1. 서 론

선박 기관실의 주기관 및 각종 보조기기는 운전 시 열을 방출하며 이는 운전 효율에 영향을 미친다. 이에 따라 선박 기관 및 기기의 안정적 운용을 위해 수냉식 냉각 시스템을 탑재하고 있다(Allal et al., 2017). 이와 같은 냉각 시스템의 냉매는 해수를 사용하므로 해수 내 포함된 염소이온(Cl^-)에 의해 해수배관 내부는 부식 손상을 일으키며, 이러한 손상 은 유속에 의한 침식으로 가속화된다(Hwang and Lee, 2021). 배관 계통에서 발생 가능한 고장 형태는 내·외부 부식으로 인한 파공, 제 3의 요인인 외부충격에 의한 손상, 초기 파이 프 결함, 설계문제 그리고 초기재료 불량 등이 있다. 이중 내·외부 부식에 의한 누설은 가장 빈번하게 발생하는 고장 형태이다(Yuhua and Datao, 2005). 따라서 배관 누설에 따른 유체의 손실과 위험이 존재하며 이에 대한 대책이 필요한 실정이다.

일반적으로 선박 기관실의 배관 누수 감시는 기관사의 육 안 점검이나 빌지웰(Bilge well)의 고수위에 의한 가시가청 경보를 통한 인지에 의해 이루어진다. 해수배관시스템은 기 관실 하부에 위치하여 육안으로 누설을 판단하기 어려우며, 지속적인 상태감시를 위한 모니터링 장치가 부재한 상황이 다(Allal et al., 2017). 더욱이 대부분의 선박은 기관실 무인화 시스템을 채택하므로 배관 누수에 의한 기관실 침수와 같은 대형 사고 발생 시 즉각적 대응이 제한된다. 따라서 배관 누 수를 상시 감시하고 누수 발생 전이나 소량 누수 시에 사전 탐지하는 기술 도입이 필요하다.

최근 배관시스템의 누수 진단 기술은 청음식이나 신소재 를 활용하고 있다. W. Jiangwen(2012) 등은 음향 방출신호를 이용하여 배관시스템의 파공에 의한 파열음으로 누설을 진 단하였다(Jiangwen et al., 2012). I. Stoianov(2012) 등은 신소재 인 광섬유 센서를 이용하여 배관시스템의 누수에 따른 국부 적인 온도변화로 누수를 진단하였다(Stoianov et al., 2012). 이 러한 누수 감지센서 기술을 배관시스템에 도입하기 위한 비 용은 고가이며, 누수 진단을 위한 전문 지식이 요구 된다. 뿐만 아니라 광역 감시가 어려우며, 선박 운항 시 발생하는 진동과 소음에 의한 잡음 유입으로 분석의 정확도가 떨어지 는 한계를 갖고 있다(Kim et al., 2015).

시간영역반사법(Time domain reflectometry, TDR)은 이러한 한계를 극복할 수 있는 누수 탐지 방법으로 관련된 연구가 진행 중이다(Fisher et al., 2013). TDR 기법은 계측기로부터 발 생된 전기신호의 송신지점과 도선 사이의 임피던스 변화에 의해 반사된 지점의 시간 차이를 측정하여 변화된 임피던스 의 위치를 탐지한다.(Cataldo et al., 2017). TDR 기법의 장점은 누수 여부 및 위치 감지가 가능하며, 광역 범위의 배관시스 템 상태감시를 저비용으로 할 수 있다는 점이다. 또한, 신호 분석에 전문지식이 필요하지 않으며 감시대상 특성에 따라 센서 형상 변경과 길이 조절이 용이하다. 이러한 이유로 TDR 기반 배관 누설 관련 센서 연구가 일부 연구자에 의해 진행된 바 있다.

Cataldo et al.(2017)은 케이블 형상을 갖는 TDR 센서를 개 발하여 지중 매설 배관시스템에 대한 누설 탐지 연구를 수 행하였다. Kim(2012a)은 TDR 센서를 개발한 후 토양의 함수 량과 신호의 변위량 측정하여 산사태 감시 분야에 활용하였 다. Fatemi Aghda et al.(2018)은 TDR 기법을 이용하여 매설된 배관시스템의 다중 누설에 대한 연구를 수행하였다. 그 결 과, 다중 누설 탐지에 대한 신호특성은 감소하였으나, 여러 지점의 도선 사이 간격을 증가시켜 기준점을 설정한 경우, 다중 누설을 감지하는 것에 대한 정확도가 향상된다고 보고 하였다.

기존 TDR 기법 연구는 지중 매설 배관의 누설 여부판단 을 위하여 센서 개발을 수행하였다. 매설 배관의 경우, 토양 이 흡습재 역할을 하여 누수에 의한 센서의 신호변화가 뚜 렷하게 나타난다. 이와 달리 선박과 같이 외부에 노출된 배 관 시스템은 흡습재 역할을 할 수 있는 환경이 조성되어 있 지 않아 종래의 연구·개발된 센서로 적용하는데 어려움이 있다. 또한 센서를 배관에 부착하는 경우 도체인 배관에 의 해 센서의 신호가 감쇠되기 때문에 기존과 다른 형태의 센 서 개발을 요구한다(Kim and Yoon, 2012).

본 연구에서는 선박 기관실의 배관계통의 누설 감지를 위 한 TDR 기반의 센서 개발을 위 한 기초 연구를 수행하였다. 선박 기관실의 사용 환경을 고려한 배관 부착형 케이블형 센 서를 고안하였으며, 케이블의 꼬임과 피복 두께가 TDR 신호에 미치는 영향을 분석하였다. 개발된 센서는 선박 배 관을 모사한 시험 장치에 취부하여 현장 적용성을 평가하였 다. 본 연구는 배관 누설 감지를 위한 꼬임 형상의 누설 감 지 센서를 제안하였으며, 기존 TDR 센서 형상에 비해 평활 한 신호를 발생시켜 누설 감지의 정확도를 향상시키고자 하 였다.

2. TDR의 측정 원리와 누수 탐지에의 응용

TDR 기법은 주로 전선의 국부 결함을 탐지하는 용도로 사용되었다(Fatemi Aghda et al., 2018). TDR은 전자기파를 이 용하여 전선의 결함을 탐지하는 기법으로 원거리 위치 및 대상체 특성 규명에 적용 영역을 확장하였다. 전자기파를 적용한 대표적인 사례는 레이더이다(Park, 2006). 레이더의 구성요소는 발신기과 수신기로 구성된다. 발신기는 고주파 의 전자기 파동을 생성 및 전파하는 역할을 하며, 수신기는 원거리 목표물에 부딪혀 반사된 전자기파를 수신한다. 반사 파 수신까지의 소요시간과 공기 중의 전파속도를 고려하면, 목표물의 거리와 대상체의 임피던스와 같은 특성을 분석할 수 있다(Hong and Cho, 2007).

케이블형 센서를 이용한 TDR 기법은 레이더의 원리와 유 사하다고 볼 수 있다. 수신기와 발신기는 TDR의 계측기이 며, 매질은 전송선로로 한 쌍의 케이블형 센서이다(Cataldo et al., 2017). 발신된 전자기파는 케이블을 따라 이동하고 미지 의 대상체에 의해 반사된 펄스를 TDR 계측기를 통해 관찰 가능하다. TDR 계측기는 펄스 발생기와 오실로스코프로 구 성된다(Kim, 2012b). 모든 미지의 대상물은 부하(Load)이며, 고유의 사인파를 갖고 있다. 따라서 부하에 의해 반사된 사 인파를 이용하여 시간간격에 따른 전압변화를 시각화할 수 있으며, 시각화된 파형은 TDR 신호로 표현된다. TDR 신호 는 전송선로의 저항, 반사되는 유전체 특성을 반영하며, 반 사파의 소요시간은 이러한 특성으로 달라진다. 반사된 신호 로 유전체의 특성을 파악할 수 있으며, 소요시간을 통해 유 전체의 위치정보를 파악할 수 있게 되는 것이다.

Fig. 1(a)는 TDR 원리 설명의 위해 케이블, 펄스와 부하를 나타낸 것이다(Hanshemian, 2004). 계측기에서 발신한 펄스는 케이블을 통해 이동하며, 부하에 의해 반사된 후 계측기에 도달한다. 반사파가 계측기에 도달했을 때 소요시간을 측정 한다면, 계측기에서 부하까지의 거리는 식(1)과 같이 산출할 수 있다(Hanshemian, 2004).

Fig. 1(b)는 케이블의 고장유무를 판단하는 원리와 그에 따른 신호형상을 나타낸 것이다. 케이블의 고장유무는 단선 (open)과 단락(short)으로 판단할 수 있으며, 이러한 특성을 부하에 적용하였다(Kim et al., 2015). 케이블의 단선은 부하 저항이 무한대이며, 단락은 부하저항이 없는 것과 같다. 부 하저항이 무한대인 경우, 반사파의 펄스는 발신된 펄스의 두 배가 되어 위로 볼록한 형상이 나타난다. 이 형상의 궤적 의 크기는 부하에 따라 달라진다. 만약 부하저항이 없는 경 우, 반사된 신호는 없기 때문에 반사파는 발신된 펄스와 동 일하다.

Fig. 1(c)는 TDR 계측기와 부하의 모식도를 나타낸 것이 다. TDR은 주파수 형태의 펄스를 발신하며, 부하에 의한 시 간지연을 측정하는 것이기 때문에 부하저항은 임피던스가 된다. 전송선로에서 임피던스는 반사파 크기를 결정하는 중 요한 지표이다. 반사파를 형성하는 반사계수는 부하에 따른 입사파와 반사파의 진폭 비로 나타낼 수 있으며, TDR 검사 후 파형은 일반적으로 거리에 대한 반사계수(Reflection Coefficient)로 표현되고 이를 TDR 특성신호라고 정의한다(Yu et al., 2018). 반사계수는 식(2)와 같이 표현된다.

케이블이 단선될 경우, 부하의 임피던스는 무한대이기 때 문에 반사계수는 1로 산출되며, 이 때 반사파(Er)는 영향을 받지 않는다. 반면, 케이블이 단락된 경우, 부하의 임피던스 는 0이므로 반사계수는 -1이며, 반사파와 입사파는 역방향을 의미한다.

TDR 계측기에서 부하까지의 거리는 전자기파의 소요시간 과 속도의 곱으로 계산되며, 전자기파의 속도는 식(3)과 같 이 표현된다(Yu et al., 2018).

식(3)에서, 진공에서의 광속은 3×10⁸ m/s이며, 비유전율은 매질의 유전율과 진공의 유전율의 비이므로 전자기파의 속 도를 산출할 수 있다.

Fig. 2는 부하의 임피던스에 따른 파형 변화와 반사계수를 나타낸 것이다(Kim et al., 2015). Ro는 기준 케이블의 임피던 스이고, Rt는 부하의 임피던스이다. 기준 케이블과 부하의 임피던스가 같을 경우, 식(2)에 의해 산출된 반사계수는 0이 다. 따라서 입력파와 반사파는 같으며 이를 정상상태로 정 의한다. 기준 케이블의 임피던스가 부하보다 작을 경우, 반 사계수는 양의 값으로 산출되어 정상상태의 신호보다 증가 한다. 기준케이블의 임피던스가 부하보다 클 경우, 반사계수 는 음의 값을 얻어 정상상태의 진폭보다 감쇠한다.

Fig. 3은 배관시스템 누수감지를 위한 TDR 시스템의 구성 도이다. TDR 시스템은 신호를 모니터링 할 수 있는 컴퓨터, 시간단위 반사파를 임피던스로 변환해주는 TDR 계측기, 누 수 여부를 탐지하는 전송선로로 구성된다. 배관시스템의 누 수은 부식, 침식 그리고 외부충격 등에 의한 파공으로 발생 한다. 누수 발생 시 누수액이 전송선로에 접촉하게 된다. 누 수액은 전도성을 가지므로 누수지점에 위치한 센서 신호의 변화를 야기하며, 이 때 반사계수는 음의 값이 되어 정상상 태보다 감소하므로 누수 여부를 탐지할 수 있다.

3. 실험방법

3.1 케이블형 센서

1) 센서의 형상 제작

종래의 전송선로는 한 쌍의 케이블을 평행하게 배치한 띠 (strip) 형상을 갖고 있다. 본 연구에서 개발한 전송선로는 두 선이 상호 꼬인 구조가 되도록 구성하였다(Suchorab et al., 2018). Fig. 4는 종래의 전송선로와 본 연구에서 개발한 전송 선로를 나타낸 모식도이며, 케이블형 센서의 구조를 나타내 었다. 케이블형 센서는 도선, 절연 피폭부재 및 흡습부재가 순차적으로 적층된 구조를 이루고 있다. Fig. 4-a에서 1은 흡 습부재, 2는 절연 피폭부재이고, 3은 도선을 나타낸다. 개발 된 케이블형 센서는 종래의 케이블형 센서에 없는 흡습부재 를 포함하여 누설된 액체를 흡수할 수 있도록 하였다 (Cataldo et al., 2012). 한 쌍의 전송선로는 임피던스 값이 동 일해야하므로 형상과 재질은 같도록 구성하였다. 형상이 다 른 두 전송선로를 배관시스템에 설치하여 TDR 신호 특성을 비교․분석하였다.

2) 꼬임형 센서

꼬임 횟수에 따른 전자기파의 신호특성을 관찰하기 위한 실험을 수행하였다. Fig. 4(b)는 단위 길이(L)를 설정하여 단 위길이 당 꼬임 횟수를 채택하기 위한 모식도이다. 단위길 이(L)는 50 cm로 설정하였고, 단위길이 당 꼬임의 횟수는 임 피던스 값이 안정적으로 유지하는 최소 단위를 설정하기 위 한 사전 실험 결과에 따라 꼬임 횟수를 변화시켰다. 실험 결 과를 고려하여, 단위길이 당 꼬임 횟수는 1, 2, 3, 4, 5 및 10 회로 설정하였다.

3) 피복부재의 두께

꼬임형 전송선로는 입사파와 반사파가 서로 간섭을 주 지 않도록 하기 위해 적절한 두께를 선정해야한다. 상용 케이블의 피복 두께는 약 0.78 mm이기 때문에 본 연구에서 의 피복두께는 0.2, 0.4, 0.8, 1.2 mm로 선정하여 실험을 수행 하였다.

3.2 센서의 설치

본 연구에서는 Fig. 5와 같이 실제 선박 배관시스템 적용 전 사전 연구로서 실험실 규모의 누설 신호 취득 실험을 수 행 하였다. 실험구성요소는 컴퓨터, TDR 계측기, 계측기와 센서 연결을 위한 BNC-악어클립 케이블, 한 쌍의 케이블형 센서이다. 센서부와 모니터링 시스템은 10 m의 동축케이블 을 이용하여 연결하였다. 배관장치의 경우 Fig. 5와 같이 실 제 선박의 배관시스템의 직관부, 곡관부, 수직부 및 이음부 를 모두 포함하도록 구성하였다.

Fig. 6은 본 실험에서 구현된 누수 시험의 모식도를 나타 낸 것이다. 배관시스템의 직관부에서 누수 시, 누수액은 중 력에 의해 배관의 하부로 이동한 후 떨어지므로 전송선로는 직관부 배관 하단부(배관 단면 기준 6시 방향)에 설치하였 다. Fig. 6에서 (a)부위는 배관의 플랜지 이음부의 설치방법 을 나타낸 것이며, 전송선로는 플랜지 형상에 따라 부착하 였다. Fig. 6에서 (b)부위는 곡관부 및 수직부에서는 전송선 로를 나선형으로 배관 표면에 감싸면서 설치하였다. 나선형 으로 설치된 전송선로는 모든 방향의 누수를 감지할 수 있 도록 하였다.

직관부는 10 cm 마다 해수 액적을 투하시켜 흡습부재와 전송선로에 충분히 흡수되도록 하였다. 곡관부의 경우 한 지점에 해수 액적을 투하시켜, 전송선로의 굽힘 작용에 의 한 누수 영향을 분석하였다.

3.3 TDR 기기 및 데이터 획득

Fig. 7은 TDR 계측기, 서버와 클라이언트의 일부를 나타낸 것이다. TDR 계측기에서 처리된 TDR 신호를 실시간으로 모 니터링 및 저장을 위해 서버-클라이언트를 구축하였다. TDR 계측기는 Hyperlabs 사의 HL1101을 사용하였으며, 사양은 Table 1과 같다.

4. 실험결과 및 분석

4.1 누수에 따른 TDR 신호

본 연구에서 제안한 꼬임형 센서에 대해 누수에 따른 TDR 신호를 관찰 하였다. Fig. 8(a)은 꼬인 전송선로를 이용 하여 정상상태를 나타내는 신호이며, Fig. 8(b)은 P1 지점에 액적을 투하한 후, TDR의 신호를 나타낸 것이다. 그래프의 X축은 왕복거리를 나타내며, Y축은 임피던스 값을 나타낸 다. 케이블 형 센서는 길이가 길어짐에 따라 임피던스 값은 증가할 수 있으나, 증가 정도는 미비하게 나타났다. 본 연구 에 사용된 TDR 기기는 200 m의 유효거리까지 측정이 가능 하므로 유효거리 내 임피던스 값은 큰 차이가 없을 것으로 사료된다. 정상상태에 비해 누수가 발생한 위치의 임피던스 값은 감쇠하는 것을 알 수 있다.

배관시스템의 감시범위는 임피던스 값의 피크에 의해 구 분된다. 동축케이블은 누수 여부와 관계 없이 케이블 고유 의 임피던스인 55Ω을 유지한다. a는 감시범위가 시작되는 지점이며, 전송선로 부착에 따른 케이블의 형태 변화로 임 피던스는 급격히 상승한다. b는 감시범위가 끝나는 지점이 며, 이후 단선에 의해 임피던스가 급격히 증가한다. 따라서 센서인 전송선로의 감시 구간은 a와 b 사이로 정의할 수 있 다.

액적을 투하한 경우, 감시구간에서 임피던스 값은 다음과 같이 산출된다. 한 쌍의 전송선로의 임피던스는 절연피복부 재에 의해 약 110 ~ 115 Ω로 산출되며, 해수의 임피던스는 20 Ω으로 Table 2에 의거한 해수의 전도도로 산출하였다. 한 쌍 의 전송선로는 흡수된 해수에 의해 임피던스 값은 105 Ω로 감쇠하였다.

4.2 꼬임 횟수에 따른 정상상태의 신호변화

꼬임 횟수에 따른 정상상태의 신호변화를 관찰하기 위한 실험을 수행하였으며, 그 결과를 Fig. 9에 나타내었다. 측정 된 신호를 관찰하면, 꼬임의 횟수가 증가할수록 임피던스 값이 안정되는 것을 볼 수 있다.

평행하게 배치된 전송선로의 경우, 전송선로 사이는 피복 부재와 약간의 공기층으로 차폐층을 형성하는데 이는 커패 시터 구조와 유사하다고 간주할 수 있다(Kim et al., 2022). 커 패시터 구조에 따라 반사파의 신호는 축적되며, 거리증가에 따라 임피던스 값은 점차 상승하여 그래프는 위로 상승한 다. 반면에, 전송선로를 서로 꼬인 형상으로 설치하여 꼬임 횟수를 증가시킬 경우, 인덕터 역할로 인해 외부의 전류변 화를 상쇄하는 작용이 강해져 거리 증가에 따라 노이즈 없 이 평평한 신호를 나타내었다. 꼬임횟수가 5회 이상일 경우, 신호는 크게 달라지지 않았다. 경제성을 고려하여 최소 꼬 임 횟수로 채택하여 설치하는 것이 적합하나, 선박은 횡요, 종요 그리고 진동과 같은 외력이 작용하여 꼬임 횟수는 10 ~ 20회 정도로 하여 견교히 설치하는 것이 중요할 것으로 사 료된다.

4.3 절연 피복부재 두께에 따른 정상상태 및 누수신호 변화

본 실험에서 전송선로는 서로 꼬인 구조를 형성하므로 절 연 피복 부재의 두께는 신호에 영향을 미칠 수 있다. Fig. 10 은 피복부재 두께에 따른 정상상태와 누수에 따른 TDR 신 호변화를 나타낸 것이다. Fig. 10(a)에서 절연 피복부재의 두 께가 얇을 경우, 전송선로는 상호 간섭 발생 및 약간의 단락 으로 임피던스 값은 감소한다. 절연 피복부재의 두께가 두 꺼울수록 임피던스 값은 안정적이나, 과도한 두께의 경우, Fig. 10(b)에서 관찰된 바와 같이 차폐효과가 지나치게 형성 되어 누수액에 의한 임피던스 값의 변화가 미비하여 누수 여부 파악에 어려움이 있다. 본 실험에서 개발된 센서의 도 체부 직경은 약 1 cm로, 절연 피복부재의 두께는 도선직경의 약 80 %에서 120 % 사이의 범위로 설정하는 것이 적합하다.

4.4 누수 위치추정과 회귀 분석

Fig. 11은 다중 누수 시 누수위치 추정을 위해 띠 형상의 전송선로와 꼬임 구조의 전송선로에 대한 TDR 신호를 나타 낸 것이다. 띠 형상의 전송선로의 경우, 신호 자체가 고르지 않아 누수 신호 여부와 위치 식별이 어려웠다. 반면, 꼬임 구조의 전송선로는 감시 부위가 평활하므로 다중 누수점이 발생하더라도 누수위치를 정확히 파악할 수 있었다.

Fig. 12는 실제 누수 위치와 TDR 계측기로부터 산출된 누 수 위치를 비교하기 위한 실험을 진행하였으며, TDR 왕복거 리와 실제 누설 위치에 대한 회귀분석 결과를 나타낸 것이 다. 각 지점의 신호는 P1을 기준으로 10 cm 간격마다 P2 지 점에서 P10 지점까지 누수액을 투하시킨 결과이다. P11 지점 의 신호는 나선형으로 감싼 전송선로에 누수액을 투하시킨 결과이며, P1로 부터 약 180 cm 떨어진 위치이다.

대표적으로 P1, P6 그리고 P11 지점에서 실제누수위치와 TDR 계측기로부터 산출된 누수위치를 비교하였으며, 이는 다음과 같다. TDR 계측기에서 관찰된 X축의 크기는 왕복거 리이기 때문에 누설위치는 편도거리로 산출된다. P5와 P11 지점의 실제누설위치는 P1을 기준으로 각각 50, 180 cm만큼 떨어진 거리이며, TDR 계측기에서 산출된 각 누수지점의 X축 의 값은 P1을 기준으로 약 100 cm, 360 cm이다. TDR 계측기 에서 산출된 편도길이는 실제 배관의 거리와 유사한 결과를 나타내었다.

실제 누설위치와 TDR 계측기로부터 산출된 누수위치의 값을 선형회귀분석하여 위치추정의 가능성을 나타내었다. 산출된 회귀식은 다음과 같다.

회귀식(4)의 결정계수(R2)는 0.9998로 산출되어 실제 누설 위 치를 추정할 수 있는 정확도는 99.98 %로 높은 수준의 위치 추정 가능성을 나타내었다.

본 실험의 경우, 상온에서 실험을 수행하여 온도에 대한 영향을 무시하였으나, 온도는 전자기파 측정에 있어 중요한 매개변수로 작용하기 때문에 온도에 따라 달라진 전자기파 의 속도를 보완해야한다. 또한 나선형으로 감싼 배관의 누 수 위치를 정확히 추정하기 위해 배관 직경과 나선의 피치 를 이용하여 배관길이에 대해 추가적 보정이 필요할 것으로 판단된다.

5. 결 론

본 연구는 해수배관의 누수 탐지를 위한 TDR 센서 개발 과 누설 위치 추정 방법에 대해 고찰하였으며, TDR 센서 역 할인 전송선로의 구조, 꼬임 횟수 및 피복 두께를 변수로 실 험을 수행하여 수행하였다.

꼬임 형상 전송선로의 신호는 외부 노이즈의 영향이 최소 화되어 띠 형상보다 평활하게 나타났으며, 나선형으로 배관 표면에 설치한 경우도 안정한 형상이 관찰되었다. 본 연구 는 소규모의 실내실험으로 수행하여 외부노이즈의 영향이 많지 않아 꼬임형상으로 노이즈를 제거하였다. 그러나 선박 에 적용할 경우, 각종 기기의 진동과 전자기파 등의 노이즈 가 발생할 것이다. 이러한 노이즈의 제거는 실제 선박에 설 치한 후 기계학습을 통해 제거할 것으로 사료된다. 전송선 로의 꼬임 횟수는 단위길이 당 5회 이상으로 설치하는 것이 적합하며, 실제 배관에 부착하기 위해 꼬임 횟수는 단위길 이 당 10 ~ 20회 정도로 견고하게 설치해야한다. 전송선로의 피복부재 두께에 따라 신호는 서로 간섭이 생기거나, 누설 을 탐지하지 못할 수 있기 때문에 피복부재 두께는 적절하 게 설정되어야 한다. 연구 결과, 피복부재 두께는 0.8 mm에 서 1.2 mm 미만일 경우 가장 적합한 것으로 나타났다.

TDR 기법은 전송선로에 충분한 누수액이 흡수되어야 명 확한 신호를 얻을 수 있다. 누수 시 누수액은 중력에 의해 바닥으로 낙하하기 때문에, 신호 탐지를 위한 충분한 양을 획득하기 어렵다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구에 서는 센서에 흡습부재를 적용하였으며 일정수준 이상의 신 호 강도 향상을 나타냈다.

본 연구는 TDR 기반의 새로운 형상의 누수 감지 센서를 제안하였지만 실제 선박 기관실 적용을 위해서는 추가 연 구가 필요할 것으로 판단된다. 일반적으로 기관실 내부 온 도와 해수의 온도차에 의해 해수배관 표면에 응축수가 생 성된다. 이 경우 생성된 응축수는 흡습부재에 흡수되어 TDR 계측기와 센서의 임피던스가 변화하므로 누설 신호로 오인될 가능성이 있다. 이러한 운영상 문제점은 기계학습 도입을 통해 해결할 수 있을 것이다. 해수는 응축수보다 전 기전도도가 4배 정도 높다. 해수와 응축수의 전기전도도 차 이로 임피던스 값의 차이가 발생할 것으로 사료된다. 해수 누수의 신호와 응축수 누수 신호를 기계학습을 통해 이를 구별할 계획이다. 이러한 신호 간섭 문제를 해결하기 위해 최대 우도 추정법(Maximum likelihood estimation)을 고려할 수 있다. 건조 또는 응축수 흡수 상태에서 각 구간의 노이즈를 포함한 신호의 변동 패턴 학습을 통해 정상상태 영역 구성 후 해수 누설을 탐지할 수 있는 기법 개발이 후속연구로서 진행될 예정이다.