원자력 발전소 매설 배관 누수 탐지를 위한 센서 네트워크

Abstract

원자력 발전소 매설 배관은 시설 노후화로 인한 누수를 피하기 어렵다. 매설 배관의 누수는 경제적 손실 및 인명 피해로 이어질 수 있기 때문에 실시간 누수 탐지 시스템은 매우 중요하다. 기존 전통적인 누수 탐지 시스템은 대부분 누수 탐지 도구 등을 활용하여 작업자가 일일이 확인하는 방법이었다. 이에 본 논문에서는 매설 배관 누수를 실시간으로 자동 탐지할 수 있는 센서 네트워크 시스템을 제안한다. 배관의 누수를 탐지하는 기존의 대표적 방법은 두 가지가 있다. 첫 째는 청음봉을 이용한 물리적 방법이고 다른 하나는 배관 양단의 센서로부터 진동 신호를 수신하여 상호상관함수를 계산하여 누수를 탐지하는 방법이다. 그러나 두 가지 방법 모두 실시간에 탐지에 취약하고 전문지식이 있는 전문가가 필요하다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서 다양한 연구가 진행되었으나 대부분 복잡한 필터링 알고리즘이 필요하여 실시간 시스템에 사용하기에 부적합한 단계이다. 본 논문에서는 앞서 살펴본 문제점들을 해결하기 위해 향상된 누수탐지 방법을 기반으로 한 지능형 센서 네트워크 구조를 제안한다. 제안하는 방법의 성능 분석을 위해 실제 구축한 필드 테스트 및 시뮬레이션을 진행하였다. 시뮬레이션 및 필드 테스트에서는 다양한 형태의 네트워크 토폴로지에 대해 누수 탐지 데이터 전송 지연 및 패킷 전송 성공률 등을 측정하였다. 시뮬레이션 결과 네트워크 그리드 크기가 5 이하일 경우에는 선형 네트워크 구조가 더 유리하였고 네트워크 그리드 크기가 5보다 큰 경우에는 애드-혹 네트워크 구조가 전송 지연 감소에 더 유리함을 보였다.