KR20080003165U - Prediction System of Service Lifetime due to Corrosion on Marine Structure - Google Patents

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임영문
양은익
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주식회사 여한테크
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Abstract

본 고안은 해양 구조물의 부식에 의한 수명을 온라인 상에서 예측하는 전문가 시스템 구성에 관련된 것이다. 이 예측 시스템을 구성함으로써 최근 들어 건설이 증가하고 있는 해양 구조물의 설계나 관리가 용이해 질 수 있다. 해양 구조물 설계 과정에서 필요한 내구성 설계의 경우 염화물에 의한 부식이 우선시 고려되는데 이 실용신안의 시스템을 이용하여 구조물을 구성하는 최적의 재료나 피복두께를 산정함으로써 사용수명을 높이는 효과가 있다. 또한 이미 건설된 해양 구조물에 대한 사용 수명 평가도 가능함으로 안전진단 및 보수보강 시기를 결정하는 것이 가능해진다. The present invention relates to the construction of an expert system for predicting the on-line lifetime of corrosion of offshore structures. By constructing this forecasting system, it is easy to design and manage offshore structures, which have been increasing in recent years. In the design of durability required in the design of offshore structures, corrosion by chloride is considered first. Using the utility model system, it is effective to increase the service life by calculating the optimal material or cover thickness of the structure. In addition, it is possible to evaluate the service life of already constructed offshore structures, which makes it possible to determine the timing of safety diagnosis and maintenance.

해양 구조물, 부식, 수명예측, 내구성 Offshore Structure, Corrosion, Life Prediction, Durability

Description

해양 구조물의 부식에 의한 수명 예측 시스템{Prediction System of Service Lifetime due to Corrosion on Marine Structure}Prediction System of Service Lifetime due to Corrosion on Marine Structure}

도 1은 해양 구조물의 부식에 의한 수명 예측 시스템 개요도이다.1 is a schematic diagram of a life prediction system due to corrosion of an offshore structure.

도 2는 실험 데이터를 이용한 확산계수 입력부 개요도이다.2 is a schematic diagram of a diffusion coefficient input unit using experimental data.

도 3은 본 고안의 사용자가 참고자료 및 문헌을 통하여 수집된 강도 및 물-시멘트비를 입력하는 장치의 개요도이다.3 is a schematic diagram of a device for inputting the strength and water-cement ratio collected by the user of the present invention through the references and literature.

도 4는 예측하고자 하는 대상이 되는 해양 구조물의 모델링을 하는 장치의 개요도이다.4 is a schematic diagram of an apparatus for modeling an offshore structure to be predicted.

도 5는 본 고안에서 구축된 시스템을 구동할 경우 구조물의 위치한 염화물 조건 및 환경조건을 입력하는 장치의 개요도이다.Figure 5 is a schematic diagram of a device for inputting the chloride condition and environmental conditions located in the structure when driving the system constructed in the present invention.

도 6은 현장이나 문헌자료로부터 조사된 분극저항 및 자연전위를 입력하는 장치의 개요도이다.6 is a schematic diagram of a device for inputting polarization resistance and natural potential irradiated from field or literature data.

도 7은 입력된 값과 결과 값을 사용자가 한 화면에 보고 수정이나 획득하는 출력장치의 개요도이다.7 is a schematic diagram of an output device in which a user views, corrects, or obtains an input value and a result value on one screen.

도 8은 시스템에서 계산된 확산계수를 토대로 농도 프로파일 및 확산계수를 보여주는 출력장치의 개요도이다.8 is a schematic diagram of an output device showing a concentration profile and a diffusion coefficient based on the diffusion coefficient calculated in the system.

본 고안은 온라인 상에서 사용자가 손쉽게 해양 구조물의 부식에 의한 수명을 예측하는 시스템에 관한 것이다.  The present invention is directed to a system in which a user easily predicts the lifetime due to corrosion of offshore structures.

최근, 콘크리트 구조물의 건설에 있어 내구성을 고려한 경제성평가 및 보수 보강 시기의 결정 등 지금까지 고려하지 않았던 구조물의 수명에 대한 연구 필요성이 크게 대두되고 있으며, 구조물의 대형화 및 고급화에 힘입어 해양구조물이 날로 증가하고 있다. 국내외에서는 구조물의 수명을 예측하기 위하여 많은 연구가 수행되고 있다. 이러한 결과에 기초하여 외국에서는 오프라인에서 부식에 의한 구조물의 수명이 예측 가능한 1차원의 시스템이 개발되었으며, 많은 설계자나 현장 실무자가 사용하고 있다. 그러나, 종래의 기술은 사용자들이 손쉽게 접근이 용이하지 못한 단점이 있으며, 국내에서는 이러한 프로그램 개발이 많지 않은 상태이다. 특히, 해양 구조물에 관한 온라인 상에서의 수명예측 시스템 개발은 전무한 상태이다.   Recently, the necessity of research on the life of the structure, which has not been considered until now, such as the economic evaluation considering the durability and the determination of the reinforcement time in the construction of the concrete structure, has emerged greatly. It is increasing. At home and abroad, many studies have been conducted to predict the life of structures. Based on these results, a one-dimensional system has been developed that can predict the lifespan of structures offline in foreign countries, and is used by many designers and field practitioners. However, the conventional technology has a disadvantage in that the users are not easily accessible, and there are not many such program developments in Korea. In particular, there is no development of on-line life prediction systems for offshore structures.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사용자가 직접적인 실험을 수행하여 얻은 데이터나 현장에서 측정된 압축강도 데이터, 물-시멘트비데이터를 가지고 있을 경우 손쉽게 염화물 확산계수를 얻을 수 있도록 구성한다. 획득된 확산계수는 구조물의 부식 발생시기를 예측 가능하며, 부식 발생 후의 사용수명이 산정되도록 구성되는 것이 본 고안에서의 시스템 특징이다. 특히, 사용 자가 온라인 상에서 해양 구조물의 현재 부식 상태의 평가가 가능하고, 잔존 수명 및 보수보강 시기를 결정하는 것이 가능한 것이 장점이다. 또한, 해양 구조물의 부식에 의한 수명 예측이 오랜 시간이 걸리는 문제점이 개선된다. The present invention was devised to solve the above problems, and it is configured to easily obtain the chloride diffusion coefficient when the user has the data obtained by performing a direct experiment, the compressive strength data measured in the field, and the water-cement ratio data. do. The obtained diffusion coefficient predicts the corrosion occurrence time of the structure, and it is a feature of the system in the present invention that it is configured to calculate the service life after corrosion occurrence. In particular, it is advantageous for the user to be able to assess the current corrosion state of the offshore structure online and to determine the remaining life and reinforcement timing. In addition, the problem that the life expectancy due to corrosion of offshore structures takes a long time is improved.

본 고안의 해양 구조물의 부식에 의한 사용수명 예측 시스템은 크게 부식 개시 시기의 예측부(100)과 부식 후의 사용수명 예측부(200), 온라인 변화부(300)로 구성된다. 부식 개시 시기 예측부(100)는 염화물 확산 실험(110), 문헌이나 참고자료에 의한 강도 및 물-시멘트비(120), 염화물 및 환경조건 입력부(140)와 구조물의 모델링(130), 확산계수 및 침투특성 예측부(150)와 부식개시시기 예측부(160)로 시스템이 완성된다.  The service life prediction system due to corrosion of the marine structure of the present invention is largely composed of the prediction unit 100 at the onset of corrosion start, the service life prediction unit 200 after corrosion, and the online change unit 300. Corrosion start time prediction unit 100 is a chloride diffusion experiment (110), strength and water-cement ratio (120), chloride and environmental conditions input unit 140 and modeling (130) of the structure and the diffusion coefficient and The system is completed by the penetration characteristic predictor 150 and the corrosion start time predictor 160.

부식 후의 사용수명 예측부(200)는 수집된 분극저항 및 자연전위 입력부(210), 부식속도 및 부식율 산출부(220), 부식균열시기 예측부(230)로 구성된다.  The life expectancy predictor 200 after corrosion is composed of the collected polarization resistance and natural potential input unit 210, the corrosion rate and corrosion rate calculation unit 220, and the corrosion cracking time prediction unit 230.

온라인 변환부(300)는 구성된 시스템을 온라인 상에서 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 구성된다. The online conversion unit 300 is configured to enable a user to easily use the configured system online.

본 고안의 해양 구조물의 부식에 의한 수명예측 시스템은 온라인 상에서 사용자가 손쉽게 구조물의 부식특성 및 염화물 침투 특성, 부식 및 균열 발생시기를 파악할 수 있어 사용수명 예측이 빠른 효과가 있다.  The life prediction system due to corrosion of marine structures of the present invention enables users to easily identify the corrosion characteristics, chloride penetration characteristics, corrosion and crack occurrence times of structures on-line, and thus have a fast life expectancy effect.

또한, 다양한 확산 계수 예측이 가능한 시스템 구성으로 인하여 국내외 사용자의 선택성을 높일 수 있으며, 구조물의 부식 특성에 대한 이해를 향상 시킬 수 있다. 해양 구조물에 설계 및 유지 관리 종사자, 연구기관에서의 참고자료로의 활용이 가능한 장점이 있다. 또한, 해양 구조물의 사용 수명 및 내구성을 높일 수 있다.  In addition, due to the system configuration capable of predicting various diffusion coefficients can increase the selectivity of users at home and abroad, and can improve the understanding of the corrosion characteristics of the structure. It has the advantage that it can be used as reference material for design and maintenance workers and research institutes in offshore structures. In addition, the service life and durability of the offshore structure can be increased.

Claims (15)

사용자가 부식 개시시기 예측부와 부식 수명 예측부, 온라인 변화부로 구성되는 프로그램을 온라인상에서 용이하게 부식에 의한 해양 구조물의 사용 수명 예측이 가능한 시스템 A system that enables users to easily predict the service life of offshore structures due to corrosion online through a program consisting of corrosion start time prediction part, corrosion life prediction part and online change part. 제 1 항에 있어서,   The method of claim 1, 부식 개시 예측부는 염화물 확산 실험입력부(110), 강도 및 물-시멘트비 입력부(120), 염화물 및 환경조건 입력부(140)와 구조물의 모델링(130), 확산계수 및 침투특성 예측부(150)와 부식개시시기 예측부(160)로 구성되는 장치   Corrosion start prediction unit chloride diffusion experiment input unit 110, strength and water-cement ratio input unit 120, chloride and environmental condition input unit 140 and the modeling of the structure 130, diffusion coefficient and penetration characteristics prediction unit 150 and corrosion Device composed of start time prediction unit 160 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 염화물 확산 실험 입력부는 해수 및 염수 용액의 침지 실험법과 전기적 촉진 실험법(CTH)을 이용하여 확산계수를 산출하는 입력장치  Chloride diffusion test input unit is an input device that calculates the diffusion coefficient using seawater and saline solution immersion test method and electrical accelerated test method (CTH). 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 침지 실험법은 구조물 표면으로부터의 깊이별 농도프로파일과 변색법에 의한 염화물 침투 깊이를 이용하여 확산계수를 얻는 실험법 Immersion test method is to obtain diffusion coefficient using depth profile of each depth from surface of structure and chloride penetration depth by discoloration method. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 강도 및 물-시멘트비 입력부는 현장조사를 통하여 얻어진 압축강도와 설계 자료에 나와 있는 물-시멘트비와 혼화재 혼입 여부를 입력 및 체크함으로써 염화물 확산계수를 산출을 발생시키는 입력장치The strength and water-cement ratio input unit inputs and checks the compressive strength obtained through field survey and the water-cement ratio and admixture mixed in the design data to generate chloride diffusion coefficient. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 염화물 및 환경조건 입력부는 해양 구조물의 위치한 거리와 부식을 발생시키는 임계염화물량, 위치한 환경의 온도 및 습도를 시스템의 default값과 사용자가 직접 입력하는 장치Chloride and environmental conditions input unit is a device that inputs the default value of the system and the user directly to the distance of the offshore structure, the amount of critical chloride causing corrosion, the temperature and humidity of the environment to be located. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 해양 구조물의 위치한 거리는 표면 염화물량과 관계되며, default값을 체크할 경우 한국콘크리트 학회에서 제안하고 있는 거리별 표면 염화물량이 산정되는 입력장치The location of the offshore structure is related to the amount of surface chloride, and when the default value is checked, the input device that calculates the amount of surface chloride by distance suggested by the Korea Concrete Institute 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 구조물의 모델링은 구조물의 표면으로부터 매립 철근까지의 거리, 즉 피복두께와 사용된 철근 종류를 입력 및 체크하는 입력장치Modeling of the structure is an input device that inputs and checks the distance from the surface of the structure to the embedded reinforcement, ie the cover thickness and the type of reinforcement used. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 확산계수 및 침투 특성 예측부와 부식 개시 시기 예측부는 Fick's Second Law의 일반해와 강도 및 W/C비에 따른 확산계수 예측식, Tang & Nillson이 제안한 모델식을 기초로 얻어지는 출력장치Diffusion coefficient and penetration characteristics prediction unit and corrosion start time prediction unit are output devices obtained based on the general solution of Fick's Second Law, diffusion coefficient prediction according to strength and W / C ratio, and model equation proposed by Tang & Nillson. 제 1 항에 있어서,  The method of claim 1, 부식 수명 예측부는 분극저항 및 자연전위 입력부(210), 부식속도 및 부식율 산출부(220), 부식균열시기 예측부(230)로 구성되는 시스템Corrosion life prediction system is composed of polarization resistance and natural potential input unit 210, corrosion rate and corrosion rate calculation unit 220, corrosion cracking time prediction unit 230 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 분극저항 및 자연전위 입력부는 현장 및 실내 조사를 통하여 획득된 분극저항 및 자연 전위 값을 입력하는 장치Polarization resistance and natural potential input unit inputs polarization resistance and natural potential values obtained through field and indoor irradiation 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 분극 저항은 부식된 구조물에서 가드링된 분극 저항 측정 장치를 통하여 얻어진 결과 값이며, 자연전위는 대상이 되는 해양 구조물에 위치별로 하프셀(Half-cell)장치를 이용하여 측정된 자연전위 값Polarization resistance is the result obtained through the polarization resistance measuring device guarded in the corroded structure. Natural potential is the natural potential value measured using the half-cell device for each location in the target offshore structure. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 부식속도 및 부식율 산출부는 제 10 항내지 제 11 항에 획득된 부식 특성 값에 기초하여 계산되는 출력장치Corrosion rate and corrosion rate calculation unit is an output device calculated based on the corrosion characteristic values obtained in claim 10 to claim 11 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 부식 균열시기 예측부는 제 13 항에서 출력된 값에 기초하여 부식율에 따른 팽창압을 계산하여 얻어지는 결과값이 콘크리트의 피복두께가 가지는 인장응력보다 상회 하는 시기를 예측하여 출력하는 장치Corrosion crack timing predicting unit is a device for predicting and outputting a time when the resultant value obtained by calculating the expansion pressure according to the corrosion rate based on the value output in claim 13 is greater than the tensile stress of the concrete coating thickness 제 1 항에 있어서, 온라인 변화부는 상기의 장치 및 시스템을 온라인 상에서 구동이 되도록 설계된 장치The device of claim 1, wherein the on-line changer is designed to drive the device and system on-line.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101528893B1 (en) * 2013-12-05 2015-06-18 서울대학교산학협력단 Simulation System of Deterioration of reinforced concrete structure in the marine environment
KR20180075886A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 영산대학교산학협력단 Corrosion Prediction System Of Building Using Modeling
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