KR102228312B1 - 화학용액 누설감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 화학용액 누설감지장치는 베이스필름층의 상부면에 한 쌍의 도전라인 스트립 형태로 나란히 형성하고, 그 상부면에 화학용액에 반응하여 용해 또는 분해되는 코팅층을 형성함과 아울러, 베이스필름층의 하부면에도 상부면과 마찬가지로 한 쌍의 도전라인과 코팅층을 형성하는 구조를 갖는다.
또한, 상부면의 코팅층 상부면에는 코팅층의 내구성을 증가시키기 위하여 비도전성 카본과 고분자화합물의 화합물에 의한 2차 코팅층을 형성하는 구조를 갖는다.
이와같은 본 발명은 하나의 테이프형 센서에 의해 산성, 중성, 알칼리 용액의 센싱이 가능하므로, 설치비용은 물론 유지관리비용의 절감효과를 가져온다.

Description

화학용액 누설감지장치{Chemical solution leak detection sensor}

본 발명은 화학용액 누설감지장치에 관한 것으로, 특히 하나의 센서에 의해 산성 용액, 중성 용액, 알칼리 용액 등의 다양한 화학용액의 누설을 감지할 수 있도록 한 화학용액 누설감지장치에 관한 것이다.

본 출원인은 이미 여러건의 등록 특허(10-0909242, 10-0827385 등)에서 테이프 형태로 되어 누수가 발생하기 쉬운 위치에 설치함으로써 누수 발생을 쉽게 감지할 수 있도록 하는 테이프 형태의 누수감지센서를 제안한 바 있다.

도1 및 도2에 도시한 바와 같이 이러한 누수감지센서(100)는 하부접착층(120), 베이스필름층(110), 상부보호필름층(130)이 저면에서 상방으로 순차적으로 적층되어 이루어진다.

하부접착층(120)은 누수가 발생되는 곳에 부착하기 위한 것으로, 접착 테이프 형태로 구성되고, 베이스필름층(110)은 도전라인(111,112)이 상부에 형성되기 위한 층으로서, 도전라인(111,112)의 패턴을 인쇄 방식에 형성하기 위해 PET, PE, PTFE, PVC 또는 기타 테프론 계열의 재질의 필름으로 형성된다.

그리고, 도전라인(111,112)은 베이스필름층(110)의 상부표면에서 서로 이격되어 길이방향으로 평행하게 스트립 형태로 배치되며, 도전성 잉크 또는 은(Silver) 화합물로 형성된다.

상부보호필름층(130)은 베이스필름층(110)의 상부에 적층되어 도전라인(111,112)을 외부의 자극으로부터 보호하기 위한 층으로서, 베이스필름층(110)과 같이 PET, PE, PTFE, PVC 또는 기타 테프론 계열의 재질로 형성되며, 도전라인(111,112)에 해당하는 위치에 일정간격마다 센싱홀(131)이 관통되어 형성되도록 구성된다.

따라서, 누수가 발생하면, 누수가 발생된 위치의 센싱홀(131)을 통해 수분이 유입되어 두 도전라인(111,112)이 수분에 의해 통전되며, 원격의 제어기가 그 통전상태 즉 폐회로가 형성되는 상태를 파악하여 누수여부를 감지하고, 그에 따른 경보를 발생할 수 있게 된다.

그런데, 이러한 종래의 필름형 누설감지센서(100)는 물의 누설을 검출할 수 있지만, 산성 용액, 중성 용액, 알칼리 용액 등의 다양한 화학용액은 검출하지 못함으로써 유독성 또는 유해성을 갖는 용액을 검출하지 못하는 단점이 있다.

즉, 산성, 중성, 알칼리 용액을 검출하기 위해서는 각각 별도의 센서들을 모두 설치하여야 하므로, 설치비용 및 운용비용이 증가하고, 협소한 장소에서는 이들을 모두 설치하지 못하고 선택적으로 설치하여야 하므로 누설되는 용액의 종류를 정확히 검출하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 종래의 이러한 문제점을 해결하고자, 필름형 누설감지센서에 화학용액만에 반응하여 용해 또는 분해되는 코팅층을 도포함으로써 pH값의 변화에 따라 화학용액의 종류를 판별할 수 있도록 한 화학용액 누설감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화학용액 누설감지장치는 베이스필름층의 상부면에 한 쌍의 도전라인 스트립 형태로 나란히 형성하고, 그 상부면에 화학용액에 반응하여 용해 또는 분해되는 코팅층을 형성함과 아울러, 베이스필름층의 하부면에도 상부면과 마찬가지로 한 쌍의 도전라인과 코팅층을 형성하는 구조를 갖는다.

또한, 상부면의 코팅층 상부면에는 코팅층의 내구성을 증가시키기 위하여 비도전성 카본과 고분자화합물의 혼합물에 의한 2차 코팅층을 형성하는 구조를 갖는다.

이와같은 본 발명은 하나의 테이프형 센서에 의해 산성, 중성, 알칼리 용액의 센싱이 가능하므로, 설치비용은 물론 유지관리비용의 절감효과를 가져온다.

도1 및 도2는 종래의 누수감지센서의 분해 구조를 보인 도.
도3은 본 발명에 의한 화학용액 누설감지센서의 단면 구조도.
도4는 화학용액 누설감지센서의 다른 구조를 보인 단면도.
도5는 센싱홀의 간격을 설명하기 위한 누설감지센서의 평면도.
도6은 누설가지센서의 저면도.
도7은 제어기의 구조를 보인 도.

본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 화학용액 누설감지센서(200)의 기본적인 구조는 도1 및 도2에서 이미 언급한 형태와 동일하므로, 도3에서와 같이 코팅층(140)이 형성된 구조를 중심으로 설명한다.

먼저, 유독물인 화학용액은 토양이나 대기로 누설되는 경우에는 수질오염, 토양오염, 대기오염 등이 발생함으로써 물적피해는 물론 인적피해까지 심각하게 발생하게 된다.

따라서, 이러한 화학용액의 누설을 빠르고 저비용으로 감지할 수 있어야 하는데, 이를 위해 본 발명은 한 쌍의 도전라인(111,112)이 스트립 형태로 나란히 형성된 베이스필름층(110)의 상부면에 화학용액에 의해 용해 또는 분해되는 코팅층(140)이 도포되어 형성되는데, 이러한 코팅층(140)은 에나멜을 주재질로 하는 것으로, 에나멜 40~70 중량%, 카본 5~20 중량%, 희석재 20~40 중량%로 구성될 수 있다.

또한, 도전라인(111,112)은 도전성 금속박판, 도전성 와이어, 도전성 잉크 또는 은(Silver) 화합물 등 다양한 재질로 형성된다.

코팅층(140)이 형성된 베이스필름층(110)의 상부면에는 상부보호필름층(130)이 형성되어, 센싱홀(131)을 통해 화학용액이 유입되면 코팅층(140)이 용해 또는 분해되면서 도전라인(111,112) 사이의 저항값이 변화된다.

이러한 저항값 변화를 도7의 제어기(300)에서 입력받아 화학용액의 종류를 판별하게 된다.

제어기(300)는 커넥터(400)를 통해 한 쌍의 도전라인(111,112)과 연결되는데, 이때 도전라인(111,112)의 단부는 컨덴서(C)를 통해 연결된다.

직류전원(310)은 주파수발진기(320)를 통해 5Hz~100KHz의 사인파 형태로 도전라인(111)에 공급되고, 화학용액의 누설에 의해 도전라인(111,112) 사이가 쇼트되어 저항값이 변화되면, 레벨변환기(330)에서 입력받아 이를 DC 레벨로 변환하게 된다.

DC 레벨로 변환된 저항값은 증폭기(340)를 통해 증폭된 다음, 밴드패스필터(350)에 의해 잡음이 제거되고, A/D 변환기(360)를 통해 디지털 신호로 변환된다.

이러한 디지털 신호로 변환된 저항값의 변화를 MCU(370)에서 인가받아 화학용액의 종류를 판별하게 되는데, 도8은 MCU(370)에서 누설되는 화학용액의 종류를 판별하기 위하여 도전라인(111,112) 사이의 전압값 변화에 따른 pH값의 변화를 예를 들어 보인 그래프로서, 도전라인(111,112) 사이의 전압값이 100~350mV사이에 위치한다면, pH값은 1~6의 값을 가지므로, 산성용액의 누설로 판별하여 알람을 발생시키게 된다.

또한, pH6~8의 중성용액이 누설되는 경우에는 이론치로서 100~-100mV의 전압값을 가지게 되어 pH 7~8 구간은 (-)전압이 출력되지만, MCU(370)는 이를 (+)전압 영역으로 반전시켜 검출하게 된다.

즉, 이론적으로는 중성용액의 경우 전압값이 (+)영역에서 (-)영역으로 지속적으로 감소하는 구간에 위치하므로, (-)영역의 전압값을 (+)영역으로 반전시켜 검출을 용이하게 하는 것이다.

마찬가지로, pH8~14의 알칼리용액이 누설되는 경우에도 이론치로서 -100~-400mV의 전압값을 가지게 되지만, MCU(370)는 이를 (+)전압 영역으로 반전시켜 검출하게 된다.

따라서, 도4에서와 같이 전기전도도의 변화에 따라 전압값이 변화하고, 이로인해 pH가 변화하므로, 그 전압값의 변화에 따라 pH값의 변화를 산정하여 확학용액의 누설을 판별하는 것이다.

결국 본 발명에서는 하나의 누설감지센서(100)를 통하여 전기전도도의 변화에 따라 산성용액, 중성용액, 알칼리용액의 누설을 모두 감지할 수 있는 것이다.

도4는 화학용액 누설감지센서(200)의 다른 형태를 보인 도로서, 코팅층(140)의 상부면에는 비도전성카본과 폴리머 복합소재로 된 제2코팅층(150)이 도포되며, 그 상부면으로 상부보호필름층(130)이 적층된 구조이다.

이는 빛이나 열에 의해 코팅층(140)이 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 빛이나 열에 의해 코팅층(140)이 경화되거나 갈라짐 등의 손상이 발생하게 되면, 화학용액에 반응감도가 달라지게 되어 누설감지의 오류가 발생하게 되므로, 제2코팅층(150)에 의해 코팅층(140)의 손상을 방지하는 것이다.

제2코팅층(150)은 화학용액에 의해 부풀어올라 균열이 발생함으로써 그 공극을 통해 화학용액이 침투되어 코팅층(140)까지 도달하게 된다.

한편, 베이스필름층(110)의 하부면에도 한 쌍의 도전라인(115,116)이 스트립 형태로 나란히 형성되며, 도전라인(115,116)이 형성된 베이스필름층(110)의 하부면을 덮도록 화학용액에 반응하여 용해 또는 분해되는 제3코팅층(160)이 도포되어 형성된다.

제3코팅층(160)의 하부면으로는 센싱홀(171)이 형성된 하부보호필름층(170)이 적층된다.

따라서, 본 발명에 의한 화학용액 누설감지센서(200)가 터널 형태의 매시에 삽입되어 바닥에 설치되거나 또는 하부면이 바닥으로부터 약간 떠 있을 수 있도록 중간중간만 바닥에 부착한 경우에 누설된 화학용액이 화학용액 누설감지센서(200)의 상부면 또는 하부면으로 유입되더라도 이를 정확히 감지할 수 있는 것이다.

도5는 센싱홀(131)의 피치에 따라 센싱감도를 조절할 수 있는 것으로서, (a)의 경우에는 센싱감도를 낮게 가져가기 위하여 28mm의 간격을 가지는 것이고, (b)는 14mm의 간격을 가져서 센싱감도를 좀 더 좋게 하는 것이며, (c)는 7mm 간격으로 조밀하게 센싱홀(131)을 형성함으로써 센싱감도를 높이게 된다.

이러한 센싱홀(131)은 원형, 사각형, 타원형, 반구형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

도6은 도전라인(111,112)의 양측부에 도전라인(117,118)을 더 형성하고, 이러한 도전라인(117,118)이 중간중간에 절단될 수 있도록 절단부위(119)를 형성한다.

이는 액상으로 코팅층(140)을 형성할 때 코팅액이 도전라인(111,112)의 양측부로 흘러내려 코팅층(140)의 두께가 균일하지 않는 것을 방지하기 위하여 도전라인(117,118)을 댐(Dam)으로 사용하여 코팅액을 도전라인(117,118) 사이에 수용하고자 함이다.

이때, 화학용액의 누설이 발생하여 코팅층(140)이 용해 또는 분해되는 경우에 도전라인(111)과 도전라인(117) 사이 또는 도전라인(112)과 도전라인(118) 사이에서 저항값의 변화가 발생하게 되면, 센싱의 오류가 발생하게 되므로, 절단부위(119)에 의해 도전라인(117,118)에서 발생한 저항값의 신호를 차단하게 되는 것이다.

110 : 베이스필름층 111,112 : 도전라인
120 : 하부접착층 130 : 상부보호필름층
131 : 센싱홀 140,150,160 : 코팅층
300 : 제어기 400 : 커넥터

Claims (5)

1. 베이스필름층의 상부면에 한 쌍의 도전라인 스트립 형태로 나란히 형성하고, 그 상부면에 화학용액에 반응하여 용해 또는 분해되는 코팅층을 형성하며,
   상기 도전라인의 양측부에 도전라인을 더 형성하고, 이러한 도전라인이 중간중간에 절단될 수 있도록 절단부위를 형성한 것을 특징으로 하는 화학용액 누설감지장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스필름층의 하부면에 한 쌍의 도전라인과 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 화학용액 누설감지장치.
   
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅층은 에나멜을 주재질로 하는 것으로, 에나멜 40~70 중량%, 카본 5~20 중량%, 희석재 20~40 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 화학용액 누설감지장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 코팅층의 상부면에는 비도전성카본과 폴리머 복합소재로 된 제2코팅층이 도포된 것을 특징으로 하는 화학용액 누설감지장치.
   
   
   
   
   
   
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