KR101326923B1 - 리크 감지 센서 - Google Patents

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KR101326923B1
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박찬일
간태석
김종훈
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하솜정보기술 주식회사
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Abstract

리크 감지 센서는 제1 방향으로 연장된 베이스 필름, 상기 베이스 필름 상에 형성되며, 전기 전도성을 갖는 제1 전도성 고분자층, 상기 제1 전도성 고분자층으로부터 이격되어 배치되며, 전기 전도성을 갖는 제2 전도성 고분자층 및 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 사이에 배치되며, 수분 또는 기름과 접촉하여 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들을 상호 전기적으로 연결할 수 있도록 외부에 노출되는 노출부가 형성된 절연층을 포함한다. 따라서, 상기 리크 감지 센서는 개선된 연성 및 내화학성을 가질 수 있다.

Description

리크 감지 센서{SENSOR FOR SENSING A LEAK}
본 발명은 리크 감지 센서에 관한 것이다 보다 상세하게는 본 발명은 누수 또는 누유가 발생하는 것을 감지하여 관리자에게 누수 또는 누유가 발생함으로 알려주는 리크 감지 센서에 관한 것이다.
일반적으로 리크 감지 센서는 누수 및 누유 시에 누수 또는 누유를 감지하여 액체가 누출되는 지점까지 정확하고 신속하게 알려준다.
상기 리크 감지 센서는 누수 및 누유가 발생시 도선을 따라 흐르는 전류를 이용하여 리크를 감지한다. 상기 리크 감지 센서는 그 설치 비용이 고가이고, 센서 케이블 길이가 정해져 있다.
나아가 상기 리크 감지 센서는 유연성이 상대적으로 낮으며, 상기 리크 감지 센서를 이루는 각 유닛을 상호 연결하는 데 어려움이 있다. 또한 상기 리크 감지 센서에 수분이나 기름이 전도층에 접촉함에 따라 상기 전도층에 산화가 발생함으로써 상기 리크 감지 센서의 감도가 악화되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로, 개선된 유연성을 갖고 사용중 감도가 악화되는 현상을 억제할 수 있는 리크 감지 센서를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 리크 감지 센서는 제1 방향으로 연장된 베이스 필름, 상기 베이스 필름 상에 형성되며, 전기 전도성을 갖는 제1 전도성 고분자층, 상기 제1 전도성 고분자층으로부터 이격되어 배치되며, 전기 전도성을 갖는 제2 전도성 고분자층 및 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 사이에 배치되며, 수분 또는 기름과 접촉하여 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들을 상호 전기적으로 연결할 수 있도록 외부에 노출되는 노출부가 형성된 절연층을 포함한다. 여기서, 상기 노출부는 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 절연층의 측벽을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 전도성 고분자층에는 상기 수분 또는 기름이 상기 노출부로 흐를 수 있도록 상부 표면에 요철이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전도성 고분자층, 상기 절연층 및 상기 제2 전도성 고분자층은 순차적으로 적층될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 각각의 내부에 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 각각의 전기 전도성을 향상시키는 금속 파이버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 각각은 전도성 입자 및 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전도성 입자는, 금-코팅 은입자, 금-코팅 구리입자, 금-코팅 니켈입자, 은-코팅 구리입자, 은-코팅 니켈 입자, 은-코팅 알루미늄 입자 및 탄소 입자를 적어도 하나 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 리크 감지 센서는 도전성 고분자 물질로 이루어진 전도층을 포함함으로써 상기 리크 감지 센서가 개선된 유연성을 가질 수 있다. 따라서 요철이 형성된 바닥이나 벽면을 따라 상기 리크 감지 센서가 시공됨으로써 상기 리크 감지 센서는 시공이 용이하다. 나아가, 리크 감지 센서는 도전성 고분자 물질로 이루어진 전도층을 포함함으로써 사용 중에 발생할 수 있는 전도층의 산화 현상이 억제될 수 있다. 또한 상기 리크 감지 센서는 길이 방향으로 일정한 저항값을 갖는 도전성 고분자 물질로 이루어진 전도층을 포함함으로써 누유 또는 누수와 같은 리크가 발생한 리크 발생 위치를 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 리크 감지 센서의 구동을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들에 대하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 리크 감지 센서는 베이스 필름(105), 제1 전도성 고분자층(110) 및 제2 전도성 고분자층(120)을 포함한다.
상기 베이스 필름(105)은 기저 필름의 역할을 한다. 상기 베이스 필름(105)은 제1 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다.
상기 베이스 필름(105)은 그 상부에 인쇄 방식으로 제1 전도성 고분자층(110)을 형성하기 위하여 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면 상기 베이스 필름(105)은 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate ; PET), 폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene;PTFE), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC) 또는 기타 테프론 계열의 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1 전도성 고분자층(110)은 상기 베이스 필름(105) 상에 배치된다. 상기 제1 도전성 고분자층(110)은 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 전도성 고분자층(110)은 예를 들면, 탄소가 함유된 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 전도성 고분자층(110)은 전도성 입자 및 실리콘 수지를 포함할 수 있다.
상기 실리콘수지는 상온에서 수분 경화시키기 위한 목적으로 사용되는 상온 수분 경화형 실리콘 수지를 사용할 수 있다.
상기 전도성 입자는 일반적으로 전도성 금속 입자로 사용되던 임의의 금속 입자를 통칭하는 것이다. 예를 들면, 상기 전도성 입자는 금-코팅 은입자, 금-코팅 구리입자, 금-코팅 니켈입자, 은-코팅 구리입자, 은-코팅 니켈 입자, 은-코팅 알루미늄 입자들을 사용할 수 있다.
상기 제2 전도성 고분자층(120)은 상기 제1 전도성 고분자층(110)으로부터 이격되어 배치된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)은 상호 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자 층들(110, 120) 사이에 절연층(130)이 개재될 수 있다. 상기 제2 도전성 고분자층(120)은 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제2 전도성 고분자층(120)은 예를 들면, 탄소가 분산된 실리콘 수지를 포함할 수 있다.
이와 다르게, 상기 제2 전도성 고분자층(120)은 전도성 입자 및 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 상기 실리콘 수지는 상온에서 수분 경화시키기 위한 목적으로 사용되는 상온 수분 경화형 실리콘 수지를 사용할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)은 동일 물질로 이루어 질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)이 연성을 가짐에 따라 상기 리크 감지 센서가 벽이나 바닥과 같은 대상체에 보다 용이하게 설치될 수 있다. 또한 상기 리크 감지 센서가 바닥과 벽에 연속적으로 설치될 수도 있다. 나아가, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)이 산, 염기, 알코올 등과 같은 유기 화합물에 대하여 내성을 가짐에 따라 상기 리크 감지 센서는 개선된 내구성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서는 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120) 사이에 배치된 절연층(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 절연층(130)은 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)을 상호 전기적 절연시킬 수 있다.
상기 절연층(130)은 일반적인 고분자 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 절연층(130)은 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate ; PET), 폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene;PTFE), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC) 또는 기타 테프론 계열의 재질로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 절연층(130)은 일반적인 비전도성 실리콘 물질로 형성될 수 있다.
상기 절연층(130)은 그 양측은 외부에 노출되는 노출부를 가진다. 누수 또는 누유가 발생할 경우, 상기 노출부에 수분 또는 기름이 접촉하게 됨으로써 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)이 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 누수 또는 누유가 발생하여 상기 절연층의 노출부가 전기적인 전도성을 가짐에 따라 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)이 상호 전기적으로 연결된다. 따라서, 누수 또는 누유가 발생하는 위치에 따라 저항값이 변화되고 이에 따른 전류값이 변화한다. 변화된 전류값에 따라 누수 또는 누유가 발생하는 위치가 감지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전도성 고분자층(110), 상기 절연층(130) 및 제2 전도성 고분자층(120)은 상기 베이스 필름(105)의 제1 방향의 중심선을 기준으로 순차적으로 작아지는 폭을 각각 가질 수 있다. 상기 폭은 상기 제1 방향에 대하여 수직한 방향으로 측정된 값이다. 따라서, 상기 제1 전도성 고분자층(110), 상기 절연층(130) 및 제2 전도성 고분자층(132)은 순차적으로 작아지는 폭을 각각 가짐에 따라 누수 또는 누유를 감지할 수 있는 노출부가 상대적으로 넓은 면적을 가질 수 있다. 따라서, 상기 리크 감지 센서는 개선된 리크 감지 능력을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 전도성 고분자층(110), 상기 절연층(130) 및 제2 전도성 고분자층(120)을 연속적으로 관통하는 관통홀들(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀들 내부에는 상기 수분 또는 기름이 접촉할 수 있다. 따라서, 따라서, 상기 리크 감지 센서는 개선된 리크 감지 능력을 가질 수 있다. 상기 제1 전도성 고분자층(110), 상기 절연층(130) 및 제2 전도성 고분자층(120)을 연속적으로 관통하는 관통홀들은 일정 간격으로 이격되어 복수의 위치에 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서는 베이스 필름(105), 제1 전도성 고분자층(110) 및 제2 전도성 고분자층(120)을 포함한다.
상기 제2 전도성 고분자층(120)은 그 상부 표면에 요철이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전도성 고분자층(120)은 상기 제1 방향의 중심선을 기준으로 양측으로 갈수록 작아지는 두께를 가질 수 있다. 따라서, 상기 제2 전도성 고분자층(120)의 상부 표면에 수분 또는 기름이 생기는 경우, 상기 수분 또는 기름이 상기 제2 전도성 고분자층(120)의 상부 표면을 따라 보다 용이하게 상기 노출부로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 리크 감지 센서는 개선된 리크 감지 능력을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서는 베이스 필름(105), 제1 전도성 고분자층(110) 및 제2 전도성 고분자층(120)을 포함한다.
상기 베이스 필름은 도 1을 참고로 전술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 전도성 고분자층(110)은 상기 베이스 필름(105)의 상부 표면에 부분적으로 배치된다. 상기 제1 전도성 고분자층(110)은 상기 제1 방향으로 연장된다.
상기 제2 전도성 고분자층(120)은 상기 베이스 필름(105)의 상부 표면에 부분적으로 배치된다. 상기 제2 전도성 고분자층(120)은 상기 제1 방향으로 연장된다. 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)은 상호 이격되어 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)은 상호 이격된 상태에서 상기 베이스 필름의 상부 표면이 노출된다. 상기 노출된 상부 표면이 수분 또는 기름에 노출되는 노출부에 해당할 수 있다. 상기 노출부에 수분 또는 기름이 접촉할 경우, 제1 전도성 고분자층(110) 및 제2 전도성 고분자층(120)이 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리크 감지 센서는 베이스 필름(105), 제1 전도성 고분자층(110), 제2 전도성 고분자층(120) 및 금속 파이버들(111, 121)을 포함한다.
상기 베이스 필름(105), 제1 전도성 고분자층(110) 및 제2 전도성 고분자층(120)은 도 1을 참고로 전술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 금속 파이버들(111, 121) 각각은 상기 제1 전도성 고분자층(110) 및 제2 전도성 고분자층(120) 내부에 장착된다. 상기 금속 파이버들(111, 121) 각각은 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층(110, 120) 각각의 전기 전도성을 증가시킨다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층(110, 120) 각각이 상기 제1 방향으로 상대적으로 연장될 경우, 상기 금속 파이버들(111, 121) 각각이 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)에 안정적인 전기 전도성을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층(110, 120) 각각이 상기 제1 방향으로 상대적으로 연장되어 금속으로 이루어진 전도층과 비교하여 불안정적인 전도 전도성을 가진다고 하더라고 상기 금속 파이버들(111, 121) 각각은 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층(110, 120) 각각에 전기 전도성을 향상시킴으로써 상기 리크 감지 센서가 안정적으로 구동할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 리크 감지 센서의 구동을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)의 각 단부는 전원과 전기적으로 연결된다.
상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120) 각각은 도전 라인을 형성한다. 상기 절연층(130)은 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)을 상호 전기적으로 절연시킨다. 상기 절연층(130)의 노출부에 누수 또는 누유가 발생할 경우, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)을 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 누수 또는 누유 발생 위치에 따라 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120)이 전기적으로 연결되는 위치가 변경된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들(110, 120) 사이의 전기적 저항값이 변화한다. 결론적으로 인가되는 전압에 대해 저항값이 변화함에 따라 흐르는 전류값이 변경되어 상기 누수 또는 누유 발생 위치가 감지될 수 있다.
도시되지 있지 않으나, 상기 전원과 연결된 제어기는 변화하는 저항값 또는 전류값을 이용하여 저항값 및 전압값에 따른 거리를 계산하게 된다. 이때, 상기 제어기는 계산된 값과 미리 세팅된 값을 비교하여 감지거리를 표시하고 알람음을 발생하게 된다.
110 : 제1 전도성 고분자층 120 : 제2 전도성 고분자층
111, 121 : 금속 파이버들 130 : 절연층

Claims (8)

  1. 제1 방향으로 연장된 베이스 필름;
    상기 베이스 필름 상에 형성되며, 전기 전도성을 갖는 제1 전도성 고분자층;
    상기 제1 전도성 고분자층으로부터 이격되어 배치되며, 전기 전도성을 갖는 제2 전도성 고분자층; 및
    상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 사이에 배치되며, 수분 또는 기름과 접촉하여 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들을 상호 전기적으로 연결할 수 있도록 외부에 노출되는 노출부가 형성된 절연층을 포함하고 상기 제1 전도성 고분자층, 상기 절연층 및 상기 제2 전도성 고분자층은 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 리크 감지 센서.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 노출부는 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 절연층의 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 감지 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 전도성 고분자층에는 상기 수분 또는 기름이 상기 노출부로 흐를 수 있도록 상부 표면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 리크 감지 센서.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 각각의 내부에 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 각각의 전기 전도성을 향상시키는 금속 파이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 감지 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자층들 각각은 전도성 입자 및 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 감지 센서.
  7. 제7항에 있어서, 상기 전도성 입자는, 금-코팅 은입자, 금-코팅 구리입자, 금-코팅 니켈입자, 은-코팅 구리입자, 은-코팅 니켈 입자, 은-코팅 알루미늄 입자 및 탄소 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리크 감지 센서.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 전도성 고분자층, 상기 절연층 및 제2 전도성 고분자층을 연속적으로 관통하여 상기 수분 또는 상기 기름과 접촉할 수 있도록 관통홀들이 형성된 것을 특징으로 하는 리크 감지 센서.
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