도시가스사업법령에 따라 지하에 매설된 도시가스 배관에는 전기부식 방지조치를 하도록 하고 있으며, 테스트 박스에서 배관의 방식전위를 1년마다 측정하도록 하고 있다. 그런데, 도심에 설치된 테스트 박스(T/B)의 경우 대부분 차량이 통행하는 도로위에 설치되어 있어 전위를 측정할 때 어려움이 있다. 즉, 전위를 측정하기 위해서는 차량을 통제하거나, 교통량이 적은 심야에 실시해야 하는 등 어려움이 있다. 본 연구에서는 이러한 방식전위 측정의 문제점을 해결하기 위하여 차량을 타고 이동하면서 테스트박스의 전위를 측정하는 방법을 연구하였다. 도로위에 설치된 테스트박스 하부에 기준전극과 데이터로거를 설치하고, 차량이 이동하면서 데이터로거로부터 방식 전위를 수신하는 방법으로 시험 연구를 진행하였다. 테스트 박스가 도로위에 설치되어 있어 전파를 송수신하는 데 어려움이 있어 안테나 방식을 변경해 가면서 가장 효과적인 방법을 채택하기로 하였다. 개발한 방법을 도시가스사의 실제 테스트박스에 적용한 결과 이 방법은 기존의 측정방법보다 20배 이상 시간을 절약할 수 있었다.
도시가스사업법령에 따라 지하에 매설된 도시가스 배관에는 전기부식 방지조치를 하도록 하고 있으며, 테스트 박스에서 배관의 방식전위를 1년마다 측정하도록 하고 있다. 그런데, 도심에 설치된 테스트 박스(T/B)의 경우 대부분 차량이 통행하는 도로위에 설치되어 있어 전위를 측정할 때 어려움이 있다. 즉, 전위를 측정하기 위해서는 차량을 통제하거나, 교통량이 적은 심야에 실시해야 하는 등 어려움이 있다. 본 연구에서는 이러한 방식전위 측정의 문제점을 해결하기 위하여 차량을 타고 이동하면서 테스트박스의 전위를 측정하는 방법을 연구하였다. 도로위에 설치된 테스트박스 하부에 기준전극과 데이터로거를 설치하고, 차량이 이동하면서 데이터로거로부터 방식 전위를 수신하는 방법으로 시험 연구를 진행하였다. 테스트 박스가 도로위에 설치되어 있어 전파를 송수신하는 데 어려움이 있어 안테나 방식을 변경해 가면서 가장 효과적인 방법을 채택하기로 하였다. 개발한 방법을 도시가스사의 실제 테스트박스에 적용한 결과 이 방법은 기존의 측정방법보다 20배 이상 시간을 절약할 수 있었다.
According to the urban gas business law, electrical corrosion prevention measures shall be installed to the buried gas pipelines and the pipe-to-soil potentials should be measured at the test box at least once a year. Most of the test boxes installed in urban area are usually located on the road whe...
According to the urban gas business law, electrical corrosion prevention measures shall be installed to the buried gas pipelines and the pipe-to-soil potentials should be measured at the test box at least once a year. Most of the test boxes installed in urban area are usually located on the road where the vehicle travels, therefore, it is difficult to measure the CP potentials at the test boxes. That is, we need traffic control when carrying out the measurement of the CP potentials on daytime when the traffic is heavy, or we have to measure the potentials in the late night when the traffic is light. To solve these difficulties, we have studied remotely CP potential measuring method by using the patrol car. We have installed solid reference electrodes and data loggers under the test boxes on the site and received the CP potentials from the data loggers when the vehicle moves. It was difficult to send and receive the data because the data logger was located under the ground. We have applied 3 different method including 2 antenna systems to achieve best effective way in receiving the data. We have found the remote CP measuring method by using a car can save more 20 times of measuring time than conventional measuring methods.
According to the urban gas business law, electrical corrosion prevention measures shall be installed to the buried gas pipelines and the pipe-to-soil potentials should be measured at the test box at least once a year. Most of the test boxes installed in urban area are usually located on the road where the vehicle travels, therefore, it is difficult to measure the CP potentials at the test boxes. That is, we need traffic control when carrying out the measurement of the CP potentials on daytime when the traffic is heavy, or we have to measure the potentials in the late night when the traffic is light. To solve these difficulties, we have studied remotely CP potential measuring method by using the patrol car. We have installed solid reference electrodes and data loggers under the test boxes on the site and received the CP potentials from the data loggers when the vehicle moves. It was difficult to send and receive the data because the data logger was located under the ground. We have applied 3 different method including 2 antenna systems to achieve best effective way in receiving the data. We have found the remote CP measuring method by using a car can save more 20 times of measuring time than conventional measuring methods.
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문제 정의
본 연구에서는 이러한 방식전위 측정방법의 문제점을 해결하기 위하여 차량을 이용한 원격전위 측정 방법을 연구하였다. 매설배관의 방식전위를 원격으로 측정하기 위하여 고체기준전극과 데이터 로거를 테스트 박스 하부에 설치하고 차량을 이용하여 테스트 박스 옆을 지나면서 데이터로거로부터 측정된 데이터를 수신하는 방법을 적용하였다.
본 연구에서는 현재의 매설배관의 방식전위 측정 시의 문제점인 교통통제 및 교통사고 위험성 등의 문제를 해결하고자 차량을 이용한 원격전위 측정 방법을 연구하였다. 고체기준전극과 저전력기반의 데이터로거를 도로상에 설치되어 있는 테스트박스의 하부에 설치하고, 차량에 게이트웨이와 안테나를 설치한 후 차량이 테스트박스 옆을 지나가면서 데이터로거로부터 측정된 방식전위 값을 수신하는 방법을 사용하였다.
제안 방법
본 연구에서는 현재의 매설배관의 방식전위 측정 시의 문제점인 교통통제 및 교통사고 위험성 등의 문제를 해결하고자 차량을 이용한 원격전위 측정 방법을 연구하였다. 고체기준전극과 저전력기반의 데이터로거를 도로상에 설치되어 있는 테스트박스의 하부에 설치하고, 차량에 게이트웨이와 안테나를 설치한 후 차량이 테스트박스 옆을 지나가면서 데이터로거로부터 측정된 방식전위 값을 수신하는 방법을 사용하였다.
본 연구에서는 이러한 방식전위 측정방법의 문제점을 해결하기 위하여 차량을 이용한 원격전위 측정 방법을 연구하였다. 매설배관의 방식전위를 원격으로 측정하기 위하여 고체기준전극과 데이터 로거를 테스트 박스 하부에 설치하고 차량을 이용하여 테스트 박스 옆을 지나면서 데이터로거로부터 측정된 데이터를 수신하는 방법을 적용하였다. 데이터 로거를 지면 아래에 설치함으로써 발생하는 데이터 송수신의 문제를 해결하기 위해 안테나 시스템을 변경하는 등 여러 방식을 적용하고 가장 효과적인 방법을 채택하기로 하였다.
차량을 이용한 방식전위 원격 측정을 위해 국내에서는 처음으로 고체기준전극을 개발하고, 개발한 고체기준전극이 지속적으로 정상적인 전위값을 출력하는 지를 확인하기 위한 시험을 한국가스안전공사 교육원 시험장에서 지난 1년간 실시하였다. 시험 결과, 현장에서 포화황산동 기준전극을 이용하여 측정한 값과 고체기준전극과 데이터로거를 이용하여 무선으로 전송된 값의 차이가 없음을 확인하였으며, 동 고체기준전극을 이용하여 도심에 설치된 테스트 박스의 전위를 차량을 이용하여 측정하는데 사용할수 있음을 확인하였다[2].
성능/효과
데이터 로거를 지면 아래에 설치함으로써 발생하는 데이터 송수신의 문제를 해결하기 위해 안테나 시스템을 변경하는 등 여러 방식을 적용하고 가장 효과적인 방법을 채택하기로 하였다. 개발한 방법을 도시가스사의 실제 테스트박스에 적용한 결과 개발한 방법은 기존의 측정방법보다 20배 이상 측정 시간을 절약할 수 있음을 확인하였다.
데이터 수신율을 높이기 위한 최적의 방법을 찾기 위해 데이터로거측에 설치된 안테나를 지향성(directional) 안테나와 전방향성(omni- directional) 안테나를 설치하여 두 안테나의 수신율 차이를 비교한 결과, 테스트 박스의 위치에 따라 각기 다른 형식의 안테나를 적용하는 것이 수신율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
아울러, 본 연구에서 개발한 원격전위 측정 방법을 도시가스사의 실제 테스트박스에 적용한 결과 개발한 방법은 기존의 측정방법보다 20배 이상 측정 시간을 절약할 수 있음을 확인하였으며, 기존의 방식으로 측정한 방식전위 값과의 차이는 IR Drop으로 인한 오차 값으로 허용 가능한 값임을 확인하였다.
차량을 이용한 원격전위 측정 시간과 테스터기를 이용한 수동 측정 시간의 차이를 비교한 결과 Table 6에서 보는 바와 같이 차량으로 전위를 측정한 방법이 기존의 방법으로 측정한 것보다 측정시간이 약 20배 이상 줄어드는 것을 확인하였다.
후속연구
본 연구에서 실증한 차량을 이용한 원격전위측정 방법을 향후 도시가스사업자가 사용할 수 있도록 권장하고, IoT를 이용한 기술을 도시가스 배관분야에 적용하도록 하기 위해서는 원격전위 측정값을 인정해 줄 수 있는 방안이 마련되어야 하고, 도시가스사업법령 관련 기준이 개정되어야 할 것으로 보인다.
상기와 같이 고체기준전극 매설 기준이 코드에 규정됨으로써 본 연구에서와 같이 차량을 이용하여 원격으로 방식전위를 측정할 때 고체 기준전극과 데이터로거를 테스트박스 하부에 설치하고 측정 데이터 또는 수집된 데이터를 원격으로 수신하는 방법 등의 새로운 방식전위 측정방법이 개발될 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도심에 설치된 테스트 박스의 경우 전위를 측정하는데 어려움이 있는 이유는 무엇인가?
도시가스사업법령에 따라 지하에 매설된 도시가스 배관에는 전기부식 방지조치를 하도록 하고 있으며, 테스트 박스에서 배관의 방식전위를 1년마다 측정하도록 하고 있다. 그런데, 도심에 설치된 테스트 박스(T/B)의 경우 대부분 차량이 통행하는 도로위에 설치되어 있어 전위를 측정할 때 어려움이 있다. 즉, 전위를 측정하기 위해서는 차량을 통제하거나, 교통량이 적은 심야에 실시해야 하는 등 어려움이 있다.
지하ㅏ나 수중의 강관에 이루어지는 전기부식방지조치는 어떤 것들이 있는가?
지하 또는 수중에 설치하는 강관에는 부식으로 인한 악영향을 방지하기 위하여 전기부식방지조치를 하여야 한다[1]. KGS GC202에 따르면 전기방식의 종류에는 희생양극법, 외부전원법 및 배류법으로 나눌 수 있으며, 희생양극법 또는 배류법에 따른 배관에는 300m 이내의 간격으로, 외부전원법에 따른 배관에는 500m 이내의 간격으로 전위측정용터미널 (T/B, 테스트박스)을 설치하도록 하고 있다. 또한.
KGS GC202에서 규정한 부식방지를 위한 전위 기준은?
배관의 부식방지를 위한 전위상태는 다음 중 어느 하나에 적합하도록 하고, 방식전위 하한 값은 전기철도 등의 간섭영향을 받는 곳을 제외하고는 포화 황산동 기준전극으로 -2.5V 이상이 되도록 한다.
① 방식전류가 흐르는 상태에서 토양중에 있는 배관의 방식전위 상한값은 포화황산동 기준전극으로 –0.85V 이하 (황산염환원 박테리아가 번식하는 토양에서는 –0.95V 이하)로 한다.
② 방식전류가 흐르는 상태에서 자연전위와의 전위변화가 최소한 –300㎷이하로 한다. 다만, 다른 금속과 접촉하는 배관은 제외한다.
③ 토양 중에 있는 배관의 방식전위 상한 값은 방식전류가 일순간 동안 흐르지 않는 상태 (instant-off)에서 포화황산동 기준전극으로 –0.85V (황산염환원 박테리아가 번식하는 토양에서는 -0.95V) 이하로 한다.
참고문헌 (9)
KGS GC202 Code for Cathodic Protection of Gas Facilities, (2015)
Ryou, Y. D., Kim, J. J., and Kim, D, K., "A Study on the Development of Solid Reference Electrode and Remote Protection Potential Measuring System", KIGAS, Vol 19, No. 3, 38-43, (2015)
Kim, J. J., Seo M. S., and Kim, D. K., "A Study on Development of Cathodic Protection on Underground Pipeline Measuring System", KIGAS, Vol 18, No. 5, 66-71, (2014)
Ryou, Y. D., Kim, J. H., Jo, Y. D., Kim, J. J., and Kim, D. K., "Development of a Remote Cathodic Protection Potential Measuring System Based on the IoT", PTC conference, (2016)
Ryou, Y. D., Kim, J. H., Jo, Y. D., and Kim, J. J., "A Study on the Amendments of the Cathodic Protection Criteria Considering IR Drops", KIGAS, Vol 20, No. 4, 50-57, (2016)
AS 2832.1, "Cathodic protection of metals - Part 1 : Pipes and cables", (2004)
KETE, "Development of solid reference electrode and testing system for cathodic protection of underground pipelines based on IoT", (2013)
Antenna Terminology Defined http://www.mobilemark.com/engineering/antenna-terminologydefined/
Hosokawa, Y., "Cathodic Protection Management", International seminar, (2014)
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