KR101467888B1 - 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법 및 이에 의해 제조된 강연선 - Google Patents

변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법 및 이에 의해 제조된 강연선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 센서가 삽입된 강연선을 용이하게 제조할 수 있어 양산성을 향상시킬 수 있고 품질 관리 및 성능을 보장할 수 있으며, 현장 시공성이 뛰어난 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법 및 이에 의해 제조된 강연선에 관한 것이다.
본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법은, 길이방향의 장요홈을 갖는 봉형의 성형물을 성형하는 몰드를 이용하여 강연선을 제조하는 방법으로서, 롤에 감긴 섬유기재를 권출하는 섬유기재 공급 단계와; 권출되며 공급되는 섬유기재에 수지 용액을 도포하거나 또는 수직 용액에 함침시키는 섬유기재 함침 단계와; 상기 수지 용액이 도포 또는 함침된 섬유기재를 상기 몰드에 주입하여, 상기 장요홈으로 이루어진 트렌치가 형성된 중심선을 성형하는 중심선 성형 단계와; 다수의 변형률 센서가 형성된 광섬유를 상기 중심선의 트렌치에 삽입 고정시키는 광섬유 설치 단계; 및 상기 광섬유가 설치된 중심선 주위로 다수 개의 단위 강연선을 꼬아 결합하는 측선 결합 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법 및 이에 의해 제조된 강연선{METHOD FOR MANUFACTURING STEEL STRAND WITH THE FUNCTION OF SENSING STRAIN AND STEEL STRAND MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 강연선 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조물의 변형에 따른 강연선의 변형률을 측정 및 감시할 수 있는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법 및 이에 의해 제조된 강연선에 관한 것이다.
강연선은 가요성이 있으므로, 곡선 배치가 쉽고 시공성이 좋아, PC 공법의 긴장재 및 교량 케이블로 널리 사용되며, 기타 소일 네일링, 락 볼트 등의 건설자재로서도 많이 사용되고 있다.
이러한 강연선은 구조물 내에 긴장력을 인가하여, 구조물이 외력에 대하여 저항할 수 있는 저항력을 발생시키는 역할을 하므로, 구조물의 구조적 안정성에 결정적인 영향을 미치는 것으로서, 그 긴장력 상태에 대한 감시 및 계측은 매우 중요한 인자라 할 수 있다.
종래 강연선의 긴장력 감시 및 계측을 위한 방법으로는 로드셀을 이용한 방법과 가속도계를 이용한 간접 추정 방식이 주를 이루고 있다. 먼저, 로드셀을 이용한 방식은 가격이 상대적으로 고가이고 편심에 의한 측정 오차가 크게 발생되는 단점이 있다. 다음으로, 사장교 등의 케이블 장력 측정을 위한 가속도계를 이용한 간접 추정 방식의 경우, 추정오차가 역시 존재하며, 콘크리트 내부에 삽입되어 그라우팅 처리되는 PSC 구조물 장력 측정은 불가능한 단점이 있다.
이러한 단점 및 한계를 극복하기 위하여 강연선 중앙의 킹와이어(심선)를 제거한 후 FBG 광섬유 센서가 삽입된 킹와이어로 대체함으로써 강연선의 긴장력을 감시 및 계측하는 기술("특허문헌 1")이 제시되었다. 그러나 이처럼 FBG 광섬유 센서를 강연선 중심에 내장시킨 방식의 경우 측정 민감도를 향상시킬 수 있고 다수 지점의 장력을 동시에 측정할 수 있는 효과는 있으나 다음과 같은 단점이 있었다.
(1) 기다란 심선에 길이 방향으로 중공이 형성되어 있으므로, 심선의 제조가 어렵고, 심선의 중공에 광섬유를 설치 고정하는 것이 어려운 단점이 있었다.
(2) 광섬유를 킹와이어(심선)의 중공 내부로 삽입한 후, 이를 중공 내부에 고정시키기 위해 수지를 주입할 경우, 수지의 점성으로 인해 수지를 정확히 주입하기 곤란하고, 광섬유 센서의 정확한 센싱을 보장하기 위해 필요한 고정 부위가 고정되지 못하게 되는 경우가 발생하여, 품질 관리 및 성능 보장이 어려운 단점이 있었다.
(3) 현장에서 설치 후 강연선 종단부의 절단시, 광섬유를 외부 장비와 연결하기 위해 광섬유의 단부를 외부로 인출시켜야 하는데, 상기 강연선 종단부 외부로 광섬유만을 노출시키는 작업이 어려워 작업 효율이 저하되는 단점이 있었다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제10-0756056호(등록일: 2007.08.30)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광섬유 센서의 설치가 용이하여 양산성을 향상시킬 수 있고, 품질 관리 및 성능을 보장할 수 있으며, 현장 시공성이 뛰어난 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법은, 길이방향의 장요홈을 갖는 봉형의 성형물을 성형하는 몰드를 이용하여 강연선을 제조하는 방법으로서, 롤에 감긴 섬유기재를 권출하는 섬유기재 공급 단계와; 권출되며 공급되는 섬유기재에 수지 용액을 도포하거나 또는 수직 용액에 함침시키는 섬유기재 함침 단계와; 상기 수지 용액이 도포 또는 함침된 섬유기재를 상기 몰드에 주입하여, 상기 장요홈으로 이루어진 트렌치가 형성된 중심선을 성형하는 중심선 성형 단계와; 다수의 변형률 센서가 형성된 광섬유를 상기 중심선의 트렌치에 삽입 고정시키는 광섬유 설치 단계; 및 상기 광섬유가 설치된 중심선 주위로 다수 개의 단위 강연선을 꼬아 결합하는 측선 결합 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법에 의하면, 광섬유 센서가 삽입된 강연선을 용이하고 정밀하게 제조할 수 있어 양산성을 향상시킬 수 있고, 품질 관리 및 성능을 보장할 수 있으며, 현장 설치 후 광섬유를 강연선 외부로 인출하는 작업이 편리하여 시공성을 높일 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 강연선을 구성하는 중심선은 가벼우면서 장력 강도가 매우 크고, 외부 충격에 강한 성질을 지니고 있어 외부 구조물에 설치되는 강연선으로서 그 물성이 적합하고, 강연선 제조시 가공이 용이한 장점이 있으며, 특히 금속재로 중심선을 형성하여 부식이 발생하였던 종래 강연선과 달리, 부식이 일어나지 않아 부식 발생으로 인한 문제점(즉, 부착된 광섬유의 이탈/변형 및 이에 따른 센싱 오작동 등)을 근본적으로 제거할 수 있게 되었다.
또한, 일부 트렌치에 설치되는 광섬유는 완만한 곡선부를 갖도록 구성함으로써 계절적 온도 변화에 따른 온도 보상이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법의 공정 흐름을 나타낸 블록 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선을 제조하는 장치의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 강연선 제조 방법에 따라 제조된 강연선의 모식도.
도 4는 도 3의 횡방향 단면도.
도 5는 본 발명의 강연선 제조 방법에 따라 제조된 중심선의 제1 실시예.
도 6은 본 발명의 강연선 제조 방법에 따라 제조된 중심선의 제2 실시예.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법의 공정 흐름을 나타낸 블록 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선을 제조하는 장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 강연선 제조 방법에 따라 제조된 강연선의 모식도이고, 도 4는 도 3의 횡방향 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법은, 몰드 및 수지조 준비 단계, 섬유기재 공급 단계, 섬유기재 함침 단계, 중심선 형성 단계, 광섬유 설치 단계, 및 측선 결합 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(1) 몰드 및 수지조 준비 단계(S10)
본 발명의 몰드 및 수지조 준비 단계는 소정 형상의 성형물을 성형하기 위한 몰드(40)와, 액상의 수지(30)가 담긴 수지조(20)를 준비하는 공정이다.
본 발명의 몰드(40)는 다양한 플라스틱 성형법 중 하나를 따라 봉형 부재를 제조할 수 있는 금형 틀로서, 바람직하게는 인발 성형 몰드로 구성할 수 있으나 반드시 이에 한정하지는 않는다. 예컨데, 필요에 따라서는 압출 성형 몰드, 사출 성형 몰드로 구성할 수도 있음은 물론이다.
특히, 몰드(40)는 이를 통과하여 성형되는 봉형 부재의 외주면에 적어도 하나 이상의 트렌치(110)를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서, 몰드(40)에 의해 성형되는 트렌치(110)는 봉형 부재의 길이 방향을 따라 연속되게 형성된 장요홈 형태로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 장요홈은 직선 형상으로 형성하는 것이 더욱 좋다.
본 발명의 수지조(20)는 섬유기재 롤(15)에서 풀리며 공급되는 섬유기재(10)를 액상의 수지(30)에 함침시키기 위한 구성부에 해당한다. 상기 경우, 수지조 (20)는 상면이 개방되고 내부가 비어있는 배스(Bath) 형태의 수지용기로 구성되어, 가이드 롤러의 안내를 받으며 이송되는 섬유기재(10)가 상기 수지용기에 통과하며 담궈짐으로써 수지(30)가 함침된다.
한편, 수지조는 상기와 같은 함침 방식 외에 수지를 유출시켜 섬유기재(10)에 도포하는 수지 도포 방식으로 구성할 수도 있음은 물론이다. 상기 경우, 수지조는 내부 공간에 액상 수지가 일정량 채워지면 외부로 넘쳐흐르도록 구성된 한 쌍의 수지유동탱크로 구성하고, 상기 한 쌍의 수지유동탱크 중 하나는 강하하는 섬유기재(10)의 정면에 배치하고 나머지 하나는 섬유기재(10)의 후면에 배치하여 대칭구조를 이루도록 구성하는 것이 바람직하다.
여기서, 수지유동탱크는 액상 수지가 연속 주입되면 탱크의 최대용적을 초과하여 과잉공급된 수지는 외부로 넘쳐흐르는 수지의 유동이 발생하는데, 수지유출 방식이란 이러한 수지의 유동에 의해 외부로 유출되는 수지를 이송되는 섬유기재(10)에 공급하여 수지를 도포하는 방식을 지칭한다.
(2) 섬유기재 공급 단계(S20)
본 발명의 섬유기재 공급 단계는 섬유기재(10)를 수지조(20)로 이송 공급하는 공정으로서, 바람직하게는 섬유기재(10)가 보빈에 권취된 형태로 구성된 섬유기재 롤(15)에 의해 수행될 수 있다.
섬유기재 롤(15)은 바람직하게는 원기둥 형상으로서 중심축을 기준으로 회전 구동하는 이송 롤(Roll)형태로 구성되고, 상기 롤의 외주면에 해당하는 표면층은 실리콘 고무와 같은 탄성 소재로 구성하는 것이 바람직하나 특별히 한정하지는 않으며 예컨데, 이소프렌 고무, 폴리아미드 열가소성 탄성체, 폴리에스테르 열가소성 탄성체 및 폴리올레핀 열가소성 탄성체 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 구성하여도 무방하다. 이는 섬유기재(10)가 롤 표면층의 마찰력에 잘 접촉되도록 하여 섬유기재(10)의 공급이 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
섬유기재 롤(15)에 권취되는 섬유기재(10)는 유리 섬유(glass fiber), 탄소 섬유(carbon fiber), 아라미드 섬유(aramid fiber) 및 케블라 섬유(Kevlar) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 섬유로 구성하는 것이 바람직하다.
섬유기재 롤(15)은 다수 개로 구성될 수 있으며, 상기 경우 다수 개의 섬유기재 롤(15)에서 풀리며 공급되는 다수의 섬유기재(10)는 동시에 수지조(20)에 함침되거나, 수지가 도포된 후 몰드(40)로 투입되게 된다.
한편, 섬유기재 롤(15)과 수지조(20) 사이에는 섬유기재(10)의 이송을 안내하기 위한 다수의 가이드 롤러(50)가 더 구비될 수 있음은 물론이다.
(3) 섬유기재 함침 단계(S30)
본 발명의 섬유기재 함침 단계는 섬유기재 롤(15)로부터 권출되며 공급되는 섬유기재(10)에 수지 용액을 도포하거나 또는 수지 용액(30)에 함침시키는 공정이다.
여기서, 섬유기재(10)에 도포 또는 함침시키는 수지 용액(30)은 합성수지로서, 바람직하게는 UV경화 또는 열경화성 수지로 구성할 수 있으며, 구체적으로는 불포화 폴리에스터, 에폭시 수지, 폴리술폰, 폴리 에테르, 폴리 에테르 이미드 또는 폴리아릴레이트 등을 사용할 수 있다.
섬유기재에 수지 용액을 도포 또는 함침시키는 공정은, 전술한 바와 같이 액상의 수지가 담긴 수지용기에 섬유기재를 통과시켜 담그는 방식으로 수행되거나, 또는 수지유동탱크를 이용하여 수지를 유출시킴으로써 섬유기재에 도포하는 방식으로 수행될 수 있다.
(4) 중심선 형성 단계(S40)
본 발명의 중심선 형성 단계는 단계 'S10'에서 설명한 몰드(40)를 이용하여 길이방향의 장요홈을 갖는 봉형의 성형물을 제조하는 공정이다.
즉, 단계 'S30'을 통해 수지 용액이 도포되거나 또는 수지 용액에 함침된 섬유기재(이하, '투입재')를 단계 'S10'의 몰드(40)를 갖는 성형기에 투입하면, 해당 투입재는 채용된 성형법(예컨데, 인발 성형 등)에 따라 몰드(40)로 주입되어 이를 통과하게 되고, 상기 몰드(40)를 통과할 때 이에 구비된 건조부(60)에 의해 경화 성형됨으로써 전술한 장요홈으로 이루어진 트렌치(110)가 형성된 봉형의 성형물(이하, '중심선(100)'이라 칭함)이 제조되게 된다.
한편, 몰드(40)에 구비되는 건조부(60)는 수지조(20)에 의해 섬유기재(10)에 도포 또는 함침된 액상수지(30)를 건조 및 경화시켜 고형화된 성형물을 형성하기 위한 구성부로서. 건조/경화 방법으로는 UV경화 또는 열경화 방법이 사용될 수 있으며, 열경화 방법으로는 원적외선 가열원, 저항 가열원 등이 사용될 수 있다.
전술한 단계 'S10' 내지 단계 'S40'을 거치면, 합성수지(30) 속에 섬유기재(10)가 혼입되어 있는 섬유강화플라스틱(FRP;fiber reinforced plastic) 재질의 중심선(100)이 최종 수득되게 된다.
이렇게 마련된 중심선(100)은 가벼우면서 장력 강도가 매우 크고, 외부 충격에 강한 성질을 지니고 있어 외부 구조물에 설치되는 강연선으로서 그 물성이 적합하고, 강연선 제조시 가공이 용이한 장점이 있으며, 특히 금속재로 중심선(100)을 형성하여 부식이 발생하였던 종래 강연선과 달리, 부식이 일어나지 않아 부식 발생으로 인한 문제점(즉, 부착된 광섬유의 변형 및 이에 따른 센싱 오작동 등)을 근본적으로 제거할 수 있게 되었다.
(5) 광섬유 설치 단계(S50)
본 발명의 광섬유 설치 단계는 중심선(100)의 외주면에 형성된 트렌치(110)에 광섬유(200)를 삽입 고정시키는 공정이다.
중심선(100)의 트렌치(110)에 설치되는 광섬유(200)는 강연선에 발생되는 변형률(즉, 측선의 변형에 의해 유발되는 중심선의 변형)을 센싱하기 위한 구성부로서, 유리코어 및 이를 둘러싸는 유리 크래딩(Cladding)으로 이루어진 유리섬유를 포함하고, 유리 크래딩을 감싸며 마감하는 피복 레이어를 더 포함할 수 있다. 피복 레이어는 하나 또는 다수개의 층으로 구성될 수 있으며 합성 수지재로 형성할 수 있다.
광섬유(200)는 복수의 다발로 이루어진 케이블 형태로 구성될 수 있고, 상기 경우 적어도 어느 하나의 광섬유(200)에는 변형률 센서(210)가 형성되어 센싱 기능을 수행할 수 있도록 구성된다.
광섬유(200)를 케이블 형태로 구성할 경우, 광섬유의 피복 레이어를 둘러싸는 튜브 형태 또는 강성 섬유사 형태로 이루어진 외피를 더 포함할 수 있다.
튜브 형태의 경우 나선형 구조로 연장되는 금속 재질의 스트립 또는 와이어 형태로 형성할 수 있다. 강성 섬유사 형태의 경우 아라미드 섬유, 섬유 유리 또는 폴리에스테르 등과 같은 적절한 재료로 형성할 수 있다.
이외에, PVC, PVDF, 또는 FRPE와 같은 폴리머 재질로 이루어진 자켓, 내지 다수의 금속사가 직물 형태로 짜여진 금속 브레이드를 외피 형태로 더 포함할 수 있다.
광섬유(200)에 형성되는 변형률 센서(210)는 FBG(Fiber Bragg Gratings) 방식의 광섬유 센서일 수 있으며, 상기 경우 광섬유에 특정 파장을 반사시키는 브래그 격자를 생성하고, 상기 브래그 격자는 구조물의 변형(처짐 등)에 따른 강연선의 긴장력 변화시 이에 상응하여 격자 간격의 변화가 유발될 수 있도록 구성된다.
이처럼 브래그 격자 간격의 변화 유발시 이에 따라 반사되는 광의 파장이 달라지는 성질을 이용하여 반사광의 파장 변화량을 분석함으로써, 해당 구조물에 설치된 강연선의 변형률을 측정 및 감시할 수 있게 된다.
광섬유(200)는 트렌치(110) 내부에 삽입 고정되는데, 바람직하게는 고착제를 이용하여 부착시킬 수 있으며, 이러한 고착제는 에폭시수지를 포함한 수지계열 접착제를 사용할 수 있다. 상기 경우, 광섬유(200)의 부착면에 고착제를 도포한 후 트렌치(110) 내부로 삽입하여 경화시키거나, 또는 광섬유(200)가 삽입될 트렌치(110) 내부에 미리 고착제를 주입하고 광섬유(200)를 삽입한 후 경화시킴으로써 고정시킬 수 있다.
상기의 바람직한 실시예에서는 광섬유 고정수단으로서 고착제를 예시하였으나, 피복테이프, 커플러 등을 추가로 더 구비함으로써 광섬유가 트렌치(110) 내부에 보다 견고하게 설치되도록 구성할 수도 있음은 물론이다.
한편, 중심선(100)에는 다수 개의 트렌치(110)가 형성될 수 있는데, 상기 경우 적어도 어느 하나의 트렌치(이하, '온도 보정용 트렌치'라 칭함)에는 다음과 같은 구조로 광섬유(200)를 설치함으로써 특히 계절적 온도 변화에 의한 측정 오차를 보정할 수 있다.
즉, 온도 보정용 트렌치에 설치되는 광섬유는 고착제 등에 의해 트렌치에 부착 내지 고정되지 않고 유동 가능한 구조로 설치된다.
바람직하게는, 유동 가능하면서 느슨한 구조로 설치되며 여기서, 광섬유가 느슨하게 설치됨은 광섬유가 직선 형태로 설치되지 않고, 광섬유의 적어도 일부 부위가 완만한 곡선 형태로 휘어진 곡선부를 갖도록 설치됨을 의미한다.
그리고, 상기 곡선부는 특히 변형률 센서(브래그 격자)가 형성된 부위에 갖도록 구성하는 것이 좋다.
상기 경우, 온도 보정용 트렌치에 느슨하게 설치된 광섬유는 강연선 변형에 반응하지 않고 온도 변화에 대해서만 반응하게 되고, 이를 온도 보정에 이용함으로써 다른 트렌치에 고정되게 설치된 광섬유의 변형률 센서의 계절적 온도 변화에 따른 오차를 보상할 수 있게 된다.
(6) 측선 결합 단계(60)
본 발명의 측선 결합 단계는 금속재의 단일 선재로 이루어진 단위 강연선을 마련한 후, 이를 광섬유가 설치된 중심선(100) 주위로 다수 개의 측선(300)을 결합하여 강연선을 형성하는 공정이다.
강연선(stranded cable, steel strand)은 복수의 소선(素線)을 꽈배기 형상으로 꼰 구조로서, 프리-스트레싱(Pre-stressing) 공법에 사용되는 건설 구조물 자재를 의미하는데, 이러한 강연선을 구성하는 복수의 소선은 다시 중앙의 심선(心線)과 둘레의 측선(側線,300)으로 구분되며, 본 발명의 광섬유가 설치된 중심선 (100)이 상기 중앙의 심선에 해당하게 된다.
이처럼 본 발명의 중심선(100) 하나에 6개의 측선(300)을 꼬아 결합시킬 경우 7연선의 강연선을 형성하게 되고, 본 발명의 중심선(100) 하나에 18개의 측선(300)을 꼬아 결합시킬 경우 19연선의 강연선을 형성하게 된다.
이하에서는, 전술한 각 단계의 공정에 따라 제조되는 물건에 대해 살펴보도록 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 강연선 제조 방법에 따라 제조된 중심선의 제1 실시예 및 제2 실시예이다.
본 발명의 단계 'S10' 으로부터 단계 'S40'의 공정을 수행하면, 도 5 및 도 6과 같이 트렌치(110)를 갖는 봉형 부재로 이루어진 중심선(100)을 제조할 수 있게 되고, 특히 중심선(100)에 구비되는 트렌치(110)는 봉형 부재의 길이 방향을 따라 연속되게 형성된 장요홈 형태로 형성된다.
이러한 트렌치(110)는 도 5와 같이 하나로 형성할 수도 있고, 또는 도 6과 같이 다수 개로 형성할 수도 있으며, 광섬유를 안정적으로 수용할 수 있는 구조이라면 그 형상은 특별히 한정하지 않는다. 예컨데, 도 5의 제1 실시예에 따른 트렌치(110)는 대략 'ㄷ' 자형 단면 구조를 갖도록 구성하였고, 도 6의 제2 실시예에 따른 트렌치(110)는 대략 '∨' 자형 단면 구조를 갖도록 구성하였다.
상기와 같은 중심선(100)의 트렌치(110)에는 광섬유가 설치되는데, 그 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
광섬유는 중심선(100)의 트렌치(110)에 삽입 배치되되, 소정의 고정수단에 의해 고정되게 설치된다. 이처럼 광섬유를 고정시키기 위한 고정수단은 에폭시수지를 포함한 수지계열 접착제를 사용할 수 있음은 전술한 바와 같다.
광섬유가 트렌치(110)에 설치된 중심선(100)이 마련되면, 단계 'S60' 공정을 통해, 중심선(100)의 외주면에 다수의 측선(300)을 꼬아 결합시킴으로써 도 3 및 도 4와 같이 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선을 최종 완성하게 된다.
강연선의 제조가 완료되면, 이러한 강연선을 긴장재로 이용하여 구조물(예컨데, 교량 등)의 시공에 사용되는 콘크리트에 프리스트레스를 가하여 설치한다.
그리고, 광섬유는 외부에 마련되는 계측장치와 연결되는데, 이러한 계측장치는 광섬유를 통해 변형률 센서와 연결되어 해당 구조물의 변형률 신호를 측정하는 기기이다.
구체적으로는, 계측장치는 강연선으로부터 인출된 광섬유의 종단부에 연결되어 광섬유에 광을 인가한 후 상기 광섬유에 직렬로 연결되어 있는 각각의 변형률 센서로부터 반사되어 돌아온 빛의 파장의 변화 여부를 분석함으로써 해당 변형률 센서가 설치된 지점의 강연선 변형률을 산출하고, 이로써 구조물의 변형(예컨대, 처짐 등)을 실시간 관리 및 측정할 수 있게 된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
10: 섬유기재 15: 섬유기재 롤
20: 수지조 30: 액상 수지
40: 몰드 60: 건조부
100: 중심선 110: 트렌치
200: 광섬유 210: 변형률 센서
300: 측선

Claims (9)

  1. 길이방향의 장요홈을 갖는 봉형의 성형물을 성형하는 몰드를 이용하여, 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선을 제조하는 방법으로서,
    롤에 감긴 섬유기재를 권출하는 섬유기재 공급 단계; 권출되며 공급되는 섬유기재에 수지 용액을 도포하거나 또는 수직 용액에 함침시키는 섬유기재 함침 단계; 상기 수지 용액이 도포 또는 함침된 섬유기재를 상기 몰드에 주입하여, 상기 장요홈으로 이루어진 트렌치가 형성된 중심선을 성형하는 중심선 성형 단계; 다수의 변형률 센서가 형성된 광섬유를 상기 중심선의 트렌치에 삽입 고정시키는 광섬유 설치 단계; 및 상기 광섬유가 설치된 중심선 주위로 다수 개의 단위 강연선을 꼬아 결합하는 측선 결합 단계를 포함하고,
    상기 트렌치는 다수 개로 형성되고, 상기 다수 개의 트렌치 중 적어도 어느 하나의 트렌치에 설치되는 광섬유는 트렌치에 부착 내지 고정되지 않고 유동 가능한 구조로 설치되며,
    상기 트렌치에 유동 가능한 구조로 설치되는 상기 광섬유는, 적어도 상기 변형률 센서가 형성된 부위가 완만한 곡선 형태로 휘어진 곡선부를 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광섬유 설치 단계는, 고착제를 사용하여 상기 트렌치 내부에 상기 광섬유를 부착 고정시키는 것을 특징으로 하는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 트렌치는 'ㄷ' 자형 단면 구조 또는 '∨' 자형 단면 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수지 용액은 UV경화 또는 열경화성 수지이고,
    상기 섬유기재는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 케블라 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 중심선 성형 단계는 인발 성형에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 변형률 센서는 브래그 격자 센서인 것을 특징으로 하는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선 제조 방법.
  9. 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선으로서,
    제1 항에 따른 제조 방법으로 제조되어, 강연선의 중심에 위치하는 중심선 내부에 변형률 센서가 형성된 광섬유가 삽입 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 변형률 센싱 기능을 구비하는 강연선.
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