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KR-20260061876-A - GAS LEAK DETECTION SYSTEM

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템은, 연료 탱크로부터 이송된 연료 가스를 공급하는 연료공급라인 상에 검출액을 분사하는 분사부 및 연료공급라인 상에서 누설된 연료 가스와 검출액이 반응하여 발생하는 반응물을 검지하여 연료 가스의 누설 여부를 판단하는 검출부를 포함하고, 검출부는, 감지된 반응물의 발생 위치에 기초하여, 연료 가스의 누설 발생 위치를 검출한다.

Inventors

  • 한민기

Assignees

  • 삼성중공업 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (12)

  1. 연료 탱크로부터 이송된 연료 가스를 공급하는 연료공급라인 상에 검출액을 분사하는 분사부; 및 상기 연료공급라인 상에서 누설된 상기 연료 가스와 상기 검출액이 반응하여 발생하는 반응물을 검지하여 상기 연료 가스의 누설 여부를 판단하는 검출부를 포함하고, 상기 검출부는, 감지된 상기 반응물의 발생 위치에 기초하여, 상기 연료 가스의 누설 발생 위치를 검출하는 가스 누설 검출 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 분사부는, 상기 검출액이 저장되는 저장 공간에 구비되는 압력 펌프; 상기 저장 공간과 연결되되, 상기 연료공급라인의 상부에서 상기 연료공급라인의 길이 방향을 따라 구비되는 분사 라인; 및 상기 분사 라인 상에 소정 간격마다 배치되되, 하방을 향해 형성되는 분사 노즐을 포함하고, 상기 검출액은, 상기 압력 펌프의 압력에 의해 상기 저장 공간에서 토출되어 상기 분사 라인을 따라 이동되며, 상기 분사 노즐을 통해 외부로 분사되는 가스 누설 검출 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 검출부는, 상기 분사부의 상부에 구비되어 상기 연료공급라인을 따라 길이방향으로 소정 간격마다 구비되는 카메라 및 상기 연료공급라인 주위에 소정 간격마다 구비되는 검출 센서 중 적어도 하나를 구비하고, 검출된 반응물 정보에 기초하여 누설 정보를 도출하는 가스 누설 검출 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 반응물 정보는, 상기 반응물의 발생 위치, 상기 반응물의 크기 및 농도 중 적어도 하나를 포함하는 가스 누설 검출 시스템.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 누설 정보는, 상기 연료 가스의 누설 여부, 누설 발생 위치, 누설 범위, 누설 유량 중 적어도 하나를 포함하는 가스 누설 검출 시스템.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 검출부로부터 검출된 상기 누설 정보를 관리자 단말, 작업자 단말 및 관제 시스템 중 적어도 하나에 전송하고, 광 신호, 소리 신호 중 적어도 하나를 포함하는 알람을 출력하는 알림부를 더 포함하는 가스 누설 검출 시스템.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 연료공급라인의 주위에 적어도 하나 구비되어 상기 연료공급라인 주위의 가스 정보를 감지하는 감지부; 및 상기 가스 정보에 기초하여 상기 분사부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 가스 누설 검출 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 가스 정보는, 감지된 가스의 종류, 농도, 감지 구역, 및 감지 시각 중 적어도 하나를 포함하는 가스 누설 검출 시스템.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 가스 정보에 기초하여, 상기 분사부의 동작 범위를 결정하고, 상기 분사부의 분사 라인 상에 형성된 각각의 분사 노즐의 개방 및 폐쇄를 선택적으로 제어하는 가스 누설 검출 시스템.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 연료공급라인은 상기 연료 탱크와 연료전지 사이를 연결하며, 상기 연료전지 내부에서 연료전지 반응 이후 생성되는 물을 집수하여 저장하는 집수부를 더 포함하고, 상기 분사부는 상기 집수부로부터 상기 물을 공급받아 상기 검출액으로 사용하는 가스 누설 검출 시스템.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 연료 가스는 암모니아 가스로 제공되고, 상기 연료공급라인은 기화기와 개질기 사이 및 개질기와 상기 연료전지 사이를 연결하며, 상기 기화기는 상기 연료 탱크로부터 제공된 액화 암모니아를 상기 암모니아 가스로 기화시키고, 상기 개질기는 기화된 상기 암모니아 가스를 개질하여 수소 가스를 생성하여 상기 연료전지로 공급하며, 상기 연료전지는 상기 수소 가스를 이용하여 전력을 생성하는 가스 누설 검출 시스템.
  12. 제1 항의 가스 누설 검출 시스템을 적용한 연료전지 추진 선박.

Description

가스 누설 검출 시스템{GAS LEAK DETECTION SYSTEM} 본 발명은 가스 누설 검출 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 연료전지 시스템에 구비되는 연료공급라인을 따라 이동하는 연료 가스의 누출 여부와 누출 위치를 용이하게 검출할 수 있는 가스 누설 검출 시스템에 관한 것이다. 선박에는 연료 가스의 공급을 위한 다수의 배관들이 설치되어 있는데, 단일 라인뿐 아니라 다수로 분기 또는 통합되는 복합 연결 배관들도 많이 설치되어 있다. 만약, 이러한 배관 상에 누설이 발생하는 경우, 연료 공급 효율이 낮아질 뿐만 아니라 인체에 유해한 가스의 누출 발생 시 선내 선원 및 작업자들의 안전성에 우려가 있게 되므로 배관의 누설검사가 철저하게 관리되도록 요구된다. 배관 누설검사는 배관 연결 작업 중 발생하는 볼트체결 누락, 가스켓의 삽입 누락 및 훼손 등으로 누설이 발생하는 부위를 찾아 수정하는 작업을 수행하여 수압시험 과정에서 누수가 발생하는 것을 막기 위한 것이다. 도 1은 종래의 배관 누설 시험방법 설명도이다. 종래의 선박 내에 설치된 배관의 누설검사는, 배관(10)의 끝단에 밀폐형 블라인드 플랜지(1)를 설치하여 배관(10)을 막고, 배관(10)의 입구에 에어니플이 부착된 블라인드 플랜지(2)를 설치하여 수행된다. 이 때, 상기 배관(10)의 입구를 막고 설치한 블라인드 플랜지(2)에 부착된 에어니플에 에어 호스를 연결하고 에어 공급기(4)를 이용하여 에어를 배관(10) 속으로 주입한다. 배관(10) 내 에어가 적정 압력에 도달하는 경우, 해당 상태에서 작업자가 비눗물 스프레이(5)를 이용하여 비눗물을 배관 연결부(11)에 분사하고 에어가 새어 나오는지를 육안으로 검사함으로써, 누설 여부를 검출할 수 있다. 이와 같은 종래의 배관 누설 시험방법은, 단순히 에어만을 주입하는 경우 배관(10) 라인 중 어디에서 누설되는지 확인할 수 없으므로 작업자가 비눗물 스프레이(5)를 들고 일일이 배관 연결부(11) 마다 뿌려가며 육안 검사를 해야 하므로 시간이 많이 걸린다는 단점이 있다. 또한, 선박 내의 배관 설비들은 다 구역을 통과하여 연결되기 때문에 작업자의 이동 및 누설 확인 작업이 어렵고, 배관 연결부위가 협소한 공간에 설치된 경우 비눗물을 스프레이 하기도 어려우며, 시야가 확보되지 않아 시각적으로 확인이 어려운 문제점이 있다. 특히나 배관 연결부 등 누설 시험해야 하는 부분이 고소 부위가 많아 발판이 설치되어 있지 않은 장소에서는 사다리를 이용해야 하므로 누설검사가 매우 어렵고 사고 위험성이 내포되어 있다. 이에, 작업자가 가스 배관을 따라 이동하며 직접 육안으로 누설 여부를 검사하지 않고도, 가스의 누설을 용이하게 검출하여 연료 가스의 공급 시 안정성을 향상시킬 수 있는 개선된 가스 검출 기술의 개발 필요성이 제기되었다. 도 1은 종래의 배관 누설 시험방법 설명도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템을 활용한 누설 가스의 검출 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템을 적용한 연료전지용 연료공급시스템을 나타낸 예시이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템을 적용한 연료전지 추진 선박을 나타낸 예시이다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예들에 있어서, 각 구성들의 크기, 두께 및 형상은 설명의 편의를 위해 과장되게 도시되었으며, 실제 가스 누설 검출 시스템에서는 이와 다른 크기와 형상을 가질 수 있다. 또한, 도시된 배선의 연결 구조는 편의를 위해 간략하게 도시된 것으로써, 이와 다른 연결 형태가 적용될 수 있으며, 소정 구성 요소를 기준으로 하여 상부, 하부, 측부 등을 표시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 장치의 회전이나 배치에 따라 지칭한 방향과 다른 방향으로 해석될 수 있다. 본 발명의 설명에 앞서, 연료공급라인은 연료 탱크로부터 이송된 연료 가스를 공급 가능하도록 형성된 배관 및 다양한 구조물을 의미하는 것으로서, 이 외에도 연료 가스가 이동 가능한 형태를 가지는 구성이라면 모두 적용이 가능할 것이다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템은 분사부(110) 및 검출부(120)를 포함할 수 있다. 먼저, 분사부(110)는 연료공급라인(S) 상에 검출액을 분사하는 기능을 수행하며, 저장 공간(111), 압력 펌프(112), 분사 라인(113) 및 분사 노즐(114)의 세부 구성으로 이루어질 수 있다. 저장 공간(111)에는 검출액이 저장되고, 압력 펌프(112)는 저장 공간(111)에 구비되어 검출액에 압력을 가해 외부로 토출시키는 작업을 수행할 수 있다. 분사 라인(113)은, 저장 공간(111)과 연결되되 연료공급라인(S)의 상부에서 연료공급라인(S)의 길이 방향을 따라 구비되고, 분사 노즐(114)은 이러한 분사 라인(113) 상에 소정 간격마다 배치되되 하방을 향해 형성될 수 있다. 이러한 분사부(110)의 구성들을 적용하면, 검출액은 압력 펌프(112)의 압력에 의해 저장 공간(111)에서 토출되어 분사 라인(113)을 따라 이동되며, 분사 노즐(114)을 통해 외부로 분사되도록 제어될 수 있다. 이어서, 검출부(120)는 연료공급라인(S) 상에서 누설된 연료 가스와 검출액이 반응하여 발생하는 반응물을 검지하여 연료 가스의 누설 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 반응물이란 연료공급라인(S)의 외부로 누설되는 고온의 연료 가스와 검출액이 만나면서 형성되는 것으로, 예를 들어, 스모그의 형태로 생성될 수 있으며, 이 외에도 검출부(120)를 통해 검출될 수 있는 모든 형태를 포함할 수 있다. 즉, 연료공급라인(S) 외부로 누설된 연료 가스가 검출액과 반응하여 대기 중에 스모그 형태의 반응물을 발생시킬 수 있다. 검출부(120)는 감지된 반응물의 발생 위치에 기초하여, 연료 가스의 누설 발생 위치를 검출할 수 있다. 검출부(120)는 카메라(121) 및 검출 센서(122) 중 적어도 하나를 구비할 수 있으며, 이를 통해 검출된 반응물 정보에 기초하여 누설 정보를 도출할 수 있다. 여기서, 반응물 정보는, 반응물의 발생 위치, 반응물의 크기 및 농도 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 누설 정보는, 연료 가스의 누설 여부, 정확한 누설 발생 위치, 누설 범위, 누설 유량 및 누설된 연료 가스의 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 일 예로서, 카메라(121)는 분사부(110)의 상부에 구비되어 연료공급라인(S)을 따라 길이방향으로 소정 간격마다 구비되어, 반응물의 발생 위치, 크기에 대한 이미지 혹은 영상과 같은 시각 정보를 출력할 수 있다. 이러한 시각 정보를 토대로 누설 발생 위치와 누설 범위를 포함하는 누설 정보를 검출할 수 있다. 또한, 검출 센서(122)는 연료공급라인(S) 주위에 소정 간격마다 구비되어, 대기 중 온도, 습도, 및 생성된 반응물의 농도와 같은 비 시각 정보를 검출할 수 있다. 이러한 비 시각 정보는, 누설 가스의 유량, 단위 부피당 농도와 같은 누설 정보를 예측하는 데 활용될 수 있게 된다. 이와 같이, 반응물 정보와 누설 정보를 활용하면, 정확한 누설 발생 위치와 누설 범위 및 이동 경로를 예측할 수 있게 되므로 이를 고려하여 신속하고 정밀한 대처 작업이 가능해진다. 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 검출 시스템은 감지부(130) 및 제어부(미도시)의 구성을 더 포함할 수 있다. 계속해서 도 2를 참조하면, 감지부(130)는 연료공급라인(S)의 주위에 적어도 하나 구비되어 연료공급라인(S) 주위의 가스 정보를 감지하며, 제어부(미도시)는 감지된 가스 정보에 기초하여 분사부(110)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 가스 정보는, 감지된 가스의 종류, 농도, 감지 구역 및 감지 시각 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 제어부는, 상기 가스 정보에 기초하여, 분사부(110)의 동작 범위를 결정하고, 분사부(110)의 분사 라인(113) 상에 형성된 각각의 분사 노즐(114)의 개방 및 폐쇄를 선택적으로 제어 가능하도록 마련될 수 있다. 이러한 감지부(130)와 제어부의 구성을 채택하는 경우, 일 실시예에서, 특정 구역의 연료공급라인(S)에만 검출액을 분사함으로써 연료공급라인(S)의 부분 검사가 가능하게 되므로, 원하는 검사 구간을 자유롭게 선택할 수 있는 이점을 가진다. 즉, 일 예로서, 1차적으로 감지부(130)를 통해 연료공급라인(S) 주위의 연료 가스의 누출 발생 여부가 감지되면, 2차 검사가 필요한 해당 구역에만 검출액을 분사하여 검출 작업이 이루어짐에 따라 누출액의 사용량을 현저하게 절감할 수 있게 된다. 또한, 일 실시예에서, 감지부(130)로부터 가스 누출의 감지 과정을 생략하고, 필요 시 언제든 연료공급라인(S)에 검출액을 분사하여 가스의 누출 여부를 검사할 수도 있다. 일 예로서, 유사 시 누수의 발생 여부의 긴급 확인을 필요로 하는 경우에는, 연료공급라인(S) 주위의 가스 감지 단계를 생략하고 모든 연료공급라인(S)에 검출액을 동시에 분사함으로써, 보다 신속하게 누수 발생을 검출할 수 있게 된다. 이에 더하여, 일 실시예에서, 본 발명의 가스 누설 검출 시스템은 알림부(미도시)의 구성을 더 포함할 수 있다