KR102359055B1 - 콘크리트 양생환경 측정을 위한 하우징캡 센서, 이를 포함한 콘크리트 양생환경 측정시스템 및 이를 이용한 콘크리트 양생환경 측정방법 - Google Patents

콘크리트 양생환경 측정을 위한 하우징캡 센서, 이를 포함한 콘크리트 양생환경 측정시스템 및 이를 이용한 콘크리트 양생환경 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 양생환경 측정용 하우징캡 센서 및 이를 이용한 양생환경 측정시스템 및 측정방법에 관한 것으로서, 구체적으로 최적의 콘크리트 양생 과정에 대한 분석이 가능할 수 있도록 하는 센서에 관한 것이며, 또한 이러한 센서 등을 이용하여 콘크리트가 양생되는 과정에서의 온도와 습도의 관계를 분석함으로서, 콘크리트 최적 양생과정에 대한 분석을 가능하게 하는 콘크리트 양생 분석용 하우징캡 센서 및 이를 포함한 양생환경 측정시스템 및 측정방법에 관한 것이다.

Description

콘크리트 양생환경 측정을 위한 하우징캡 센서, 이를 포함한 콘크리트 양생환경 측정시스템 및 이를 이용한 콘크리트 양생환경 측정방법{A CAP HOUSING SENSOR FOR CONCRETE CURING, A MEASURING SYSTEM OF CONCRETE CURING ENVIRONMENT INCLUDING THE SAME, AND A METHOD FOR MEASUING OF CONCRETE CURING ENVIRONMENT THEREOF}
본 발명은 콘크리트 양생 측정용 하우징캡 센서, 이를 이용한 콘크리트 양생환경 측정시스템 및 측정방법에 관한 것으로서, 구체적으로 최적의 콘크리트 양생 과정에 대한 분석이 가능할 수 있도록 하는 센서에 관한 것이며, 또한 이러한 센서 등을 이용하여 콘크리트가 양생되는 과정에서의 주변환경의 온도와 습도, 풍속을 측정함으로서, 콘크리트 최적 양생과정에서 주변환경에 대한 측정데이터를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 최적의 콘크리트 양생환경을 분석하는 것이 가능하게 하는 콘크리트 양생환경 측정용 하우징캡 센서 및 이를 포함한 측정시스템 및 측정방법에 관한 것이다.
콘크리트는 시멘트, 모래와 자갈을 소정의 비율로 물과 혼합하여 비빈후에 거푸집 틀에 타설하여 원하는 형상의 건축물을 만든 후에 양생 경화시킴으로써 강한 강도를 가지는 건물의 기둥 및 벽체를 형성할 수 있는 건축재료이다.
다만, 콘크리트는 시멘트, 모래와 자갈물과 함께 혼합되어 수화반응을 일으키는 가운데 응결되는 양생과정을 거치게 되는데, 양생 환경조건에 따라서 콘크리트 구조물의 강도와 내구성이 달라지게 된다. 콘크리트 수화반응은 온도와 습도에 의해서 가장 큰 영향을 받는다. 온도는 적당한 온도 즉 20~25도 정도가 좋고, 습도는 충분하게 유지하는 습윤양생을 하게 된다.
특히, 콘크리트 타설 후 2~8 시간 사이에 수화반응으로 인한 응결이 발생하면서 다량의 물이 필요하지만 이때 작업자가 진입하여 물을 뿌리는 살수를 하게 되면, 작업자의 체중에 의해서 콘크리트에 하중이 작용하게 되어 콘크리트에 좋지 않기 때문에 어느 정도 콘크리트가 굳은 후에 작업자가 콘크리트 바닥에 들어가서 호스로 물을 뿌리는 작업을 하는 것이 현실이다. 그러나 작업자가 밟을 수 있을 정도의 강도를 가지는 때에는 이미 응결이 충분히 이루어진 상태이므로, 수분이 충분히 필요한 시점에 물을 공급하지 못한다는 한계를 가지고 있고 콘크리트가 완전히 응결되고 경화된 이후에는 건축물의 콘크리트 품질을 평가하는 것이 곤란한다. 또한 고온의 강한 햇빛 가운데서 수분의 증발이 급속하게 일어나므로 콘크리트 표면의 온도 습도는 콘크리트의 품질에 지대한 영향을 미치게 된다.
이와 같이 콘크리트 양생과정은 콘크리트의 강도와 내구성에 큰 영향을 미침에도 불구하고, 양생과정에 대한 데이터가 없기 때문에 콘크리트의 품질을 확인할 수 있는 방법이 없다.
이에 본 발명의 발명자는 콘크리트 타설 이후에 양생 초기에 콘크리트의 표면에서 변화되는 수분의 양과 온도 등을 측정한 데이터가 확보된다면, 콘크리트의 품질을 보장할 수 있다는 점에 착안하여 콘크리트 표면에서 온도와 습도를 지속적으로 측정할 수 있는 양생환경 측정센서 및 시스템을 개발하게 되었다.
선행문헌 : 한국특허공보 10-0877958 (2009. 01. 08. 등록)
본 발명은 콘크리트의 양호한 양생을 보조하기 위한 비닐을 도포함으로서 수분이 증발되는 것을 방지하는 가운데 콘크리트와 비닐 사이의 온도와 습도 환경을 분석할 수 있는 센서장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 콘크리트의 양생환경과 콘크리트 품질 사이의 상관관계를 분석할 수 있는 콘크리트 양생환경 측정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 하우징캡 센서는,
하부가 개방된 하우징캡(101);
상기 하우징캡(101) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(105), 내부의 습도를 측정하는 습도센서(106), 상기 온도센서(105)와 습도센서(106)로부터 측정된 측정값을 외부로 통신하기 위한 통신모듈(107), 상기 온도센서(105), 습도센서(106), 그리고 통신모듈(107)에 전류를 공급하는 밧데리를 구비하는 센서모듈;로 구성된 하우징캡 센서로서,
상기 하우징캡 센서는,
상기 하우징캡(101)의 하부에 가장자리를 따라서 반지름 바깥방향으로 확대 연장되도록 구비된 상부플랜지(102a);
상기 상부플랜지(102a)와 소정간격 이격되어 구비된 하부플랜지(102b);
상기 상부플랜지(102a)와 하부플랜지(102b) 사이를 소정간격으로 이격시키는 지지리브(102c)를 구비하되,
상기 하우징캡(101)은 상부에 소정간격을 따라서 통기공(104)이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하우징캡 센서는 콘크리트 표면과 그 상면에 도포되는 비닐 사이에 개재되어 콘크리트 표면의 온도와 습도 상태를 지속적으로 측정할 수 있도록 하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 분석시스템은 하우징캡 센서 내부의 온도습도, 그리고 콘크리트 내부의 온도습도, 콘크리트 외부의 온도습도를 측정하여 각각의 환경조건에 따른 콘크리트의 양생 결과를 통해서 서로의 상관관계를 분석할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 하우징캡 센서의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 양생환경을 측정하기 위한 측정시스템의 전체적인 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 측정시스템의 개념도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 측정장치 중에서 복수의 센서들을 네트워크로 연결한 일실시도를 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 하우징캡 센서(100)의 구조도이다.
하부가 개방된 하우징캡(101);
상기 하우징캡(101) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(105), 내부의 습도를 측정하는 습도센서(106), 상기 온도센서(105)와 습도센서(106)로부터 측정된 측정값을 외부로 통신하기 위한 통신모듈(107), 상기 온도센서(105), 습도센서(106), 그리고 통신모듈(107)에 전류를 공급하는 밧데리를 포함하는 센서모듈;
로 구성된 하우징캡 센서(100)로서,
본 발명의 하우징캡(101)의 하부에는 외부에서 하우징캡(101) 내부로 물기가 유입될 수 있도록 유입구(102)를 구비한다. 상기 유입구(102)는 다양한 구조로 형성할 수 있는 것인데, 도 1은 바람직한 실시예를 도시한 것이다.
즉, 상기 하우징캡 센서는, 상기 하우징캡(101)의 하부에 가장자리를 따라서 반지름 바깥방향으로 확대 연장되도록 구비된 상부플랜지(102a); 상기 상부플랜지(102a)와 소정간격 이격되어 구비된 하부플랜지(102b); 상기 상부플랜지(102a)와 하부플랜지(102b) 사이를 소정간격으로 이격시키는 지지리브(102c)를 구비하되, 상기 하우징캡(101)은 상부에 소정간격을 따라서 환기통공이 형성된 것이다. 본 발명에서 언급되는 습도와 온도를 측정하기 위한 센서들은 모두 유선 또는 무선으로 선택될 수 있으나, 무선이 가장 바람직하다.
한편, 콘크리트의 표면에 도포되는 비닐에 상기 하우징캡 센서(100)를 장착하기 위해서는 비닐에 일정간격으로 통공을 형성하고 하우징캡 센서를 관통시켜 설치하게 된다. 이때 비닐의 통공과 하우징캡 센서의 하우징캡(101) 사이를 밀폐하기 위해서 상기 상부플랜지(102a) 상면에 대해서 가압할 수 있도록 하는 환형의 플레이트(109)를 더 구비하도록 한다.
이 상태에서 콘크리트(10) 표면과 도포된 비닐(20) 사이로는 물을 충분히 공급하여야 한다. 즉, 보통은 양생중인 콘크리트 표면에 작업자가 호스로 물을 뿌리지만 일정하지 않고 작업자의 물뿌리는 시간에 따라서 양생상태가 현저하게 달라지는 문제를 개선하기 위해서 본 발명에서는 이를 개선하기 위해서 콘크리트 표면과 도포된 비닐 사이로 물을 충분히 공급하되 비닐에 의해서 외부로 수분이 증발되지 않도록 한다.
본 발명은 콘크리트 표면과 도포된 비닐 사이로 물을 공급할때 콘크리트 표면과 비닐 사이로 공기가 충분히 공급되도록 할 필요가 있다. 이에 따라서 하우징캡(101)의 개방된 하부 테두리에는 하부플랜지(102b)와 상부플랜지(102a)가 일정간격을 두고 이격되어 배치되며, 이들 사이에는 이격공간을 형성할 수 있도록 지지리브(102c)가 구비된다.
양생중이 콘크리트 표면과 도포된 비닐 사이에 공급된 수분은 일정 시간동안 지속적으로 유지되므로 충분히 콘크리트에 수분을 공급할 수 있게 되며, 이때 하우징캡(101) 내부로 유입되는 공기의 습도와 온도를 측정함으로써 콘크리트 표면에서의 온도와 습도를 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 겨울철 또는 여름철의 경우 동일하게 콘크리트 표면과 비닐 사이로 물을 충분히 공급하지만 하우징캡(101) 내부에서 온도와 습도를 측정하게 되므로, 하우징캡(101) 내부에서 공기의 온도와 습도는 달라지게 된다. 이러한 환경적인 요인의 차이로 인해서 콘크리트의 양생에 미치는 영향이 달라지게 되므로 이러한 온도와 습도를 측정할 수 있게 됨으로써, 콘크리트 양생관리에 효과적이다.
특히, 본 발명은 하우징캡(101)의 상부를 따라서 통기공(104)이 형성되어 있어서, 하우징캡(101) 내부의 공기가 하우징캡(101) 통기공(104)을 통하여서 외부로 배출되도록 하여 상기 하우징캡(101)의 내부에서 좀 더 정확한 온도와 습도의 측정이 가능하게 된다. 통기공(104)이 없을 시에는 내부에 수분이 맺히게 되어서 하우징캡(101) 내부의 온도습도를 정확하게 측정하는 것이 곤란하게 된다. 본 발명의 캡하우지에는 온도센서(105)와 습도센서(106), 그리고 통신모듈(107)에 전류를 공급하기 위한 배터리(108)가 구비된다. 또한, 본 발명의 상부프랜지 상면에는 관통하는 비닐이 안착되게 되는데, 상기 비닐이 바람에 날리지 않도록 가압하는 환형플레이트(109)가 구비될 수 있으며, 상기 환형플레이트(109)는 고무판재로 이루어질 수 있으며, 그 외 다양한 소재로도 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 측정장치 중에서 복수의 센서들을 네트워크로 연결한 일실시도를 나타낸 것으로서, 콘크리트 표면이나, 내부 또는 외부 대기에 설치되는 센서들은 모두 유선 또는 무선으로 센서 보드에 연결된다. 상기 센서보는 게이트웨이에 연결되어서 인터넷을 통해서 외부의 관리서버로 전달되어 DB에 저장된다. 이로써, 건축물의 콘크리트 양생과정에서 어떠한 조건에서 양생이 이루어졌는지에 대한 정확한 온도 및 습도에 대한 측정값이 저장되므로, 사후에 콘크리트의 품질에 대한 평가를 용이하게 수행할 수 있게 된다.
본 발명은 상기의 하우징캡 센서를 포함하는 콘크리트 양생분석용 시스템에 관한 것이기도 하다.
즉, 도포된 비닐의 통공부와 양생중인 콘크리트 사이에 설치되어 비닐과 콘크리트 사이를 통해서 하우징캡(101) 내부로 유입되는 공기의 온도와 습도를 측정하는 하우징캡 센서;
타설된 콘크리트의 표면에 소정깊이로 심어져서 양생중인 콘크리트 내부의 온도와 습도를 측정하고 측정데이터를 통신수단에 의해서 전송하는 내부센서(200);
도포된 비닐의 상부에서의 대기 온도와 습도를 측정하고 측정데이터를 통신수단에 의해서 전송하는 외부센서(300);를 포함하되,
상기 하우징캡 센서(100), 내부센서(200), 외부센서(300)에서 각각 측정된 측정데이터를 각각의 통신수단에 통해서 수신하는 관리서버;
상기 관리서버에 수신된 측정데이터를 분석하는 분석툴;을 구비하여 콘크리트 양생 중의 환경에 따른 최적의 양생조건을 분석한다.
상기 하우징캡 센서(100)는 콘크리트(10) 표면과 비닐(20) 사이에 개재되어서 이들 사이로 살수되는 물에 의해서 콘크리트 표면에 충분한 수분을 제공하도록 하고, 비닐에 의해서 외부로 증발되는 것을 방지하는 동시에 이들 사이에 개재된 하우징캡 센서로 유입되는 공기의 온도를 양생이 진행되는 동안 지속적으로 측정하게 된다.
또한, 본 발명의 콘크리트 표면에서 내부로 삽입되는 내부센서(200)는 콘크리트 내부의 온도와 습도를 측정하게 되고, 외부센서(300)는 대기의 온도와 습도를 측정하는 센서가 구비되고, 실시간 풍속을 측정하는 풍속센서가 더 구비될 수 있다. 바람은 습기의 건조에 큰 영향을 미치게 되므로, 콘크리트의 양생에 지대한 영향을 미치는 것이므로, 특별한 관리가 필요하다. 이와 같이 외부센서는 외기의 습도와 온도, 풍속을 측정하여 콘크리트에 미치는 영향을 추정할 수 있게 된다.
상기와 같은 콘크리트 양생분석 시스템을 이용한 콘크리트 양생분석방법은,
1) 타설된 콘크리트 표면에 내부센서(200)를 심어 설치하고, 외부 공기의 상태를 측정하는 외부센서(300)를 설치하는 단계;
2) 타설된 콘크리트 표면에 비닐을 도포하여 콘크리트 양생 중 수분이 증발되는 것을 방지하면서 콘크리트 표면으로 수분을 추가적으로 공급하는 단계;
3) 상기 비닐에 소정간격으로 형성된 통공을 통해서 제1항의 하우징캡 센서를 설치하는 단계;
4) 각 센서로부터 수신되는 측정데이터를 데이터베이스로 취합하여 저장한다.
이와 같이, 본 발명은 콘크리트 표면, 내부, 그리고 외부에서의 습도, 온도를 측정하여 사후적으로 콘크리트의 품질을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트의 품질을 개선하기 위한 분석자료로서 활용될 수 있다.
10 : 콘크리트, 20 : 비닐
100 : 하우징캡 센서
101 : 하우징캡,
102 : 유입구,
102a : 상부플랜지, 102b : 하부플랜지, 102c : 지지부재,
104 : 통기공, 105 : 온도센서, 106 : 습도센서
107 : 통신모듈, 108 : 배터리, 109 : 환형플레이트
200 : 내부센서
300 : 외부센서

Claims (4)

  1. 하부가 개방된 하우징캡(101);
    상기 하우징캡(101) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(105), 내부의 습도를 측정하는 습도센서(106), 상기 온도센서(105)와 습도센서(106)로부터 측정된 측정값을 외부로 통신하기 위한 통신모듈(107), 상기 온도센서(105), 습도센서(106), 그리고 통신모듈(107)에 전류를 공급하는 밧데리를 구비하는 센서모듈;로 구성된 하우징캡 센서에 있어서,
    상기 하우징캡(101)은,
    상부에 소정간격을 따라서 형성된 통기공(104)이 구비되며,
    하부에 반지름 바깥방향으로 물이 유입되는 유입구(102)가 구비는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생분석을 위한 하우징캡 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유입구(102)는,
    상기 하우징캡(101)의 하부에 가장자리를 따라서 반지름 바깥방향으로 확대 연장되도록 구비된 상부플랜지(102a);
    상기 상부플랜지(102a)와 소정간격 이격되어 구비된 하부플랜지(102b); 및
    상기 상부플랜지(102a)와 하부플랜지(102b) 사이를 소정간격으로 이격시키는 지지리브(102c);를 구비한 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생분석을 위한 하우징캡 센서.
  3. 도포된 비닐와 양생중인 콘크리트 사이에 설치되어 비닐과 콘크리트 사이의 온도와 습도를 측정하는 제1항 또는 제2항의 하우징캡 센서(100);
    타설된 콘크리트의 표면에 소정깊이로 심어져서 양생중인 콘크리트 내부의 온도와 습도를 측정하고 측정데이터를 통신수단에 의해서 전송하는 내부센서(200);
    도포된 비닐의 상부에서의 대기 온도와 습도를 측정하고 측정데이터를 통신수단에 의해서 전송하는 외부센서(300);를 포함하되,
    상기 하우징캡 센서(100), 내부센서(200), 외부센서(300)에서 각각 측정된 측정데이터를 각각의 통신수단에 통해서 수신하는 관리서버;
    상기 관리서버에 수신된 측정데이터를 분석하는 분석툴;을 구비하여 콘크리트 양생 중의 환경에 따른 최적의 양생조건을 분석하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생환경측정 시스템.
  4. 제3항의 콘크리트 양생환경측정 시스템을 이용한 콘크리트 양생환경 측정방법에 있어서,
    1) 타설된 콘크리트 표면에 내부센서(200)를 심어 설치하고, 외부 공기의 상태를 측정하는 외부센서(300)를 설치하는 단계;
    2) 타설된 콘크리트 표면에 비닐을 도포하여 콘크리트 양생 중 수분이 증발되는 것을 방지하면서 콘크리트 표면으로 수분을 추가적으로 공급하는 단계;
    3) 상기 비닐에 소정간격으로 형성된 통공을 통해서 제1항의 하우징캡 센서를 설치하는 단계;
    4) 상기 하우징캡 센서(100), 내부센서(200) 및 외부센서(300)로부터 수신되는 습도와 온도의 측정데이터를 데이터베이스에 저장하여 관리하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 양생환경 측정방법.
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