KR102197926B1 - An Electrolyte and A Corrosion Sensor comprising of the same - Google Patents

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KR102197926B1
KR102197926B1 KR1020180148988A KR20180148988A KR102197926B1 KR 102197926 B1 KR102197926 B1 KR 102197926B1 KR 1020180148988 A KR1020180148988 A KR 1020180148988A KR 20180148988 A KR20180148988 A KR 20180148988A KR 102197926 B1 KR102197926 B1 KR 102197926B1
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한국재료연구원
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Abstract

본 발명은 기본전해질; 분산제; 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 HEC(Hydroxyethyl cellulose)인 것을 특징으로 하는 전해질 및 이를 포함하는 부식 센서에 관한 것으로, 상용화 되어 있는 겔타입 내부전해질보다 높은 이온전도도를 갖는 전해질을 제공할 수 있으며, 또한, 측정 초기부터의 장기간 안정성을 확보할 수 있는 전해질을 제공할 수 있다.The present invention is a basic electrolyte; Dispersant; And an additive, wherein the additive is HEC (Hydroxyethyl cellulose), and relates to an electrolyte and a corrosion sensor including the same, and can provide an electrolyte having an ionic conductivity higher than a commercially available gel-type internal electrolyte, In addition, it is possible to provide an electrolyte capable of ensuring long-term stability from the beginning of the measurement.

Description

전해질 및 이를 포함하는 부식 센서{An Electrolyte and A Corrosion Sensor comprising of the same}An Electrolyte and A Corrosion Sensor comprising of the same}

본 발명은 전해질 및 이를 포함하는 부식 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 이온전도도를 갖는 전해질 및 이를 포함하는 부식 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte and a corrosion sensor including the same, and more particularly, to an electrolyte having a high ionic conductivity and a corrosion sensor including the same.

일반적으로, 콘크리트 구조물은 주택, 도로, 다리, 초고층빌딩, 댐 등 도처에서 발견할 수 있다. 이러한 콘크리트 구조물은 장기간 사용할 경우에 휨 파괴 및 전단 파괴 등과 같은 손상이 발생될 수 있다.In general, concrete structures can be found everywhere, such as houses, roads, bridges, skyscrapers, and dams. When used for a long period of time, such a concrete structure may cause damage such as flexural failure and shear failure.

따라서 이러한 콘크리트 구조물에는 여러 가지의 센서들을 설치하여 콘크리트 구조물에 휨 파괴 및 전단 파괴 등과 같은 손상이 발생하였는지의 여부를 감시하고, 휨 파괴 및 전단 파괴의 발생이 검출될 경우에 소정의 조치를 취하여 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하고 있다. Therefore, various sensors are installed in these concrete structures to monitor whether or not damage such as flexural or shear failure has occurred in the concrete structure, and take prescribed measures when the occurrence of bending or shear failure is detected. Accidents can be prevented in advance.

예를 들면, 콘크리트 구조물의 양생 강도나 건전성 평가를 위해 압전 센서를 상기 콘크리트 구조물의 표면에 부착하여 측정할 수 있다.For example, a piezoelectric sensor may be attached to the surface of the concrete structure and measured to evaluate the curing strength or integrity of the concrete structure.

하지만, 콘크리트 내부로의 염소이온 침투를 모니터링하는 센서의 개발이나 모니터링 시스템에 관한 연구는 매우 부족한 실정이며, 이러한 염소이온의 침투정도를 센서를 이용하여 정량적으로 평가할 수 있다면, 유지관리 비용 절감 효과가 매우 클 것으로 예상된다.However, the development of a sensor that monitors the penetration of chlorine ions into the concrete or research on a monitoring system is very insufficient. If the degree of penetration of chlorine ions can be quantitatively evaluated using a sensor, the effect of reducing maintenance costs is It is expected to be very large.

한국등록특허 10-1394240Korean Patent Registration 10-1394240

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 콘크리트 내부로의 염소이온 침투를 모니터링할 수 있는 부식센서를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a corrosion sensor capable of monitoring the penetration of chloride ions into concrete.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 기본전해질; 분산제; 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 HEC(Hydroxyethyl cellulose)인 것을 특징으로 하는 전해질을 제공한다.In order to solve the above-noted problems, the present invention includes a basic electrolyte; Dispersant; And an additive, wherein the additive is HEC (Hydroxyethyl cellulose).

또한, 본 발명은 상기 기본전해질은 KCl(potassium chloride)이고, 상기 분산제는 글리세롤(Glycerol)인 것을 특징으로 하는 전해질을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrolyte, wherein the basic electrolyte is KCl (potassium chloride), and the dispersant is glycerol.

또한, 본 발명은 상기 첨가제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%인 것을 특징으로 하는 전해질을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrolyte, characterized in that the content of the additive is 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

또한, 본 발명은 상기 분산제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 10 내지 15 Wt%이고, 상기 기본전해질은, 상기 분산제 및 상기 첨가제를 제외한 나머지 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 전해질을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrolyte, characterized in that the content of the dispersant is 10 to 15 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte, and the basic electrolyte is included in the remaining content excluding the dispersant and the additive.

또한, 본 발명은 내부공간을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 상부에 위치하는 상부캡; 상기 상부캡을 관통하여, 상기 하우징의 내부공간으로 삽입되는 기준전극; 및 상기 하우징의 내부공간에 위치하고, 상기 기준전극이 침지되는 전해질을 포함하며, 상기 전해질은, 기본전해질; 분산제; 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 HEC(Hydroxyethyl cellulose)인 것을 특징으로 하는 부식센서를 제공한다.In addition, the present invention is a housing including an inner space; An upper cap positioned above the housing; A reference electrode penetrating the upper cap and inserted into the inner space of the housing; And an electrolyte positioned in the inner space of the housing and immersed in the reference electrode, wherein the electrolyte includes: a basic electrolyte; Dispersant; And an additive, wherein the additive is HEC (Hydroxyethyl cellulose).

또한, 본 발명은 상기 첨가제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%인 것을 특징으로 하는 부식센서를 제공한다.In addition, the present invention provides a corrosion sensor, characterized in that the content of the additive is 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

또한, 본 발명은 상기 분산제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 10 내지 15 Wt%이고, 상기 기본전해질은, 상기 분산제 및 상기 첨가제를 제외한 나머지 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 부식센서를 제공한다.In addition, the present invention provides a corrosion sensor, characterized in that the content of the dispersant is 10 to 15 Wt% relative to 100 Wt% of the electrolyte, and the basic electrolyte is included in the remaining content excluding the dispersant and the additive.

또한, 본 발명은 상기 하우징은, 일정 영역에 위치하는 개구홀을 포함하고, 상기 개구홀을 폐구하기 위한 멤브레인을 더 포함하며, 상기 멤브레인은, 규조토(diatomaceous earth)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부식센서를 제공한다.In addition, in the present invention, the housing includes an opening hole positioned in a predetermined area, and further includes a membrane for closing the opening hole, wherein the membrane is made of diatomaceous earth. Provides.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상용화 되어 있는 겔타입 내부전해질보다 높은 이온전도도를 갖는 전해질을 제공할 수 있으며, 또한, 측정 초기부터의 장기간 안정성을 확보할 수 있는 전해질을 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to provide an electrolyte having an ionic conductivity higher than that of a commercially available gel-type internal electrolyte, and to provide an electrolyte capable of ensuring long-term stability from the beginning of the measurement.

도 1은 본 발명에 따른 부식센서를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기준전극을 제조하기 위한 양극산화공정을 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 첨가제의 함량에 따른 전해질의 점도 및 이온전도도를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 첨가제의 함량에 따른 이온전도도를 도시하는 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a corrosion sensor according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing an anodizing process for manufacturing a reference electrode according to the present invention.
3 is a graph showing the viscosity and ionic conductivity of an electrolyte according to the content of the additive according to the present invention.
4 is a graph showing ionic conductivity according to the content of the additive according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.With reference to the accompanying drawings below will be described in detail for the implementation of the present invention. Regardless of the drawings, the same reference numerals refer to the same elements, and "and/or" includes each and all combinations of one or more of the mentioned items.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, and the like are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., as shown in the figure It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in a drawing is turned over, a component described as "below" or "beneath" of another component will be placed "above" the other component. I can. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to the orientation.

일반적으로 반응물로부터 생성물이 형성되는 화학반응이 일어나면 반응에 참여하는 원자들 중 일부 또는 전부의 산화상태 변화, 즉 원자 상태의 변화가 따르게 된다. In general, when a chemical reaction in which a product is formed from a reactant occurs, a change in the oxidation state of some or all of the atoms participating in the reaction, that is, a change in the atomic state follows.

이와 같은 원자 상태의 변화에 전자의 주고 받음이 관련되어 있을 때 이를 전기화학반응이라 한다.When the exchange of electrons is related to the change in atomic state, this is called an electrochemical reaction.

상기 전기화학반응은 각종 전지, 전기야금, 금속표면처리, 금속부식 등의 분야에 많이 관련되어 있으며, 특히 에너지 자원이 절실히 요구되는 시대에서 전기적 일을 얻을 수 있는 장치를 제조하는 것에 많이 응용되고 있으며, 전기화학반응을 이용한 각종 계측장치 계발에도 기본이 되고 있다.The electrochemical reaction is widely related to the fields of various batteries, electrometallurgy, metal surface treatment, and metal corrosion, and is particularly widely applied to manufacturing devices capable of obtaining electric work in an era where energy resources are urgently required. , It is also the basis for developing various measuring devices using electrochemical reactions.

전기화학 전지는 자발적인 화학반응에 의해 생기는 화학에너지를 전기에너지로 바꾸어 주는 장치를 말하는 것으로 두 종류의 반쪽 전지를 결합시키면 형성된다. 이것을 갈바닉 전지(Galvanic Cell)라고도 한다. 갈바닉 전지를 형성하는 요소는 양극(Anode), 음극(Cathode), 전해질(Electrolyte) 및 전자의 이동통로(Metallic path)의 네 가지가 있으며, 이는 수용액의 전해질 속에서 금속이 전기화학적으로 부식되기 위한 조건과 동일하다.An electrochemical cell is a device that converts chemical energy generated by a spontaneous chemical reaction into electrical energy, and is formed by combining two types of half cells. This is also called a galvanic cell. There are four elements that form a galvanic cell: anode, cathode, electrolyte, and metallic path. This is because the metal is electrochemically corroded in the electrolyte of an aqueous solution. Same as the conditions.

양극은 산화반응(전자를 잃어버리는 반응)이 일어나는 곳으로 부식되는 금속부분이 양극이고, 양극에서 부식이 진행된다.The anode is where oxidation reaction (reaction to lose electrons) takes place, and the metal part that is corroded is the anode, and corrosion proceeds at the anode.

음극에서는 환원반응(양극에서 발생한 전자를 소모하는 반응)이 일어나는 곳으로 금속이나 반도체 물질의 표면 등이 음극이 된다. In the cathode, a reduction reaction (a reaction that consumes electrons generated in the anode) occurs, and the surface of a metal or semiconductor material becomes the cathode.

이때, 전해질은 양극과 음극을 서로 접촉시켜 이온들이 통과할 수 있는 길을 제공해 주며, 전자의 이동통로는 양극에서 발생한 전자가 음극으로 이동할 수 있도록 통로를 제공해 준다. 대부분의 금속들이 전기를 잘 통하므로 금속이 이 역할을 담당한다.At this time, the electrolyte provides a path through which ions can pass by contacting the anode and the cathode with each other, and the electron movement path provides a path through which electrons generated from the anode can move to the cathode. Since most metals conduct electricity well, the metal plays this role.

본 발명에 따르는 부식센서는 상기와 같은 전지화학 전지의 원리를 이용한 것이며, 본 발명에 따른 부식센서는, 콘크리트 철근 부식률 및 부식환경 감시 센서 등으로 작용할 수 있다.The corrosion sensor according to the present invention uses the principle of the electrochemical cell as described above, and the corrosion sensor according to the present invention can function as a sensor for monitoring the corrosion rate of concrete reinforcement and the corrosive environment.

이는 당업계에서 자명한 사항이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since this is a matter that is obvious in the art, a detailed description will be omitted below.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 부식센서를 도시하는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a corrosion sensor according to the present invention.

도 1은 참조하면, 본 발명에 따른 부식센서(100)는, 내부공간을 포함하는 하우징(110); 상기 하우징(110)의 상부에 위치하는 상부캡(130); 상기 상부캡(130)을 관통하여, 상기 하우징(110)의 내부공간으로 삽입되는 기준전극(120); 및 상기 하우징(110)의 내부공간에 위치하고, 상기 기준전극(120)이 침지되는 전해질(150)을 포함한다.Referring to Figure 1, the corrosion sensor 100 according to the present invention, a housing 110 including an inner space; An upper cap 130 positioned above the housing 110; A reference electrode 120 penetrating the upper cap 130 and inserted into the inner space of the housing 110; And an electrolyte 150 positioned in the inner space of the housing 110 and immersed in the reference electrode 120.

또한, 상기 하우징(110)은 일정 영역에 위치하는 개구홀(111)을 포함하고, 상기 개구홀(111)을 폐구하기 위한 멤브레인(140)을 포함한다.In addition, the housing 110 includes an opening hole 111 positioned in a predetermined area, and includes a membrane 140 for closing the opening hole 111.

이때, 도면에서는 상기 개구홀(111)이 상기 하우징(110)의 하부영역에 위치하고 있음을 도시하고 있다.In this case, the drawing shows that the opening hole 111 is located in the lower region of the housing 110.

보다 구체적으로, 상기 하우징(110)은 대략 원통형상으로 구비될 수 있고, PVC(폴리염화비닐(polyvinyl chloride)) 등과 같은 재질로 이루어질 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 하우징의 형상 및 재질을 제한하는 것은 아니다.More specifically, the housing 110 may be provided in an approximately cylindrical shape, and may be made of a material such as PVC (polyvinyl chloride), but the shape and material of the housing are limited in the present invention. Is not.

또한, 상기 하우징(110)의 상부에 위치하는 상부캡(130)은, 상기 하우징(110)의 상부 영역에 위치하는 출입구를 폐구하며, 또한, 상기 상부캡(130)은 상기 기준전극(120)이 관통하여, 상기 기준전극(120)은 상기 상부캡(130)에 의해 지지될 수 있다.In addition, the upper cap 130 located above the housing 110 closes the entrance located in the upper region of the housing 110, and the upper cap 130 is the reference electrode 120 Through this, the reference electrode 120 may be supported by the upper cap 130.

이를 위하여, 상기 상부캡(130)은 고무재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 상기 고무재질은, 스티렌부타디엔고무(Styrene butadien rubber), 폴리클로로프렌고무(Polychloroprene rubber), 니트릴고무(Acrylonitrile-butadiene rubber), 부틸고무(Isoprene-isobutylene rubber), 부타디엔고무(Butadiene rubber), 이소프렌고무(Isoprene rubber), 에틸렌프로필렌고무(Ethylene propylene rubber), 다황화물계 고무(Polysulfide rubber), 실리콘고무(Silicone rubber), 플루오로고무(Fluororubber), 우레탄고무(Urethane rubber), 아크릴고무(Acrylic rubber)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.To this end, the upper cap 130 may be made of a rubber material, for example, the rubber material is styrene butadien rubber, polychloroprene rubber, and nitrile rubber (Acrylonitrile-butadiene rubber). ), Isoprene-isobutylene rubber, Butadiene rubber, Isoprene rubber, Ethylene propylene rubber, Polysulfide rubber, Silicone rubber, It may be any one or more selected from the group consisting of fluoro rubber, urethane rubber, and acrylic rubber.

다만, 본 발명에서 상기 상부캡(130)의 재질을 제한하는 것은 아니다.However, the material of the upper cap 130 is not limited in the present invention.

계속해서, 상기 상부캡(130)을 관통하여, 상기 하우징(110)의 내부공간으로 삽입되는 기준전극(120)은 금속재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈, 철, 은 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, Ag/AgCl의 재질로 이루어질 수 있다.Subsequently, the reference electrode 120 that passes through the upper cap 130 and is inserted into the inner space of the housing 110 may be made of a metal material, for example, aluminum, stainless steel, nickel, iron, It may be made of at least one or more materials selected from the group consisting of silver and alloys thereof, and may be made of, for example, Ag/AgCl.

상기 Ag/AgCl 전극은 기준전극의 일종으로, 전위의 안정성 및 재현성이 우수하고, 취급도 비교적 간단하기 때문에 널리 이용되고 있다.The Ag/AgCl electrode is a kind of reference electrode and is widely used because it has excellent stability and reproducibility of potential, and is relatively simple to handle.

이때, 콘크리트 환경과 양립할 수 있도록 설계된, Ag/AgCl 기준 전극은 염화물이 함유되지 않은 판과 염화물에 오염된 평판 모두에서 우수한 장기 안정성을 보여줄 수 있어 바람직하다.At this time, the Ag/AgCl reference electrode, designed to be compatible with the concrete environment, is preferable because it can show excellent long-term stability in both a chloride-free plate and a chloride-contaminated plate.

다만, 본 발명에서 상기 기준전극(120)의 재질을 제한하는 것은 아니다.However, in the present invention, the material of the reference electrode 120 is not limited.

이와 같은 본 발명에 따른 기준전극은 다음과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.The reference electrode according to the present invention can be manufactured by the following method.

보다 구체적으로, 전극 제조에는 직경 1mm의 Ag wire를 사용하였으며, 양극산화를 통하여 Ag/AgCl 기준전극을 제조하였다.More specifically, an Ag wire having a diameter of 1 mm was used to manufacture the electrode, and an Ag/AgCl reference electrode was manufactured through anodization.

상기 양극산화를 통해 기준전극을 제조함에 있어서, 세척공정 및 양극산화공정을 거쳤으며, 상기 세척공정은, 제1세척공정, 초음파처리공정, 제2세척공정을 진행하였다.In manufacturing the reference electrode through the anodic oxidation, a cleaning process and an anodizing process were performed, and the cleaning process performed a first cleaning process, an ultrasonic treatment process, and a second cleaning process.

상기 제1세척공정의 경우, 표면의 불순물을 제거하기 위해 아세톤에 일정 시간(5분~10분)동안 담근 후, 산화막 제거를 위해 질산 용액(5~10%)에 담근다.In the case of the first washing process, after being immersed in acetone for a certain period of time (5 to 10 minutes) to remove impurities on the surface, the solution is immersed in nitric acid solution (5 to 10%) to remove the oxide film.

이후, 처음파처리공정으로 에탄올에서 10분 내지 20분동안 초음파를 처리하였으며, 이후 제2세척공정으로 증류수를 통해 세척을 진행한다. Thereafter, the first wave treatment was performed with ultrasonic waves in ethanol for 10 to 20 minutes, and then, the second washing process was washed with distilled water.

도 2는 본 발명에 따른 기준전극을 제조하기 위한 양극산화공정을 도시하는 모식도이다.2 is a schematic diagram showing an anodizing process for manufacturing a reference electrode according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 세척공정이 완료된 Ag wire를 일정 몰농도의 HCl 용액에서 전류 밀도 및 시간 변화를 주어, 양극산화를 통해 Ag/AgCl의 기준전극을 제조할 수 있다.As shown in FIG. 2, a reference electrode of Ag/AgCl can be manufactured through anodic oxidation by applying a current density and time change to the Ag wire having a cleaning process completed in a HCl solution having a certain molar concentration.

다만, 본 발명에서 상기 기준전극의 제조방법을 제한하는 것은 아니다.However, the method of manufacturing the reference electrode is not limited in the present invention.

계속해서, 상기 하우징(110)의 상기 개구홀(111)을 폐구하기 위한 멤브레인(140)은, 규조토(diatomaceous earth)로 이루어지는 것이 바람직하다.Subsequently, the membrane 140 for closing the opening hole 111 of the housing 110 is preferably made of diatomaceous earth.

상기 멤브레인(140)은 상기 하우징(130)의 내부에 수용되는 전해질이 상기 개구홀(111)을 통해 누수되는 것을 방지하기 위한 것으로, 지중 또는 지면과의 접촉시 전위 측정을 위한 전류 흐름이 가능하도록, 플레이트 구조물로 이루어지는 것이 바람직하다.The membrane 140 is to prevent the electrolyte contained in the housing 130 from leaking through the opening hole 111, so that current flow for measuring potential when contacting the ground or the ground is possible. , It is preferably made of a plate structure.

한편, 상기 규조토(diatomaceous earth) 멤브레인은 매우 낮은 밀도로 인하여, 내부 전해질의 유출 속도를 감소시킴으로서 Ag/AgCl 기준전극의 장기 안정성을 유지시킬 수 있다.On the other hand, the diatomaceous earth membrane can maintain long-term stability of the Ag/AgCl reference electrode by reducing the flow rate of the internal electrolyte due to its very low density.

이와 같은 본 발명에 따른 부식센서를 제조하는 방법은 다음과 같다.A method of manufacturing such a corrosion sensor according to the present invention is as follows.

먼저, 상기 하우징(110)의 일정 영역에 위치하는 개구홀(111)에 상기 멤브레인(140)을 삽입하여, 상기 하우징(110)의 개구홀(111)을 폐구시킨다.First, the membrane 140 is inserted into the opening hole 111 located in a predetermined area of the housing 110 to close the opening hole 111 of the housing 110.

다음으로, 상기 하우징(110)의 상부 영역에 위치하는 출입구를 통해, 전해질(150)을 주입하고, 상기 전해질(150)의 주입이 완료된 이후에, 상기 상부캡(130)을 통해, 상기 출입구를 폐구하게 된다.Next, the electrolyte 150 is injected through the entrance located in the upper region of the housing 110, and after the injection of the electrolyte 150 is completed, the entrance is opened through the upper cap 130. It will be closed.

이때, 상기 상부캡(130)에는, 상기 상부캡(130)을 관통하여 기준전극(120)이 삽입되며, 상기 기준전극(120)이 삽입된 상기 상부캡(130) 영역을 실링함으로써, 상기 상부캡(130)을 통해 전해질이 누수되는 것을 방지할 수 있다.At this time, in the upper cap 130, the reference electrode 120 is inserted through the upper cap 130, and the area of the upper cap 130 into which the reference electrode 120 is inserted is sealed, It is possible to prevent leakage of the electrolyte through the cap 130.

즉, 상기 기준전극(120)은, 상기 상부캡(130)을 관통하여, 상기 하우징(110)의 내부공간으로 삽입되어, 상기 전해질(150)에 침지될 수 있다.That is, the reference electrode 120 may pass through the upper cap 130 and be inserted into the inner space of the housing 110 to be immersed in the electrolyte 150.

이하에서는, 본 발명에 따른 부식센서의 전해질에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the electrolyte of the corrosion sensor according to the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 상기 전해질(150)은, 알칼리성을 가지는 콘크리트 매립에 적합한 내부전해질로서 겔타입 전해질은 높은 이온 전도도와 우수한 기계적강도, 장시간 화학적 안정성 및 알카리에 대한 높은 저항특성을 갖으며, 재연성이 우수하고, 다양한 측정환경 조건에서 내구성이 보장될 수 있다. The electrolyte 150 according to the present invention is an internal electrolyte suitable for embedding concrete having alkaline properties, and the gel-type electrolyte has high ionic conductivity, excellent mechanical strength, long-term chemical stability, and high resistance to alkali, and has excellent reproducibility. And, durability can be guaranteed in various measurement environment conditions.

보다 구체적으로, 상기 전해질(150)은 기본전해질, 분산제 및 첨가제를 포함하여 이루어질 수 있으며, 본 발명에서, 상기 기본전해질은 KCl(potassium chloride)이고, 상기 분산제는 글리세롤(Glycerol)일 수 있다.More specifically, the electrolyte 150 may include a basic electrolyte, a dispersant, and an additive, and in the present invention, the basic electrolyte may be KCl (potassium chloride), and the dispersant may be glycerol.

이때, 상기 기본전해질은, 후술하는 분산제 및 첨가제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.In this case, the basic electrolyte may be included in the remaining content excluding a dispersant and an additive to be described later.

또한, 상기 분산제는 상기 기본전해질(KCl)을 해리시키고 이온을 전달하는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서 상기 분산제의 종류를 제한하는 것은 아니다.In addition, the dispersant serves to dissociate the basic electrolyte (KCl) and transfer ions, and does not limit the type of the dispersant in the present invention.

이때, 상기 분산제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 10 내지 15 Wt%인 것이 바람직하다.At this time, the content of the dispersant is preferably 10 to 15 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

한편, 본 발명에 따른 첨가제는 HEC(Hydroxyethyl cellulose)인 것을 특징으로 하며, 상기 첨가제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%인 것이 바람직하다.Meanwhile, the additive according to the present invention is characterized in that HEC (Hydroxyethyl cellulose), and the content of the additive is preferably 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

본 발명에 따른 첨가제인 HEC(Hydroxyethyl cellulose)는, 수용성 고분자로 전해질 내에서 지지체 역할을 할 수 있다.HEC (Hydroxyethyl cellulose), an additive according to the present invention, is a water-soluble polymer and may serve as a support in the electrolyte.

또한, HEC(Hydroxyethyl cellulose) 수용액은 pH 2~12의 범위에서 안정하고, pH 4~11의 범위에서는 장기 보존안정성이 뛰어난 장점이 있을 뿐만 아니라, 온도안정성, 내약품성이 우수하며, 독성과 자극성도 없어 해수 조건의 내부전해질에 적용이 적합한 장점이 있다.In addition, HEC (Hydroxyethyl cellulose) aqueous solution is stable in the range of pH 2~12, and has excellent long-term storage stability in the range of pH 4~11, as well as excellent temperature stability, chemical resistance, and toxicity and irritation. There is no advantage that it is suitable for application to internal electrolytes in seawater conditions.

이와 같은 본 발명에 따른 전해질은 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.Such an electrolyte according to the present invention can be prepared by the following method.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전해질은, 3.5 M potassium chloride (KCl, 삼전순약공업, M.W. = 74.55) 용액에, 분산제로 glycerol (99%, SIGMA-ALDRICH)을 첨가한 후, hydroxyethylcellulose (HEC)를 혼합하여 70℃에서 3 hr 동안 용해시켜 겔타입 내부전해질을 제조할 수 있다.More specifically, the electrolyte according to the present invention is, after adding glycerol (99%, SIGMA-ALDRICH) as a dispersant to a 3.5 M potassium chloride (KCl, Samjeon Pure Chemical Industries, MW = 74.55) solution, hydroxyethylcellulose (HEC) By mixing and dissolving at 70° C. for 3 hr, a gel-type internal electrolyte can be prepared.

다만, 본 발명에서 상기 전해질의 제조방법을 제한하는 것은 아니다.However, in the present invention, the method of preparing the electrolyte is not limited.

도 3은 본 발명에 따른 첨가제의 함량에 따른 전해질의 점도 및 이온전도도를 도시하는 그래프이다.3 is a graph showing the viscosity and ionic conductivity of an electrolyte according to the content of the additive according to the present invention.

도 3을 참조하면, 첨가제인 HEC 함량에 따른 겔타입 내부전해질의 점도 및 이온전도도 변화를 확인하였을 때, HEC 함량이 높아질수록 점도는 높아지고 이온전도도는 낮아지는 경향을 보였으며, HEC 10 wt% 이상의 함량에서는 점도계로 측정할 수 있는 범위 (1.5~48000 cP) 이상의 높은 점도를 나타냈다.Referring to Figure 3, when checking the change in the viscosity and ionic conductivity of the gel-type internal electrolyte according to the HEC content as an additive, the higher the HEC content, the higher the viscosity and the lower the ionic conductivity, and HEC 10 wt% or more In terms of content, it exhibited a high viscosity over the range that can be measured with a viscometer (1.5-48000 cP).

따라서, 본 발명에 따른 첨가제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%인 것이 바람직하다.Therefore, the content of the additive according to the present invention is preferably 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

도 4는 본 발명에 따른 첨가제의 함량에 따른 이온전도도를 도시하는 그래프이다.4 is a graph showing ionic conductivity according to the content of the additive according to the present invention.

이때, 도 4에서는 HEC 함량에 따른 겔타입 내부전해질의 30일 동안의 이온 전도도의 변화를 측정하였다.At this time, in FIG. 4, the change in ionic conductivity of the gel-type internal electrolyte for 30 days according to the HEC content was measured.

도 4를 참조하면, 첨가제인 HEC가 첨가된 겔타입 내부 전해질은, HEC 함량이 증가함에 따라 이온 전도도는 감소하였으나, 측정 초기부터의 장기간 안정성이 확인되었다. Referring to FIG. 4, in the gel-type internal electrolyte to which HEC, an additive, was added, the ionic conductivity decreased as the HEC content increased, but long-term stability from the beginning of the measurement was confirmed.

이때, 상용화 되어 있는 겔타입 내부전해질의 이온전도도 (75.8 Ms/cm) 와 비교하였을 때, 본 발명의 첨가제인 HEC를 포함하는 전해질의 경우, 첨가제의 함량이 5 Wt% 인 경우에, 약 3배 높은 이온 전도도를 가짐을 확인할 수 있다.At this time, when compared with the ionic conductivity (75.8 Ms/cm) of the commercially available gel-type internal electrolyte, in the case of the electrolyte containing HEC, the additive of the present invention, when the content of the additive is 5 Wt%, about 3 times It can be seen that it has a high ionic conductivity.

또한, 첨가제의 함량이 8 wt% 인 경우에는 5 Wt%인 경우보다 이온전도도가 일정 정도 감소함을 확인할 수 있으나, 여전히 200 Ms/cm 이상의 이온전도도를 나타냄을 확인할 수 있으며, 따라서, 이와 같은 결과에 의하여도, 본 발명에 따른 첨가제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%인 것이 바람직하다.In addition, when the content of the additive is 8 wt%, it can be confirmed that the ionic conductivity decreases to a certain degree compared to the case of 5 Wt%, but it can be confirmed that the ionic conductivity is still 200 Ms/cm or more. Also, the content of the additive according to the present invention is preferably 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 하우징(110)의 상기 개구홀(111)을 폐구하기 위한 멤브레인(140)은, 규조토(diatomaceous earth)로 이루어지는 것이 바람직하다.Meanwhile, as described above, the membrane 140 for closing the opening hole 111 of the housing 110 is preferably made of diatomaceous earth.

상기 멤브레인(140)은 상기 하우징(130)의 내부에 수용되는 전해질이 상기 개구홀(111)을 통해 누수되는 것을 방지하기 위한 것으로, 이하에서는 멤브레인의 종류에 따른 기준전극의 내부전해질 leak 변화를 비교하였다.The membrane 140 is to prevent the electrolyte contained in the housing 130 from leaking through the opening hole 111. Hereinafter, the change of the internal electrolyte leak of the reference electrode according to the type of membrane is compared. I did.

도 4는 멤브레인의 종류에 따른 기준전극의 내부전해질 leak 변화를 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing changes in leakage of internal electrolyte of a reference electrode according to the type of membrane.

이때, 도 4에서는 멤브레인으로 본 발명에 따른 규조토 멤브레인을 사용한 경우와, Vycor 세라믹 멤브레인을 사용한 경우를 비교하였으며, 30일 동안의 내부전해질 유출속도의 변화를 측정하였다.In this case, in FIG. 4, the case of using the diatomaceous earth membrane according to the present invention as the membrane and the case of using the Vycor ceramic membrane were compared, and the change in the flow rate of the internal electrolyte for 30 days was measured.

도 4를 참조하면, 30일 동안의 유출속도를 비교하였을 때, 기존의 세라믹 멤브레인에 비해 세라믹 규조토 멤브레인의 내부전해질 유출속도가 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, when comparing the outflow rate for 30 days, it can be seen that the outflow rate of the internal electrolyte of the ceramic diatomaceous earth membrane is significantly lower than that of the conventional ceramic membrane.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 전해질은, 기본전해질, 분산제 및 첨가제를 포함하여 이루어질 수 있으며, 본 발명에서, 상기 기본전해질은 KCl(potassium chloride)이고, 상기 분산제는 글리세롤(Glycerol)일 수 있다.According to the present invention as described above, the electrolyte according to the present invention may include a basic electrolyte, a dispersant, and an additive, and in the present invention, the basic electrolyte is KCl (potassium chloride), and the dispersant is glycerol (Glycerol). Can be

이때, 상기 분산제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 10 내지 15 Wt%인 것이 바람직하다.At this time, the content of the dispersant is preferably 10 to 15 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

한편, 본 발명에 따른 첨가제는 HEC(Hydroxyethyl cellulose)인 것을 특징으로 하며, 상기 첨가제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%인 것이 바람직하다.Meanwhile, the additive according to the present invention is characterized in that HEC (Hydroxyethyl cellulose), and the content of the additive is preferably 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte.

이때, 상기 기본전해질은, 후술하는 분산제 및 첨가제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.In this case, the basic electrolyte may be included in the remaining content excluding a dispersant and an additive to be described later.

이를 통하여, 본 발명에서는, 상용화 되어 있는 겔타입 내부전해질보다 높은 이온전도도를 갖는 전해질을 제공할 수 있으며, 또한, 측정 초기부터의 장기간 안정성을 확보할 수 있는 전해질을 제공할 수 있다.Through this, in the present invention, it is possible to provide an electrolyte having an ionic conductivity higher than that of a commercially available gel-type internal electrolyte, and to provide an electrolyte capable of securing long-term stability from the beginning of the measurement.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features You can understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

Claims (8)

기본전해질;
분산제; 및
첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 HEC(Hydroxyethyl cellulose)이고,
상기 기본전해질은 KCl(potassium chloride)이고, 상기 분산제는 글리세롤(Glycerol)이고,
상기 첨가제의 함량은 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%이고,
상기 분산제의 함량은 전해질 100 Wt% 대비 10 내지 15 Wt%이고,
상기 기본전해질은, 상기 분산제 및 상기 첨가제를 제외한 나머지 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 전해질.Basic electrolyte;
Dispersant; And
Contains additives,
The additive is HEC (Hydroxyethyl cellulose),
The basic electrolyte is KCl (potassium chloride), the dispersant is glycerol (Glycerol),
The content of the additive is 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte,
The content of the dispersant is 10 to 15 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte,
The electrolyte, characterized in that the basic electrolyte is contained in the remaining content excluding the dispersant and the additive. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 내부공간을 포함하는 하우징;
상기 하우징의 상부에 위치하는 상부캡;
상기 상부캡을 관통하여, 상기 하우징의 내부공간으로 삽입되는 기준전극; 및
상기 하우징의 내부공간에 위치하고, 상기 기준전극이 침지되는 전해질을 포함하며,
상기 전해질은, 기본전해질, 분산제, 및 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 HEC(Hydroxyethyl cellulose)이고,
상기 기본전해질은 KCl(potassium chloride)이고, 상기 분산제는 글리세롤(Glycerol)이고,
상기 첨가제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 5 내지 8 Wt%이고,
상기 분산제의 함량은 상기 전해질 100 Wt% 대비 10 내지 15 Wt%이고,
상기 기본전해질은, 상기 분산제 및 상기 첨가제를 제외한 나머지 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 부식센서.A housing including an internal space;
An upper cap positioned above the housing;
A reference electrode penetrating the upper cap and inserted into the inner space of the housing; And
It is located in the inner space of the housing and includes an electrolyte in which the reference electrode is immersed,
The electrolyte includes a basic electrolyte, a dispersant, and an additive,
The additive is HEC (Hydroxyethyl cellulose),
The basic electrolyte is KCl (potassium chloride), the dispersant is glycerol (Glycerol),
The content of the additive is 5 to 8 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte,
The content of the dispersant is 10 to 15 Wt% compared to 100 Wt% of the electrolyte,
Corrosion sensor, characterized in that the basic electrolyte is contained in the remaining content excluding the dispersant and the additive. 삭제delete 삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 하우징은, 일정 영역에 위치하는 개구홀을 포함하고, 상기 개구홀을 폐구하기 위한 멤브레인을 더 포함하며,
상기 멤브레인은, 규조토(diatomaceous earth)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부식센서.The method of claim 5,
The housing includes an opening hole positioned in a predetermined area, and further includes a membrane for closing the opening hole,
Corrosion sensor, characterized in that the membrane is made of diatomaceous earth.
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