KR102556808B1 - Cathodic protection system and the method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 음극 방식 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 외부전원식 음극 방식 기술과 희생양극식 음극 방식 기술을 선택적으로 이용하기 위하여, 현재 적용하던 방식법에 문제가 생겼을 경우 타방식법을 거의 시간 지연없이 방식체에 적용할 수 있는 하이브리드 음극 방식 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid cathodic protection system and its control method, and more particularly, in order to selectively use an external power supply type cathode protection technology and a sacrificial anode type cathodic protection technology, when a problem occurs with the currently applied anticorrosive method, other It relates to a hybrid cathodic protection system capable of applying an anticorrosion method to an anticorrosive body with almost no time delay and a control method thereof.

Description

외부전원을 이용한 하이브리드 음극 방식 시스템 및 그 제어 방법{Cathodic protection system and the method thereof}Hybrid cathodic protection system using external power and its control method {Cathodic protection system and the method thereof}

본 발명은 하이브리드 음극 방식 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 현재 적용하던 방식법에 문제가 생겼을 경우 타방식법을 거의 시간 지연없이 방식체에 외부 전원을 적용할 수 있고, 경우에 따라 외부 전원을 차등적이고 미세하게 조절하여 적용할 수도 있으며, 외부에서 외관을 관찰하여 학습 데이터를 만들어 개선할 수 있는 하이브리드 음극 방식 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid cathodic protection system and a control method thereof, and more particularly, when a problem occurs in the currently applied anticorrosive method, an external power source can be applied to the anticorrosive body of the other method almost without a time delay. It relates to a hybrid cathodic protection system and its control method that can be applied by differentially and finely adjusting external power according to the

일반적으로 어떤 물질이 주위 환경과 반응하여 의도하지 않은 화학 또는 전기화학 반응에 의한 물질의 열화 또는 파괴 현상을 부식이라고 한다. In general, corrosion is a phenomenon in which a material reacts with the surrounding environment and deteriorates or destroys a material due to an unintended chemical or electrochemical reaction.

금속부식은 재료와 부식 환경 매질 사이의 계면에서 일어나는 반응이다. 이 전해질/전극 계면 반응은 전기화학반응(전하이동반응)일 수도 있고, 응력부식, 피로부식 또는 마찰과 마모같은 기계화학적 반응일 수도 있다. Metal corrosion is a reaction that occurs at the interface between a material and a corrosive environment medium. This electrolyte/electrode interface reaction may be an electrochemical reaction (charge transfer reaction) or a mechanochemical reaction such as stress corrosion, fatigue corrosion, or friction and wear.

전하이동반응에 따른 부식은 금속에서 자유롭게 운동하는 전자들이 전해질과 접촉하여 전기화학적 반응, 즉 전자의 이동이 포함된 반응에 의한 것으로서, 양극(anode), 음극(cathode), 전류 경로(금속 경로), 이온 경로(전해질)의 4가지 요소를 만족시켰을 때에 발생한다. Corrosion due to the charge transfer reaction is caused by an electrochemical reaction, that is, a reaction involving the movement of electrons, in which electrons freely moving in the metal come into contact with an electrolyte. , occurs when the four elements of the ion path (electrolyte) are satisfied.

여기서 양극은 전자를 잃는 산화반응이 일어나는 극이며 음극은 전자를 받아 환원반응이 일어나는 극을 의미하며, 극성을 나타내는 +극과 -극과는 상관이 없는 용어이다.Here, the anode is the pole where the oxidation reaction that loses electrons takes place, and the cathode means the pole where the reduction reaction takes place by receiving electrons.

금속구조물은 부식이 진행되면서 부식 전지상태가 되어 부식전위가 발생되고 일정한 부식 전류가 금속물로 흐르게 된다. As the metal structure is corroded, it becomes a corrosive battery state, a corrosion potential is generated, and a certain corrosive current flows into the metal.

이 때 발생되는 전류를 갈비닉 전류 (Galvanic current) 또는 부식전류 라고 하며 상기한 4가지 요소로 구성된 조합을 부식전지 또는 갈바닉전지 (Galvanic cell) 라고 한다. The current generated at this time is called a galvanic current or a corrosion current, and a combination of the above four elements is called a corrosion battery or a galvanic cell.

이 전지의 양극에서 산화반응이 일어나므로 부식은 양극에서 발생한다. Since the oxidation reaction takes place at the anode of this battery, corrosion occurs at the anode.

해수와 같은 전해질에 잠긴 종류가 다른 두 개의 금속을 도선으로 연결하면 어느 한 쪽이 양극이 되고 나머지 한쪽이 음극이 되는데, 이 극을 결정하는 것은 금속이 환원되려는 경향 또는 이온화 경향을 세기 순으로 나타낸 것을 전기화학계열 또는 기전력계열(EMF series)이라고 한다. If two metals of different types immersed in an electrolyte such as seawater are connected with a wire, one becomes the anode and the other becomes the cathode. It is called electrochemical series or electromotive force series (EMF series).

각 물질의 전기화학계열의 전위를 수소환원전위를 0V로 정한 표준전극전위와 상대 비교하여 나타낸 것이 전극 전위 (electrode potential)이다. Electrode potential is the relative comparison of the potential of the electrochemical series of each material with the standard electrode potential in which the hydrogen reduction potential is set at 0V.

이 전위는 물질 고유의 성질이며 전해질의 조건에 따라 변한다. 전극 전위가 낮을수록 즉 전자를 잘 잃어버리게 되므로 두 물질중 전극 전위이 낮은 물질이 양극이 되어 산화 반응이 일어나며 부식되고 전위가 높은 물질이 음극이 되어 환원 반응이 일어나며 부식이 되지 않는다. This potential is an inherent property of the material and changes according to the conditions of the electrolyte. The lower the electrode potential, that is, the easier it is to lose electrons. Among the two materials, the material with the lower electrode potential becomes the anode, causing oxidation and corrosion, and the material with the higher potential becomes the cathode, resulting in reduction and corrosion.

예를 들어 전해질인 해수에 잠긴 철(Fe) 와 아연(Zn)을 고려하면 전기화학계열 전위가 각각 -0.45 ~ 0.65 V, -1.0 V이므로 전위가 낮은 아연이 산화 반응이 일어나는 양극이 되고 철이 음극이 된다. For example, considering iron (Fe) and zinc (Zn) submerged in seawater as an electrolyte, the electrochemical potentials are -0.45 ~ 0.65 V and -1.0 V, respectively, so zinc with a low potential becomes the anode where the oxidation reaction occurs, and iron is the cathode. becomes

실제 상황에서 토양도 비저항이 높은 전해질 역할을 하므로, 토양속이나 수중에 설치된 철근 콘크리트 나 금속으로 이루어진 가스관, 수도관 등과 같은 금속 구조물이 부식 전지 상태가 되어 부식 전류를 발생시키며, 전위가 낮은 쪽이 양극이 되어 부식된다. In actual situations, soil also serves as an electrolyte with high specific resistance, so metal structures such as gas pipes and water pipes made of reinforced concrete or metal installed in soil or underwater become a corrosion battery state and generate a corrosion current, and the lower potential is the anode. become corroded

이 경우 금속 표면에서 전해질을 통해 전류가 외부로 유출되는 지점에서 부식이 발생한다. 따라서, 부식검사 대상물인 금속구조물의 기준전극에 대한 자연전위를 측정하여 부식을 감지할 수 있다. In this case, corrosion occurs at the point where current leaks out from the metal surface through the electrolyte. Therefore, corrosion can be detected by measuring the natural potential with respect to the reference electrode of the metal structure, which is a corrosion inspection target.

한편 부식은 높은 에너지 준위에서 더 안정한 낮은 에너지 준위로 내려가려는 자연현상이므로 부식을 영원히 막을 수는 없지만 느리게 할 수는 있다. On the other hand, since corrosion is a natural phenomenon that tends to descend from a higher energy level to a more stable lower energy level, corrosion cannot be prevented forever, but it can be slowed down.

일반적으로 부식을 막는 방식(防蝕)은 상기 부식 전류를 일으키는 4 가지 요소를 인위적으로 제거하거나 억제함으로써 이루어지며 일반적으로 방식 분야에서는 부식 억제제, 절연판 또는 다른 방법을 이용하여 양극 또는 음극 반응을 억제하거나 전자 또는 이온의 흐름을 차단하는 방법을 택하고 있다.In general, corrosion prevention (防蝕) is achieved by artificially removing or suppressing the four elements that cause the corrosion current, and in general, in the field of corrosion prevention, corrosion inhibitors, insulating plates or other methods are used to suppress anode or cathode reactions, or electronic Alternatively, a method of blocking the flow of ions is being taken.

실생활에서 부식이 문제가 되는 금속구조물로는 해안부두, 교각 및 교량, 철근 콘크리트 등의 콘크리트 관련 구조물과, 강교 또는 강구조물 등의 부식 환경에 직접 노출되어 있는 장치 또는 구조물 등이 있다. Metal structures in which corrosion is a problem in real life include concrete-related structures such as coastal piers, piers and bridges, reinforced concrete, and devices or structures directly exposed to corrosive environments such as steel bridges or steel structures.

금속 구조물의 부식은 토양이나 해수와 같은 전해질내에서 양극반응과 음극반응에 의해 발생하므로, 금속구조물의 표면을 전해질과 차단, 양극부와 음극부를 분리, 또는 양극반응의 진행을 억제함으로써 부식을 방지하는 기본적인 방식법이 된다.Corrosion of metal structures is caused by anodic and cathodic reactions in electrolytes such as soil or seawater, so corrosion is prevented by blocking the surface of the metal structure from the electrolyte, separating the anode and cathode parts, or inhibiting the progress of the anodic reaction. It becomes the basic way to do it.

상기한 4가지 요소를 막는 방법 중에서 전해질과 접촉을 차단하는 방법으로 폴리에틸렌 등의 철근 콘크리트 구조물을 합성수지로 코팅하며 현재 많이 사용되고 있으나 여러 가지 개선점이 요구된다. 양극과 음극의 분리는 현실적으로 매우 어렵게 때문에 실제로 거의 사용되지 않는다.Among the methods of blocking the above four elements, as a method of blocking contact with the electrolyte, reinforced concrete structures such as polyethylene are coated with synthetic resin, and are currently widely used, but various improvements are required. Separation of the anode and the cathode is very difficult in practice, so it is rarely used in practice.

일반적으로 외부전원식 음극 방식 공법은 전원장치, 정류기 및 양극(anode)을 포함하는 음극 방식 시스템이 이용되며, 정류기에 의해 교류에서 직류로 변환된 전력을 콘크리트 구조물에 설치된 불용성양극에 인가하여 방식 전류를 발생시키고, 그 방식 전류에 의해 콘크리트 구조물 내 음극인 철근을 보호한다. In general, the externally powered cathodic protection method uses a cathodic protection system including a power supply, a rectifier and an anode, and applies the power converted from alternating current to direct current by the rectifier to an insoluble anode installed in a concrete structure to generate an anticorrosion current. and protects the reinforcing bar, which is the cathode in the concrete structure, by the anticorrosion current.

또한, 희생양극식 음극방식 공법은 콘크리트 구조물 내 철근보다 부식성이 큰 금속을 희생양극으로 이용하여 콘크리트 구조물 내 철근을 부식으로부터 보호한다.In addition, the sacrificial anode cathodic protection method uses a metal that is more corrosive than the reinforcing bars in the concrete structure as a sacrificial anode to protect the reinforcing bars in the concrete structure from corrosion.

전술한 철근과 황산동 기준전극을 예로 들면, -0.85 V 방식 기준전위인데 측정 전위가 -2.5 V보다 더 낮으면 심각한 과방식 상태가 되어 부식 뿐만 아니라 수소취성이 일어나 오히려 피방식체에 심대한 악영향을 끼치게 된다. Taking the above-mentioned reinforcing bar and copper sulfate reference electrode as an example, the -0.85 V type reference potential, but if the measured potential is lower than -2.5 V, it becomes a serious overcorrosion state, resulting in not only corrosion but also hydrogen embrittlement, which has a serious adverse effect on the coated body. do.

또한 여름철 낙뢰 등과 같은 자연적인 요인에서 전원이 상실되면 미방식 상태가 되어 피방식체가 부식되기 쉽다. In addition, when power is lost due to natural factors such as lightning in summer, it is in an uncorroded state and the coated body is easily corroded.

이 미방식에 의한 부식은 철근이 전해질인 해수에 노출되는 철 구조물은 특히 심각하여 짧은 시간 동안의 미방식이라도 심각한 타격을 입는다. Corrosion by this method is especially serious for steel structures where rebars are exposed to seawater, which is an electrolyte, and suffers serious damage even if the method is not used for a short time.

그러나 외부전원 인가 장치를 통해 양극의 전위를 필요시 조절하므로 방식 효율을 높일 수 있다. However, since the potential of the anode is adjusted if necessary through an external power supply device, the anticorrosion efficiency can be increased.

희생양극법은 특별히 도선 부위가 물리적으로 단절되지 않으며 항상 방식 전류가 흐르나 전류 조절이 매우 힘들며 방식 효과 범위가 좁고 비저항이 높은 곳에서는 방식전류가 작아지므로 비효율적이다. In the sacrificial anode method, the conductor part is not physically disconnected, and the anticorrosion current always flows, but the current control is very difficult, and the anticorrosive effect range is narrow and the anticorrosion current is small in a place with high specific resistance, so it is inefficient.

외부 전원법의 경우에는 방식 설계와 시공이 이루어진다면 희생양극법에 비해 신뢰성이 높고 수명 또한 길다. In the case of the external power supply method, if the design and construction are done, the reliability is higher and the lifespan is longer than the sacrificial anode method.

그러나 외부전원 인가시 발생하는 미주전류(stray current)에 의한 타 시설물에 대한 간섭 문제가 심각해지면서 점점 외부전원법의 적용을 줄여가고 있다. However, as the problem of interference with other facilities due to stray current generated when external power is applied becomes serious, the application of the external power method is gradually being reduced.

희생 양극법은 타 시설물에 대한 간섭 영향이 적고 설계수명 기간 동안 유지비가 적게 드나 설계와 달리 유지보수가 필요하거나 소모성 희생양극의 수명이 다할 경우, 도로나 철로 상에서 재시공해야 하는 불편이 있으며 교통이 복잡한 지역의 도로복개는 인간 생활에 미치는 부정적인 영향 때문에 점점 더 어려워진다. The sacrificial anode method has a low interference effect on other facilities and requires low maintenance during the design life span. However, unlike the design, when maintenance is required or the life span of the consumable sacrificial anode is over, it is inconvenient to have to reconstruct on roads or railroads, and traffic is complicated. Covering roads in the region is increasingly difficult due to the negative impact on human life.

최근 희생양극법 또는 외부전원법중 하나만을 선택하여 전반적으로 전기방식을 시행하는 종래의 기술에서 탈피하여 상기한 부식 차이에 대응하기 위하여 두 가지 방법의 장점을 조합하여 방식에 사용하는 기술들이 출원되었으나 이 두 방법을 단순히 병렬적으로 적용하는 형태였다. Recently, technologies that combine the advantages of the two methods and use them for corrosion protection have been filed in order to cope with the above-mentioned difference in corrosion by breaking away from the conventional technology of performing electrical method by selecting only one of the sacrificial anode method or the external power method. It was a form of simply applying these two methods in parallel.

결론적으로, 상기에 언급한 하이브리드방식법은 기술적인 약간의 진보는 있지만 여전히 피방식체 위치 및 부분적 환경 차이, 그리고 계절이나 상황에 따른 환경변화에 기인한 부식전류의 차이를 극복하지 못한다는 단점이 있다. In conclusion, the hybrid method mentioned above has the disadvantage that it cannot overcome the difference in corrosion current due to the location of the coated body and partial environment, and the environmental change according to the season or situation, although there are some technological advances. there is.

또한 현재 상용으로 사용되는 희생양극은 효율을 증대시키기 위해 인듐(In), 카드뮴(Cd) 및 납(Pb) 등의 중금속을 포함하고 있다.In addition, sacrificial anodes currently used commercially contain heavy metals such as indium (In), cadmium (Cd), and lead (Pb) to increase efficiency.

하지만 이러한 중금속은 유해물질로 지정되어 인체 및 환경에 악영향을 미치므로 선진국을 중심으로 점차 사용이 규제되고 있는 실정이다. However, since these heavy metals are designated as harmful substances and adversely affect the human body and the environment, their use is gradually being regulated, especially in developed countries.

이러한 점을 극복하기 위하여 환경영향이 적은 미세원소 첨가함으로써, 전기화학적으로 낮은 부식전위를 가지는 고효율 희생양극의 개발이 요구되어지고 있다.In order to overcome this point, it is required to develop a high-efficiency sacrificial anode having an electrochemically low corrosion potential by adding microelements having little environmental impact.

한국공개특허 제2017-0104317호Korean Patent Publication No. 2017-0104317 한국공개특허 제2012-0077999호Korean Patent Publication No. 2012-0077999 한국공개특허 제2016-0041365호Korean Patent Publication No. 2016-0041365

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 동일한 방식대상 부위에 희생양극식 음극방식공법과 외부전원식 음극방식공법을 결합한 시스템을 설치하고 희생양극에 의해 이루어지는 방식의 효율 여부를 판단하여 방식이 충분히 이루어지지 않을 경우 임시로 외부전원식으로 대체한 하이브리드 음극방식시스템을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.The present invention was made to solve the above problems, and a system combining a sacrificial anode type cathodic protection method and an external power supply type cathodic protection method is installed in the same area to be protected from corrosion, and the efficiency of the method made by the sacrificial anode is determined. If this is not done enough, the main purpose is to provide a hybrid cathodic protection system that is temporarily replaced by an external power supply.

또한 본 발명에서는 효율성 높은 재료로 이루어진 희생 양극을 제공하는데 주된 목적이 있다. In addition, a main object of the present invention is to provide a sacrificial anode made of a highly efficient material.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 적어도 하나 이상의 희생양극 또는 불용성양극을 포함하는 양극부; 전위 측정시 기준 전위를 제공하는 기준전극; 외부에서 공급되는 전원과 연결되어 직류 전류를 전기방식시스템에 공급하는 외부전원부; 및 상기 양극부에 있는 희생양극과 피방식체 사이의 전류 및 피방식체와 기준전극 사이에 인가되는 방식전압을 측정하고 기준전압과 비교하여 방식전압이 기준전압보다 높을 경우에는 상기 희생양극과 피방식체간 연결을 차단하는 제어부;를 포함한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an anode unit including at least one sacrificial anode or an insoluble anode; A reference electrode providing a reference potential when measuring potential; An external power supply unit connected to a power source supplied from the outside and supplying direct current to the electric protection system; And the current between the sacrificial anode and the coated object in the anode part and the method voltage applied between the coated object and the reference electrode are measured and compared with the reference voltage, and when the method voltage is higher than the reference voltage, the sacrificial anode and the It includes; a controller that blocks the connection between the bodies.

또한 본 발명은 적어도 하나 이상의 희생양극 또는 불용성양극을 포함하는 양극부; 전위 측정시 기준 전위를 제공하는 기준전극; 외부에서 공급되는 전원과 연결되어 직류 전류를 전기방식시스템에 공급하는 외부전원부;를 포함하는 하이브리드 음극 방식 시스템을 이용한 방법에 있어서, 제어부가 상기 양극부에 있는 희생양극과 피방식체 사이의 전류 및 피방식체와 기준전극 사이에 인가되는 방식전압을 측정하고 기준전압과 비교하여 방식전압이 기준전압보다 높을 경우에는 상기 희생양극과 피방식체간 연결을 차단하는 단계;를 포함한다.In addition, the present invention is an anode portion comprising at least one or more sacrificial anodes or insoluble anodes; A reference electrode providing a reference potential when measuring potential; A method using a hybrid cathodic protection system comprising an external power supply unit connected to a power supply supplied from the outside and supplying direct current to an electric protection system, wherein the control unit controls the current between the sacrificial anode in the anode unit and the and measuring a method voltage applied between the subject and the reference electrode, comparing the method with the reference voltage, and cutting off the connection between the sacrificial anode and the subject when the method voltage is higher than the reference voltage.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 현재 적용하던 방식법에 문제가 생겼을 경우 타방식법을 거의 시간 지연없이 방식체에 외부 전원을 적용할 수 있고, 경우에 따라 외부 전원을 차등적이고 미세하게 조절하여 적용할 수도 있으며, 외부에서 외관을 관찰하여 학습 데이터를 만들어 개선할 수 있다.The present invention made as described above can apply external power to the corrosion protection body with almost no time delay when there is a problem with the currently applied corrosion protection method, and in some cases, the external power source can be applied by differentially and finely adjusting it. It can also be improved by observing the exterior from the outside to create learning data.

또한 본 발명은 양극의 보충 시기를 놓치게 됨으로 인해 교각 철근에 부식이 발생하게 되는 우려가 있었던 종래의 희생양극법을 이용한 부식방지방법들의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, the present invention can solve the problem of corrosion prevention methods using the conventional sacrificial anode method, which has a concern that corrosion occurs in the reinforcement of the pier due to missing the replenishment period of the anode.

또한, 본 발명에 의하면, 하이브리드 방식시스템용 모듈을 제조할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, there is an effect that can manufacture a module for a hybrid method system.

또한 본 발명은 피방식체 위치 및 부분적 환경 차이, 그리고 계절이나 상황에 따른 환경변화에 기인한 부식전류의 차이를 극복할 수 있다.In addition, the present invention can overcome the difference in corrosion current due to the location of the coated body, the partial environmental difference, and the environmental change according to the season or situation.

도 1은 본 발명에 따른 외부전원을 이용한 하이브리드 음극 방식 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 외부전원을 이용한 하이브리드 음극 방식 시스템의 구체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 희생양극으로서 Al 의 스캐닝 사진이다.
도 4는 Zn-Sn 합금의 실제 순수 Zn과의 비교로 얼마나 유효 용량(effective capacity)이 높은지 비교한 도면이다.
도 5는 시간이 흐름에 따라 아연 합금의 자연전위 변화를 보여주는 도면이다.
1 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid cathodic protection system using an external power source according to the present invention.
2 is a view showing a specific configuration of a hybrid cathodic protection system using an external power source according to the present invention.
3 is a scanning photograph of Al as a sacrificial anode according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a comparison of how high the effective capacity (effective capacity) of the Zn-Sn alloy compared to the actual pure Zn.
5 is a view showing a change in the natural potential of a zinc alloy over time.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that in each drawing, the same members are sometimes indicated by the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

이하, 도1에 도시된 바와 같이 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. Hereinafter, as shown in FIG. 1, the present invention will be described in detail through exemplary drawings.

본 발명이 추구하는 하이브리드 양극방식법은 도1(a)에 도시되어 있는 희생양극법과 도1(b)에 도시되어 있는 외부전원법의 공통요소를 결합하여 시설비용, 운전 보수 비용 및 설치공간을 최소화하면서 두 방식법 중 하나를 부식환경별 상황에 맞도록 방식법을 선택적으로 적용하며, 현재 적용하던 방식법에 문제가 생겼을 경우 타방식법을 거의 시간 지연없이 방식체에 적용하여 부식을 방지하는데 주 목적이 있다.The hybrid anode method pursued by the present invention combines common elements of the sacrificial anode method shown in FIG. 1 (a) and the external power source method shown in FIG. One of the two corrosion protection methods is selectively applied to suit the situation of each corrosive environment while minimizing it, and if a problem occurs with the currently applied method, the other method is applied to the corrosion protection body with almost no time delay to prevent corrosion. There is a main purpose.

본 발명의 개념을 명확히 하기 위한 도1(a)과 도1(b)에 대한 설명은 아래와 같다.A description of FIGS. 1(a) and 1(b) for clarifying the concept of the present invention is as follows.

도1(a)는 기본적인 희생양극법을 예시한 것으로 해수와 같은 전해질에(도시 되지 않음) Al, Mg,Zn 등의 소재로 제작된 희생양극과 철근 등과 같은 금속구조물인 피방식체가 도선에 의해 전기적으로 연결되어 있다. Figure 1 (a) illustrates the basic sacrificial anode method, and the sacrificial anode made of materials such as Al, Mg, Zn, etc. in an electrolyte such as seawater (not shown) and the coated body, which is a metal structure such as reinforcing bar, are connected by a conductive wire. are electrically connected.

희생양극은 해수나 토양등 전해질 속에 있으며 철근은 전류가 통할수 있을 정도의 거리 내에 존재한다. The sacrificial anode is in an electrolyte such as seawater or soil, and the reinforcing bar exists within a distance enough for current to flow.

방식 수행 점검을 위해 피방식체에 걸리는 전위를 측정할 때는 도1(a)와 같이 희생양극 대신 기준전극을 + 극으로 하여 피방식체간 전위차를 전위계로 측정한다.When measuring the potential applied to the corroded body to check the corrosion protection, the potential difference between the corroded bodies is measured with an electrometer using the reference electrode as the + pole instead of the sacrificial anode as shown in Fig. 1 (a).

또한 피방식체에 흐르는 부식전류를 측정하기 위해 희생양극과 피방식체를 연결한 도선에 흐르는 전류를 전류계로 측정한다. In addition, in order to measure the corrosion current flowing in the coated body, the current flowing in the conductor connecting the sacrificial anode and the coated body is measured with an ammeter.

도1(a)에 도시된 바와 같이, 실제 상황에서는 이 전위 및 전류 측정을 용이하게 하기 위해서 테스트박스에서 측정한다.As shown in Fig. 1 (a), in an actual situation, the potential and current are measured in a test box to facilitate measurement.

도1(b)는 외부전원법을 예시한 것으로 직류전원의 양극이 불용성양극과 직류전원의 음극이 피방식체에 각각 전기적으로 연결됨으로써 기본적인 외부전원법을 구성한다. 1(b) illustrates the external power method, and the anode of the DC power source is electrically connected to the insoluble anode and the cathode of the DC power source is electrically connected to the coated body, thereby constituting a basic external power method.

도1(b)에서도 도1(a)의 설명과 마찬가지로 기준전극이 항상 직류전원부와 반드시 연결되어 있을 필요는 없고 제어에 의해 연결되어 전압과 전류를 측정할 수 있다.In FIG. 1(b), as in the description of FIG. 1(a), the reference electrode does not always need to be connected to the DC power supply unit, and can be connected under control to measure voltage and current.

직류전원부는 외부에서 들어오는 직류를 +극과 -극에 연결하는 기능과 필요시 직류전원부에 설치된 릴레이 등을 이용하여 불용성양극, 피방식체, 기준전극을 전기적으로 연결하는 기능이 있어 도1(a)에서 설명한 바와 같이 전압계와 전류계를 이용하여 전압과 전류를 측정하며 실제 상황에서는 이 전위 및 전류 측정을 용이하게 하기 위해서 전술한 바와 같이 별도로 설치된 테스트박스에서 측정한다.The DC power supply unit has the function of connecting direct current coming from the outside to the + and - poles and, if necessary, the function of electrically connecting the insoluble anode, the coated body, and the reference electrode using relays installed in the DC power unit, as shown in Figure 1 (a ), the voltage and current are measured using a voltmeter and an ammeter, and in an actual situation, the potential and current are measured in a separately installed test box as described above to facilitate measurement.

도1(a)와 도1(b)를 비교해보면 양극으로 작용하는 희생양극과 불용성양극이 서로 다르고 직류전원부가 도1(b)에만 있음을 알 수 있다. Comparing FIGS. 1(a) and 1(b), it can be seen that the sacrificial anode acting as an anode and the insoluble anode are different from each other, and the DC power supply unit is only present in FIG. 1(b).

이에 반해 도1(c)는 도1(a)와 도1(b)에 있는 요소들을 결합한 본 발명의 한 실시예인 하이브리드 형태의 방식시스템을 도시하였다. On the other hand, FIG. 1(c) shows a hybrid type anticorrosive system, which is an embodiment of the present invention combining the elements of FIGS. 1(a) and 1(b).

상기 도1(c)에는 도1(b)에 있던 직류전원부 기능을 대신하는 외부전원부(140)와 상기 시스템에 주요요소들과 연결되어 제어하는 역할을 하는 제어부(150)가 도시되었다.In FIG. 1(c), an external power supply unit 140 replacing the function of the DC power supply unit in FIG. 1(b) and a control unit 150 connected to and controlling the main elements of the system are shown.

도1(d)는 희생양극과 불용성양극의 일단을 각각의 독립 단자에 연결하고 제어에 의해 두 단자 중 하나를 선택하여 제어부(150)에 연결하는 기능을 가진 양극부(190)를 도시한 것이다. 1(d) shows the anode part 190 having a function of connecting one end of the sacrificial anode and the insoluble anode to each independent terminal and selecting one of the two terminals by control and connecting it to the controller 150. .

양극부(190)는 단자(101, 102), 부도체 기판(103) 및 릴레이(104)를 포함하며, 부도체 기판(103)에 설치된 단자(101, 102)에 희생양극(100)과 불용성양극(110)의 일단을 각각 연결하고, 릴레이(104)로 두 단자 중 하나를 선택하여 제어부(150)에 연결하는 기능을 수행한다.The anode unit 190 includes terminals 101 and 102, a non-conductive substrate 103 and a relay 104, and the sacrificial anode 100 and the insoluble anode ( 110) are connected to each other, and one of the two terminals is selected by the relay 104 and connected to the control unit 150.

도1(e)는 상기 제어부(150)를 구성하는 모듈들을 도시한 것으로 설명은 아래와 같다.Figure 1 (e) shows the modules constituting the control unit 150, the description is as follows.

제어부(150)는 도1(c)의 하이브리드 방식시스템 실시예의 제어기능을 담당하는 부분으로 전극모듈(151), 전위전류계측모듈(152), 전원모듈(154) 및 제어모듈(153)을 포함하며 구성된다. The control unit 150 is a part in charge of the control function of the embodiment of the hybrid method system of FIG. and consists of

전극모듈(151)은 양극부(190)에 있는 희생양극(100), 불용성양극(110), 피방식체부(130) 및 기준전극(120)간 선택적 연결을 수행하는 부분으로 적어도 하나 이상의 -단자에 피방식체부(130), 제어모듈(153)의 적어도 하나 이상의 + 단자에 양극부(190), 별도의 + 단자에 기준전극(120)와 각각 연결되어 있다. The electrode module 151 is a part that selectively connects the sacrificial anode 100, the insoluble anode 110, the coated portion 130, and the reference electrode 120 in the anode portion 190, and has at least one -terminal. The coated portion 130, the anode part 190 to at least one + terminal of the control module 153, and the reference electrode 120 to a separate + terminal are respectively connected.

전위전류계측모듈(152)은 전극모듈(151)의 전기적 연결에 의해 발생하는 전위와 전류 측정을 수행하고 그 결과를 제어모듈(153)에 전달하는 역할을 한다. The potential current measurement module 152 serves to measure the potential and current generated by the electrical connection of the electrode module 151 and deliver the result to the control module 153.

전원모듈(154)은 외부전원부(140)와 제어부(150)를 전기적으로 연결하여 방식시스템 운영에 필요한 전기에너지를 공급하는 역할을 수행한다.The power module 154 serves to electrically connect the external power supply unit 140 and the control unit 150 to supply electrical energy necessary for operating the anticorrosive system.

제어모듈(153)은 상기한 전극모듈(151), 전위전류계측모듈(152) 및 전원모듈(154)과 전기적으로 연결되어 있고 이 모듈들의 동작을 제어하며 신호를 기준치와 비교 판단하는 기능도 수행한다.The control module 153 is electrically connected to the aforementioned electrode module 151, potential current measurement module 152, and power module 154, controls the operation of these modules, and also performs a function of comparing signals with reference values and making decisions. do.

제어부(150)는 전극모듈(151)를 통해 양극부(190)의 희생양극(100)과 불용성양극(110)중 하나를 선택하여 피방식체부(130) 및 외부전원부(140)간 연결하는 역할을 한다. 또한 전극모듈(154)를 통해 방식전압 측정시 기준전극(120)와 피방식체부(130)를 연결하는 역할도 수행한다.The control unit 150 selects one of the sacrificial anode 100 and the insoluble anode 110 of the anode unit 190 through the electrode module 151 to connect the corrosion-resistant unit 130 and the external power supply unit 140. do In addition, when measuring the method voltage through the electrode module 154, it also serves to connect the reference electrode 120 and the coated portion 130.

또는 상기 제어부(150)는, 상기 영상정보와 전위전류계측모듈의 전압과 전류신호를 통해 각 양극부의 전압과 전류에 따른 형상 변화에 따른 수명을 예측할 수 있다. 만일 각 양극부의 전압과 전류의 증가에 따른 형상의 변화율이 기준치 보다 적다면 기준 수명 보다 높다고 예측할 수 있다.Alternatively, the control unit 150 can predict the lifespan according to the shape change according to the voltage and current of each anode part through the image information and the voltage and current signals of the potential current measuring module. If the change rate of the shape according to the increase in voltage and current of each anode is less than the reference value, it can be predicted that the life is higher than the reference life.

특히 상기 제어부는(150)는 종래 학습된 데이터베이스에 근거하여 방식 상태를 분석한 다음, 그 분석된 방식 상태에 따라 상기 예측된 수명을 보정하여 종합적인 수명예측치를 출력할 수도 있다.In particular, the control unit 150 may analyze the state of the system based on the previously learned database, correct the predicted lifespan according to the analyzed state of the system, and output a comprehensive lifespan prediction value.

또한 제어부(150)는 외부전원부(140)과 연결되어 전기에너지를 공급받는 기능도 가진다. In addition, the control unit 150 is connected to the external power supply unit 140 and has a function of receiving electrical energy.

상기 제어부(150)의 기능에는 상기에 언급한 전극들과 피방식체 사이의 전위와 전류를 측정하고 전극들과 외부 전원을 연결하는 기능도 포함된다. The function of the control unit 150 also includes a function of measuring the potential and current between the above-mentioned electrodes and the coated object and connecting the electrodes to an external power source.

따라서 전위계와 전류계의 기능이 제어부(150)에서 수행하므로 별도의 기기를 구비하지 않아도 된다. Therefore, since the functions of the electrometer and the ammeter are performed by the control unit 150, a separate device is not required.

여기서 제어부(150)에 의해 양극부(190)의 희생양극(100)과 피방식체부(130)이 연결되면 희생양극법 방식이 되며, 반대로 양극부(190)의 불용성양극(110)이 외부전원부(140)의 +극에 피방식체(130)가 외부전원부(140)의 -극에 각각 연결되면 외부전원법 방식이 된다. Here, when the sacrificial anode 100 of the anode part 190 and the coated part 130 are connected by the controller 150, the sacrificial anode method is used. If the coated body 130 is connected to the + pole of (140) to the - pole of the external power supply unit 140, it becomes an external power method.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방식 방법을 희생양극법을 외부전원법으로 전환하는 제어 방법의 일예가 도2(a)에 도시되어 있다. An example of a control method for converting a sacrificial anode method to an external power supply method according to a preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. 2(a).

도2(a)을 참조하여 본 발명의 희생양극법을 외부전원법으로 전환하는 제어 방법을 설명하면, 희생양극법이 적용되고 있는 피방식체의 방식 상태를 파악하기 위해 전극모듈(200)의 양극부(190)의 희생양극(100)과 피방식체(130) 사이의 전류와 기준전극(120)과 피방식체(130) 사이의 전압을 제어부(150)의 전위전류계측모듈(230)에서 측정한다(S400). 일반적으로 측정 결과는 아날로그 값이므로 디지털 값으로 변환한다. Referring to FIG. 2 (a), the control method for converting the sacrificial anode method to the external power method according to the present invention will be described. The current between the sacrificial anode 100 of the anode part 190 and the coated object 130 and the voltage between the reference electrode 120 and the coated object 130 are measured by the potential current measuring module 230 of the controller 150 Measured in (S400). In general, since the measurement result is an analog value, it is converted into a digital value.

이때 측정값을 단수 또는 다수로 할 때는 그 전체 값들의 평균 또는 최소값 및 최대값을 제외한 값들의 평균과 기 입력된 기준값과 비교한다. 또한 미리 설정된 범위 내에 들어오는 측정값들만 평균값을 구해 기준치와 비교할 수도 있다. At this time, when the measured value is single or multiple, the average of all the values or the average of the values excluding the minimum and maximum values is compared with the input reference value. In addition, only measured values within a preset range may be averaged and compared with a reference value.

상기의 방법들은 한정적이지 않으며 이외 다양한 방식으로 평균값을 계산할 수 있다. The above methods are not limited and the average value can be calculated in various other ways.

이 작업의 수행 빈도는 임의로 설정할 수 있으며 피방식체의 상황과 전기에너지 상황을 고려하는 것이 바람직하다. The frequency of this operation can be set arbitrarily, and it is desirable to consider the situation of the coated object and the situation of electric energy.

상기 제어부(150)에 포함되는 제어모듈(153)은 입력된 각 측정값을 미리 입력된 기준치 또는 외부에서 상황에 따라 입력되는 기준치와 비교하는 작업을 수행한다(S410). The control module 153 included in the controller 150 performs an operation of comparing each input measurement value with a reference value input in advance or a reference value input according to circumstances from the outside (S410).

만약 상기 비교에 따라 희생양극법에 의한 방식정도가 양호하다고 판명되면 기존 희생양극법에 의한 방식제어를 유지한다(S420). If it is determined that the degree of corrosion protection by the sacrificial anode method is good according to the comparison, the corrosion control by the existing sacrificial anode method is maintained (S420).

만약 상기 비교에 따라 희생양극법에 의한 방식정도가 불량하다고 판명되면 희생양극(100)과 피방식체(130)간 연결을 차단한다(S440). If it is determined that the degree of corrosion protection by the sacrificial anode method is poor according to the above comparison, the connection between the sacrificial anode 100 and the coated body 130 is blocked (S440).

또한 S410 단계에서 사용된 측정값과 비교 결과를 데이터 저장장치로 보내 추후 분석에 사용하도록 한다(S430). In addition, the measured values and comparison results used in step S410 are sent to the data storage device to be used for later analysis (S430).

차단과 동시에 외부전원(140)의 + 단자를 양극부(190)의 불용성양극(110)에 연결하고 외부전원(140)의 - 단자를 피방식체(130)에 연결하고 전류를 인가한다(S450). At the same time as shutting off, the + terminal of the external power source 140 is connected to the insoluble anode 110 of the anode part 190, and the - terminal of the external power source 140 is connected to the coated body 130, and current is applied (S450 ).

또한 차단과 동시에 S410 단계의 비교 결과와 측정치를 관리자나 관리기관에 유무선으로 통보하여 희생양극(100)에 관련된 점검을 요구한다(S460). In addition, at the same time as the blocking, the comparison result and the measured value of step S410 are notified to the manager or management institution via wire or wireless to request inspection related to the sacrificial anode 100 (S460).

이 제어 과정은 희생양극을 유지한다(S420)는 판단 또는 외부전원 가동한다(S450)는 판단이 나와 실행에 옮긴 후에 종료된다. This control process ends after the decision to maintain the sacrificial anode (S420) or the decision to turn on the external power source (S450) is carried out.

이 제어과정의 실행주기는 전기에너지 공급 정도와 환경요인 변화 정도에 따라 적절히 조절될 수 있다. The execution cycle of this control process can be appropriately adjusted according to the degree of supply of electrical energy and the degree of change in environmental factors.

또는 외부에서 입력된 명령으로 임의의 시간에 상기 제어 과정을 실시할 수도 있다. 후자는 방식 시스템이 작용되고 있는 현장에서 방식 시스템 점검 시에 유용하게 사용될 수도 있다.Alternatively, the control process may be executed at any time by a command input from the outside. The latter can be usefully used when checking the anticorrosive system at the site where the anticorrosive system is in operation.

상기 제어부(150)에서 전위 전류 측정하면(S410) 일반적으로 그 측정 결과는 아날로그 값이므로 디지털 값으로 변환된다. When the controller 150 measures the potential current (S410), the measurement result is generally converted into a digital value because it is an analog value.

이때 측정값을 단수 또는 다수로 할 때는 그 전체 값들의 평균 또는 최소값 및 최대값을 제외한 값들의 평균과 기 입력된 기준값과 비교한다. At this time, when the measured value is single or multiple, the average of all the values or the average of the values excluding the minimum and maximum values is compared with the input reference value.

또한 미리 설정된 범위 내에 들어오는 측정값들만 평균값을 구해 기준치와 비교할 수도 있는 등 다양한 방식으로 평균값을 계산할 수 있다. In addition, the average value may be calculated in various ways, such as obtaining an average value of only measured values within a preset range and comparing the average value with a reference value.

이러한 작업의 수행 빈도는 임의로 설정할 수 있으며 피방식체의 상황과 전기에너지 상황을 고려하는 것이 바람직하다. The frequency of performing these operations can be arbitrarily set, and it is desirable to consider the situation of the coated object and the situation of electric energy.

측정값과 비교하는 상기의 기준치는 방식기준 전위인데 전술한 대로 철근과 황산동 기준 전극을 예로 들면, -0.85 V이다. The reference value compared with the measured value is the corrosion reference potential, and as described above, for the steel bar and copper sulfate reference electrode, for example, it is -0.85 V.

상기 측정값이 이 값보다 크면 방식이 부족하다는 것을 의미함으로 희생양극을 차단하고 외부전원을 연결하게 된다. If the measured value is greater than this value, it means that the method is insufficient, so the sacrificial anode is cut off and an external power source is connected.

또한 기준값인 방식기준전위이 상황에 따라 변할 수 있으므로 정확한 비교를 위해 외부에서 조정할 수도 있다. In addition, since the method reference potential, which is a reference value, may change depending on circumstances, it may be externally adjusted for accurate comparison.

일반적으로 전류 측정시 전류가 매우 미약하거나 흐르지 않으면 양극과 피방식체간 단선되었을 가능성이 매우 높으므로 방식시스템에 대한 점검이 필요한 경우이다. In general, if the current is very weak or does not flow when measuring the current, it is highly likely that the anode and the coated body are disconnected, so it is necessary to check the corrosion protection system.

희생양극법을 사용할 때는 희생양극과 피방식체를 연결하는 선이 노후되거나 외력에 의해 끊겼을 가능성이 매우 높으며 외부전원법을 적용할 때는 낙뢰에 의해 기기 부위가 파괴되었을 가능성이 높다. When the sacrificial anode method is used, it is very likely that the line connecting the sacrificial anode and the coated body is aged or broken by external force, and when the external power method is applied, it is highly likely that the device part is destroyed by lightning.

양극부(190)의 희생양극을 차단(S440)하는 명령이 실행되면 제어시스템(200)에 의해 외부전원이 공급되면서 외부전원법 방식으로 교체 수행된다. When the command to cut off the sacrificial anode of the anode unit 190 (S440) is executed, the external power is supplied by the control system 200, and replacement is performed using the external power method.

이 교체 내용이 관련된 사람에게 유무선으로 전달되어 희생양극시스템을 점검하고 수리하게 하는 등의 후속 조치를 취하게 할 수도 있다. This replacement information can be transmitted by wire or wireless to the person concerned to take follow-up measures, such as checking and repairing the sacrificial anode system.

외부전원법으로 부식을 억제하는 동안 희생양극을 보수하여 정상적인 희생양극방식이 이루어지도록 한 후 다시 희생양극법으로 전환하면 된다. While corrosion is inhibited by the external power method, the sacrificial anode is repaired so that a normal sacrificial anode method is achieved, and then the sacrificial anode method is switched again.

또는 희생양극법이 감당키 어려운 많은 방식 전류가 필요한 경우 외부전원법을 유지하여 대처할 수도 있다. Alternatively, if the sacrificial anode method requires a lot of current that is difficult to handle, the external power source method can be maintained to cope with it.

측정 결과 및 조치 기록을 자체 또는 외부 기기에 저장하여 추후 분석에 사용함으로써 환경변화에 따른 부식율의 변화나 방식시스템의 수리, 보강, 교체 시기를 예측하는데 도움을 줄 수도 있다. By saving measurement results and action records in internal or external devices and using them for later analysis, it can help predict changes in corrosion rates or repair, reinforcement, and replacement times of corrosion protection systems due to environmental changes.

희생양극법에서 외부전원법으로 전환하는 시기가 길어질수록 피방식체의 부식이 증가한다. The longer the transition period from the sacrificial anode method to the external power method increases the corrosion of the coated body.

특히 해안이나 해중과 같이 직접적으로 해수와 접하는 시설물 중 노출된 철근이 방식이 되지 상태가 수 시간만 지속되어도 상당한 수준의 부식이 진행되므로 미방식 상태의 조기 해소여부가 피방식체의 수명에 막대한 영향을 미친다.In particular, exposed steel bars among facilities in direct contact with seawater, such as on the coast or in the sea, do not become anticorrosive, and even if the condition lasts for several hours, a significant level of corrosion proceeds. crazy

도2(b)은 도1(c)에 제시된 본 발명의 한 실시예인 하이브리드 방식시스템에 통신부(160), 센서부(170), 또는 디스플레이부(180)를 포함하는 본 발명의 바람직한 한 실시예이다. 2(b) is a preferred embodiment of the present invention including a communication unit 160, a sensor unit 170, or a display unit 180 in the hybrid method system, which is an embodiment of the present invention shown in FIG. 1(c). am.

도2(b)에 제시된 실시예는 부식 환경요소를 감지하여 제어시스템(200)에 전달하는 기능을 포함하는 센서부(170)와 외부에 있는 서버나 저장장치와 제어시스템간 통신 기능을 포함하는 통신부(160)와 기기에 부착되어 현장에서 확인할 수 있는 디스플레이부(180)를 포함하는 하이브리드 방식시스템의 개념도이다. The embodiment presented in Figure 2 (b) includes a sensor unit 170, which includes a function of detecting corrosive environmental elements and transmitting them to the control system 200, and a communication function between an external server or storage device and the control system. It is a conceptual diagram of a hybrid method system including a communication unit 160 and a display unit 180 that is attached to a device and can be checked in the field.

디스플레이부(180)는 하나 이상의 디스플레이기기를 포함하며 제어시스템(200)에 들어오는 신호와 제어시스템(200)에서 생산된 신호 중 하나 이상을 출력하고 소리를 내는 기능을 포함한다. The display unit 180 includes one or more display devices and includes a function of outputting at least one of a signal input to the control system 200 and a signal produced by the control system 200 and making a sound.

이 기능은 하이브리드 방식시스템이 설치된 현장에 있는 사람들에게 방식 상태와 환경을 알리는데 도움을 줄 수 있다. This function can help to notify people on the site where the hybrid method system is installed about the method status and environment.

외부 전원부(140)에서 전원을 공급받는 제어시스템(200)은 희생양극법에 의한 방식의 적정 여부를 방식전압과 방식전류의 측정을 통해 판단하고 부적정 판단이 내려지면 외부전원법으로 전환하며 그 측정 결과와 판단을 통신부(160)를 통해 외부에 송신하여 추가 작업에 진행할 수 있다. The control system 200 receiving power from the external power supply unit 140 determines whether the method by the sacrificial anode method is appropriate by measuring the method voltage and method current, and if an inappropriate judgment is made, the control system 200 switches to the external power source method and measures the method. The result and judgment may be transmitted to the outside through the communication unit 160 to proceed with additional work.

또한 통신부(160)를 통해 외부에서 입력된 신호에 따라 제어시스템(200)가 방식전류량을 조절할 수 있다. In addition, the control system 200 may adjust the amount of current scheme according to a signal input from the outside through the communication unit 160 .

또한, 외부전원법으로 부식을 억제하는 동안 희생양극을 보수하여 정상적인 희생양극방식이 이루어지도록 한 후 다시 희생양극법으로 전환하면 된다. In addition, the sacrificial anode is repaired while corrosion is suppressed by the external power supply method so that a normal sacrificial anode method is performed, and then the sacrificial anode method is switched again.

또는 희생양극법으로는 감당키 어려운 많은 방식 전류가 필요한 경우 외부전원법을 유지하여 대처할 수도 있다. Alternatively, if a large amount of current is required, which is difficult to handle with the sacrificial anode method, the external power source method may be maintained.

여기서 주의할 점은 도1(c)에 제시된 본 발명의 한 실시예에서 도2(b)에 제시된 실시예에 추가된 통신부(160), 센서부(170) 및 디스플레이부(180)는 한 예시에 불과하며 추가 부분중 적어도 하나 이상의 부분이 추가되어 도2(b)의 실시예를 구성하며 또한 이에 한정되지 않고 실시예에 비록 도시되지 않았지만 통상의 지식을 소유한 자에 의해 다양한 방법으로 기능이 추가될 수 있다는 것은 명확하다.It should be noted here that the communication unit 160, the sensor unit 170, and the display unit 180 added to the embodiment shown in FIG. 2 (b) in one embodiment of the present invention shown in FIG. , and at least one or more of the additional parts are added to constitute the embodiment of FIG. 2 (b), and although not limited thereto and not shown in the embodiment, the function can be performed in various ways by those skilled in the art. It is clear that it can be added.

본 발명이 추구하는 하이브리드 방식시스템은 설치 시와 다른 부식환경이나 애초부터 국소적으로 다양한 부식환경에 놓인 철근 콘크리트 구조물이나 철근 구조물의 효과적인 방식을 위해 국소적으로 적절한 방식방법을 선정하여 사용하는 목적도 있다. The purpose of the hybrid anticorrosion system pursued by the present invention is to select and use a locally appropriate corrosion protection method for effective protection of reinforced concrete structures or reinforcing steel structures placed in a corrosive environment different from the installation or a locally diverse corrosive environment from the beginning. there is.

방식에 필요한 전원은 직류이지만 전력회사에서 공급되는 외부전원은 교류가 대부분이므로 교류를 직류로 변환하는 정류자가 필요하다. The power required for the method is direct current, but since most of the external power supplied by the power company is alternating current, a rectifier is needed to convert alternating current to direct current.

따라서 외부전원방식에서 기존의 많은 선행 기술들이 정류자를 사용하여왔다. 그러나 애초부터 직류를 공급받는 방법도 최근 사용하기 시작했다. Therefore, in the external power method, many existing prior art have used a commutator. However, the method of receiving direct current from the beginning has also recently begun to be used.

대표적인 직류전원은 태양광전지인데 현재 외부전원방식에 사용하는 경우가 증가하고 있다. 이런 이유로 본 발명에서 정류자를 표시하지 않고 단순히 외부전원부(140)으로만 표시하였다. A representative direct current power source is a solar photovoltaic cell, which is increasingly being used in an external power method. For this reason, in the present invention, the commutator is not indicated and only the external power supply unit 140 is indicated.

태양광전지의 장점은 많으며 국소적인 전력공급을 위해 태양광 발전에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 장치가 외부전원부(140)에 추가될 수 있다. The advantages of the photovoltaic cell are many, and a device for storing electrical energy generated by photovoltaic power generation can be added to the external power supply unit 140 for local power supply.

또한 대용량 전지를 외부전원부(140)로 사용할 수도 있으며 통상의 전기 지식을 가진 자가 이해하고 변형할 수 있는 다양한 방법이 있을 수 있다.In addition, a large-capacity battery may be used as the external power supply unit 140, and there may be various methods that a person with ordinary electrical knowledge can understand and modify.

도2(c)은 도2(b)에 도시된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 제어시스템(200)의 상세 구성을 도시하는 블록도이다. Figure 2 (c) is a block diagram showing the detailed configuration of the control system 200 according to the preferred embodiment of the present invention shown in Figure 2 (b).

도2(b)에 게시한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방식 제어시스템(200)은 전극 모듈(310), 저장 모듈(320) 전위전류 계측 모듈(330), 전원 모듈(340), 제어 모듈(153), 통신 모듈(360), 센서 모듈(370), 디스플레이 모듈(380) 및 입출력 모듈(390)을 포함한다. The method control system 200 according to a preferred embodiment of the present invention posted in FIG. 2 (b) includes an electrode module 310, a storage module 320, a potential current measurement module 330, a power module 340, and a control module. 153, a communication module 360, a sensor module 370, a display module 380 and an input/output module 390.

먼저 전극 모듈(300)은 도2(b)에 예시되어 있는 바와 같이 양극부(190), 기준전극(120) 및 피방식체(130)와 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 제어 모듈(153)의 제어에 따라 상기 희생양극(100), 불용성양극(110), 피방식체(130), 기준전극(120)을 서로 연결하기 위한 다수의 릴레이와 스위치를 포함한다.First, the electrode module 300 is electrically connected to the anode part 190, the reference electrode 120, and the coated body 130, respectively, as illustrated in FIG. 2 (b), and the control module 153 It includes a plurality of relays and switches for connecting the sacrificial anode 100, the insoluble anode 110, the coated body 130, and the reference electrode 120 to each other under control.

저장 모듈(320)은 입출력 모듈(390)에서 보내준 데이터를 저장하는 기능을 하며, 전원 모듈(340)은 제어 모듈(153)과 전기적으로 연결되어 있으며 직류 전원을 받아 방식에 필요한 직류를 공급하고 제어시스템 및 전체 방식 시스템 운용에 필요한 전기에너지를 공급하는 기능을 포함하며, 낙뢰와 같은 전기 충격에 대응할 수 있는 구조를 가진다. The storage module 320 functions to store data sent from the input/output module 390, and the power module 340 is electrically connected to the control module 153 and receives DC power to supply and control DC required for the method. It includes the function of supplying the electric energy required for the operation of the system and the entire system, and has a structure that can respond to electric shocks such as lightning strikes.

통신 모듈(360)은 입출력 모듈(390)의 신호를 외부로 전송하는 기능과 외부 신호를 입출력 모듈 (390)에 전달하는 기능을 수행한다. The communication module 360 performs a function of transmitting a signal of the input/output module 390 to the outside and a function of transmitting an external signal to the input/output module 390.

통신 모듈(360)의 바람직한 예로 전기 소모가 적고 데이터 전송량이 많지 않은 상황에 적합한 저전력 광역 네트워크 (LoRa) 통신 방법을 택할 수 있으나 이에 한정하지 않는다.As a preferred example of the communication module 360, a low power wide area network (LoRa) communication method suitable for a situation in which electricity consumption is low and data transmission amount is not high may be selected, but is not limited thereto.

센서 모듈(370)은 다수의 센서를 포함하며 제어 모듈(153)에 연결되어 있으며, 부식에 관계되는 환경변수인 온도, 습도, PH, 풍속, 진동 등의 물리적, 기계적, 화학적 신호를 제어 모듈(153)에 전달하는 기능을 포함하며, 단일 또는 복합 기능을 가진 센서들에 의해 환경변수를 감지한다. The sensor module 370 includes a plurality of sensors and is connected to the control module 153, and transmits physical, mechanical, and chemical signals such as temperature, humidity, PH, wind speed, and vibration, which are environmental variables related to corrosion, to the control module ( 153), and detects environmental variables by sensors with single or multiple functions.

센서 모듈(370)에 의해 수집된 정보들은 제어 모듈(153) 또는 외부에서 해석되어 부식 요인 파악, 부식량 예측 등의 효율적인 방식작업에 사용될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The information collected by the sensor module 370 may be analyzed by the control module 153 or externally and used for efficient corrosion protection operations such as identification of corrosion factors and prediction of corrosion amount, but is not limited thereto.

전위전류 계측 모듈(330)은 전극 모듈(300)과 제어 모듈(153)과 연결되어 있으며 전극 모듈(300)에서 발생한 신호를 측정하고 기준값과 비교하여 그 결과를 제어 모듈(153)에 전달하는 기능을 포함한다. The potential current measurement module 330 is connected to the electrode module 300 and the control module 153, measures the signal generated by the electrode module 300, compares it with a reference value, and transmits the result to the control module 153. includes

디스플레이 모듈(380)은 적어도 하나 이상의 디스플레이기기를 제어할 수 있는 기능을 포함한다.The display module 380 includes a function capable of controlling at least one or more display devices.

입출력 모듈(390)은 제어 모듈(153)과 통신 모듈(360)을 연결하며 제어 모듈(153)에서 발생한 신호를 통신 모듈(360)에 전달하고 통신 모듈(360)에서 입수한 외부 신호를 제어 모듈(153)에 전달하거나, 제어 모듈(153)에서 발생한 신호를 저장 모듈(320)로 보내며, 디스플레이 모듈(380)에 출력 신호를 전달한다. The input/output module 390 connects the control module 153 and the communication module 360, transmits signals generated by the control module 153 to the communication module 360, and transfers external signals obtained from the communication module 360 to the control module. 153, or the signal generated by the control module 153 is sent to the storage module 320, and the output signal is delivered to the display module 380.

제어 모듈(153)은 상기에 언급한 전극 모듈(300), 전위전류 계측 모듈(330), 센서 모듈(370), 전원 모듈(340) 및 입출력 모듈(390)과 직접적으로 연결되어 있으며, 입출력 모듈(390)을 통해 통신 모듈(360), 데이터 저장 모듈(320) 및 디스플레이 모듈(380)을 제어한다. The control module 153 is directly connected to the above-mentioned electrode module 300, potential current measurement module 330, sensor module 370, power supply module 340 and input/output module 390, and the input/output module The communication module 360, the data storage module 320, and the display module 380 are controlled through 390.

또한 제어 모듈(153)은 상기 모듈들에 의해 발생한 신호를 평가하고 명령을 내리는 중앙처리장치를 포함한다. The control module 153 also includes a central processing unit that evaluates signals generated by the modules and issues commands.

제어 모듈(153) 기능의 한 예를 보면, 제어 모듈(153)의 명령에 의해 전위전류 계측 모듈(330)이 전극 모듈(300)에 있는 기준전극(120)과 피방식체(130)간 방식전압을 측정하고 그 결과를 제어 모듈(153)으로 보낸다. Looking at an example of the function of the control module 153, the potential current measurement module 330 operates between the reference electrode 120 in the electrode module 300 and the coated object 130 by a command of the control module 153. The voltage is measured and the result is sent to the control module 153.

제어 모듈(153)은 그 결과를 기준치와 비교하여 희생양극법과 외부전원법중 하나의 방식법을 선택하여 방식에 적용한다.The control module 153 compares the result with a reference value, selects one of the sacrificial anode method and the external power supply method, and applies it to the method.

또한 방식전류를 측정하기 위해 희생양극법 적용시 전극 모듈(300)의 희생양극(100)과 피방식체(130)간 전류을 측정하며 외부전원법 적용시 전극 모듈(300)의 불용성양극(110)과 피방식체(130)간 전류을 각각 측정한다. In addition, when the sacrificial anode method is applied to measure the anticorrosive current, the current between the sacrificial anode 100 of the electrode module 300 and the coated body 130 is measured, and when the external power method is applied, the insoluble anode 110 of the electrode module 300 The current between the and the coated body 130 is measured, respectively.

방식의 효과를 알 수 있는 방법 중의 하나인 복극량 측정시 전극 모듈(300)의 양극(100, 110)과 피방식체(130)간 단락을 제어 모듈(153)의 명령에 의해 이루어진다. When measuring the amount of polarization, which is one of the methods for knowing the effect of the method, a short circuit between the anodes 100 and 110 of the electrode module 300 and the coated body 130 is performed by a command of the control module 153.

앞에서 설명한 바와 같이 제어 모듈(153)의 기능 중의 하나인 희생양극법을 외부전원법으로 전환하는 제어 방법의 일 예를 나타내는 흐름도는 도1(a)에 도시 되었다. As described above, a flowchart illustrating an example of a control method for converting the sacrificial anode method, which is one of the functions of the control module 153, to the external power method is shown in FIG. 1(a).

제어부(150) 또는 제어시스템(200)을 통해 전극부에 있는 희생양극과 불용성 양극, 기준 전극과 피방식체간의 전위와 전류를 측정함으로써 방식 제어에 필요할 데이터를 수집하여 기준치와 비교하여 희생양극법과 외부전원법중 하나를 선택하게 한다는 기술적 사상에 특징이 있으며, 측정된 측정값을 이용하여 방식 제어를 수행하는 과정은 일 예에 불과할 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님을 주의하여야 한다. The control unit 150 or the control system 200 measures the potential and current between the sacrificial anode and the insoluble anode in the electrode unit, and between the reference electrode and the coated body to collect data necessary for method control and compare them with the reference values to determine the sacrificial anode method and It should be noted that the technical concept of allowing one of the external power methods to be selected is characteristic, and the process of performing method control using the measured value is only an example, and the present invention is not limited thereto.

실제 방식현장에서 일어나는 현상을 보면 설계 기대수명보다 빨리 희생양극이 소모되는 경우가 있어 미방식이 일어나 피방식체 부식을 막을 수 없게 된다. If you look at the phenomenon that occurs in the actual anti-corrosion field, there are cases where the sacrificial anode is consumed faster than the designed life expectancy.

상기 문제는 본 발명이 추구하는 하이브리드 방식법을 채용함으로써 해결될 수 있다. 전술한 대로 외부전원법의 문제 중 하나는 낙뢰에 의한 전기, 기계적 결합이 발생하여 미방식이 발생한다. The above problem can be solved by employing the hybrid method pursued by the present invention. As described above, one of the problems of the external power supply method is that electrical and mechanical coupling due to lightning occurs, resulting in non-corrosion.

희생양극은 상기에 언급한 낙뢰에 의한 미방식은 거의 발생하지 않는 장점이 있다. 따라서 낙뢰가 발생할 가능성이 높은 장마철에는 제어 시스템을 통해 희생양극법을 적용하여 미방식 가능성을 줄일 수 있다.The sacrificial anode has the advantage that the above-mentioned non-corrosion caused by lightning rarely occurs. Therefore, in the rainy season when the possibility of lightning strikes is high, the possibility of non-corrosion can be reduced by applying the sacrificial anode method through the control system.

한편 종래 발명은 환경 조건이나 부분별 부식 정도의 변화에 대응하지 못하여 방식 전류를 과하게 인가하여 수소취성과 같은 부작용을 유발하거나 방식 전류가 부족할 수 있는 데, 이를 재료를 통해 보완할 수도 있다.On the other hand, the conventional invention may not respond to environmental conditions or changes in the degree of corrosion of each part, and excessive application of an anticorrosive current may cause side effects such as hydrogen embrittlement or lack of an anticorrosive current, which may be supplemented through materials.

상기 희생 양극 또는 불용성양극은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 및 마그네슘(Mg)을 포함하며, 용해된 알루미늄에 마그네슘을 장입하여 알루미늄-마그네슘 2원계 합금을 형성하여 제조한다.The sacrificial anode or insoluble anode includes zinc (Zn), aluminum (Al), copper (Cu), and magnesium (Mg), and is prepared by charging magnesium to melted aluminum to form an aluminum-magnesium binary alloy. .

또는 상기 과정을 거친 희생 양극 또는 불용성양극을 합금으로 제조할 수 있는 데, 예를 들어 상기 아연(Zn)은 Zn-Bi 또는 Zn-Bi과 Al, Mg 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어진 아연 합금을 이용할 수도 있다. 이 때 상기 Bi는 전체 100중량부에서 0.05~0.3중량부, 상기 Al은 0.05~0.2중량부임이 바람직하다.Alternatively, the sacrificial anode or the insoluble anode that has undergone the above process can be made of an alloy. For example, as the zinc (Zn), Zn-Bi or a zinc alloy composed of at least one selected from Zn-Bi, Al, and Mg may be used. . At this time, it is preferable that the Bi is 0.05 to 0.3 parts by weight and the Al is 0.05 to 0.2 parts by weight based on the total 100 parts by weight.

또한 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 희생 양극으로 Al-3Zn, Al-3Zn-0.6Mg, Al-3Zn-0.6Mg-0.4Ce, Al-3Zn-0.6Sn 합금을 사용할 수 있는 데 알루미늄 합금의 양극 성능실험 결과, 3wt.% Zn가 합금화됨으로써 양극 성능이 Pure Al에 비해 약 10%이상 증가하였으며, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 주석(Sn) 미량 첨가에 의해 양극의 효율이 조금 더 향상되었다. In addition, as shown in FIG. 3, aluminum alloys such as Al-3Zn, Al-3Zn-0.6Mg, Al-3Zn-0.6Mg-0.4Ce, and Al-3Zn-0.6Sn alloys can be used as the sacrificial anode according to the present invention. As a result of the anode performance test, the anode performance increased by about 10% or more compared to pure Al by alloying 3wt. further improved

또한 도 4에 도시된 바와 같이 희생 양극으로 Zn-Sn 합금의 실제 순수 Zn과의 비교로 얼마나 유효 용량(effective capacity)이 높은지 비교하였다.In addition, as shown in FIG. 4, how high the effective capacity of the Zn—Sn alloy as a sacrificial anode was compared with actual pure Zn was compared.

또한 도 5에 도시된 바와 같이 시간이 흐름에 따라 아연 합금의 자연전위 변화를 보여주고 있다.In addition, as shown in FIG. 5, it shows the change in the natural potential of the zinc alloy over time.

특히 상기 희생 양극으로 아연(Zn)은 Sn-Zn-Bi로 이루어진 합금이고, 상기 희생 양극 전체 100중량부에서 상기 Bi는 0.05~0.3중량부 또는 Sn은 0.6 중량부가 합금화된다. 즉 본 발명은 0.6wt.% Sn 첨가에 의해 매우 우수한 양극 효율을 나타내었다.In particular, zinc (Zn) as the sacrificial anode is an alloy composed of Sn-Zn-Bi, and 0.05 to 0.3 parts by weight of Bi or 0.6 parts by weight of Sn is alloyed with 100 parts by weight of the entire sacrificial anode. That is, the present invention showed very excellent anode efficiency by adding 0.6 wt.% Sn.

또한 아연 합금의 양극 성능실험 결과, 주석(Sn)이 합금화됨으로써 양극 효율은 지속적으로 증가하였고, 3wt.% Sn 첨가에 의해서도 종래 보다 우수한 양극 효율을 나타낼 수 있었다.In addition, as a result of the anode performance test of the zinc alloy, the anode efficiency was continuously increased by alloying tin (Sn), and even with the addition of 3 wt.% Sn, it was possible to show better anode efficiency than before.

본 발명은 다른 실시예로서 상기 희생양극을 근접해서 촬영하게 되는 카메라와, 희생양극을 보호하는 하우징에 설치되어 카메라와 연결되고, 상기 카메라들로부터 희생양극 영상정보를 전달받게 되며, 전달받은 희생양극 영상정보를 제어부로 전송하게 되는 통신모듈을 더 포함할 수도 있다.As another embodiment of the present invention, a camera that photographs the sacrificial anode in close proximity, is installed in a housing protecting the sacrificial anode and is connected to the camera, receives sacrificial anode image information from the cameras, and receives the sacrificial anode image information from the cameras. A communication module for transmitting image information to the control unit may be further included.

그리고, 상기 제어모듈은 상기 영상정보를 통해 각 양극부의 수명을 예측하고, 종래 학습된 데이터베이스에 근거하여 방식 상태를 분석한 다음, 그 분석된 방식 상태에 따라 상기 예측된 수명을 보정하여 종합적인 수명예측치를 출력할 수 있다.And, the control module predicts the lifespan of each anode part through the image information, analyzes the condition state based on the previously learned database, and then corrects the predicted lifespan according to the analyzed condition state to provide a comprehensive lifespan. Predictions can be output.

한편, 상기 제어모듈은 전위전류계측모듈에서 측정된 전압 전류 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 전압 전류값으로 연산하여 입력된 알고리듬을 통해 기 입력된 기준치와 측정치를 비교하여 희생양극법과 외부전원법 중 하나를 선택적으로 적용할 수 있다.On the other hand, the control module converts the voltage/current analog signal measured by the potential current measuring module into a digital signal, calculates the digital signal as a voltage/current value, and compares the previously input reference value with the measured value through an input algorithm to form a sacrificial anode. Either the law or the external power law can be selectively applied.

상기 제어모듈은 상기 양극부에 있는 희생양극과 피방식체 사이의 전류 및 피방식체와 기준전극 사이에 인가되는 방식전압을 측정하고 기준전압과 비교하여 측정치가 기준전압보다 10% 이상 높을 경우에는 외부전원법을 선택하여 적용할 수도 있다.The control module measures the current between the sacrificial anode and the coated object in the anode part and the method voltage applied between the coated object and the reference electrode, compares the measured value with the reference voltage, and when the measured value is higher than the reference voltage by 10% or more The external power method can be selected and applied.

상기 희생양극과 피방식체간 연결하는 릴레이를 순차적으로 오프시킴으로서 차단하여 피방식체 위치 및 부분적 환경 차이, 그리고 계절이나 상황에 따른 환경변화에 기인한 부식전류의 미세한 차이를 정밀하게 보상할 수가 있다.By sequentially turning off the relay connecting the sacrificial anode and the coated body, it is possible to precisely compensate for the minute difference in the corrosion current due to the location of the coated body, partial environmental difference, and environmental change according to the season or situation.

일실시예로서, 상기 복수개의 릴레이에서 방식에 소비되는 전력의 10% 내지 20% 감지 시 순차적으로 릴레이를 하나씩 오프시킴으로서 외부전원법을 선택하여 미세하게 전력을 올리거나 내리면서 적용할 수 있다.As an embodiment, when 10% to 20% of the power consumed in the method is detected in the plurality of relays, the relays are sequentially turned off one by one to select the external power method and apply it while raising or lowering the power finely.

예를 들어 상기 제어부(150) 또는 제어시스템(200)이 외부에서 공급되는 외부전원부(140) 전력의 11%가 필요시 첫 번째 릴레이를 on하고, 12% 필요시 두 번째 릴레이를 on하여, 마지막 20% 필요시 첫 번째 릴레이 부터 마지막 10번째 릴레이를 on하여 외부전원을 차등하여 공급 할 수 있다.For example, the controller 150 or the control system 200 turns on the first relay when 11% of the power of the external power supply 140 supplied from the outside is needed, turns on the second relay when 12% is needed, and If 20% is needed, external power can be supplied differentially by turning on the first relay to the last 10th relay.

이 때 방식 기준치는 10% 이하이거나 20% 이상으로 설정할 수도 있다.At this time, the method reference value may be set to 10% or less or 20% or more.

이러한 방식은 외부 전원을 무조건 투입하는 것보다 희생양극에 의해 이루어지는 방식의 효율 여부를 정밀하게 판단하여 이에 따라 차등적으로 외부전원을 투입할 수 있어 전력 소모를 낮추고, 시스템 내구성을 높일 수 있다.In this method, rather than unconditionally inputting external power, the efficiency of the method performed by the sacrificial anode is precisely judged and the external power can be input in a differential manner accordingly, thereby reducing power consumption and increasing system durability.

100: 희생양극
101 : 단자
103 : 기판
104 : 릴레이
110 : 불용성양극
120 : 기준전극
130 : 피방식체, 피방식체부
140 : 외부전원부
150 : 제어부
151 : 전극모듈
152 : 전위전류계측모듈
153 : 제어모듈
154 : 전원모듈
160 : 통신부
170 : 센서부
180 : 디스플레이부
190 : 양극부
200 : 제어시스템
310 : 전극 모듈
320 : 저장 모듈
330 : 전위전류 계측 모듈
340 : 전원 모듈
360 : 통신 모듈
370 : 센서 모듈
380 : 디스플레이 모듈
390 : 입출력 모듈
100: sacrificial anode
101: terminal
103: substrate
104: relay
110: insoluble anode
120: reference electrode
130: coated body, coated body part
140: external power supply
150: control unit
151: electrode module
152: potential current measuring module
153: control module
154: power module
160: communication department
170: sensor unit
180: display unit
190: anode part
200: control system
310: electrode module
320: storage module
330: potential current measurement module
340: power module
360: communication module
370: sensor module
380: display module
390: I/O module

Claims (8)

적어도 하나 이상의 희생양극 또는 불용성양극을 포함하는 양극부;
전위 측정시 기준 전위를 제공하는 기준전극;
외부에서 공급되는 전원과 연결되어 직류 전류를 전기방식시스템에 공급하는 외부전원부; 및
상기 양극부에 있는 희생 양극과 피방식체 사이의 전류 및 피방식체와 기준전극 사이에 인가되는 방식전압을 측정하고 기준전압과 비교하여 방식전압이 기준전압보다 높을 경우에는 상기 희생 양극과 피방식체간 연결을 차단하는 제어부;를 포함하며,
상기 희생양극을 근접해서 촬영하게 되는 카메라와, 희생양극을 보호하는 하우징에 설치되어 카메라와 연결되고, 상기 카메라로부터 희생양극 영상정보를 전달받게 되며, 통신모듈이 전달받은 희생양극 영상정보를 제어부로 전송하되,
상기 제어부가 영상정보를 통해 각 양극부의 수명을 예측하고, 종래 학습된 데이터베이스에 근거하여 방식 상태를 분석한 다음, 그 분석된 방식 상태에 따라 예측된 수명을 보정하여 종합적인 수명예측치를 출력하며,
상기 희생 양극으로 아연(Zn)은 Sn-Zn-Bi로 이루어진 합금이고, 상기 희생 양극의 전체 100중량부에서 상기 Bi는 0.05~0.3중량부 및 Sn은 0.6 중량부가 합금화되고,
상기 제어부는 전위전류계측모듈에서 측정된 전압 전류 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 전압 전류값으로 연산하여 입력된 알고리듬을 통해 기 입력된 기준치와 측정치를 비교하며,
상기 제어부는 전위전류계측모듈에서 측정된 전압 전류 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 전압 전류값으로 연산하여 입력된 알고리듬을 통해 기 입력된 기준치와 측정치를 비교하여 희생양극법과 외부전원법 중 하나를 선택적으로 적용하는 데 있어, 상기 양극부에 있는 희생양극과 피방식체 사이의 전류 및 피방식체와 기준전극 사이에 인가되는 방식전압을 측정하고 기준전압과 비교하여 측정치가 기준전압보다 10% 이상 높을 경우에는 외부전원법을 선택하여 적용하고,
상기 희생양극과 피방식체간 연결하는 복수개의 릴레이를 순차적으로 오프시킴으로서 차단하여 피방식체 위치 및 환경 차이, 및 계절에 기인한 부식전류의 차이를 보상하며,
상기 복수개의 릴레이에서 방식에 소비되는 전력의 10% 내지 20% 감지 시 순차적으로 릴레이를 하나씩 오프시킴으로서 외부전원법을 선택하여 전력을 올리거나 내리면서 적용하는 데 있어, 상기 제어부가 외부에서 공급되는 외부전원부 전력의 11%가 필요시 첫 번째 릴레이를 on하고, 12% 필요시 두 번째 릴레이를 on하여, 마지막 20% 필요시 첫 번째 릴레이 부터 마지막 10번째 릴레이를 on하여 외부전원을 차등하여 공급하는 것을 특징으로 하는 외부전원을 이용한 하이브리드 음극방식시스템.
an anode portion including at least one sacrificial anode or an insoluble anode;
A reference electrode providing a reference potential when measuring potential;
An external power supply unit connected to a power source supplied from the outside and supplying direct current to the electric protection system; and
The current between the sacrificial anode in the anode part and the coated body and the corrosion-resistant voltage applied between the coated body and the reference electrode are measured and compared with the reference voltage. Including; a controller for blocking the trunk connection;
A camera that photographs the sacrificial anode in close proximity and is installed in a housing protecting the sacrificial anode is connected to the camera, receives sacrificial anode image information from the camera, and transmits the sacrificial anode image information received from the communication module to the control unit. send,
The control unit predicts the life of each anode through image information, analyzes the method state based on the previously learned database, corrects the predicted life according to the analyzed method state, and outputs a comprehensive life prediction value,
Zinc (Zn) as the sacrificial anode is an alloy composed of Sn-Zn-Bi, and 0.05 to 0.3 parts by weight of Bi and 0.6 parts by weight of Sn are alloyed with 100 parts by weight of the sacrificial anode,
The control unit converts the voltage/current analog signal measured by the potential current measuring module into a digital signal, calculates the digital signal as a voltage/current value, and compares the input reference value with the measured value through an input algorithm,
The controller converts the voltage/current analog signal measured by the potential current measuring module into a digital signal, calculates the digital signal as a voltage/current value, and compares the input reference value and measured value through an input algorithm to perform the sacrificial anode method and external power supply. In selectively applying one of the methods, the current between the sacrificial anode in the anode part and the coated body and the coated body voltage applied between the coated body and the reference electrode are measured, and the measured value is compared with the reference voltage. If it is higher than 10%, select and apply the external power method,
A plurality of relays connected between the sacrificial anode and the coated body are sequentially turned off to block them to compensate for the difference in corrosion current due to the location of the coated body, the difference in environment, and the season,
When the plurality of relays detect 10% to 20% of the power consumed in the method, the relays are sequentially turned off one by one to select the external power method and apply it while raising or lowering the power. When 11% of the power of the power supply is needed, the first relay is turned on, when 12% is needed, the second relay is turned on, and when the last 20% is needed, the first relay to the last 10th relay is turned on to supply external power in a differential manner. Hybrid cathodic protection system using an external power source.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 희생양극과 피방식체간 연결하는 릴레이를 순차적으로 오프시킴으로서 피방식체 위치 및 부분적 환경 차이, 및 계절이나 상황에 따른 환경변화에 기인한 부식전류의 차이를 보상할 수 있는 것을 특징으로 하는 외부전원을 이용한 하이브리드 음극방식시스템.
According to claim 1,
By sequentially turning off the relay connecting the sacrificial anode and the coated body, an external power source characterized in that it can compensate for the difference in corrosion current due to the location of the coated body, partial environmental differences, and environmental changes according to seasons or situations. Hybrid cathodic protection system using
상기 청구항 1의 외부전원을 이용한 하이브리드 음극방식시스템을 이용한 방법에 있어서,
제어부가 양극부에 있는 희생양극과 피방식체 사이의 전류 및 피방식체와 기준전극 사이에 인가되는 방식전압을 측정하고 기준전압과 비교하여 방식전압이 기준전압보다 높을 경우에는 상기 희생양극과 피방식체간 연결을 차단하는 단계;
상기 제어부가 전위전류계측모듈에서 측정된 전압 전류 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 전압 전류값으로 연산하여 입력된 알고리듬을 통해 기 입력된 기준치와 측정치를 비교하는 단계;
상기 제어부가 영상정보를 통해 각 양극부의 수명을 예측하고, 종래 학습된 데이터베이스에 근거하여 방식 상태를 분석한 다음, 그 분석된 방식 상태에 따라 상기 예측된 수명을 보정하여 종합적인 수명예측치를 출력하는 단계;
상기 제어부가 전위전류계측모듈에서 측정된 전압 전류 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 전압 전류값으로 연산하여 입력된 알고리듬을 통해 기 입력된 기준치와 측정치를 비교하여 희생양극법과 외부전원법 중 하나를 선택적으로 적용하는 데 있어, 상기 양극부에 있는 희생양극과 피방식체 사이의 전류 및 피방식체와 기준전극 사이에 인가되는 방식전압을 측정하고 기준전압과 비교하여 측정치가 기준전압보다 10% 이상 높을 경우에는 외부전원법을 선택하여 적용하는 단계;
상기 복수개의 릴레이에서 방식에 소비되는 전력의 10% 내지 20% 감지 시 순차적으로 릴레이를 하나씩 오프시킴으로서 외부전원법을 선택하여 전력을 올리거나 내리면서 적용하는 데 있어, 상기 제어부가 외부에서 공급되는 외부전원부 전력의 11%가 필요시 첫 번째 릴레이를 on하고, 12% 필요시 두 번째 릴레이를 on하여, 마지막 20% 필요시 첫 번째 릴레이 부터 마지막 10번째 릴레이를 on하여 외부전원을 차등하여 공급하는 단계;를 포함하는 외부전원을 이용한 하이브리드 음극 방식 시스템를 이용한 제어 방법.
In the method using the hybrid cathodic protection system using an external power source of claim 1,
The control unit measures the current between the sacrificial anode in the anode and the coated object and the method voltage applied between the coated object and the reference electrode, and compares it with the reference voltage. Blocking the body-to-body connection;
converting, by the control unit, a voltage/current analog signal measured by the potential current measuring module into a digital signal, calculating the digital signal as a voltage/current value, and comparing a previously input reference value and a measurement value through an input algorithm;
The control unit predicts the life of each anode part through image information, analyzes the state of the method based on the previously learned database, and then corrects the predicted life according to the analyzed state of the method to output a comprehensive life prediction value step;
The controller converts the voltage/current analog signal measured by the potential current measuring module into a digital signal, calculates the digital signal as a voltage/current value, and compares the input reference value and measured value through an input algorithm to perform the sacrificial anode method and external power supply. In selectively applying one of the methods, the current between the sacrificial anode in the anode part and the coated body and the coated body voltage applied between the coated body and the reference electrode are measured, and the measured value is compared with the reference voltage. selecting and applying an external power method when it is higher than 10%;
When the plurality of relays detect 10% to 20% of the power consumed in the method, the relays are sequentially turned off one by one to select the external power method and apply it while raising or lowering the power. Steps to supply external power differentially by turning on the first relay when 11% of the power of the power supply is needed, turning on the second relay when 12% is needed, and turning on the first relay to the last 10th relay when the last 20% is needed Control method using a hybrid cathodic protection system using an external power source including;
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 제어부가 상기 희생양극과 피방식체간 연결하는 릴레이를 순차적으로 오프시킴으로서 피방식체 위치 및 부분적 환경 차이, 및 계절이나 상황에 따른 환경변화에 기인한 부식전류의 차이를 보상하는 단계;를 더 포함하는 외부전원을 이용한 하이브리드 음극 방식 시스템를 이용한 제어 방법.
According to claim 5,
The control unit sequentially turns off relays connecting the sacrificial anode and the coated body to compensate for the difference in corrosion current due to the location of the coated body, partial environmental differences, and environmental changes according to seasons or situations; further comprising A control method using a hybrid cathodic protection system using an external power supply.
삭제delete
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KR101202387B1 (en) 2010-12-31 2012-11-16 에스티엑스조선해양 주식회사 Monitoring system of ship tank corrosion in use corrosion sense
KR101692448B1 (en) 2014-10-07 2017-01-03 코렐테크놀로지(주) Smart monitoring device of a anticorrosion infrastructure
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