누설 검출 장치{Apparatus for detecting leakage}
본 발명은 누설 검출 장치에 관한 것이다.
한정된 자원에 의해 해저에 매장된 원유나 가스와 같은 해양 자원을 채취할 필요가 있다. 이에 따라 해저에 매장된 해양 자원을 개발하기 위해 해저에 배치되는 해저구조물이 개발되고 있다. 예를 들어, 파이프, 밸브, 또는 세퍼레이터와 같은 해저구조물이 해저에서 작동하도록 개발되어 배치되고 있는 실정이다. 위와 같은 해저구조물은 심해의 해저에서 높은 수압을 견디며 작동할 수 있다. 이 과정에서, 해저구조물은 수압 또는 해류, 해저구조물 내부를 통과하는 해양 자원 등의 영향으로 손상이 발생될 수 있다. 이 경우, 해저구조물을 통과하는 해양 자원은 손상이 발생한 해저구조물에서 해저로 누설될 수 있다. 해저로 누설된 해양 자원은 환경적 측면 또는 작업의 안전 측면에서 심각한 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서, 해저에 배치되는 해저구조물에 대한 누설을 효과적으로 검출할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예는, 해저에 배치되는 해저구조물의 누설을 효과적으로 검출할 수 있는 누설 검출 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해저에 배치되는 해저구조물에 대한 누설을 검출하는 누설 검출 장치로서, 상기 해저구조물을 둘러싸는 하우징; 양단부가 상기 하우징에 연결되고, 상기 해저구조물과 상기 하우징이 형성하는 사이 공간에 채워지는 제1유체의 순환경로를 제공하는 순환라인; 상기 순환라인 상에 설치되고, 상기 제1유체를 순환시키는 펌프; 및 상기 순환라인 상에 설치되고, 상기 해저구조물 내부의 제2유체가 상기 사이 공간으로 누설되는 것을 감지하는 센서부를 포함하는, 누설 검출 장치가 제공될 수 있다. 상기 순환라인에는 상기 제1유체를 일방향으로만 이동하게 하는 일방향밸브가 설치될 수 있다. 상기 제1유체는 상기 하우징 주변의 해수이고, 상기 해수는 상기 펌프가 공급동작을 할 때, 상기 순환라인에 연결된 연결라인을 통해 상기 사이 공간으로 공급될 수 있다. 상기 연결라인에는 상기 연결라인을 개폐시키는 밸브가 설치될 수 있다. 상기 해저구조물을 해상으로 부상시킬 필요가 있는 경우, 상기 사이 공간으로 공기를 공급하는 공기공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 사이 공간과 상기 하우징의 외부 사이 압력차를 측정하는 차압부를 더 포함할 수 있다. 상기 펌프 및 상기 공기공급부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 해저구조물을 해상으로 부상시킬 필요가 있는 것으로 판단되면, 상기 제1유체가 상기 하우징 외부로 배출되도록 상기 펌프의 동작을 제어하고, 상기 차압부의 측정값을 수신하고, 수신한 측정값이 일정하게 유지되도록 상기 공기공급부의 동작을 제어할 수 있다. 상기 사이 공간으로 공급된 공기는 상기 상기 하우징에 대해 부력을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하우징과 해저구조물이 형성하는 사이 공간에 채워지는 제1유체를 순환시킴으로써 해저구조물에 대한 누설 검출 작업을 연속적이며 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 사이 공간에 공기를 공급하여 해상 구조물을 해상으로 부상시킴으로써, 해저구조물에 대한 수리 또는 유지보수 작업을 해상에서 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예예 따른 누설 검출 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 검출 장치를 나타내는 모습이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)는 하우징(110), 순환라인(120), 펌프(130), 및 센서부(140)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)는 해저에 배치되는 해저구조물(10)에 대한 누설을 검출하는 장치이다. 여기서, 해저구조물(10)은 원유나 가스와 같은 해양 자원의 개발을 위해 해저에 배치되는 파이프, 밸브, 또는 세퍼레이터와 같은 시추장비일 수 있다. 해저구조물(10)은 수압 또는 해류 등 다양한 원인에 의해 손상될 수 있다. 해양 자원은 해저구조물(10) 내부를 통과하는 과정에서, 해저구조물(10)의 손상 부위를 통해 해저로 누설될 수 있다. 하우징(110)은 해저구조물(10)을 둘러싼다. 예컨대, 하우징(110)은 도 1과 같이 해저 환경에 대해 밀폐되는 박스 구조를 가질 수 있다. 이때, 하우징(110)은 해저구조물(10)과 사이에 공간을 형성할 수 있다. 하우징(110)과 해저구조물(10)이 형성하는 사이 공간(111)에는 제1유체가 채워진다. 이때, 제1유체는 하우징(110) 주변의 해수일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 순환라인(120)은 양단부가 하우징(110)에 연결된다. 예컨대, 도 1에 도시되는 바와 같이, 순환라인(120)의 일단부는 하우징(110)의 일측 하부에 연결되고, 순환라인(120)의 타단부는 하우징(110)의 일측 상부에 연결될 수 있다. 순환라인(120)은 사이 공간(111)에 채워진 제1유체의 순환경로를 제공할 수 있다. 이 경우, 제1유체는 사이 공간(111)과 순환라인(120) 사이를 이동하며 순환할 수 있다. 펌프(130)는 순환라인(120) 상에 설치된다. 펌프(130)는 제1유체를 순환시킬 수 있다. 다시 말해, 펌프(130)는 제1유체가 사이 공간(111)과 순환라인(120) 사이를 순환하도록 작동할 수 있다. 이때, 순환라인(120)에는 일방향밸브(121)가 설치될 수 있다. 일방향밸브(121)는 제1유체를 일방향으로만 이동하게 할 수 있다. 한편, 펌프(130)는 제1유체를 사이 공간(111)으로 공급시키거나 하우징(110) 외부로 배출시키도록 작동할 수 있다. 이에 관해서는 후술한다. 이러한 펌프(130)는 양방향 펌프(130)일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 센서부(140)는 순환라인(120) 상에 설치된다. 센서부(140)는 해저구조물(10) 내부의 제2유체가 사이 공간(111)으로 누설되는 것을 감지한다. 보다 상세히, 해저구조물(10)에 누설이 발생하는 경우, 해저구조물(10) 내부의 제2유체는 사이 공간(111)으로 누설될 수 있다. 누설된 제2유체는 사이 공간(111)에 채워진 제1유체와 혼합되고, 제1유체와 함께 순환경로를 따라 이동할 수 있다. 이 경우, 센서부(140)는 제1유체와 혼합되어 이동하는 제2유체를 감지함으로써 용이하게 해저구조물(10)의 누설을 검출할 수 있다. 예컨대, 제2유체는 원유 또는 가스와 같은 해양 자원일 수 있다. 이때, 제1유체가 해수인 경우, 제2유체는 해저구조물(10)에서 누설되어 제1유체와 혼합되어 이동하더라도, 제1유체와 구분되어 용이하게 감지될 수 있다. 한편, 하우징(110) 주변의 해수가 제1유체로 사용되는 경우, 해수는 펌프(130)가 공급동작을 할 때, 순환라인(120)에 연결된 연결라인(150)을 통해 사이 공간(111)으로 공급될 수 있다. 이때, 연결라인(150)은 도 1과 같이 순환라인(120)의 일측에서 연장 형성될 수 있다. 연결라인(150)에는 연결라인(150)을 개폐시키는 밸브(151)가 설치될 수 있다. 해수가 연결라인(150)을 통해 사이 공간(111)으로 공급될 때, 밸브(151)는 연결라인(150)을 개방할 수 있다. 사이 공간(111)에 채워진 해수가 순환경로를 따라 순환할 때, 밸브(151)는 연결라인(150)을 폐쇄할 수 있다. 본 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)는 공기공급부(160)를 더 포함할 수 있다. 공기공급부(160)는 사이 공간(111)으로 공기를 공급시킬 수 있다. 예컨대, 공기공급부(160)는 도 1과 같이 하우징(110)에 지지될 수 있다. 사이 공간(111)으로 공급된 공기는 하우징(110)에 대해 부력을 제공할 수 있다. 이 경우, 하우징(110)은 해저구조물(10)과 함께 해상으로 부상할 수 있다. 공기공급부(160)는 공기탱크 및 펌프(130)를 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 공기공급부(160)는 해저구조물(10)을 해상으로 부상시킬 필요가 있는 경우 작동할 수 있다. 예컨대, 해저구조물(10)의 누설이 발생한 경우, 해저구조물(10)에 대한 수리 또는 교체를 위해 해저구조물(10)을 부상시킬 필요가 있다. 또는 해저구조물(10) 또는 누설 검출 장치(100)에 대한 통상적인 유지 보수 작업을 위해 해저구조물(10) 또는 누설 검출 장치(100)를 부상시킬 필요가 있다. 이 경우, 공기공급부(160)가 작동하여 해저구조물(10) 또는 누설 검출 장치(100)가 해상으로 부상하면, 해상에서 용이하게 수리, 교체 또는 유지 보수 작업을 용이하게 수행할 수 있다. 본 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)는 차압부(170)를 더 포함할 수 있다. 차압부(170)는 사이 공간(111)과 하우징(110)의 외부 사이 압력차를 측정할 수 있다. 본 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)는 제어부(180)를 더 포함할 수 있다. 제어부(180)는 펌프(130) 및 공기공급부(160)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(180)는 해저구조물(10)을 해상으로 부상시킬 필요가 있는 것으로 판단되면, 해저구조물(10)이 부상하도록 펌프(130) 및 공기공급부(160)의 동작을 제어할 수 있다. 일례로, 센서부(140)가 제2유체의 누설을 감지하면, 제어부(180)는 센서부(140)로부터 누설신호를 수신하고, 설정된 알고리즘에 의해 해저구조물(10)을 해상으로 부상시킬 필요가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 해저구조물(10)을 해상으로 부상시킬 필요가 있는 경우, 제어부(180)는 해저구조물(10)이 부상하도록 펌프(130) 및 공기공급부(160)의 동작을 제어할 수 있다. 다른 예로, 센서부(140)가 제2유체의 누설을 감지하면, 제어부(180)는 센서부(140)로부터 누설신호를 수신하고, 이를 해상의 작업자에게 송신할 수 있다. 작업자는 제2유체의 누설을 인지하고, 입력부(미도시)를 통해 부상신호를 입력할 수 있다. 제어부(180)는 부상신호를 수신하면, 해저구조물(10)을 해상으로 부상시킬 필요가 있는 것으로 판단하고, 해저구조물(10)이 부상하도록 펌프(130) 및 공기공급부(160)의 동작을 제어할 수 있다. 해저구조물(10)을 부상시킬 필요가 있는 것으로 판단된 경우, 제어부(180)는 제1유체가 하우징(110) 외부로 배출되도록 펌프(130)의 동작을 제어할 수 있다. 이 경우, 제1유체는 사이 공간(111)에서 연결라인(150)을 통해 하우징(110) 외부로 배출될 수 있다. 이때, 연결라인(150)의 밸브(151)는 개방될 수 있다. 그리고 제어부(180)는 차압부(170)의 측정값을 수신하고, 수신한 측정값이 일정하게 유지되도록 공기공급부(160)의 동작을 제어할 수 있다. 이 경우, 하우징(110)은 해상으로 부상하는 과정에서, 수심의 변화에 따른 압력차에 의한 손상이 방지될 수 있다. 한편, 사이 공간(111)으로 공기가 공급될 때, 제1유체는 공기의 압력에 의해 하우징(110) 외부로 밀려날 수 있다. 이 경우, 제1유체는 펌프(130)의 동작과 함께 신속하고 용이하게 하우징(110) 외부로 배출될 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 본 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)는 하우징(110)과 해저구조물(10)이 형성하는 사이 공간(111)에 채워지는 제1유체를 순환시킴으로써 해저구조물(10)에 대한 누설 검출 작업을 연속적이며 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 사이 공간(111)에 공기를 공급하여 해상 구조물을 해상으로 부상시킴으로써, 해저구조물(10)에 대한 유지보수 작업이 해상에서 용이하게 수행될 수 있다. 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 검출 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)의 작동에 관하여 설명한다. 먼저, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 누설 검출 장치(100)는 하우징(110)이 해저에 배치된 해저구조물(10)을 둘러싸도록 해저에 배치될 수 있다. 도 2를 참조하면, 해저구조물(10)과 하우징(110)이 형성하는 사이 공간(111)에 제1유체가 채워질 수 있다. 이 경우, 제1유체는 하우징(110) 주변의 해수일 수 있다. 이때, 제어부(180)는 해수가 사이 공간(111)으로 공급되도록 펌프(130)를 제어할 수 있다. 연결라인(150)의 밸브(151)는 개방될 수 있다. 이 경우, 해수는 도 2와 같이 연결라인(150)을 이동하여 순환라인(120)의 일단부를 통해 사이 공간(111)으로 공급될 수 있다. 도 3을 참조하면, 사이 공간(111)에 채워진 해수는 사이 공간(111)과 순환라인(120)을 이동하며 순환할 수 있다. 해수가 사이 공간(111)에 채워진 경우, 연결라인(150)의 밸브(151)는 폐쇄될 수 있다. 제어부(180)는 해수가 순환하도록 펌프(130)를 제어할 수 있다. 예컨대, 해수는 순환라인(120)의 일단부에서 사이 공간(111)으로 이동하고, 사이 공간(111)에서 순환라인(120)의 타단부로 이동하는 순환경로를 따라 순환할 수 있다. 이때, 일방향밸브(121)는 해수가 순환경로의 반대방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 해저구조물(10)에 누설이 발생한 경우, 센서부(140)는 해수가 순환하는 과정에서 제2유체가 사이 공간(111)으로 누설된 것을 감지할 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 해저구조물(10)을 해상으로 부상시킬 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 제어부(180)는 해수가 하우징(110) 외부로 배출되도록 펌프(130)의 동작을 제어하고, 공기가 사이 공간(111)으로 공급되도록 공기공급부(160)의 동작을 제어할 수 있다. 도 4를 참조하면, 사이 공간(111)에 채워진 해수는 하우징(110) 외부로 배출될 수 있다. 이때, 공기공급부(160)는 사이 공간(111)으로 공기를 공급할 수 있다. 공급된 공기는 해수를 대체하며 사이 공간(111)을 채우고, 하우징(110)에 대해 부력을 제공할 수 있다. 도 5를 참조하면, 하우징(110)은 사이 공간(111)으로 공급된 공기에 의한 부력으로 해저구조물(10)과 함께 부상할 수 있다. 이때, 차압부(170)는 사이 공간(111)과 하우징(110) 외부의 압력차를 측정할 수 있다. 제어부(180)는 하우징(110)이 부상하는 과정에서, 차압부(170)의 측정값이 일정하게 유지되도록 공기공급부(160)의 동작을 제어할 수 있다. 이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 해저구조물
100: 누설 검출 장치
110: 하우징
111: 사이 공간
120: 순환라인
121: 일방향밸브
130: 펌프
140: 센서부
150: 연결라인
151: 밸브
160: 공기공급부
170: 차압부
180: 제어부 |
