KR102176165B1 - 케이블형 누액감지센서 - Google Patents

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KR102176165B1
KR102176165B1 KR1020200027348A KR20200027348A KR102176165B1 KR 102176165 B1 KR102176165 B1 KR 102176165B1 KR 1020200027348 A KR1020200027348 A KR 1020200027348A KR 20200027348 A KR20200027348 A KR 20200027348A KR 102176165 B1 KR102176165 B1 KR 102176165B1
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Abstract

본 발명은 케이블형 누액감지센서에 관한 것으로, 나란히 한 쌍의 감지선을 위치시킨 다음 산 또는 알칼리 용액 등에 강한 테프론 실 재질에 의해 한 쌍의 감지선이 길이방향으로 등간격을 유지하도록 편조함으로써 저항 및 전도도 방식에 의해 누액을 감지함은 물론 정전용량방식으로 물, 산, 알칼리, 오일, 유기용제 등의 누액을 감지할 수 있도록 한 케이블형 누액감지센서르 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은 누액을 감지하기 위한 제1감지선과, 전원을 공급하기 위하여 상기 제1감지선과 나란히 꼬여진 제1전원선을 갖는 제1케이블부; 누액을 감지하기 위한 제2감지선과, 전원을 공급하기 위하여 상기 제2감지선과 나란히 꼬여진 제2전원선을 갖는 제2케이블부; 내화학성 또는 내약품성을 갖는 재질로 된 실에 의해 상기 제1케이블부의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제1고정부; 내화학성 또는 내약품성을 갖는 재질로 된 실에 의해 상기 제2케이블부의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제2고정부; 양측이 상기 제1고정부와 제2고정부를 연결하도록 편조되어 상기 제1케이블부와 제2케이블부가 일정한 간격을 유지하도록 하는 연결부;로 구성된다.

Description

케이블형 누액감지센서{Cable type leakage detection sensor}
본 발명은 누액감지센서에 관한 것으로, 특히 정전용량, 저항, 전도도 방식으로 물, 산, 알칼리, 오일, 유기용제 등의 누액을 감지하기 위한 케이블형 누액감지센서에 관한 것이다.
등록특허 제10-1286316호(열 및 누액감지케이블)에서는 "수분이 통과 또는 흡수되는 흡습성 절연체; 및 서로 이웃되도록 한쌍으로 구성되고, 상기 흡습성 절연체에 둘러싸여 있으며, 상기 흡습성 절연체를 통해 수분이 통과 또는 흡수되면 저항값이 변화되는 도체;를 포함하고, 외피의 외주면에 부착되는 누액 감지선"을 갖는 누액 감지 케이블을 제안하였다.
이러한 종래기술은 상기 흡습성 절연체가 도체를 둘러싸도록 형성되어 주변의 수분이 통과 또는 흡수되어 수분이 도체에 접촉되도록 한다.
또한, 도체는 서로 이웃되도록 한쌍으로 구성되고, 흡습성 절연체에 둘러싸여 있으며, 흡습성 절연체를 통해 수분이 통과 또는 흡수되면 저항값이 변화됨으로써 누액을 감지하게 되는 것이다.
그런데, 이러한 종래기술에 따르면 물 등의 전도성의 액체가 이웃하는 도체 사이로 유입되어 접촉되면 저항값이 변화되는 형태로서, 비전도성의 액체 즉 오일, 유기용제 등이 유입되어 접촉되는 경우에는 저항값의 변화가 없으므로 이를 감지하지 못하는 문제점이 있다.
즉, 정전용량 센서로는 사용이 불가능하게 된다.
<선행기술문헌>
1. 등록특허 제10-1286316호
(열 및 누액감지케이블)
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 나란히 한 쌍의 감지선을 위치시킨 다음 산 또는 알칼리 용액 등에 강한 테프론 실 재질에 의해 한 쌍의 감지선이 길이방향으로 등간격을 유지하도록 편조함으로써 저항 및 전도도 방식에 의해 누액을 감지함은 물론 정전용량방식으로 물, 산, 알칼리, 오일, 유기용제 등의 누액을 감지할 수 있도록 한 케이블형 누액감지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 케이블형 누액감지센서는,
누액을 감지하기 위한 제1감지선과, 전원을 공급하기 위하여 상기 제1감지선과 나란히 꼬여진 제1전원선을 갖는 제1케이블부;
누액을 감지하기 위한 제2감지선과, 전원을 공급하기 위하여 상기 제2감지선과 나란히 꼬여진 제2전원선을 갖는 제2케이블부;
내화학성 또는 내약품성을 갖는 재질로 된 실에 의해 상기 제1케이블부의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제1고정부;
내화학성 또는 내약품성을 갖는 재질로 된 실에 의해 상기 제2케이블부의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제2고정부;
양측이 상기 제1고정부와 제2고정부를 연결하도록 편조되어 상기 제1케이블부와 제2케이블부가 일정한 간격을 유지하도록 하는 연결부;로 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 상기 연결부가 편조될 때 상기 제1고정부와 제2고정부가 함께 형성된다.
또한, 상기 제1고정부 또는 제2고정부는 실에 의해 상기 제1케이블부 또는 제2케이블부의 외측 둘레를 따라 감겨지고, 감겨진 실 가닥은 상기 제1케이블부 또는 제2케이블부의 길이방향으로 감겨진 실 가닥과 간격을 두고 형성된다.
또한, 상기 제1케이블부 또는 제2케이블부는 심선을 중심으로 하여 외측으로 감지선과 전원선이 스파이럴 형태로 감겨지도록 형성된다.
아울러, 상기 제1감지선은 스테인레스 스틸로 된 와이어 형태의 기재 표면에 양으로 하전된 한원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물을 코팅하여 구성되고,
상기 제2감지선은 스테인레스 스틸로 된 와이어 형태의 기재 표면에 음으로 하전된 한원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물을 코팅하여 구성되며,
상기 양으로 하전된 환원된 산화그래핀은 표면전하가 NH3 +관능기에 의해 나타나고, 음으로 하전된 환원된 산화그래핀은 표면전하가 COO-관능기에 의해 나타나도록 구성된다.
그리고,각 전극용 조성물은
하전되고 환원된 산화그래핀은 5 내지 20wt%, 유계불소수지인 바인더는 30 내지 60wt%, 용매는 30 내지 50wt%, 경화제는 20 내지 60wt% 및 분산제는 5 내지 20wt%로 포함되어 구성된다.
본 발명에 따른 케이블형 누액감지센서는 내화학성 또는 내약품성을 갖는 실에 의해 2개의 케이블부의 간격을 유지하면서 유연성을 가지고 편조됨으로써 바닥 등에 설치할 때 지면과의 밀착력이 우수하여 누액감지성능이 뛰어난 장점이 있다.
또한, 2가닥의 케이블부가 일정한 간격을 유지하게 됨으로써 저항 및 전도도 방식에 의해 누액을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 정전용량방식에 의해 누액을 감지할 수 있으므로, 설치되는 현장 상황에 맞게 선택적으로 사용이 가능한 정점도 갖는다.
아울러, 감지선의 경우에는 탄소 소재인 그래핀 및 유계불소수지를 이용해 고농도의 강산 및 강염기에 대하여 내부식성이 우수하며, 또한, 표면개질되어 하전되고 환원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물에 의해 기재의 표면을 코팅하므로 정전용량값의 변화량이 커서 반응성이 우수한 장점이 있다.
도1은 본 발명에 의한 케이블형 누액감지센서의 구조를 보인 도.
도2는 본 발명에 의해 형성되는 한 쌍의 케이블부의 구조를 보인 도.
도3은 도2의 단면 구조도.
도4는 감지선의 표면에 코팅되는 양으로 하전된 환원된 산화그래핀을 도시한 도.
도5는 음으로 하전된 환원된 산화그래핀을 도시한 도.
도6은 일반적인 케이블 센서의 초기전하분포를 도시한 도.
도7은 본 발명에 적용된 하전되고 환원된 산화그래핀을 포함하는 감지선의 초기전하분포를 도시한 도.
도8은 일반적인 케이블 센서의 유해물질 접촉시의 전하분포를 도시한 도.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하전되고 환원된 산화그래핀을 포함하는 감지선의 유해물질 접촉시의 전하분포를 도시한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다.
따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도1은 본 발명에 의한 케이블형 누액감지센서의 구조를 보인 도이고, 도2는 본 발명에 의해 형성되는 한 쌍의 케이블부의 구조를 보인 도이며, 도3은 도2의 단면 구조도이다.
본 발명은 도1에서와 같이 한 쌍의 케이블부 즉, 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)가 나란히 위치하고, 그 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)는 연결부(330)에 의해 일정한 간격을 유지하게 되며, 그 연결부(330)의 양측에 제1케이블부(100) 및 제2케이블부(200)가 제1고정부(310)와 제2고정부(320)에 의해 연결된다.
따라서, 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)의 사이로 산, 알칼리, 오일, 유기용제 등의 누액이 유입되었을 때 정전용량방식, 저항방식, 전도도방식에 의해 누액을 감지하게 된다.
특히 정전용량방식으로 누액을 감지하는 경우에는 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)의 간격이 감지성능을 좌우하는 중요한 요소이기 때문에 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)가 일정한 간격을 유지하도록 하는 것이 매우 중요하다.
이를 위해서 본 발명에서는 내화학성, 내약품성, 내화학성과 내약품성을 갖는 실, 대표적으로 테프론 실에 의해 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)가 일정한 간격을 유지하도록 제1고정부(310), 제2고정부(320), 그리고 연결부(330)가 편조되며, 특히 연결부(330)는 편직물 형태로 두께를 가지면서 형성된다.
상기의 제1케이블부(100)는 도2에서와 같이 스테인레스 스틸(SUS) 와이어로 된 제1심선(110)의 외측으로 제1전원선(120)과 제1감지선(130)이 꼬여져서 스파이럴 형태로 감기게 된다.
상기 제1심선(110)은 SUS 304, 316, 316L이 사용될 수 있으며, 제1심선(110)이 제외된 상태로 제1케이블부(100)가 제1전원선(120)과 제1감지선(130)만 서로 꼬여져서 구성될 수 있다.
물론, 제1심선(110)과 제1전원선(120), 그리고, 제1감지선(130)이 함께 꼬여져서 하나의 제1케이블부(100)를 형성할 수 있을 것이다.
상기 제1전원선(120)은 제1감지선(130)과 나란히 꼬여져서 전원, 통신신호, 주파수 등을 제1감지선(130)에 제공하기 위한 것으로서, 일측 단부가 서로 연결되어 제1전원선(120)으로부터 공급되는 전원, 통신신호, 주파수 등이 제1감지선(130)으로 제공되거나 또는 원격지로 전송될 수 있다.
이러한 제1전원선(120)은 피복이 입혀진 전선 형태를 가지게 되며, 내화학성과 내약품성을 가지기 위하여 테프론 재질에 의해 피복되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1감지선(130)은 전극으로서, 스테인레스 스틸로 된 와이어의 외측 표면에 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물에 의해 코팅되어 내화학성, 내약품성, 내화학성과 내약품성을 가지면서 전극으로 사용되는 것이다.
제2케이블부(200)도 마찬가지로 제1케이블부(100)의 제1전원선(120)과 제1감지선(130)의 구조와 동일하게 형성되며, 경우에 따라서 제2심선(210)이 제거될 수 있을 것이다.
이렇게 구성된 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)는 나란히 위치한 상태에서 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)의 둘레를 따라서는 테프론 실이 간격을 두고 감겨지도록 제1고정부(310) 제2고정부(320)가 형성된다.
즉, 1가닥 또는 여러가닥이 꼬여져서 1가닥을 구성하는 테프론 실이 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)의 외측둘레로 감겨져 제1고정부(310)와 제2고정부(320)를 형성하게 되고, 그 감겨진 실 가닥은 상기 제1케이블부(100) 또는 제2케이블부(200)의 길이방향으로 감겨진 실 가닥과 서로 간격(d)을 두고 형성된다.
이러한 간격(d)은 일정한 간격이라기보다는 편조에 의한 것이므로, 불규칙한 간격일 수 있으며, 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)를 보호하기 위하여 간격(d)은 0.1~1mm 정도가 바람직하다.
상기 제1고정부(310)와 제2고정부(320)가 편조되어 형성되면서, 동시에 연결부(330)가 편조되는데, 상기 연결부(330)는 도3에서와 같이 두께를 가지는 편직물 형태로 편조됨으로써 쉽게 접혀지지 않으므로 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)가 일정한 간격을 유지하도록 한다.
상기 연결부(300)는 제1케이블부(100) 또는 제2케이블부(200)의 두께의 30~60% 정도의 두께를 가져서 간격유지를 위한 지지력을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연결부(330)의 양측으로는 상기 제1고정부(310)와 제2고정부(320)의 서로 마주보는 측면부위가 연결되도록 편조되어 일체화되게 된다.
따라서, 물, 산, 알칼리, 오일, 유기용제 등의 누액이 발생하게 되면, 상기 간격(d)을 통해 제1감지선(130)과 제2감지선(230)에 접촉되며, 이로 인해 누액이 감지되는 것이다.
즉, 저항방식인 경우에는 누액에 의한 임피던스의 변화를 감지하고, 전도도방식인 경우에는 전도도의 변화에 따른 누액을 감지하며, 정전용량방식인 경우에는 도전성을 갖는 액체와 비도전성의 액체까지 정전용량의 변화에 의해 감지가 가능하게 되는 것이다.
또한, 감지 후에는 크리닝 작업에 의해 누액된 액체의 제거가 가능한데, 예를 들면, 세정액을 뿌리게 되면, 그 세정액이 편조된 제1고정부(310)와 제2고정부(320), 그리고 연결부(330)로 스며든 누액을 세정하게 되고, 또한 용이하게 세정액과 누액된 액체가 외부로 배출됨으로써 크리닝 작업이 매우 쉬워 반복적인 재사용이 가능한 것이다.
그리고 연결부(330)가 유연성을 가지고 편조됨으로써 바닥 등에 설치할 때 지면(G)과의 밀착력이 우수하게 되어 누설된 액체가 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)에 정확하게 접촉하게 됨으로써 감지성능이 정확하고 뛰어나게 된다.
아울러, 제1고정부(310)와 제2고정부(320), 그리고 연결부(330)를 먼저 형성한 다음 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)를 링 형태의 제1고정부(310)와 제2고정부(320)에 끼워넣어 고정시킬 수 있을 것이다.
한편, 제1감지선(130)과 제2감지선(230)은 스테인레스 스틸로 된 와이어의 외측 표면에 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물에 의해 코팅되어 내화학성, 내약품성, 내화학성과 내약품성을 가지면서 전극으로 사용되는데, 제1감지선(130)은 양으로 하전된 환원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물에 의해 코팅되어 전극이 형성되고, 제2감지선(230)은 음으로 하전된 환원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물에 의해 전극이 형성된다.
상기 제1감지선(130) 및 제2감지선(230)의 와이어 타입 기재는 스테인리스 스틸 또는 전도성 와이어일 수 있다.
본 발명에서는 전극용 조성물로서, 그래핀을 사용하게 되는데, 그래핀(graphene)은 탄소원자로 이루어진 2차원 탄소시트로 기존의 나노소재와 비교하여 넓은 비표면적과 뛰어난 열전도도 및 빠른 전자이동 특성을 나타낸다.
그래핀은 그라파이트를 물리적으로 한층씩 분리하여 얻을 수 있는데 이러한 방식은 대량생산이 부적합하고, 대면적 그래핀 제조가 불가능하다. 또다른 방법으로는 그라파이트의 화학적 박리방법, 즉 산화과정을 통한 제조공정이 있는데, 이 방법은 제조비용이 저렴하면서 대량생산이 가능하고, 생성된 그래핀의 기능화가 가능하여 다양한 응용이 가능한 산화그래핀을 얻을 수 있다.
산화그래핀의 경우, 물리적 방법에 의한 그래핀의 경우보다 적은 층수를 가질 수 있다.
산화과정을 통해 얻은 산화그래핀의 표면에는 에폭시기(epoxy), 히드록시기(hydroxyl), 카르보닐기(carbonyl), 또는 카르복시기(carboxy) 등의 여러가지 관능기들이 존재한다.
이러한 산화그래핀을 전극의 구성요소로 사용하기 위하여 본 발명에서는 산화그래핀을 환원시켜 환원된 산화그래핀(Reduced Graphene Oxide, rGO)으로 사용한다.
특히, 본 발명에서는 환원된 산화그래핀 제조시 극성을 부여하여 극성을 띠는 환원된 산화그래핀를 사용하여, 특히 정전용량형 센서로 사용할 때 센서의 감도를 크게 향상시킬 수 있다..
본 발명에 따른 케이블형 누액감지센서 양으로 하전된 환원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물을 기재에 코팅하여 제1감지선(130)을 형성하는 단계; 음으로 하전된 환원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물을 기재에 코팅하여 제2전극(230)을 형성하는 단계; 및 경화시키는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
도4는 양으로 하전된 환원된 산화그래핀을 도시한 도면이고, 도5는 음으로 하전된 환원된 산화그래핀을 도시한 도로서, 본 발명에 따른 전극용 조성물은 하전되고 환원된 산화그래핀을 전극에 사용한다.
산화그래핀을 환원시켜 얻을 수 있는 환원그래핀은 절연성의 산화그래핀과 달리 전도성을 나타내기 때문에 전극으로 이용가능하다.
본 발명에서는 특히, 환원된 산화그래핀 중, 양으로 하전된 환원된 산화그래핀 또는 음으로 하전된 환원된 산화그래핀을 이용한다.
양으로 하전된 환원된 산화그래핀은 예를 들면, 표면전하가 NH3 + 관능기에 의해 나타나는 것일 수 있고(도4), 음으로 하전된 환원된 산화그래핀은 표면전하가 COO- 관능기에 의해 나타나는 것일 수 있다(도5).
NH3 + 관능기 또는 COO- 관능기를 갖는 환원된 산화그래핀은 산화그래핀 환원시에 NH3 + 관능기 또는 COO- 관능기를 잔존시키면서 산화그래핀을 환원시켜 얻을 수 있다.
환원된 산화그래핀을 하전시키는 경우, 센서의 감도와 관련있는 커패시턴스의 변화량 값에 영향이 있다.
도6은 일반적인 케이블 센서의 초기전하분포를 도시한 도이고, 도7은 본 발명에 적용된 하전되고 환원된 산화그래핀을 포함하는 감지선의 초기전하분포를 도시한 도이며, 도8은 일반적인 케이블 센서의 유해물질 접촉시의 전하분포를 도시한 도이다.
그리고, 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하전되고 환원된 산화그래핀을 포함하는 감지선의 유해물질 접촉시의 전하분포를 도시한 도면이다.
도6을 참조하면, 종래 전극이 극성을 갖는 물질을 포함하지 않는 경우, +전극 및 -전극에 전하가 분포되어 초기 전하량값을 얻을 수 있다.
도7에는 제1감지선(130)과 제2감지선(230)에 하전되고 환원된 산화그래핀이 코팅되는 경우, 즉 +전극으로 사용된 제1감지선(130)에는 양으로 하전된 환원된 산화그래핀이 코팅되고, -전극으로 사용된 제2감지선(230)에는 음으로 하전된 환원된 산화그래핀이 코팅되는 경우에 전압이 인가된 모습이 도시되어 있다.
+전극에 양으로 하전된 환원된 산화그래핀이 코팅되면, 전압인가에 따라 유도된 -전하들이 양으로 하전된 환원된 산화그래핀에 의해 상쇄되므로 초기 전하량값이 낮아지게 된다.
도8 및 도9를 참조하면 종래 케이블 센서의 전극이 극성을 포함하지 않는 경우와 전극에 하전되고 환원된 산화그래핀이 코팅된 경우 모두 유해물질에 노출되면 유해물질에 전하량값이 의존하게 되어 동일 유해물질에 의한 전하량값이 동일하여 현재 전하량값은 양자 유사하게 된다.
정전용량은 전하량에 의존하기 때문에, 정전용량의 변화량은 현재 전하량과 초기 전하량의 차이에 의존하므로, 초기 전하량값이 작아지게 되면 현재 전하량값이 같다고 할때 정전용량값의 변화폭이 넓어지고, 그에 따라 케이블 센서의 분해능 및 민감도가 향상된다.
즉, 본 발명에서와 같이 전극 조성물에 하전되고 환원된 산화그래핀을 첨가하면 전하량에 영향을 미치게 되어 본 발명의 정전용량 타입으로 작용하는 케이블형 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 적용된 정전용량형 유해물질 전극용 조성물은 하전되고 환원된 산화그래핀, 바인더, 용매 및 경화제를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 정전용량형 유해물질 전극용 조성물은 하전되고 환원된 산화그래핀의 분산성을 높이기 위한 분산제 및 휘발지연제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 정전용량형 유해물질 전극용 조성물에 사용될 수 있는 바인더로는 에틸셀룰로오스(ethylcellulose), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐부티랄(polyvinylbutyral), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methylmetacrylate)), 폴리우레탄(polyurethane) 또는 폴리에스터(polyester) 등이 사용될 수 있으나 고내산성을 위해 유계불소수지가 가장 바람직하다.
본 발명의 정전용량형 유해물질 전극용 조성물에 사용될 수 있는 용매는 2-에폭시에탄올(2-ethoxyethanol), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene) 또는 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone)등이 사용될 수 있다.
본 발명에 적용된 정전용량형 유해물질 전극용 조성물에 사용될 수 있는 분산제로는 Solspers 20000, Solspers 38500 및 BYK 170 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 정전용량형 유해물질 전극용 조성물에 사용될 수 있는 휘발지연제는 부틸카비톨 초산염 (Butyl Carbitol Acetate), 디프로필렌 글리콜디메틸 에테르(dipropylene glycol dimethyl ether) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 정전용량형 유해물질 전극용 조성물에 사용될 수 있는 경화제로는 벤졸페록시드(BENZOYL PEROXIDE), 아조비스이소부티로니트릴(AZOBISISOBUTYRONITRILE), 2-시아노-2-프로필아조포마마이드(2-CYANO-2-PROPYLAZOFORMAMIDE), 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2, 4-DIMETHYLVALERONITRILE), 2,2-아조비스[2-(2-이미다조린-2-일)프로판](2, 2-AZOBIS[2-(2-IMIDAZOLIN-2-YL)PROPANE]), 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2-METHYLBUTYRONITRILE) 중의 어느 하나로 사용될 수 있으며, 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2-AZOBIS(2, 4-DIMETHYLVALERONITRILE)가 가장 바람직하다.
본 발명에서 적용된 정전용량형 유해물질 전극용 조성물은 하전되고 환원된 산화그래핀, 바인더, 용매, 분산제, 휘발지연제를 혼합시키는 단계; 혼합물을 호모믹서로 교반하여 1차 분산시키고, 1차 분산된 혼합물을 고압분산기로 2차 분산시키는 분산단계; 분산된 혼합물에 경화제를 투입하는 단계;를 수행하여 제조될 수 있다.
경화온도는 100℃에서 예비경화 후 180℃에서 경화완료시키는 것이 바람직하다.
1차 분산시키는 단계는, 정전용량 반응폭을 극대화하는 하전되고 환원된 산화그래핀 및 유계불소수지를 용매 하에 혼합하는 단계로 5,000~7,000rpm으로 1시간내지 2시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
1차 혼합물을 고압분산기를 사용하여 2차 분산시키는 단계는 고압상태로 혼합물을 파쇄 및 분산시킴으로써 정전용량형 유해물질센서 전극용 조성물의 코팅성 및 분산성을 높인다.
2차 분산은 바람직하게는 300 내지 350 bar의 압력하에서 5회 내지 10회 수행될 수 있다.
분산된 혼합물에 경화제를 첨가하여 호모믹서를 이용하여 3,000~5,000rpm으로 10분내지 30분 동안 교반이 수행된다.
정전용량형 유해물질 전극용 조성물 전체 중량을 기준으로, 하전되고 환원된 산화그래핀은 5 내지 20wt%, 바인더는 30 내지 60wt%, 용매는 30 내지 50wt%, 경화제는 20 내지 60wt% 및 분산제는 5 내지 20wt%로 포함될 수 있다.
그리고, 상기 제1케이블부(100)와 제2케이블부(200)는 아래와 같은 구조를 가질 수 있다.
첫번째로, 스테인레스 스틸(SUS) 와이어와 피복을 갖는 일반전선이 서로 꼬여져서 상기 SUS 와이어가 누액을 감지하기 위한 전극으로 작용하고, 상기 일반전선은 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.
두번째로, 상기에서 언급한 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물이 외측 표면에 코팅된 SUS 와이어와 일반전선이 서로 꼬여져서 구성될 수 있다.
세번째로, 상기에서 언급한 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물이 외측 표면에 코팅된 SUS 와이어와, SUS 와이어, 그리고 일반전선이 서로 꼬여져서 구성되어 SUS 와이어는 신호선과 접지, 쉴드선의 역할을 하고, 일반전선은 심선, 전원선, 신호선의 역할을 할 수 있을 것이다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 예일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100 : 제1케이블부 110 : 제1심선
120 : 제1전원선 130 : 제1감지선
200 : 제1케이블부 210 : 제1심선
220 : 제1전원선 230 : 제1감지선
310 : 제1고정부 320 : 제2고정부
330 : 연결부

Claims (6)

  1. 누액을 감지하기 위한 제1감지선과, 전원을 공급하기 위하여 상기 제1감지선과 나란히 꼬여진 제1전원선을 갖는 제1케이블부;
    누액을 감지하기 위한 제2감지선과, 전원을 공급하기 위하여 상기 제2감지선과 나란히 꼬여진 제2전원선을 갖는 제2케이블부;
    내화학성 또는 내약품성을 갖는 재질로 된 실에 의해 상기 제1케이블부의 외측 둘레를 따라서 간격을 두고 감겨지도록 형성되는 제1고정부;
    내화학성 또는 내약품성을 갖는 재질로 된 실에 의해 상기 제2케이블부의 외측 둘레를 따라서 간격을 두고 감겨지도록 형성되는 제2고정부;
    양측이 상기 제1고정부와 제2고정부를 연결하도록 내화학성 또는 내약품성을 갖는 재질로 된 실에 의해 편조되어 상기 제1케이블부와 제2케이블부가 일정한 간격을 유지하도록 하는 연결부;로 구성되며,
    상기 제1감지선은 스테인레스 스틸로 된 와이어 형태의 기재 표면에 양으로 하전된 한원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물을 코팅하여 구성되고,
    상기 제2감지선은 스테인레스 스틸로 된 와이어 형태의 기재 표면에 음으로 하전된 한원된 산화그래핀을 포함하는 전극용 조성물을 코팅하여 구성되며,
    상기 양으로 하전된 환원된 산화그래핀은 표면전하가 NH3 +관능기에 의해 나타나고, 음으로 하전된 환원된 산화그래핀은 표면전하가 COO-관능기에 의해 나타나는 것을 특징으로 하는 케이블형 누액감지센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결부가 편조될 때 상기 제1고정부와 제2고정부가 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블형 누액감지센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1고정부 또는 제2고정부는 실에 의해 상기 제1케이블부 또는 제2케이블부의 외측 둘레를 따라 감겨지고, 감겨진 실 가닥은 상기 제1케이블부 또는 제2케이블부의 길이방향으로 감겨진 실 가닥과 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블형 누액감지센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1케이블부 또는 제2케이블부는 심선을 중심으로 하여 외측으로 상기 감지선과 전원선이 스파이럴 형태로 감겨지도록 형성된 것을 특징으로 하는 케이블형 누액감지센서.
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