표제지
논문요약
목차
I. 서론 12
1. 연구의 배경 및 목적 12
가. 연구의 배경 12
나. 연구의 목적 18
2. 논문의 구성 19
II. LNG 가스 주입환경 센싱 관련 연구 20
1. LNG 가스 주입환경에 대한 연구 현황 20
가. LNG 가스 주입환경에서 누설 연구 20
나. LNG 가스 시설 각종 모니터링 연구사례 22
다. 기존 제품과의 개발 제품의 차별성 26
III. 임베디드 기반 작업 환경센싱 모듈 특성 연구 29
1. 임베디드 기반 작업 환경 센싱 모듈의 개발 29
2. 환경센싱 모듈의 실험 방법 및 실험 결과 35
가. LNG 가스 환경센싱 모듈의 성능 실험조건 35
나. 환경센싱 모듈 성능 실험 결과 37
IV. 유무선 통신 모듈 개발 50
1. LNG 저장탱크 작업 환경 센서 모듈을 이용한 유무선 통신 모듈의 개발 50
가. 임베디드 기반 유무선 통신 프로토콜 설계 51
나. PLC 기반 장비/설비 제어용 모듈 설계 57
다. 임베디드 기반 유무선 통신 모듈 개발 61
2. LNG 저장탱크 작업 환경 센서 모듈을 이용한 유무선 통신 모듈의 개발 결과 66
가. 외부 통신 환경에서의 PLC 메모리 동작 결과 67
나. 유무선 통신 모듈의 전자파 시험 결과 69
다. 유무선 통신 모듈의 방수·방진 시험 결과 73
V. 결론 75
참고문헌 77
Abstract 79
〈표 2-1〉 해외 제품의 유해성 가스누출 센서, 모니터링 시스템과 개발 LNG 환경센싱 모듈 및 통신모듈의 비교 27
〈표 2-2〉 국내 개발의 LNG 누출 센서, 모니터링 시스템과 제안하는 LNG 환경센싱 모듈 및 통신모듈의 차별성 28
〈표 3-1〉 Resolution 시험 저항 Raw Data(LNG 가스 농도 1.0 cmol/mol~2.0 cmol/mol, 0.1 cmol/mol 간격) 38
〈표 3-2〉 Resolution 시험 결과 40
〈표 3-3〉 농도변화율 시험 Raw Data(LNG 가스 농도 0.5 cmol/mol~3.0 cmol/mol, 0.5 cmol/mol 간격) 41
〈표 3-4〉 농도변화율 시험 결과 44
〈표 3-5〉 센서 응답속도 시험 결과(LNG 가스 농도 0.5 cmol/mol~3.0 cmol/mol, 0.5 cmol/mol 간격) 46
〈표 3-6〉 방수 시험조건 48
〈표 3-7〉 방진 시험조건 49
〈표 4-1〉 PUMP SCOPE의 P&ID 기반 LNG 연료 주입 Unit IO List 52
〈표 4-2〉 DISPERSER SCOPE의 P&ID 기반 LNG 연료 주입 Unit IO List 54
〈표 4-3〉 HEADER 패킷의 명령어 목록 56
〈그림 1-1〉 LNG 주입 방법에 따른 장비 및 설비 13
〈그림 1-2〉 LNG 연료 주입 작업의 위험 요소 13
〈그림 1-3〉 LNG 저장용 탱크 주변 환경 14
〈그림 1-4〉 Consilium 가스 및 화염 감지 제품 15
〈그림 1-5〉 RIKEN KEIKI 가스 및 화염 감지 제품 15
〈그림 1-6〉 미국 Honeywell 사에서 가스 검출기 및 시스템 16
〈그림 1-7〉 GASTRON 사의 가스 감지기 모니터링 및 감지기 17
〈그림 1-8〉 LNG 주입 작업용 센서 모듈 적용 환경 19
〈그림 2-1〉 이동식 LNG 충전소의 표준 모델 21
〈그림 2-2〉 LNG 연료공급 모니터링 시스템 플랫폼 구성도 23
〈그림 2-3〉 IoT 센서를 이용한 3D 시뮬레이터 기반 배관 모니터링 시스템 개념 25
〈그림 2-4〉 LNG 선박용 가스 모니터링 시스템 구성도 26
〈그림 3-1〉 임베디드 기반 LNG 가스 주입환경 센싱 모듈 29
〈그림 3-2〉 LNG 가스 센싱 모듈의 회로 구성도 30
〈그림 3-3〉 온습도 센서의 회로 구성도 31
〈그림 3-4〉 임베디드 MCU 제어기 회로도 1 31
〈그림 3-5〉 임베디드 MCU 제어기 회로도 2 32
〈그림 3-6〉 임베디드 MCU 제어기 회로도 3 32
〈그림 3-7〉 임베디드 MCU 제어기 회로도 4 33
〈그림 3-8〉 임베디드 MCU 제어기 회로도 5 33
〈그림 3-9〉 임베디드 MCU 제어기 회로도 6 34
〈그림 3-10〉 LNG 가스 센싱 모듈 사진 34
〈그림 3-11〉 실험장치 구성도 : Resolution, 농도변화율, 센서 응답속도 37
〈그림 3-12〉 Resolution 시험 Raw Data 그래프(LNG 가스 농도 1.0 cmol/mol~2.0 cmol/mol, 0.1 cmol/mol 간격) 39
〈그림 3-13〉 Resolution 실험 결과 그래프 40
〈그림 3-14〉 농도변화율 시험 Raw Data 그래프(LNG 가스 농도 0.5 cmol/mol~3.0 cmol/mol, 0.5 cmol/mol 간격) 43
〈그림 3-15〉 선형 Fitting한 수식을 산출하기 위한 그래프(X축 : CLNG 값, Y축 : CR 값)[이미지참조] 44
〈그림 3-16〉 센서 응답속도 시험 결과 그래프 46
〈그림 3-17〉 환경센싱 모듈 패키징 사진 47
〈그림 3-18〉 환경센싱 모듈의 방수 시험 48
〈그림 3-19〉 환경센싱 모듈의 방수 시험 결과 49
〈그림 4-1〉 LNG 주입 작업 통합 모니터링 시스템의 구성 50
〈그림 4-2〉 센서 모듈 통신 네트워크의 전체적인 구성도 51
〈그림 4-3〉 센서 모듈 통신 네트워크의 세부 구성도 51
〈그림 4-4〉 P&ID의 LNG 연료 주입 Unit IO List를 기반으로 한 데이터 송수신 패킷의 구성 52
〈그림 4-5〉 PUMP SCOPE 장치 구성 요소들의 구분 번호별 위치 54
〈그림 4-6〉 PUMP DISPERSER 장치 구성 요소들의 구분 번호별 위치 55
〈그림 4-7〉 PLC 기반 장비/설비 제어용 모듈 구성 58
〈그림 4-8〉 LS 사 HMI iXP2 모니터링 Panel 58
〈그림 4-9〉 PLC 메모리 59
〈그림 4-10〉 PLC 메모리 맵 60
〈그림 4-11〉 PLC↔임베디드 및 주변 기기 간 데이터 연동 구성 60
〈그림 4-12〉 LTE 모듈을 이용한 LTE 인터페이스 모듈 회로도 1 61
〈그림 4-13〉 LTE 모듈을 이용한 LTE 인터페이스 모듈 회로도 2 62
〈그림 4-14〉 LTE 모듈을 이용한 LTE 인터페이스 모듈 회로도 3 62
〈그림 4-15〉 UART 기반 유무선 통신 모듈 WiFi 회로도 1 63
〈그림 4-16〉 UART 기반 유무선 통신 모듈 WiFi 회로도 2 63
〈그림 4-17〉 SPI 기반 유무선 통신 모듈 이더넷 회로도 1 64
〈그림 4-18〉 SPI 기반 유무선 통신 모듈 이더넷 회로도 2 64
〈그림 4-19〉 개발한 유무선 통신 모듈 사진 65
〈그림 4-20〉 LNG 저장탱크 장비와 제어기 간 인터페이스 66
〈그림 4-21〉 HMI 및 판넬 제어부 인터페이스 67
〈그림 4-22〉 외부 환경에서의 PLC 메모리 접속 후 변수 읽기 과정 68
〈그림 4-23〉 외부 환경에서의 PLC 메모리 접속 후 변수 쓰기 과정 69
〈그림 4-24〉 유무선 통신 모듈의 전원 인가 테스트 70
〈그림 4-25〉 유무선 통신 모듈의 전도성 장해시험 71
〈그림 4-26〉 유무선 통신 모듈의 전도성 장해시험 결과 71
〈그림 4-27〉 측정 그래프(150kHz~30 MHz) 측정 그래프 72
〈그림 4-28〉 유무선 통신 모듈의 방수·방진 시험의 시제품 73
〈그림 4-29〉 유무선 통신 모듈의 방수 시험 74
〈그림 4-30〉 유무선 통신 모듈의 방진 시험 74