KR101396202B1 - Structural health monitoring system of fiber reinforced composites including conductive nano-materials, the monitoring and the manufacturing method of the same, and structural health monitoring system of wind turbine blade including conductive nano-materials, the manufacturing method of the same - Google Patents

Structural health monitoring system of fiber reinforced composites including conductive nano-materials, the monitoring and the manufacturing method of the same, and structural health monitoring system of wind turbine blade including conductive nano-materials, the manufacturing method of the same Download PDF

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Abstract

본 발명은, 섬유강화복합시트의 표면에 전도성 나노물질들을 뿌려 센서층을 형성하고, 센서층이 각각 형성된 섬유강화복합시트들을 적층하여 섬유강화복합체에 적용함으로써, 각 섬유강화복합시트의 변형뿐만 아니라 적층된 섬유강화복합시트들 사이의 박리현상을 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 이점이 있다. The present invention can be applied not only to the deformation of each fiber-reinforced composite sheet, but also to the deformation of each fiber-reinforced composite sheet by stacking the fiber-reinforced composite sheets on which the sensor layers are formed by spraying conductive nanomaterials on the surface of the fiber- There is an advantage that the peeling phenomenon between the laminated fiber-reinforced composite sheets can be judged quickly and accurately.

Description

전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치, 그의 감시 방법 및 제조 방법, 그리고 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치 및 그의 제조방법{Structural health monitoring system of fiber reinforced composites including conductive nano-materials, the monitoring and the manufacturing method of the same, and structural health monitoring system of wind turbine blade including conductive nano-materials, the manufacturing method of the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a structure health monitoring system for a fiber reinforced composite including a conductive nanomaterial, a monitoring method and a manufacturing method thereof, and a structure health monitoring system for a fiber for a wind turbine including a conductive nanomaterial, composites including conductive nano-materials, the monitoring and the manufacturing method of the same, and structural health monitoring systems of wind turbine blade including conductive nano-materials, the manufacturing method of the same}

본 발명은 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치, 그의 감시 방법 및 제조 방법, 그리고 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전도성 나노입자들을 통해 전기 저항의 변화를 측정하고, 그에 따라 복수의 유리섬유강화 시트들 사이의 박리나 크랙 등을 모니터링할 수 있는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치, 그의 감시 방법 및 제조 방법, 그리고 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a structural integrity monitoring apparatus for a fiber reinforced composite including a conductive nanomaterial, a monitoring method and a manufacturing method thereof, and a structure health monitoring apparatus for a blade for a wind turbine including a conductive nanomaterial, and a manufacturing method thereof More particularly, the present invention relates to a structural integrity monitoring apparatus for a fiber reinforced composite including a conductive nanomaterial capable of measuring a change in electric resistance through conductive nanoparticles and thereby monitoring separation or cracks between a plurality of glass fiber- , A monitoring method and a manufacturing method thereof, and a structure health monitoring apparatus for a blade for a wind power generation including a conductive nanomaterial and a manufacturing method thereof.

일반적으로 항공기나 교량의 건전성을 진단하는 데 가장 널리 사용되는 기법은, 육안 검사, 음향 반출(Acoustic emission:AE), 와전류(Eddy current), 초음파(Ultrasonics), X선 투과시험(X-ray radiography) 등으로 검사 인력과 장비를 투입하여 정기적으로 검사를 수행한다. 이러한 구조물은 상태와 상관없이 정해진 일정에 맞춰 검사를 수행하므로 필요 이상의 인건비가 소요되고, 검사로 인한 구조물의 사용 중단 시간으로 인해 손실이 발생함에 따라 근래에는 내장형 센서들이 도입되고 있다. 주로 사용되는 센서는, 세라믹 기반 압전 센서, 스트레인 게이지, 광섬유, 표면탄성파센서 등이 있다. 이러한 센서들은 높은 정확도, 감도, 신뢰성 등을 갖지만, 센싱 소자를 부착하는 지점, 즉 국부적인 감지(Point sensing)만이 가능함으로 인해 구조물의 응력/변형 상태를 전체적으로 파악하기 어려운 문제점이 있다.Generally, the most widely used techniques for diagnosing the health of aircraft or bridges are visual inspection, acoustic emission (AE), eddy current, ultrasound, X-ray radiography ), Etc., and inspections are conducted periodically. Since these structures are inspected according to a fixed schedule irrespective of the state, built-in sensors are being introduced in recent years because labor costs are more than necessary and losses are caused by the use time of the structures due to the inspection. Commonly used sensors include ceramic-based piezoelectric sensors, strain gages, optical fibers, and surface acoustic wave sensors. These sensors have high accuracy, sensitivity, reliability, etc. However, there is a problem that it is difficult to grasp the stress / deformation state of the structure as a whole due to the point where the sensing element is attached, that is, only the local sensing (Point sensing) is possible.

또한, 항공기의 날개나 풍력 발전기용 블레이드 등에 복합소재 시트를 적층하여 사용할 경우, 상기 복합소재 시트들 사이에 박리나 크랙이 발생하는 데, 이를 검사하는 방법이 매우 복잡하고 까다로운 문제점이 있을 뿐만 아니라, 박리나 크랙 발생시 바로 파악할 수 없기 때문에 이에 신속하게 대처할 수 없는 문제점이 있다. In addition, when a composite sheet is laminated on a blade of an aircraft or a blade for a wind power generator and the like, peeling or cracks occur between the composite sheets, which is very complicated and troublesome, There is a problem in that it can not be promptly dealt with because it can not be grasped immediately when peeling or cracking occurs.

KR 10-2012-0050740 AKR 10-2012-0050740 A

본 발명의 목적은, 구조체의 변형 상태를 보다 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치, 그의 감시 방법 및 제조 방법, 그리고 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a structural integrity monitoring apparatus for a fiber reinforced composite including a conductive nanomaterial capable of grasping a deformation state of a structure more quickly and accurately, a monitoring method and a manufacturing method thereof, and a wind turbine including a conductive nanomaterial And to provide a structure health monitoring apparatus for a blade and a manufacturing method thereof.

본 발명에 따른 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치는, 비전도성 매트릭스, 상기 매트릭스 내에 복수개가 적층된 섬유강화복합시트들과, 상기 복수의 섬유강화복합시트들 중 적어도 하나에 형성되고, 전도성 나노물질들이 포함된 센서층과, 상기 센서층의 둘레를 따라 서로 이격되게 배치된 복수의 전극들과, 상기 전극들 사이의 저항값을 측정하는 저항 측정기와, 미리 저장된 저항값과 상기 저항 측정기에서 측정된 저항값을 비교하고, 저항 변화값에 따라 상기 섬유강화복합시트들의 변형상태를 판단하는 컴퓨터를 포함한다.The structural integrity monitoring apparatus of a fiber reinforced composite including a conductive nanomaterial according to the present invention includes a nonconductive matrix, a plurality of fiber-reinforced composite sheets stacked in the matrix, and at least one of the plurality of fiber- A plurality of electrodes disposed to be spaced apart from each other along the periphery of the sensor layer; a resistance meter for measuring a resistance value between the electrodes; And a computer for comparing the resistance values measured by the resistance meter and determining the deformation state of the fiber-reinforced composite sheets according to the resistance change value.

본 발명에 따른 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치의 제조방법은, 복수의 섬유강화복합시트들 중 변형상태의 감시가 요구되는 하나 또는 복수개의 섬유강화복합시트에 전도성 나노물질들을 첨가하여 센서층을 형성하는 단계와, 상기 센서층에 복수의 전극들을 쌍으로 연결하는 단계와, 상기 섬유강화복합시트에 비전도성 매트릭스 물질을 공급하는 단계를 포함한다.The method for fabricating a structural integrity monitoring apparatus for a fiber reinforced composite including a conductive nanomaterial according to the present invention includes the steps of: applying a conductive nanomaterial to one or a plurality of fiber- To form a sensor layer, connecting a plurality of electrodes to the sensor layer in pairs, and supplying the non-conductive matrix material to the fiber-reinforced composite sheet.

본 발명에 따른 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시방법은, 전도성 나노물질이 첨가되고, 비전도성 매트릭스 내에 적층된 섬유강화복합시트들의 둘레를 따라 복수의 전극들을 연결하는 단계와, 상기 섬유강화복합시트에 연결된 복수의 전극들 중 서로 연결된 전극 쌍들의 저항 변화를 측정하는 단계와, 상기에서 측정된 저항값과 미리 저장된 저항값을 비교하고, 저항 변화값에 따라 상기 섬유강화복합시트의 변형상태를 판단하는 단계를 포함한다.The method of monitoring the structural integrity of a fiber reinforced composite including a conductive nanomaterial according to the present invention includes the steps of connecting a plurality of electrodes along a periphery of a fiber reinforced composite sheets to which conductive nanomaterials are added and laminated in a nonconductive matrix, The method comprising the steps of: measuring a change in resistance of pairs of electrodes connected to one another among a plurality of electrodes connected to the fiber-reinforced composite sheet; comparing the resistance value measured in the step and a previously stored resistance value; And determining a state of deformation of the first member.

본 발명에 따른 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치는, 비전도성 매트릭스, 상기 매트릭스 내에 적층되어 있는 복수의 섬유강화복합시트들, 및 상기 섬유강화복합시트들 중 변형상태의 감시가 요구되는 하나 또는 복수개의 섬유강화복합시트에 전도성 나노물질이 분사되어 형성되는 센서층을 구비하는 풍력 발전용 블레이드와, 상기 센서층의 둘레를 따라 서로 이격되게 배치된 복수의 전극들과, 상기 전극들 중 서로 연결된 전극 쌍들의 저항값을 측정하는 저항 측정기와, 미리 저장된 저항값과 상기 저항 측정기에서 측정된 저항값을 비교하고, 저항 변화값에 따라 상기 블레이드의 변형상태를 판단하는 컴퓨터를 포함한다.A structure health monitoring apparatus for a blade for a wind turbine including a conductive nanomaterial according to the present invention includes a nonconductive matrix, a plurality of fiber-reinforced composite sheets stacked in the matrix, and a plurality of fiber- And a sensor layer formed by spraying conductive nanomaterials on one or a plurality of fiber-reinforced composite sheets requiring monitoring, a plurality of electrodes spaced from each other along the circumference of the sensor layer, A resistance meter for measuring resistance values of pairs of electrodes connected to each other among the electrodes, a computer for comparing a resistance value measured in advance with the resistance value measured by the resistance meter, and determining a deformation state of the blade according to a resistance change value .

본 발명에 따른 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치의 제조방법은, 블레이드 몰드를 제작하는 단계와, 복수의 섬유강화복합시트들 중 변형상태의 감시가 요구되는 하나 또는 복수개의 섬유강화복합시트에 전도성 나노물질을 첨가하는 단계와, 상기 섬유강화복합시트들을 상기 블레이드 몰드에 적층하는 단계와, 상기 블레이드 몰드에 적층된 섬유강화복합시트들에 복수의 전극들을 쌍으로 연결하는 단계와, 상기 복수의 전극들이 연결된 섬유강화복합시트들에 비전도성 매트릭스 물질을 투입하여 경화시킨 후 상기 블레이드 몰드를 제거하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a structural health monitoring apparatus for a blade for a wind turbine including a conductive nanomaterial according to the present invention includes the steps of: fabricating a blade mold; and one or more of a plurality of fiber- Reinforced composite sheets, the method comprising the steps of: adding conductive nanomaterials to the fiber-reinforced composite sheets; laminating the fiber-reinforced composite sheets to the blade mold; And a step of injecting a nonconductive matrix material into the fiber-reinforced composite sheets to which the plurality of electrodes are connected to cure, and then removing the blade mold.

본 발명은, 유리섬유강화시트의 표면에 전도성 나노물질들을 뿌려 센서층을 형성하고, 센서층이 각각 형성된 유리섬유강화시트들을 적층하여 섬유강화복합체에 적용함으로써, 각 유리섬유강화시트의 변형뿐만 아니라 적층된 유리섬유강화시트들 사이의 박리현상을 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 이점이 있다. The present invention can be applied not only to the deformation of each glass fiber reinforced sheet but also to the deformation of each glass fiber reinforced sheet by forming a sensor layer by spraying conductive nanomaterials on the surface of the glass fiber reinforced sheet and laminating the glass fiber- There is an advantage that the peeling phenomenon between the laminated glass fiber reinforced sheets can be judged quickly and accurately.

본 발명은, 소수의 전극으로 얻어지는 저항 값만으로도 섬유강화복합체의 변형 상태를 보다 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 이점이 있다. The present invention has an advantage that the deformation state of the fiber-reinforced composite can be determined more quickly and accurately even with a resistance value obtained with a small number of electrodes.

본 발명은, 유리섬유강화시트가 적층되어 이루어진 풍력 발전기의 블레이드의 크랙이나 박리 등을 실시간으로 모니터링할 수 있는 이점이 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an advantage in that cracking or peeling of a blade of a wind power generator in which a glass fiber reinforced sheet is laminated can be monitored in real time.

본 발명은, 전도성 나노물질들은 적층된 시트들과 레진 사이의 결합력 및 결합 강도를 향상시켜 주는 이점이 있다. The present invention has the advantage that the conductive nanomaterials improve bonding strength and bonding strength between the laminated sheets and the resin.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 측정장치가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 스트레인 측정장치의 제조방법이 도시된 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 측정을 위한 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 측정방법이 도시된 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3점 밴딩시험시 측정된 저항변화가 도시된 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 섬유강화복합체의 파손시 측정된 저항변화가 도시된 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 제조방법이 도시된 블록도이다.
1 is a view showing a strain measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic view showing a manufacturing method of the strain measuring apparatus shown in Fig. 1. Fig.
3 is a control block diagram for strain measurement according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing a strain measurement method according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the measured resistance change in the three-point bending test according to the embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the measured resistance change at break of a fiber reinforced composite according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a blade for a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치는, 섬유강화복합체의 스트레인을 측정하여 구조 건전성을 감시하는 스트레인 측정장치(1)인 것으로 예를 들어 설명한다.1 to 3, a structural integrity monitoring apparatus for a fiber-reinforced composite including a conductive nanomaterial according to an embodiment of the present invention includes a strain measuring apparatus 1 for monitoring the structural integrity of a fiber- ), For example.

상기 스트레인 측정장치(1)는, 섬유강화복합시트, 비전도성 매트릭스, 센서층(40), 전극(20), 저항 측정기(50), 컴퓨터(60)를 포함한다.The strain measuring apparatus 1 includes a fiber reinforced composite sheet, a nonconductive matrix, a sensor layer 40, an electrode 20, a resistance meter 50, and a computer 60.

상기 섬유강화복합시트는 유리섬유강화시트(10)가 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 유리섬유(glass fiber) 이외에 케블라(kevlar)섬유, 폴리에틸렌 섬유 등의 비전도성 섬유로 제작된 시트인 것도 물론 가능하다. 또한, 전도성 섬유와 비전도성 섬유가 혼합 배치된 하이브리드 섬유시트가 사용되는 것도 가능하며, 하이브리드 섬유시트가 사용되는 경우 상기 전극(20)은 상기 비전도성 섬유에 연결된다. 상기 유리섬유강화시트(10)는 3장의 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)이 적층된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 요구 강도 등에 따라 3장 이외의 복수개가 적층되는 것도 물론 가능하다. 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)은 유리섬유(glass fiber)들로 직조된 시트이다. The above-described fiber-reinforced composite sheet is exemplified by the glass fiber-reinforced sheet 10 being used. However, the present invention is not limited thereto, and it is of course possible to use a sheet made of nonconductive fibers such as kevlar fibers and polyethylene fibers in addition to glass fibers. It is also possible to use a hybrid fiber sheet in which conductive fibers and nonconductive fibers are mixed, and when the hybrid fiber sheet is used, the electrode 20 is connected to the nonconductive fiber. The glass fiber-reinforced sheet 10 is formed by laminating three sheets of first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, 13, but is not limited thereto. For example, It is of course possible to stack a plurality of sheets other than sheets. The first, second and third glass fiber reinforced sheets 11, 12 and 13 are sheets of glass fibers.

상기 비전도성 매트릭스는, 상기 1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)에 레진 등이 공급된 후 경화되어 이루어진 부분이다. 여기서는, 상기 매트릭스를 형성하는 물질로서 레진을 사용하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)를 접착시킬 수 있는 비전도성 물질이면 가능하다.The nonconductive matrix is a part formed by supplying resin or the like to the 1,2,3-glass fiber-reinforced sheets 11, 12, 13 and then curing. Here, the resin is used as a material for forming the matrix. However, the present invention is not limited thereto. For example, It is possible if it is a conductive material.

상기 센서층(40)은, 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13) 중 적어도 하나의 표면에 형성될 수 있다. 즉, 상기 센서층(40)은 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)의 각각에 모두 형성되는 것도 가능하고, 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13) 중 최상측이나 최하측에 위치한 시트에만 형성되는 것도 물론 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 센서층(40)은 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)의 각각에 모두 구비되는 것으로 예를 들어 설명한다. 또한, 상기 센서층(40)은 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)의 전 부분에 형성되는 것도 가능하고, 변형상태의 감시가 요구되는 일부분에만 형성되는 것도 가능하다.The sensor layer 40 may be formed on at least one surface of the first, second, and third glass fiber reinforced sheets 11, 12, That is, the sensor layer 40 may be formed on each of the first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, and 13, It is of course possible to form only the uppermost or the lowermost sheet among the sheets 11, 12, In the present embodiment, the sensor layer 40 is provided on each of the first, second and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12 and 13, for example. The sensor layer 40 may be formed on all of the first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, and 13, .

상기 센서층은, 후술하는 전도성 나노입자(32)와 메탄올(31)의 혼합액(30)이 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)의 각 표면에 균일하게 분사되어 형성된다. 따라서, 상기 센서층(40)의 개수는 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)의 개수에 대응된다. 즉, 상기 센서층(40)은 상기 제1유리섬유강화시트(11)의 표면에 형성된 제1센서층(41)과, 상기 제2유리섬유강화시트(12)의 표면에 형성된 제2센서층(42)과, 상기 제3유리섬유강화시트(13)의 표면에 형성된 제3센서층(43)을 포함한다.The sensor layer is formed on the surfaces of the first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, 13 by a mixture liquid 30 of the conductive nanoparticles 32 and methanol 31, As shown in FIG. Accordingly, the number of the sensor layers 40 corresponds to the number of the first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, That is, the sensor layer 40 includes a first sensor layer 41 formed on the surface of the first glass fiber-reinforced sheet 11, a second sensor layer 41 formed on the surface of the second glass fiber- And a third sensor layer 43 formed on the surface of the third glass fiber reinforced sheet 13.

상기 전도성 나노물질들은, 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)나 그래핀, 또는 상기 탄소나노튜브나 그래핀을 혼합하여 사용할 수도 있으며, 이하, 전도성 나노입자라 칭한다. 이에 한정되지 않고, 상기 전도성 나노물질들은 잘게 잘려진 탄소섬유 등이 사용될 수 있다. 여기서는, 상기 전도성 나노입자(32)는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, Multi-Walled CNT)를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The conductive nanomaterials may be carbon nanotubes (CNTs) or graphenes, or may be mixed with the carbon nanotubes or graphenes. Hereinafter, the conductive nanomaterials are referred to as conductive nanoparticles. The conductive nanomaterials may be carbon fibers or the like. Here, the conductive nanoparticles 32 are exemplified by using multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs).

상기 전극(20)은 상기 제1,2,3센서층(41)(42)(43)이 형성된 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)마다 각각 연결된다. 상기 전극(20)은 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13) 각 둘레를 따라 복수개가 서로 소정간격 이격되게 위치된다. 상기 복수의 전극들(20)은 두 개씩 전극 쌍을 이루도록 연결되고, 상기 전극 쌍들의 저항 변화를 상기 저항 측정기(50)에서 측정한다. 상기 복수의 전극들(20)은, 하나의 동일한 유리섬유강화시트에 연결된 전극들끼리 연결되어 전극 쌍을 이루는 것과 아울러, 서로 다른 유리섬유강화시트에 연결된 전극들끼리 연결된 전극 쌍을 이룬다. The electrode 20 is connected to each of the first, second and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12 and 13 in which the first, second and third sensor layers 41, 42 and 43 are formed, do. A plurality of the electrodes 20 are spaced apart from each other along respective circumferences of the first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, and 13. The plurality of electrodes 20 are connected so as to form two electrode pairs, and the resistance change of the electrode pairs is measured by the resistance meter 50. The plurality of electrodes 20 are electrodes connected to one same glass fiber reinforced sheet to form electrode pairs, and electrodes connected to different glass fiber reinforced sheets are connected to each other.

상기 저항 측정기(50)는 상기 복수의 전극들(20)에 연결되어, 상기 전극들(20)의 전극쌍의 저항 변화를 측정하게 된다.The resistance meter 50 is connected to the plurality of electrodes 20 to measure the resistance change of the electrode pair of the electrodes 20.

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 측정장치의 제조방법을 설명하면, 다음과 같다. Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a strain measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will now be described.

먼저, 미리 설정된 설정량의 탄소나노튜브들(32)을 메탄올(31)에 넣고, 적절히 혼합한다. 상기 탄소나노튜브(32)와 메탄올(31)의 비율은 미리 실험 등에 의해 최적의 비율이 설정된다.First, a predetermined amount of the carbon nanotubes 32 is put into the methanol 31 and mixed appropriately. The ratio of the carbon nanotubes 32 to the methanol 31 is set to an optimum ratio by experiments or the like in advance.

상기 혼합액(30)은 미리 준비된 유리섬유강화시트(10)의 표면에 분사한다. 즉, 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13) 각각의 표면에 상기 혼합액(30)을 분사한다. The mixed liquid 30 is sprayed onto the surface of the glass fiber-reinforced sheet 10 prepared in advance. That is, the mixed liquid 30 is sprayed onto the surfaces of the first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, and 13, respectively.

상기 혼합액(30)이 분사된 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)을 적층한다.The first, second and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, and 13 onto which the mixed liquid 30 is sprayed are laminated.

상기 혼합액(30)이 분사되어 제1,2,3센서층(41)(42)(43)이 각각 형성된 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)에 복수의 전극들(20)을 연결한다. 여기서는, 한 장의 유리섬유강화시트마다 8개의 전극이 연결된 것으로 예를 들어 설명한다. 따라서, 3장의 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)에 총 24개의 전극들(20)이 사용된다.The mixture liquid 30 is sprayed onto the first, second, and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12, and 13 formed with the first, second, and third sensor layers 41, 42, And a plurality of electrodes 20 are connected. Here, eight electrodes are connected to one glass fiber reinforced sheet for example. Therefore, a total of 24 electrodes 20 are used for the first, second, and third glass fiber reinforced sheets 11, 12, and 13 of the three sheets.

이후, 상기 전극들(20)이 연결된 상기 제1,2,3유리섬유강화시트들(11)(12)(13)에 레진을 공급하여 경화시킨다. 여기서는, 상기 레진은 VARTM( Vacuum-assisted resin transfer molding)공법을 이용하여 공급하는 것으로 예를 들어 설명한다.
Then, resin is supplied to the first, second and third glass fiber-reinforced sheets 11, 12 and 13 to which the electrodes 20 are connected to cure. Here, the resin is supplied by using a Vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM) method, for example.

도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 측정장치를 이용한 스트레인 측정방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, a strain measuring method using a strain measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is described as follows.

상기 센서층(40)에는 상기 복수의 전극들(20)이 각각 연결되고, 상기 복수의 전극들(20)의 위치에 따라 상기 센서층(40)은 복수의 가상 구역들로 나뉜다. 상기 가상 구역들의 개수는 상기 전극들(20)의 개수와 상관관계가 있다. 예를 들어, 상기 가상 구역들의 크기를 너무 작게 나눌 경우, 특정 가상 구역을 지나가는 후술하는 전극 경로가 없는 경우가 발생하므로 특정 가상 구역에 대한 유효 스트레인 값을 계산할 수 없다. 따라서, 상기 가상 구역들의 개수는 각 가상 구역마다 그 가상 구역을 지나가는 전극 경로의 수가 0이 아니도록 설정되어야 한다.The plurality of electrodes 20 are connected to the sensor layer 40 and the sensor layer 40 is divided into a plurality of virtual regions according to the positions of the plurality of electrodes 20. [ The number of virtual regions correlates with the number of electrodes 20. For example, when the size of the virtual zones is too small, there is no electrode path to be described later passing through a specific virtual zone. Therefore, an effective strain value for a specific virtual zone can not be calculated. Thus, the number of virtual zones should be set such that the number of electrode paths passing through that virtual zone is not zero for each virtual zone.

상기 복수의 전극들(20)에 상기 저항 측정기(50)를 연결하여, 모든 전극 쌍간 저항값을 측정한다.(S1) The resistance measuring device 50 is connected to the plurality of electrodes 20 to measure the resistance value between all the electrodes.

상기 컴퓨터(60)는, 상기 각 전극 쌍들의 측정된 저항 값과 미리 저장된 저항값을 비교하여, 저항 변화값(△R)을 계산한다.(S2) 상기 미리 저장된 저항값은 상기 컴퓨터(60)에 저장된 초기 저항값이다. The computer 60 compares a measured resistance value of each of the electrode pairs with a previously stored resistance value to calculate a resistance change value DELTA R2. Lt; / RTI >

상기 컴퓨터(60)는, 상기에서 계산된 저항 변화값(△R)에 따라 저항 변화가 있는 전극 쌍들을 판단하고, 상기 전극 쌍들을 연결하는 전극 경로를 확인한다. 저항 변화가 있는 전극 쌍들을 연결하는 전극 경로가 지나가는 가상 구역을 산출하고, 산출된 가상 구역에서 스트레인이 발생하였다고 판단한다. 즉, 상기 산출된 가상 구역이 변형 위치를 나타낸다.(S3)The computer 60 determines electrode pairs having a resistance change according to the resistance change value? R calculated above and confirms an electrode path connecting the electrode pairs. A virtual region through which the electrode path connecting the electrode pairs having the resistance change passes is calculated and it is judged that the strain is generated in the virtual region calculated. That is, the calculated virtual zone indicates the deformation position (S3)

또한, 상기 컴퓨터(60)는 상기 산출된 가상 구역에서 상기 측정된 저항 변화값에 따라 변형 크기를 계산한다. 상기 측정된 저항 변화값에 따른 유효 스트레인을 계산하여, 상기 변형 크기를 알 수 있다. 상기 유효 스트레인은 실험 등에 의해 미리 설정되어 상기 컴퓨터(60)에 저장된 프로그램을 통해 계산된다. 상기 유효 스트레인은 상기 저항 변화값에 비례하고, 상기 산출된 가상 구역을 지나는 전극 경로들의 저항 변화값과 상관관계를 갖는다. 따라서, 상기 변형 위치에서의 변형 크기를 구할 수 있다.(S4)
Further, the computer 60 calculates the strain magnitude according to the measured resistance change value in the calculated virtual zone. The effective strain according to the measured resistance change value is calculated to determine the strain magnitude. The effective strain is calculated by a program stored in the computer 60 and preset by experiments or the like. The effective strain is proportional to the resistance change value and has a correlation with the resistance change value of the electrode paths passing through the calculated virtual zone. Therefore, the deformation magnitude at the deformation position can be obtained. (S4)

한편, 도 5에서는 유리섬유강화 복합 재료에 대한 3점 밴딩시험(three point bending test)에 대한 저항 변화값 측정 결과를 도시하고 있다. Meanwhile, FIG. 5 shows a result of measuring a resistance change value for a three-point bending test on a glass fiber-reinforced composite material.

도 5(a)와 같이 3점 밴딩 시험을 실시하고, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 저항 변화를 측정하였다. 도 5(b)를 참조하면, 상측 배치되어 압축된 상기 제1유리섬유강화 시트(11)의 제1센서층(41)과 하측에 배치되어 인장된 상기 제3유리섬유강화 시트(13)의 제3센서층(43)에서 측정된 저항 변화는 서로 다른 차이를 보였다. 상기 제3유리섬유강화 시트(13)는 인장 변형되었기 때문에, 상기 제3센서층(43)에서 측정된 저항변화값은 양수로 나타났다. 상기 제1유리섬유강화 시트(11)는 압축 변형되었기 때문에, 상기 제1센서층(41)에서 측정된 저항변화값은 음수로 나타났다. 상기 제1유리섬유강화시트(11)와 상기 제3유리섬유강화 시트(13)사이에 위치된 제2유리섬유강화 시트(12)의 제2센서층(42)에서 측정된 저항 변화는 상기 제1센서층(41)과 상기 제3센서층(43)에서 측정된 저항 변화에 비해 무시할 정도였다. The three-point bending test was carried out as shown in Fig. 5 (a), and the resistance change was measured as shown in Fig. 5 (b). 5 (b), the first sensor layer 41 of the first glass fiber-reinforced sheet 11 disposed on the upper side and the second glass fiber-reinforced sheet 13 of the third glass fiber- The resistance changes measured in the third sensor layer 43 showed different differences. Since the third glass fiber-reinforced sheet 13 was subjected to tensile deformation, the resistance change value measured in the third sensor layer 43 was a positive number. Since the first glass fiber-reinforced sheet 11 was compressively deformed, the resistance change value measured in the first sensor layer 41 was negative. The resistance change measured in the second sensor layer 42 of the second glass fiber-reinforced sheet 12 positioned between the first glass fiber-reinforced sheet 11 and the third glass fiber- 1 < / RTI > sensor layer 41 and the third sensor layer 43, respectively.

또한, 도 5(c)에서는 길이방향과 횡방향의 저항 변화 차이를 나타내고 있다. 상기 유리섬유강화시트들(10)의 변형방향과 일치하는 길이방향의 저항 변화가 횡방향의 저항 변화보다 더 크게 나타났다. In Fig. 5 (c), the difference in resistance between the longitudinal direction and the lateral direction is shown. The resistance change in the longitudinal direction coinciding with the deformation direction of the glass fiber-reinforced sheets 10 was larger than the resistance change in the lateral direction.

상기와 같이 적층된 유리섬유강화시트들마다 저항 변화를 측정하고 비교함에 따라 각 유리섬유강화시트들에서 일어나는 변형을 쉽게 파악할 수 있다. 예를 들어, 인접하는 2장의 유리섬유강화시트들의 저항 변화가 같은 신호로 나타날 경우, 2장의 유리섬유강화시트들이 모두 인장 변형이거나 모두 압축 변형이라고 판단할 수 있으며, 이런 경우 2장의 유리섬유강화시트들이 박리되었다고 판단할 수 있다.
By measuring and comparing the resistance change for each of the laminated glass fiber-reinforced sheets as described above, it is possible to easily grasp the strain occurring in each glass fiber-reinforced sheet. For example, when the resistance change of two adjacent glass fiber-reinforced sheets appears as the same signal, it can be judged that both glass fiber-reinforced sheets are both tensile or all-compressive, and in this case, Can be judged to have been peeled off.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 섬유강화복합체의 파손시 저항 변화값 측정 결과를 도시하고 있다. Meanwhile, FIG. 6 shows a result of measuring the resistance change value at the time of failure of the fiber-reinforced composite according to the embodiment of the present invention.

도 6(a)에 도시된 바와 같이, 최상측에 배치된 제1유리섬유강화시트(11)는 굽힘에 의한 압축 변형이 일어나다가 중심부(A)에서 파손(failure)이 발생되었다. As shown in Fig. 6 (a), the first glass fiber-reinforced sheet 11 disposed on the uppermost side underwent compressive deformation due to bending, and a failure occurred in the central portion A thereof.

도 6(b)를 참조하면, 상기 제1유리섬유강화시트(11)에 연결된 제1전극(21)과 상기 제1유리섬유강화시트(11)의 하측에 배치된 제2유리섬유강화시트(12)에 연결된 제2전극(22) 사이의 저항 변화값을 측정하면, 파손이 시작되는 시점인 약 600초 이후에 급격히 양의 방향으로 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 박리 등의 파손이 발생되는 경우, 상기 제1전극(21)과 제2전극(22) 사이의 전기적 연결이 끊어지게 되므로 저항 변화값이 단시간내에 설정값 이상으로 급격히 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 상하로 인접한 서로 다른 시트들에 연결된 전극들 사이의 저항 변화값의 변화율이 설정 변화율 이상이면, 박리 등의 파손이 발생되었다고 판단할 수 있다.
6 (b), a first electrode 21 connected to the first glass fiber-reinforced sheet 11 and a second glass fiber-reinforced sheet (not shown) disposed below the first glass fiber- When the resistance change value between the first electrode 22 and the second electrode 22 connected to the second electrode 22 is measured, the resistance increases sharply in the positive direction after about 600 seconds, which is the start point of the breakage. That is, when breakage such as peeling occurs, the electrical connection between the first electrode 21 and the second electrode 22 is cut off, so that the resistance change value increases sharply beyond the set value within a short time . Therefore, if the change rate of the resistance change value between the electrodes connected to the upper and lower adjacent sheets is equal to or higher than the set change rate, it can be determined that breakage such as peeling has occurred.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 구조 건전성 감시장치의 제조방법이 도시된 블록도이다. 7 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a structural health monitoring apparatus for a blade for a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 풍력 발전기용 블레이드가 센서층(40)과 유리섬유강화시트(10)로 이루어져, 상기 센서층(40)이 구조 건전성 감시장치의 역할을 하게 된다. Referring to FIG. 7, a blade for a wind power generator is composed of a sensor layer 40 and a glass fiber reinforced sheet 10, and the sensor layer 40 serves as a structure health monitoring device.

상기 풍력 발전기용 블레이드의 제조방법을 설명하면, 다음과 같다. A method of manufacturing the blade for a wind power generator will now be described.

먼저, 풍력 발전기용 블레이드 제작을 위한 블레이드 몰드를 제작한다.(S101)First, a blade mold for making a blade for a wind power generator is manufactured (S101)

유리섬유강화시트의 표면에 탄소나노튜브와 메탄올이 섞인 혼합액을 분사하여 센서층을 형성한다.(S102)The sensor layer is formed by spraying a mixture of carbon nanotubes and methanol on the surface of the glass fiber reinforced sheet (S102)

상기 블레이드 몰드에 상기 센서층이 형성된 유리섬유강화시트들을 복수개 적층한다.(S103) 다만, 이에 한정되지 않고, 복수의 유리섬유강화시트들 중 변형상태의 감시가 요구되는 유리섬유강화시트에만 센서층을 형성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 박리가 주로 잘 일어나는 취약부분인 상기 블레이드의 날개 끝부분(trailing edge)에만 상기 센서층을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 유리섬유강화시트들 중 외측에 배치되는 유리섬유강화시트들에만 센서층을 형성한 후, 적층하는 것도 물론 가능하다. A plurality of glass fiber-reinforced sheets having the sensor layer formed thereon are stacked on the blade mold (S103). However, the present invention is not limited thereto, and only a glass fiber- Can be formed. For example, the sensor layer can be formed only on the trailing edge of the blade, which is a vulnerable part where peeling mainly occurs. It is of course also possible to form a sensor layer only on the glass fiber-reinforced sheets disposed on the outer side of the plurality of glass fiber-reinforced sheets, and then laminate them.

상기 센서층이 형성된 유리섬유강화시트들의 둘레를 따라 복수의 전극들을 연결한다.(S104)The plurality of electrodes are connected along the circumference of the glass fiber-reinforced sheets on which the sensor layer is formed (S104).

이후, 레진을 투입하고 경화한 후, 상기 블레이드 몰드를 제거한다.(S105)(S106)Thereafter, the resin is injected and cured, and then the blade mold is removed (S105) (S106)

상기에서는 블레이드 전체 형상을 상기 유리섬유강화시트들로 제작하고 상기 센서층은 취약부분에만 형성될 수 있다고 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 블레이드의 취약부분만 상기 유리섬유강화시트로 제작하는 것도 물론 가능하다. In the above description, the entire shape of the blade is made of the glass fiber reinforced sheets and the sensor layer can be formed only in the fragile portion. However, the present invention is not limited thereto. Do.

상기와 같이 제작된 풍력 발전기용 블레이드는 상기 전극들을 통해 저항변화를 측정할 수 있기 때문에, 실시간으로 상기 블레이드의 구조 건전성을 감시할 수 있다. 여기서는, 상기 풍력 발전기용 블레이드를 예로 들어 설명하였으나, 이외에도 유리섬유강화시트 등을 적층해서 사용하는 항공기, 건축물, 방탄복 등에도 적용 가능하다.
Since the blade for a wind turbine fabricated as described above can measure the resistance change through the electrodes, the structural integrity of the blade can be monitored in real time. Here, the blade for a wind turbine is described as an example. However, the present invention is also applicable to an aircraft, a building, a body armor, etc. using a laminated glass fiber reinforced sheet or the like.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 유리섬유강화시트 20: 전극
32: 탄소나노튜브 40: 센서층
50: 저항측정기 60: 컴퓨터
10: glass fiber reinforced sheet 20: electrode
32: carbon nanotube 40: sensor layer
50: resistance meter 60: computer

Claims (15)

비전도성 매트릭스;
상기 매트릭스 내에 복수개가 적층된 섬유강화복합시트들과;
상기 복수의 섬유강화복합시트들 중 적어도 하나에 형성되고, 전도성 나노물질들이 포함된 센서층과;
상기 센서층의 둘레를 따라 서로 이격되게 배치된 복수의 전극들과;
상기 전극들 사이의 저항값을 측정하는 저항 측정기와;
미리 저장된 저항값과 상기 저항 측정기에서 측정된 저항값을 비교하고, 저항 변화값에 따라 상기 섬유강화복합시트들의 변형상태를 판단하는 컴퓨터를 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치.
Nonconductive matrix;
Fiber-reinforced composite sheets laminated in the matrix;
A sensor layer formed on at least one of the plurality of fiber reinforced composite sheets, the sensor layer including conductive nanomaterials;
A plurality of electrodes spaced from each other along the circumference of the sensor layer;
A resistance meter for measuring a resistance value between the electrodes;
And a computer for comparing the resistance value measured in advance with the resistance value measured by the resistance meter and determining the deformation state of the fiber-reinforced composite sheets according to the resistance change value. The structural nanofiber- Device.
청구항 1에 있어서,
상기 섬유강화복합시트는 비전도성 섬유를 포함하고,
상기 전극들은 상기 비전도성 섬유에 연결되어 있는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fiber-reinforced composite sheet comprises nonconductive fibers,
Wherein the electrodes comprise conductive nanomaterials connected to the nonconductive fiber.
청구항 1에 있어서,
상기 센서층은 상기 섬유강화복합시트의 표면에 형성되어 있는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sensor layer includes a conductive nanomaterial formed on a surface of the fiber-reinforced composite sheet.
청구항 1에 있어서,
상기 센서층은 상기 섬유강화복합시트의 일부분에 국부적으로 형성되어 있는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sensor layer comprises a conductive nanomaterial that is locally formed in a portion of the fiber-reinforced composite sheet.
적층된 복수의 섬유강화복합시트들 중 변형상태의 감시가 요구되는 하나 또는 복수개의 섬유강화복합시트에 전도성 나노물질들을 첨가하여 센서층을 형성하는 단계와;
상기 센서층에 복수의 전극들을 쌍으로 연결하는 단계와;
상기 섬유강화복합시트에 비전도성 매트릭스 물질을 공급하는 단계를 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치의 제조방법.
Forming a sensor layer by adding conductive nanomaterials to one or a plurality of fiber-reinforced composite sheets requiring monitoring of strain state among a plurality of laminated fiber-reinforced composite sheets;
Coupling a plurality of electrodes to the sensor layer in pairs;
And supplying the non-conductive matrix material to the fiber-reinforced composite sheet. The method for manufacturing a structural integrity monitoring device of a fiber-reinforced composite including the conductive nanomaterial.
청구항 5에 있어서,
상기 매트릭스 물질을 공급하는 단계 이전에, 상기 센서층이 형성된 복수의 섬유강화복합시트를 적층하는 단계를 더 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치의 제조방법.
The method of claim 5,
Further comprising laminating a plurality of fiber-reinforced composite sheets on which the sensor layer is formed, prior to feeding the matrix material. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
청구항 5에 있어서,
상기 매트릭스 물질을 공급하는 단계 이전에, 상기 센서층이 형성된 섬유강화복합시트와 상기 센서층이 형성되지 않는 하나 또는 복수의 섬유강화복합시트를 적층하는 단계를 더 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치의 제조방법.
The method of claim 5,
Further comprising laminating a fiber-reinforced composite sheet on which the sensor layer is formed and one or more fiber-reinforced composite sheets on which the sensor layer is not formed, prior to the step of supplying the matrix material. A method for manufacturing a structural integrity monitoring device for a reinforced composite.
청구항 5에 있어서,
상기 전도성 나노물질들을 상기 섬유강화복합시트에 첨가하는 단계는,
상기 전도성 나노물질들을 용매에 일정 비율로 첨가하여 섞는 과정과,
상기 전도성 나노물질들이 섞인 용매를 상기 섬유강화복합시트에 분사하는 과정을 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치의 제조방법.
The method of claim 5,
Wherein the step of adding the conductive nanomaterials to the fiber-
Mixing the conductive nanomaterials in a solvent in a predetermined ratio,
And spraying a solvent containing the conductive nanomaterials onto the fiber-reinforced composite sheet. The method for manufacturing the fiber-reinforced composite according to claim 1,
전도성 나노물질이 첨가되고, 비전도성 매트릭스 내에 적층된 섬유강화복합시트들의 둘레를 따라 복수의 전극들을 연결하는 단계와;
상기 섬유강화복합시트에 연결된 복수의 전극들 중 서로 연결된 전극 쌍들의 저항 변화를 측정하는 단계와;
상기에서 측정된 저항값과 미리 저장된 저항값을 비교하고, 저항 변화값에 따라 상기 섬유강화복합시트의 변형상태를 판단하는 단계를 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시방법.
Connecting the plurality of electrodes along the periphery of the fiber reinforced composite sheets to which the conductive nanomaterial is added and laminated in the nonconductive matrix;
Measuring a resistance change of electrode pairs connected to each other among a plurality of electrodes connected to the fiber-reinforced composite sheet;
Comparing the measured resistance value with a previously stored resistance value, and determining a deformation state of the fiber-reinforced composite sheet according to the resistance change value.
청구항 9에 있어서,
상기 전극 쌍들의 저항 변화를 측정하는 단계는,
하나의 동일한 섬유강화복합시트에 연결된 전극들끼리 이루는 전극 쌍들의 저항 변화를 측정하는 것을 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시 방법.
The method of claim 9,
Wherein measuring the resistance change of the electrode pairs comprises:
A method for monitoring the structural integrity of a fiber-reinforced composite comprising a conductive nanomaterial, the method comprising measuring a resistance change of electrode pairs between electrodes connected to one and the same fiber-reinforced composite sheet.
청구항 9에 있어서,
상기 전극 쌍들의 저항 변화를 측정하는 단계는,
상,하방향으로 적층된 서로 다른 섬유강화복합시트들에 각각 연결되어 상,하측에 배치된 전극들끼리 이루는 전극 쌍들의 저항 변화를 측정하는 것을 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시방법.
The method of claim 9,
Wherein measuring the resistance change of the electrode pairs comprises:
Reinforced composite sheets laminated on the upper and lower sides of the fiber-reinforced composite sheets, and measuring the change in resistance of the electrode pairs formed between the upper and lower electrodes, respectively, Health monitoring method.
청구항 10에 있어서,
상기 하나의 동일한 섬유강화복합시트에 연결된 전극 쌍의 저항 변화값이 양수이면, 인장 변형이라고 판단하고,
상기 저항 변화값이 음수이면, 압축 변형이라고 판단하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시 방법.
The method of claim 10,
If the resistance change value of the electrode pair connected to one of the same fiber reinforced composite sheet is a positive number,
Wherein the conductive nanomaterial is determined to be compressive deformation when the resistance change value is negative.
청구항 11에 있어서,
상기 서로 다른 섬유강화복합시트들에 연결된 전극 쌍의 저항 변화값의 변화율이 설정 변화율 이상이면, 상기 서로 다른 섬유강화복합시트들이 박리되었다고 판단하는 전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시 방법.
The method of claim 11,
Reinforced composite sheets, the conductive nanomaterial is determined to be peeled off when the rate of change of the resistance change value of the electrode pairs connected to the different fiber-reinforced composite sheets is greater than or equal to the set change rate. .
비전도성 매트릭스, 상기 매트릭스 내에 적층되어 있는 복수의 섬유강화복합시트들, 및 상기 섬유강화복합시트들 중 변형상태의 감시가 요구되는 하나 또는 복수개의 섬유강화복합시트에 전도성 나노물질이 분사되어 형성되는 센서층을 구비하는 풍력 발전용 블레이드와;
상기 센서층의 둘레를 따라 서로 이격되게 배치된 복수의 전극들과;
상기 전극들 중 서로 연결된 전극 쌍들의 저항값을 측정하는 저항 측정기와;
미리 저장된 저항값과 상기 저항 측정기에서 측정된 저항값을 비교하고, 저항 변화값에 따라 상기 블레이드의 변형상태를 판단하는 컴퓨터를 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치.
A conductive nanomaterial is formed by spraying a conductive non-conductive matrix, a plurality of fiber-reinforced composite sheets stacked in the matrix, and one or a plurality of fiber-reinforced composite sheets requiring monitoring of a strain state among the fiber-reinforced composite sheets A blade for wind power generation having a sensor layer;
A plurality of electrodes spaced from each other along the circumference of the sensor layer;
A resistance meter for measuring a resistance value of pairs of electrodes connected to each other among the electrodes;
And a computer for comparing the resistance value measured in advance with the resistance value measured by the resistance meter and determining the deformation state of the blade according to the resistance change value.
블레이드 몰드를 제작하는 단계와;
복수의 섬유강화복합시트들 중 변형상태의 감시가 요구되는 하나 또는 복수개의 섬유강화복합시트에 전도성 나노물질을 첨가하는 단계와;
상기 섬유강화복합시트들을 상기 블레이드 몰드에 적층하는 단계와;
상기 블레이드 몰드에 적층된 섬유강화복합시트들에 복수의 전극들을 쌍으로 연결하는 단계와;
상기 복수의 전극들이 연결된 섬유강화복합시트들에 비전도성 매트릭스 물질을 투입하여 경화시킨 후 상기 블레이드 몰드를 제거하는 단계를 포함하는 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치의 제조방법.
Fabricating a blade mold;
Adding a conductive nanomaterial to one or a plurality of fiber-reinforced composite sheets requiring monitoring of a strain state among a plurality of fiber-reinforced composite sheets;
Stacking the fiber-reinforced composite sheets on the blade mold;
Coupling a plurality of electrodes to the fiber-reinforced composite sheets laminated to the blade mold;
And a step of removing the blade mold after the non-conductive matrix material is injected into the fiber-reinforced composite sheets to which the plurality of electrodes are connected and cured, thereby manufacturing a structural health monitoring apparatus for a structural member of a blade for a wind turbine .
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