충수된 지상 탱크 저판부에서 발생하는 AE 신호 특성을 관찰하여 누수 등 손상에 대한 신호를 분석, 평가하였다. EMI잡음신호를 에너지, 카운트. 지속시간 등과 누적진폭 분포상의 기울기를 비교 분석하여 제거하였다. EMI 신호는 높은 에너지 카운트, 지속시간을 나타내며, 누적 분포상에서 큰 기울기를 갖는 특성을 보였다. 남은 AE 신호의 위치표정과 클러스터 분석을 통해 부식손상의 가능성을 추정할 수 있었으며 총 20개의 클러스터로 에너지는 최대 11,990에서 8,565까지 이벤트는 최대 8에서 5까지 나타났다. 개방에 의한 손상확인을 하지 못했으나 보다 높은 고감도의 센서와 문턱값을 60dB 이상 높여서 평가한 다면 보다 정확한 발생위치 추정이 가능하리라 본다.
충수된 지상 탱크 저판부에서 발생하는 AE 신호 특성을 관찰하여 누수 등 손상에 대한 신호를 분석, 평가하였다. EMI 잡음신호를 에너지, 카운트. 지속시간 등과 누적진폭 분포상의 기울기를 비교 분석하여 제거하였다. EMI 신호는 높은 에너지 카운트, 지속시간을 나타내며, 누적 분포상에서 큰 기울기를 갖는 특성을 보였다. 남은 AE 신호의 위치표정과 클러스터 분석을 통해 부식손상의 가능성을 추정할 수 있었으며 총 20개의 클러스터로 에너지는 최대 11,990에서 8,565까지 이벤트는 최대 8에서 5까지 나타났다. 개방에 의한 손상확인을 하지 못했으나 보다 높은 고감도의 센서와 문턱값을 60dB 이상 높여서 평가한 다면 보다 정확한 발생위치 추정이 가능하리라 본다.
Under the AE methods, the valid condition analysis and evaluation the leak etc, resulted by the AE signal pattern on the bottom plate of ground tank at full. In next more, the gradient of accumulation amplitude distribution analysis and comparison the energy, count, and duration time that noise of E...
Under the AE methods, the valid condition analysis and evaluation the leak etc, resulted by the AE signal pattern on the bottom plate of ground tank at full. In next more, the gradient of accumulation amplitude distribution analysis and comparison the energy, count, and duration time that noise of EMI signal were removed. EMI signal showed height-energy, count, and duration time, it also appeared great gradient of accumulation distribution. Then, with the pure remaining AE signals cluster analysis and location. It would possibly assume of damage with corrosion. Total cluster 20 and energy showed between the maximum 11,990 and 8,565 which is much lower than above figure and event number showed from 8 to 5. Even when it difficult to certify damage by open, as it is raised higher height-sensitivity and threshold by 60 dB. It would possibly presume of location source more accurately.
Under the AE methods, the valid condition analysis and evaluation the leak etc, resulted by the AE signal pattern on the bottom plate of ground tank at full. In next more, the gradient of accumulation amplitude distribution analysis and comparison the energy, count, and duration time that noise of EMI signal were removed. EMI signal showed height-energy, count, and duration time, it also appeared great gradient of accumulation distribution. Then, with the pure remaining AE signals cluster analysis and location. It would possibly assume of damage with corrosion. Total cluster 20 and energy showed between the maximum 11,990 and 8,565 which is much lower than above figure and event number showed from 8 to 5. Even when it difficult to certify damage by open, as it is raised higher height-sensitivity and threshold by 60 dB. It would possibly presume of location source more accurately.
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문제 정의
본 연구는 가동 중인 지상 탱크 저판부에서 발생하는 부식 감육과 공식 등의 부식 손상에 의한 저판부의 AE 신호 특성을 확인하고 현장 적용의 기초자료로 활용하기 위한 목적으로 직경 60 m인 지상탱크에 신호검출을 위한 센서와 내부의 응축 잡음 등의 제거를 위한 가드 센서를 설치하여 AE 데이터를 수집하였다. 바람 및 기계적 진동 등 기타 여러 환경 잡음을 걸러내는 일련의 과정으로 AE신호의 히트(hits), 이벤트 (event), 카운트(counts), 지속시간(duration), 상승시간 (rise time), 진폭(amplitude), 에너지(energy) 등의 AE 활동(activity) 특성을 비교 분석 [8, 9]하므로 저판부의 감육과 누수(부식에 의한 누설 및 균열) 등 손상에 대한 상태를 평가하고자 하였다.
본 연구는 충수된 지상 탱크 저판부에서 발생하는 AE 신호 특성을 관찰하여 누수 등 손상에 대한 신호를 분석, 평가하여 아래와 같은 결과를 얻었다.
제안 방법
걸러진 AE 신호를 가지고 군집 분석(cluster analysis) 을 수행하였다. 감육 결함의 가능성이 높은 잠재적 누설 신호들 중 높은 에너지와 많은 이벤트를 가진 집단을 클러스터로 묶어 Fig.
AE 법에 의한 탱크 저판부의 부식손상 평가 시험은 통상 1시간 계측으로 실시된다[4-7]. 그러나 개별 센서에서 잡음 신호가 검출되는 경우에는 계측 시간을 연장하여 잡음이 없는 시간대의 것을 이용하여 해석할 필요가 있으므로본 시험은 약 3시간 동안 측정하였다.
바람 및 기계적 진동 등 기타 여러 환경 잡음을 걸러내는 일련의 과정으로 AE신호의 히트(hits), 이벤트 (event), 카운트(counts), 지속시간(duration), 상승시간 (rise time), 진폭(amplitude), 에너지(energy) 등의 AE 활동(activity) 특성을 비교 분석 [8, 9]하므로 저판부의 감육과 누수(부식에 의한 누설 및 균열) 등 손상에 대한 상태를 평가하고자 하였다.
AE 장비의 외부 입력으로 풍속계 (anemometer)의 신호를 입력한다. 원주 방향에 대하여 등 간격으로 12.5 m 간격을 두어 지상에서 1 m 높이에 1단(이하 실측센서), 2 m 높이에 2단(이하 가드 센서)으로 각 15개씩 총 30개를 배치하였고 Fig. 2 는 센서배치를 나타낸다.
음향방출 실험을 위한 저장탱크는 잡음을 최소화하기 위해 시험 24시간 전 연결 밸브를 닫고 유체의 유동을 최소화 하였다.
침전물(sludge) 의 높이를 고려하여 탱크 하부의 AE 감지를 위한 센서와 지붕부의 액체 낙하에 기인한 잡음을 제거할 목적으로 센서를 총 2단으로 배열하였다. Fig.
탱크 벽면을 3차례 타격하여 음파의 전달을 통하여 센서의 전체적인 감도와 위치표정(부착 감도)을 확인하였다.
풍속계와 누설감시기 (leak monitor)를 사용하여 탱크 주변에 부는 바람의 유입 및 유출 관 내부의 유체이동 등에 의한 배경 잡음 정보를 취득한 다음 최적의 신호 데이터를 얻기 위해 문턱값(threshold), 이득(gain), 증폭 등을 조절하였다. 측정을 위한 AE 장비로는 PAC사의 32 Channel Disp AE Work Station0] 사용되었고 시험을 통한 AE 데이터는 3시간동안 실시간으로 시스템에 저장되었으며 AE 시험의 개략적인 정보는 Table 2에 나타내었다.
대상 데이터
본 시험에서 사용된 저장탱크는 1989년 건설되어 17 년간 사용 중인 물(water) 저장탱크로 전기방식 및 절연체를 사용하지 않고 내면 라이닝이 없으며 제원은 Table 1과 같다.
음향방출 탐지를 위해 사용된 센서는 PAC사의 전치 증폭기 (pre-amplifier)가 내장된 공진주파수 60 kHz의 R6I를 사용하였다. 신호의 감쇠를 고려하여 외장 전치
접촉 매질로는 진공 그리스(vacuum grease)를 사용하였으며 센서의 고정을 위해 마그네틱 홀더 (magnetic holder)와 고정테이프를 사용하였다.
조절하였다. 측정을 위한 AE 장비로는 PAC사의 32 Channel Disp AE Work Station0] 사용되었고 시험을 통한 AE 데이터는 3시간동안 실시간으로 시스템에 저장되었으며 AE 시험의 개략적인 정보는 Table 2에 나타내었다.
성능/효과
1) 시험 진행 동안 발생되는 EMI 잡음신호의 히트와 진폭의 관계를 고려할 때 0.125 이상의 기울기를 나타낸다.
2) EMI 잡음신호는 높은 에너지와 카운트를 나타내며 높은 지속시 간(105 偈 이상)을 나타냄으로 평가에서 여과 가능하다.
3) 실험 중 센서의 접촉이상 등의 감도는 상승 시간의 변화로 확인할 수 있다.
부식손상 평가 시험은 통상 1시간 계측으로 00:00~ 01:00의 측정 결과를 이용하였고 EMI 연속 신호가 탐지된 CH 3과 CH 1G올 제외한 모든 채널에서 균일한 신호를 얻었다. CH 3과 CH 10의 연속된 신호를 여과한 후 CH 3은 어떤 히트도 남아 있지 않았고 CH 10 은 단지 7개의 히트만이 남았으나 분석의 정확성을 위해 이 두 채널을 제외한 나머지 13개의 채널을 이용하여 측정한 신호의 발생원 위치표정 결과를 Fig.
샤프심 파괴 (0.3 mm pencil break test) 시험을 실시하여 발생한 인공 AE 신호가 90±2 dB내의 진폭 감도 범위 내에 있는 것을 각각 확인하였다. 또한, 나무망치로
시험 중 02:21:19부터 평균 2 m/sec이던 풍속이 11.5 m/sec로 증가하였다. Fig.
시험을 진행하는 동안 EMI와 기계적인 소음 및 내부 응축, 풍속변화에 의한 배경잡음이 나타났다. 발생한 EMI는 두 종류로 하나는 매우 짧은 AE 카운트를 가진 신호이며 전체 채널에서 카운트의 low level을 4로 high level을 伸로 프론트 엔드 필터 세팅에 의해 필터링하여 제거하였다.
130의 1개의 특성 기울기를 나타냈다. 이 두 번째 EMI 신호는 높고 일정한 지속시간과 높은 에너지 및 카운트의 특징을 갖는 신호로 누적 진폭분포에서 특성 기울기를 가지므로 전체 기울기에도 매우 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
후속연구
17에서 보듯이 단지 히트 수가 대폭 낮아진 것으로 보아 센서의 접촉 불량으로 인한 감도 저하로 판단된다. 실측 센서에서도 다른 요인에 의한 변화가 없다면 상승시간의 비교로 실험 중 센서의 감도를 추정할 수 있을 것으로 본다. 탱크 지붕에 응결된 물방울의 낙하에 의한 신호는 반드시 실측센서보다 가드센서에서 먼저 검출되기 때문에 신호의 검출 시간차로 용의하게 인식되며 제거가 가능하다.
탱크 개방이 어려워 직접적인 손상확인하지 못하였으나 보다 고감도의 센서를 이용하고 문턱 값을 60 dB 이상 높여서 평가한다면 보다 정확한 발생위치 추정이 가능하리라 본다.
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