KR20230019005A - 단열 구조 검사 장치 - Google Patents

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이성환
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Abstract

본 발명은 단열 구조 검사 장치로서, 2차 단열벽과 2차 방벽 및 1차 단열벽이 차례로 적층되는 액화가스 저장탱크의 단열 구조에서, 2차 방벽 상에 접착되며 서로 인접한 한 쌍의 1차 단열벽 사이의 공간에 설치되는 연결 단열벽을 검사하기 위한 장치로서, 몸체부 및 몸체부에 마련되며, 연결 단열벽의 상부에서 연결 단열벽을 관통하는 신호를 연결 단열벽에 적용하여, 연결 단열벽과 2차 방벽 사이의 결함을 검출하는 센싱부를 포함할 수 있다.

Description

단열 구조 검사 장치{Insulation Structural Inspection Device}
본 발명은 단열 구조 검사 장치에 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.
또한, LNG와 같은 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.
LNG 운반선의 액화가스 저장탱크는 구형 탱크(Spherical Type Tank)보다 용량이 크고 제작이 간편한 멤브레인형 탱크(Membrane Type Tank)가 선호되고 있으며, 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 36% 니켈강 등으로 제작되며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 인슐레이션 구조로 설계되고 있다.
일반적으로 멤브레인형 LNG 액화가스 저장탱크의 구조는, 선체 내측벽에 하부 인슐레이션 패널(bottom insulation panel)이 설치되고, 그 위에 2차 방벽(secondary barrier)이 설치된다.
2차 방벽 위에는 상부 인슐레이션 패널(top insulation panel)과 TBP(top bridge pad)가 설치되고, 마지막으로 멤브레인인 1차방벽(primary barrier)인 Membrane sheet가 용접되며, 1차방벽인 금속 멤브레인에는 반복적인 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 팽창 및 수축이 용이하도록 중앙부가 융기된 형상의 주름부가 형성된다.
선체 내측벽에 마련된 복수의 하부 인슐레이션 패널 사이의 간극에는 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(flat joint)가 삽입되고, 하부 인슐레이션 패널에 가공된 관통홀에는 너트를 스터드 볼트에 체결한 후에 원기둥 형태의 폼 플러그(form plug)를 삽입함으로써 하부 인슐레이션 패널의 설치가 완성된다.
하부 인슐레이션 패널 상에는 2차 방벽이 부착되는데, 위에 Polyurethane adhesive를 이용하여 열과 압력을 가하여 부착이 되며, 2차 방벽의 접착 결과는 전통적인 Round stick을 이용한 검사방법 또는 2차 방벽 자동 검사방법을 이용하여 검사할 수 있다.
2차 방벽 완설 후에 복수의 상부 인슐레이션 패널이 부착되고, 복수의 상부 인슐레이션 패널 사이의 간극에는 탑 브리지 패널(top bridge panel, TBP)이 부착된다.
앞서 언급한 복수의 하부 인슐레이션 패널은 2차 단열벽으로, 복수의 상부 인슐레이션 패널은 1차 단열벽으로, TBP는 연결 단열벽으로도 불릴 수 있다.
구체적으로, 2차 방벽 상에 에폭시 글루를 사용하여 연결 단열벽이 부착되며, 1차 단열벽과의 표면 평탄도 유지 및 접착제의 과도한 돌출 방지를 위하여, 연결 단열벽을 고정 후 별도의 가압 없이 경화(Curing) 시키는 방법을 사용한다.
다만, 2차 방벽의 표면과 접착제인 에폭시 글루 사이의 접착성이 좋지 않아서, 접착제의 일부 구간이 2차 방벽과 밀착되지 않은 상태로 경화되어 접착 능력이 저하되고, 이로 인하여 연결 단열벽의 부착 성능에 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를, 연결 단열벽의 설치 후에는 육안으로 확인이 불가능하며, 연결 단열벽의 안쪽면의 확인이 필요 하므로, 별도의 도구를 이용하여 검사하는데도 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스 저장탱크에 대한 단열 구조 검사를 자동화하여 검사에 소요되는 시간과 인력을 최소화하는, 단열 구조 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 단열 구조 검사 장치로서, 2차 단열벽과 2차 방벽 및 1차 단열벽이 차례로 적층되는 액화가스 저장탱크의 단열 구조에서, 상기 2차 방벽 상에 접착되며 서로 인접한 한 쌍의 1차 단열벽 사이의 공간에 설치되는 연결 단열벽을 검사하기 위한 장치로서, 몸체부 및 상기 몸체부에 마련되며, 상기 연결 단열벽의 상부에서 상기 연결 단열벽을 관통하는 신호를 상기 연결 단열벽에 적용하여, 상기 연결 단열벽과 상기 2차 방벽 사이의 결함을 검출하는 센싱부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연결 단열벽은, 폴리우레탄 폼으로 마련되며, 상기 센싱부는, 폴리우레탄을 관통하는 전자기파를 상기 연결 단열벽에 적용할 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱부는, 100GHz 내지 10,000GHz의 주파수를 갖는 전자기파를 상기 연결 단열벽에 적용할 수 있으며, 상기 몸체부의 위치를 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱부는, 상기 몸체부에 마련되는 지지대, 상기 지지대에 대해 회전 가능하게 마련되는 회전암 및 상기 회전암에 마련되어 상기 연결 단열벽을 향해 배치되며 상기 연결 단열벽에 신호를 적용하는 센싱 패널을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 회전암은, 상기 센싱 패널을 상기 단열 구조에 대해 접근시키거나 또는 이격시키도록 길이가 조절되는 형태를 갖을 수 있다.
구체적으로, 상기 회전암은, 상기 센싱 패널이 신호를 적용하는 상기 단열 구조의 상기 액화가스 저장탱크 내 위치에 따라, 상기 지지대에 대한 회전 각도를 다르게 조절할 수 있다.
본 발명인 단열 구조 검사 장치는, 액화가스 저장탱크에 대한 단열 구조 검사를 자동화하여 검사에 소요되는 시간과 인력을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 액화가스 저장탱크에 대한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명인 단열 구조 검사 장치에 포함된 센싱 패널의 단열 구조 검사에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제1실시예의 개념도이다.
도 6은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제2실시예의 개념도이다.
도 7은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제3실시예의 개념도이다.
도 8은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제4실시예의 개념도이다.
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.
참고로 본 발명은 이하에서 설명하는 액화가스 저장탱크가 구비되는 선박에 적용이 가능하다.
이때 선박은 적어도 액화가스를 추진연료/발전연료로 사용하는 선박일 수 있으며, 가스 운반선, 가스가 아닌 화물이나 사람을 운반하는 상선, FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양플랜트 등 액화가스 저장탱크가 구비되는 선박을 포함하는 개념이다.
또한 이하에서 내외 방향은 저장공간의 중심을 향하는 방향이 내측 방향인 것으로 보고 정의되는 표현임을 알려둔다.
도 1은 본 발명이 적용되는 액화가스 저장탱크에 대한 부분 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 선체(H)에 탑재된다. 이때 액화가스 저장탱크(1)는 선체(H)의 격벽 구조가 탱크의 외면을 이루는 멤브레인형일 수 있고, 또는 선체(H) 내부 공간에 액화가스 저장탱크(1)가 인입 설치되는 독립형일 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)는 독립형과 멤브레인형으로 구분이 되며, 독립형은 주로 모스형을 적용되므로 모스형과 멤브레인형으로 구분될 수 있다. 모스형은 구형의 독립지지 탱크에 액화가스를 보관하고 구형의 탱크의 주위를 단열재로 둘러싸는 방식으로 선체(H)와 독립적으로 구성되어 독립형에 속한다.
멤브레인형은 멤브레인(membrane)이라 불리는 얇은 스테인리스강에 탱크 지지부재를 겸하는 단열재를 같이 사용하여 선체(H)와 일체로 구성될 수 있다. 어느 형식이든 이중 구조를 통하여 탱크를 보호할 수 있으며, 본 발명에서는 멤브레인형을 기준으로 설명을 하나 독립형도 적용이 가능할 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)의 타입은 특별히 한정하지 않으며, 또한 액화가스 저장탱크(1)가 선체(H)에 탑재되는 위치(선내 또는 갑판 상부 등의 선외) 역시 한정하지 않는다. 다만 본 발명의 액화가스 저장탱크(1)는 내측 방향으로 단열층이 배치되는 구조를 가질 수 있다.
참고로 본 명세서에서, 액화가스 저장탱크(1)는 선체(H) 격벽에 직접 단열층이 시공되는 멤브레인형인 것으로 가정하여 설명하도록 한다. 다만 액화가스 저장탱크(1)가 독립형으로 마련될 수도 있는 바, 이하에서 선체(H)라는 표현은 액화가스 저장탱크(1)의 외체로 대체하여 해석될 수 있음을 알려둔다.
액화가스 저장탱크(1)는 저장공간을 갖는다. 저장공간에는 액화가스가 저장될 수 있으며, 액화가스는 LNG일 수 있다. 이하에서는 액화가스가 LNG인 것으로 가정하고 설명하겠으나, 본 발명에서 액화가스는 LNG 외에도 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 모든 물질(LPG, 에탄, 수소, 암모니아 등)을 포괄할 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)의 저장공간은 벽체(10)에 의해 둘러싸여 닫힌 공간을 이룰 수 있다. 다만 액화가스의 유출입을 위해 벽체(10)에는 상면에는 돔(도시되지 않음) 등이 설치된다.
벽체(10)는, 액화가스를 수용하는 저장공간을 형성하며 또한 단열공간을 형성한다. 구체적으로 벽체(10)는 내측에서 외측 방향으로 1차 방벽(11), 1차 단열벽(12), 2차 방벽(13), 2차 단열벽(14)을 가지면서 단열 구조를 형성한다.
참고로 본 명세서에서 내측은 액화가스가 저장된 공간 내부를 향하는 방향이고 외측은 그 반대 방향을 의미한다.
1차 방벽(11)은 액화가스를 수용하는 저장공간을 형성한다. 1차 방벽(11)은 저온의 액화가스로 인한 취성 파괴를 억제할 수 있도록 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 일례로 SUS, INVAR 등으로 구성된다.
또한 1차 방벽(11)에는 슬로싱을 대비하기 위해 주름 또는 요철구조가 형성될 수 있다. 이러한 1차 방벽(11)은 서로 겹배치되어 용접 등으로 실링됨에 따라 저장공간 전체(돔 부분을 제외)를 닫힌 공간으로 만들게 된다.
1차 방벽(11)은 액화가스의 누출을 방지하는 방벽으로서의 기능을 갖는다. 또한 후술할 2차 방벽(13) 역시 액화가스의 누출을 방지하는 방벽이 되므로, 본 발명의 액화가스 저장탱크(1)는 적어도 2중으로 누출 방지를 구현하는 구조를 갖는다.
1차 단열벽(12)은, 1차 방벽(11)의 외측에 배치되며 1차 단열기능을 구현한다. 1차 단열벽(12)은 플라이우드, 단열블록이 적층된 형태를 가질 수 있다. 플라이우드는 1차 단열벽(12)에서 내측에 구비되며, 플라이우드에 앵커링유닛(도시하지 않음)이 고정된다. 앵커링유닛은 1차 방벽(11)의 겹침 용접을 위해 마련되는 구성으로서 1차 방벽(11)과 동일/유사한 금속 재질로 이루어질 수 있다.
단열블록은 1차 방벽(11)에서 외측에 구비되며 단열성을 갖는다. 단열블록은 폴리우레탄폼 블록으로 이루어지거나, 단열재가 수용된 박스 블록 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 단열블록은 후술할 2차 방벽(13)에 본딩 등을 통해 접합 고정될 수 있고, 또는 선체(H) 등에 볼팅 등으로 고정되는 것도 가능하다.
1차 단열벽(12)은 1차 방벽(11)과 2차 방벽(13) 사이의 닫힌 공간 내에 배치되는데, 1차 단열벽(12)이 배치되는 공간은 단열공간을 이룰 수 있고, 1차 단열벽(12)이 배치된 단열공간은 1차 단열공간으로 지칭될 수 있다.
서로 인접한 한 쌍의 1차 단열벽(12) 사이의 공간에 연결 단열벽(121)이 채워져서 단열 구조의 끊어짐을 방지할 수 있다. 연결 단열벽(121)은 1차 단열벽(12)과 동일/유사하게 플라이우드(부호 도시하지 않음) 및 단열블록(부호 도시하지 않음)을 포함하는 구조를 가질 수 있으며, 2차 방벽(13) 상에 접착될 수 있다.
1차 단열벽(12)과 연결 단열벽(121)의 내면은 상호 나란하게 마련될 수 있고, 1차 단열벽(12)의 내면과 연결 단열벽(121)의 내면 상에 1차 방벽(11)이 설치될 수 있다.
연결 단열벽(121)은 탑 브리지 패널(top bridge panel, TBP)라고도 칭해질 수 있으며, 1차 단열벽(12)과 함께 2차 방벽(13)의 내면 상에 설치될 수 있다.
2차 방벽(13)은, 1차 단열벽(12)의 외측에 마련된다. 2차 방벽(13)은 1차 방벽(11)과 함께 액화가스의 누출을 방지하는 실링 기능을 가지며, 2차 방벽(13)은 1차 방벽(11)의 파손 시 액화가스의 누출을 2차로 방지하게 된다.
2차 방벽(13)은 일례로 금속시트와 유리섬유시트가 다양하게 조합된 복합시트이거나, SUS, INVAR 등과 같은 금속 재질로 이루어질 수도 있다.
2차 방벽(13)은 2차 단열벽(14) 상에 적층되어 있을 수 있다. 2차 단열벽(14)들 사이의 틈새를 실링하기 위해 연결 방벽(부호 도시하지 않음)이 적층될 수 있으며, 2차 단열벽(14) 상의 2차 방벽(13)은 상대적 강성 재질로 마련되고, 2차 단열벽(14)들 사이의 연결 방벽은 수축 팽창을 대비하여 상대적 유연 재질로 마련될 수 있다.
2차 단열벽(14)은, 2차 방벽(13)의 외측에 배치된다. 2차 단열벽(14)은 1차 단열벽(12)과 마찬가지로 단열 기능을 가지며, 1차 단열벽(12)과 동일/유사하게 플라이우드, 단열블록이 적층된 구조로 이루어진다.
다만 2차 단열벽(14)의 플라이우드와 단열블록의 적층 순서는, 1차 단열벽(12)과 반대될 수 있다. 1차 단열벽(12)은 1차 방벽(11)의 용접 고정을 위해 앵커링유닛이 마련되는 플라이우드가 내면에 마련되는 반면, 2차 단열벽(14)은 선체(H) 측에 고정하기 위해 플라이우드가 외면에 마련될 수 있다.
2차 단열벽(14)은 선체(H) 내면에 볼트를 이용하여 고정될 수 있고, 또한 마스틱을 이용해서도 고정될 수 있다. 마스틱은 접착제로서 2차 단열벽(14)의 플라이우드를 선체(H)에 고정한다.
2차 단열벽(14)은 2차 방벽(13)과 선체(H) 사이의 닫힌 공간 내에 배치되며, 2차 단열벽(14)이 배치된 공간은 2차 단열공간으로 지칭될 수 있다.
즉 벽체(10)는 내측에서 외측으로 가면서 1차 방벽(11) - 1차 단열벽(12) - 2차 방벽(13) - 2차 단열벽(14) - 선체(H) 순으로 적층되어 단열 구조를 마련할 수 있다.
이와 같이 2중의 방벽 및 2중의 단열벽을 통하여 단열 구조를 갖는 벽체(10)에 의해, 액화가스 저장탱크(1)의 저장공간이 형성될 수 있다. 벽체(10)는 평면 또는 곡면이나 경사면 등을 포함하여 이루어져서 다양한 형상의 저장공간을 이룬다.
도 2는 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 측면도이고, 도 3은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명인 단열 구조 검사 장치는 몸체부(20)와 몸체부(20)를 이동시키는 이동부, 연결 단열벽(121)에 적용하여 결함을 검출하는 센싱부(30)를 포함할 수 있다.
몸체부(20)는 플레이트 형식으로 마련되어, 하단에 이동부를 포함되고, 상단에 센싱부(30)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 몸체부(20)는 중앙에 회전암(32) 또는 센싱 패널(33)이 통과할 수 있는 빈 공간을 마련할 수 있으며, 빈 공간의 크기, 형태, 배치는 목적에 따라 달라질 수 있다.
또한 몸체부(20)에 본 발명인 단열 구조 검사 장치를 제어하는 컨트롤 패널(도시하지 않음)이 마련되어, 이동부(40) 및 센싱부(30)를 제어할 수 있고, 검사 결과의 해석을 하거나 검사 결과를 표시할 수도 있으며, 무선 통신이 가능하여 특정 컴퓨터, 네트워크 등과 자료 교환도 가능할 수 있다.
본 발명인 단열 구조 검사 장치는, 2차 방벽(13)과 접착된 연결 단열벽(121)을 검사하기 위하여, 연결 단열벽(121) 또는 인접한 1차 단열벽(12) 상에서 검사가 수행될 수 있어 경량화가 필요할 수 있다. 따라서 몸체부(20)에는 센싱부(30)의 무게 및 작동을 견디면서 비교적 가벼운 물질이 사용될 수 있다.
이동부(40)는 몸체부(20)의 하단에 마련되어 이동을 가능하게 하며, 바퀴, 롤러, 캐터필러 등 다양한 형태가 가능하다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 이동부(40)는 몸체부(20)의 하단에 4개가 배치될 수 있으나, 이동부(40)의 개수는 이동부(40)의 형태에 따라서 달라질 수 있으며, 예를 들어 이동부(40)로 캐터필러가 마련된다면 1쌍이 배치될 수 있다.
이동부(40)를 통하여 본 발명인 단열 구조 검사 장치는, 직진 및 후진이 가능하며, 다양한 수평 각도로 회전이 가능할 수 있다. 따라서 이동부(40)를 통하여 수평방향 회전이 가능하므로, 후에 설명할 수직방향 회전이 가능한 회전암(32)과 같이 모든 방향에 대하여 단열 구조 검사가 가능하다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명인 단열 구조 검사 장치는 연결 단열벽(121) 또는 인접한 1차 단열벽(12) 상에서 검사가 수행될 수 있으므로 연결 단열벽(121) 또는 1차 단열벽(12)의 손상을 막기 위하여, 이동부(40)는 주름 또는 돌출부가 없는 형태로 마련되어 검사가 수행될 수 있다.
또한, 이동부(40)의 구동을 위하여 모터 등의 구동장비(도시하지 않음)이 마련될 수 있으며, 구동장비는 몸체부(20) 또는 이동부(40) 상에 마련될 수 있다.
센싱부(30)는 몸체부(20)에 마련되며, 연결 단열벽(121)의 상부에서 연결 단열벽(121)을 관통하는 신호를 연결 단열벽(121)에 적용하여, 연결 단열벽(121)과 2차 방벽(13) 사이의 결함을 검출할 수 있으며, 센싱부(30)는 몸체부(20)에 마련되는 지지대(31)와 지지대(31)에 마련되는 회전암(32) 및 회전암(32)에 마련되는 센싱 패널(33)을 포함할 수 있다.
지지대(31)는 몸체부(20)에 수직으로 마련되며 회전암(32)과 연결되어 있어, 회전암(32)의 회전을 지지할 수 있다. 도 3을 참조하면, 지지대(31)는 몸체부(20)의 빈 공간이 아닌 양 끝단에 1쌍이 마련될 수 있으며, 설계에 따라서 위치와 크기는 달라질 수 있다.
도 2를 참조하면, 지지대(31)의 길이는 회전암(32)의 최소 길이보다 긴 길이를 가질 수 있으므로, 지지대(31)는 회전암(32)을 몸체부(20)로부터 이격 시킨 상태에서 검사 장소까지 이동될 수 있다.
회전암(32)은 지지대(31)에 대해 회전 가능하게 마련될 수 있으며, 회전암(32)의 끝단에는 센싱 패널(33)이 마련될 수 있다.
회전암(32)은, 센싱 패널(33)을 다양한 각도 및 위치에서 단열 구조에 접근 또는 이격시키기 위하여 길이 및 각도를 조절이 가능하며, 회전암(32)의 각도 조절은 수직방향으로 즉, 몸체부(20)와 가까워지거나 멀어지는 방향으로 가능하다.
회전암(32)은 센싱 패널(33)이 신호를 적용하는 단열 구조의 액화가스 저장탱크(1) 내 위치에 따라, 지지대(31)에 대한 회전 각도를 다르게 조절할 수도 있으며, 회전을 위하여 지지대(31)와 힌지 구조를 통해 마련될 수 있으며, 이를 위하여 유압 장비(도시하지 않음)가 마련될 수 있고, 이를 제어하는 제어장비(도시하지 않음)도 마련될 수도 있다.
회전암(32)은 센싱 패널(33)의 단열 구조에 대한 신호 적용을 위하여 길이를 조절할 수 있는데, 이를 위하여 유압 장비가 마련될 수 있으며, 이를 제어하는 제어장비도 마련될 수도 있다.
회전암(32)은 회전을 하는 기본 축(부호 도시하지 않음)과 기본 축에 포함되는 길이 조절부(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 길이 조절부는 다단으로 구성되어 단열 구조에 대한 거리에 따라, 여러 번에 걸쳐 길이 조절이 이루어질 수 있다.
또한, 신속한 작업을 위하여 회전암(32)은 센싱 패널(33)을 단열 구조로 배치하기 위하여 각도 조절과 길이 조절이 동시에 이루어질 수도 있다.
센싱 패널(33)은 회전암(32)의 끝단에 마련되는 패널로서, 검출 센서(부호 도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 검출 센서는 센싱 패널(33)의 일단면에 배치되며, 여러 개가 어레이 형태 또는 줄을 지어 마련될 수 있다.
센싱 패널(33)을 통하여, 2차 방벽(13)과 연결 단열벽(121)의 접착 여부에 대한 검사를 할 수 있으며, 이는 1차 방벽(11)의 설치에 앞서 진행될 수 있다.
연결 단열벽(121)은, 폴리우레탄 폼(PU foam)으로 마련될 수 있으므로, 센싱 패널(33)은 폴리우레탄 폼에 적용이 가능한 비파괴 검사 기술을 사용할 수 있다. 비파괴 검사 기술로는 초음파 검사 기술이 있는데, 일반적인 초음파 기술은 폴리우레탄 폼에 적용이 불가능하다.
따라서 폴리우레탄 폼에 적용이 가능한 THz NDT(Terahertz based non-destructive testing)나 Air coupled UT을 사용하여, 연결 단열벽(121)에 대해 비파괴 검사를 할 수 있다.
THz NDT는 100 GHz ~ 10000 GHz의 주파수 범위에서 완전 무해한 전자기파를 이용하는 검사로서, 높은 주파수를 사용하여 플라스틱, 도자기, 종이, 판지, 나무, 천 등과 같은 비전도성 물질에 침투하여 구조를 검사할 수 있다.
따라서, THz NDT는 다양한 물질에 대하여 내부 검사가 가능하여, 구조, 표면 또는 레이어 등의 내부 결함 파악이 가능하다. 다만, 금속 또는 전도성 표면을 가진 물질은 주파수를 반사하므로 내부 검사에 사용되기 힘들 수 있다.
Air coupled UT은 공기 결합 초음파로서, 물이나 젤 등 액체류의 접촉 매질의 도움 없이 공기를 통하여 검사가 가능하다.
일반적으로 초음파는, 접촉 매질을 통하여 검사 대상체에 투과되지만, Air coupled UT는 이를 사용하지 않으므로, 공기와 검사 대상체의 임피던스 차이 때문에, 공기에서 검사 대상체로 전달되는 음파는 대부분 반사가 되고, 음파 에너지의 1%정도만이 검사 대상체로 전송이 된다.
따라서 4번의 전환 후에는 음파 에너지는 대부분 소실되므로, 증폭기가 사용되어 에너지를 증폭시킬 수 있으며, 1MHZ이상의 주파수에서는 대부분의 에너지가 산란 손실되기 때문에, 1MHZ미만의 주파수에서 Air coupled UT는 작동할 수 있다.
Air coupled UT 또한 목재부터 구조용 폼, 다층 복합재 등의 내부구조를 투과할 수 있으므로, 폴리우레탄 폼을 가지는 연결 단열벽(121)의 검사에도 사용이 가능하나, 금속의 경우에는 주파수를 대부분 반사하므로 내부 검사에 사용되기 힘들 수 있다.
이 외에도 폴리우레탄 폼 등을 관통하는 전자기파를 사용하여 연결 단열벽(121)에 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명인 단열 구조 검사 장치에 포함된 센싱 패널(33)의 단열 구조 검사에 대한 개념도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 센싱 패널(33)에는 검출 센서(부호 도시하지 않음)이 포함될 수 있다.
연결 단열벽(121)은 폴리우레탄 폼으로 마련되어, 내부 구조를 검사하기 위해서는 초음파를 사용할 수 있다. 사용되는 초음파 검사 기술에 따라서 사용되는 주파수가 달라지며, 검사 대상체와 맞닿은 상태로 또는 이격되어 검사가 진행될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 센싱 패널(33)에 포함되는 검출 센서가 검사 대상체에 맞닿아서 검사가 진행되고 있다. 여기서 검사 대상체는 연결 단열벽(121)의 재질인 폴리우레탄 폼이 될 수도 있고 다른 물질로 구성될 수도 있다.
검출 센서에서 초음파가 발생되면, 초음파가 검사 대상체를 투과하여 내부에서 정상파를 형성할 수 있다. 검사 대상체의 두께, 재질에 따라서 형성되는 정상파의 파장은 달라질 수 있으나, 균일한 검사 대상체인 경우에는 일정한 파장을 가질 수 있다.
검사 대상체의 양쪽 면이 접착된 경우에는, 양 끝이 막힌 폐관의 파장을 띄어 2개의 마디를 가질 수 있다. 다만 한쪽 면만 접착이 된 경우에는 접착되지 않은 면에서는 공기 등이 포함되어 한쪽 끝이 열린 개관의 파장을 띄어 1개의 배와 1개의 마디를 가질 수 있다. 양쪽 면의 접착이 되지 않은 경우에는 양쪽 끝이 열린 개관의 파장을 띄어 2개의 배를 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 센싱 패널(33)에 마련된 검출 센서를 볼 수 있다. 왼쪽의 검출 센서는 양쪽 면이 접착된 내부 구조를 검사하며, 오른쪽의 검출 센서는 한쪽 면은 접착되고 다른 면은 접착이 되지 않은 내부 구조를 검사한다.
왼쪽의 검출 센서를 통해서는 2개의 마디를 가진 폐관의 정상파가 측정이 되고, 오른쪽의 검출 센서를 통해서는 1개의 배와 1개의 마디를 가진 정상파가 측정이 된다. 따라서 측정되는 정상파의 형태를 비교하여 내부 구조를 분석할 수 있으며, 접착되지 않은 위치를 찾아낼 수 있다.
특정 부위에 주파수를 쏴서 정상파의 형태를 비교해야 하므로 시간이 많이 소요될 수 있으나, 이는 센싱 패널(33) 및 검출 센서의 크기에 따라서 달라 질 수 있고, 검출 센서의 배치에 따라 동시에 한 개 이상의 검사 대상체를 검사하여 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명인 단열 구조 검사 장치는 자동화 장비로 진행되어, 일반적인 비파괴 검사와 다르게 작업자가 손으로 검사 장비의 위치를 옮기거나 검사 대상체를 검사 장비에 삽입하지 않아도 되므로, 검사에 소요되는 시간과 인력을 최소화할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제1실시예의 개념도이다.
도 5를 참조하면, 지지대(31)에 마련된 회전암(32)의 길이가 늘어난 상태로 수직으로 배치된 연결 단열벽(121)에 센싱 패널(33)을 밀착시킨 것을 알 수 있다. 도 3과 비교하면, 회전암(32)은 컨트롤 패널(부호 표시하지 않음)의 반대 방향으로 직각 회전하여 길이가 늘어나 있다.
센싱 패널(33)을 통하여 내부 구조의 결함을 찾기 위하여 별도의 소프트웨어가 사용될 수 있다. 소프트웨어를 통하여 결함의 종류, 결함의 감지, 결과 이미지의 분석 및 결함의 특성화를 가능하게 할 수 있으며, 이를 통하여 연결 단열벽(121)과 2차 방벽(13) 간의 결함을 식별할 수 있다.
구체적으로, 연결 단열벽(121) 하부면의 접착제와 2차 방벽(13)이 밀착되어 접착되었는지 여부를 검사하며, 분리, 박리, 균열, 주름 등의 결함이 생길 수 있다. 이를 측정하기 위하여 센싱 패널(33)은 연결 단열벽(121)의 상부 밀착되어야 하며, 이는 적용되는 검사 기술에 따라 달라질 수 있다.
도 6은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제2실시예의 개념도이다.
도 6을 참조하면, 회전암(32)은 지지대(31)로부터 수직방향으로 위로 뻗어서 배치되어 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 벽체(10)로 구성되어 있으며, 벽체(10)는 내측에서 외측으로 가면서 1차 방벽(11) - 1차 단열벽(12) - 2차 방벽(13) - 2차 단열벽(14) - 선체(H) 순으로 적층되어 단열 구조를 마련할 수 있다.
따라서 액화가스 저장탱크(1)의 내부에는 1차 단열벽(12) 사이 공간에 연결 단열벽(121)이 마련된다. 연결 단열벽(121)은 액화가스 저장탱크(1)의 하부뿐 아니라 상부에도 배치되어 있으므로, 상부에 배치된 연결 단열벽(121)도 검사가 필요할 수 있다.
다만 액화가스 저장탱크(1)의 크기는 다양하므로, 회전암(32)의 길이가 최대한 늘어나는 높이까지의 연결 단열벽(121)의 검사가 가능하며, 그 이상의 높이는 추가 장비가 마련되어야 검사가 가능할 수 있다.
도 7은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제3실시예의 개념도이다.
도 7을 참조하면, 회전암(32)은 몸체부(20)를 관통하여 연결 단열벽(121)을 검사하는 것을 알 수 있다. 도 3을 참조하면, 몸체부(20)는 회전암(32) 및 센싱 패널(33)이 관통할 수 있게 빈 공간이 마련되어 있어, 몸체부(20) 아래에 위치한 연결 단열벽(121)도 검사가 가능하다.
센싱 패널(33)은 회전암(32)과 힌지 구조로 이루어질 수 있어, 회전암(32)의 회전과 별개로 센싱 패널(33)의 각도 조절이 가능할 수 있다. 따라서, 같은 장소에서 회전암(32)의 길이, 각도 조절 및 센싱 패널(33)의 각도 조절로 복수의 연결 단열벽(121) 검사가 가능할 수 있다.
도 8은 본 발명인 단열 구조 검사 장치의 단열 구조 검사에 대한 제4실시예의 개념도이다.
도 8을 참조하면, 회전암(32)은 액화가스 저장탱크(1)의 측면부에 마련된 연결 단열벽(121)을 검사하기 위하여 각도 및 길이 조절이 되어 있으며, 도 5와 비교하면 더 높은 위치에 배치된 연결 단열벽(121)을 검사하는 것을 알 수 있다.
적용되는 검사 기술에 따라 달라질 수 있지만, 연결 단열벽(121)의 구조를 검사하기 위하여 센싱 패널(33)은 연결 단열벽(121)의 상부 밀착되어야 하므로, 지지암의 최대 길이에 내에서의 검사가 가능할 수 있다.
높이 마련된 연결 단열벽(121)의 검사를 위하여, 회전암(32)이 다단으로 구성되어 최대 길이를 늘릴 수 있겠으며, 몸체부(20)에 리프팅 장비(도시하지 않음)이 마련되어 몸체부(20)를 바닥으로부터 리프팅 시킬 수도 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예들로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있다.
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.
H: 선체 1: 액화가스 저장탱크
10: 벽체 11: 1차 방벽
12: 1차 단열벽 121: 연결 단열벽
13: 2차 방벽 14: 2차 단열벽
20: 몸체부 30: 센싱부
31: 지지대 32: 회전암
33: 센싱 패널 40: 이동부

Claims (7)

  1. 2차 단열벽과 2차 방벽 및 1차 단열벽이 차례로 적층되는 액화가스 저장탱크의 단열 구조에서, 상기 2차 방벽 상에 접착되며 서로 인접한 한 쌍의 1차 단열벽 사이의 공간에 설치되는 연결 단열벽을 검사하기 위한 장치로서,
    몸체부; 및
    상기 몸체부에 마련되며, 상기 연결 단열벽의 상부에서 상기 연결 단열벽을 관통하는 신호를 상기 연결 단열벽에 적용하여, 상기 연결 단열벽과 상기 2차 방벽 사이의 결함을 검출하는 센싱부;를 포함하는, 단열 구조 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 단열벽은,
    폴리우레탄 폼으로 마련되며,
    상기 센싱부는,
    폴리우레탄을 관통하는 전자기파를 상기 연결 단열벽에 적용하는, 단열 구조 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱부는,
    100GHz 내지 10,000GHz의 주파수를 갖는 전자기파를 상기 연결 단열벽에 적용하는, 단열 구조 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 위치를 이동시키는 이동부;를 더 포함하는, 단열 구조 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱부는,
    상기 몸체부에 마련되는 지지대;
    상기 지지대에 대해 회전 가능하게 마련되는 회전암; 및
    상기 회전암에 마련되어 상기 연결 단열벽을 향해 배치되며 상기 연결 단열벽에 신호를 적용하는 센싱 패널;을 포함하는, 단열 구조 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 회전암은,
    상기 센싱 패널을 상기 단열 구조에 대해 접근시키거나 또는 이격시키도록 길이가 조절되는 형태를 갖는, 단열 구조 검사 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 회전암은,
    상기 센싱 패널이 신호를 적용하는 상기 단열 구조의 상기 액화가스 저장탱크 내 위치에 따라, 상기 지지대에 대한 회전 각도를 다르게 조절하는, 단열 구조 검사 장치.
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