운용 중 배관 감시 성능 향상을 위한 자기상관함수 기반 두께 측정 기법 = Autocorrelation-based Thickness Measurement for Enhancing Online Monitoring of Pipeline Health

국문 초록 (Abstract)

배관의 잔존 두께는 배관 시스템 운용에 있어서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 최근의 무선통신기술 발달과 초음파 영역대 신호의 측정과 신호처리가 가능한 경량 시스템 개발은 정기적 검사 대상인 배관두께 측정을 운용 중 측정 대상으로 바꾸어 놓았다. 운용 중 환경은 정기 점검에서는 고려하지 않아도 되는 많은 잡음이 발생하기 때문에 잡음에 강건한 두께 추정 기법이 필요하다. 특히, 부식의 진전으로 인한 신호의 약화는 이러한 기법의 필요성을 더 크게 한다. 본 논문에서는 자기상관함수(autocorrelation function)를 이용하여 잡음 상황에서도 두께 추정이 가능한지 검토하였다. 자기상관함수가 가지는 신호의 특성에 대해서 살펴보고, 다양한 신호대잡음비의 경우에 제안한 기법과 기존의 기법을 비교하였다. 이를 위해, 부식가속화실험을 수행하여 배관을 실제 부식시킨 시편을 사용하였다. 인위적인 백색잡음을 부여하여 두께 추정을 위한 반사 신호 검출 결과, 신호대잡음비가 - 6 dB인 경우에도 유의미한 반사 신호 관찰이 가능함을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The remaining thickness of pipes is one of the most critical factors in the operation of pipe systems.
Recent advancements in wireless communication technology and the development of lightweight systems capable of measuring and processing ultrasonic signals have shifted pipe thickness measurement from periodic inspections to on-line monitoring. Operating pipeline systems generate considerable noise that does not need to be considered during preventive maintenance, so a noise-robust thickness estimation method is required. In particular, signal weakening due to corrosion progression further emphasizes the need for such a method. In this study, we investigated the possibility of thickness estimation in noisy situations using an autocorrelation function (ACF). We examined the signal characteristics of the ACF and compared the proposed method with existing methods in various signal-to-noise ratio (SNR) cases. To this end, we used pipe specimens corroded through an accelerated corrosion test. As a result of detecting the reflected signal for thickness estimation by applying Gaussian white noise, it was confirmed that a meaningful time delay of the reflected signal can be observed even when the SNR is -6 dB.