KR101263238B1 - 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치 - Google Patents
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치 Download PDFInfo
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Abstract
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치를 개시한다.
상기 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치는 개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 1 영상 데이터를 얻는 제 1 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 1 검출기; 개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 2 영상 데이터를 얻는 제 2 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 2 검출기; 상기 제 1 검출기와 제 2 검출기에서 획득한 영상 데이터를 처리하는 제어부; 및 상기 액체 질소 유지 탱크와 분리되어 배치되는 보조 액체 질소 탱크를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치는 냉각용 액체 질소를 보충할 수 있는 보조 액체 질소 탱크를 더 구비할 수 있다.
상기 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치는 개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 1 영상 데이터를 얻는 제 1 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 1 검출기; 개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 2 영상 데이터를 얻는 제 2 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 2 검출기; 상기 제 1 검출기와 제 2 검출기에서 획득한 영상 데이터를 처리하는 제어부; 및 상기 액체 질소 유지 탱크와 분리되어 배치되는 보조 액체 질소 탱크를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치는 냉각용 액체 질소를 보충할 수 있는 보조 액체 질소 탱크를 더 구비할 수 있다.
Description
본 발명은 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공 다중 분광 주사기를 이용하여 발전소의 온배수 유출 및 그 확산 현황을 모니터링하는 장치에 관한 것이다.
화력 발전소나 원자력 발전소의 경우, 막대한 양의 강물 또는 바닷물을 냉각수로 사용하고 있으며, 이들 냉각수는 온배수가 되어 발전소 외부의 강이나 바다로 배출된다.
이들 온배수의 온도는 주변 강이나 바다의 수온보다 높기 때문에 강이나 바다의 기존 생물 서식 환경에 영향을 미치고 있으며, 지속적인 민원 발생의 대상이 되고 있다.
따라서, 발전소에서 배출되는 온배수의 확산 거동을 지속적으로 모니터링할 필요가 있었으며, 이 모니터링을 수행하기 위해서 현재 항공 다중 분광 주사기가 사용되고 있다.
상기 항공 다중 분광 주사기는 고정익 항공기(이하, 항공기)에 탑재하여 전자기파 스펙트럼 중의 복수의 적외선 영역에서 발전소의 온배수에서 방출되는 열 에너지를 수집하여 분석하는 장비로, 일회의 비행만으로도 광범위한 지역을 모니터링할 수 있다는 장점이 있다.
상기 항공 다중 분광 주사기는 적외선 영상을 취득하여 해석하는 장치로, 적외선 영상을 선명하게 취득하기 위해서는 극저온에서 동작하는 영상 획득 센서를 사용하고 있다.
여기에서, 상기 극저온은 액체 질소가 비등하는 온도, 즉 액체 질소의 끓는점 정도의 온도를 말한다.
최근에는 액체 질소를 사용하지 않고도 적외선 영상을 획득할 수 있는 장비가 다수 개발되고 있으나, 이들 장비들은 아직까지는 해상도라든가 검출 거리 등의 측면에서 기존의 항공 다중 분광 주사기에 비해서 그리 우수하지 않은 편이다.
따라서, 항공 다중 분광 주사기의 동작 중에 정밀한 이미지를 얻기 위해서는 여전히 액체 질소를 이용하여 영상 획득 센서를 냉각하는 장치가 필수적이다.
항공 다중 분광 주사기의 냉각에는, 상술한 바와 같이, 주로 액체 질소가 사용되고 있으며, -200 ℃ 정도로 냉각되고 있다.
따라서, 항공 다중 분광 주사기는 영상 획득 센서부의 냉각을 위해서, 액체 질소 유지 탱크가 기본으로 장착되어 있다.
그러나, 기존의 항공 다중 분광 주사기는 장비 내부에 액체 질소 유지 탱크가 내장되어 있기는 하였지만, 이 액체 질소 유지 탱크의 용량이 지나치게 작았기 때문에 현실적으로 장시간에 걸쳐서 발전소에서 배출되는 온배수의 확산 거동을 추적하는데 제약이 발생하고 있었다.
예를 들어, 발전소의 온배수 확산을 모니터링하는 경우, 충분한 시간 동안, 즉 밀물 때로부터 시작하여 썰물 때까지, 혹은, 다음번 밀물 또는 썰물 때까지 온배수의 확산 상황을 모니터링하는 것이 바람직한 경우, 기존의 액체 질소 유지 탱크 용량으로는 모니터링 중에 액체 질소가 완전히 소모되어 버리는 경우가 많아, 1 회의 비행으로 온배수의 확산 상황을 모니터링하는 것이 불가능하였다.
더군다나, 액체 질소 유지 탱크에서 질소 기체 압력을 경감시키기 위한 자연 기화되는 질소 손실분까지 감안하면 기존 액체 질소 유지 탱크에서 소모되는 액체 질소의 양이 많았다.
이를 해소하고자, 항공 다중 분광 주사기에 내장된 액체 질소 유지 탱크의 용량을 늘리기 위해서 보조 액체 질소 탱크를 직결하여 더 큰 용량의 탱크를 형성하는 방법을 강구하여 보았으나, 이 방법에 의해서는 액체 질소 유지 탱크 내의 액체 질소에 보조 액체 질소 탱크 내의 액체 질소가 투입될 때, 액체 질소가 혼입되면서 폭발하는 등의 위험 요소가 발견되어 적절하지 않은 방법으로 판단되었다.
한편, 본 발명과 관련된 종래 기술로는 미국 특허 제4,626,063호(1986.12.02. 허여)가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서, 항공기 내에 탑재되는 항공 다중 분광 주사기에 내장된 액체 질소 유지 탱크의 용량 문제를 극복하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치는, 개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 1 영상 데이터를 얻는 제 1 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 1 검출기; 개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 2 영상 데이터를 얻는 제 2 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 2 검출기; 상기 제 1 검출기와 제 2 검출기에서 획득한 영상 데이터를 처리하는 제어부; 및 상기 액체 질소 유지 탱크와 분리되어 배치되는 보조 액체 질소 탱크를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 액체 질소 유지 탱크는, 상단의 질소압 배출구를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보조 액체 질소 탱크는, 탱크 몸통부; 상기 탱크 몸통부의 상부에 설치되는 보조 액체 질소 탱크 마개; 상기 보조 액체 질소 탱크 마개의 가운데에 형성되고, 상기 탱크 몸통부의 가운데에서 하향 연장되는 파이프; 상기 보조 액체 질소 탱크 마개에 내장되는 제어부; 및 상기 보조 액체 질소 탱크 마개의 측면에 형성되는 외부 연장 튜브를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보조 액체 질소 탱크는, 상기 제어부에 의해서 제어되는 제 1 밸브와 제 2 밸브; 공기 구멍; 및 상기 제 2 밸브에 의해서 개폐가 제어되는 외부 연장 튜브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기 구멍은, 외부 공기가 가압 공급되는 공기 구멍이며, 외부 공기의 가압 공급은 상기 제어부에 의해서 공기 펌프와 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 제어함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외부 연장 튜브는, 상기 제 2 밸브의 출구측에 형성되고, 상기 액체 질소 유지 탱크에 접속되는 가요성의 튜브인 것이 바람직하다.
또한, 상기 액체 질소 유지 탱크의 상단에 설치되는 액체 질소 유지 탱크 마개를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 액체 질소 유지 탱크 마개는, 상기 액체 질소 유지 탱크 마개의 가운데에 형성되고, 하향 연장되는 보조 액체 질소 유입 파이프; 상기 보조 액체 질소 유입 파이프 상단의 플러그; 상기 보조 액체 질소 유입 파이프의 측면에 형성되는 액체 질소 유입부; 상기 액체 질소 유입부의 입측에 형성되는 액체 질소 유출 방지용 밸브; 및 상기 액체 질소 유지 탱크 마개의 하단에 위치하는 수위 측정 센서를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플러그는, 보조 액체 질소 유입 파이프에 느슨하게 결합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수위 측정 센서는, 초음파 방식으로 동작하는 센서, 또는, 부표 방식으로 동작하는 수위 측정 센서인 것이 바람직하다.
또한, 상기 보조 액체 질소 유입 파이프는, 상기 액체 질소 유지 탱크의 2/3 지점 높이까지 연장될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링에 소요되는 작업 시간이 연장되므로 발전소 온배수 모니터링에 필요한 데이터를 일회의 비행에 의해서 확보할 수 있다는 장점이 있으며, 따라서 반복적인 이·착륙을 하지 않아도 되므로, 작업 시간과 소모되는 연료를 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 항공 다중 분광 주사기의 개략 단면도이다.
도 2는, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치를 사용한 모니터링 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치에 포함된 보조 액체 질소 탱크를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 보조 액체 질소 탱크의 상부에 형성한 마개 부분을 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 액체 질소 유지 탱크 및 질소압 배출구를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2는, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치를 사용한 모니터링 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치에 포함된 보조 액체 질소 탱크를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 보조 액체 질소 탱크의 상부에 형성한 마개 부분을 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 액체 질소 유지 탱크 및 질소압 배출구를 나타낸 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은, 항공 다중 분광 주사기의 개략 단면도이다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 항공 다중 분광 주사기는, 마운트(2)를 기준으로 하여 상기 마운트(2)의 상측에는 그 좌측으로부터 제 1 검출기(10), 제 2 검출기(20), 자이로스코프(30), 및 컨트롤러(40)가, 각각, 배치되어 있으며, 마운트(2)의 하측에는 그 우측으로부터 모터(50), 스캐닝 반사경(60), 포물면 반사경(70: 70-1, 70-2), 제 1 반사경(80), 제 2 반사경(90), 다이크로익 미러(100), 제 1 영상 데이터 수집부(110), 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)가, 각각, 배치되어 있다.
여기에서, 상기 마운트(2) 하측의 포물면 반사경(70: 70-1, 70-2), 제 1 반사경(80), 제 2 반사경(90) 및 다이크로익 미러(100)는 먼지 등이 침입하지 못하도록 하우징(1) 내에 밀봉되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 스캐닝 반사경(60)도 외부 침입 먼지로부터 보호될 수 있도록 밀봉되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 항공 다중 분광 주사기가 동작하는 원리에 대해서 살펴 보기로 한다.
항공 다중 분광 주사기의 하부에 설치된 개구(62)로부터 입수되는 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(A)는 제 1 수직 지지부(4)에 고정된 모터(50)의 회전과 맞물려 회전하는 스캐닝 반사경(90)에 의해서 반사되어 제 2 수직 지지부(6)에 형성된 투명창(7)을 통과하여 포물면 반사경(70)으로 반사된다.
상기 포물면 반사경(70)은 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(A)를 가상의 촛점(미도시)으로 집속(집광)시켜서 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(B)를 형성하며, 상기 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(B)는 제 1 반사경 지지대(8)에 부착된 제 1 반사경(80)에서 반사되고, 다이크로익 미러(100)를 통과하여 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(C)로서 제 1 영상 데이터 수집부(110)로 전달된다.
상기 다이크로익 미러(100)는 영상 데이터(B)의 일부는 통과시키고 일부는 반사하는 성질을 가진 미러이다.
상기 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(C)는 제 1 영상 데이터 수집부(110)에 포함되어 있는 제 1 다중 주파수 스펙트럼 영상 획득 센서(미도시)에서 전기적 신호로 변환된다.
이 때의 변환된 전기적인 신호는 다중 주파수 스펙트럼 영상 중의 수평 성분인 것이 바람직하다.
한편, 상기 포물면 반사경(70)에서 반사된 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(B)의 일부는 제 2 반사경 지지대(9)에 부착된 다이크로익 미러(100)에서 반사되어 제 2 반사경(90)으로 전달된다.
제 2 반사경(90)으로 전달된 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터(D)는 제 2 영상 데이터 수집부(120)로 전달되며, 상술한 제 1 영상 데이터 수집부(110)에서와 마찬가지로, 제 2 영상 데이터 수집부(120)에 포함되어 있는 제 2 다중 주파수 스펙트럼 영상 획득 센서(미도시)에서 전기적 신호로 변환된다.
이 때의 변환된 전기적인 신호는 다중 주파수 스펙트럼 영상 중의 수직 성분인 것이 바람직하다.
상기 제 1 영상 데이터 수집부(110) 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)에서 얻어진 제 1 적외선 성분 및 제 2 적외선 성분의 영상은 컨트롤러(40)를 통해서 각각 해석·분석되며, 모니터(미도시)에 표시될 수 있도록 최종 변환된다.
즉, 상기 컨트롤러(40)는 데이터 처리 기능까지 포함하고 있는 것이 바람직하다.
이들 최종 변환된 영상 데이터는 기억 장치, 바람직하게는 대용량 테이프 기록 장치(미도시), 더욱 바람직하게는 하드 디스크에 저장될 수 있다.
또한, 하드 디스크에 저장된 데이터는 항공기가 지상으로 귀환한 다음에 후처리 가공될 수 있다.
상기 제 1 영상 데이터 수집부(110) 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)에 포함되어 있는 다중 주파수 스펙트럼 영상 획득 센서(미도시)는, 상술한 바와 같이, 액체 질소를 이용하여 극저온 상태로 냉각된다.
이를 위해서 상기 제 1 영상 데이터 수집부(110) 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)는, 각각, 액체 질소를 담고 있는 액체 질소 유지 탱크를 더 포함하고 있다.
다르게는, 상기 제 1 영상 데이터 수집부(110) 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)를 공통적으로 냉각시키기 위한 액체 질소 유지 탱크를 설치하여, 상기 제 1 영상 데이터 수집부(110) 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)를 동시에 냉각하도록 구성될 수도 있다.
제 1 검출기(10)의 상단에는 질소압 배출구(12)가 형성되어 있으며, 동일하게 제 2 검출기(20)의 상단에도 질소압 배출구(22)가 형성되어 있다.
상기 질소압 배출구(12, 22)는, 제 1 검출기(10)와 제 2 검출기(20) 내부의 액체 질소 유지 탱크로부터 자연 기화되는 기체 질소를 대기 중으로 배출하기 위한 것으로, 질소압 배출구(12, 22)는 제 1 검출기(10)와 제 2 검출기(20) 내부에 포함된 액체 질소는 외부로 흘러 나오지 않을 정도로 차단하면서도, 액체 질소 유지 탱크로부터 기화되는 질소 기체는 외부로 배출될 수 있도록 느슨하게 구성되어 있다.
한편, 도 1에서 도면 부호 30은 자이로스코프 장치이며, 이 자이로스코프 장치는 설치되지 않아도 무방한데, 대부분의 항공기에도 자이로스코프 장치가 설치되어 있기 때문이다.
도 2는, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치를 사용한 모니터링 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링은 항공기(미도시)에 항공 다중 분광 주사기를 장착한 뒤에 이륙하는 단계(ST100)와, 목적지 상공에 도달하여 모니터링을 시작하는 단계(ST200), 모니터링을 완료하고 데이터 수집 종료 여부를 확인하는 단계(ST300), 및 충분한 데이터 수집이 끝났으면 지상으로 귀환하여 데이터의 후처리 또는 후가공하는 단계(ST400)를 포함하는 단계를 통하여 발전소 온배수 모니터링 작업이 종료된다.
그러나, 만약 데이터 수집을 위한 모니터링 구간이 광범위하여 생각보다 시간이 많이 걸리거나 다른 이유로 인해서 모니터링에 소요되는 시간이 늘어나게 되면 냉각용 액체 질소가 소진되는 경우가 발생할 수도 있다.
이 경우에는, 발전소 온배수 모니터링 중에 영상 획득 센서(미도시)의 냉각이 부적절해지므로, 원하는 수준의 모니터링을 완수할 수 없게 되고, 따라서, 부득이하게 지상에 착륙하여 항공기 연료 및 액체 질소를 재충전하는 단계(ST500)를 거친 뒤에, 재이륙하여 모니터링을 계속하여야 한다.
이때, 항공기의 이·착륙에 소모되는 시간 뿐만 아니라 연료의 재보급이나 액체 질소의 재충전 등에 소요되는 시간이 막대하기 때문에 잦은 이착륙은 바람직하지 않다.
따라서, 상술한 영상 획득 센서의 냉각을 지속적으로 유지할 수 있도록 하기 위해서 보조 액체 질소 탱크를 구비하는 것이 바람직하다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치에 포함된 보조 액체 질소 탱크(800)를 나타낸 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 3의 보조 액체 질소 탱크(800)의 구조에 대해 설명하기 전에, 도 3의 발명에 도달한 배경을 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 액체 질소는 폭발의 위험도 있을 뿐만 아니라 외부로 유출되어 바닥에 떨어지는 경우 액체 질소 방울이 튀어다니는 일도 발생할 수 있기 때문에, 단순히 보조 액체 질소 탱크(800)를 기울인다거나 혹은 보조 액체 질소 탱크(800)의 마개를 열어서 질소 국자(미도시) 또는 깔때기(미도시)를 이용하여 퍼 담는 일은 굉장히 위험한 일이었다.
따라서, 더욱 안전하게 보조 액체 질소 탱크(800)로부터 제 1 영상 데이터 수집부(110) 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)로 액체 질소를 안전하게 옮기기 위한 구성을 창출하게 되었다.
이하, 보조 액체 질소 탱크(800)로부터 액체 질소를 안전하게 옮기기 위한 구성에 대해서 설명한다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 보조 액체 질소 탱크(800)는, 액체 질소(810), 탱크 몸통부(820), 액체 질소를 외부로 유동시키기 위한 파이프(830), 보조 액체 질소 탱크 마개(840), 상기 보조 액체 질소 탱크 마개(840) 내에 내장되는 제어부(850), 상기 제어부(850)에 의해서 제어되는 제 1 밸브(852)와 제 2 밸브(854), 및 외부 연장 튜브(860)를 포함하고 있다.
상기 탱크 몸통부(820)는 진공이 형성된 중공 형상이 바람직하며, 이와 같은 구조로 형성되면, 액체 질소의 자연 소모분을 더욱 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 액체 질소를 외부로 유동시키기 위한 파이프(830)는 상기 보조 액체 질소 탱크 마개(840)의 중간 정도에 삽입되는 파이프로서, 상기 보조 액체 질소 탱크(800)의 거의 밑바닥까지 하향 연장되는 것이 바람직하다.
보조 액체 질소 탱크 마개(840)는 상기 보조 액체 질소 탱크(800) 내에 저장된 액체 질소(810)의 넘침을 방지하기 위한 것이다.
또한, 보조 액체 질소 탱크 마개(840)의 일측면에 질소압 배출구(842)가 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 상기 질소압 배출구(842)의 개구부는 자연 소모되는 액체 질소(810)가 조금씩 빠져 나갈 수 있도록 플러그(미도시)에 의해서 느슨하게 폐쇄되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 액체 질소(810)를 보충하지 않을 때에는 상기 제어부(850)에 의해서 제 1 밸브(852)를 개방하고 있다가, 액체 질소(810)를 보충해야 하는 경우에는 폐쇄하도록 구성되는 것이 특히 바람직하다.
여기에서, 상기 보조 액체 질소 탱크 마개(840) 내에 내장되는 제어부(850)는 액체 질소(810)에 공기압을 가하는 역할을 수행하며, 액체 질소(810)에 공기압을 가하는 구체적인 구성에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
마지막으로, 외부 연장 튜브(860)는, 상술한 바와 같이, 외부 공기의 가압에 의해서 유동된 액체 질소(810)가 유출되는 튜브로, 제 2 밸브(854)의 출측에 형성될 수 있다.
상기 외부 연장 튜브(860)는, 보조 액체 질소 탱크(800)로부터, 충분히 길게 연장되며, 제 1 영상 데이터 수집부(110) 및 제 2 영상 데이터 수집부(120)의 질소압 배출구(12, 22)까지 연장될 수 있도록 가요성 튜브로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도시하지는 않았지만, 상기 외부 연장 튜브(860)에는 보조 액체 질소 탱크(800)로부터 유출되는 액체 질소(810)의 총유량을 측정하기 위한 액체 질소 유량계가 더 형성되어 있을 수도 있다.
액체 질소 유량계를 형성하면, 보조 액체 질소 탱크(800)로부터 유출되는 액체 질소(810)의 총유동량을 알 수 있기 때문에, 액체 질소 유지 탱크로 유입되는 액체 질소의 양을 알 수 있다는 장점이 있다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 보조 액체 질소 탱크의 상부에 형성한 마개 부분을 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 3을 참고하여 설명한 바와 같이, 보조 액체 질소 탱크 마개(840)는, 액체 질소를 외부로 유동시키기 위한 파이프(830), 외부 공기를 유입시키기 위한 공기 구멍(835), 상기 제어부(850)에 의해서 제어되는 제 1 밸브(852)와 제 2 밸브(854)를 포함하고 있으며, 질소압 배출구(842)와 외부 연장 튜브(860)가 더 형성되어 있다.
상기 공기 구멍(835)은, 외부 공기를 가압하여 보조 액체 질소 탱크(800) 내의 액체 질소(810)를 가압할 때 사용되는 것으로, 상술한 제어부(850)에 의해서 구동이 제어되는 것이 바람직하다.
액체 질소(810)에 공기압을 가할 때는, 먼저, 제 2 밸브(854)를 개방하고, 그리고 나서, 제 1 밸브(852)를 폐쇄한 다음, 공기 구멍(835)에 형성되고 제어부(850)에 의해서 동작하는 공기 펌프(미도시)를 동작시켜, 공기 구멍(835)을 통해서, 보조 액체 질소 탱크(800) 내로 외부 공기를 가압하여 공급한다.
따라서, 가압되어 공급되는 외부 공기는 보조 액체 질소 탱크(800) 내의 액체 질소(810)의 상면을 누르게 되고, 그 힘에 의해서 액체 질소를 외부로 유동시키기 위한 파이프(830)의 하부에서 상부로, 즉 보조 액체 질소 탱크 마개(840)를 향해서 유동되는 액체 질소(810)의 흐름이 발생하게 된다.
이 액체 질소(810)의 흐름은, 폐쇄된 제 1 밸브(852)와 개방된 제 2 밸브(854)에 의해서, 외부 연장 튜브(860) 방향으로 유동하게 된다.
이와 같이, 외부 공기를 가압하여 공급하는 방식에 따르면, 외부 공기는 액체 질소의 상면만을 누르면서 천천히 가압하기 때문에 액체 질소의 급격한 유동을 회피할 수 있고, 따라서 안전에 대한 우려를 획기적으로 감소시킬 수 있다.
원하는 양의 액체 질소가 공급되었다고 판단되는 경우, 먼저, 공기 구멍(835)을 통한 공기압의 가압을 중지하고, 제 1 밸브(852)를 개방한 다음, 제 2 밸브(854)를 폐쇄하는 절차를 통해서 액체 질소의 공급 과정이 완료된다.
한편, 도면에서는, 제 1 밸브(852)와 제 2 밸브(854)가 서로 대향하고 있지만, 이와 같은 구성만으로 한정되는 것은 아니다.
마찬가지로, 파이프(830)와 공기 구멍(835)의 크기나 위치 역시 도시된 구성만으로 한정되는 것은 아니다.
마지막으로, 도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 액체 질소 유지 탱크 및 질소압 배출구를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 5에서는 질소압 배출구(12)만 도시하였으나, 질소압 배출구(22)도 사실상 구성을 취할 수 있으며, 상술한 바와 같이, 질소압 배출구(12, 22)를 하나로 형성하는 것도 가능하다.
도 5에서, 보조 액체 질소 유입부(900)는, 제 1 검출기(10)의 상단에 형성된 액체 질소 유지 탱크 마개(930), 상기 액체 질소 유지 탱크 마개(930)에 형성된 보조 액체 질소 유입 파이프(910), 상기 보조 액체 질소 유입 파이프(910)의 상단에 형성된 느슨하게 결합된 플러그(920), 상기 외부 연장 튜브(860)가 결합되는 유입부(940), 상기 유입부(940)의 입측에 형성되는 액체 질소 유출 방지용 밸브(950), 및 상기 액체 질소 유지 탱크 마개(930)의 하단에 형성되는 수위 측정 센서(960)를 포함하고 있다.
상기 보조 액체 질소 유입 파이프(910)는 액체 질소 유지 탱크 마개(930)의 가운데에 형성된 파이프로서, 제 1 검출기(10)의 내부로 연장되어 형성되어 있다.
상기 보조 액체 질소 유입 파이프(910)의 삽입 깊이는, 공급되는 액체 질소 중에 포함될 수 있는 공기 방울의 유동에 의한 영향을 최소화하기 위해서, 제 1 검출기(10)의 2/3 지점 정도의 깊이까지 삽입되는 것이 바람직하다.
상기 플러그(920)는 상기 보조 액체 질소 유입 파이프(910)의 상단에 형성된 느슨하게 결합되어 있으면서, 자연 소모되는 액체 질소가 유출될 수 있도록 한다.
상기 유입부(940)에는 상기 외부 연장 튜브(860)가 결합되며, 안전을 위해서 느슨하게 결합되는 것이 바람직하다.
여기에서, 액체 질소 유출 방지용 밸브(950)는 액체 질소가 상기 보조 액체 질소 유입 파이프(910)를 통과하여 유입부(940)쪽으로 불의에 의해서 유출되지 않도록 하는 역할을 한다.
마지막으로, 수위 측정 센서(960)는, 상기 액체 질소 유지 탱크 마개(930)의 하단에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수위 측정 센서(960)는 제 1 검출기(10)의 질소 충전 높이(h)를 알고 있는 상태에서, 액체 질소의 수위를 측정하며, 안전을 고려하여 초음파 방식으로 동작하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 초음파를 제 1 검출기(10)의 바닥으로 쏜 다음에 액체 질소의 표면으로부터 반사되는 시간을 측정하여, 액체 질소의 양을 확인할 수 있다.
다르게는, 상기 액체 질소 유출 방지용 밸브(950)에 상기 수위 측정 센서(960)를 형성하여 액체 질소의 수위를 측정하는 방식이 아니라, 액체 질소의 표면에 뜨는 부표(float)를 사용하여 액체 질소의 수위를 측정할 수도 있고, 보조 액체 질소 유입 파이프(910)의 외면에 부착한 상하 이동이 가능한 부표를 사용하여 액체 질소의 수위를 측정할 수도 있다.
이때, 확인된 액체 질소의 양(수위)에 기초하여, 보조 액체 질소 탱크(800)로부터 외부 연장 튜브(860)를 지나서 공급되는 액체 질소의 공급량을 적절하게 제어할 수 있게 된다.
원하는 양의 액체 질소가 공급되었다고 판단되는 경우, 수위 측정 센서(960)는 액체 질소의 공급이 충분하다는 신호를 제어부(850)로 전달하고, 이에 따라서, 상술한 바와 같이, 공기 구멍(835)을 통한 공기압의 가압을 중지하고, 제 1 밸브(852)를 개방한 다음, 제 2 밸브(854)를 폐쇄하는 절차를 통해서 액체 질소의 공급 과정이 완료된다.
한편, 액체 질소가 소모되는 상황, 즉 제 1 검출기(10) 및/또는 제 2 검출기(20)를 냉각시키면서 액체 질소가 소모되어 가는 상황을 수위 측정 센서(960)가 검출하다가, 소정의 조건, 예를 들면, 액체 질소가 제 1 검출기(10) 및/또는 제 2 검출기(20)의 절반 이하로 내려가는 경우에, 보조 액체 질소 탱크(800)의 제어부(850)를 구동하여 보조 액체 질소 탱크(800) 내의 액체 질소(810)를 추가로 공급하도록 구성하는 것이 바람직하다.
참고로, 본 발명에 따른, 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치는, 발전소의 온배수 모니터링에만 사용되는 것이 아니라, 급격하게 확산되는 산불이나 온천수 등과 같이 적외선으로 관측할 수 있는 열원의 확산 거동을 모니터링하는 용도로도 사용할 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치에 대해서 설명하였지만, 이와 같은 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
1 : 하우징 2 : 마운트
10 : 제 1 검출기 12 : 질소압 배출구
20 : 제 2 검출기 22 : 질소압 배출구
30 : 자이로스코프 40 : 컨트롤러
50 : 모터 60 : 스캐닝 반사경
62 : 개구 70 : 포물면 반사경
80 : 제 1 반사경 90 : 제 2 반사경
100 : 다이크로익 미러
110 : 제 1 영상 데이터 수집부 120 : 제 2 영상 데이터 수집부
A, B, C, D : 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터
ST100 : 이륙 단계
ST200 : 모니터링 시작 단계
ST300 : 데이터 수집 종료 여부 확인 단계
ST400 : 귀환 및 데이터의 후처리 단계
ST500 : 재충전 단계
800 : 보조 액체 질소 탱크
810 : 액체 질소 820 : 탱크 몸통부
830 : 파이프 835 : 공기 구멍
840 : 보조 액체 질소 탱크 마개 850 : 제어부
852 : 제 1 밸브 854 : 제 2 밸브
860 : 외부 연장 튜브
900 : 보조 액체 질소 유입부
910 : 보조 액체 질소 유입 파이프 920 : 플러그
930 : 액체 질소 유지 탱크 마개 940 : 유입부
950 : 액체 질소 유출 방지용 밸브 960 : 수위 측정 센서
10 : 제 1 검출기 12 : 질소압 배출구
20 : 제 2 검출기 22 : 질소압 배출구
30 : 자이로스코프 40 : 컨트롤러
50 : 모터 60 : 스캐닝 반사경
62 : 개구 70 : 포물면 반사경
80 : 제 1 반사경 90 : 제 2 반사경
100 : 다이크로익 미러
110 : 제 1 영상 데이터 수집부 120 : 제 2 영상 데이터 수집부
A, B, C, D : 다중 주파수 스펙트럼 영상 데이터
ST100 : 이륙 단계
ST200 : 모니터링 시작 단계
ST300 : 데이터 수집 종료 여부 확인 단계
ST400 : 귀환 및 데이터의 후처리 단계
ST500 : 재충전 단계
800 : 보조 액체 질소 탱크
810 : 액체 질소 820 : 탱크 몸통부
830 : 파이프 835 : 공기 구멍
840 : 보조 액체 질소 탱크 마개 850 : 제어부
852 : 제 1 밸브 854 : 제 2 밸브
860 : 외부 연장 튜브
900 : 보조 액체 질소 유입부
910 : 보조 액체 질소 유입 파이프 920 : 플러그
930 : 액체 질소 유지 탱크 마개 940 : 유입부
950 : 액체 질소 유출 방지용 밸브 960 : 수위 측정 센서
Claims (12)
- 개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 1 영상 데이터를 얻는 제 1 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 1 검출기;
개구를 통해서 입수되고 모터에 부착된 스캐닝 반사경에 의해서 반사된 데이터 영상을 포물면 반사경으로 집광하여 제 2 영상 데이터를 얻는 제 2 영상 데이터 수집부를 구비하며, 영상 획득 센서의 냉각을 위한 액체 질소 유지 탱크를 포함하는 제 2 검출기;
상기 제 1 검출기와 제 2 검출기에서 획득한 영상 데이터를 처리하는 제어부; 및
상기 액체 질소 유지 탱크와 분리되어 배치되는 보조 액체 질소 탱크를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 액체 질소 유지 탱크는,
상단의 질소압 배출구를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 보조 액체 질소 탱크는,
탱크 몸통부;
상기 탱크 몸통부의 상부에 설치되는 보조 액체 질소 탱크 마개;
상기 보조 액체 질소 탱크 마개의 가운데에 형성되고, 상기 탱크 몸통부의 가운데에서 하향 연장되는 파이프;
상기 보조 액체 질소 탱크 마개에 내장되는 제어부; 및
상기 보조 액체 질소 탱크 마개의 측면에 형성되는 외부 연장 튜브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 보조 액체 질소 탱크는,
상기 제어부에 의해서 제어되는 제 1 밸브와 제 2 밸브; 및
공기 구멍을 더 포함하며,
상기 외부 연장 튜브는, 상기 제 2 밸브에 의해서 개폐가 제어되는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 공기 구멍은,
외부 공기가 가압 공급되는 공기 구멍이며,
외부 공기의 가압 공급은 상기 제어부에 의해서 공기 펌프와 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 제어함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 외부 연장 튜브는,
상기 제 2 밸브의 출구측에 형성되고, 상기 액체 질소 유지 탱크에 접속되는 가요성의 튜브인 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 액체 질소 유지 탱크의 상단에 설치되는 액체 질소 유지 탱크 마개를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 액체 질소 유지 탱크 마개는,
상기 액체 질소 유지 탱크 마개의 가운데에 형성되고, 하향 연장되는 보조 액체 질소 유입 파이프;
상기 보조 액체 질소 유입 파이프 상단의 플러그;
상기 보조 액체 질소 유입 파이프의 측면에 형성되는 액체 질소 유입부;
상기 액체 질소 유입부의 입측에 형성되는 액체 질소 유출 방지용 밸브; 및
상기 액체 질소 유지 탱크 마개의 하단에 위치하는 수위 측정 센서를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 플러그는,
보조 액체 질소 유입 파이프에 느슨하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 수위 측정 센서는,
초음파 방식으로 동작하는 센서인 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 수위 측정 센서는,
부표 방식으로 동작하는 수위 측정 센서인 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 보조 액체 질소 유입 파이프는,
상기 액체 질소 유지 탱크의 2/3 지점 높이까지 연장되는 것을 특징으로 하는,
항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120117251A KR101263238B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치 |
| US13/958,512 US9335166B2 (en) | 2012-10-22 | 2013-08-02 | Apparatus for monitoring hot waste water discharged from power plant by using airborne multispectral scanner system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120117251A KR101263238B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 항공 다중 분광 주사기를 이용한 발전소 온배수 모니터링 장치 |
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