KR20180020807A - 전기방식 제어 장치 및 전기방식 제어 방법 - Google Patents

전기방식 제어 장치 및 전기방식 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치는, 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제어하는 전원부와, 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 측정하고 측정된 전압에 기초하여 피방식체와 불용성 양극간의 임피던스 정보를 획득하는 측정부와, 획득된 임피던스가 기준 임피던스보다 클 경우에 제1 신호를 생성하고 획득된 임피던스가 기준 임피던스 이하일 경우에 제2 신호를 생성하는 제어부를 포함하고, 전원부는 제1 신호가 생성되는 경우에 제공되는 전압이 기준 전압범위를 벗어나도록 제공되는 전압의 절대값을 낮추고 제2 신호가 생성되는 경우에 제공되는 전압이 기준 전압범위 이내가 되도록 제공되는 전압을 제어할 수 있다.

Description

전기방식 제어 장치 및 전기방식 제어 방법 {Apparatus and method for controlling electrolytic corrosion protection}
본 발명은 전기방식 제어 장치 및 전기방식 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 구조물 또는 매설물의 부식으로부터 보호하기 위해 전기방식법이 활용될 수 있다.
비록 전기방식법에 따라 구조물 또는 매설물에 흐르는 전류의 크기는 작으나, 이러한 전류가 다수의 구조물 또는 매설물에 수년간 흐를 경우에 소모되는 전력이 커질 수 있다는 문제점이 있다.
공개특허공보 특2002-0066038
본 발명의 일 실시예는, 전기방식을 효율적으로 수행하여 전력소모를 줄일 수 있는 전기방식 제어 장치 및 전기방식 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치는, 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제어하는 전원부; 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 전압을 측정하고 측정된 전압에 기초하여 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 임피던스 정보를 획득하는 측정부; 및 획득된 임피던스가 기준 임피던스보다 클 경우에 제1 신호를 생성하고 획득된 임피던스가 상기 기준 임피던스 이하일 경우에 제2 신호를 생성하는 제어부; 를 포함하고, 상기 전원부는 상기 제1 신호가 생성되는 경우에 상기 전압이 기준 전압범위를 벗어나도록 상기 전압의 절대값을 낮추고 상기 제2 신호가 생성되는 경우에 상기 전압이 기준 전압범위 이내가 되도록 상기 전압을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 전압을 반복적으로 측정하고, 측정된 전압들의 편차에 기초하여 상기 임피던스 정보를 추정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 신호가 생성된 후, 상기 제어부는 측정된 전압이 상기 기준 전압범위의 최대전압보다 클 경우에 제3 신호를 생성하고 측정된 전압이 상기 기준 전압범위의 최소전압보다 작을 경우에 제4 신호를 생성하고, 상기 전원부는 상기 제3 신호가 생성된 경우에 상기 전압을 낮추고 상기 제4 신호를 입력받을 경우에 상기 전압을 높일 수 있다.
예를 들어, 상기 전원부는 상기 제1 신호가 생성된 경우에 상기 전압의 절대값이 상기 기준 전압범위의 평균전압의 절대값보다 0에 더 가깝도록 상기 전압의 절대값을 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치는, 불용성 양극간의 전압의 절대값을 최소값으로 설정하는 전원부; 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 임피던스를 측정하는 측정부; 및 측정된 임피던스가 기준 임피던스 이하일 경우에 제어 신호를 생성하는 제어부; 를 포함하고, 상기 전원부는 상기 제어 신호를 입력받을 경우에 상기 피방식체와 불용성 양극간의 전압이 상기 최소값이 포함되지 않는 기준 전압범위 이내가 되도록 상기 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 방법은, 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제공하여 상기 피방식체를 방식하는 단계; 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 전압을 측정하고 측정된 전압에 기초하여 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 임피던스를 획득하는 단계; 획득된 임피던스가 기준 임피던스보다 클 경우에 제1 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 신호가 생성된 경우에 상기 전압이 기준 전압범위를 벗어나도록 상기 전압의 절대값을 낮추는 단계; 획득된 임피던스가 상기 기준 임피던스 이하일 경우에 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 신호가 생성되고 측정된 전압이 기준 전압범위를 벗어날 경우에 상기 전압이 상기 기준 전압범위 이내가 되도록 상기 전압을 변경하는 단계; 및 상기 제2 신호가 생성되고 측정된 전압이 상기 기준 전압범위 이내일 경우에 상기 전압을 유지시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전기방식을 효율적으로 수행하여 전력소모를 줄일 수 있으며, 과방식에 따른 부작용의 발생을 예방할 수도 있다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 피방식체의 시간경과에 따른 임피던스를 나타낸 그래프이다.
도 3은 피방식체의 임피던스에 따른 측정 전압의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 피방식체의 임피던스에 따라 피방식체에 흐르는 전류를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "동일하다"는 표현은 비교 대상이 서로 완벽하게 동일하다는 것이 아닌 실질적으로 동일하다는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 비교 대상간에 수% 이내의 오차가 포함되는 것도 실질적으로 동일하다고 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치(100)는 전원부(110), 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
전원부(110)는 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 전압을 제어할 수 있다. 상기 전원부(110)는 상기 전압을 피방식체(10)의 구성성분에 기인하는 기준 전압범위 이내에 포함되도록 함으로써, 피방식체(10)를 부식으로부터 보호할 수 있다.
만약 피방식체(10)의 구성성분이 탄소강일 경우, 상기 기준 전압범위는 은/염화은 기준전극 대비 -0.8V 내지 -1.1V일 수 있다. 여기서, 상기 전원부(110)에 의해 제공되는 전압이 -0.8V보다 높은 값을 가질 경우, 피방식체(10)의 부식 진행속도는 빨라질 수 있다. 또한, 상기 전원부(110)에 의해 제공되는 전압이 -1.1V보다 낮은 값을 가질 경우, 피방식체(10)에 포함된 도장층의 박리가 발생할 수 있다.
측정부(120)는 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 전압을 측정하고, 측정된 전압에 기초하여 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 임피던스 정보를 획득할 수 있다. 상기 측정부(120)에 의해 획득된 임피던스가 작을수록, 피방식체(10)의 부식 진행속도는 빠를 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부(120)는 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 전압과 전류를 각각 측정하고, 측정된 전압에서 측정된 전류를 나눠서 임피던스를 계산할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부(120)는 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 전압을 반복적으로 측정하고, 측정된 전압들의 편차에 기초하여 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 임피던스를 추정할 수 있다. 이에 대해 도 3을 참조하여 후술한다. 참고로, 편차는 표준편차 또는 분산일 수 있다.
제어부(130)는 획득된 임피던스가 기준 임피던스보다 클 경우에 제1 신호를 생성하고 획득된 임피던스가 기준 임피던스 이하일 경우에 제2 신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 피방식체(10)의 부식 진행속도에 따라 전원부(110)에 의해 제공되는 전압을 제어할 수 있다.
여기서, 기준 임피던스는 피방식체(10)의 부식 진행속도가 빨라지기 시작하는 임계점으로 설정될 수 있으며, 이는 도 2에 도시된 그래프의 참조에 따라 결정될 수 있다.
상기 제1 및 제2 신호는 전원부(110)에 전달될 수 있다.
상기 전원부(110)는 상기 제1 신호를 입력받을 경우에 제공되는 전압이 기준 전압범위를 벗어나도록 제공되는 전압의 절대값을 낮출 수 있다. 즉, 상기 전원부(110)는 피방식체(10)의 부식 진행속도가 빠르지 않을 경우에 피방식체(10)에 대한 방식을 진행하지 않을 수 있다.
한편, 상기 전원부(110)는 상기 제1 신호가 입력받을 경우에 제공되는 전압의 절대값이 상기 기준 전압범위의 평균전압의 절대값보다 0에 더 가깝도록 제공되는 전압의 절대값을 낮출 수 있다.
상기 전원부(110)는 상기 제2 신호를 입력받을 경우에 제공되는 전압이 기준 전압범위 이내가 되도록 제공되는 전압을 제어할 수 있다. 즉, 상기 전원부(110)는 피방식체(10)의 부식 진행속도가 빠를 경우에 피방식체(10)에 대한 방식을 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치(100)는 피방식체(10)의 부식 진행속도가 빠르지 않을 경우와 부식 진행속도가 빠른 경우를 구분하여 피방식체(10)에 대한 방식을 선택적으로 진행함으로써 전력소모를 줄일 수 있으며, 과방식에 따른 부작용의 발생을 예방할 수도 있다.
설계에 따라, 전원부(110)는 초기에 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 전압의 절대값을 최소값으로 설정하고, 제어부(130)의 제어 신호 생성 여부에 따라 피방식체(10)와 불용성 양극(20)간의 전압이 기준 전압범위 이내가 되도록 제공되는 전압을 제어할 수도 있다. 이에 따라, 피방식체(10)의 방식에 따른 전력소모가 감소할 수 있으며, 과방식에 따른 부작용의 발생도 예방될 수 있다.
도 2는 피방식체의 시간경과에 따른 임피던스를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 210 곡선은 제1 피방식체의 시간경과(Time)에 따른 임피던스(Impedance)를 나타내고, 220 곡선은 제2 피방식체의 시간경과(Time)에 따른 임피던스(Impedance)를 나타낸다.
제1 피방식체는 제2 피방식체의 도장층보다 방식 성능이 우수한 도장층을 포함하여 부식 진행속도가 상대적으로 느린 특성을 가질 수 있다.
여기서, 210 곡선과 220 곡선은 임피던스가 107인 점에서 기울기가 상대적으로 크게 변하는 것으로 해석될 수 있다. 이에 따라, 기준 임피던스는 107로 설정될 수 있다.
제2 피방식체의 부식 진행속도가 제1 피방식체의 부식 진행속도보다 빠르므로, 제2 피방식체에 대한 방식이 제1 피방식체에 대한 방식보다 먼저 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치는 복수의 피방식체에 대한 임피던스를 각각 측정하고 복수의 피방식체에 대한 방식 진행 여부를 각각 제어하여 복수의 피방식체에 공급되는 전원을 각각 제어할 수 있다. 이에 따라, 복수의 피방식체의 방식에 따른 전체 전력소모는 크게 감소할 수 있다.
도 3은 피방식체의 임피던스에 따른 측정 전압의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 측정 전압의 표준편차는 피방식체의 임피던스(Impedance)가 클수록 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치는 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 반복적으로 측정하고, 측정된 전압들의 표준편차에 기초하여 피방식체와 불용성 양극간의 임피던스를 추정할 수 있다.
또한, 측정 전압의 표준편차가 크다는 것은 피방식체와 불용성 양극간의 전압이 기준 전압범위를 벗어나는 경우가 많다는 것을 의미한다. 즉, 피방식체의 부식 진행속도가 빠르지 않을 경우, 상기 전기방식 제어 장치에 의한 방식은 오히려 도장층의 박리와 같은 부작용을 발생시킬 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치는 는 피방식체의 부식 진행속도가 빠르지 않을 경우와 부식 진행속도가 빠른 경우를 구분하여 피방식체에 대한 방식을 선택적으로 진행함으로써, 도장층의 박리와 같은 부작용의 발생을 예방할 수 있다.
도 4는 피방식체의 임피던스에 따라 피방식체에 흐르는 전류를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 임피던스(Impedance)가 107일 때 나노 암페어 단위의 전류(Current Density)가 발생한다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 장치는 나노 암페어 단위의 전류가 다수의 구조물 또는 매설물에 수년간 흐를 경우에 소모되는 전력을 소모되지 않게할 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기방식 제어 방법은 피방식체 방식 단계(S10), 전압 및 임피던스 측정 단계(S20), 임피던스 확인 단계(S30), 전압을 최소전압으로 낮추는 단계(S40), 전압 확인 단계(S50), 전압 변경 단계(S60) 및 전압 유지 단계(S70)를 포함할 수 있다. 상기 전기방식 제어 방법은 도 1 내지 도4를 참조하여 상술한 전기방식 제어 장치에서 수행될 수 있으므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
피방식체 방식 단계(S10)에서의 전기방식 제어 장치는, 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제공하여 상기 피방식체를 방식할 수 있다.
전압 및 임피던스 측정 단계(S20)에서의 전기방식 제어 장치는, 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 전압을 측정하고 측정된 전압에 기초하여 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 임피던스를 획득할 수 있다.
임피던스 확인 단계(S30)에서의 전기방식 제어 장치는, 획득된 임피던스가 기준 임피던스보다 클 경우에 제1 신호를 생성하고, 획득된 임피던스가 상기 기준 임피던스 이하일 경우에 제2 신호를 생성할 수 있다.
전압을 최소전압으로 낮추는 단계(S40)에서의 전기방식 제어 장치는, 상기 제1 신호가 생성된 경우에 상기 전압이 기준 전압범위를 벗어나도록 상기 전압의 절대값을 낮출 수 있다.
전압 확인 단계(S50)에서의 전기방식 제어 장치는, 상기 제2 신호가 생성되고 측정된 전압이 기준 전압범위 이내인지 확인할 수 있으며, 측정된 전압이 기준 전압범위의 최대전압보다 클 경우에 제3 신호를 생성하고 측정된 전압이 상기 기준 전압범위의 최소전압보다 작을 경우에 제4 신호를 생성할 수 있다.
전압 변경 단계(S60)에서의 전기방식 제어 장치는, 측정된 전압이 기준 전압범위를 벗어날 경우에 상기 전압이 상기 기준 전압범위 이내가 되도록 상기 전압을 변경할 수 있으며, 상기 제3 신호가 생성된 경우에 상기 전압을 낮추고 상기 제4 신호가 생성된 경우에 상기 전압을 높일 수 있다.
전압 유지 단계(S70)에서의 전기방식 제어 장치는, 측정된 전압이 상기 기준 전압범위 이내일 경우에 상기 전압을 유지시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
10: 피방식체
20: 불용성 양극
100: 전기방식 제어 장치
110: 전원부
120: 측정부
130: 제어부

Claims (6)

  1. 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제어하는 전원부;
    상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 전압을 측정하고 측정된 전압에 기초하여 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 임피던스 정보를 획득하는 측정부; 및
    획득된 임피던스가 기준 임피던스보다 클 경우에 제1 신호를 생성하고 획득된 임피던스가 상기 기준 임피던스 이하일 경우에 제2 신호를 생성하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 전원부는 상기 제1 신호가 생성되는 경우에 상기 전압이 기준 전압범위를 벗어나도록 상기 전압의 절대값을 낮추고 상기 제2 신호가 생성되는 경우에 상기 전압이 기준 전압범위 이내가 되도록 상기 전압을 제어하는 전기방식 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 전압을 반복적으로 측정하고, 측정된 전압들의 편차에 기초하여 상기 임피던스 정보를 추정하는 전기방식 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 신호가 생성된 후, 상기 제어부는 측정된 전압이 상기 기준 전압범위의 최대전압보다 클 경우에 제3 신호를 생성하고 측정된 전압이 상기 기준 전압범위의 최소전압보다 작을 경우에 제4 신호를 생성하고,
    상기 전원부는 상기 제3 신호가 생성된 경우에 상기 전압을 낮추고 상기 제4 신호를 입력받을 경우에 상기 전압을 높이는 전기방식 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 신호가 생성된 경우에 상기 전압의 절대값이 상기 기준 전압범위의 평균전압의 절대값보다 0에 더 가깝도록 상기 전압의 절대값을 낮추는 전기방식 제어 장치.
  5. 피방식체와 불용성 양극간의 전압의 절대값을 최소값으로 설정하는 전원부;
    상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 임피던스를 측정하는 측정부; 및
    측정된 임피던스가 기준 임피던스 이하일 경우에 제어 신호를 생성하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 전원부는 상기 제어 신호를 입력받을 경우에 상기 피방식체와 불용성 양극간의 전압이 상기 최소값이 포함되지 않는 기준 전압범위 이내가 되도록 상기 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제어하는 전기방식 제어 장치.
  6. 피방식체와 불용성 양극간의 전압을 제공하여 상기 피방식체를 방식하는 단계;
    상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 전압을 측정하고 측정된 전압에 기초하여 상기 피방식체와 상기 불용성 양극간의 임피던스를 획득하는 단계;
    획득된 임피던스가 기준 임피던스보다 클 경우에 제1 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 신호가 생성된 경우에 상기 전압이 기준 전압범위를 벗어나도록 상기 전압의 절대값을 낮추는 단계;
    획득된 임피던스가 상기 기준 임피던스 이하일 경우에 제2 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 신호가 생성되고 측정된 전압이 기준 전압범위를 벗어날 경우에 상기 전압이 상기 기준 전압범위 이내가 되도록 상기 전압을 변경하는 단계; 및
    상기 제2 신호가 생성되고 측정된 전압이 상기 기준 전압범위 이내일 경우에 상기 전압을 유지시키는 단계; 를 포함하는 전기방식 제어 방법.
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