KR102148972B1 - Apparatus for monitoring the structural integrity of a heterojoint member and method for monitoring the structural integrity of a heterojoint member using the apparatus - Google Patents

Apparatus for monitoring the structural integrity of a heterojoint member and method for monitoring the structural integrity of a heterojoint member using the apparatus Download PDF

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KR102148972B1
KR102148972B1 KR1020190038013A KR20190038013A KR102148972B1 KR 102148972 B1 KR102148972 B1 KR 102148972B1 KR 1020190038013 A KR1020190038013 A KR 1020190038013A KR 20190038013 A KR20190038013 A KR 20190038013A KR 102148972 B1 KR102148972 B1 KR 102148972B1
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adhesive
structural integrity
resistance
tensile force
heterojunction
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박영빈
이호민
노형도
이인용
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울산과학기술원
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for monitoring a structural integrity of a heterojoint member and a method of monitoring a structural integrity of a heterojoint member using the apparatus thereof. According to the present invention, the apparatus for monitoring the structural integrity of the heterojoint member comprises: a first member made of a first conductive material; a second member placed by being spaced apart from the first member and made of a second conductive material; and an adhesive member placed between the first member and the second member to adhere the first member and the second member, having elasticity, and made of a third conductive material which is different from the first conductive material and the second conductive material. A tensile force is applied to the first member and the second member from the outside to make the first member and the second member be separated from each other. A change in resistance of the adhesive member due to the tensile force is measured by the control unit to detect whether or not there is damage in the adhered part between the first member and the second member. Accordingly, the present invention has merits to easily determine whether or not there is damage in the heterojoint member just by measuring a change in resistance.

Description

이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치 및 그 장치를 이용한 구조 건전성 모니터링 방법{Apparatus for monitoring the structural integrity of a heterojoint member and method for monitoring the structural integrity of a heterojoint member using the apparatus}Apparatus for monitoring the structural integrity of a heterojoint member and method for monitoring the structural integrity of a heterojoint member using the apparatus}

본 발명은 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치 및 그 장치를 이용한 구조 건전성 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종접합 부재에 가해지는 외력에 의한 저항 변화를 측정하여 이종접합 부재의 파손 여부를 감지하는 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치 및 그 장치를 이용한 구조 건전성 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structural integrity monitoring device of a heterojunction member and a structural integrity monitoring method using the device, and more particularly, to detect whether or not the heterojunction member is damaged by measuring a change in resistance due to an external force applied to the heterojunction member. It relates to an apparatus for monitoring structural integrity of a heterojunction member and a method for monitoring structural integrity using the apparatus.

일반적으로 항공기나 교량의 건전성을 진단하는 데 가장 널리 사용되는 기법은, 육안 검사, 음향 반출(Acoustic emission:AE), 와전류(Eddy current), 초음파(Ultrasonics), X선 투과시험(X-ray radiography) 등으로 검사 인력과 장비를 투입하여 정기적으로 검사를 수행한다. 이 중에서 육안 검사는 간단하지만 정확도가 낮고, 초음파나 X선 투과시험 등은 정확도는 높지만 고가의 장비 및 전문 인력이 필요하여 비용적인 측면에서 문제가 있다. 따라서 기계나 시설물에 대한 저비용이면서도 간편하고 정확도가 높은 건전성 모니터링 장치의 개발이 필요한 실정이다.In general, the most widely used techniques for diagnosing the health of aircraft or bridges are visual inspection, acoustic emission (AE), eddy current, ultrasonics, and X-ray radiography. ), etc. to carry out inspections regularly. Among them, the visual inspection is simple but the accuracy is low, and the accuracy of the ultrasound or X-ray transmission test is high, but there is a problem in terms of cost due to the need for expensive equipment and professional manpower. Therefore, there is a need to develop a soundness monitoring device with high accuracy and low cost for machines and facilities.

대한민국등록특허 제10-1289862호Korean Patent Registration No. 10-1289862

본 발명은 이종접합 부재에 가해지는 외력에 의한 저항 변화를 측정하여 이종접합 부재의 파손 여부를 감지하는 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치 및 그 장치를 이용한 구조 건전성 모니터링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a structural integrity monitoring device for a heterojunction member that detects whether or not a heterojunction member is damaged by measuring a change in resistance due to an external force applied to the heterojunction member, and a structural integrity monitoring method using the device. .

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 제1도전성 물질로 형성되는 제1부재, 상기 제1부재와 이격되어 배치되고, 제2도전성 물질로 형성되는 제2부재 및 상기 제1부재와 상기 제2부재 사이에 배치되어 상기 제1부재와 상기 제2부재를 접착하며, 신축성을 가지고, 상기 제1도전성 물질 및 상기 제2도전성 물질과는 상이한 제3도전성 물질로 형성되는 접착부재를 포함하고 상기 제1부재와 상기 제2부재가 분리되도록 외부로부터 상기 제1부재 및 상기 제2부재에 인장력이 가해지고, 상기 인장력에 의해 상기 접착부재의 저항이 변하는 것을 제어부로 측정하여 상기 제1부재와 상기 제2부재의 접착 부분의 파손여부를 감지하는 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, the present invention provides a first member formed of a first conductive material, a second member disposed spaced apart from the first member, and formed of a second conductive material, and the first member and the second member. And an adhesive member disposed between the two members to bond the first member and the second member, and having elasticity, and formed of a third conductive material different from the first conductive material and the second conductive material, and the When a tensile force is applied to the first member and the second member from the outside so that the first member and the second member are separated, a change in resistance of the adhesive member by the tensile force is measured by a control unit, and the first member and the second member are separated from each other. It provides a structural integrity monitoring device of a heterojunction member that detects whether or not the bonding portion of the second member is damaged.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 플레이트 형상이고, 도전성을 가지는 제1부재를 준비하고, 플레이트 형상이고, 도전성을 가지는 제2부재를 준비하며, 상기 제1부재 및 상기 제2부재의 사이에 배치되고 신축성 및 도전성을 갖는 접착부재를 준비하고, 상기 접착부재와 접착되는 상기 제1부재 및 상기 제2부재의 면을 각각 플라즈마 처리하며, 상기 제1부재 및 상기 제2부재를 플라즈마 처리된 면이 서로 마주보도록 평행하게 배치하고, 상기 제1부재 및 상기 제2부재의 플라즈마 처리된 면을 상기 접착부재로 접착하는 시편 제조단계, 상기 시편 제조단계에서 제조된 시편의 저항 변화를 측정하기 위한 제어부를 연결하고, 상기 제1부재 및 상기 제2부재에 평행한 방향으로 인장력을 가하고, 상기 인장력을 증가시키면서 상기 시편의 저항 변화를 측정하는 저항 측정단계, 상기 제어부가 상기 저항 측정단계에서 측정된 저항 변화를 이용하여 상기 시편의 파손여부를 판단하는 모니터링 단계를 포함하는 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a plate-shaped, conductive first member, a plate-shaped, conductive second member is prepared, and between the first member and the second member An adhesive member disposed on the surface and having elasticity and conductivity is prepared, surfaces of the first member and the second member adhered to the adhesive member are respectively plasma-treated, and the first member and the second member are plasma-treated. A specimen manufacturing step in which the surfaces are arranged in parallel so that they face each other, and the plasma-treated surfaces of the first member and the second member are adhered with the adhesive member, for measuring the resistance change of the specimen manufactured in the specimen manufacturing step. A resistance measurement step of connecting a control unit, applying a tensile force in a direction parallel to the first member and the second member, and measuring a change in resistance of the specimen while increasing the tensile force, and the control unit measures the resistance change in the resistance measurement step. It provides a method for monitoring structural integrity of a heterojunction member including a monitoring step of determining whether or not the specimen is damaged by using a change in resistance.

본 발명에 따른 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치 및 그 장치를 이용한 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The apparatus for monitoring structural integrity of a heterojunction member according to the present invention and a method for monitoring structural integrity of a heterojunction member using the apparatus have the following effects.

첫째, 저항변화를 측정하는 것만으로 이종접합 부재의 파손여부를 쉽게 판단할 수 있는 장점이 있다.First, there is an advantage of being able to easily determine whether or not the heterojunction member is damaged simply by measuring the resistance change.

둘째, 저항이 증가하는 시점에서 접착부재의 스트레인을 계산함으로써, 접착부재의 탄성한계를 도출할 수 있다.Second, the elastic limit of the adhesive member can be derived by calculating the strain of the adhesive member at the point when the resistance increases.

셋째, 제1부재, 접착부재 및 제2부재가 모두 도전성 물질로 형성되어서 구조가 간단하고 제작이 용이한 장점이 있다.Third, since the first member, the adhesive member and the second member are all formed of a conductive material, the structure is simple and the manufacturing is easy.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 Ⅱ-Ⅱ선을 취한 단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 장치의 제1부재 및 제2부재의 일면에 플라즈마 처리를 하기 전과 후의 물에 대한 접촉각을 나타낸 사진이다.
도 4는 도 3에 따른 플라즈마 처리 과정에서 플라즈마 처리를 하는 횟수를 변화시키면서 접촉각을 측정한 실험자료이다.
도 5는 도 1에 따른 장치에 인장력을 가할 때, 접착부재의 변형 모습을 나타내는 모식도이다.
도 6은 도 1에 따른 장치에 가해진 인장력, 그 인장력에 의한 접착부재의 스트레인 및 저항의 변화를 나타내는 실험자료이다.
도 7은 도 1에 따른 장치에 인장력을 가하고, 장치의 저항 변화를 측정하여 접착부재가 탄성한계를 초과하여 파손되는지를 판단하는 방법을 나타내는 블록도이다.1 is a perspective view of an apparatus for monitoring structural integrity of a heterojunction member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the device according to FIG. 1 taken along line II-II.
FIG. 3 is a photograph showing a contact angle with water before and after plasma treatment on one surface of a first member and a second member of the apparatus according to FIG. 1.
4 is an experimental data of measuring a contact angle while varying the number of times of plasma treatment in the plasma treatment process according to FIG. 3.
5 is a schematic diagram showing a deformation of an adhesive member when a tensile force is applied to the apparatus according to FIG. 1.
6 is an experimental data showing a tensile force applied to the device according to FIG. 1 and a change in strain and resistance of an adhesive member by the tensile force.
7 is a block diagram illustrating a method of determining whether an adhesive member is damaged beyond an elastic limit by applying a tensile force to the device according to FIG. 1 and measuring a change in resistance of the device.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치(100)는 제1부재(110), 접착부재(120), 제2부재(130), 제어부(140) 및 도전성 라인들(150)을 포함한다. 상기 제1부재(110)는 플레이트 형상이고, 도전성을 갖는다. 물론 상기 제1부재(110)의 형상은 얼마든지 변경이 가능하다.1 and 2, the structural integrity monitoring apparatus 100 of a heterojunction member according to an embodiment of the present invention includes a first member 110, an adhesive member 120, a second member 130, and a control unit. 140 and conductive lines 150. The first member 110 has a plate shape and has conductivity. Of course, the shape of the first member 110 can be changed as much as possible.

상기 제1부재(110)는 도전성 물질인 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, carbon fiber reinforced plastic)으로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제1부재(110)를 스틸(steel)이나 알루미늄 등의 다른 도전성 물질로 변경이 가능하다. 상기 제1부재(110)는 상기 접착부재(120)보다 인장강도가 더 큰 물질로 형성된다. 이는 외력이 상기 제1부재(110)에 가해져서 상기 제1부재(110) 및 상기 접착부재(120)가 인장력을 받을 때, 상기 접착부재(120)보다 상기 제1부재(110)가 먼저 파손되는 것을 막기 위함이다. 상기 제1부재(110)는 일면에 산소 플라즈마 처리를 한다. 이는 상기 제1부재(110)의 일면에 상기 도전성 접착부재(120)를 배치할 때 접착을 용이하게 하기 위함이다. 이에 대해서는 도 3에서 자세하게 설명한다.The first member 110 is formed of a conductive material, carbon fiber reinforced plastic (CFRP). However, the present invention is not limited thereto, and the first member 110 may be changed to another conductive material such as steel or aluminum. The first member 110 is formed of a material having a higher tensile strength than the adhesive member 120. This is because when an external force is applied to the first member 110 and the first member 110 and the adhesive member 120 receive a tensile force, the first member 110 is damaged earlier than the adhesive member 120. It is to prevent it from becoming. The first member 110 is treated with oxygen plasma on one surface. This is to facilitate adhesion when disposing the conductive adhesive member 120 on one surface of the first member 110. This will be described in detail in FIG. 3.

상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110)의 일면의 일부에 형성된다. 물론 상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110)의 일면의 전부에 형성될 수도 있다. 그리고 상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110)와 상이한 도전성 물질로 형성된다. 물론 상기 접착부재(120)는 상기 제2부재(130)와도 상이한 도전성 물질로 형성된다. 본 실시예에서 상기 접착부재(120)는 은(Ag) 파우더가 포함된 도전성 에폭시(conductive epoxy) 수지로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 도전성 접착부재(120)를 도전성을 갖는 다른 물질로 변경이 가능하다.The adhesive member 120 is formed on a part of one surface of the first member 110. Of course, the adhesive member 120 may be formed on the entire surface of the first member 110. In addition, the adhesive member 120 is formed of a conductive material different from the first member 110. Of course, the adhesive member 120 is formed of a conductive material different from that of the second member 130. In this embodiment, the adhesive member 120 is formed of a conductive epoxy resin containing silver (Ag) powder. However, the present invention is not limited thereto, and the conductive adhesive member 120 may be changed to another material having conductivity.

상기 접착부재(120)는 신축성을 가진다. 즉, 상기 접착부재(120)는 상기 접착부재(120)에 외력으로 인장력이 작용할 때, 탄성 한계점까지 변형되고, 외력이 제거되면 복원력에 의해 원상태로 되돌아오는 탄성물질이다. 물론 상기 접착부재(120)는 외력으로 탄성 한계점을 초과하게 되는 경우에는 파손되어 끊어지고 원상 회복이 되지 않는다.The adhesive member 120 has elasticity. That is, the adhesive member 120 is an elastic material that is deformed to an elastic limit point when a tensile force acts on the adhesive member 120 by an external force, and returns to its original state by a restoring force when the external force is removed. Of course, when the adhesive member 120 exceeds the elastic limit point by an external force, it is broken and broken, and the original state is not restored.

상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 사이에 배치되어 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)와 접착할 때, 상기 제1부재(110)에 접착하는 면적과 상기 제2부재(130)에 접착하는 면적이 동일하도록 형성된다. 이는 상기 접착부재(120)에 가해지는 힘의 균형을 위함이다. 또한 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)와 접착하는 상기 접착부재(120)의 단면적을 동일하게 설정하기 위함이다.When the adhesive member 120 is disposed between the first member 110 and the second member 130 to adhere to the first member 110 and the second member 130, the first It is formed such that an area adhered to the member 110 and an area adhered to the second member 130 are the same. This is to balance the force applied to the adhesive member 120. In addition, it is to set the same cross-sectional area of the adhesive member 120 bonded to the first member 110 and the second member 130.

그리고 상기 접착부재(120)는 상기 제1부재의 일측 단부에 접착된다. 그리고 상기 제1부재(110)와 평행하게 배치되는 상기 제2부재(130)의 타측 단부에 접착된다. 즉, 상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110)와 상기 제2부재(130)가 평행하게 배치될 때, 상기 제1부재(110)의 우측 단부 및 상기 제2부재(130)의 좌측 단부와 각각 접착된다. 따라서 상기 제1부재(110)의 좌측 단부 및 상기 제2부재(130)의 우측 단부에 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)와 평행한 방향으로 인장력이 작용하면 상기 접착부재(120)는 큰 힘을 받기 때문에 작은 힘으로도 상기 접착부재(120)의 파손여부를 확인할 수 있는 장점이 있다.In addition, the adhesive member 120 is adhered to one end of the first member. In addition, it is adhered to the other end of the second member 130 disposed parallel to the first member 110. That is, when the first member 110 and the second member 130 are disposed in parallel, the adhesive member 120 is formed at the right end of the first member 110 and the second member 130. It is bonded to the left end respectively. Therefore, when a tensile force acts on the left end of the first member 110 and the right end of the second member 130 in a direction parallel to the first member 110 and the second member 130, the adhesive member Since 120 receives a large force, there is an advantage of being able to check whether the adhesive member 120 is damaged even with a small force.

상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110)와 상기 제2부재(130)를 연결하는 역할을 한다. 또한 상기 접착부재(120)는 도전성 물질로써, 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)와 연결되어 상기 제1부재(110), 상기 접착부재(120) 및 상기 제2부재(130)를 통해 전류가 흐를 수 있도록 한다.The adhesive member 120 serves to connect the first member 110 and the second member 130. In addition, the adhesive member 120 is a conductive material and is connected to the first member 110 and the second member 130 to be connected to the first member 110, the adhesive member 120, and the second member ( 130) to allow current to flow.

그리고 상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)보다 인장강도가 더 작은 물질로 형성된다. 즉, 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)를 접착하여 연결하는 상기 접착부재(120)의 파손 여부를 정확하게 측정하기 위해서는 외력에 의해 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)가 먼저 파손됨으로써 저항이 증가하는 것을 방지해야 하기 때문이다.In addition, the adhesive member 120 is formed of a material having a lower tensile strength than the first member 110 and the second member 130. That is, in order to accurately measure the damage of the adhesive member 120 connecting the first member 110 and the second member 130 by bonding, the first member 110 and the second member 110 This is because the member 130 must be prevented from first being damaged, thereby preventing an increase in resistance.

상기 제2부재(130)는 스틸(steel)로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제2부재(130)를 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, carbon fiber reinforced plastic)이나 알루미늄 등의 다른 도전성 물질로 변경이 가능하다. 상기 제2부재(130)는 상기 제1부재(110)와 평행하게 배치된다. 이는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)에 외력으로 인장력이 가해질 때, 상기 인장력이 상기 제1부재(110), 상기 접착부재(120) 및 상기 제2부재(130)에 효율적으로 전달되도록 하기 위함이다.The second member 130 is formed of steel. However, the present invention is not limited thereto, and the second member 130 may be changed to another conductive material such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or aluminum. The second member 130 is disposed parallel to the first member 110. This is because when a tensile force is applied to the first member 110 and the second member 130 as an external force, the tensile force is applied to the first member 110, the adhesive member 120 and the second member 130. This is to ensure efficient delivery.

상기 제2부재(130)는 상기 접착부재(120)보다 인장강도가 더 큰 물질로 형성된다. 이는 외력이 상기 제2부재(130)에 가해져서 상기 제2부재(130) 및 상기 접착부재(120)가 인장력을 받을 때, 상기 접착부재(120)보다 상기 제2부재(130)가 먼저 파손되는 것을 막기 위함이다. 상기 제2부재(130)는 일면에 산소 플라즈마 처리를 한다. 이는 상기 제2부재(130)의 일면에 상기 접착부재(120)를 배치할 때 접착을 용이하게 하기 위함이다. 이에 대해서는 도 3에서 자세하게 설명한다.The second member 130 is formed of a material having a higher tensile strength than the adhesive member 120. This is because when an external force is applied to the second member 130 and the second member 130 and the adhesive member 120 receive a tensile force, the second member 130 is damaged earlier than the adhesive member 120. It is to prevent it from becoming. The second member 130 is treated with oxygen plasma on one surface. This is to facilitate adhesion when placing the adhesive member 120 on one surface of the second member 130. This will be described in detail in FIG. 3.

상기 제어부(140)는 상기 도전성 라인(150)을 통해 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)와 전기적으로 연결된다. 상기 제어부(140)는 상기 제1부재(110)와 상기 제2부재(130)가 분리되도록 외부로부터 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)에 인장력이 가해질 때, 상기 인장력에 의해 상기 접착부재(120)로 연결된 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 저항 변화를 측정한다. 그리고 상기 저항 저항 변화를 측정함으로써 상기 제1부재(110)와 상기 제2부재(130)가 상기 접착부재(120)로 연결된 부분에서 상기 인장력에 의해 파손이 발생하는지를 감지한다.The control unit 140 is electrically connected to the first member 110 and the second member 130 through the conductive line 150. When a tensile force is applied to the first member 110 and the second member 130 from the outside so that the first member 110 and the second member 130 are separated, the control unit 140 applies to the tensile force. As a result, resistance changes of the first member 110 and the second member 130 connected to the adhesive member 120 are measured. In addition, by measuring the change in resistance resistance, it is sensed whether or not breakage occurs due to the tensile force at a portion where the first member 110 and the second member 130 are connected by the adhesive member 120.

상기 제어부(140)는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)에 가해지는 인장력, 상기 인장력의 변화에 따른 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 저항 변화를 시각적으로 표시하는 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이부(미도시)를 통해 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)에 인장력이 어느 정도 작용하고 있는지, 상기 인장력에 의해 상기 제1부재(110), 상기 접작부재(120) 및 상기 제2부재(130)의 스트레인은 어느 정도인지를 간편하게 알 수 있다.The control unit 140 is a tensile force applied to the first member 110 and the second member 130, the resistance change of the first member 110 and the second member 130 according to the change in the tensile force It may further include a display unit (not shown) that visually displays. To what extent the tensile force is applied to the first member 110 and the second member 130 through the display unit (not shown), the first member 110 and the attachment member 120 are ) And the strain of the second member 130 can be easily known.

또한 상기 제어부(140)는 상기 인장력의 변화에 따라 상기 저항이 변할 때, 상기 저항이 감소하면 녹색 불이 켜지고, 상기 저항이 증가하면 붉은색 불이 켜지는 램프(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 램프(미도시)는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)에 가해진 외력에 의해 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 저항이 어떻게 변해가는지를 시각적으로 편리하게 알 수 있도록 하는 장점이 있다.In addition, the controller 140 may further include a lamp (not shown) that turns on a green light when the resistance decreases and a red light when the resistance increases when the resistance changes according to a change in the tensile force. have. The lamp (not shown) visually shows how the resistance of the first member 110 and the second member 130 changes due to an external force applied to the first member 110 and the second member 130. It has the advantage of being able to know conveniently.

그리고 상기 제어부(140)는 상기 인장력의 변화에 따라 상기 저항이 감소하다가 급격하게 증가하면, 그 시점의 외력의 크기, 상기 장치(100)의 스트레인 및 저항 값을 기록하여 저장하는 메모리부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 메모리부(미도시)는 상기 저항의 변화 경향이 변경되는 시점의 값을 저장해 둠으로써, 상기 장치(100)의 저항 변화 과정 전체를 모니터링 하지 않더라도 상기 장치(100)가 외력에 의해 어느 시점에 파손되는지를 쉽게 찾을 수 있는 장점이 있다.In addition, when the resistance decreases and then increases rapidly according to the change in the tensile force, the controller 140 records and stores the magnitude of the external force at that time, the strain and resistance values of the device 100 (not shown). ) May be further included. The memory unit (not shown) stores a value at a point in time at which the change tendency of the resistance is changed, so that the device 100 may not monitor the entire resistance change process of the device 100 by an external force. It has the advantage of being able to easily find out if it is broken.

상기 도전성 라인(150)은 전선으로 형성된다. 상기 도전성 라인(150)은 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)와 상기 제어부(140)를 전기적으로 연결한다.The conductive line 150 is formed of an electric wire. The conductive line 150 electrically connects the first member 110 and the second member 130 to the control unit 140.

도 3을 참조하면, 도 3은 도 1의 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130) 중 상기 접착부재(120)가 배치되는 면 각각에 물방울을 떨어뜨려 접촉각을 측정한 것을 나타낸다. 다만 상기 물방울을 떨어뜨리는 면에 산소 플라즈마 처리를 하기 전과 후의 상기 물방울의 접촉각을 측정한 것을 나타낸다. 먼저 스틸로 형성되는 상기 제1부재(110)의 경우 산소 플라즈마 처리를 하기 전에는 상기 물방울의 접촉각이 91.7도 이다가 상기 산소 플라즈마 처리를 한 후에는 상기 물방울의 접촉각이 65.5도가 된 것을 알 수 있다. 이는 상기 산소 플라즈마 처리를 통해 상기 제1부재(110)에서 상기 산소 플라즈마 처리를 한 면의 접착력이 향상된 것을 의미한다. 또한 알루미늄의 경우에도 산소 플라즈마 처리를 하기 전에는 상기 물방울의 접촉각이 78.7도 이다가 상기 산소 플라즈마 처리 후에는 상기 물방울의 접촉각이 30.1도로 크게 감소한 것을 알 수 있다. 따라서 상기 제2부재(120)의 경우에도 상기 산소 플라즈마 처리를 한 면의 접착력이 향상된 것으로 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, FIG. 3 shows a measurement of a contact angle by dropping water droplets on each of the first member 110 and the second member 130 of FIG. 1 on which the adhesive member 120 is disposed. . However, it represents the measurement of the contact angle of the water droplets before and after the oxygen plasma treatment on the surface where the water droplets are dropped. First, in the case of the first member 110 formed of steel, it can be seen that the contact angle of the water droplets is 91.7 degrees before the oxygen plasma treatment is performed, and the contact angle of the water droplets becomes 65.5 degrees after the oxygen plasma treatment. This means that the adhesion of the surface of the first member 110 subjected to the oxygen plasma treatment is improved through the oxygen plasma treatment. In the case of aluminum, it can be seen that the contact angle of the water droplets is 78.7 degrees before the oxygen plasma treatment, and the contact angle of the water droplets is significantly reduced to 30.1 degrees after the oxygen plasma treatment. Therefore, even in the case of the second member 120, it can be seen that the adhesion of one surface subjected to the oxygen plasma treatment is improved.

도 4를 참조하면, 도 4는 도 3에 따른 산소 플라즈마 처리의 횟수를 변경하면서 상기 산소 플라즈마 처리된 면에 떨어뜨린 물방울의 접촉각을 측정한 실험자료이다. 이에 따르면 스틸로 형성되는 상기 제1부재(110) 및 알루미늄으로 형성되는 상기 제2부재(130) 모두 상기 산소 플라즈마 처리 횟수가 25회 내지 30회에 이르기까지는 상기 물방울의 접촉각이 감소하는 것을 알 수 있다. 이에 따르면 상기 산소 플라즈마 처리의 횟수가 25회 내지 30회에 이르기까지는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130) 중에서 상기 산소 플라즈마 처리가 된 면의 접착력이 계속하여 증가한다는 것을 알 수 있다. 하지만 상기 산소 플라즈마 처리 횟수가 30회를 초과하는 경우에는 상기 물방울의 접촉각이 증가하는 경향을 보인다. 이에 따르면 상기 산소 플라즈마 처리 횟수가 30회를 초과하는 경우에는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130) 중에서 상기 산소 플라즈마 처리가 된 면의 접착력이 오히려 감소한다는 것을 알 수 있다. 이는 상기 산소 플라즈마 처리가 된 면이 상기 산소 플라즈마 처리로 인하여 파손이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 접착력 향상을 위한 산소 플라즈마 처리는 특정한 횟수까지 그 효율성이 증가하다가 오히려 효율성이 감소하는 시점이 있으므로 상기 산소 플라즈마 처리 횟수도 조절이 필요하다.Referring to FIG. 4, FIG. 4 is experimental data obtained by measuring the contact angle of water droplets dropped on the oxygen plasma-treated surface while changing the number of oxygen plasma treatments according to FIG. 3. Accordingly, it can be seen that the contact angle of the water droplet decreases until the number of oxygen plasma treatments reaches 25 to 30 times for both the first member 110 formed of steel and the second member 130 formed of aluminum. have. According to this, it can be seen that the adhesion of the oxygen plasma-treated surface of the first member 110 and the second member 130 continues to increase until the number of oxygen plasma treatments reaches 25 to 30 times. have. However, when the number of oxygen plasma treatment exceeds 30 times, the contact angle of the water droplets tends to increase. According to this, it can be seen that when the number of oxygen plasma treatments exceeds 30, the adhesive force of the surface of the first member 110 and the second member 130 to which the oxygen plasma treatment has been applied decreases. It may be determined that the oxygen plasma-treated surface is damaged due to the oxygen plasma treatment. That is, the oxygen plasma treatment for improving the adhesion of the first member 110 and the second member 130 increases the efficiency up to a specific number of times, and then decreases the efficiency. Therefore, it is necessary to adjust the number of oxygen plasma treatments. Do.

도 5 및 6을 참조하면, 도 5 및 6은 도 1에 따른 장치(100)에 인장력을 가할 때, 상기 장치(100)의 변형 모습고 그때의 저항 변화를 나타낸다. 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)에 평행방향으로 인장력이 가해지면 상기 접착부재(120)에 변형이 발생한다. 즉, 인장력이 증가할수록 상기 접착부재(120)는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)와의 접착 면적은 변하지 않지만, 길이가 줄어든다. 그러므로 도선의 전기저항이 도선의 단면적에 반비례하고 도선의 길이에 비례하는 원리로부터 상기 접착부재(120)는 단면적이 변하지 않으면서 길이가 줄어들기 때문에 인장력이 증가할수록 길이가 줄어들어서 저항이 감소하게 된다. 다만, 이러한 저항감소는 신축성을 가진 상기 접착부재(120)가 탄성한계점 내에서 변형되는 동안에만 유지된다. 즉, 상기 접착부재(120)의 탄성한계점을 초과하는 인장력이 작용하면 상기 접착부재(120)는 파손되기 때문에, 상기 접착부재(120)로 연결되는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 저항은 급격하게 증가한다.5 and 6, when a tensile force is applied to the device 100 according to FIG. 1, the device 100 is deformed and shows a change in resistance at that time. When a tensile force is applied to the first member 110 and the second member 130 in a parallel direction, deformation occurs in the adhesive member 120. That is, as the tensile force increases, the bonding area of the bonding member 120 with the first member 110 and the second member 130 does not change, but the length decreases. Therefore, from the principle that the electrical resistance of the conductor is inversely proportional to the cross-sectional area of the conductor and is proportional to the length of the conductor, the length of the adhesive member 120 decreases without changing the cross-sectional area. As the tensile force increases, the length decreases and the resistance decreases. . However, this reduction in resistance is maintained only while the adhesive member 120 having elasticity is deformed within the elastic limit point. That is, since the adhesive member 120 is damaged when a tensile force exceeding the elastic limit point of the adhesive member 120 is applied, the first member 110 and the second member connected to the adhesive member 120 The resistance of 130 increases rapidly.

도 6의 그래프를 참조하면, P는 외력으로써의 인장력을, 스트레인은 상기 접착부재(120)의 변형 정도를, R은 저항을 나타낸다. 그래프에서 스트레인이 1.4와 1.6 사이일 때 저항은 급격하게 변화한다. 이는 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)보다 인장강도가 작은 상기 접착부재(120)에 인장력에 의한 변화가 발생한 것을 의미한다. 즉, 저항이 급격하게 변화하는 시점에 상기 접착부재(120)에 파손이 발생하여 상기 제1부재(110)와 상기 제2부재(130)를 전기적으로 연결하는 상기 접착부재(120)가 그 기능을 상실한 것으로 볼 수 있다.Referring to the graph of FIG. 6, P denotes tensile force as an external force, strain denotes the degree of deformation of the adhesive member 120, and R denotes resistance. In the graph, when the strain is between 1.4 and 1.6, the resistance changes rapidly. This means that a change occurs due to a tensile force in the adhesive member 120 having a smaller tensile strength than the first member 110 and the second member 130. That is, the adhesive member 120 electrically connecting the first member 110 and the second member 130 due to damage to the adhesive member 120 at a time when the resistance rapidly changes is performed. Can be seen as lost.

도 7을 참조하면, 도 7은 도 1에 따른 장치(100)를 이용하여 이종 접합 부재의 구조 건전성을 모니터링 하는 방법을 나타낸다. 먼저 플레이트 형상이고, 도전성을 가지는 제1부재(110)를 준비하고, 플레이트 형상이고, 도전성을 가지는 제2부재(130)를 준비한다. 그리고 신축성 및 도전성을 갖고, 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)를 접착하기 위한 상기 접착부재(120)를 준비한다. 상기 접착부재(120)와 접착될 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 면을 각각 산소 플라즈마 처리한다. 그리고 상기 산소 플라즈마 처리한 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 면을 상기 접착부재(120)를 이용하여 접착함으로써 시편을 제조한다. 이때 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)는 평행하게 배치한다.Referring to FIG. 7, FIG. 7 shows a method of monitoring structural integrity of a heterojunction member using the apparatus 100 according to FIG. 1. First, a plate-shaped, conductive first member 110 is prepared, and a plate-shaped, conductive second member 130 is prepared. In addition, the adhesive member 120 is prepared to have elasticity and conductivity, and for bonding the first member 110 and the second member 130 to each other. The surfaces of the first member 110 and the second member 130 to be adhered to the adhesive member 120 are treated with oxygen plasma, respectively. Then, a specimen is manufactured by bonding the surfaces of the first member 110 and the second member 130 treated with the oxygen plasma using the adhesive member 120. At this time, the first member 110 and the second member 130 are arranged in parallel.

다음으로 상기 제1부재(110)와 상기 제2부재(130)에 인장력을 가해서 상기 접착부재(120)를 변형시킨다. 상기 인장력을 증가시키면서 상기 제1부재(110) 및 상기 제2부재(130)의 저항 변화를 측정한다. 상기 저항변화 측정결과 상기 저항이 감소하는 경우 상기 접착부재(120)가 탄성한계 내에서 변형되는 것으로 판단하고, 상기 저항변화 측정결과 상기 저항이 증가하는 경우 상기 접착부재(120)가 탄성한계를 초과하여 변형되어 파손된 것으로 판단한다. 상기 판단은 상기 저항 변화 결과를 바탕으로 관찰자가 직접 판단할 수도 있고, 도 1 및 도 2에서 설명한 상기 제어부(140)에서 할 수도 있다.Next, a tensile force is applied to the first member 110 and the second member 130 to deform the adhesive member 120. The change in resistance of the first member 110 and the second member 130 is measured while increasing the tensile force. As a result of the resistance change measurement, when the resistance decreases, it is determined that the adhesive member 120 is deformed within the elastic limit, and when the resistance increases as a result of the resistance change measurement, the adhesive member 120 exceeds the elastic limit. It is determined that it is deformed and damaged. The determination may be directly determined by the observer based on the result of the resistance change, or may be performed by the controller 140 described in FIGS. 1 and 2.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치
110: 제1부재
120: 접착부재
130: 제2부재
140: 제어부
150: 도전성 라인100: device for monitoring structural integrity of heterojunction members
110: first member
120: adhesive member
130: second member
140: control unit
150: conductive line

Claims (11)

제1도전성 물질로 형성되는 제1부재;
상기 제1부재와 이격되어 배치되고, 제2도전성 물질로 형성되는 제2부재; 및
상기 제1부재와 상기 제2부재 사이에 배치되어 상기 제1부재와 상기 제2부재를 접착하며, 신축성을 가지고, 상기 제1도전성 물질 및 상기 제2도전성 물질과는 상이한 제3도전성 물질로 형성되는 접착부재를 포함하고
상기 제1부재와 상기 제2부재가 분리되도록 외부로부터 상기 제1부재 및 상기 제2부재에 인장력이 가해지고, 상기 인장력에 의해 상기 접착부재의 저항이 변하는 것을 제어부로 측정하여 상기 제1부재와 상기 제2부재의 접착 부분의 파손여부를 감지하는 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.A first member formed of a first conductive material;
A second member disposed to be spaced apart from the first member and formed of a second conductive material; And
It is disposed between the first member and the second member to adhere the first member and the second member, has elasticity, and is formed of a third conductive material different from the first conductive material and the second conductive material Including an adhesive member
When a tensile force is applied to the first member and the second member from the outside so that the first member and the second member are separated, a change in resistance of the adhesive member by the tensile force is measured by a control unit, and the first member and the second member are separated from each other. A device for monitoring structural integrity of a heterojunction member that detects whether or not the adhesive portion of the second member is damaged. 청구항 1에 있어서,
상기 제1부재는 플레이트 형상을 가지고,
상기 제2부재는 플레이트 형상을 가지고,
상기 제1부재와 상기 제2부재는 서로 평행하게 배치되고,
상기 인장력은 상기 제1부재와 상기 제2부재에 평행한 방향으로 가해지는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The first member has a plate shape,
The second member has a plate shape,
The first member and the second member are disposed parallel to each other,
The tensile force is applied in a direction parallel to the first member and the second member,
A device for monitoring structural integrity of heterojunction members. 청구항 2에 있어서,
상기 접착부재는,
상기 제1부재의 일측 단부에 형성되고,
상기 제2부재의 타측 단부에 형성되며,
상기 제1부재에 접착되는 면적과 상기 제2부재에 접착되는 면적이 동일하게 형성되는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.The method according to claim 2,
The adhesive member,
It is formed at one end of the first member,
It is formed on the other end of the second member,
The area bonded to the first member and the area bonded to the second member are formed equally,
A device for monitoring structural integrity of heterojunction members. 청구항 1에 있어서,
상기 제1부재는,
스틸(steel), 알루미늄 및 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, carbon fiber reinforced plastic) 중 어느 하나로 형성되는 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The first member,
A device for monitoring structural integrity of a heterojunction member formed of any one of steel, aluminum and carbon fiber reinforced plastic (CFRP). 청구항 1에 있어서,
상기 제2부재는,
스틸(steel), 알루미늄 및 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, carbon fiber reinforced plastic) 중 어느 하나로 형성되는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The second member,
Formed from any one of steel, aluminum and carbon fiber reinforced plastic (CFRP),
A device for monitoring structural integrity of heterojunction members. 청구항 1에 있어서,
상기 접착부재는 도전성 에폭시(conductive epoxy) 수지를 포함하는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The adhesive member comprises a conductive epoxy resin,
A device for monitoring structural integrity of heterojunction members. 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인장력에 의해서 상기 접착부재가 변형되어 저항이 감소하면, 상기 접착부재는 상기 접착부재의 탄성한계를 초과하지 않은 범위에서 변형된 것으로 판단하는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The control unit,
When the adhesive member is deformed by the tensile force and the resistance is reduced, determining that the adhesive member is deformed within a range not exceeding the elastic limit of the adhesive member,
A device for monitoring structural integrity of heterojunction members. 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인장력에 의해서 상기 접착부재가 변형되어 저항이 증가하면, 상기 접착부재는 상기 접착부재의 탄성한계를 초과하여 변형된 것으로 판단하는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The control unit,
When the adhesive member is deformed by the tensile force to increase resistance, determining that the adhesive member is deformed beyond the elastic limit of the adhesive member,
A device for monitoring structural integrity of heterojunction members. 플레이트 형상이고, 도전성을 가지는 제1부재를 준비하고, 플레이트 형상이고, 도전성을 가지는 제2부재를 준비하며, 상기 제1부재 및 상기 제2부재의 사이에 배치되고 신축성 및 도전성을 갖는 접착부재를 준비하고, 상기 접착부재와 접착되는 상기 제1부재 및 상기 제2부재의 면을 각각 플라즈마 처리하며, 상기 제1부재 및 상기 제2부재를 플라즈마 처리된 면이 서로 마주보도록 평행하게 배치하고, 상기 제1부재 및 상기 제2부재의 플라즈마 처리된 면을 상기 접착부재로 접착하는 시편 제조단계;
상기 시편 제조단계에서 제조된 시편의 저항 변화를 측정하기 위한 제어부를 연결하고, 상기 제1부재 및 상기 제2부재에 평행한 방향으로 인장력을 가하고, 상기 인장력을 증가시키면서 상기 시편의 저항 변화를 측정하는 저항 측정단계;
상기 제어부가 상기 저항 측정단계에서 측정된 저항 변화를 이용하여 상기 시편의 파손여부를 판단하는 모니터링 단계를 포함하는 이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 방법.A plate-shaped, conductive first member is prepared, a plate-shaped, conductive second member is prepared, and an adhesive member having elasticity and conductivity is disposed between the first member and the second member. And plasma-treated surfaces of the first member and the second member adhered to the adhesive member, respectively, and placing the first member and the second member in parallel so that the plasma-treated surfaces face each other, and the A specimen manufacturing step of bonding the plasma-treated surfaces of the first member and the second member with the adhesive member;
A control unit for measuring the resistance change of the specimen manufactured in the specimen manufacturing step is connected, a tensile force is applied in a direction parallel to the first member and the second member, and the change in resistance of the specimen is measured while increasing the tensile force. Measuring the resistance;
And a monitoring step of determining, by the control unit, whether or not the specimen is damaged by using a change in resistance measured in the resistance measuring step. 청구항 9에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인장력에 의해서 상기 접착부재가 변형되어 저항이 감소하면, 상기 접착부재는 상기 접착부재의 탄성한계를 초과하지 않은 범위에서 변형된 것으로 판단하는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 방법.The method of claim 9,
The control unit,
When the adhesive member is deformed by the tensile force and the resistance is reduced, determining that the adhesive member is deformed within a range not exceeding the elastic limit of the adhesive member,
Method for monitoring structural integrity of heterojunction members. 청구항 9에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인장력에 의해서 상기 접착부재가 변형되어 저항이 증가하면, 상기 접착부재는 상기 접착부재의 탄성한계를 초과하여 변형된 것으로 판단하는,
이종접합 부재의 구조 건전성 모니터링 방법.The method of claim 9,
The control unit,
When the adhesive member is deformed by the tensile force to increase resistance, determining that the adhesive member is deformed beyond the elastic limit of the adhesive member,
Method for monitoring structural integrity of heterojunction members.
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KR101289862B1 (en) 2010-12-13 2013-07-24 세이프텍(주) Supersound auto sensing system
KR20180129352A (en) * 2017-05-26 2018-12-05 울산과학기술원 Monitoring method of CFRP damage

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