실험｜수중환경에서 온습도 값에 의한 침수감지

수중펌프나 수중드론 같은 수중환경에서 사용하는 기기들은 구조상 다양한 원인으로 침수가 발생 할 수 있다.

기밀불량상태의 기기에서 침수가 발생할 때, 내부의 온습도센서의 의해 침수의 감지유무를 확인한다.

 

수중기기의 내부 온습도 측정

 

실험방법은 아래의 3가지 기밀상태를 재현하고, 각각의 기밀상태에 대해서 데이터 측정 후, 비교한다.

 

상태1. 기밀양호

상태2. 기밀불량(中)

상태3. 기밀불량(大) 

에어콤프레서로 수중기기쪽에 100KPa의 압력을 가하고 1분간 기밀유지량을 측정해서, 상태1,2,3을 재현확인. 

 

상태1의 기밀누출량

상태1의 경우, 기밀유지상태이므로 압력의 저하는 1분간 0.045KPa 로서, 내부의 침수흔적도 보이지 않는다.

 

케이블패킹 손상

다음의 상태 2,3은 기밀불량을 재현하기 위해서 케이블패킹 부분을 손상시켜서 측정한다.

 

상태2의 기밀누출량

케이블패킹을 손상시킨 상태2의 압력 저하값은 1분간 33.54KPa 로서, 3분간의 시험에서 육안상의 침수는 보이지 않았다.

 

 

상태3의 기밀누출량

케이블패킹을 상당히 손상시킨 상태3의 압력 저하값은 1분간 92.64KPa 로서, 3분간의 시험에서 육안상의 침수를 확인.

상태3의 내부 침수확인

 

재현한 각각의 상태에 대해서 기기내부에 온습도센서를 설치하여 측정한다.

센서는 BME280를 사용해서 아두이노로 측정.

 

https://prasowa.tistory.com/16

Arduino nano + BME280

https://prasowa.tistory.com/17

Arduino + Excel (PLX-DAQ)

 

 

측정결과 각각의 습도변화값은 아래와 같다.

상태1 습도변화량

상태2 습도변화량

상태3 습도변화량

상태1의 경우 내부 습도는 44% 전후로 큰 변화가 없음을 알 수 있다. 반면에 상태 2,3 의 경우, 시간에 따라 습도값이 90%에 가깝게 상승하는 것을 알 수 있었다. 상태3이 비교적 급격하게 습도값이 상승한 점으로 보아서 습도값의 증가는 기밀누출량과 비례하다고 생각된다. 또한 상태2,3의 경우 모두 내부에서 결로를 확인했다. 

 

기밀누출상태 + 내부결로 없음에서 습도변화량

추가실험에서 내부에서 결로가 발생하지 않고 케이블패킹부분의 미량의 수분이 남아있을 경우, 3시간에 걸쳐 내부 습도값이 70%에서 유지 되는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 충분한 시간을 경과했을때 습도값이 90%를 유지하면 내부에서 결로가 발생됨으로 생각되며, 결로까지 발생하지 않는 미량의 침수 상태에서도 습도값의 변화로 침수상태를 파악 할 수 있을 것 같다.