KR101987357B1 - 수소저장용기를 포함하는 수소충전시스템 및 이의 운용 방법 - Google Patents

수소저장용기를 포함하는 수소충전시스템 및 이의 운용 방법 Download PDF

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KR101987357B1
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조상훈
황재형
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Abstract

수소충전시스템은 복수의 수소저장용기들을 포함하는 제1 충전소, 및 상기 제1 충전소로부터 데이터를 수신하고, 상기 제1 충전소로 상기 데이터로부터 계산된 정보를 제공하는 중앙 서버부를 포함한다. 각각의 상기 수소저장용기는 용기, 상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서, 및 상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하는 적어도 하나 이상의 변위 센서를 포함한다.

Description

수소저장용기를 포함하는 수소충전시스템 및 이의 운용 방법{Hydrogen Filling System having Hydrogen Storage Vessel and Method of Operating the same}
본 발명은 수소저장용기를 포함하는 수소충전시스템 및 상기 수소충전시스템의 운용 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소저장용기를 실시간 모니터링 할 수 있는 수소충전시스템 및 상기 수소충전시스템의 운용 방법에 관한 것이다.
최근, 청정 에너지원으로서, 연료 전지의 연료가 되는 수소가 주목받고 있다. 그러나, 수소는 금속의 고압 수소 가스 용기만이 아니라, 경량화를 위해 알루미늄 합금제 또는 강화 플라스틱을 재료로 하는 라이너를 이용한 고압 수소 가스 용기에 있어서도 공통적인 부분으로 신뢰성을 높이기 위해, 내수소취화성이 우수한 재료가 요구되고 있다.
이에, 내수소취화성을 개선한 용기는 알루미늄 합금 또는 금속 등의 라이너의 외면에 섬유 강화 수지 또는 강화 섬유를 감아 붙인 구조(TYPE3)와 강화 플라스틱을 주재료로 한 용기에 강화 섬유를 감아 붙인 구조(TYPE4)로 분류된다.
한편, 어쿠스틱 센서를 이용한액화연료누출검사장치및누출검사방법등이존재하나, 액화천연가스용기의 누출 검사용으로써, 수소저장용기에 적합하지 않고, 파손 여부를 확인할 수 있을 뿐 새로운 용기로 교체 유지 관리 하여 근본적인 문제를 해결하지 못하고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0120733호
본 발명의 기술적 과제는 이러한 배경기술에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 수소의 누설을 사전에 예방하기 위한 수소저장용기를 포함하는 수소충전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 수소저장용기를 포함하는 상기 수소충전시스템의 운용방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 수소충전시스템은 복수의 수소저장용기들을 포함하는 제1 충전소, 및 상기 제1 충전소로부터 데이터를 수신하고, 상기 제1 충전소로 상기 데이터로부터 계산된 정보를 제공하는 중앙 서버부를 포함한다. 각각의 상기 수소저장용기는 용기, 상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서, 및 상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하는 적어도 하나 이상의 변위 센서를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수소충전시스템은 복수의 수소저장용기들을 포함하는 제1 충전소를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 충전소는 각각 상기 수소저장용기의 상기 음향 센서 및 상기 변위 센서를 이용하여, 상기 용기의 외경 데이터 및 상기 용기의 파손 여부 및 파손 위치에 대한 파손 정보를 생성할 수 있다. 상기 중앙 서버부는 상기 제1 충전소 및 상기 제2 충전소로부터 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보를 수신하고, 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보로부터 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위를 계산하여, 상기 용기의 파손율이 높은 상기 용기의 외경 범위에 대한 위험범위 외경 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중앙 서버부는 상기 위험범위 외경 정보를 상기 제1 및 제2 충전소에 제공할 수 있다. 상기 제1 및 제2 충전소는 상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정할 수 있다. 상기 제1 및 제2 충전소 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 해당 수소저장용기를 점검하거나 새로운 수소저장용기로 교체할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중앙 서버부는 상기 위험범위 외경 정보를 상기 제1 및 제2 충전소에 제공할 수 있다. 상기 제1 및 제2 충전소는 상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정할 수 있다. 상기 제1 및 제2 충전소 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 경고할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수소저장용기는 상기 변위 센서가 설치되는 프레임을 더 포함할 수 있다. 상기 변위 센서는 상기 수소저장용기의 외경을 측정할 수 있도록 2개 이상이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 프레임과 상기 변위 센서 사이에는 높이 조절부가 형성되어, 상기 용기의 크기가 다양하게 변경되더라도, 상기 높이 조절부의 높이를 조절하여, 상기 변위 센서와 상기 용기의 상기 표면 사이의 거리가, 상기 변위 센서가 작동할 수 있는 적절한 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 음향 센서는 제1 내지 제4 음향 센서를 포함할 수 있다. 상기 변위 센서는 제1 내지 제4 변위 센서를 포함할 수 있다. 상기 용기의 단면 상에서, 상기 용기의 상측의 표면 상에 상기 제1 음향 센서가 부착되어 설치되고, 상기 용기의 하측의 표면 상에 상기 제2 음향 센서가 부착되어 설치되고, 상기 용기 좌측 및 우측의 표면 상에 상기 제3 음향 센서 및 상기 제4 음향 센서가 부착되어 설치될 수 있다. 상기 용기의 상기 상측과 마주보도록 상기 제1 변위 센서가 상기 프레임에 설치되고, 상기 용기 상기 하측과 마주보도록 상기 제2 변위 센서가 상기 프레임에 설치되고, 상기 용기 좌측 및 우측과 마주보도록 상기 제3 변위 센서 및 상기 제4 변위 센서가 상기 프레임에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수소저장용기는 상기 변위 센서가 설치되는 프레임을 더 포함할 수 있다. 상기 음향 센서와 상기 변위 센서는 서로 마주 보게 배치될 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 수소충전시스템의 운용방법은 용기, 상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서, 및 상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하는 적어도 하나 이상의 변위 센서를 포함하는 수소저장용기를 복수개 포함하는 충전소를 설치하는 단계, 상기 변위 센서를 이용하여 복수개의 상기 용기들에 대해 각각의 외경을 측정하는 외경 감지 단계, 상기 측정된 값들로부터 상기 용기들에 대한 외경 데이터를 생성하는 데이터화 단계, 상기 음향 센서를 이용하여 상기 용기들 중 파손이 일어난 용기에 대해 파손 위치를 검출하여, 상기 용기의 파손 여부 및 파손 위치에 대한 파손 정보를 생성하는 파손부위 확인 단계, 상기 파손이 일어난 용기에 대해 측정된 외경 데이터에 상기 파손 정보를 동기화하여, 상기 파손 정보에 대응하는 상기 외경 데이터 값을 업데이트하는 데이터 업데이트 단계, 및 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보를 이용하여, 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위를 계산하는 파손율이 높은 외경 범위 계산 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수소충전시스템의 운용방법은 상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정하여, 상기 충전소들 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 경고하는 실시간 감지단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수소충전시스템의 운용방법은 상기 위험범위 외경 정보를 이용하여, 수소저장용기의 점검 또는 교체를 통해 누설로 인해 발생할 수 있는 사고를 사전에 예방하는 단계를 포함 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 수소충전시스템은 복수의 수소저장용기들을 포함하는 제1 충전소, 및 상기 제1 충전소로부터 데이터를 수신하고, 상기 제1 충전소로 상기 데이터로부터 계산된 정보를 제공하는 중앙 서버부를 포함한다. 각각의 상기 수소저장용기는 용기, 상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서, 및 상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하는 적어도 하나 이상의 변위 센서를 포함한다. 이에 따라, 상기 용기의 외경을 실시간으로 측정할 수 있으며, 상기 용기의 파손 여부 및 위치를 감지하여 데이터화 할 수 있으며, 이를 통해 파손율이 높은 외경 범위를 계산하여, 충전소 운용 중, 상기 용기가 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 미리 경고하여, 용기의 파손을 미리 예방할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소저장용기의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 수소저장용기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전시스템의 운용방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소저장용기의 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 수소저장용기의 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 상기 수소저장용기는 용기(10), 지지부(20), 프레임(30), 복수의 음향 센서(AS) 및 복수의 변위 센서(DS)를 포함할 수 있다.
상기 용기(10)는 금속 라이너 및 상기 금속 라이너를 감싸는 복합재료 라이너를 포함할 수 있다. 상기 용기(10)는 상기 금속 라이너 상에 필라멘트 와인딩(filament widing) 공법을 사용해, 탄소 섬유에 에폭시 수지를 함침시켜 후프(hoop)와 헬리컬 공정을 통해 이를 감싸(full wrap)형성하는 타입3(type3)의 수소저장용 용기일 수 있다.
상기 용기(10)는 제1 방향(D1)으로 연장되는 원통형의 용기일 수 있으며, 상기 제1 방향(D1)에 수직한 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)이 이루는 평면 상의 절단면이 원형일 수 있다.
상기 지지부(20)는 상기 용기(10)의 네크 부분을 지지할 수 있으며, 이에 따라, 상기 용기(10)의 내부 압력 및 온도에 따라, 상기 용기(10)의 외경이 변화 하더라도, 상기 용기(10)를 견고하게 지지할 수 있다.
상기 프레임(30)은 상기 용기(10)의 일 단면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상기 프레임(30)에는 상기 변위 센서(DS)가 설치될 수 있다. 상기 변위 센서는 제1 내지 제4 변위 센서들(DSa, DSb, DSc, DSd)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 용기(10)의 단면 상에서, 상기 용기(10)의 상측과 마주보도록 상기 제1 변위 센서(DSa)가 상기 프레임(30)에 설치되고, 상기 용기(10) 상기 제2 방향(D2)의 하측과 마주보도록 상기 제2 변위 센서(DSb)가 상기 프레임(30)에 설치되고, 상기 용기(10) 좌측 및 우측과 마주보도록 상기 제3 변위 센서(DSc) 및 상기 제4 변위 센서(DSd)가 상기 프레임(30)에 설치될 수 있다.
상기 변위 센서(DS)는 상기 용기(10)의 외경을 실시간으로 측정할 수 있다. 상기 변위 센서(DS)는 특정 물체를 향해 레이저빔을 조사하여 특정 물체에 부딪혀 반사되는 레이저를 수신하여 특정 물체와의 거리를 측정하는 레이저 변위센서일 수 있으며, 예를 들면, 상기 변위 센서(DS)와 마주보게 배치되는 상기 음향 센서(AS)의 면에 레이저 빔을 조사하고 반사되는 레이저를 수신하여 상기 용기(10)의 외경을 측정할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 변위 센서(DSa, DSb)를 이용하여 측정한 외경과 상기 제3 및 제4 변위 센서(DSc, DSd)를 이용하여 측정한 외경을 이용하여, 평균된 외경을 구하거나, 이상이 발행한 방향의 외경을 측정할 수 있다.
이때, 상기 용기(10)의 외경과 무관하게, 상기 변위 센서들이 적절한 위치에 위치하도록, 각각의 상기 제1 내지 제4 변위 센서(ASa, ASb, ASc, ASd)와 상기 프레임(30) 사이에는 제1 내지 제4 위치 조절부(32a, 32b, 32c, 32d)가 더 배치될 수 있다. 상기 위치 조절부(32a, 32b, 32c, 32d)의 높이를 조절함으로써, 상기 용기(10)가 교체되는 등, 상기 용기(10)의 외경이 변화하는 경우에도, 상기 변위 센서가 정상 작동할 수 있는 적절한 위치로 상기 변위 센서의 설치 위치를 변경할 수 있다.
상기 복수의 음향 센서들(AS)은 상기 용기(10)의 표면 상에 설치될 수 있다. 상기 복수의 음향 센서들(AS)은 상기 변위 센서들(DS)과 마주보도록 설치될 수 있다. 상기 복수의 음향 센서들(AS)은 제1 내지 제4 음향 센서(ASa, ASb, ASc, ASd)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 용기(10)의 단면 상에서, 상기 용기(10)의 상기 상측의 상기 표면 상에 상기 제1 음향 센서(ASa)가 부착되어 설치되고, 상기 용기(10)의 상기 하측의 상기 표면 상에 상기 제2 음향 센서(ASb)가 부착되어 설치되고, 상기 용기(10) 상기 좌측 및 우측의 상기 표면 상에 상기 제3 음향 센서(ASc) 및 상기 제4 음향 센서(ASd)가 부착되어 설치될 수 있다.
상기 음향 센서(AS)로부터 전달된 음향신호의 세기를 분석하여 상기 용기(10)의 파손 여부 및 파손위치를 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 음향 센서(AS)는 상기 용기(10)의 파손된 위치에서 발생되는 기체의 유동소리를 센싱하고, 상기 음향 센서(AS)로부터 전달된 상기 음향신호의 세기를 분석하여 상기 용기(10)의 파손위치를 검출할 수 있다. 여기서, 알려진 여러가지 방법들을 사용하여 누설 위치를 검출 할 수 있으며, 예를 들면, 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여 상기 용기(10)의 파손위치를 검출할 수 있다. 상기 음향 방사는 고체재료의 소성변형이나 파괴에 수반하여 탄성에너지가 방출될 때 종파(縱波)로서 전파하는 현상을 말한다. AE파(acoustic emission wave)를 검출하면 금속 구조 부재(部材)의 진행성의 동적결함을 매크로적으로 효율성 있게 관측할 수 있기 때문에 수동적 비파괴시험이 가능해진다. AE파를 초음파센서를 사용하여 관측하는 방법을 AE법이라고 한다.
상기 음향 센서(AS)들은 복수의 위치에 설치될 수 있으며, 복수의 위치에서 음향방출신호를 감지할 수 있다. 음향방출신호의 hit 수, amplitude, rise time, count, duration 등을 분석하여, 상기 용기(10)의 파손 여부 및 파손위치를 검출할 수 있다.
여기서, 상기 용기(10)의 파손 여부 및 파손위치를 검출하기 위한, 상기 음향방출신호의 고려될 수 있는 변수에 아래와 같이 예시될 수 있다.
event: 발생원에서 음향방출 신호를 발생시키는 것을 나타내는 것,
hit: 음향방출빈도를 나타내는 것으로 탐촉자에서 검출한 돌발형신호 하나를 나타내는 것
amplitude: 한 개의 음향방출 event의 최대진폭
count: 설정된 임계전압을 넘는 파고의 수
rise time: 한 event에서 임계전압을 능가한 시각부터 최대진폭에 도달할 때까지 걸린 시간
duration: 한 event에서 임계전압을 능가한 시각부터 event의 끝나는 시각까지 걸린 시간
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전시스템의 블록도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 상기 수소충전시스템은 제1 충전소(100), 제2 충전소(200), 제3 충전소(300) 등의 복수의 충전소 및 중앙 서버부(500)를 포함할 수 있다.
상기 제1 충전소(100)는 복수의 수소저장용기들(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)을 포함할 수 있다. 상기 각각의 수소저장용기는 도 1 및 2에서 도시된 바와 같이, 지지부(20)에 의해 지지되고, 프레임(30)이 설치되며, 변위 센서(DS) 및 음향 센서(AS)를 이용하여, 용기의 외경 및 파손 여부 및 파손 위치가 감지될 수 있다. 도면에서는 상기 수소저장용기들(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)이 모두 동일한 크기로 도시되어 있으나, 상기 수소저장용기들은 서로 다른 크기의 규격을 가질 수도 있다.
즉, 상기 제1 내지 제3 충전소(100, 200, 300)는 각각 상기 수소저장용기의 상기 음향 센서 및 상기 변위 센서를 이용하여, 상기 용기의 외경 데이터 및 상기 용기의 파손 여부 및 파손 위치에 대한 파손 정보(DATA)를 생성할 수 있다.
상기 중앙 서버부(500)는 상기 제1 내지 제3 충전소들(100, 200, 300)로부터 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보(DATA)를 수신하고, 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보(DATA)로부터 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위를 계산하여, 상기 용기의 파손율이 높은 상기 용기의 외경 범위에 대한 위험범위 외경 정보(INF)를 생성할 수 있다.
상기 중앙 서버부(500)는 상기 위험범위 외경 정보(INF)를 상기 제1 내지 제3 충전소들(100, 200, 300)에 제공하고, 상기 제1 내지 제3 충전소들(100, 200, 300)은 상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 충전소들(100, 200, 300)이 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 경고하여, 사용자가 해당 용기를 확인하고, 용기를 미리 교체할 수 있도록하여 상기 용기의 파손을 예방할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전시스템의 운용방법을 나타낸 순서도이다.
상기 수소충전시스템의 운용방법은 설치하는 단계(S100), 외경 감지 단계(S200), 데이터화 단계(S300), 파손부위 확인 단계(S400), 데이터 업데이트 단계(S500), 파손율이 높은 외경 범위 계산 단계(S600), 실시간 감지단계(S700)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수소충전시스템의 운용방법은 사고를 사전에 예방하는 단계(S800)를 더 포함할 수 있다.
상기 설치하는 단계(S100)에서는, 용기, 상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서, 및 상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하는 적어도 하나 이상의 변위 센서를 포함하는 수소저장용기를 복수개 포함하는 충전소를 설치할 수 있다. 상기 충전소는 복수개가 설치될 수 있다.
상기 외경 감지 단계(S200)에서는, 상기 변위 센서를 이용하여 복수개의 상기 용기들에 대해 각각의 외경을 측정할 수 있다. 상기 외경 측정은 실시간으로 계속적으로 진행될 수 있다.
상기 데이터화 단계(S300)에서는, 상기 측정된 값들로부터 상기 용기들에 대한 외경 데이터를 생성할 수 있다.
상기 파손부위 확인 단계(S400)에서는, 상기 음향 센서를 이용하여 상기 용기들 중 파손이 일어난 용기에 대해 파손 위치를 검출하여, 상기 용기의 파손 여부 및 파손 위치에 대한 파손 정보를 생성할 수 있다.
상기 데이터 업데이트 단계(S500)에서는, 상기 파손이 일어난 용기에 대해 측정된 외경 데이터에 상기 파손 정보를 동기화하여, 상기 파손 정보에 대응하는 상기 외경 데이터 값을 업데이트할 수 있다.
상기 파손율이 높은 외경 범위 계산 단계(S600)에서는, 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보를 이용하여, 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위를 계산할 수 있다.
상기 실시간 감지단계(S700)에서는, 상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정하여, 상기 충전소들 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 경고할 수 있다.
상기 사고를 사전에 예방하는 단계(S800)에서는, 상기 실시간 감지단계(S700)에 따라 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자는 해당 용기를 확인하여 이상여부를 발견하면 해당 용기를 교체하여 사고를 사전에 예방할 수 있다. 또한, 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 이상이 발견되지 않더라도, 안전상의 이유로 미리 해당 용기를 교체할 수도 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 수소충전시스템은 복수의 수소저장용기들을 포함하는 제1 충전소, 및 상기 제1 충전소로부터 데이터를 수신하고, 상기 제1 충전소로 상기 데이터로부터 계산된 정보를 제공하는 중앙 서버부를 포함한다. 각각의 상기 수소저장용기는 용기, 상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서, 및 상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하는 적어도 하나 이상의 변위 센서를 포함한다. 이에 따라, 상기 용기의 외경을 실시간으로 측정할 수 있으며, 상기 용기의 파손 여부 및 위치를 감지하여 데이터화 할 수 있으며, 이를 통해 파손율이 높은 외경 범위를 계산하여, 충전소 운용 중, 상기 용기가 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 미리 경고하여, 용기의 파손에 의해 발생할 수 있는 사고를 미리 예방할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 용기 20: 지지부
30: 프레임 AS: 음향 센서
DS: 변위 센서 100, 200, 300: 충전소
500: 중앙 서버부

Claims (11)

  1. 복수의 수소저장용기들을 포함하는 제1 충전소; 및
    상기 제1 충전소로부터 데이터를 수신하고, 상기 제1 충전소로 상기 데이터로부터 계산된 정보를 제공하는 중앙 서버부; 및
    복수의 수소저장용기들을 포함하는 제 2 충전소를 포함하고,
    각각의 상기 수소저장용기는
    금속 라이너 및 상기 금속 라이너를 감싸고, 탄소 섬유를 포함하는 복합재료 라이너를 포함하는 용기;
    상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서; 및
    상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하고 적어도 2개 이상이 배치되는 변위 센서; 및
    상기 변위 센서가 설치되는 프레임을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 충전소는 각각 상기 수소저장용기의 상기 음향 센서 및 상기 변위센서를 이용하여, 상기 용기의 외경 데이터 및 상기 용기의 파손 여부 및 파손 위치에 대한 파손 정보를 생성하고,
    상기 중앙 서버부는 상기 제 1 충전소 및 상기 제 2 충전소로부터 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보를 수신하고, 상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보로부터 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위를 계산하여 상기 용기의 파손율이 높은 상기 용기의 외경 범위에 대한 위험범위 외경 정보를 생성하는 것를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소충전시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 중앙 서버부는 상기 위험범위 외경 정보를 상기 제1 및 제2 충전소에 제공하고,
    상기 제1 및 제2 충전소는 상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정하여,
    상기 제1 및 제2 충전소 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우,
    해당 수소저장용기를 점검하거나 새로운 수소저장용기로 교체하는 것을 특징으로 하는 수소충전시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 중앙 서버부는 상기 위험범위 외경 정보를 상기 제1 및 제2 충전소에 제공하고,
    상기 제1 및 제2 충전소는 상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정하여,
    상기 제1 및 제2 충전소 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 경고하는 것을 특징으로 하는 수소충전시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 변위 센서 사이에는 높이 조절부가 형성되어, 상기 용기의 크기가 다양하게 변경되더라도, 상기 높이 조절부의 높이를 조절하여, 상기 변위 센서와 상기 용기의 표면 사이의 거리가, 상기 변위 센서가 작동할 수 있는 적절한 범위 내에 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 수소충전시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향 센서는 제1 내지 제4 음향 센서를 포함하고,
    상기 변위 센서는 제1 내지 제4 변위 센서를 포함하고,
    상기 용기의 단면 상에서, 상기 용기의 상측의 표면 상에 상기 제1 음향 센서가 부착되어 설치되고, 상기 용기의 하측의 표면 상에 상기 제2 음향 센서가 부착되어 설치되고, 상기 용기 좌측 및 우측의 표면 상에 상기 제3 음향 센서 및 상기 제4 음향 센서가 부착되어 설치되고,
    상기 용기의 상기 상측과 마주보도록 상기 제1 변위 센서가 상기 프레임에 설치되고, 상기 용기 상기 하측과 마주보도록 상기 제2 변위 센서가 상기 프레임에 설치되고, 상기 용기 좌측 및 우측과 마주보도록 상기 제3 변위 센서 및 상기 제4 변위 센서가 상기 프레임에 설치되는 것을 특징으로 하는 수소충전시스템.
  8. 삭제
  9. 용기, 상기 용기의 표면에 설치되어 음향 방사(acoustic emission)를 이용하여, 상기 용기의 파손 위치를 검출하는 적어도 하나 이상의 음향 센서, 및 상기 용기의 표면과 마주보게 설치되어, 상기 용기의 외경을 측정하는 적어도 하나 이상의 변위 센서를 포함하는 수소저장용기를 복수개 포함하는 충전소를 설치하는 단계;
    상기 변위 센서를 이용하여 복수개의 상기 용기들에 대해 각각의 외경을 측정하는 외경 감지 단계;
    상기 측정된 값들로부터 상기 용기들에 대한 외경 데이터를 생성하는 데이터화 단계;
    상기 음향 센서를 이용하여 상기 용기들 중 파손이 일어난 용기에 대해 파손 위치를 검출하여, 상기 용기의 파손 여부 및 파손 위치에 대한 파손 정보를 생성하는 파손부위 확인 단계;
    상기 파손이 일어난 용기에 대해 측정된 외경 데이터에 상기 파손 정보를 동기화하여, 상기 파손 정보에 대응하는 상기 외경 데이터 값을 업데이트하는 데이터 업데이트 단계; 및
    상기 외경 데이터 및 상기 파손 정보를 이용하여, 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위를 계산하는 파손율이 높은 외경 범위 계산 단계를 포함하는 수소충전시스템의 운용방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 용기들의 외경을 상기 변위 센서를 이용하여 실시간으로 측정하여, 상기 충전소들 운용 중, 상기 수소저장용기의 상기 용기가 상기 용기의 파손율이 높은 외경 범위에 해당하는 경우, 사용자에게 경고하는 실시간 감지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소충전시스템의 운용방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 수소충전시스템의 운용방법은 상기 파손율이 높은 외경 범위를 이용하여, 수소저장용기의 점검 또는 교체를 통해 누설로 인해 발생할 수 있는 사고를 사전에 예방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소충전시스템의 운용방법.
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