KR102020988B1 - 응력을 감지하기 위한 커패시터형 저항 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서는, 대상체와 대면하며, 제1 금속 또는 도전성 물질로 이루어지는 제1 층; 상기 제1 층에서 상기 대상체에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 절연되는 제2 층; 및 상기 제2 층에서 상기 대상체에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 제2 금속 또는 상기 도전성 물질로 이루어지는 제3 층을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 층에 의해 정해지는 제1 기설정 캐패시턴스(Capacitance) 값과 외부요인에 의해 상기 제1 층의 변형 또는 상기 대상체의 변형으로 변화되는 제1 변화 캐패시턴스 값을 비교하여 상기 대상체의 변형을 감지하는 것을 특징으로 한다.

Description

응력을 감지하기 위한 커패시터형 저항 센서{Capacitor Type Resistance Sensor for detecting stress}
본 발명은 응력을 감지하기 위한 커패시터형 저항 센서에 관한 것으로, 대상체의 균열 또는 붕괴를 용이하게 감지하는 센서에 관한 것이다.
건축물의 보(Beam), 천장, 기둥(Column)이나 벽면과 같은 건축 구조물에서는, 노후, 설계나 시공부실, 초과 하중, 균열, 지진, 바람 등의 여러 원인에 의해 변형이 발생하게 된다.
이러한 변형은 구조물 전체가 한 방향으로 기울어지는 것도 있지만, 부분적인 변형 및/또는 기울어짐에 의하여 전체 건축 구조물의 붕괴나 도괴를 초래하여 큰 사고로 이어진다.
특히 위험이 어느 정도 예상이 되는 부분의 상시 모니터링이 필요한 경우, 또는 측정/판단이 필요한 부분에 센서의 부착이 어려운 경우 현재 측정/판단하는 데는 적절한 수단이 없는 실정이다.
일반적으로 경사는 기울기 측정기(Tilt meter)나 수평계를 사용하고, 변형은 전기 저항 변화를 이용하는 스트레인 게이지나 유도 인덕턴스를 이용하는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)등을 사용한다.
이들 장비는 모두 고가이고, 장치의 크기가 크며, 정밀도가 매우 부족하여, 상시 및 대면적을 모니터링하기에는 부족함이 있는 문제점이 있다.
따라서, 현재에는 상기와 같은 문제점을 해결하고 저렴한 비용으로 위험을 사전에 감지할 수 있는 시스템을 구축하여 인명 피해와 재산 피해를 최소화할 수 있도록 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동일한 두 금속 판 내에 절연체를 두어 한쪽 금속판이 응력을 받을 때 금속내 불규칙한 결정간 마찰로 인해 0.1 ~ 50 mV 전위차가 발생하는 일종의 열전 현상 원리와 절연체에 부착된 동일한 두 금속 중 한 금속을 분리하여 절연체면에 마찰을 가했을 경우 마찰에너지에 의해 절연체 표면의 미세한 수분과 금속의 화학반응 활성화 및 열전 현상이 동시에 발생하여 양쪽의 극이 동일한 금속임에도 200 ~ 500 mV의 높은 전위차가 발생하는 일종의 부식-열전 현상을 이용한다. 이러한 구조를 이루고 있는 금속판 사이 절연체는 일반적인 커패시터보다 낮거나 유사한 0.1 MΩ ~10 GΩ의 저항의 절연 물질을 두 금속판 사이에 두어 커패시터 성질을 가진 저항 형태의 센서가 된다. 절연체의 저항이 높을수록 대상체의 미세한 내부 응력이나 미세한 변형을 감지할 수 있는데, 이때, 출력신호가 불안정하고 노이즈가 많다. 커패시터 형태의 저항 센서는 커패시터와 저항을 묶은 형태로 매우 작고 얇게 제작할 수 있으며, 대상체 물질에서 발생하는 노이즈를 줄여주는 효과로 안정적인 신호를 얻을 수 있다. 또한 대상체에 삽입하여 발생되는 부식 및 열전효과를 이용하여 대상체의 균열, 수분유입, 내부 응력에 따른 공간 발생 등을 효과적으로 감지할 수 있는 대상체의 응력을 감지하기 위한 커패시터형 저항 센서를 제공하기 위한 목적이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서는, 대상체와 대면하며, 제1 금속으로 이루어지는 제1 층; 상기 제1 층에서 상기 대상체에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 절연되는 제2 층; 및 상기 제2 층에서 상기 대상체에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 제2 금속으로 이루어지는 제3 층을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 층에 의해 정해지는 제1 기설정 캐패시턴스(Capacitance) 값과 외부요인에 의해 상기 제1 층의 변형 또는 상기 대상체의 변형으로 변화되는 제1 변화 캐패시턴스 값을 비교하여 상기 대상체의 변형을 감지하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제1 층은, 수분을 유입시키는 수분 유입홀을 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 층 내지 제3 층은, 순서대로 적층되어 패드 형태를 이룰 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 층은, 몸체를 형성하고, 상기 제2 층은, 상기 제3 층을 둘러싸도록 적층되고, 상기 제1 층은, 상기 제2 층을 둘러싸도록 적층되되 상기 대상체에 대면하여 삽입되도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 층의 상단에 형성되는 머리부; 상기 제3 층의 중앙에 형성되는 몸체부; 및 상기 제3 층의 하단에 형성되는 단말부를 포함하고, 상기 머리부는, 단면적이 상기 몸체부의 단면적보다 크도록 형성되고, 상기 단말부는, 하측으로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되되, 상기 몸체부 및 상기 단말부의 상기 제1 층은, 적어도 일부의 외면에 나사산을 가지도록 형성되어 나사의 형태를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 수분 유입홀은, 상기 제1 층 및 상기 제2 층을 연통하여 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은, 금속이나 탄소 또는 금속과 탄소의 화합물인 전도성 물질이며 상기 제1 금속은, 상기 제2 금속과 서로 다른 종류의 금속일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은, 금속이나 탄소 또는 금속과 탄소의 화합물인 전도성 물질이며, 상기 제1 금속은, 상기 제2 금속과 서로 동일한 종류의 금속일 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 층은, 0.5 메가 옴(M?) 에서 10기가 옴(G?)의 저항을 가지는 절연층일 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 층은, 세라믹, 저항에 사용되는 물질과 콘덴서 유전체 물질을 사용하는 합성수지 또는 고저항을 가지는 유무기 화합물 중 어느 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 층과 상기 대상체 사이에 형성되며, 상기 제1 층의 자연적인 산화 또는 인위적 산화 피막처리에 의해 형성되는 산화층을 더 포함하고, 상기 대상체의 변형의 감지는, 상기 제1 내지 제3 층 및 상기 산화층에 의해 정해지는 제2 기설정 캐패시턴스 값과 상기 제1 층 및 상기 산화층의 변형으로 변화되는 제2 변화 캐패시턴스 값을 비교하여 감지할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 층은, 수분을 유입시키는 수분 유입홀을 형성하고, 상기 수분 유입홀은, 절연체가 메워져, 상기 절연체와 상기 대상체의 마찰에 의해 상기 대상체의 변형을 감지하는 것을 특징으로 하는 전도성 물질의 응력을 감지할 수 있다.
구체적으로, 제1 층 내지 제3 층 중 어느 하나의 끝 부분에 커패시터가 연결되어, 변형을 감지할 수 있다.
본 발명에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서는, 부식 및 열전효과를 이용하여 대상체의 변형을 감지할 수 있어 다양한 형태로 제작이 가능하고 저렴하게 제작이 가능한 효과가 있으며, 이로 인해 센서의 부착이 어려운 다양한 부분에 센싱이 가능해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서는, 대상체에 부착될 수 있는 패드 형태를 가짐으로써, 다양한 대상체에 구조적 변경없이 측정이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서는, 대상체에 삽입할 수 있는 나사 형태를 가짐으로써 대상체에 견고하게 고정된 상태에서 측정이 가능하고, 저렴하게 다량 제작될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 저면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
여기서 기술되는 본 발명의 센서(1~3)의 실시 예들은 각각 서로 조합되어 구성될 수 있으며, 각 구성들의 추가가 서로 교차로 이루어질 수 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)는, 제1 층(11), 제2 층(12), 제3 층(13) 및 산화층(O)을 포함한다.
이하 도 1을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)를 설명하도록 한다.
제1 층(11)은, 대상체(A)와 대면하며, 제1 금속 또는 도전성 물질로 이루어지고, 후술할 제2 층(12) 및 제3 층(13)과 순서대로 적층되는 패드(Pad)의 형태를 가질 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)는, 제1 층(11)이 대상체(A)에 부착될 수 있는 패드 형태를 가짐으로써, 다양한 대상체(A)에 구조적 변경없이 측정이 가능한 효과가 있다.
여기서 제1 금속은, 금속 또는 도전성 물질로 구성되어 있다.
제1 층(11)은, 제3 층(13)과의 거리, 제2 층(12) 및 제3 층(13)을 형성하는 물질에 의한 영향 등에 의해 제1 기설정 캐패시턴스(Capacitance) 값을 정하도록 할 수 있다.
또한, 제1 층(11)은, 외부 요인(대상체(A)의 균열로 인한 충격 또는 부식에 의한 외력 등)에 의해 변형될 수 있으며, 이러한 변형으로 인한 제3 층(13)과의 거리 변화, 응력이나 마찰로 인한 표면의 부식의 차이 등으로 부식(Galvanic corrosion) 및 열전 효과(Thermoelectric)가 발생하여 캐패시턴스 값이 변화할 수 있다. 이때, 변화되는 캐패시턴스 값을 제1 변화 캐패시턴스 값이라 할 수 있다. 이 경우 제1 층(11)뿐만 아니라 대상체(A)의 변형으로 인해 제1 변화 캐패시턴스 값이 변화할 수도 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)는, 제1 기설정 캐패시턴스 값과 제1 변화 캐패시턴스 값을 비교하여 대상체(A)의 변형을 감지할 수 있다. 여기서 대상체(A)의 변형은 균열, 수분유입, 내부 응력에 따른 공간 발생을 의미하며, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)는, 대상체(A)의 이러한 균열, 수분유입, 내부 응력에 따른 공간 발생을 매우 용이하게 감지할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)는, 부식(Galvanic corrosion) 및 열전 효과(Thermoelectric)를 이용하여 대상체(A)의 변형을 감지할 수 있어 대상체(A)가 콘크리트, 유리, 철 등 도전체, 비도전체를 가리지 않고 센싱이 가능하며, 다양한 형태로 제작이 가능하고 저렴하게 제작이 가능한 효과가 있으며, 이로 인해 센서(1)의 부착이 어려운 다양한 부분에도 센싱이 가능해지는 효과가 있다.
이하 도 9를 통해서 설명해보도록 한다.
도 9에서 (a),(d)는 센서(1)가 대상체(A; (a)는 비금속, (d)는 금속인 경우)에 부착된 경우를 나타낸 도면이고, (b)는 센서(1)가 대상체(A)에 삽입된 것을 나타낸 도면이다. 여기서 우측 구리가 제1 층(11), 절연체가 제2 층(12), 좌측 구리가 제3 층(13)이라고 하면, 동일한 두 구리 금속 판(11,13) 내에 절연체(12)를 두어 한쪽 금속판(11)이 응력을 받을 때 금속 내(13) 불규칙한 결정간 마찰로 인해 일례로 10mV (대략 0.1 ~ 50 mV) 전위차가 발생하는 일종의 열전 현상 원리를 이용할 수 있다.
또한, 도 9에서 (c)는, 센서(1)에 수분유입홀(14)이 형성된 경우 대상체(A; 금속인 경우)에 부착된 경우를 나타낸 도면이다.
여기서 역시 우측 구리가 제1 층(11), 절연체가 제2 층(12), 좌측 구리가 제3 층(13)이라고 하면, 절연체(12)에 부착된 동일한 두 금속(11,13) 중 한 금속(11)을 분리하여 절연체(12)면에 마찰을 가했을 경우 마찰에너지에 의해 절연체(12) 표면의 미세한 수분과 금속(11)의 화학반응 활성화 및 열전 현상이 동시에 발생하여 양쪽의 극이 동일한 금속임에도 200mV(대략 200 ~ 500 mV)의 높은 전위차가 발생하는 일종의 나노 열 부식-열전 현상을 이용할 수 있다.
여기서 수분 유입홀(14)은 제2 층(12)의 절연제 물질로 채워질 수 있다.
이러한 구조를 이루고 있는 금속판(11,13) 사이 절연체(12)는 일반적인 캐패시터보다 낮은 0.5 MΩ ~10 GΩ의 저항의 절연 물질(12)을 두 금속판(11,13) 사이에 두어 캐페시터 성질을 가진 저항 형태의 센서(1)가 된다.
이러한 형태의 센서(1)는 대상체(A) 전도성 물질에서 발생하는 노이즈를 줄여주는 효과로 안정적인 신호를 얻을 수 있어 대상체(A)에 삽입하여 발생되는 부식 및 열전효과를 이용하여 대상체(A)의 균열, 수분유입, 내부 응력에 따른 공간 발생 등을 효과적으로 감지할 수 있는 전도성 물질의 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서(1)가 제공될 수 있다.
또한, 제1 층(11)은, 수분 유입홀(14)을 더 포함할 수 있다.
수분 유입홀(14)은, 제1 층(31)에 형성되되, 제1 층(31)에 수분을 유입하도록 홀의 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해서, 센서(1)는, 수분이 제1 층(11)까지 유입이 용이해져, 누수로 인한 제1 층(11)의 표면 부식으로 전위차가 발생하고 외력에 의해 대상체(A)의 응력이 변할 때, 제1 층(11) 마찰 활성화 등으로 부식(galvanic corrosion) 및 열전 효과(Thermoelectric)가 더욱 강해지고 그로 인해 발생하는 캐패시턴스 값(제2 변화 캐패시턴스 값)이 더욱 크게(200~500mV) 변화할 수 있다.
제2 층(12)은, 제1 층(11)에서 대상체(A)에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 제1 층(11)에 적층 형성되는 패드(Pad) 형태로 형성될 수 있고, 절연된다. 이와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)는, 제2 층(12)이 대상체(A)에 부착될 수 있는 패드 형태를 가짐으로써, 다양한 대상체(A)에 구조적 변경없이 측정이 가능한 효과가 있다.
제2 층(12)은, 0.1 메가 옴(MΩ) 내지 10기가 옴(GΩ)의 저항을 가지는 절연층일 수 있으며, 바람직하게는 저항 재료인 세라믹 또는 저항 값이 높은 저항 재료 물질과 커패시터 유전체 재료로 사용하는 물질 중 하나일 수 있다.
제3 층(13)은, 제2 층(12)에서 대상체(A)에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 제2 금속으로 이루어질 수 있고, 제1 층(11) 및 제2 층(12)과 순서대로 적층되는 패드(Pad)의 형태를 가질 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)는, 제3 층(13)이 대상체(A)에 부착될 수 있는 패드 형태를 가짐으로써, 다양한 대상체(A)에 구조적 변경없이 측정이 가능한 효과가 있다.
여기서, 제2 금속은, 금속 또는 도전성 물질로 구성되어 있다.
제3 층(13)은, 제1 층(11)과의 거리, 제1 층(11) 및 제2 층(12)을 형성하는 물질에 의한 영향 등에 의해 제1 기설정 캐패시턴스(Capacitance) 값을 정하도록 할 수 있다.
산화층(O)은, 제1 층(11)과 대상체(A) 사이에 형성되며, 제1 층(11)의 자연적인 산화 또는 인위적인 산화 피막 처리에 의해 형성될 수 있다.
산화층(O)은, 제1 층(11)의 산화에 의해서 제1 층(11)의 외면에 적층 형성될 수 있으며, 이 역시 패드(Pad) 형태를 가질 수 있다.
산화층(O)은, 제1 층(11)의 지속적인 부식을 억제하여 센서의 내구성을 유지하는데 도움을 줄 수 있다.
산화층(O)은, 대상체(A)가 금속인 경우, 제1 층(11)과의 거리, 제1 층(11) 내지 제3 층(13)을 형성하는 물질에 의한 영향 등에 의해 제2 기설정 캐패시턴스(Capacitance) 값을 정하도록 할 수 있다.
또한, 산화층(O)은, 외부 요인(대상체(A)의 균열)에 의해 변형될 수 있으며, 이러한 변형으로 대상체(A)와 마찰로 인한 산화층(0)이 손상으로 손상부위의 부식 활성화 등으로 커패시턴스 값이 변화할 수 있다. 이때, 변화되는 캐패시턴스 값을 제2 변화 캐패시턴스 값이라 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 제1 층 내지 제3 층 중 어느 하나의 끝 부분에 커패시터가 연결되어, 변형을 감지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서(2)는, 제1 층(21), 제2 층(22), 제3 층(23) 및 산화층(O)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서(2)는, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서(1)에서 설명한 제1 내지 제3 층(11~13)과 패드 형태가 아닌 봉의 형태를 가지는 것에 그 차이가 있다.
따라서, 이하 도 2를 참고로 하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서(2)를 설명 시 이러한 형태에 대해서 중점적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서(2)는, 대상체(A)에 삽입되도록 봉의 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서(2)는, 제3 층(23)이 몸체를 형성하고, 제2 층(22)이 제3 층(23)을 둘러싸도록 적층되며, 제1 층(21)은 제2 층(22)을 둘러싸도록 적층되되 대상체(A)에 대면하여 대상체(A)에 삽입되도록 형성될 수 있다.
이때, 제1 층(21)의 외면에 산화층(O)이 형성될 수 있으며, 이 산화층(O)은, 제1 층(21)의 외면을 둘러싸도록 적층될 수 있으며, 산화층(O)이 대상체(A)에 삽입되도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서(2)는, 대상체(A)에 삽입할 수 있는 봉 형태를 가짐으로써 다양한 부위에 대상체(A)에 삽입된 상태에서 측정이 가능하여 고정력이 강화되고, 더불어 봉 형태를 띔으로써 저렴하게 다량 제작될 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서의 개념도, 도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서의 사시도, 도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서의 단면도, 도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서의 저면도, 도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서의 정면도이고 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서의 평면도이다.
도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 센서(3)는, 제1 층(31), 제2 층(32), 제3 층(33), 수분 유입홀(34) 및 산화층(O)을 포함한다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서(2)에서 설명한 제1 내지 제3 층(21~23)과 봉 형태가 아닌 나사의 형태를 가지는 것, 그리고 수분 유입홀(34)이 추가 형성되는 것에 그 차이가 있다.
따라서, 이하 도 3 내지 도 8을 참고로 하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 센서(3)를 설명 시 이러한 형태와 수분 유입홀(34)에 대해서 집중하여 설명하도록 한다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 대상체(A)에 삽입되어 고정될 수 있도록 나사의 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 제3 층(33)의 상단에 머리부(301)가 형성되고, 제3 층(33)의 중앙에 몸체부(302)가 형성되며, 제3 층(33)의 하단에 단말부(303)가 형성될 수 있다.
머리부(301)는, 단면적이 몸체부(302)의 단면적보다 크도록 형성될 수 있으며, 단말부(303)는, 단면적이 하측으로 갈수록 작아지도록 형성될 수 있다.
이때, 제2 층(32)은 제3 층(33)을 둘러싸도록 적층되며, 제1 층(31)은 제2 층(32)을 둘러싸도록 적층되되 대상체(A)에 대면하여 대상체(A)에 삽입되도록 형성될 수 있다. 물론 제1 층(31)의 외면에 산화층(O)이 형성될 수 있으며, 이 산화층(O)은, 제1 층(31)의 외면을 둘러싸도록 적층될 수 있고, 산화층(O)이 대상체(A)에 삽입되도록 형성될 수 있다.
머리부(301)는, 몸체부(302)와 일체형으로 형성될 수 있음은 물론이며, 동일한 소재로 형성될 수 있다.
또한, 머리부(301)는, 제1 층(31)과 제3 층(33)의 변화를 외부에서 측정할 수 있도록 제1 층(31) 및 제3 층(33)과 외부를 연결하는 통로가 형성될 수 있다.
이에 더해 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 몸체부(301) 및 단말부(303)의 제1 층(31)에 적어도 일부의 외면에 나사산(311)을 가지도록 형성되어 센서(3)가 나사의 형태를 가지도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 대상체(A)에 삽입할 수 있는 나사 형태를 가짐으로써 다양한 부위에 대상체(A)에 견고하게 고정된 상태에서 측정이 가능하고, 저렴하게 다량 제작될 수 있는 효과가 있다.
또한, 단말부(303)는, 제1 층(31)으로만 형성 즉, 제1 층(31)의 소재로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 수분 유입홀(34)을 더 포함할 수 있다.
수분 유입홀(34)은, 제1 층(31)에 형성되되, 제1 층(31)에 수분을 유입하도록 홀의 형태로 형성될 수 있다. 이때, 수분 유입홀(34)은, 제1 층(31)뿐만 아니라 제2 층(32)까지 관통하도록 제1 및 제2 층(31,32)을 연통 형성될 수도 있다.
이를 통해서, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 수분이 제1 내지 제2 층(31,32)까지 유입이 용이해져, 제1 내지 제2 층(31,32)의 변형이 더욱 심해져 제3 층(33)과의 거리 변화, 응력이나 마찰로 인한 표면의 부식의 차이 등으로 부식(Galvanic Corrosion) 및 열전 효과(Thermoelectric)가 더욱 강해지고 그로 인해 발생하는 커패시턴스 값(제1 내지 제2 변화 커패시턴스 값)이 더욱 크게 변화할 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 대상체(A)가 부식 등으로 피해를 입을 경우 더욱 측정 감도가 민감해지는 효과가 있다.
또한, 수분 유입홀(34)은 절연체로 채워질 수 있다.
이를 통해서, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서(3)는, 대상체(A)와 직접적으로 마찰하게 되어, 부식(Galvanic corrosion) 및 열전효과(Thermoelectric)가 더욱 강해지고 그로 인해 발생하는 캐패시턴스 값(제1 내지 제2 변화 캐패시턴스 값)이 더욱 크게 변화할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 센서(1,2,3)는, 전도성 물질의 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서로 부식 및 열전효과를 이용하여 대상체의 변형을 감지할 수 있어 다양한 형태로 제작이 가능하고 저렴하게 제작이 가능한 효과가 있으며, 이로 인해 센서의 부착이 어려운 다양한 부분에 센싱이 가능해지는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1,2,3: 센서 11: 제1 층
12: 제2 층 13: 제3 층
14: 수분유입홀 21: 제1 층
22: 제2 층 23: 제3 층
301: 머리부 302: 몸체부
303: 단말부 31: 제1 층
311: 나사산 32: 제2 층
33: 제3 층 34: 수분유입홀
A: 대상체 O: 산화층

Claims (13)

  1. 대상체와 대면하며, 제1 금속 또는 도전성 물질로 이루어지는 제1 층;
    상기 제1 층에서 상기 대상체에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 절연되는 제2 층; 및
    상기 제2 층에서 상기 대상체에 대면하는 방향의 반대 방향으로 형성되며, 제2 금속 또는 상기 도전성 물질으로 이루어지는 제3 층을 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 층에 의해 정해지는 제1 기설정 캐패시턴스(Capacitance) 값과 외부요인에 의해 상기 제1 층의 변형 또는 상기 대상체의 변형으로 변화되는 제1 변화 캐패시턴스 값을 비교하여 상기 대상체의 변형을 감지하며,
    상기 제1 층은,
    수분을 유입시키는 수분 유입홀을 형성하고,
    상기 수분 유입홀은,
    절연체가 메워져, 상기 절연체와 상기 대상체의 마찰 또는 부식에 의해 상기 대상체의 변형을 감지하는 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 층 내지 제3 층은,
    순서대로 다중 적층되어 패드 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 층은, 몸체를 형성하고,
    상기 제2 층은, 상기 제3 층을 둘러싸도록 적층되고,
    상기 제1 층은, 상기 제2 층을 둘러싸도록 적층되되 상기 대상체에 대면하여 삽입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3 층의 상단에 형성되는 머리부;
    상기 제3 층의 중앙에 형성되는 몸체부; 및
    상기 제3 층의 하단에 형성되는 단말부를 포함하고,
    상기 머리부는, 단면적이 상기 몸체부의 단면적보다 크도록 형성되고,
    상기 단말부는, 하측으로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되되,
    상기 몸체부 및 상기 단말부의 상기 제1 층은,
    적어도 일부의 외면에 나사산을 가지도록 형성되어 나사의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 수분 유입홀은,
    상기 제1 층을 연통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은,
    금속 또는 도전체인 물질이며,
    상기 제1 금속은, 상기 제2 금속과 서로 같은 종류의 도전성 물질인 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은,
    금속 또는 도전체인 물질이며,
    상기 제1 금속은, 상기 제2 금속과 서로 다른 종류의 도전성 물질인 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 층은,
    0.1 메가 옴(MΩ) 에서 10기가 옴(GΩ)의 저항을 가지는 절연층인 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 층과 상기 대상체 사이에 형성되며, 상기 제1 층의 산화에 의해 형성되는 산화층을 더 포함하고,
    상기 대상체의 변형의 감지는,
    상기 제1 내지 제3 층 및 상기 산화층에 의해 정해지는 제2 기설정 캐패시턴스 값과 상기 제1 층 및 상기 산화층의 변형으로 변화되는 제2 변화 캐패시턴스 값을 비교하여 감지하는 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    제1 층 내지 제3 층 중 어느 하나의 끝 부분에 커패시터가 연결되어, 변형을 감지하는 것을 특징으로 하는 응력을 감지하기 위한 콘덴서형 저항 센서.

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3102881B2 (ja) * 1989-12-19 2000-10-23 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ガス組成検出用の抵抗測定センサおよびこの抵抗測定センサの製造方法
US20070234818A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Sauer-Danfoss Aps Object having a layer of conducting material forming a sensing device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201315992D0 (en) * 2013-09-09 2013-10-23 Afc Energy Plc Fuel cells and method of manufacture
WO2016159245A1 (ja) * 2015-03-31 2016-10-06 株式会社ＮｅｊｉＬａｗ 通電路付部材及び通電路のパターニング方法、部材変化計測方法
KR101907190B1 (ko) * 2015-07-28 2018-10-11 심충식 누설 감지 장치 및 그 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3102881B2 (ja) * 1989-12-19 2000-10-23 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ガス組成検出用の抵抗測定センサおよびこの抵抗測定センサの製造方法
US20070234818A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Sauer-Danfoss Aps Object having a layer of conducting material forming a sensing device

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