KR200377964Y1 - 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기준전극에 적용되는 다공성 세라믹팁을 테이퍼 형상으로 하여 하부캡과의 결합에 의한 밀폐도가 향상되도록 함으로써, 황산동 용액의 불필요한 누출을 방지하도록 하는 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조를 제공한다. 이를 위해 본 고안은 황산동 용액을 수용하는 수용공간이 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 상부에 결합되어 구리전극을 고정시키는 상부 실링, 그 내부에 천공부가 형성되고서, 상기 케이싱의 하부에 결합되는 하부 캡 및, 상기 하부캡의 천공부에 결합되어 황산동 용액이 소량 누출되도록 함과 더불어, 상기 천공부의 밀폐를 위해 테이퍼 형상으로 이루어진 세라믹팁으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조{REFERENCE ELECTRODE FOR MEASURING THE POTENTIALS OF UNDERGROUND METALLIC STRUCTURES}

본 고안은 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전위 측정을 위한 기준전극에 수용되는 황산동 용액의 누출을 방지하기 위한 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조에 관한 것이다.

일반적으로, "부식"이라 함은 "물질이 주위환경과 반응하여 물질자체가 변질되거나 혹은 물질의 특성이 변질되는 것"으로 정의되는 바, 이러한 부식은 대부분 전자의 이동에 의한 전기 화학적 반응 때문에 발생하므로 전기 화학적 부식이라 부른다.

이러한 전기 화학적 부식은 금속구조물이 전해질내에서 주위 환경과 반응하게 되면 부식 전지상태가 되어 부식전류를 발생시키게 되고, 부식전지가 형성되면 더욱 액티브(active)하고 전위가 낮은 쪽이 양극이 되어 부식된다. 부식전지는 양극(anode), 음극(cathode), 전류 경로(electric path) 또는 금속 경로(metallic path), 이온 경로(ionic path) 또는 전해질(electrolyte)의 4가지 조건으로 이루어진다.

상기 부식을 감시하는 방법으로는, 음향을 반사시킨 다음에 어레이 센서(array sensor)와 다채널 감시장치를 이용하여 음향을 수신하고 이를 분석·처리하여 금속의 균열 및 이상 지점을 찾아내는 음향반사법과, 금속의 부식으로 인해 줄어든 금속의 두께 변화를 감시하여 부식유무를 점검하는 초음파법, 전도성 유동체내에 시험용 탐침을 삽입시켜 선형 분극을 측정함으로써 순간적인 부식율을 알아내는 순시 부식율 측정법, 장시간 동안 부식으로 인한 저항변화를 감시함으로써 부식율을 알아내는 저항측정법, 전해질내의 금속표면에서 금속의 전기화학적 전위를 측정하여 부식진행 유무를 판단하는 전기 화학적 전위 측정법 등이 개발되어 적용되고 있는 바, 최근에 가장 많이 사용되는 방법은 전기 화학적 전위 측정법이다.

상기 전기 화학적 전위 측정법은 부식검사 대상물인 금속 구조물의 기준전극(유산동 기준전극(Cu/CuSO4))에 대한 자연전위를 측정하는 방법으로서, 전압을 측정할 수 있는 계기의 (-)단자에 방식(防蝕) 대상물을 연결하고, (+)단자에 기준전극을 연결하여 기준전극을 방식 대상물의 직상부 지표면에 접촉시켜 전위값을 읽고 그 값에 (-) 부호를 취한 것이다. 이렇게 읽혀진 값은 방식기준과 비교하여 금속구조물이 방식상태에 있는 지를 판정하며, 방식기준으로 -850[mV/CSE] 기준(아연 기준전극을 사용할 경우: 250[mV/Zn])을 사용할 경우 금속구조물의 전위가 유산동 기준전극에 대하여 -850mV 이하(예를 들면, -1000mV)로 유지시켜 주면 금속구조물은 방식됨을 의미하고, 그 이상인 경우에는 부식되고 있음을 의미한다.

현재 방식분야에서의 부식점검은, 가스배관이나, 송유관, 상하수도관, 석유화학단지의 각종 탱크, 기타 지하 금속매설물 등과 같은 방식 대상물을 소유하고 있는 소유자가 자체 혹은 방식관련 업체에 의뢰하여 방식 대상물에 대한 부식 유무와 관련하여 부식 점검활동을 비정기적 혹은 정기적으로 실시함으로써 이루어지고 있다.

또한, 통상 "방식"이라 함은 상기한 다양한 부식의 요인들 중에서 하나 이상의 조건을 제거 또는 억제하는 것을 칭하고 있는 바, 방식분야에서는 부식의 조건을 완전히 제거하기는 현실적으로 어렵고, 부식 억제제(inhibitor), 절연판 또는 기타 방법을 사용하여 양극 또는 음극반응을 억제하거나 전자 또는 이온의 흐름을 차단하는 방법들을 채택하고 있다. 이중에서 가장 널리 사용하는 방법은 양극반응을 억제하는 방법의 일종인 음극방식(cathodic protection)법으로, 일반적으로 전기 방식법이라고 통용하고 있다.

상기 전기 방식법의 원리를 살펴보면, 금속의 부식은 금속표면에서 전해질을 통하여 전류가 유출되는 부분에 발생하므로 전해질을 통하여 금속표면에 직류전류(방식전류)를 인위적으로 유입시키면 금속표면에서 음극반응이 일어나게 되어 부식이 방지되는 원리이다.

현재, 방식분야에서 가스배관이나, 송유관, 상·하수도관, 기타 지하금속구조물 등과 같은 방식 대상물의 부식을 방지하기 위한 전기방식 설비로 정류기가 사용되고 있다. 이 방식용 정류기는 방식 대상물이 부식하지 않도록 하기 위해, 방식 대상물의 전위를 일정한 기준치 -850 [mV/CSE] 이하로 낮추도록 일정한 직류전류를 토양(전해질)을 통하여 방식 대상물에 흘려주는 장치이다. 즉, 지중(地中)에 매설된 방식 대상물의 전위와 기준전극의 기준전위를 단자함을 통하여 아날로그 메타 혹은 휴대용 기록계 등을 사용하여 수작업에 의해 측정하고, 이 측정된 전위를 기초로 정류기의 출력을 설정하면, 정류기로부터 소정의 방식 전류가 지중에 매설된 불용성 양극[High Silicon Cast Iron(HSCI)] 및 토양을 매개로 방식 대상물에 흐름에 따라 방식 대상물의 전위가 기준전극에 대하여 -850mV 이하(예를 들면, -1000mV)로 유지시켜 줌으로써, 방식 대상물이 방식되도록 하고 있다.

한편, 상기한 방식이 잘 이루어지는 상태를 점검하기 위해 이용되는 것으로서, 지중 금속 구조물의 전위를 측정하는 기준전극이 적용되고 있다.

도 1은 종래의 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극에 대한 구조를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전위 측정용 기준전극은, 내부에 황산동 용액이 수용되는 수용공간(100)이 형성되어 있는 케이싱(102)과, 상기 케이싱(102)의 상부에 고정적으로 끼워져서 황산동 용액의 누설을 차단함과 더불어, 내부의 수용공간(100)에 수용되는 구리전극(104)을 고정시키는 실링(106), 상기 케이싱(102)의 하부에 고정적으로 끼워지고 가운데 부분이 천공되어 있는 하부캡(108), 상기 케이싱(102)과 상기 하부캡(108)의 결합부 사이에 끼워져서 결합부를 통한 황산동 용액의 누설을 방지하는 고무패킹(110), 상기 하부캡(108)의 천공부에 끼워져서 황산동 용액을 소량 유출시킬 수 있도록 하여 전류의 흐름이 가능하도록 하는 기공성 세라믹팁(112), 상기 하부캡(108)의 천공부와 세라믹팁(112) 사이의 결합부위에 끼워지는 고무패킹(114)으로 구성된다.

상기 세라믹팁(112)은 다공성으로 이루어져 있어서 황산동 용액의 유출이 소량으로 가능하도록 하여 전극과 지면 사이의 전기적 접촉이 가능하도록 하고, 황산동 용액의 급격한 유출이 방지되도록 하는 기능을 수행한다.

그러나, 이러한 전위 측정용 기준전극은 상기 케이싱(102)과 하부캡(108) 사이의 고무패킹(110)이나, 하부캡(108)과 세라믹팁(112) 사이의 고무패킹(114)이 시간의 경과에 따라 변질 또는 손상되는 경우에는 황산동 용액이 급격히 유출될 가능성이 있고, 상기 세라믹팁(112)은 상기 하부캡(108)의 천공부에 단순 결합되도록 되어 있어서 그 세라믹팁(112)에 의한 밀폐 상태를 적정하게 유지하는 것이 상당히 어려울 뿐만 아니라, 황산동 용액으로부터 가해지는 압력을 견딜 수 있는 구조로 이루어지지 않았기 때문에, 황산동 용액이 필요 이상으로 누출될 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 기준전극에 적용되는 다공성 세라믹팁을 테이퍼 형상으로 하여 하부캡과의 결합에 의한 밀폐도가 향상되도록 함으로써, 황산동 용액의 불필요한 누출을 방지하도록 하는 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따르면, 황산동 용액을 수용하는 수용공간이 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 상부에 결합되어 구리전극을 고정시키는 실링, 그 내부에 천공부가 형성되고서, 상기 케이싱의 하부에 결합되는 하부 캡 및, 상기 하부캡의 천공부에 결합되어 황산동 용액이 소량 누출되도록 함과 더불어, 상기 천공부의 밀폐를 위해 테이퍼 형상으로 이루어진 세라믹팁으로 구성된 것을 특징으로 하는 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조를 제공한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 2는 본 고안에 따른 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극에 대한 구조를 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 본 고안에 따른 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극에 대한 구조를 나타낸 결합 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 케이싱(200)의 내부에는 황산동 용액이 수용되는 수용공간(202)이 형성되어 있고, 상기 케이싱(200)의 상부에 고무패킹(208)을 매개하여 고정적으로 끼워지는 실링(206)은 황산동 용액의 누설을 차단함과 더불어, 내부의 수용공간(202)에 수용되는 구리전극(204)을 고정시킬 수 있도록 되어 있으며, 상기 케이싱(200)의 하부에 고무패킹(212)을 매개로 고정적으로 끼워지는 하부캡(210)은 그 가운데 부분에 다공성 세라믹팁(220)을 수용하기 위한 청공부가 형성되어 있는 한편, 상기 천공부의 상부 내측은 상기 세라믹팁(220)을 고정시키기 위한 고정부재(214)와 나사결합하기 위한 나사부가 형성되어 있다.

한편, 상기 세라믹팁(22)은 다공성으로 이루어져 있어서 황산동 용액의 유출이 소량으로 가능하도록 하여 전극과 지면 사이의 전기적 접촉이 가능하도록 되어 있는 바, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 세라믹팁(218)의 형상이 테이퍼 형상으로 이루어져 있고, 상기 고정부재(214)는 상기 하부캡(210) 내측의 천공부와 나사결합되어 상기 세라믹팁(220)의 상부를 밀어줌으로써, 세라믹팁(220)이 테이퍼 형상에 의해 상기 하부캡(210)의 천공부와 견고히 밀착되어 그 밀폐도가 향상될 수 있게 된다. 단, 상기 고정부재(214)와 세라믹팁(220)의 사이에는 고무패킹(218)이 개재되어 밀폐성이 유지될 수 있도록 한다.

상기 고정부재(214)는 그 상부에 형성된 걸림홈(216)을 통해 공구가 끼워질 수 있도록 하고, 그 공구의 작용에 의해 해당 고정부재(214)를 회전시키면서 테이퍼 형상의 세라믹팁(220)을 하측으로 압박하여 결합시킬 수 있도록 한다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 고안의 작용에 대해 도 5의 사용 상태도를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 기준전극을 지면(300) 상에 설치하여 전위를 측정하고자 하는 경우에, 지중 금속 구조물로서 배관(302)의 배관 리드선(304)에 전위측정 장치(306)의 플러스(+) 단자를 연결하고, 기준전극의 구리전극(204)이 리드선(308)을 매개로 상기 전위측정 장치(306)의 마이너스(-) 단자와 연결되도록 한다.

그 상태에서, 상기 기준전극의 케이싱(200) 내부 수용공간(202)에 수용되어 있는 황산동 용액이 해당 기준전극 하부의 세라믹팁(220)을 통해서 지면(300)으로 소량 유출되도록 함으로써, 전극과 지면 사이에 전기적 접촉이 이루어진다.

상기한 상태에 의해, 전류가 전위측정 장치(306)의 플러스(+) 단자로부터 배관리드선(304)을 통하여 배관(302)과 토양으로 흘러서, 지면(300)에 접촉하고 있는 기준전극의 세라믹팁(220)과 황산동 용액, 구리전극(204)으로 흐르고, 상기 구리전극(204)과 연결된 리드선(308)을 통하여 상기 전위측정 장치(306)의 마이너스(-) 단자로 흐르도록 함으로써, 상기 전위측정 장치(306)에서 전류의 흐름에 따라 얻어지는 전위값을 기준전극에 대한 지중 금속 구조물의 전위값으로서 측정하게 된다.

한편, 상기 세라믹팁(220)은 고정부재(214)에 의한 밀림작용으로 인하여 그 테이퍼 형상의 치수가 작은 하부로부터 상기 하부캡(210)의 천공부에 밀려들어가도록 함에 의해, 상기 고정부재(214)의 밀림작용으로 인한 압박이 강해질 수록 밀폐도가 향상될 수 있게 된다.

본 고안은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 실용신안등록청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 고안에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 고안에 따르면, 지중 금속 구조물의 전위를 측정하기 위한 기준전극에 있어서, 그 기준전극 내에 수용되어 있는 황산동 용액의 불필요한 누출을 방지하기 위해서 황산동 용액의 소량 누출을 담당하는 다공성 세라믹팁을 테이퍼 형상으로 하여 기준전극의 하부실링과의 결합에 의한 밀폐도가 향상될 수 있도록 함에 따라, 황산동 용액의 불필요한 누출을 방지할 수 있게 되면서 기준전극의 반영구적인 사용이 가능하게 된다는 효과를 갖게 된다.

도 1은 종래의 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극에 대한 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극에 대한 구조를 나타낸 분해 사시도,

도 3은 본 고안에 따른 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극에 대한 구조를 나타낸 결합 단면도,

도 4는 본 고안의 구조를 상세히 나타낸 단면도,

도 5는 본 고안의 기준 전극을 사용하여 지중 금속 구조물의 전위를 측정하는 상태를 나타낸 사용 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200:케이싱, 202:수용공간,

204:구리전극, 206:실링,

208,212,218:고무패킹, 210:하부캡,

214:고정부재, 218:세라믹팁.

Claims (4)

1. 황산동 용액을 수용하는 수용공간이 형성된 케이싱과,

   상기 케이싱의 상부에 결합되어 구리전극을 고정시키는 실링,

   그 내부에 천공부가 형성되고서, 상기 케이싱의 하부에 결합되는 하부 캡 및,

   상기 하부캡의 천공부에 결합되어 황산동 용액이 소량 누출되도록 함과 더불어, 상기 천공부의 밀폐를 위해 테이퍼 형상으로 이루어진 세라믹팁으로 구성된 것을 특징으로 하는 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세라믹팁은 상기 하부캡의 천공부에 그 테이퍼 형상의 치수가 작은 하부로부터 끼워져서 압박 결합되는 것을 특징으로 하는 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 하부캡의 천공부에 끼워져서 상기 세라믹팁을 압박하여 결합시키는 고정부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 하부캡의 천공부 상부 내측에는 나사부가 형성되어 있고,

   상기 고정부재는 그 상부에 공구를 끼우기 위한 걸림홈과, 상기 공구의 작용에 의한 회전이 가능하게 상기 천공부의 나사부와 나사 결합되는 나사부가 형성된 것을 특징으로 하는 지중 금속 구조물의 전위 측정용 기준전극 구조.