KR101425674B1 - 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법 및 이에 의해 제조된 센싱 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법 및 이에 의해 제조된 센싱 필름에 관한 것이다. 상기 제조방법은 (a) 탄산스트론튬(SrCO3) 100 중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 50~150 중량부, 산화유로퓸(EU2O3) 0.05~30 중량부, 유기용매 5~30 중량부 및 붕산(H3BO3) 0.1~8 중량부를 혼합하여 1차 분쇄하여 1차 분쇄물을 형성하는 단계; (b) 상기 1차 분쇄물을 소결하는 단계; (c) 상기 소결된 1차 분쇄물을 2차 분쇄하여 0.1~10㎛ 크기의 2차 분쇄물을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 2차 분쇄물 100중량부 및 에폭시 수지 200~400 중량부를 혼합하여 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법 및 이에 의해 제조된 센싱 필름에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 발광특성을 갖는 성분을 포함하여 구조물에 부착하여, 상기 구조물의 응력 및 균열상태를 감지할 수 있는 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법 및 이에 의해 제조된 센싱 필름에 관한 것이다.
일반적으로 교량, 항만, 발전소, 건물, 터널 등의 토목구조물들은 사회기간시설로서, 구조적 노후, 예기치 못한 사고 등으로 사용이 중단되는 사태가 발생 될 때, 경제적, 사회적으로 큰 손실과 혼란이 야기될 수 있는 매우 중요한 구조물이다. 이러한, 구조물들은 계획, 설계, 시공단계 뿐만 아니라 사용중에도 엄격히 유지 관리되어야 한다. 국내의 많은 구조물들은 시간의 흐름에 따른 열화와 시공불량으로 인한 위험을 내포하게 되기 때문에 이러한 문제들을 해결하기 위해 막대한 예산을 들여 정밀안전진단 등을 실시하고, 그 결과에 따라 구조물의 보수공사 또는 철거를 하고 있다.
특히, 교량은 국가의 교통망을 잇는 중요한 구조물로 국내에 기존 설치된 교량들은 교통량의 증가와 장기간의 사용에 의한 노후화로 인하여 심각한 손상을 받은 경우가 많아서, 이들 교량의 보수, 교체에 막대한 비용이 소요되는 단계에 이르렀다. 이는, 국내에 국한되는 문제가 아니며, 미국의 경우 약 578,000 여개의 도로교량 중 약 42%가 손상을 입어 심각한 상태에 있는 것으로 보고된 바 있다. 아울러, 콘크리트 구조물의 안전진단 세부지침에 따르면 구조물의 안전성 평가는 해당부재의 응력을 구한 후 허용응력과 비교하여 구조물의 안정성 여부를 판단하도록 되어 있다. 이때, 안전진단방법은 기존에 알고 있는 또는 추정한 입력치로부터 수치해석을 통해 그 응력을 계산하고 있다. 그러나, 응력을 실제 측정한 경우가 아니므로 결과의 신뢰성이 떨어진다.
한편, 최근에는 응력발광재료를 통해 구조물의 응력을 측정하는 연구가 진행되고 있으며 상기 응력발광재료는 16세기에 결정상의 설탕 그리고 몇몇의 광물질이 부서질 때 빛을 나타내는 현상(Mechanoluminescence, ML)을 갖는다는 것이 알려진 뒤 유/무기 결정체와 비결정체를 중심으로 ML 현상에 대한 연구가 많이 진행되었다. 하지만 실제 응용에 대한 연구는 최근 10년간 대부분 이루어 졌으며 ML현상에 의한 발광강도가 가해진 기계적 스트레스와 선형성을 갖는 것으로 알려 지면서 스트레스 발광체의 센서 응용에 대한 관심이 증대되고 있다. 또한 균열의 가시화뿐 아니라 전역에서의 스트레스 센싱이 가능해짐에 따라 새로운 센서 상용화 연구가 요구되고 있다.
상기 응력발광재료에 대한 연구는 지난 수십년간 많이 진행되어 왔지만 실제 현장 적용이 가능한 센서로 실현하기 위한 연구는 아직 미흡하다. 특히 응력에 비례하여 발광강도가 증가한다는 원리에 착안하여 응력발광센서로 불리어 왔지만 그동안의 무수히 많은 실험적 연구결과에 의하면 하중재하 속도에 따라 발광강도가 다르고 제조공정에 대한 표준화가 아직 부재한 실정이다. 또한 기존 균열 게이지나 광섬유 센서 등 기존 센서의 측정 방식은 점이나 선 등의 구역 제한이 있기 때문에 전체를 측정하려면 여러 개의 센서가 필요하며, 실제 균열이 발생되면 센서가 단선되어 검지 불능상태로 균열 발생이나 진전 모습을 모니터링 하는 것이 불가능한 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은 발광특성을 통해 구조물의 응력분포 및 균열상태를 가시화 하여 감지하는 효과가 우수한 센싱 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 계측이 어려운 부위에도 용이하게 탈부착이 가능하여 응력분포 및 균열상태의 측정이 가능한 센싱 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구조물의 응력크기, 인장강도 및 변형율에 따라 발광 강도가 변화되어 구조물의 응력분포 및 균열상태의 측정이 가능한 센싱 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 센싱 필름 제조방법에 의해 제조된 센싱 필름에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 센싱 필름을 사용한 구조물 상태 센싱방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 구조물 상태 감지용 센싱 필름의 제조방법에 관한 것이다. 상기 센싱 필름의 제조방법은 (a) 탄산스트론튬(SrCO3) 100 중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 50~150 중량부, 산화유로퓸(EU2O3) 0.05~30 중량부, 유기용매 5~30 중량부 및 붕산(H3BO3) 0.1~8 중량부를 혼합하여 1차 분쇄하여 1차 분쇄물을 형성하는 단계; (b) 상기 1차 분쇄물을 소결하는 단계; (c) 상기 소결된 1차 분쇄물을 2차 분쇄하여 0.1~10㎛ 크기의 2차 분쇄물을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 2차 분쇄물 100중량부 및 에폭시 수지 200~400 중량부를 혼합하여 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유기용매는 아세톤, 에틸아세테이트, 디에틸에테르, 벤젠, 클로로포름, 헥산, 및 탄소수 1~10의 알코올중에서 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소결은 상기 1차 분쇄물을 혼합가스 분위기 하에서 500~1300℃로 소결하는 것을 특징으로 하며, 상기 혼합가스는 수소 및 일산화탄소중에서 1종 이상 선택되는 가스; 및 질소, 헬륨, 네온, 아르곤 및 크립톤중에서 1종 이상 선택되는 불활성가스;를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점은 상기 제조방법에 의해 제조된 구조물 상태 감지용 센싱 필름에 관한 것이다.
상기 센싱 필름은 막형, 테이프형, 액적형, 로드(rod)형 또는 노끈형태인 것을 특징으로 한다.
상기 에폭시 등 접착 물질은 센싱 필름에 내재되어 테이프 형태처럼 부착이 가능하거나, 측정대상 표면에 도포 또는 분사하는 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱 필름은 측정대상 부위의 크기, 모양에 따라 조절 가능하며, 에폭시 등 접착 물질을 혼합하여 측정대상 표면에 탈부착이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 센싱 필름을 이용한 구조물 상태 센싱방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 센싱방법은 구조물에 접촉된 센싱 필름의 발광을 광검출기로 측정하여 광학데이터를 얻는 단계; 및 상기 광검출기와 전기적으로 연결된 연산처리기로 상기 측정된 광학데이터로부터 상기 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 구체예에서 구조물에 접촉된 센싱 필름은 유연성을 갖고 있어 구조물의 응력 측정 대상부분에 부착하여 상기 구조물의 응력 집중이 이루어지면 발광하여 구조물의 상태를 감지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 센싱 필름은 발광특성을 통해 구조물의 응력분포 및 균열상태를 가시화할 수 있어 구조물의 상태 감지 효과가 매우 우수하며, 곡면부등 계측이 어려운 부위에도 용이하게 탈부착이 가능하며, 구조물의 응력크기, 인장강도 및 변형율에 따라 발광 강도가 변화되어 구조물의 응력분포 및 균열상태의 측정이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 막형으로 제조된 센싱 필름의 사진이다.
도 2(a)는 본 발명의 실험예에 사용된 시편을 촬영한 사진이다.
도 2(b)는 본 발명의 실시예의 센싱 필름를 부착한 시편을 촬영한 사진이다.
도 2(c)는 본 발명의 실시예의 센싱 필름를 부착한 시편에 응력을 가한다음 촬영한 사진이다.
도 2(a)는 본 발명의 실험예에 사용된 시편을 촬영한 사진이다.
도 2(b)는 본 발명의 실시예의 센싱 필름를 부착한 시편을 촬영한 사진이다.
도 2(c)는 본 발명의 실시예의 센싱 필름를 부착한 시편에 응력을 가한다음 촬영한 사진이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에서 ‘접촉’이라 함은, 구조물 상에 도포되거나 부착되는 것으로 정의한다.
본 발명의 하나의 관점은 구조물 상태 감지용 센싱 필름의 제조방법에 관한 것이다. 상기 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법은 상기 제조방법은 (a) 1차 분쇄물 형성단계; (b) 건조단계; (c) 소결단계; 및 (d) 2차 분쇄물 형성단계; 및 (e) 성형단계;를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법을 상세히 설명한다.
(a) 1차 분쇄물 형성단계
상기 단계는 탄산스트론튬(SrCO3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화유로퓸(EU2O3), 유기용매 및 붕산(H3BO3)을 혼합하고 1차 분쇄하여 1차 분쇄물을 형성하는 단계이다.
한 구체예에서 탄산스트론튬(SrCO3) 100 중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 50~150 중량부, 산화유로퓸(EU2O3) 0.05~30 중량부, 유기용매 5~30 중량부 및 붕산(H3BO3) 0.1~8 중량부를 혼합하여 1차 분쇄하여 1차 분쇄물을 형성할 수 있다.
상기 탄산스트론튬(SrCO3)은 상기 산화알루미늄 및 상기 산화유로퓸과 반응하여 본 발명에 따른 센싱 필름의 발광특성을 구현하기 위한 베이스 재료(base material) 역할을 할 수 있다.
상기 산화알루미늄(Al2O3)은 상기 탄산스트론튬 및 상기 산화유로퓸과 반응하여 녹색 발광특성을 구현하기 위해 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 산화알루미늄은 상기 탄산스트론튬 100 중량부에 대하여 50~150 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 70~130 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 90~110 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 산화알루미늄이 50 중량부 미만으로 포함시 본 발명의 센싱필름의 발광특성이 저하되며, 150 중량부를 초과하여 포함시 본 발명의 센싱필름의 물성이 저하될 수 있다.
상기 산화유로퓸(EU2O3)은 본 발명의 센싱 필름의 발광을 위한 활성제 역할을 할 수 있다. 본 발명에서 상기 산화유로퓸은 상기 탄산스트론튬 100 중량부에 대하여 0.05~30 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.1~25 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.5~20 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 산화유로퓸이 0.05 중량부 미만으로 포함시 본 발명에 따른 센싱필름의 발광특성이 저하되며, 30 중량부를 초과하여 포함시 제조비용의 상승에 비례하는 발광효율의 상승을 기대할 수 없다.
상기 유기용매는 상기 탄산스트론튬, 산화알루미늄 및 산화유로퓸을 용이하게 분산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 물질들과 상호 작용하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.
상기 유기용매로는 아세톤, 에틸아세테이트, 디에틸에테르, 벤젠, 클로로포름, 헥산, 및 탄소수 1~10의 알코올 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 유기용매에 사용되는 알코올로는 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 펜타놀, 헥사놀 등의 저급 1가 알코올, 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 헥산디올, 헵탄디올, 옥탄디올, 데칸디올 등의 중급 2가 알코올, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 글리세린 등 저급 3가 알코올 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 상기와 같은 유기용매를 사용시 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명에서 상기 유기용매는 상기 탄산스트론튬 100 중량부에 대하여 5~30 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 10~25 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 15~20 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 유기용매가 5 중량부 미만으로 포함시 상기 산화알루미늄, 탄산스트론튬 및 산화유로퓸이 균일하게 분산되지 않아 발광효율이 저하될 수 있으며, 30 중량부를 초과하여 포함시 비경제적이다.
상기 붕산(H3BO3)은 본 발명의 센싱 필름의 발광을 위하여 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 붕산은 상기 탄산스트론튬 100 중량부에 대하여 0.1~8 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.5~6 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 1~5 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 붕산이 0.1 중량부 미만으로 포함시 발광효율이 저하될 수 있으며, 8 중량부를 초과하여 포함시 본 발명의 기계적 특성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 단계에서 상기 혼합된 1차 분쇄물을 0.1~10mm의 크기로 분쇄할 수 있다. 상기 분쇄는 통상적인 방법으로 분쇄할 수 있으며, 예를 들면 볼밀(ball mill)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 범위로 분쇄시 작업성이 증가하여 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
(b) 건조단계
상기 단계는 상기 분쇄된 1차 분쇄물을 건조하는 단계이다. 상기 단계는 상기 1차 분쇄물에 잔존하는 수분을 제거하기 위해 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 1차 분쇄물을 45~60℃의 온도로 0.5시간 내지 2시간 동안 건조할 수 있다. 상기 조건에서 상기 1차 분쇄물에 잔존하는 수분을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 건조 이후 상기 건조된 1차 분쇄물을 고로에 넣어 800~1000℃의 온도에서 0.5시간 내지 2시간 동안 더 건조시킬 수 있다. 상기 조건으로 더 건조시 발광효율이 증가하게 되어 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
(c) 소결단계
상기 단계는 상기 1차 건조된 1차 분쇄물을 소결하는 단계이다. 상기 단계는 소결을 통해 상기 1차 분쇄물을 결합하여 상기 센싱필름이 발광특성을 구현하기 위해 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 건조된 1차 분쇄물을 혼합가스 분위기 하에서 500~1300℃에서 3~6시간 동안 소결할 수 있다.
상기 혼합가스는 환원 분위기를 제공하기 위해 환원성 가스를 사용할 수 있다. 구체적으로 수소 및 일산화탄소중에서 1종 이상 선택되는 가스; 및 질소, 헬륨, 네온, 아르곤 및 크립톤중에서 1종 이상 선택되는 불활성기체와의 혼합물로 구성될 수 있다. 예를 들면 H2/5% Ar 혼합가스를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 혼합가스는 200~500 ml/min의 조건으로 흘려줄 수 있다. 상기 조건으로 소결시 상기 산화유로퓸의 환원반응이 발생하여 발광특성을 가지게 되어 본 발명의 목적을 우수하게 달성할 수 있다.
(d) 2차 분쇄물 형성단계
상기 단계는 상기 소결된 1차 분쇄물을 2차 분쇄하여 2차 분쇄물을 형성하는 단계이다. 상기 단계에서 본 발명의 센싱필름이 응력집중 또는 균열에 반응하여 발광이 구현될 수 있다.
이때 작업성을 향상시키기 위해 상기 소결된 1차 분쇄물을 상온으로 냉각시킨 다음 상기 2차 분쇄를 실시할 수 있다.
한 구체예에서, 상기 분쇄된 2차 분쇄물은 스트론튬알루마트(SrAl2O4:Eu) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다.
상기 2차 분쇄물의 크기는 0.1~10㎛로 분쇄될 수 있다. 바람직하게는 1~8㎛로 분쇄될 수 있다. 더욱 바람직하게는 3~6㎛로 분쇄될 수 있다. 0.1㎛ 미만의 크기로 분쇄시 발광효율성이 저하되며, 10㎛를 초과하는 크기로 분쇄시 발광강도가 저하되어 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.
상기 2차 분쇄는 통상적인 방법으로 분쇄할 수 있으며, 예를 들면 볼밀(ball mill)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다른 구체예에서 상기 2차 분쇄물을 진공에서 80~120℃의 온도로 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 건조시 상기 2차 분쇄물의 에탄올이 증발되어 발광효율이 더욱 우수할 수 있다.
(e) 성형단계
상기 단계는 상기 2차 분쇄물 및 에폭시 수지를 혼합하여 성형하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 2차 분쇄물 100중량부 및 에폭시 수지 200~400 중량부를 혼합하여 성형할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 본 발명의 센싱 필름 형태로 성형할 수 있는 성형성 및 구조물의 평면, 곡면 또는 불규칙 면에도 부착될 수 있는 유연성과 접착성을 제공할 수 있다. 한 구체예에서 상기 2차 분쇄물 100 중량부에 대하여 상기 에폭시 수지 200~400 중량부 혼합할 수 있다. 바람직하게는 250~350 중량부 혼합할 수 있다. 더욱 바람직하게는 220~330 중량부를 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지를 200 중량부 미만으로 포함시 성형성이 저하되며, 400 중량부 초과하여 포함시 본 발명의 발광효율이 저하될 수 있다.
상기 성형은 상기 2차 분쇄물 100중량부 및 에폭시 수지 200~400 중량부를 혼합한 다음 필름 형태로 성형할 수 있다. 상기 필름의 두께는 바람직하게는 0.01~5mm의 두께를 갖도록 성형할 수 있다. 바람직하게는 0.5~4mm의 두께로 성형할 수 있다. 더욱 바람직하게는 1~3mm의 두께로 성형할 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
상기 센싱 필름의 형태는 각각 통상의 방법에 따라 막형, 테이프형, 로드(rod)형 및 노끈형태로 성형하거나, 또는 액정형으로 상기 센싱 필름을 제조하여 구조물에 직접 도포하는 형태로 사용할 수 있다.
상기와 같은 형태로 상기 센싱 필름을 제조시 유연성 및 점착성이 우수하여 평면형 또는 곡면형의 구조물에 접촉 또는 탈부착이 가능하여 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 방법에 의해 형성된 구조물 상태 감지용 센싱 필름에 관한 것이다.
상기 센싱 필름은 에폭시 수지; 및 상기 에폭시 수지에 분산되어 있는 스트론튬알루마트(SrAl2O4:Eu) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 센싱 필름은 상기 스트론튬알루마트(SrAl2O4:Eu), 산화알루미늄(Al2O3) 및 에폭시 수지를 1: 0.3~3: 1~5의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 센싱 필름은 0.01~5mm의 두께일 수 있다. 바람직하게는 0.05~4mm의 두께일 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.1~3mm의 두께일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 센싱 필름의 발광은 전형적으로 가시광 범위 내에서 관찰될 수 있고, 500~550 nm의 범위에서 최대 peak를 가질 수 있다. 본 발명의 센싱 필름의 발광강도(photoluminescence, PL)는 150 내지 1000(a.u.)의 범위일 수 있다.
상기 센싱 필름은 막형, 테이프형, 액적형, 로드(rod)형 또는 노끈형태이며 발광패턴의 구현을 볼 수 있는 투명한 형태로 제조 될 수 있다.
상기 센싱 필름은 측정대상 부위의 크기, 모양에 따라 조절 가능하며, 에폭시 등 접착 물질을 혼합하여 측정대상 표면에 탈부착이 가능하다.
상기 에폭시 수지는 센싱 필름에 내재되어, 테이프 형태처럼 부착이 가능하거나, 측정대상 표면에 도포 또는 분사하는 방식으로 사용가능할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 구조물 상태 감지용 센싱 필름을 사용한 구조물 상태 센싱방법에 관한 것이다.
본 발명의 센싱 필름의 발광강도는 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율에 따라 변화될 수 있다. 따라서, 구조물의 일정 부위에 부착되어 부착된 구조물 부위에서 나타나는 상기 센싱 필름의 발광강도를 측정하여 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 측정할 수 있다.
한 구체에에서 상기 센싱방법은 구조물에 접촉된 본 발명의 센싱 필름의 발광을 광검출기로 측정하여 광학데이터를 얻는 단계; 및 상기 광검출기와 전기적으로 연결된 연산처리기로 상기 측정된 광학데이터로부터 상기 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 광검출기로는 통상적인 장치를 사용할 수 있다. 예를 들면, 전하커플장치(Charge Coupled Device, CCD)형 고체촬상소자, 광전증배관, 실리콘 포토다이오드 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
(a) 1차 분쇄물 형성단계
탄산스트론튬 100중량부, 산화알루미늄 100 중량부, 산화유로퓸 0.5 중량부, 유기용매 15 중량부 및 붕산 3 중량부를 혼합한 다음, 상기 혼합물에 볼밀을 사용하여 10mm 크기로 분쇄를 실시하여 1차 분쇄물을 형성하였다.
(b) 건조단계
상기 1차 분쇄물을 50℃의 온도로 1시간 동안 건조한 다음, 고로에 투입하고 900℃의 온도에서 1시간 동안 더 건조하였다.
(c) 소결단계
상기 1차 분쇄물이 투입된 고로에 H2/5% Ar 혼합가스를 300ml/min의 속도로 흘려주면서 1300℃에서 4시간 동안 소결시켰다.
(d) 2차 분쇄물 형성단계
상기 냉각된 1차 분쇄물을 상온으로 냉각한 다음, 볼밀을 사용하여 3㎛ 크기로 분쇄를 실시하여 2차 분쇄물을 형성하였다. 상기 형성된 2차 분쇄물을 진공에서 100℃의 온도로 건조하였다.
(e) 성형단계
상기 건조된 2차 분쇄물 100 중량부 및 에폭시 수지 300 중량부를 혼합하고 닥터 블레이드를 사용하여 두께가 1mm 이고, 가로 세로 각각 10 x 5cm 크기를 갖는 필름 형태의 센싱 필름을 제조하였다.
실험예
본 발명의 실시예에 의해 제조된 센싱 필름을 도 2(a)와 같은 시편에 부착하고(도 2(b)), 상기 센싱 필름이 부착된 시편을 인장기를 통해 상기 시편의 가운데 부분에 응력이 집중되도록 응력을 가하여 상기 센싱 필름의 발광여부를 관찰하였다.
도 2(a) 내지 (c) 를 참조하면, 상기 실시예 (도 2(c))의 센싱 필름은 녹색으로 발광하였으며, 특히 응력이 집중된 가운데 부분은 더욱 선명한 녹색으로 발광함으로써 상기 시편의 응력 집중상태를 감지할 수 있었다.
Claims (9)
- (a) 탄산스트론튬(SrCO3) 100 중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 50~150 중량부, 산화유로퓸(EU2O3) 0.05~30 중량부, 유기용매 5~30 중량부 및 붕산(H3BO3) 0.1~8 중량부를 혼합하여 1차 분쇄하여 1차 분쇄물을 형성하는 단계;
(b) 상기 1차 분쇄물을 소결하는 단계;
(c) 상기 소결된 1차 분쇄물을 2차 분쇄하여 0.1~10㎛ 크기의 2차 분쇄물을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 2차 분쇄물 100중량부 및 에폭시 수지 200~400 중량부를 혼합하여 성형하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유기용매는 아세톤, 에틸아세테이트, 디에틸에테르, 벤젠, 클로로포름, 헥산, 및 탄소수 1~10의 알코올중에서 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 소결은 상기 1차 분쇄물을 혼합가스 분위기 하에서 500~1300℃로 소결하는 것을 특징으로 하며,
상기 혼합가스는 수소 및 일산화탄소중에서 1종 이상 선택되는 가스; 및
질소, 헬륨, 네온, 아르곤 및 크립톤중에서 1종 이상 선택되는 불활성가스;를 혼합하는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱 필름 제조방법.
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 구조물 상태 감지용 센싱 필름.
- 제4항에 있어서, 상기 센싱 필름은 막형, 테이프형, 액적형, 로드(rod)형 또는 노끈형태인 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱 필름.
- 제4항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 상기 센싱 필름에 내재되어 테이프 형태처럼 부착이 가능하거나, 측정대상 표면에 도포 또는 분사하는 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱 필름.
- 제4항에 있어서, 상기 센싱 필름은 측정대상 부위의 크기, 모양에 따라 조절 가능하며, 에폭시 등 접착 물질을 혼합하여 측정대상 표면에 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱 필름.
- 구조물에 접촉된 제4항의 센싱 필름의 발광을 광검출기로 측정하여 광학데이터를 얻는 단계; 및
상기 광검출기와 전기적으로 연결된 연산처리기로 상기 측정된 광학데이터로부터 상기 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 도출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 센싱 방법.
- 제8항에 있어서, 구조물에 접촉된 상기 센싱 필름은 유연성을 갖고있어 구조물의 응력 측정 대상부분에 부착하여 상기 구조물의 응력 집중이 이루어지면 발광하여 구조물의 상태를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 센싱 방법.
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