를 들어 레퍼런스 데이터에 기초하여, 와전류 분포 데이터의 보정이 이루어질 수 있다.

일례로 센싱부(27)의 검출 코일을 통해 검출 신호의 크기 등이 결함 검출부(28)에 수집되고, 결함 검출부(28)는 검출 신호의 교류 여자 신호에 대한 위상차를 검출하기 위해, 증폭된 위상 검파로서 교류 여자 신호를 활용할 수 있다.

또한 결함 검출부(28)는, 검출 신호에 대해 결함과 무관한 것으로 판단되거나 결함 판단을 방해하는 것으로 보이는 노이즈 신호들을 제거하는 보정을 수행할 수도 있다.

이후 결함 검출부(28)는 보정 데이터 중에서 결함 데이터를 추출할 수 있다(S20). 예를 들어, 결함 데이터는 단열벽측 방벽(121)과 연결 방벽(122) 간에 접착 결함이 있는 것으로 의심되는 데이터로서, 방벽(12)에 포함된 금속 간의 거리에 변화가 발생한 경우에 해당할 수 있다. 한편, 상술한 데이터 보정은, 앞선 내용과 달리 결함 데이터의 추출 후 수행되거나, 또는 앞선 내용에 더하여 와전류 분포 데이터 중 결함 데이터를 추출한 후에도 수행될 수 있을 것이다.

결함 데이터가 추출되면, 결함 검출부(28)는 결함 데이터에서 방벽(12)의 결함 조건에 해당하는지를 판별할 수 있다(S30). 일례로 결함의 판별 조건은 앞서 설명한 바와 같이 접착폭 미달, 버블, 접착제 미경화, 박리 등일 수 있으며, 이러한 결함 판별에 대해 실제 실험 예시를 나타낸 도 7 및 도 10을 참조하여, 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저 도 7을 참조하면, 케이스 1, 2를 상정하고 해당 케이스에 대하여 와전류 탐상을 수행하였다. 다만 케이스 1의 경우 비접착 부분을 형성하기 위해 테이프를 부착한 경우(케이스 1-1)와 테이프를 제거한 경우(케이스 1-2)를 나누어 실험하였다. 참고로 케이스 1의 경우, 테이프가 연결 방벽(122)의 폭 방향의 말단에 위치하는 경우(접착면 내 non-bonding이 존재하는 경우) 및 말단에 위치하지 않는 경우(접착폭 미달의 경우)를 모두 포함할 수 있다.

한편 상술한 바와 같이, 발생 가능한 결함은 접착폭 미달, 기포 발생, 접착제 미경화, 박리 등을 포함할 수 있다. 접착 결함에 해당하는 접착폭 미달은 연결 방벽(122)의 폭방향의 말단에서 일정 범위를 초과하도록 접착이 이루어지지 않은 경우에 해당할 수 있다. 예를 들어, 일정 범위는 말단에서 내측방향으로 1 내지 50mm에 해당할 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 10mm에 해당할 수 있다.

또한, 접착 결함에 해당하는 기포 발생은 연결 방벽(122)과 단열벽측 방벽(122)의 접착 시에 일부 영역에서 기포가 발생된 경우에 해당할 수 있다. 일 예로서, 기포 발생 범위는 단독 기포의 직경이 1 내지 50mm에 해당하는 경우에 해당할 수 있다.

다른 일 예로서, 기포 발생 범위는 하나의 방벽(12) 상에서 기포가 발생한 면적이 접착 면적의 2% 초과하는 경우에 해당할 수 있다. 또한, 다른 일 예로서, 기포 발생 범위는 접착 면적 중 횡방향으로 버블 스트링이 존재하는 경우에 해당할 수 있다. 버블 스트링은 접착 면적에 이물질이 포함되어 길이 방향으로 미접착 부분이 존재하는 것에 해당한다.

또한, 접착 결함에 해당하는 접착제 미경화는 연결 방벽(122)과 단열벽측 방벽(121) 간의 접착층 내부가 부분적으로 경화되지 않은 경우에 해당한다. 또한, 접착 결함에 해당하는 박리는 연결 방벽(122) 측 또는 단열벽측 방벽(121) 측의 접착층의 접착이 불량한 경우에 해당한다.

도 7에서 케이스 1의 경우, 접착폭 미달, 접착제 미경화 등에 해당할 수 있고, 케이스 2의 경우, 기포 발생 등에 해당할 수 있다.

본 실험은 동일한 케이스에 있어서 서로 다른 제조사가 제조하는 복합 구조의 방벽(12)에 대해 수 회 실험이 이루어졌으며, 도 8 내지 도 10에서는 2회의 실험 결과를 요약하여 나타낸다.

도 8의 (a), (b)에 나타난 케이스 1-1을 참조하면, 와전류 탐상 결과를 나타낸 화면을 살펴볼 때 비접착 부분의 경계가 명확히 확인된다. 또한 도 9의 (a), (b)를 참고할 때 케이스 1-2에서 적용한 비접착 부분이 정확히 확인되는 것을 알 수 있다.

또한 도 10의 (a), (b)에 나타난 케이스 2의 경우, 기포에 대응되는 부분이 구별되도록 표시되는 것을 확인할 수 있다.

즉 본 실시예는 도 7의 케이스들에 대해 와전류 탐상을 구현하는 센싱부(27)를 적용한 결과, 결함 검출부(28)를 통해 분석된 데이터(도 8 내지 도 10)에서 신뢰도 높은 결과를 얻을 수 있었다.

앞서 설명한 바에 따라, 결함 검출부(28)는 결함 데이터가 방벽(12) 결함 조건에 해당한다고 판별하는 경우, 방벽(12) 내 접착 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S41).

예를 들어, 도 8 및 도 9를 참조하면, 결함 데이터가 발생한 위치가 접착부의 말단에 해당하고, 미접착된 폭이 50mm를 초과하는 것으로 해당하는 경우, 결함 검출부(28)는 방벽(12) 내 접착 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 도 10을 참조하면, 결함 데이터의 형태가 기포 형상이며, 직경이 50mm를 초과하는 경우, 결함 검출부(28)는 방벽(12) 내 접착 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

한편, 결함 데이터가 방벽(12) 결함 조건 중 적어도 1개에 해당하는 경우, 결함 검출부(28)는 방벽(12) 내 접착 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 결함 검출부는 결함 데이터가 방벽(12) 결함 조건에 해당하지 않는 경우, 방벽(12) 내 접착 결함이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다(S42). 도면에는 도시되지 않았으나, 결함 데이터가 상술한 결함 조건인 접착폭 미달 조건, 기포 발생 조건 등에 해당하지 않는 경우, 결함 검출부(28)는 방벽(12) 내 접착 결함이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.

다음으로, 출력부(25)는 결함 판단 결과를 출력할 수 있다(S50). 예를 들어, 제어부(24)는 결함 검출부(28)의 판단 결과를 수신하여, 출력부(25)에 결함 판단 결과를 출력하도록 제어할 수 있다. 또한 출력부(25)는 센싱부(27)의 위치 이동에 따라, 실시간으로 접착부의 결함 판단 결과를 출력하도록 제어될 수 있다.

본 실시예는 앞선 실시예에서와 같이 이송부(22)가 구비될 수 있다. 이 경우 이송부(22)는, 탈착 가능하게 마련될 수 있으며, 앞서 설명한 제1 실시예에서와 유사하게 제어부(24)에 의해 제어되면서 센싱부(27)를 방벽(12) 상에서 이동시킨다. 이때 이송부(22)는 1차 단열벽(13)의 홈에 끼워져 가이드되거나 별도로 설치되는 레일 등을 이용할 수 있고, 바퀴 등의 구조를 사용할 수 있다.

이송부(22)는, 연결 방벽(122)과 단열벽측 방벽(121)의 접착 부분에서 센싱부(27)가 폭 방향으로는 이동하지 않고 길이 방향으로만 이동하도록 마련될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 센싱부(27)는 멀티 프로브로 이루어져 스캔 범위의 폭이 검사 부분의 폭을 커버할 수 있다. 따라서 방벽(12)의 접착 부위에 대한 센싱은, 센싱부(27)가 이송부(22)에 의해 길이 방향을 따라 이동하면서 구현되므로, 본 실시예의 이송부(22)는 센싱부(27)를 폭 방향으로 지그재그로 이동시킬 필요 없이, 센싱부(27)가 폭 방향으로는 1회만 스캔하도록 하고, 대신 길이 방향으로는 수회 스캔하도록 센싱부(27)를 길이 방향으로 이동시킬 수 있으므로, 검사 시간을 크게 단축할 수 있다.

또한 앞서 설명한 바와 같이 연결 방벽(122)은 양측이 단열벽측 방벽(121)에 접착되므로 검사 대상인 접착 부위는 한 쌍으로 마련되는데, 센싱부(27)는 연결 방벽(122) 양측 부분을 동시에 스캔하도록 한 쌍으로 마련되는 바, 이송부(22)는 센싱부(27)를 길이 방향으로만 움직여서 검사를 빠르게 완료할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 금속시트(121a, 122a)와 비금속시트(121b, 122b)를 포함한 복합 적층 구조를 갖는 방벽(12)에 대해, 멀티 프로브를 구비하는 센싱부(27)를 이용하여 와전류 탐상을 적용함으로써, 방벽(12)에 대한 파손 우려 없이 정확하게 접착 흠결을 확인해낼 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 실시예 외에도, 적어도 어느 하나 이상의 실시예와 당업자에게 알려져 있는 공지기술의 조합이나, 적어도 둘 이상의 실시예들의 조합을 추가적인 실시예로 포함할 수 있음은 물론이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 액화가스 저장탱크 10: 선체
11: 2차 단열벽 111: 플라이우드
112: 마스틱 12: 2차 방벽
121: 단열벽측 방벽 121a: 금속시트
121b: 비금속시트 122: 연결 방벽
122a: 금속시트 122b: 비금속시트
123: 접착제 13: 1차 단열벽
131: 플라이우드
20: 액화가스 저장탱크 검사 장치
21: 러빙부 22: 이송부
23: 분석부 24: 센싱부
241: 코일

Claims (4)

1. 액화가스를 수용하는 저장공간을 형성하며 단열벽 및 방벽을 갖는 액화가스 저장탱크에 대해 상기 방벽을 검사하는 장치로서,
   상기 단열벽에 고정된 상기 방벽을 문지르는 러빙부;
   상기 러빙부를 상기 방벽 상에서 이동시키는 이송부; 및
   상기 러빙부에 의한 러빙 시 발생하는 소음 또는 진동을 토대로 상기 방벽의 설치 정도를 평가하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방벽은,
   단열벽 상에 마련되는 단열벽측 방벽과, 서로 인접하게 배치되는 복수의 상기 단열벽측 방벽에 접착되어 서로 인접하게 배치되는 상기 단열벽측 방벽 사이를 실링하는 연결 방벽을 갖고,
   상기 러빙부는,
   상기 연결 방벽에서 상기 단열벽측 방벽에 접착되는 부분을 문지르는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크 검사 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 분석부는,
   상기 연결 방벽과 상기 단열벽측 방벽 사이에 존재하는 기포가 러빙에 의해 가압될 때 발생하는 소음 또는 진동을 토대로 상기 방벽의 접착 흠결을 파악하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크 검사 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 러빙부는,
   상기 연결 방벽에서 상기 단열벽측 방벽에 접착된 양측 부분을 동시에 문지르도록 한 쌍으로 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크 검사 장치.

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