KR101440554B1 - 해수부식 피로시험 시스템 - Google Patents

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KR101440554B1
KR101440554B1 KR1020130053104A KR20130053104A KR101440554B1 KR 101440554 B1 KR101440554 B1 KR 101440554B1 KR 1020130053104 A KR1020130053104 A KR 1020130053104A KR 20130053104 A KR20130053104 A KR 20130053104A KR 101440554 B1 KR101440554 B1 KR 101440554B1
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이재익
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본 발명은 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그; 내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조; 복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및 상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고, 상기 해수부식조는 해수유입부와 해수배출부를 구비하고, 상기 해수유입부는 상기 해수부식조의 상측에 배치되고, 상기 해수배출부는 상기 해수부식조의 하측에 배치되어, 상기 액추에이터의 가력방향과 해수의 진행방향은 직교하여 배치되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템을 제공한다.
본 발명은 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되는 구성을 채택함으로써, 복수의 시편의 부식조건 및 피로조건을 안정적으로 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

해수부식 피로시험 시스템{SEAWATER CORROSION FATIGUE TEST SYSTEM}
본 발명은 해수부식 피로시험 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 시편이 수평 및 직렬로 다단 배치되어 복수의 시편을 서로 다른 부식조건에서 동시에 시험할 수 있는 해수부식 피로시험 시스템에 관한 것이다.
해수부식 피로시험은 해수 중 부식과 하중의 영향을 고려한 부재의 수명평가 방법이다.
도 1은 종래의 기술에 의한 해수부식 피로시험 장치를 나타내는 개략도이다. 도 1을 보면, 해수부식 피로시험 장치는 시편(P)에 피로하중을 가하는 액추에이터(30)와, 시편(P)의 양단에 체결되어 상기 액추에이터(30)의 피로하중을 시편(P)에 전달하는 지그(20)와, 시편(P)이 내부를 관통하도록 배치되며 내부에 해수가 수용되는 해수부식조(10)로 구성된다.
여기서, 해수부식조(10)의 하측에 해수가 유입되는 유입구(12)가 배치되고, 해수부식조(10)의 상측에는 유입된 해수가 유출되는 배출구(14)가 구비되며, 해수부식조(10)를 관통하도록 배치된 시편(P)은 해수부식조(10)에 수용된 해수에 노출되게 된다.
이러한 해수부식 피로시험 장치는 해수부식조(10)를 통해 시편(P)의 부식조건을 조성하고, 액추에이터(30)를 통해 시편(P)의 피로조건을 조성한다.
다만, 이러한 해수부식조(10)는 유입구(12)가 하측에 배치되고, 배출구(14)가 상측에 배치되어 해수의 진행방향이 하측에서 상측으로 형성되어 부유침전물에 의한 영향을 받을 수 있는 문제점이 있다.
이러한 해수부식 피로시험 장치는 낮은 실 해역의 평균적인 파랑주기(예를 들어, 0.167Hz)와 실제의 해수 부식속도로 인한 시험시간을 줄이기 위해, 복수의 시편(P)을 수직 및 직렬로 구성함으로써, 시험기간을 단축하는 방법이 사용되기도 한다. 즉, 도 1에 도시된 시편(P), 지그(20) 및 해수부식조(10)로 구성된 1세트의 조립체를 수직 및 직렬로 복수개 배치하여 복수의 시편(P)을 동시에 시험하여 시험기간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
그러나, 시편(P)을 수직 및 직렬로 연결할 경우, 각각의 해수부식조(10)에서 발생된 부식 전류가 부식 중인 다른 시편(P)들에 영향을 미쳐, 직렬로 구성된 시편(P)의 부식조건이 실제 해수 상태에서의 부식현상을 모사하지 못하는 등, 부식조건의 보장이 어렵다는 문제점이 있고, 어느 하나의 시편(P)에 체결된 지그(20)와 이에 연결된 다른 시편(P)에 체결된 지그(20) 간에 부식전류가 전도될 수 있으며, 지그(20)에 흐르는 전류는 시편(P)과 지그(20)를 체결시키는 체결핀(25)을 통해 시편(P)으로 전도될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 시편(P)을 수직 및 직렬로 연결할 경우, 시편(P)의 상부는 대기에 노출되고, 하부는 해수에 잠기게 된다. 따라서, 시편의 해수면 접촉위치가 상하단에서 서로 상이하게 되고, 하나의 시편에 서로 다른 해수조건을 가지게 되는 문제점이 있다.
이를 감안하여 본 출원인은 해수부식 피로시험 시스템(출원번호: 제10-2012-0154560호 미공개)으로 복수의 시편이 수직 및 직렬로 다단 배치된 해수부식 피로시험 시스템을 제시하고 있다.
이러한 기술의 경우, 복수의 시편의 부식조건 및 피로조건을 안정적으로 확보할 수 있는 해수부식 피로시험 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.
다만, 수직으로 배열된 시편 중 상부의 시편이 파단될 경우, 해수가 아래로 흘러내려 아래부분에 배치된 시편에 전기가 통하는 방식상태가 되는 문제점과 수직의 자중을 고려하여 액추에이터에서 가해지는 하중을 보정해야하는 문제점이 있다.
다만, 수직으로 배열된 시편이 수직으로 배치됨으로써, 수조내에서의 부식조건이 일정하지 못한 문제점과, 수심에 따른 상이한 해수의 부식조건을 고려하여 수조를 배치시 수조가 너무 높아질 수 있어, 시편을 수직으로 배치하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있다.
그리고, 액추에이터가 동력을 상실할 경우, 로드암의 처짐현상 및 자중에 의한 처짐현상으로 인해 시편에 과도한 모멘트가 작용될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구 또는 문제점을 바탕으로 안출된 것으로, 복수의 시편의 부식조건 및 피로조건을 안정적으로 확보할 수 있는 해수부식 피로시험 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 하나의 시편이 파단시 해수가 아래로 흘러내리더라도 다른 시편의 부식조건에 영향을 미치지 않고, 액추에이터의 가력방향과 해수의 진행방향을 수직으로 배치하여 액추에이터에서 가해지는 하중의 보정의 필요가 없는 해수부식 피로시험 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 시편을 수평으로 배치하여 수조내에 시편의 부식조건을 일정하게 확보할 수 있는 해수부식 피로시험 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 시편에 가해지는 과도한 모멘트의 작용의 문제점을 해결 가능한 해수부식 피로시험 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그; 내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조; 복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및 상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고, 상기 해수부식조는 해수유입부와 해수배출부를 구비하고, 상기 해수유입부는 상기 해수부식조의 상측에 배치되고, 상기 해수배출부는 상기 해수부식조의 하측에 배치되어, 상기 액추에이터의 가력방향과 해수의 진행방향은 직교하여 배치되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템을 제공한다.
바람직하게, 지그는 서로 이웃하는 시편을 서로 동일한 방향으로 연결할 수 있다.
삭제
바람직하게, 해수부식조는 복수개로 구성되며, 각각의 상기 해수부식조는 서로 다른 높이로 형성되어 복수의 상기 시편에 가해지는 다양한 부식조건을 동시에 시험할 수 있도록 구비될 수 있다.
바람직하게, 해수부식조에 해수를 공급하는 해수공급탱크;가 더 포함되고, 상기 해수공급탱크는 상기 해수부식조보다 높은 위치에 배치되어, 해수를 자중(自重)으로 상기 해수부식조에 공급할 수 있다.
바람직하게, 해수공급탱크에 저장되는 해수의 온도를 조절하는 온도조절장치를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 해수부식조는 해수유입부와 해수배출부를 구비하고,
상기 해수유입부와 상기 해수배출부는 각각 상기 해수공급탱크로 연결되어 상기 해수가 순환될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그; 내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조; 복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및 상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고, 상기 액추에이터는, 좌측과 우측에 피로하중을 가하는 양방향 액추에이터로 구성되고, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 연결된 연결체의 중앙에 배치된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그; 내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조; 복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및 상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고, 상기 액추에이터는, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 연결된 연결체의 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그; 내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조; 복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및 상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고, 상기 액추에이터와 지그를 연결하는 가동커넥터; 및 상기 수평 및 직렬로 복수개가 연결된 시편, 지그 및 해수부식조를 지면에 고정하는 프레임과 상기 지그를 연결하는 고정커넥터;를 더 포함하고, 상기 가동커넥터와 상기 고정커넥터는 절연체로 구성된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템을 제공한다.
삭제
바람직하게, 체결핀은 세라믹으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 체결핀은 내부에 강성부재가 구비될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그; 내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조; 복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및 상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고, 상기 지그는, 대향하여 배치되는 제1 지그 및 제2 지그로 구비되고, 서로 연결되는 상기 제1 지그와 제2 지그 사이에는 절연부재가 구비되며, 상기 제1 지그, 절연부재 및 제2 지그는 절연성 체결부재에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 지그는, 시편이 삽입되는 돌출부를 구비하고, 상기 지그의 돌출부와 시편의 접촉면에는 상기 지그와 시편 간의 전류 전도를 차단하는 절연재가 구비될 수 있다.
바람직하게, 지그와 해수부식조는, 4개의 시편이 수평 및 직렬 4단으로 배치되도록 구성되고, 상기 액추에이터는, 좌측과 우측에 피로하중을 가하는 양방향 액추에이터로 구성되고, 2개의 시편을 각각 좌측과 우측에 대칭적으로 연결할 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되는 구성을 채택함으로써, 복수의 시편의 부식조건 및 피로조건을 안정적으로 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 이웃하는 시편을 수평 및 직렬로 배치하여 하나의 시편이 파단시 해수가 아래로 흘러내리더라도 다른 시편에 흘러내린 해수가 접촉되는 것을 방지함으로써 다른 시편의 부식조건에 영향을 미치지 않는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 시편을 수평으로 배치하여 해수부식액에 시편 전체가 잠겨서 분포할 수 있도록 구성함으로써, 시편의 일부분에 부식이 집중되는 현상을 개선하여 시편 전체에 일정한 부식조건을 부여할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 해수부식조는 해수유입부와 해수배출부를 구비하고, 상기 해수유입부를 상기 해수부식조의 상측에 배치하고, 상기 해수배출부는 상기 해수부식조의 하측에 배치함으로써, 해수의 진행방향을 상측에서 하측으로 형성하여 부유침전물에 의한 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 수평방향으로 형성된 액추에이터의 가력방향과 수직방향으로 형성된 해수의 진행방향을 직교하여 배치함으로써, 액추에이터에 가해지는 하중을 보정할 필요가 없고, 시편이 파단시 해수부식액의 누출을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 해수부식조는 상이한 높이로 형성되어 복수의 상기 시편에 가해지는 상이한 부식조건을 동시에 시험할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 해수공급탱크는 상기 해수부식조보다 높은 위치에 배치되어, 해수를 별도의 펌프를 구비할 필요없이 해수의 자중(自重)에 의해 상기 해수부식조로 공급할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 액추에이터가 동력을 상실할 경우, 로드암의 처짐현상 및 자중에 의한 처짐현상으로 인해 시편에 과도한 모멘트가 작용하여 시험이 실패하는 현상을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 해수부식 피로시험 장치를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템의 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 해수부식 피로시험 시스템에 포함되는 해수부식조, 지그 및 시편의 체결구조 상세를 나타내는 정면도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템의 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 해수부식 피로시험 시스템에 포함되는 상이한 부식조건을 가지는 해수부식조의 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템에 대해서 살펴본다. 여기서, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템의 정면도이고, 도 3은 해수부식조, 지그 및 시편의 체결구조 상세를 나타내는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템의 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 해수부식 피로시험 시스템에 포함되는 상이한 부식조건을 가지는 해수부식조의 정면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')은 프레임(110), 액추에이터(120), 지그(130), 절연성 체결핀(135), 해수부식조(140), 해수공급탱크(160)를 포함하고, 가동커넥터(125), 고정커넥터(150) 및 온도조절장치(170)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')은 시편(P)의 양단에 체결되며, 복수의 시편(P)이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편(P)과 시편(P)을 연결하는 지그(130)와, 내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편(P)이 노출될 수 있도록 시편(P)이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조(140)와, 복수의 시편(P)에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터(120) 및 상기 지그(130)와 시편(P)을 체결시키며, 상기 지그(130)와 시편(P) 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀(135)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')은 복수의 시편(P)을 수평으로 배치하는 구성을 통해 어느 하나의 시편(P)이 파단될 경우, 해수가 아래로 흘러내리도록 함으로써 흘러내리는 물이 수평방향으로 인접하게 배치된 다른 시편(P)에 영향을 미치지 않도록 구성함으로써 동시에 시험이 진행되는 복수의 시편(P) 각각의 독립적인 부식조건을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 시편을 해수부식조에 세워서 배치함으로써 발생하던 시편의 일부분에 부식이 집중되는 현상을 개선하여 시편 전체에 일정한 부식조건을 부여할 수 있는 효과가 있다.
상기 프레임(110)은 후술할 액추에이터(120)를 설치하기 위한 구조물로서, 측면프레임(113)과 하측프레임(115) 및 고정프레임(117)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프레임(110)은 후술하는 바와 같이 수평 및 직렬로 배치되는 해수부식조(140)의 하측에 설치되는 하측프레임(115)과 하측프레임의 좌우측에 설치는 측면프레임(113)을 포함할 수 있고, 하측프레임(115)은 지면에 고정되어 수평 및 직렬로 연결된 시편(P), 액츄에이터(120), 지그(130) 및 해수부식조(140)를 포함하는 해수부식 피로시스템(100,100')을 지지하는 지지체 역할을 할 수 있다.
또한, 프레임(110)의 하측프레임(115)에는 액추에이터(120)를 고정하기 위한 고정프레임(117)이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 액추에이터(120)는 후술하는 바와 같이 수평 및 직렬로 배치된 복수의 시편(P)에 일괄적으로 피로하중을 가할 수 있다. 일 실시예에서, 액추에이터(120)는 복수의 시편(P)이 수평 및 직렬로 연결된 연결체의 중앙에 배치될 수 있으며, 이를 위해, 액추에이터(120)는 고정프레임(117)에 고정설치된 상태에서 가동로드(122)를 움직여 시편(P)에 피로하중을 가할 수 있다.
이 경우, 액추에이터(120)는 좌측과 우측에 피로하중을 가할 수 있는 양방향 액추에이터(120)로 구성되고, 복수의 시편(P)을 좌측과 우측에 대칭적으로 연결할 수 있다.
즉, 제1 시편(P1)과 제2 시편(P2)은 양방향 액추에이터(120)의 좌측에 배치되고, 제3 시편(P3)과 제4 시편(P4)은 양방향 액추에이터(120)의 우측에 배치될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100)은 복수의 시편(P)을 직렬 배치하여 동시에 시험할 수 있도록 구성되되, 피로하중이 전달되는 시편(P)의 개수 즉, 피로하중이 전달되는 거리가 축소됨으로써, 각각의 시편(P)에 응력이 더욱 균일하게 발생하도록 할 수 있다. 시편(P)에 발생하는 응력이 균일화될수록 더욱 정확한 시험이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 양방향 액추에이터(120)를 복수의 시편(P)의 가운데에 배치하기 위해, 프레임(110)의 중앙부에는 양방향 액추에이터(120)를 고정하는 고정프레임(117)이 구비될 수 있으며, 가동커넥터(125)는 양방향 액추에이터(120)의 양측에 구비된 가동로드(122) 각각에 체결될 수 있다.
또한, 좌측에 배치된 지그(130)와 우측에 배치된 지그(130)는 고정커넥터(150)를 통해 측면프레임(113)에 고정될 수 있다.
또한, 해수공급탱크(160)는 기둥부재에 의해 지지되어 수평으로 직렬배치된 해수부식조(140)보다 높은 위치에 배치될 수 있다.
또한, 액추에이터(120)는 복수의 시편(P)이 수평 및 직렬로 연결된 연결체의 좌측 또는 우측에 배치될 수 있다. 이를 위해 액추에이터(120)는 좌측과 우측에 설치된 측면프레임(113)에 고정커넥터(150)에 의해 연결될 수 있다.
이러한 액추에이터(120)는 전기, 유압, 공기압 등을 이용하여 시편(P)에 인장력 및 압축력을 가할 수 있도록 구성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')에서는 시편(P)에 인장 피로하중 즉, 반복적인 인장력을 가하도록 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 액추에이터(120)는 시험중 적어도 하나의 시편(P)이 파단되면 가력동작이 자동으로 정지되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 지그(130)는 시편(P)의 양단에 하나씩 체결되며, 복수의 시편(P)이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편(P)과 시편(P)을 연결할 수 있다. 여기서, 시편(P)과 시편(P)의 연결은 서로 이웃하는 시편(P) 중 좌측에 배치된 시편(P)의 우측에 체결된 지그(130)와 우측에 배치된 시편(P)의 좌측에 체결된 지그(130)가 서로 체결되는 구조를 통해 달성될 수 있다.
이러한 지그(130)는 액추에이터(120)가 가하는 피로하중을 체결되어 있는 시편(P)에 안정적으로 전달할 수 있는 정도의 강도를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 일 실시예에서, 지그(130)는 서로 이웃하는 시편(P)과 시편(P)을 서로 동일한 방향으로 수평하게 연결할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 시편(P1)이 측면방향으로 배치되면, 제2 시편(P2), 제3 시편(P3), 제4 시편(P4) 역시 측면방향으로 배치되도록 할 수 있고, 제1 시편(P1)이 정면방향으로 배치되면, 제2 시편(P2), 제3 시편(P3), 제4 시편(P4) 역시 정면방향으로 배치되도록 할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서, 지그(130)는 서로 이웃하는 시험편(P)과 시험편(P)을 서로 직교하도록 연결(미도시)할 수 있다. 즉, 제1 시험편(P1)이 정면방향으로 배치되면, 제2 시험편(P2)은 측면방향으로 배치되고, 제3 시험편(P3)은 정면방향으로 배치되고, 제4 시험편(P4)은 측면방향으로 배치되도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')은 연속배치되는 시편(P)과 시편(P)이 서로 수직 배치되도록 함으로써, 시편(P)이 인장력 이외에 굽힘력에 의해 받는 영향을 최소화할 수 있다.
즉, 서로 직교하도록 배치된 시편(P)과 시편(P)은 수직방향으로 가해지는 굽힘력에 대해 일(一)자 형태가 아닌 십(十)자 형태로 저항할 수 있으므로, 구조적으로 굽힘응력의 발생이 최소화될 수 있다.
이와 같은 시편(P) 직교 연결을 위해, 일 실시예에서 서로 연결되는 지그(130)와 지그(130)는 서로 90도 회전된 상태로 연결될 수 있다.
한편, 일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 지그(130)는 대향하여 배치되는 제1 지그(131) 및 제2 지그(132)로 구비되고, 서로 연결되는 제1 지그(131)와 제2 지그(132)의 사이에는 절연부재(200)가 구비되며, 상기 제1 지그(131), 절연성 절연부재(200) 및 제2 지그(132)는 절연성 체결부재(133)에 의해 체결될 수 있다.
이러한 절연부재(200)는 서로 연결되는 지그(130)와 지그(130) 간을 절연시켜, 인접하여 배치된 해수부식조(140)에서 해수가 넘쳐 부식전류가 지그(130)를 통해 인접하여 배치된 시편(P)에 전도되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 절연성 체결핀(135)은 지그(130)와 시편(P)을 체결시키는 부재로서, 시편(P)의 양단에 형성된 체결구멍과 지그(130)의 체결구멍에 일괄적으로 삽입되어 지그(130)와 시편(P)을 체결시킬 수 있다.
이러한 절연성 체결핀(135)은 절연성 재질로 이루어져, 지그(130)와 시편(P) 간에 부식전류가 전도되는 것을 방지할 수 있다.
일 예로서, 절연성 체결핀(135)은 피로하중을 시편(P)에 전달할 수 있는 정도의 강도와 절연성을 가지는 세라믹(136)으로 구성될 수 있다.
이때, 강한 힘을 받으면 깨짐이 발생할 수 있는 세라믹재질의 강도를 보완하기 위해, 절연성 체결핀(135)은 도 3에 도시된 바와 같이 세라믹(136)의 내부에 강봉, 강관 등의 강성부재(137)가 구비된 구조로 이루어질 수도 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 지그(130)에는 시편이 삽입되는 돌출부(134)가 구비될 수 있고, 지그(130)의 돌출부와 시편(P)의 접촉면에는 지그(130)와 시편(P) 간의 전류 전도를 차단하는 절연재(210)가 구비될 수 있다. 절연재(210)는 지그(130)의 시편(P) 접촉면에 부착 또는 도포되는 절연물질로 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')은 절연성 체결핀(135), 절연부재(200) 및 절연재(210)를 통해 어느 하나의 시편(P)에서 발생한 부식전류가 다른 시편(P)에 영향을 미치지 않도록 구성되어, 동시에 시험이 진행되는 복수의 시편(P) 각각의 독립적인 부식조건을 만족시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 해수부식조(140)는 내부에 해수가 수용되며, 일측에 해수유입부(142)와 해수배출부(144)를 구비하는 수조로 구성될 수 있다. 이러한 해수부식조(140)에는 시편(P)이 해수부식조(140)를 관통하여 배치될 수 있으며, 해수부식조(140)를 관통하여 배치된 시편(P)은 해수부식조(140)의 내부에 수용된 해수에 노출될 수 있다.
여기서, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 해수부식조(140)로 해수가 유입되는 통로인 해수유입부(142)는 해수부식조(140)의 상측에 배치될 수 있으며, 해수부식조(140)에 수용된 해수가 외부로 배출되는 해수배출부(144)는 해수부식조(140)의 하측에 배치될 수 있다.
이를 통해, 해수부식조(140)에 유입되는 해수가 상측에서 하측으로 유동됨으로써, 해수부식조(140)에 수용된 해수의 산소, 온도, pH 등이 골고루 섞일 수 있다.
해수유입부(142)와 해수배출부(144)를 거치는 해수의 진행방향은 상기 액추에이터(120)의 가력방향과 수직방향으로 배치되어, 해수의 진행에 따른 별도의 하중의 보정을 할 필요가 없는 이점이 있다.
복수의 시편(P)이 수직으로 다단 배치되었을 경우에는 시편(P)을 해수부식조(140)에 세워서 배치함으로써, 시편(P)의 전체가 해수부식액에 잠기는 것이 아니어서 시편(P)의 일부분이 부식이 집중되는 문제점이 있다.
따라서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 시편(P)을 수평 및 직렬로 배치함으로써, 시편(P) 전체가 해수부식액에 고르게 잠길 수 있어서, 시편(P) 전체에 일정한 부식조건을 부여할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 해수공급탱크(160)는 해수부식조(140)에 해수를 공급할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 해수공급탱크(160)는 수평 및 직렬로 배치된 복수의 해수부식조(140)보다 높은 위치에 배치되어, 해수를 자중(自重)으로 각각의 해수부식조(140)에 공급할 수 있다.
이를 위해, 해수공급탱크(160)는 프레임(110)의 상측에 배치될 수 있으며, 해수공급탱크(160)의 하단에는 복수의 해수부식조(140) 각각에 연결되는 공급호스(161)가 구비될 수 있고, 해수공급탱크(160)의 상단에는 복수의 해수부식조(140)에서 배출된 해수를 해수공급탱크(160)로 순환시키는 배출호스(163)가 구비될 수 있다.
이와 같이, 해수를 자중으로 해수부식조(140)에 공급하는 구조는 해수부식조(140)에 해수를 공급하기 위한 별도의 펌프장치를 필요로 하지 않으며, 해수부식조(140)에 항상 일정한 압력으로 해수를 공급할 수 있다.
그리고, 일 실시예에서, 해수부식조(140)의 해수배출부(144)는 배출호스(163)를 통해 해수공급탱크(160)와 연결될 수 있으며, 해수부식조(140)에서 배출된 해수를 해수공급탱크(160)로 유동시키는 급수펌프(169)가 구비될 수 있다. 이를 통하여, 해수부식조(140)에서 배출된 해수는 해수공급탱크(160)로 순환될 수 있다.
한편, 상기 해수공급탱크(160)는 설정된 PH, 온도, 포화산소농도 등에 따라, 인공 해수를 배합할 수 있다.
이러한 해수공급탱크(160)에는 해수에 산소공급을 위한 에어펌프(165)와, 해수의 PH를 측정하는 PH 미터기(167)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 온도조절장치(170)는 물을 냉각시킬 수 있도록 구성되어, 해수공급탱크(160)에 저장된 해수의 온도를 조절한다.
그리고, 상기 가동커넥터(125)는 액추에이터(120)의 가동로드(122)에 구비되어, 가동로드(122)와 좌측과 우측에 배치된 지그(130)를 연결시킨다. 일 실시예에서, 이러한 가동커넥터(125)는 시편(P)의 부식조건을 안정적으로 확보하기 위해, 액추에이터(120)와 시편(P) 상호간에 전류가 통전되지 않도록 절연체로 구성될 수 있다.
또한, 상기 고정커넥터(150)는 좌측과 우측의 끝에 배치된 지그(130)를 측면프레임(113)에 고정시킨다. 일 실시에에서, 이러한 고정커넥터(150)는 시편(P)의 부식조건을 안정적으로 확보하기 위해, 지그(130)와 시편(P) 상호간에 전류가 통전되지 않도록 절연체로 구성될 수 있다.
추가적으로, 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')에는 모조시편(P)이 별도로 포함될 수 있다. 이러한 모조시편(P)은 시편(P)의 파단시에 파단되지 않은 다른 시편(P)에 작용하는 가력조건을 유지하기 위해, 파단된 시편(P)을 대체할 수 있도록 구성된다.
한편, 복수의 시편(P)을 수직 및 직렬으로 배치하여 해수부식 피로시험을 수행하는 경우는, 다단으로 연결되는 시편(P)의 개수가 증가할수록 각각의 시편(P)이 가지는 응력비(응력최소치 ÷ 응력최대치)가 증가하는 경향이 있다. 따라서, 응력비를 고려하지 않고 시편(P)을 수직 다단으로 배치하는 경우에는 시험조건의 응력비가 만족되지 않는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')은, 복수의 시편(P)이 수평으로 배치되도록 구성될 수 있다.
따라서, 복수의 시편(P)이 수평으로 배치될 경우에 각각의 시편(P)이 가지는 응력비(응력최소치 ÷ 응력최대치)는 증가되지 않는바 시험조건의 응력비는 만족될 수 있다. 이때, 각각의 시편(P)이 가지는 응력비(응력최소치 ÷ 응력최대치)는 0.1 정도의 수치를 가지며, 이는 단순인장을 고려한 응력비의 값이다.
도 2에 도시된 바와 같이 4개의 시편(P)이 수평으로 배치되도록 구성될 수 있다. 즉, 지그(130)와 해수부식조(140)는 4개의 시편(P)이 수평 및 직렬 4단으로 배치되도록 구성되고, 액추에이터(120)는 좌측과 우측에 피로하중을 가하는 양방향 액추에이터(120)로 구성되고, 2개의 시편(P)을 각각 좌측과 우측에 대칭적으로 연결할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100,100')에 구비되는 해수부식조(140)는 4개, 지그(130)는 8개로 구성될 수 있다.
다만, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니고 직렬 배치되는 시편(P), 해수부식조(140) 및 지그(130)의 개수와 그 배치는 달라질 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100')에 대해서 살펴본다. 여기서, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템의 정면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100')은 도 2 내지 도 3를 참조하여 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100)과 달리, 해수부식조(140)는 상이한 높이로 형성될 수 있다.
상기 해수부식조(140)를 상이한 높이로 형성함으로써, 복수의 상기 시편(P)에 가해지는 부식조건을 상이하게 형성할 수 있다. 해수부식조(140)의 수조의 크기를 상이하게 하여, 같은 하중에서 다른 부식조건의 실험을 동시에 진행할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 5(a)의 경우는 수면선 부근에서의 부식률을 측정하는 고부식률용 해수부식조(140)의 정면도이고, 도 5(b)의 경우는 수면선에서 떨어진 위치에서의 부식률을 측정하는 저부식률용 해수부식조(140)의 정면도이다.
시편(P)은 수선면과 시편표면이 평행하도록 구성되어 시편표면에 일정한 부식조건이 부여되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 해수부식 피로시험 시스템(100')은 수조 치수 간이하게 조작함으로써 수심별로 상이한 해수부식 피로수명을 효과적으로 평가할 수 있고, 같은 하중에서 다른 부식조건(수심 등)의 실험을 동시에 진행할 수 있는 효과가 있다.
먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 100' : 해수부식 피로시험 시스템
10: 해수부식조 12: 유입구
14: 배출구 20: 지그
25: 체결핀 30: 액츄에이터
110 : 프레임 113: 측면프레임
115 : 하측프레임 117 : 고정프레임
120 : 액추에이터 122 : 가동로드
125 : 가동커넥터 130 : 지그
131: 제1 지그 132: 제2 지그
133: 절연성 체결부재 134: 돌출부
135 : 절연성 체결핀 136 : 세라믹
137 : 강성부재 140 : 해수부식조
142 : 해수유입부 144 : 해수배출부
150 : 고정커넥터 160 : 해수공급탱크
161 : 공급호스 163 : 배출호스
165 : 에어펌프 167: PH 미터기
169: 급수펌프 170 : 온도조절장치
200 : 절연부재 210 : 절연재
P : 시편

Claims (15)

  1. 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그;
    내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조;
    복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및
    상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고,
    상기 해수부식조는 해수유입부와 해수배출부를 구비하고,
    상기 해수유입부는 상기 해수부식조의 상측에 배치되고,
    상기 해수배출부는 상기 해수부식조의 하측에 배치되어,
    상기 액추에이터의 가력방향과 해수의 진행방향은 직교하여 배치되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 서로 이웃하는 시편을 서로 동일한 방향으로 연결하는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 해수부식조는 복수개로 구성되며,
    각각의 상기 해수부식조는 서로 다른 높이로 형성되어 복수의 상기 시편에 가해지는 다양한 부식조건을 동시에 시험할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 해수부식조에 해수를 공급하는 해수공급탱크;가 더 포함되고,
    상기 해수공급탱크는 상기 해수부식조보다 높은 위치에 배치되어, 해수를 자중(自重)으로 상기 해수부식조에 공급하는 것을 특징으로 해수부식 피로시험 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 해수공급탱크에는
    상기 해수공급탱크에 저장되는 해수의 온도를 조절하는 온도조절장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 해수부식조는 해수유입부와 해수배출부를 구비하고,
    상기 해수유입부와 상기 해수배출부는 각각 상기 해수공급탱크로 연결되어 상기 해수가 순환되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  8. 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그;
    내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조;
    복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및
    상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고,
    상기 액추에이터는,
    좌측과 우측에 피로하중을 가하는 양방향 액추에이터로 구성되고, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 연결된 연결체의 중앙에 배치된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  9. 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그;
    내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조;
    복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및
    상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고,
    상기 액추에이터는,
    복수의 시편이 수평 및 직렬로 연결된 연결체의 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  10. 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그;
    내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조;
    복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및
    상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고,
    상기 액추에이터와 지그를 연결하는 가동커넥터; 및
    상기 수평 및 직렬로 복수개가 연결된 시편, 지그 및 해수부식조를 지면에 고정하는 프레임과 상기 지그를 연결하는 고정커넥터;를 더 포함하고,
    상기 가동커넥터와 상기 고정커넥터는 절연체로 구성된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 체결핀은 세라믹으로 구성된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 체결핀은 내부에 강성부재가 구비된 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  13. 시편의 양단에 체결되며, 복수의 시편이 수평 및 직렬로 배치되도록 시편과 시편을 연결하는 지그;
    내부에 해수가 수용되며, 내부에 수용된 해수에 시편이 노출될 수 있도록 시편이 내부를 관통하여 배치되도록 구성되는 해수부식조;
    복수의 시편에 일괄적으로 피로하중을 가하는 액추에이터; 및
    상기 지그와 시편을 체결시키며, 상기 지그와 시편 간의 전류전도를 차단하는 절연성 체결핀;을 포함하고,
    상기 지그는, 대향하여 배치되는 제1 지그 및 제2 지그로 구비되고,
    서로 연결되는 상기 제1 지그와 제2 지그 사이에는 절연부재가 구비되며,
    상기 제1 지그, 절연부재 및 제2 지그는 절연성 체결부재에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지그는, 시편이 삽입되는 돌출부를 구비하고,
    상기 지그의 돌출부와 시편의 접촉면에는 상기 지그와 시편 간의 전류 전도를 차단하는 절연재가 구비되는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 지그와 해수부식조는, 4개의 시편이 수평 및 직렬 4단으로 배치되도록 구성되고,
    상기 액추에이터는, 좌측과 우측에 피로하중을 가하는 양방향 액추에이터로 구성되고, 2개의 시편을 각각 좌측과 우측에 대칭적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 해수부식 피로시험 시스템.
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