KR101925271B1 - Corrosion monitoring system for mornitoring degradation factor, and methof for mornitoring the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열화 인자를 모니터링하는 광학형 부식 모니터링 시스템, 그리고 그의 열화 인자 모니터링 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 광을 발생시키는 광원부; 상기 발생된 광을 내부로 입사 받아, 입사된 광을 전반사 시키는 광섬유 기반의 베이스; 상기 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 상기 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 상기 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체; 및 상기 적어도 하나 이상의 반응 구조체의 각각에 대한 상기 발생된 광학적 변화에 대한 감지 데이터를 수집하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses an optical corrosion monitoring system for monitoring deterioration factors, and a deterioration factor monitoring method thereof. An optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention includes: a light source unit for generating light; An optical fiber-based base for receiving the generated light and totally reflecting the incident light; At least one reaction structure arranged to surround the outer surface of the base and reacting specifically with the deterioration factor to transmit the light totally reflected to cause an optical change of the light; And a sensing unit for collecting sensed data on the generated optical change for each of the at least one reaction structure.
Description
본 발명의 실시예들은 베이스 및 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체를 이용하여 열화 인자를 모니터링하는 센서, 그리고 그의 열화 인자 모니터링 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention provide a method of monitoring a deterioration factor using at least one reaction structure arranged to surround a surface of a base and a base and reacting specifically with a deterioration factor to transmit light totally reflected thereby to cause optical change of light And a method for monitoring its deterioration factor.
건축 업계는 보수 유지를 하기 위해 많은 자원을 투입하고 있다. 보다 효율적으로 건축물을 보수 유지하기 위해서는 건축물을 정밀하게 분석 평가할 수 있어야 한다. 기존 건축업계에서도 분석을 위한 여러 도구를 가지고 있지만 현재는 스마트 기술과 연계되어 분석하는 스마트 분석기술이 발전하고 있다.The building industry is putting a lot of resources into maintenance. In order to maintain and maintain buildings more efficiently, it is necessary to be able to analyze and evaluate buildings accurately. There are many tools for analysis in the existing construction industry, but now smart analytical technology is being developed that is linked to smart technology.
일반적으로 철근 콘크리트는 대형 건물이나 토목 구조물에 널리 이용되고 있다. 철근 콘크리트는 압축에 잘 견디는 콘크리트와 인장에 잘 견디는 철근으로 구성되어 대형 건축물이나 토목 구조물에 널리 이용되고 있다. Generally, reinforced concrete is widely used in large buildings and civil engineering structures. Reinforced concrete is composed of concrete that can withstand compression and reinforcement that can withstand tension, and is widely used in large buildings and civil engineering structures.
철근 콘크리트 내부에 사용되는 철근은 정상적인 경우에는 콘크리트의 강알칼리 환경에서 부동태 보호 피막을 형성하므로 잘 부식되지 않는다. 그러나 철근 콘크리트 내의 균열 또는 미세 공극을 통해 염화 이온(Cl-), 이산화탄소(CO2), 황산이온(SO4 2-) 등의 열화 인자가 침투할 경우, 철근이 부식될 수 있다.Reinforcing bars used in reinforced concrete are normally not corroded because they form a passive protective coating in the concrete's strong alkaline environment. However, when the degradation factors such as chloride ion (Cl - ), carbon dioxide (CO 2 ), sulfate ion (SO 4 2- ) penetrate through cracks or micro voids in the reinforced concrete, the rebar can be corroded.
열화 인자는 철근 콘크리트 내부에 침투되어 소정 시간의 잠복기를 거친 후 철근을 부식시키게 되는데, 철근이 부식되면 부식으로 인한 생성물의 부피가 불어나면서 내부의 압력이 증가하게 되어 철근을 둘러싸고 있는 콘크리트를 파손시킨다. The deterioration factor permeates the inside of the reinforced concrete, and after a certain time of latency period, the reinforcing steel is corroded. When the reinforcing steel is corroded, the volume of the product due to corrosion is increased, and the pressure inside the reinforcing steel is increased to break the concrete surrounding the reinforcing steel .
콘크리트가 파손되면 열화 인자들이 철근에 더 쉽게 도달할 수 있으므로 철근의 부식은 더욱 가속화된다. 따라서, 콘크리트 표면에서 균열이나 녹이 발견되었다면, 내부에서 철근의 부식이 상당히 진전되었음을 의미한다. 따라서, 철근 콘크리트 내 열화 인자를 모니터링하여 철근 콘크리트의 부식을 예측하고 조기 발견할 필요가 있다. 특히, 철근 콘크리트의 부식 예측 및 조기 발견은 건물의 보수 및 보강계획 수립하여 건물의 붕괴를 미연에 방지할 수 있다는 점에서 중요하다 할 수 있다.Corrosion of reinforcing bars is accelerated because deterioration factors can reach the reinforcing bars more easily if concrete is broken. Thus, if cracks or rust were found on the surface of the concrete, it means that the corrosion of the reinforcing bars inside has progressed considerably. Therefore, it is necessary to predict and early detect corrosion of reinforced concrete by monitoring degradation factors in reinforced concrete. Particularly, prediction and early detection of corrosion of reinforced concrete can be important in that it can prevent the collapse of the building by establishing a repair and reinforcement plan of the building.
특히, 염화 이온은 열화 인자로서 지배적으로 부식을 유발한다. 기존의 많은 연구를 통해 염화 이온과 그 농도 변화를 측정하려는 시도는 많이 진행되어 왔으나 철근 콘크리트 내의 강알칼리 환경에서 신뢰성을 의심받았다.In particular, chloride ions predominantly cause corrosion as deterioration factors. Many attempts have been made to measure chloride ion and its concentration change through many existing studies, but it has been suspected of reliability in a strong alkaline environment in reinforced concrete.
이런 이유로, 철근 콘크리트 내의 열화 인자를 모니터링 하기 위한 연구가 계속되고 있으며, 특히, 강알칼리 환경에서도 높은 신뢰성을 보이는 방식 및 철근 콘크리트에 영향을 끼치지 않는 비파괴 방식으로 모니터링하기 위한 연구가 진행되고 있다.For this reason, studies for monitoring deterioration factors in reinforced concrete are continuing, and studies are underway to monitor non-destructive methods that do not affect reinforced concrete and methods that show high reliability even in a strong alkaline environment.
본 발명의 실시예들의 목적은 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체를 이용하여 열화 인자를 모니터링 하는 광학형 부식 모니터링 시스템, 그리고 그의 열화 인자 모니터링 방법을 제공하기 위한 것이다.The object of the embodiments of the present invention is to monitor at least one reaction structure which is arranged to surround the outer surface of the base and reacts specifically with the deterioration factor to transmit the light totally reflected thereby to cause optical change of light, An optical corrosion monitoring system, and a method for monitoring deterioration factors thereof.
본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 광을 발생시키는 광원부; 상기 발생된 광을 내부로 입사 받아, 입사된 광을 전반사 시키는 광섬유 기반의 베이스; 상기 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 상기 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 상기 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체; 및 상기 적어도 하나 이상의 반응 구조체의 각각에 대한 상기 발생된 광학적 변화에 대한 감지 데이터를 수집하는 감지부를 포함한다.An optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention includes: a light source unit for generating light; An optical fiber-based base for receiving the generated light and totally reflecting the incident light; At least one reaction structure arranged to surround the outer surface of the base and reacting specifically with the deterioration factor to transmit the light totally reflected to cause an optical change of the light; And a sensing unit for collecting sensed data on the generated optical change for each of the at least one reaction structure.
상기 광학적 변화는, 상기 반응 구조체의 상기 전반사되는 광에 대한 컬러 변화 및 형광 세기의 변화 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.The optical change may be at least one of a color change and a fluorescence intensity change with respect to the total reflection light of the reaction structure.
상기 베이스는 코어부; 및 상기 코어부와 접촉하여 포위하는 클래딩부를 포함하고, 상기 코어부보다 낮은 굴절률을 갖는 상기 클래딩부를 사용하여 상기 코어부에 입사된 빛을 전반사 시킬 수 있다.The base includes a core portion; And a cladding portion surrounding and in contact with the core portion. The cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion can be used to totally reflect light incident on the core portion.
상기 베이스는 광섬광 케이블 일 수 있다.The base may be a fiber optic cable.
상기 적어도 하나 이상의 반응 구조체는, 상기 베이스의 상기 표면 외각에 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.The at least one reaction structure may be spaced apart from the surface of the base at a predetermined interval.
상기 적어도 하나 이상의 반응 구조체는, 코어부; 및 상기 코어부와 표면 외곽에 형성되는 열화 인자 감지 물질을 포함하고, 상기 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 상기 광의 광학적 변화를 발생시킬 수 있다.Wherein the at least one reaction structure comprises: a core portion; And a deterioration factor sensing material formed on the outer surface of the core portion. The deterioration factor sensing material reacts specifically with the deterioration factor to transmit the total reflection light, thereby generating an optical change of the light.
상기 적어도 하나 이상의 반응 구조체는, 상기 열화 인자 감지 물질의 컬러에 의존하여 상기 입사된 광의 흡수율(Absorption ratio)이 변화될 수 있다.The absorption ratio of the incident light may be changed depending on the color of the deterioration factor sensing material in the at least one reaction structure.
상기 적어도 하나 이상의 반응 구조체는, 상기 열화 인자와 반응 하여, 상기 입사된 광의 광 에너지를 감소시킬 수 있다.The at least one reaction structure may react with the deterioration factor to reduce the light energy of the incident light.
상기 열화 인자 감지 물질은 6-메톡시-N-(3-술포프로일)퀴놀리늄(6-methoxy-N-(3-sulfoproyl)quinolinium; SPQ), N-(에톡시카보닐메틸)-6-메톡시 퀴놀리늄 브로마이드(N-(ethoxycarbonylmethyl)-6-methoxyquinolinium bromide; MQAE), 루시제닌(Lucigenin), Mercuraborand-3, 유기 발광체-금 나노파티클 하이브리드(Organic Fluorophore-gold nanoparticle hybrids), 퀴닌 설페이트(Quinine sulphate), 염화코발트 육수화물(CoCl2ㆍ6H2O) 및 페놀프탈레인(phenolphthalein) 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.The deterioration factor may be 6-methoxy-N- (3-sulfoproyl) quinolinium (SPQ), N- (ethoxycarbonylmethyl) (MQAE), Lucigenin, Mercuraborand-3, Organic Fluorophore-gold nanoparticle hybrids, and the like. Quinine sulphate, cobalt chloride hexachloride (CoCl 2 .6H 2 O), and phenolphthalein.
상기 열화 인자는 염화 이온(Cl-), 이산화탄소(CO2) 및 황산이온(SO4 2-) 중 적어도 하나일 수 있다.The deterioration factor may be at least one of chloride ion (Cl - ), carbon dioxide (CO 2 ) and sulfate ion (SO 4 2- ).
상기 광원부는 상기 베이스의 일단에 배치되고, 상기 감지부는 상기 베이스의 일단에 대향하는 타단에 배치될 수 있다.The light source unit may be disposed at one end of the base, and the sensing unit may be disposed at the other end opposite to one end of the base.
상기 광원부는 상기 베이스의 일단에 배치되고, 상기 감지부는 상기 적어도 하나 이상의 반응 구조체의 상부에 배치될 수 있다.The light source may be disposed at one end of the base, and the sensing unit may be disposed at an upper portion of the at least one reaction structure.
상기 광학형 부식 모니터링 시스템은 상기 감지부를 통하여 상기 수집된 감지 데이터를 상기 광학형 부식 모니터링 시스템과 연동하는 외부 애플리이션으로 전송하는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.The optical corrosion monitoring system may further include a communication module for transmitting the collected sensing data through the sensing unit to an external application interlocked with the optical corrosion monitoring system.
상기 광학형 부식 모니터링 시스템은 상기 광원부에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.The optical corrosion monitoring system may further include a power supply unit for supplying power to the light source unit.
본 발명의 실시예들에 따르면, 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체를 이용하여 철근 콘크리트를 부식시키는 열화 인자의 침투 여부, 침투 농도 및 침투 속도를 정확하게 모니터링 하여 철근 콘크리트의 부식을 예측 및 조기 발견할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, at least one reaction structure disposed to surround the outer surface of the base and reacting specifically with the deterioration factor to transmit the light totally reflected to cause optical change of light, Corrosion of reinforced concrete can be predicted and detected early by accurately monitoring the penetration of deteriorating factors, penetration concentration and penetration rate.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체를 이용하여 콘크리트 내부의 pH 및 특정 이온(열화 인자)의 농도를 광학적인 방법으로 측정할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, at least one reaction structure that reacts specifically with a deterioration factor and transmits light totally reflected to generate an optical change of light is used to adjust the pH and specific ions (deterioration factor) Can be measured by an optical method.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 반응 구조체를 사용함으로써 콘크리트의 깊이 별 열화 인자 특성을 측정할 수 있다.Also, according to embodiments of the present invention, deterioration factor characteristics of concrete can be measured by using at least one reaction structure arranged to surround the outer surface of the base.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 광학형 부식 모니터링 시스템으로부터 수집된 모니터링 데이터를 이용하여 부식 상태를 관리하고 건물의 내구성을 분석할 수 있다.Further, according to embodiments of the present invention, the corrosion data can be managed using the monitoring data collected from the optical corrosion monitoring system and the durability of the building can be analyzed.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스 및 반응 구조체의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스 및 반응 구조체의 단면을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스 및 반응 구조체의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스 및 반응 구조체의 단면을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 컬러 변화를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템에 사용되는 열화 인자 감지 물질의 광학 특성을 측정하기 위한 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질의 색에 따른 흡수율(Absorption ratio)을 도시한 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 파란 색 용액의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 그래프이다.
도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 파란 색 용액의 상태에 따른 흡수율(Abs(I0/I); Absorption ratio)을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 붉은 색 용액의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 페놀프탈레인 용액의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 그래프이다.
도 12a 내지 도 12d는 페놀프탈레인 용액 및 종이 상태의 열화 인자 감지 물질을 사용하는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 광학적 특성을 도시한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figures 1A and 1B are diagrams illustrating an optical corrosion monitoring system in accordance with embodiments of the present invention.
FIGS. 2A through 2C are views illustrating a method of manufacturing a base and a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a base and reaction structure of an optical corrosion monitoring system in accordance with an embodiment of the present invention.
4A to 4C are views illustrating a method of manufacturing a base and a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a base and a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating color changes of a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention. FIG.
7 is a schematic diagram for measuring optical characteristics of a deterioration factor sensing material used in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
8A and 8B are graphs showing absorption ratios of deterioration factor sensing materials of the optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
FIG. 9A is a graph showing the absorbance of a blue color solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention. FIG.
FIG. 9B is a graph showing absorptance (Abs (I0 / I): Absorption ratio) according to the state of a blue color solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
10 is a graph showing absorbance of a red color solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
11A and 11B are graphs showing absorbance of a phenolphthalein solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
12A to 12D are graphs showing optical characteristics of an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention using a phenolphthalein solution and a paper deterioration factor sensing material.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the rights is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the following description are chosen to be generic and universal in the art to which they are related, but other terms may exist depending on the development and / or change in technology, customs, preferences of the technician, and the like. Accordingly, the terminology used in the following description should not be construed as limiting the technical thought, but should be understood in the exemplary language used to describe the embodiments.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다. Also, in certain cases, there may be a term chosen arbitrarily by the applicant, in which case the detailed description of the meaning will be given in the corresponding description section. Therefore, the term used in the following description should be understood based on the meaning of the term, not the name of a simple term, and the contents throughout the specification.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. On the other hand, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 양역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. It is also to be understood that when a section such as a film, a layer, an area, a configuration request, etc. is referred to as being "on" or "on" another part, And the like are included.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템을 도시한 도면이다.FIGS. 1A and 1B illustrate an optical corrosion monitoring system in accordance with embodiments of the present invention. FIG.
본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101, 102)는 건물을 구성하는 철근 콘크리트에 매립되어 철근 콘크리트를 부식시키는 열화 인자를 모니터링하고, 모니터링 데이터에 기반하여 철근 콘크리트의 부식 상태를 관리하며, 이렇게 수집된 모니터링 데이터를 이용하여 외부 장치를 통해 건물의 내구성을 분석할 수 있다.The optical corrosion monitoring system (101, 102) according to embodiments of the present invention monitors deterioration factors that are embedded in the reinforced concrete constituting the building to corrode the reinforced concrete, and determines the corrosion state of the reinforced concrete based on the monitoring data And the durability of the building can be analyzed through the external device using the collected monitoring data.
일반적으로 철근 콘크리트 부식은 콘크리트 자체의 물리적 특성이 퇴화되는 것을 말하는 것이 아니라, 콘크리트 내부에 보강재로 삽입된 철근 등의 부식을 의미한다.In general, the corrosion of reinforced concrete does not mean that the physical properties of the concrete deteriorate, but rather the corrosion of reinforcing bars inserted into the concrete.
실제 철근 콘크리트가 설치된 후, 일정 시간이 경과되면 노후화되어 파손이 일어나는데, 파손이 일어나는 원인의 대부분은 콘크리트 내부의 철근 등의 부식으로 인한 것임은 자명한 사항이다. 따라서, 콘크리트의 부식도를 측정하는 것은 그 내부에 삽입된 보강 철근 등의 부식도를 측정하는 것을 의미한다.It is obvious that most of the causes of the failure are due to the corrosion of the reinforcing bars inside the concrete, since the concrete is aged and broken after a certain period of time after the concrete is installed. Therefore, measuring the corrosion degree of concrete means measuring the corrosion degree of the reinforcing bars inserted in the inside thereof.
일반적으로 정상적인 조건에서 콘크리트 내 철근의 부식은 잘 일어나지 않는다. 콘크리트를 구성하는 시멘트에서는 가수분해가 일어나며, 사용된 시멘트의 약 30%가 Ca(OH)2로 변하여 오염되지 않은 시멘트에 의해 완전히 둘러 쌓인 철근은 pH12 이상의 강한 알칼리성 분위기에 존재하게 된다. Generally, under normal conditions, corrosion of reinforcing bars in concrete does not occur well. The cement constituting the concrete is hydrolyzed and about 30% of the used cement is converted into Ca (OH) 2, and the reinforcing bars completely surrounded by the uncontaminated cement are present in a strong alkaline atmosphere of
이 경우. 콘크리트 내의 철근 표면에는 철산화물 피막이 매우 얇게 형성되는데, 비록 얇은 피막이라 하더라도 철근 표면의 전극전위를 크게 바꾸어 양극이 되는 것을 저지하여 부식을 방지할 수 있다.in this case. The iron oxide film on the surface of the reinforcing steel in the concrete is very thin. Even if it is a thin film, the electrode potential on the surface of the reinforcing steel can be largely changed to prevent the corrosion.
그러나, 내재염분 및 외래염분으로 인하여 콘크리트 내에 염화 이온(Cl-) 또는 황산 이온(SO4 2-)이 존재하게 되거나, 콘크리트 미세 공극 내의 수산화칼슘과 공기중의 이산화탄소(CO2)가 반응하여 콘크리트내의 알칼리도를 떨어뜨리게 될 경우, 중성화 또는 탄산화가 발생하여 위와 같은 철 +3가의 철산화물 피막(부동태 피막)이 파괴되면서 철근이 부식된다. 이 같이, 염화 이온(Cl-), 이산화탄소(CO2), 황산이온(SO4 2-) 등의 열화 인자는 철근 콘크리트에 침투하여 부동태 피막을 파괴할 때까지 잠복기를 거치게 된다. 따라서, 철근 콘크리트의 부식이 상당히 진행되기 전에 부식을 예측하고 조기 발견하기 위하여 열화 인자를 모니터링하는 것이 중요하다.However, chloride (Cl - ) or sulfate (SO 4 2- ) exists in the concrete due to the inherent salt and foreign salt, or the calcium hydroxide in the concrete micropores reacts with the carbon dioxide (CO 2 ) When the alkalinity is lowered, neutralization or carbonation occurs, and the iron oxide film (passivation film) of the iron + +3 is destroyed and the steel bar is corroded. Thus, deterioration factors such as chloride ion (Cl - ), carbon dioxide (CO 2 ), sulfate ion (SO 4 2- ) penetrate the reinforced concrete and pass through the latent period until the passive film is destroyed. Therefore, it is important to monitor deterioration factors to predict and early detect corrosion before the corrosion of reinforced concrete proceeds considerably.
본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101, 102)를 이용하여 철근 콘크리트 내의 열화 인자를 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 광학형 부식 모니터링 시스템은 열화 인자가 철근 콘크리트 내에 침투되었는지 여부와, 열화 인자가 어디까지 침투되었는지, 어느 정도의 농도로 침투되었는지를 포함하는 열화 인자의 침투 상태를 모니터링할 수 있다.Deterioration factors in the reinforced concrete can be monitored using optical
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101, 102)는 콘크리트 내부의 pH 및 특정 이온(열화 인자)의 농도를 광학적인 방법으로 측정할 수 있다.In addition, the optical corrosion monitoring system (101, 102) according to the embodiments of the present invention can measure the pH of the concrete and the concentration of specific ions (deterioration factor) by an optical method.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101, 102)는 콘크리트의 깊이 별 열화 인자 특성을 측정할 수 있다.In addition, the optical corrosion monitoring system (101, 102) according to the embodiments of the present invention can measure deterioration factor characteristics of depth of concrete.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템을 도시한 도면이다.FIG. 1A is a diagram illustrating an optical corrosion monitoring system in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)은 반응 구조체(130)를 베이스(120)의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)를 이용하여 철근 콘크리트를 부식시키는 열화 인자의 침투 여부, 침투 농도 및 침투 속도를 정확하게 모니터링 하여 철근 콘크리트의 부식을 예측 및 조기 발견할 수 있다.1A, an optical
본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 입사된 광을 전반사 시키는 광섬유 기반의 베이스(120) 및 베이스(120)의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)를 포함한다.The optical
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)의 광원부(110)는 베이스(120)의 일단에 배치되고, 감지부(140)는 베이스(120)의 일단에 대향하는 타단에 배치될 수 있다.The
예를 들어, 광원부(110)는 베이스(120)의 일측에 배치되고, 감지부(140)는 베이스(120)의 타측에 배치됨으로써, 베이스(120)에서 입사된 광을 축방향으로 투과시켜, 감지부(140)에서 반응 구조체(130)의 광학적 변화를 감지할 수 있다.For example, the
광원부(110)는 광을 발생시켜 베이스(120)에 광을 조사 하고, 레이저(laser) 또는 형광(fluorescent) 방식의 엘이디(LED)가 사용될 수 있다.The
감지부(140)는 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)에서 발생된 광학적 변화에 대한 감지 데이터를 수집할 수 있다.The
또한, 베이스(120)의 일측에 광원부(110)가 배치되고, 베이스(120)의 타측에 감지부(140)가 배치되기 때문에, 열화 인자가 확산되는 방향으로 광원부(110), 베이스(120), 적어도 하나의 반응 구조체(130) 및 감지부(140)를 포함하는 광학형 부식 모니터링 시스템(101)를 설치하게 되면, 확산된 지점의 광학적 변화를 확인할 수 있다.Since the
본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 발생된 광을 내부로 입사 받아, 입사된 광을 전반사 시키는 광섬유 기반의 베이스(120)가 사용될 수 있다.The optical type
베이스(120)는 코어부(core) 및 코어부와 접촉하여 포위하는 클래딩부(cladding)를 포함하고, 코어부보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩부(121)를 사용하여 코어부에 입사된 빛을 전반사 시킬 수 있다. 베이스(120)의 구조에 대해서는 도 2a 내지 도 2d에서 후술 하기로 한다.The
광섬유 기반의 베이스(120)는 광이 코어부에 입사되었을 때, 광은 코어부(미도시)와 클래딩부(121) 사이의 굴절율 차이에 의하여 전반사가 되고, 이로 인하여 코어부(미도시) 내부에서 입사된 광이 손실 없이 그대로 출력되게 된다. 즉, 클래딩부(121)가 존재하면, 광섬유 기반의 베이스(120)의 말단부를 제외한 나머지 부분에서는 빛이 새어 나가지 않고, 모두 전반사되어, 입사된 광과 동일한 양의 광이 출력된다.When the light is incident on the core portion, the light is totally reflected by the difference in refractive index between the core portion (not shown) and the
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)은 광섬유 기반의 베이스(120)의 클래딩부를 국부적으로 제거하여 해당 영역에서 빛이 빠져 나오도록 할 수 있다.However, the optical
즉, 클래딩부(121)가 제거된 영역에서 빠져 나오는 광의 외부에 열화 인자 감지 물질(131)을 코팅하여 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)를 형성하면, 외부 조건(열화 인자)에 따라 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)에 의해 출력되는 광의 양이 변화될 수 있다.That is, when at least one
이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)를 통과한 빛의 세기 변화를 통해 외부 조건(열화 인자)을 모니터링할 수 있다.Accordingly, the optical
적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)는 베이스(120)의 표면 외각에 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 각 영역에서 베이스(120)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.At least one of the
본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 반응 구조체를 사용함으로써 콘크리트의 깊이 별 열화 인자 특성을 측정할 수 있다.The optical
실시예에 따라, 반응 구조체(130)는 코어부 및 코어부와 표면 외곽에 형성되는 열화 인자 감지 물질(131)을 포함하고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시킬 수 있다.According to an embodiment, the
또한, 반응 구조체(130)는 열화 인자와 선택적으로 반응하여, 컬러 변화 및 형광 세기의 변화 중 적어도 어느 하나 이상의 광학적 변화를 유도하는 열화 인자 감지 물질(131)이 사용될 수 있다. In addition, the
상기 열화 인자 감지 물질(131)은 6-메톡시-N-(3-술포프로일)퀴놀리늄(6-methoxy-N-(3-sulfoproyl)quinolinium; SPQ), N-(에톡시카보닐메틸)-6-메톡시 퀴놀리늄 브로마이드(N-(ethoxycarbonylmethyl)-6-methoxyquinolinium bromide; MQAE), 루시제닌(Lucigenin), Mercuraborand-3, 유기 발광체-금 나노파티클 하이브리드(Organic Fluorophore-gold nanoparticle hybrids), 퀴닌 설페이트(Quinine sulphate), 염화코발트 육수화물(CoCl2ㆍ6H2O) 및 페놀프탈레인(phenolphthalein) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The deterioration
또한, 반응 구조체(130)는 열화 인자에 특이적으로 반응하여 광에 대해 광학적 변화를 나타내고, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)의 광학적 변화는 반응 구조체(130)의 전반사되는 광에 대한 컬러 변화 및 형광 세기의 변화 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.In addition, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)를 이용하여 콘크리트 내부의 pH 및 특정 이온(열화 인자)의 농도를 광학적인 방법으로 측정할 수 있다.In addition, the optical
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)의 반응 구조체(130)는 열화 인자 감지 물질(131)의 컬러에 따라 입사된 광의 흡수율(Absorption ratio)이 변화된다.In addition, in the
또한, 반응 구조체(130)의 열화 인자 감지 물질(131)은 열화 인자와 반응 하여, 조사된 광의 광 에너지를 감소시킬 수 있다.In addition, the deterioration
반응 구조체(130)가 형성된 베이스(120)에 입사되는 광은 특정 파장을 가지고 있다. 하지만, 열화 인자가 존재하는 환경에서는 열화 인자와 반응 구조체(130)가 반응하게 되어, 그 특성이 변하게 되어, 같은 파장을 띄는 광이 흡수 되게 된다.The light incident on the base 120 on which the
이후 같은 파장을 띄는 광이 홉수되면, 조사된 광 대비 투과된 광의 에너지가 줄어 들게 되어 반응 구조체(130)의 컬러 변화 또는 형광 세기 변화와 같은 광학적 변화가 발생하게 된다.Thereafter, when light having the same wavelength is hops, the energy of the transmitted light is reduced compared to the irradiated light, and optical changes such as a change in color of the
본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)에서 검출 가능한 열화 인자로는 염화 이온(Cl-), 이산화탄소(CO2) 및 황산이온(SO4 2-) 중 적어도 하나일 수 있다.Deterioration factors detectable in the optical
바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체(130)는 열화 인자 감지 물질(131)로 염화코발트 육수화물(CoCl2ㆍ6H2O) 물질이 사용될 수 있고, 열화 인자로는 염화 이온(Cl-)일 수 있다.Preferably, the
이 때의, 반응 구조체(130)와 염화 이온의 반응은 하기 [식 1]과 같다.At this time, the reaction between the
[식 1][Formula 1]
반응 구조체(130)의 열화 인자 감지 물질(131)로 사용되는 염화코발트 육수화물(CoCl2ㆍ6H2O) 물질은 열화 인자와 반응하기 전에는 붉은 색([Co(H2O)6]2+)을 나타내나, 열화 인자인 염화 이온과 반응하면, 파랑 색([CoCl4]2-)으로 변화하게 된다. The cobalt chloride hexahydrate (CoCl 2 .6H 2 O) material used as the deterioration
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 전반사되는 광에 대한 반응 구조체(130)의 컬러 변화를 통하여 열화 인자를 감지할 수 있다.Accordingly, the optical
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 동일한 건물 내에서 서로 다른 지점에 매립되어 각 지점에서 열화 인자의 침투 상태를 모니터링할 수 있다.In addition, the optical
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)의 반응 구조체(130)에서 열화 인자의 침투 여부가 감지되면, 베이스(120)에서 해당 센서 그룹이 위치하는 영역을 이용하여 열화 인자의 침투 위치를 측정할 수 있다.When the penetration of the deterioration factor is detected in the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 감지부(140)를 통하여 수집된 감지 데이터를 광학형 부식 모니터링 시스템(101)와 연동하는 외부 애플리이션으로 전송하는 통신 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.In addition, the optical
통신 모듈(미도시)은 블루투스 또는 와이파이와 같은 근거리 무선 통신이 가능한 모듈일 수 있다. The communication module (not shown) may be a module capable of short-range wireless communication such as Bluetooth or Wi-Fi.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 통신 모듈을 배치시켜 열화 인자의 침투 상태에 따른 모니터링 데이터를 외부 환경으로 무선 전송할 수 있다.The optical
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(101)는 광학형 부식 모니터링 시스템(101)로부터 수집된 모니터링 데이터를 이용하여 부식 상태를 관리하고 건물의 내구성을 분석할 수 있다.In addition, the optical
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 광원부에 전원을 공급하는 전원부(150)를 더 포함할 수 있다.In addition, the optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention may further include a
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템을 도시한 도면이다.1B is a diagram illustrating an optical corrosion monitoring system in accordance with another embodiment of the present invention.
도 1b는 반응 구조체(130) 및 감지부(140)의 구조가 상이한 것을 제외하면, 도 1a와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.1B is the same as FIG. 1A except that the structures of the
도 1b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(102)는 발생된 광을 내부로 입사 받아, 입사된 광을 전반사 시키는 광섬유 기반의 베이스(120) 및 베이스(120)의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 상기 광의 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나 이상의 반응 구조체(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1B, an optical
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(102)는 광원부(110)가 베이스(120)의 일단에 배치되고, 감지부(140)는 반응 구조체(130)의 상부에 배치될 수 있다.In the optical
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(102)의 반응 구조체(130)의 열화 인자 감지 물질(131)은 베이스(120)의 표면 일부에 형성될 수 있다.The deterioration
베이스(120) 및 반응 구조체(130)의 구조에 대해서는 도 3a 내지 도 3d에서 상세히 설명하기로 한다.The structure of the
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템(102)는 반응 구조체(130)의 상부에 감지부(140)가 배치되기 때문에, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광이 반응 구조체(130)의 상부로 투과되어 적어도 하나 이상의 반응 구조체의 각각에 대한 광학적 변화에 대한 감지 데이터를 수집할 수 있다.The optical
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스 및 반응 구조체의 제조 방법을 도시한 도면이다.FIGS. 2A through 2C are views illustrating a method of manufacturing a base and a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 제조 방법은 먼저, 베이스(201)를 준비한다.Referring to FIG. 2A, in a method of manufacturing a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention, a
본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스(201)는 코어부(211) 및 코어부(211)와 접촉하여 포위하는 클래딩부(212)를 포함하고, 코어부(211) 보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩부(212)를 사용하여 코어부(211)에 입사된 빛을 전반사 시킬 수 있다.The
코어부(211)는 광도파 이론(전반사)에 따라 조사된 광을 전송하고, 예를 들면, 석영 섬유(silica fiber), 용융 실리카 섬유(fused silica fiber), 사파이어 섬유, 게르마늄 다이옥사이드(GeO2) 또는 불소(fluorine, F) 도핑된 실리카(co-doped silica)가 사용될 수 있다.The
광을 전송하는 코어부(211)는 물질의 종류 및 직경에 따라, 다양한 파장대의 광을 전송할 수 있으며, 이는 본 발명의 실시예들에 따라 조절될 수 있다.The
또한, 클래딩부(212)는 베이스 내에 광 내측 전반사를 제공하고, 이로 인해 조사된 광은 베이스(201)에 의해 축방향으로 전송(투과)될 수 있다.In addition, the
즉, 클래딩부(212)는 코어부(211)를 통한 광 전달(light propagation)을 위한 도파관(waveguide)으로서 작용하도록 구성될 수 있다.That is, the
또한, 베이스(201)는 철근 콘크리트 내에 매립될 수 있고, 베이스(201)는 사각 기둥 또는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 베이스(201)는 다양한 다각 기둥의 형상을 가질 수도 있으나, 철근 콘크리트 내에 매립이 용이하도록 원 기둥인 것이 바람직하다.Also, the
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스(201)는 광섬광 케이블이 사용될 수 있다.Preferably, the
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 제조 방법은, 코어부(211) 표면에 형성된 클래딩부(212)를 제거한다.Referring to FIG. 2B, a reactive structure manufacturing method of an optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention removes a
도 2b에서는 한 개의 반응 구조체를 형성하는 기술에 대해 설명하였으나, 이에 한정하지 않고, 적어도 하나 이상의 반응 구조체가 형성될 수 있다.2B, a description has been given of a technique of forming one reaction structure, but not limited thereto, at least one reaction structure may be formed.
클래딩부(212)가 제거된 제거 영역(220)은 코어부(211)의 표면 외각에 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 제거 영역(220)은 코어부(211)의 외부 표면을 둘러싸는 클래딩부(212)를 모두 제거함으로써, 코어부(211)만 남도록 형성될 수 있다.The
바람직하게는, 클래딩부(212)는 불소화된 폴리머(fluorinated polymers)가 사용될 수 있고, 불소화된 폴리머(fluorinated polymers)는 물리적 방식 또는 화학적 방식으로 제거될 수 있다.Preferably, the
더욱 바람직하게는, 클래딩부(212)는 광섬유 단면 절단용 기계를 이용한 물리적 방식으로 제거되거나, 식각액(etchant)을 이용한 화학적 방식으로 제거될 수 있다.More preferably, the
식각액(etchant)으로는 퍼플루오로테트라데카하이드로페난트렌(perfluorotetradecahydrophenanthrene), 퍼플루오르메틸시클로헥산(perfluoromethylcyclohexane), 퍼플루오르 데칼린(perfluoro decalin), 헥사플루오르벤젠(hexafluorobenzene) 및 퍼플루오르트리헥실아민(perfluorotrihexylamine) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Examples of the etchant include perfluorotetradecahydrophenanthrene, perfluoromethylcyclohexane, perfluoro decalin, hexafluorobenzene, and perfluorotrihexylamine. Or the like.
도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 제조 방법은, 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체를 형성하기 위해 제거 영역(220)에 열화 인자 감지 물질(230)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, a method of manufacturing a reaction structure of an optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention includes the steps of: forming a deterioration
반응 구조체(202)는 코어부(211)와 코어부(211) 표면 외곽에 형성되는 열화 인자 감지 물질(230)을 포함한다.The
열화 인자 감지 물질(230)은 6-메톡시-N-(3-술포프로일)퀴놀리늄(6-methoxy-N-(3-sulfoproyl)quinolinium; SPQ), N-(에톡시카보닐메틸)-6-메톡시 퀴놀리늄 브로마이드(N-(ethoxycarbonylmethyl)-6-methoxyquinolinium bromide; MQAE), 루시제닌(Lucigenin), Mercuraborand-3, 유기 발광체-금 나노파티클 하이브리드(Organic Fluorophore-gold nanoparticle hybrids), 퀴닌 설페이트(Quinine sulphate), 염화코발트 육수화물(CoCl2ㆍ6H2O) 및 페놀프탈레인(phenolphthalein) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The deterioration
열화 인자 감지 물질(230)은 제거 영역(220)에 코팅되어 형성될 수 있고, 예를 들면, 졸-겔 반응(sol-gel reaction), 스핀코팅(spin coating), 스프레이코팅(spray coating), 울트라스프레이코팅(ultra-spray coating), 전기방사코팅, 슬롯다이코팅(slot die coating), 그라비아코팅(gravure coating), 바코팅(bar coating), 롤코팅(roll coating), 딥코팅(dip coating), 쉬어코팅(shear coating), 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 또는 노즐 프린팅(nozzle printing)과 같은 방법으로 코팅될 수 있다.The deterioration
바람직하게는, 열화 인자 감지 물질(230)은 졸-겔 반응(sol-gel reaction)을 통해 겔(gel)화, 필름(film) 또는 종이(paper)에 코팅될 수 있다.Preferably, the deterioration
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 단면을 도시한 것이다.3 illustrates a cross-section of a reactive structure of an optical corrosion monitoring system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 단면은 코어부(211) 및 코어부(211)의 표면 외곽을 포위하도록 배치되는 열화 인자 감지 물질(230)을 포함한다.3, the cross-section of the reaction structure of the optical corrosion monitoring system includes a
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스 및 반응 구조체의 제조 방법을 도시한 도면이다.4A to 4C are views illustrating a method of manufacturing a base and a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 도 2a 내지 도 2c와 일부 동일한 구성요소를 포함하므로, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.4A to 4C include the same constituent elements as those of FIGS. 2A to 2C, and thus description of the same constituent elements will be omitted.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 제조 방법은 먼저, 베이스(201)를 준비한다.Referring to FIG. 4A, in a method of manufacturing a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention, first, a
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 베이스(201)는 코어부(211) 및 코어부(211)와 접촉하여 포위하는 클래딩부(212)를 포함하고, 코어부(211)보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩부(212)를 사용하여 코어부(211)에 입사된 빛을 전반사 시킬 수 있다.The
도 4b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 제조 방법은, 코어부(211) 표면에 형성된 클래딩부(212)를 제거한다.Referring to FIG. 4B, in a method of manufacturing a reaction structure of an optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention, a
클래딩부(212)가 제거된 제거 영역(220)은 코어부(211)의 표면 외각에 일정 간격으로 이격되어 배치되도록 형성될 수 있다. 또한, 제거 영역(220)은 코어부(211)의 외부 표면을 둘러싸는 클래딩부(212)의 일부만 제거함으로써, 코어부(211)의 상부에는 클래딩부(212)가 제거되고, 코어부(211)의 하부에는 클래딩부(212)가 존재하도록 형성될 수 있다.The
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 제거 영역(220)은 코어부(211)의 상부에 형성될 수 있다.That is, the
도 4c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 제조 방법은, 제거 영역(220)에 열화 인자 감지 물질(230)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, a method of manufacturing a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention forms a deterioration
반응 구조체(202)는 코어부(211)와 코어부(211) 표면 외곽에 형성되는 열화 인자 감지 물질(230)을 포함한다.The
열화 인자 감지 물질(230)은 제거 영역(220)에 코팅되어 형성될 수 있고, 에를들면, 스핀코팅(spin coating), 스프레이코팅(spray coating), 울트라스프레이코팅(ultra-spray coating), 전기방사코팅, 슬롯다이코팅(slot die coating), 그라비아코팅(gravure coating), 바코팅(bar coating), 롤코팅(roll coating), 딥코팅(dip coating), 쉬어코팅(shear coating), 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 또는 노즐 프린팅(nozzle printing)과 같은 방법으로 코팅될 수 있다.The deterioration
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 단면을 도시한 것이다.5 illustrates a cross-section of a reactive structure of an optical corrosion monitoring system in accordance with another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체는 코어부(211) 및 코어부(211)의 상부에 배치되는 열화 인자 감지 물질(230)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the reaction structure of the optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention includes a
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 단면은 코어부(211)의 표면에 열화 인자 감지 물질(230)이 형성되어 있는 부분 및 클래딩부(212)가 형성되어 있는 부분을 포함할 수 있다.That is, in the cross section of the reaction structure of the optical corrosion monitoring system according to another embodiment of the present invention, a portion where the deterioration
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 반응 구조체의 컬러 변화를 도시한 도면이다.FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating color changes of a reactive structure of an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention. FIG.
본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 코어부(310)의 상부에 배치되는 클래딩부(320)를 포함하는 베이스 및 코어부(310)의 상부에 배치되는 열화 인자 감지 물질(331, 332)을 포함하는 반응 구조체를 구비한다.An optical corrosion monitoring system according to an embodiment of the present invention includes a base including a
바람직하게는, 반응 구조체에 포함되는 열화 인자 감지 물질(331)은 겔화된 페놀프탈레인이 사용될 수 있고, 페놀프탈레인은 pH에 따라 색이 변화하는 성질을 갖는다.Preferably, gelled phenolphthalein may be used as the deterioration
도 6a 및 도 6b에서, 열화 인자 감지 물질(331, 332)로 겔화된 페놀프탈레인을 사용하는 기술에 대해 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.6A and 6B, a technique of using gelled phenolphthalein with the deterioration
도 6a는 흰색(실제로는 무색)을 갖는 pH7의 페놀프탈레인을 열화 인자 감지 물질(331)로 사용하였고, 도 6b는 붉은색을 갖는 pH12의 페놀프탈레인을 열화 인자 감지 물질(332)로 사용하였다.6A uses phenolphthalein having a pH of 7 (actually, colorless) as a deterioration
도 6a를 참조하면, 광원부에서 녹색 광(green light)을 조사하게 되면, 흰색(실제로는 무색)을 갖는 pH7의 페놀프탈레인은 투명하기 때문에 조사된 광을 대부분 투과하여 조사된 광의 광 에너지(I0)와 베이스(310) 및 반응 구조체(331)를 통과하여 투과된 광 에너지(I0)는 동일한 값을 갖게 된다.Referring to FIG. 6A, when green light is irradiated in the light source portion, since phenolphthalein having a white (actually colorless)
도 6b를 참조하면, 광원부에서 녹색 광(green light)을 조사하게 되면, 붉은 색을 갖는 pH12의 페놀프탈레인은 붉은 색과 보색 관계에 있는 초록 색 파장대에서 높은 흡광도를 나타낸다. 따라서, 베이스(310) 및 반응 구조체(332)를 통과하여 투과된 광 에너지(I1)는 조사된 광의 광 에너지(I0)보다 낮은 광 에너지 값을 나타내게 된다.Referring to FIG. 6B, when green light is irradiated in the light source portion, phenolphthalein having a red color having a pH of 12 exhibits a high absorbance at a green wavelength band which is in a complementary relationship with red color. Therefore, the light energy I 1 transmitted through the
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 열화 인자 감지 물질(331, 332)의 컬러 변화를 통하여 열화 인자를 감지할 수 있다.Therefore, the optical corrosion monitoring system according to the embodiment of the present invention can detect deterioration factors through color change of the deterioration
즉, 본 발명의 실시예에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 철근 콘크리트를 부식시키는 열화 인자의 침투 여부, 침투 농도 및 침투 속도를 정확하게 모니터링하여 철근 콘크리트의 부식을 예측 및 조기 발견할 수 있다.That is, the optical corrosion monitoring system according to the embodiment of the present invention can accurately predict the corrosion of the reinforced concrete and detect it early by monitoring the penetration of the deterioration factor, the penetration concentration, and the penetration rate, which corrode the reinforced concrete.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템에 사용되는 열화 인자 감지 물질의 광학 특성을 측정하기 위한 개략도이다.7 is a schematic diagram for measuring optical characteristics of a deterioration factor sensing material used in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
도 7을 참조하면, 광원부, 물질 및 감지부를 포함하고, 물질로 열화 인자 감지 물질이 사용되고, 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템에 사용되는 열화 인자 감지 물질의 광학 특성을 측정하기 위해 열화 인자 감지 물질의 상태 변경하여 측정하였다.Referring to FIG. 7, the optical characteristics of the deterioration factor sensing material used in the optical corrosion monitoring system according to the embodiments of the present invention, including the light source portion, the material and the sensing portion, And the state of the deterioration factor sensing material was changed.
이하에서는, 도 8a 및 12d를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 광학 특성에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, optical characteristics of the optical corrosion monitoring system according to the embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A and 12D.
도 8a 내지 도 12d에서, 원 상태(pristine)는 물질로 아무 것도 두지 않은 상태이고, 케이스(case) 및 페트리디쉬(petridish)는 감지부 상에 패트리디쉬를 올린 상태이며, 붉은 색 용액(red solution)은 패트리디쉬에 붉은 색 용액의 물질을 둔 상태이고, 파란 색 용액(blue solution)은 패트리디쉬에 파란 색 용액의 물질을 둔 상태이며, 붉은 색 종이(red paper)은 붉은 색 종이의 물질을 둔 상태이고, 파란 색 종이(blue paper)는 파란 색 종이의 물질을 둔 상태이다.8A to 12D, a pristine state is a state in which no substance is placed, a case and a petridish state are a state in which a patterned dish is raised on a sensing part, and a red solution ) Is a reddish solution in a petridish, a blue solution is a blue solution in a petridish, and a reddish paper is a reddish paper. And the blue paper is the material of the blue paper.
또한, pH7의 페놀프탈레인(Pheno-pH7)는 패트리디쉬에 투명한 색 용액의 페놀프탈레인을 둔 상태이고, pH9의 페놀프탈레인(Pheno-pH9)는 패트리디쉬에 연한 붉은 색 용액의 페놀프탈레인을 둔 상태이며, pH13의 페놀프탈레인(Pheno-pH13)는 패트리디쉬에 붉은 색 용액의 페놀프탈레인을 둔 상태이고, 흰색 종이(white paper)는 흰 색 종이의 물질을 둔 상태이다.In addition, phenolphthalein (Pheno-pH 7) at
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질의 색에 따른 흡수율(Absorption ratio)을 도시한 그래프이다.8A and 8B are graphs showing absorption ratios of deterioration factor sensing materials of the optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
도 8a는 45.9㎃ 내지 73.69㎃의 파워(power)로 붉은 색광(red light)이 조사되었을 때의 원 상태(pristine), 케이스(case), 붉은 색 용액(red solution), 파란 색 용액(blue solution), 붉은 색 종이(red paper) 및 파란 색 종이(blue paper)의 흡수율을 도시한 것이다.FIG. 8A is a graph showing a relationship between a pristine case, a case, a red solution, and a blue solution when a red light is irradiated at a power of 45.9 mA to 73.69 mA. ), Red paper, and blue paper, respectively.
도 8b는 입력(input) 파워에 따른 원 상태(pristine), 케이스(case), 붉은 색 용액(red solution), 파란 색 용액(blue solution), 붉은 색 종이(red paper) 및 파란 색 종이(blue paper)의 출력(output) 파워를 도시한 것이다.FIG. 8B is a graph illustrating the relationship between input power and pristine, case, red solution, blue solution, red paper, and blue paper paper output power.
도 8a를 참조하면, 종이(paper)들의 경우, 용액(solution)들에 비해 상대적으로 흡수율이 크고, 컬러 변화에 따른 흡수와 투과의 변화 정도를 명확하게 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 8A, in the case of paper, the absorption rate is relatively larger than that of solutions, and the degree of change of absorption and permeation according to color change can be clearly confirmed.
또한, 파란 색의 용액 또는 종이의 경우, 붉은 색의 용액 또는 종이보다 훨씬 큰 흡수율을 보이는 것을 알 수 있다.In addition, in the case of a blue solution or paper, it can be seen that the absorption rate is much larger than that of red solution or paper.
도 8b를 참조하면, 조사되는 광의 크기가 증가하면 증가할수록 조사된 광 대비 출력된 광의 변화폭이 커지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8B, it can be seen that as the size of the irradiated light increases, the width of the output light increases as compared with the irradiated light.
또한, 조사된 광 대비 출력된 광의 변화는 73 mA에서 가장 크게 나타난다.Also, the change in the output light versus the irradiated light is the largest at 73 mA.
도 9a는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 파란 색 용액의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 그래프이다.FIG. 9A is a graph showing the absorbance of a blue color solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention. FIG.
도 9a를 참조하면, 흡광도는 파란 색 용액의 색과 상반되는 보색 관계를 가지는 넓은 파장대에서 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히, 붉은 색 계열의 파장대에서 가장 많은 흡수를 나타낸다.Referring to FIG. 9A, it can be seen that the absorbance is high in a wide wavelength band having a complementary color relation opposite to the color of the blue color solution. In particular, it exhibits the most absorption in the red wavelength range.
도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 파란 색 용액의 상태(condition)에 따른 흡수율(Abs(I0/I); Absorption ratio)을 도시한 그래프이다.FIG. 9B is a graph showing absorption ratios (Abs (I 0 / I): Absorption ratio) according to the condition of a blue color solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention Graph.
도 9b에서는 광원으로 초록 색(green light)의 광원을 조사하였다.In FIG. 9B, a light source of green light was irradiated as a light source.
도 9b를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 초록 색(green light)의 광원과 보색 관계인 붉은 색 용액(red solution)에서 가장 큰 흡수율을 나타낸다.Referring to FIG. 9B, the optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention exhibits the largest absorption rate in a red solution having a complementary color with a green light source.
도 10는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 붉은 색 용액(red solution)의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 그래프이다.10 is a graph showing the absorbance of a red solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
도 10를 참조하면, 흡광도는 붉은 색 용액(red solution)의 색과 상반되는 보색 관계를 가지는 파장에서 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히, 파란 색 계열의 파장대에서 가장 많은 흡수를 나타낸다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the absorbance shows a high value at a wavelength having a complementary relationship with the color of the red solution. In particular, it exhibits the most absorption in the blue wavelength range.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 열화 인자 감지 물질로 사용되는 페놀프탈레인 용액의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 그래프이다.11A and 11B are graphs showing absorbance of a phenolphthalein solution used as a deterioration factor sensing material in an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention.
도 11a는 pH7(중성-산성) 상태의 무색의 페놀프탈레인 용액(pheno-pH7)의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 것이다.FIG. 11A shows the absorbance of a colorless phenolphthalein solution (pheno-pH 7) in a pH 7 (neutral-acidic) state.
도 11b는 pH12(염기성) 상태의 붉은 색의 페놀프탈레인 용액(pheno-pH12)의 흡광도(Abs; absorbance)를 도시한 것이다.FIG. 11B shows the absorbance of a red phenolphthalein solution (pheno-pH 12) in a pH 12 (basic) state.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, pH7(중성-산성) 상태의 경우, 투명하기 때문에 가시광선 대역의 모든 파장을 투과시킨다는 것을 알 수 있다. 하지만, pH12(염기성) 상태의 경우, 페놀프탈레인 용액이 붉은 색을 띄기 때문에 최대 흡수 파장은 564nm로 초록 색 파장대에서 높은 흡광도를 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 11A and 11B, it can be seen that, in the case of pH 7 (neutral-acidic) state, all the wavelengths in the visible light band are transmitted because they are transparent. However, in the pH 12 (basic) state, the phenolphthalein solution is reddish, so that the maximum absorption wavelength is 564 nm, indicating a high absorbance at the green wavelength band.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 열화 인자 감지 물질의 컬러 변화에 따라, 흡수되는 파장대가 변화하기 때문에 광원으로 보색 관계의 파장을 사용하면, 광 흡수량의 변화에 따라 열화 인자를 감지할 수 있다.That is, in the optical corrosion monitoring system according to the embodiments of the present invention, since the wavelength band to be absorbed changes according to the color change of the deterioration factor sensing material, if the wavelength of the complementary color relationship is used as the light source, You can detect the arguments.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템은 콘크리트 내부의 pH를 광학적인 방법으로 측정할 수 있다.Therefore, the optical corrosion monitoring system according to the embodiments of the present invention can measure the pH of the concrete by an optical method.
도 12a 내지 도 12d는 페놀프탈레인 용액 및 종이 상태의 열화 인자 감지 물질을 사용하는 본 발명의 실시예들에 따른 광학형 부식 모니터링 시스템의 광학적 특성을 도시한 그래프이다.12A to 12D are graphs showing optical characteristics of an optical corrosion monitoring system according to embodiments of the present invention using a phenolphthalein solution and a paper deterioration factor sensing material.
도 12a 내지 도 12d에서는 광원으로 초록 색(green light)의 광원을 조사하였다.12A to 12D, a light source of green light was irradiated to the light source.
도 12a는 열화 인자 감지 물질로 페놀프탈레인 용액을 사용하였을 때의 입력(input) 파워에 따른 출력(output) 파워를 도시한 것이고, 도 12b는 열화 인자 감지 물질로 종이를 사용하였을 때의 입력(input) 파워에 따른 출력(output) 파워를 도시한 것이다.FIG. 12A shows the output power according to the input power when the phenolphthalein solution is used as the deterioration factor sensing material, FIG. 12B shows the output power when the paper is used as the deterioration factor sensing material, Output power according to power.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 페놀프탈레인 용액을 열화 인자 감지 물질로 사용하는 도 12a가 종이를 열화 인자 감지 물질로 사용하는 도 12b보다 조사된 광 대비 출력된 광의 변화폭이 크지만, 종이를 열화 인자 감지 물질로 사용하였을 경우에도, 조사된 광 대비 출력된 광의 변화폭이 명확히 나타나는 것을 알 수 있다.12A and 12B, although FIG. 12A using a phenolphthalein solution as a deterioration factor sensing material shows a large variation width of output light compared to FIG. 12B using paper as a deterioration factor sensing material, It can be seen that the variation range of the output light is clearly exhibited even when used as a sensing material.
도 12c는 및 도 12d는 상태(condition)에 따른 빛의 세기(δP)를 도시한 것이다.FIG. 12C and FIG. 12D show the intensity of light P according to the condition.
도 12c는 pH7의 페놀프탈레인 용액(pheno-pH7)의 빛의 세기를 1로 하였을 때, pH9의 페놀프탈레인 용액(pheno-pH9) 및 pH13의 페놀프탈레인 용액(pheno-pH13)의 상대적인 빛의 세기 값을 도시하였다.12C shows relative light intensity values of a phenolphthalein solution (pheno-pH 9) of pH 9 and a phenolphthalein solution (pheno-pH 13) of pH 13 when the light intensity of a phenolphthalein solution (pheno-pH 7) .
도 12c를 참조하면, 초록색 광원과 보색 관계인 붉은색을 띄는 pH13의 페놀프탈레인 용액(pheno-pH13)에서 빛이 흡수되어, 빛의 세기가 감소하였다. 즉, 페놀프탈레인 용액의 pH 에 따라 빛의 세기 값이 변화되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 12C, light was absorbed in the phenolphthalein solution (pheno-pH 13) having a pH of 13 which is complementary to the green light source, and the intensity of light was decreased. That is, it can be seen that the intensity value of the light changes according to the pH of the phenolphthalein solution.
도 12d는 흰색 종이(white paper)를 사용하였을 때의 빛의 세기(δP)를 1로 하였을 때, 붉은색 종이(red paper)의 상대적인 빛의 세기 값을 도시하였다.FIG. 12D shows relative light intensity values of a red paper when the intensity of light (ΔP) when white paper is used is 1.
도 12d 를 참조하면, 초록색 광원과 보색 관계인 붉은색 종이(red paper)에서 빛이 흡수되어, 빛의 세기가 감소하였다. 즉, 종이의 색에 따라 빛의 세기 값이 변화되는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 12D, light is absorbed from a red paper having a complementary relationship with a green light source, and the intensity of light is reduced. That is, the intensity value of the light changes according to the color of the paper.
따라서, 도 8a 내지 12d를 참조하면, 약 450nm의 파장은 파란 색을 나타내고, 550nm는 초록 색을 나타내며, 650nm는 붉은 색을 나타낸다.Therefore, referring to Figs. 8A to 12D, a wavelength of about 450 nm represents blue color, 550 nm represents green color, and 650 nm represents red color.
또한, 파란 색 또는 붉은 색 물질이 특정 파장대역에서 흡수율이 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서 광원으로 파란 색 또는 붉은 색을 사용하고, 열화 인자 감지 물질 또한 파란 색 또는 붉은 색 물질을 사용하면, 뛰어난 광학형 부식 모니터링 시스템 성능을 나타낼 수 있다.Also, it can be seen that the blue or red material shows a high absorption rate in a specific wavelength band. Therefore, using blue or red light as a light source and using a blue or red material as a deterioration factor sensing material, can demonstrate excellent optical corrosion monitoring system performance.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
101, 102: 광학형 부식 모니터링 시스템 110: 광원부
120, 201, 310, 310: 베이스 121, 320: 클래딩부
130, 202: 반응 구조체 140: 감지부
150: 전원부 211: 코어부
220: 제거 영역
131, 230, 331, 332: 열화 인자 감지 물질101, 102: Optical corrosion monitoring system 110: Light source unit
120, 201, 310, 310:
130, 202: reaction structure 140:
150: Power supply unit 211: Core unit
220: removal area
131, 230, 331, 332: deterioration factor detecting substance
Claims (14)
상기 발생된 광을 내부로 입사 받아, 입사된 광을 전반사 시키는 광섬유 기반의 베이스;
상기 베이스의 표면 외곽을 포위하도록 배치되고, 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 상기 광의 광학적 변화를 발생시키는 복수의 반응 구조체; 및
상기 복수의 반응 구조체의 각각에 대한 상기 발생된 광학적 변화에 대한 감지 데이터를 수집하는 감지부
를 포함하고,
상기 복수의 반응 구조체는 상기 열화 인자가 확산되는 방향을 따라 상기 베이스의 표면 외각에 일정 간격으로 이격되도록 배치되어 상기 열화 인자의 침투 속도를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
A light source for generating light;
An optical fiber-based base for receiving the generated light and totally reflecting the incident light;
A plurality of reaction structures arranged to surround the outer surface of the base and reacting specifically with the deterioration factor to transmit the light totally reflected to generate an optical change of the light; And
A sensing unit for collecting sensing data on the generated optical change for each of the plurality of reaction structures,
Lt; / RTI >
Wherein the plurality of reaction structures are spaced apart from each other at a predetermined interval on an outer surface of the base along a direction in which the deterioration factor is diffused to monitor a penetration rate of the deterioration factor.
상기 광학적 변화는,
상기 반응 구조체의 상기 전반사되는 광에 대한 컬러 변화 및 형광 세기의 변화 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The optical change may comprise:
Wherein the reaction structure has at least one of color change and fluorescence intensity change with respect to the total reflection light.
상기 베이스는
코어부; 및
상기 코어부와 접촉하여 포위하는 클래딩부를 포함하고,
상기 코어부보다 낮은 굴절률을 갖는 상기 클래딩부를 사용하여 상기 코어부에 입사된 빛을 전반사 시키는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The base
A core portion; And
And a cladding portion surrounding and surrounding the core portion,
Wherein the cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion is used to totally reflect light incident on the core portion.
상기 베이스는 광섬광 케이블인 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein said base is a fiber optic cable.
상기 복수의 반응 구조체는,
상기 코어부; 및
상기 코어부와 표면 외곽에 형성되는 열화 인자 감지 물질
을 포함하고,
상기 열화 인자에 특이적으로 반응하여 전반사되는 광을 투과시켜 상기 광의 광학적 변화를 발생시키는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the plurality of reaction structures comprise
The core portion; And
The core part and the deterioration factor sensing material
/ RTI >
Wherein the light is specifically reacted with the deterioration factor to transmit the light totally reflected to cause an optical change of the light.
상기 복수의 반응 구조체는,
상기 열화 인자 감지 물질의 컬러에 의존하여 상기 입사된 광의 흡수율(Absorption ratio)이 변화되는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the plurality of reaction structures comprise
Wherein an absorption ratio of the incident light is changed depending on a color of the deterioration factor sensing material.
상기 복수의 반응 구조체는,
상기 열화 인자와 반응 하여, 상기 입사된 광의 광 에너지를 감소시키는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of reaction structures comprise
Wherein the optical corrosion monitoring system reacts with the degradation factor to reduce optical energy of the incident light.
상기 열화 인자 감지 물질은
6-메톡시-N-(3-술포프로일)퀴놀리늄(6-methoxy-N-(3-sulfoproyl)quinolinium; SPQ), N-(에톡시카보닐메틸)-6-메톡시 퀴놀리늄 브로마이드(N-(ethoxycarbonylmethyl)-6-methoxyquinolinium bromide; MQAE), 루시제닌(Lucigenin), Mercuraborand-3, 유기 발광체-금 나노파티클 하이브리드(Organic Fluorophore-gold nanoparticle hybrids), 퀴닌 설페이트(Quinine sulphate), 염화코발트 육수화물(CoCl2ㆍ6H2O) 및 페놀프탈레인(phenolphthalein) 중 적어도 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 6,
The deterioration factor sensing material
Methoxy-N- (3-sulfoproyl) quinolinium (SPQ), N- (ethoxycarbonylmethyl) -6-methoxyquin (MQAE), Lucigenin, Mercuraborand-3, Organic Fluorophore-gold nanoparticle hybrids, Quinine sulphate, , Cobalt chloride hexahydrate (CoCl 2 .6H 2 O), and phenolphthalein.
상기 열화 인자는
염화 이온(Cl-), 이산화탄소(CO2) 및 황산이온(SO4 2-) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The deterioration factor is
Chloride ion (Cl -), carbon dioxide (CO 2) and sulfate ions (SO 4 2-) type optical corrosion monitoring system, characterized in that of at least one.
상기 광원부는 상기 베이스의 일단에 배치되고, 상기 감지부는 상기 베이스의 일단에 대향하는 타단에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the light source unit is disposed at one end of the base, and the sensing unit is disposed at the other end opposite to one end of the base.
상기 광원부는 상기 베이스의 일단에 배치되고, 상기 감지부는 상기 복수의 반응 구조체의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the light source unit is disposed at one end of the base, and the sensing unit is disposed at an upper portion of the plurality of reaction structures.
상기 광학형 부식 모니터링 시스템은
상기 감지부를 통하여 상기 수집된 감지 데이터를 상기 광학형 부식 모니터링 시스템과 연동하는 외부 애플리이션으로 전송하는 통신 모듈
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템
The method according to claim 1,
The optical corrosion monitoring system
And a communication module for transmitting the collected sensing data to an external application interlocked with the optical corrosion monitoring system through the sensing unit
Further comprising an optical corrosion monitoring system
상기 광학형 부식 모니터링 시스템은
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학형 부식 모니터링 시스템.The method according to claim 1,
The optical corrosion monitoring system
A power supply unit for supplying power to the light source unit
Further comprising: an optical corrosion monitoring system.
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