KR101578756B1 - 스마트폰을 이용한 탄산화 깊이 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이 측정구멍에 삽입되며 둘레에 길이방향으로 계측눈금이 마련된 광 투과성의 계측실린더, 계측실린더의 내부에 배치된 카메라 모듈과 카메라 모듈로부터의 영상데이터를 전송하는 데이터 케이블로 구성된 내시경 카메라, 애플리케이션을 실행시켜 탄산화 부분 및 계측눈금에 대한 카메라 모듈로부터의 영상데이터를 표시하는 모바일 디바이스(스마트폰 등)를 포함함으로써, 탄산화 깊이를 보다 쉽고 정확하게 측정할 수 있는, 탄산화 깊이 측정장치를 제공한다.

Description

스마트폰을 이용한 탄산화 깊이 측정장치 {APPARATUS FOR MEASURING DEPTH OF CARBONATION USING SMART PHONE}
본 발명은 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이(depth of carbonation)를 측정하는 데 이용되는 장치에 관한 것이다.
탄산화(炭酸化)는, 경화된 콘크리트에 함유되어 있는 시멘트가 이산화탄소나 다른 산성성분과의 작용으로 염기성(鹽基性)을 잃는 현상이며, 중성화(中性化, neutralization)라고도 부른다. 일반적으로는, 콘크리트의 표면부터 탄산화가 진행되고, 콘크리트의 표면에서 내부를 향하여 탄산화되어 있는 부분의 깊이를 탄산화 깊이(중성화 깊이)라 한다.
탄산화 현상에 의하면, 철근콘크리트의 철근 부식, 콘크리트의 열화 등이 발생되어 콘크리트 구조물의 내구성이 저하된다. 이에 따라, 콘크리트 구조물의 안전성 제고 면에서 콘크리트의 탄산화 깊이를 파악하는 것이 중요하다.
탄산화 깊이 측정은, 콘크리트 구조물에 구멍을 일정의 깊이로 형성한 다음, 형성된 구멍의 내면에 탄산화 검출용액을 분무하여 탄산화 부분을 검출한 후, 검출된 탄산화 부분의 깊이를 계측하는 순으로 진행된다.
탄산화 검출용액으로는 1%-페놀프탈레인(phenolphthalein) 용액이 이용될 수 있다. 1%-페놀프탈레인 용액은 알칼리성분과 접촉되면 발색(적색 내지 적자색)하므로, 비탄산화 부분은 변색되나, 탄산화 부분은 변색되지 않는다.
탄산화 부분에 대한 깊이 측정에는 주로 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)가 이용된다.
탄산화 깊이를 측정하는 작업자(측정자)는, 탄산화 깊이 측정을 위하여 형성한 구멍의 입구를 통하여 구멍의 내부영역을 육안으로 들여다보면서 검출된 탄산화 부분을 확인하여야 하고, 버니어 캘리퍼스를 구멍의 내부로 직접적으로 진입시켜서 탄산화 부분의 깊이를 계측하여야 한다.
그러나, 구멍의 크기가 작은 데다, 구멍의 내부가 어두운 편이기 때문에, 작업 여건, 작업자의 숙련도 등에 따라 측정 오차가 발생되는 등 탄산화 깊이를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 탄산화 깊이를 보다 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 탄산화 깊이 측정장치를 제공하는 데 목적이 있다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트 구조물에 형성한 탄산화 깊이 측정구멍에 삽입되며, 둘레에 길이방향으로 계측눈금이 마련된 광 투과성의 계측실린더와; 상기 계측실린더의 내부에 배치된 카메라 모듈 및 상기 카메라 모듈로부터의 영상데이터를 전송하는 데이터 케이블로 구성된 내시경 카메라를 포함하는, 탄산화 깊이 측정장치가 제공될 수 있다. 상기 계측실린더 및 상기 내시경 카메라에 의하면, 상기 탄산화 깊이 측정구멍의 탄산화 부분 및 상기 계측눈금이 함께 포함된 영상을 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치는, 상기 데이터 케이블이 접속되면, 애플리케이션을 실행시켜 상기 카메라 모듈로부터의 영상데이터를 표시하는 모바일 디바이스를 더 포함할 수 있다. 상기 모바일 디바이스는 임의의 실행 프로그램인 애플리케이션을 설치할 수 있는 휴대용 기기이다. 구체적으로, 상기 모바일 디바이스는 스마트폰, PDA, 태블릿, 노트북 컴퓨터 등일 수 있으며, 바람직하게는 스마트폰이다. 상기 모바일 디바이스에 의하면, 상기 모바일 디바이스의 디스플레이에는 상기 탄산화 깊이 측정구멍의 탄산화 부분 및 상기 계측눈금이 함께 포함된 영상이 표시된다.
본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치는, 상기 계측실린더의 외주에서 상기 계측눈금의 영(0)점에 대응하는 위치에 배치되며, 상기 탄산화 깊이 측정구멍의 입구와의 걸림작용으로 상기 탄산화 깊이 측정구멍에 대한 상기 계측실린더의 삽입깊이를 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 계측실린더는 선단 쪽의 제1단부와 맞은편의 제2단부 중에서 적어도 제2단부가 개방된 구조를 가지며, 상기 계측실린더의 제2단부에는 탄성재질로 이루어진 마감캡이 결합되고, 상기 마감캡의 중앙부에는 상기 데이터 케이블이 관통되고 상기 관통된 데이터 케이블을 변위자재로 지지하는 절개부가 마련될 수 있다. 이에 따르면, 상기 카메라 모듈에 의한 촬영각도를 다양하게 변경시킬 수 있다. 즉, 상기 데이터 케이블을 상기 절개부를 중심으로 각운동시키는 등 움직여서 상기 카메라 모듈을 함께 움직임으로써, 상기 카메라 모듈의 위치를 변화시켜서 상기 카메라 모듈에 의한 촬영각도를 변경할 수 있는 것이다.(도 4의 (b) 참조)
상기 계측실린더의 선단 쪽에는 고무 등 탄성물질로 이루어진 완충캡이 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트 구조물에 형성한 탄산화 깊이 측정구멍에 삽입되며, 둘레에 길이방향으로 계측눈금이 마련되고, 선단 쪽의 제1단부와 맞은편의 제2단부 중에서 적어도 제2단부가 개방된 구조를 갖는 광 투과성의 계측실린더와; 상기 계측실린더의 내부에 배치된 카메라 모듈 및 상기 카메라 모듈로부터의 영상데이터를 전송하는 데이터 케이블로 구성된 내시경 카메라와; 상기 계측실린더의 외주에 슬라이드 이동 가능하도록 끼워진 슬리브 및 상기 슬리브의 선단에서 상기 탄산화 깊이 측정구멍의 입구와의 걸림작용으로 상기 탄산화 깊이 측정구멍에 대한 상기 계측실린더의 삽입깊이를 제한하는 플랜지로 구성된 스토퍼와; 탄성재질로 이루어지고, 상기 계측실린더의 제2단부에 상기 스토퍼의 슬리브를 감싼 상태로 결합되어 상기 스토퍼의 위치를 고정시키며, 중앙부에 상기 데이터 케이블이 관통되고 상기 관통된 데이터 케이블을 변위자재로 지지하는 절개부가 마련된 마감캡을 포함하는, 탄산화 깊이 측정장치가 제공될 수 있다.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 계측실린더 및 내시경 카메라에 의하여 탄산화 부분과 계측눈금을 함께 포함하는 영상이 획득되고, 이 획득된 영상이 모바일 디바이스(스마트폰 등)에 표시되기 때문에, 비숙련자도 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이를 보다 쉽고 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치를 나타내는 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치의 장치 본체를 나타내는 사시도 및 분해사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A선 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성요소의 크기나 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.
본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치는 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이를 보다 쉽고 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것이다. 도 1 내지 도 4에는 본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치가 도시되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치는, 단수 또는 복수의 계측눈금(110)을 갖는 광 투과성의 계측실린더(100), 계측실린더(100)의 내부공간에 배치된 카메라 모듈(610)을 구비한 내시경 카메라(600) 및 내시경 카메라(600)로부터의 영상데이터를 표시하는 모바일 디바이스(mobile device, 700)를 포함한다.
여기에서, 계측실린더(100)는 콘크리트 구조물(10)에 형성한 탄산화 깊이 측정구멍(12)에 삽입되고, 내시경 카메라(600)는 탄산화 깊이 측정구멍(12)의 내부에 대한 영상을 획득하며, 모바일 디바이스(700)는 내시경 카메라(600)에 의하여 촬영된 영상을 표시한다. 물론, 내시경 카메라(600)는, 카메라 모듈(610)로부터의 영상데이터를 모바일 디바이스(700)로 전송하는 데이터 케이블(620)을 더 포함한다. 탄산화 깊이 측정구멍(12)은, 드릴에 의하여 형성되고, 탄산화 부분의 검출을 위하여 내면에 탄산화 검출용액(1%-페놀프탈레인 용액)이 분무된 구멍을 의미한다.
계측실린더(100)는 탄산화 깊이 측정장치의 장치 본체를 구성한다. 계측실린더(100)는 길이방향의 양단이 모두 개방된 구조를 갖도록 형성된다. 이에 따라, 계측실린더(100)의 선단 쪽 및 그 맞은편에는 각각 계측실린더(100)의 내부공간과 연통하는 제1개방단부(102) 및 제2개방단부(104)가 형성된다. 또는, 계측실린더(100)는, 제1개방단부(102)는 폐쇄된 반면에 제2개방단부(104)는 개방된 구조를 가질 수도 있다. 바람직하게는, 계측실린더(100)는 원통형으로 형성된다.
이와 같은 계측실린더(100)는 투명 또는 반투명의 유리, 합성수지 등으로 이루어져 광 투과성을 가질 수 있다.
계측눈금(110)은 계측실린더(100)의 둘레에 계측실린더(100)의 길이방향으로 마련된다. 바람직하게는, 계측눈금(110)은 2 이상이 계측실린더(100)의 둘레방향을 따라 서로 이격되도록 일정한 간격을 두고 배치되고, 계측눈금(110)의 눈금들은 밀리미터(㎜) 단위로 표시된다. 또한, 계측눈금(110)은 계측실린더(100)의 양단 쪽의 일정한 영역을 제외한 나머지 영역(도 3의 도면부호 S 참조)에 걸쳐 있도록 표시하는 것이 바람직하다.
장치 본체는, 계측실린더(100)의 제1개방단부(102) 쪽에 분리 가능하게 결합된 완충캡(200), 탄산화 깊이 측정구멍(12)에 대한 계측실린더(100)의 삽입 깊이를 제한하는 스토퍼(300) 및 계측실린더(100)의 제2개방단부(104) 쪽에 분리 가능하게 결합된 제1, 제2마감캡(400, 500)을 더 포함한다. 물론, 이들 완충캡(200), 스토퍼(300) 및 제1, 제2마감캡(400, 500)은 계측실린더(100)와 함께 장치 본체를 구성한다.
완충캡(200)은, 고무 등 탄성이 우수한 재질로 이루어지고, 계측실린더(100)의 제1개방단부(102) 쪽 영역의 외주를 감싸는 구조를 가져, 탄산화 깊이 측정구멍(12)에 계측실린더(100)를 삽입하는 과정에서 계측실린더(100)의 제1개방단부(102) 쪽이 탄산화 깊이 측정구멍(12)의 내벽, 끝(입구의 반대쪽 끝) 등에 부딪혀서 손상되거나 파손되는 것을 방지한다. 물론, 이물 등이 제1개방단부(102)를 통하여 계측실린더(100)의 내부로 유입되어 계측실린더(100)가 오염되거나 훼손되는 것을 방지할 수도 있다.
스토퍼(300)는, 계측실린더(100)의 외주에 슬라이드 이동 가능하도록 끼워진 슬리브(310) 및 슬리브(310)의 선단에 구비된 플랜지(320)로 구성된다. 바람직하게는, 슬리브(310)와 플랜지(320)는 일체형으로 형성된다.
슬리브(310)는 그 위치가 계측실린더(100)와의 마찰작용에 의하여 유지 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 계측실린더(100)와의 마찰력 이상의 힘이 가해지지 않는 이상 위치가 그대로 유지되는 재질로 이루어질 수 있는 것이다.
플랜지(320)는 최대 외주의 크기가 탄산화 깊이 측정구멍(12)의 입구에 비하여 크도록 형성되어 탄산화 깊이 측정구멍(12)의 입구와의 걸림작용으로 탄산화 깊이 측정구멍(12)에 대한 계측실린더(100)의 삽입깊이를 제한한다.
이와 같은 스토퍼(300)는 계측실린더(100)의 제2개방단부(104) 쪽 영역에 치우져 있도록 위치된다.
제1마감캡(400)은, 탄성이 우수한 재질로 이루어지며, 계측실린더(100)의 제2개방단부(104) 쪽 내부영역에 끼워져 계측실린더(100)의 제2개방단부(104)를 폐쇄한다. 제1마감캡(400)은 제2개방단부(104) 쪽 내부영역에 억지끼움방식으로 결합될 수 있다. 제1마감캡(400)의 중앙 쪽에는 내시경 카메라(600)의 데이터 케이블(620)이 관통되는 절개부(402)가 형성된다.
제2마감캡(500)도 제1마감캡(400)과 마찬가지로 고무 등 탄성이 우수한 재질로 이루어진다. 제2마감캡(500)은, 계측실린더(100)의 제2개방단부(104) 쪽 영역의 외주에 스토퍼(300)의 슬리브(310)를 감싼 상태로 결합됨으로써, 제1마감캡(400)과 함께 제2개방단부(104)를 폐쇄함과 아울러, 자체의 탄성력으로 슬리브(310)를 압박하여 스토퍼(300)의 위치를 고정시킨다. 이러한 제2마감캡(500)에 있어서, 제1마감캡(400)의 절개부(402)와 대향하는 중앙 쪽에는 내시경 카메라(600)의 데이터 케이블(620)이 관통되는 절개부(502)가 형성된다.
내시경 카메라(600)의 카메라 모듈(610)은, 촬영유닛인 카메라(612) 및 조명유닛(614)을 포함한다. 카메라(612)는 촬영을 하여 획득한 영상데이터를 출력한다. 조명유닛(614)은 카메라(612)에 의한 촬영영역에 빛을 제공한다. 일례로, 조명유닛(614)은 카메라(612)의 주위에 배치된 복수의 LED(light emitting diode)를 포함할 수 있다.
데이터 케이블(620)은, 한쪽 끝 부분(선단 쪽)에 카메라 모듈(610)이 구비되고, 다른 쪽 끝 부분에 모바일 디바이스(700)와의 접속을 위한 커넥터(630)가 구비된다. 데이터 케이블(620)은 플렉시블 케이블인 것이 바람직하다. 커넥터(630)로는 USB(universal serial bus) 커넥터를 적용하는 것이 바람직하다.
내시경 카메라(600)는 데이터 케이블(620) 상에 설치된 제어부(640)를 더 포함할 수 있다. 제어부(640)는, 카메라 모듈(610)로 전원 및 동작제어신호를 출력하고, 모바일 디바이스(700)와 USB 데이터 통신을 수행하며, 카메라 모듈(610)로부터의 영상데이터가 모바일 디바이스(700)로 전송되게 하는 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.
모바일 디바이스(700)는 내시경 카메라(600)가 커넥터(630)를 통하여 접속되면 애플리케이션을 실행시켜 디스플레이(710) 상에 카메라 모듈(610)로부터의 영상데이터를 표시한다.
구체적으로, 모바일 디바이스(700)는, 내시경 카메라(600)가 제공하는 구동정보를 분석하고 실행 가능한 애플리케이션을 검색하여서 실행시키거나 디스플레이(710) 상의 애플리케이션 아이콘이 선택되면 애플리케이션을 실행시킴으로써, 디스플레이(710) 상에 카메라 모듈(610)로부터의 영상데이터를 표시한다. 물론, 카메라 모듈(610)로부터의 영상데이터를 저장할 수도 있고, 통신망을 통하여 연결된 다른 모바일 디바이스와 영상데이터를 공유하거나 원격지의 서버로 전송할 수도 있다.
살펴본 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 탄산화 깊이 측정장치는, 스토퍼(300)를 이동시켜서 플랜지(320)를 계측눈금(110)의 영(0)점에 대응하는 위치(도 3의 도면부호 S0 참조)에 위치시키고, 제2마감캡(500)을 이용하여 스토퍼(300)의 위치를 보다 견고히 고정시킨 상태에서, 탄산화 깊이 측정구멍(12)에 계측실린더(100)를 삽입한다. 이후, 플랜지(320)가 탄산화 깊이 측정구멍(12)의 입구에 걸리면, 탄산화 깊이 측정구멍(12)에 대한 계측실린더(100)의 삽입을 중단한다. 그러면, 계측눈금(110)의 영점(도 3의 도면부호 S0 참조)은 탄산화 깊이 측정구멍(12)의 입구에 대응하는 위치에 위치된다.
이와 같은 상태에서 내시경 카메라(600)가 구동되면, 카메라 모듈(610)은 탄산화 깊이 측정구멍(12)의 내면(탄산화 검출용액에 의하여 검출된 탄산화 부분) 및 계측눈금(110)에 대한 영상데이터를 획득하고, 모바일 디바이스(700)는 카메라 모듈(610)에 의하여 획득된 영상데이터를 표시한다.
따라서, 작업자는 모바일 디바이스(700)의 디스플레이(710)에 표시된 탄산화 부분 및 계측눈금(110)에 대한 영상을 통하여 콘크리트 구조물(10)의 탄산화 깊이를 쉽고 정확하게 측정할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.
10 : 콘크리트 구조물
12 : 탄산화 깊이 측정구멍
100 : 계측실린더
110 : 계측눈금
200 : 완충캡
300 : 스토퍼
310 : 슬리브
320 : 플랜지
400 : 제1마감캡
500 : 제2마감캡
600 : 내시경 카메라
610 : 카메라 모듈
620 : 데이터 케이블
700 : 모바일 디바이스

Claims (4)

  1. 콘크리트 구조물에 형성한 탄산화 깊이 측정구멍에 삽입되고, 선단 쪽의 제1단부와 맞은편의 제2단부 중 적어도 제2단부가 개방된 구조를 가지며, 둘레에 길이방향으로 계측눈금이 마련된 광 투과성의 계측실린더와;
    상기 계측실린더의 내부에 배치되어 상기 탄산화 깊이 측정구멍의 탄산화 부분과 상기 계측눈금이 포함된 영상을 획득하는 카메라 모듈 및 상기 카메라 모듈로부터의 영상데이터를 전송하는 데이터 케이블로 구성된 내시경 카메라와;
    상기 계측실린더의 제2단부에 분리 가능하게 결합되고, 탄성재질로 이루어지며, 중앙부에 상기 데이터 케이블이 관통되고 상기 관통된 데이터 케이블을 변위자재로 지지하는 절개부가 마련된 마감캡과;
    상기 데이터 케이블이 접속되면, 애플리케이션을 실행시켜 상기 카메라 모듈로부터의 영상데이터를 표시하는 모바일 디바이스와;
    상기 계측실린더의 제2단부 쪽 외주에 슬라이드 이동 가능하게 끼워진 슬리브 및 상기 슬리브의 선단에서 상기 탄산화 깊이 측정구멍의 입구와의 걸림작용으로 상기 탄산화 깊이 측정구멍에 대한 상기 계측실린더의 삽입깊이를 제한하는 플랜지로 구성된 스토퍼를 포함하고,
    상기 마감캡은 상기 스토퍼의 슬리브를 감싼 상태로 결합되어 상기 슬리브를 탄성력으로 압박함으로써 상기 스토퍼의 위치를 고정시키도록 구성된,
    탄산화 깊이 측정장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 계측실린더의 제1단부에는 완충캡이 결합된,
    탄산화 깊이 측정장치.
  4. 삭제
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