KR20180124436A - 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템에 관한 것으로, 태양광을 이용한 전원 공급 및 무선 통신 방식을 이용한 센싱 정보 전송을 통해 콘크리트 구조물에 대한 부식 정도를 작업자의 수작업이 아닌 자동화 방식으로 항상 모니터링할 수 있으며, 부식 측정 센서를 통한 측정값이 기준 범위를 벗어난 경우 경고 신호가 출력되도록 함으로써, 관리자가 콘크리트 구조물의 부식 상태를 용이하게 파악할 수 있음은 물론 신속하게 대응할 수 있도록 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 태양광을 이용한 전원 공급 및 무선 통신 방식을 이용한 센싱 정보 전송을 통해 콘크리트 구조물에 대한 부식 정도를 작업자의 수작업이 아닌 자동화 방식으로 항상 모니터링할 수 있으며, 부식 측정 센서를 통한 측정값이 기준 범위를 벗어난 경우 경고 신호가 출력되도록 함으로써, 관리자가 콘크리트 구조물의 부식 상태를 용이하게 파악할 수 있음은 물론 신속하게 대응할 수 있도록 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템에 관한 것이다.
오래전부터 콘크리트는 역학적 성질 및 내구성이 우수하여 철강재와 더불어 사회 기반 시설물 등의 건설 구조물 축조에 적용되어 왔다.
그러나 콘크리트 구조물이 오랜 기간 동안 공기 중의 이산화탄소 등에 노출되어 콘크리트가 중성화되거나 겨울철에 눈이나 얼음을 녹일 목적으로 사용되는 융빙제 또는 해양 환경 하에서 염화물의 침투, 확산에 의하여 콘크리트 속에 묻힌 철근은 부식하게 되어 구조물의 공용 수명을 단축시키는 결과를 야기하게 된다.
그 외에도 유해 이온의 침투에 의한 콘크리트의 화학적 침식, 동결수의 동결 융해 반복 작용에 의한 콘크리트의 동해 등 외부 인자의 작용에 의해 콘크리트의 성능은 저하되게 된다.
특히, 콘크리트는 수화반응으로 생성된 수화물의 작용으로 인하여 강알카리성을 띄게 되므로 밀실한 콘크리트 중의 철근은 부동태 피막이 형성되어 부식으로부터 보호된다. 그러나 콘크리트 중으로 물, 산소, 염소이온 등이 침투하게 되면 철근의 부동태 피막은 파괴되어 부식이 급격하게 진행되게 된다.
고속도로와 같은 도로 구조물의 염해는 주로 해양 환경인 해상 교량 구조물을 대상으로 하여 대책을 강구하고 있는데, 구체적으로 부식을 허용하는 대책과 부식을 허용하지 않는 대책으로 분류할 수 있으며, 전자는 설계시 부식 속도를 반영하여 설계하는 방법이며, 후자는 부식을 방지하는 방법으로 콘크리트 표면 피복, 내식성강 재질의 철근 사용 등의 방법이 있다.
그러나 이러한 대책을 강구한다고 하더라도 구조물의 부식을 완전히 방지할 수 없으며, 특히, 대형 특수구조물의 경우 전자 및 후자의 방법을 병행하여 대책을 마련하고 있으나 장기 공용시 추가적인 염해 발생을 막을 수 없고, 염해가 이미 진전된 뒤 사후 조치 수행을 위해 막대한 예산이 투입되고 있다.
또한, 이러한 콘크리트 구조물의 부식 정도에 대해 정확하게 모니터링하지 못하고 있는 실정으로, 이로 인해 예방 및 사후 조치 수행시에 소요 예산이 더욱 증가하게 되는 등의 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 태양광을 이용한 전원 공급 및 무선 통신 방식을 이용한 센싱 정보 전송을 통해 콘크리트 구조물에 대한 부식 정도를 작업자의 수작업이 아닌 자동화 방식으로 항상 모니터링할 수 있으며, 부식 측정 센서를 통한 측정값이 기준 범위를 벗어난 경우 경고 신호가 출력되도록 함으로써, 관리자가 콘크리트 구조물의 부식 상태를 용이하게 파악할 수 있음은 물론 신속하게 대응할 수 있도록 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다수개의 부식 측정 센서에 대한 측정값 변화 패턴을 비교 분석하여 이상이 발견된 어느 하나의 부식 측정 센서의 측정값 변화 패턴과 유사한 패턴을 갖는 경우 경고 신호를 출력하도록 함으로써, 향후 부식 가능성이 높은 영역 또한 미리 예방 차원에서 관리자에게 인식시킬 수 있으며, 이를 통해 더욱 안전하고 철저하게 운용되는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수개의 부식 측정 센서에 대한 측정값 변화 정보를 시간 순서에 따라 비교 분석하여 측정 대상 영역에 대한 부식 진행 경로를 파악함으로써, 파악된 부식 진행 경로를 통해 콘크리트 구조물에 대한 부식 예방 조치를 필요한 부위에 부분적으로 수행할 수 있는 등 다양한 관리 조치 방안을 강구할 수 있는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 콘크리트 구조물의 내부 철근에 부착되도록 매립되어 철근에 대한 전기 신호 변화를 측정하는 부식 측정 센서; 상기 부식 측정 센서와 연결되어 상기 부식 측정 센서의 측정값을 인가받는 센서 제어부; 상기 부식 측정 센서의 측정값을 상기 센서 제어부로부터 전송받아 일정 주기마다 무선 통신 방식으로 송신하는 통신 모듈; 별도의 솔라셀로부터 전원을 공급받아 상기 부식 측정 센서, 센서 제어부 및 통신 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 통신 모듈에 의해 송신된 상기 부식 측정 센서의 측정값을 수신 분석하여 철근의 부식 정도를 판단하는 중앙 제어부를 포함하고, 상기 센서 제어부, 통신 모듈 및 전원 공급부는 상기 콘크리트 구조물의 외부 별도 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템을 제공한다.
이때, 상기 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템은 상기 중앙 제어부에 의해 수신된 상기 부식 측정 센서의 측정값 및 철근 부식 정도에 대한 판단 결과를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 중앙 제어부는 상기 부식 측정 센서의 측정값이 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 별도의 경고 장치를 통해 경고 신호가 출력되도록 동작 제어할 수 있다.
또한, 상기 부식 측정 센서는 상기 콘크리트 구조물에 형성된 다수개의 측정 대상 영역에 각각 설치되고, 상기 센서 제어부는 적어도 하나 이상의 상기 측정 대상 영역에 설치된 부식 측정 센서에 연결되도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는 상기 센서 제어부에 연결된 상기 부식 측정 센서에 대한 고유 식별 정보를 상기 부식 측정 센서의 측정값과 함께 상기 통신 모듈에 전송하고, 상기 통신 모듈은 상기 부식 측정 센서의 고유 식별 정보 및 측정값을 함께 송신할 수 있다.
또한, 상기 데이터 저장부에는 상기 부식 측정 센서의 고유 식별 정보 및 측정값이 함께 저장되고, 상기 중앙 제어부는 다수개의 부식 측정 센서의 측정값 중 어느 하나가 기준 범위를 벗어난 경우, 해당 부식 측정 센서의 측정값 변화 패턴을 상기 데이터 저장부에 저장된 정보를 통해 파악하고, 파악된 측정값 변화 패턴과 나머지 부식 측정 센서의 측정값 변화 패턴의 유사도를 비교 분석한 후, 분석 결과에 따라 상기 경고 장치를 통해 경고 신호가 출력되도록 동작 제어할 수 있다.
또한, 상기 콘크리트 구조물의 각각의 측정 대상 영역에는 적어도 2개 이상의 부식 측정 센서가 설치되고, 각각의 측정 대상 영역에 설치된 2개 이상의 부식 측정 센서는 상기 측정 대상 영역별로 하나의 센서 제어부에 연결될 수 있다.
또한, 상기 중앙 제어부는 각각의 측정 대상 영역에 설치된 2개 이상의 부식 측정 센서의 고유 식별 정보 및 측정값 변화 정보를 시간 순서에 따라 비교 분석하여 각각의 측정 대상 영역에 대한 부식 진행 경로를 판단할 수 있다.
또한, 상기 콘크리트 구조물의 외부 공간에는 별도의 컨트롤 박스가 설치되고, 상기 센서 제어부, 통신 모듈 및 전원 공급부는 상기 컨트롤 박스 내부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스 내부 공간에는 상기 부식 측정 센서에 의해 측정된 전기 신호 변화값을 별도의 전기 신호 측정기를 이용하여 측정할 수 있도록 상기 부식 측정 센서에 연결되는 전기 신호 측정 단자가 장착될 수 있다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 내부 철근에 부착되도록 매립되어 철근에 대한 전기 신호 변화를 측정하는 부식 측정 센서; 상기 부식 측정 센서와 연결되어 상기 부식 측정 센서의 측정값을 일정 주기마다 별도의 중앙 제어부에 무선 통신 방식으로 송신하는 통신 모듈; 및 별도의 솔라셀로부터 전원을 공급받아 상기 부식 측정 센서 및 통신 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하고, 상기 통신 모듈 및 전원 공급부는 상기 콘크리트 구조물의 외부 별도 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 태양광을 이용한 전원 공급 및 무선 통신 방식을 이용한 센싱 정보 전송을 통해 콘크리트 구조물에 대한 부식 정도를 작업자의 수작업이 아닌 자동화 방식으로 항상 모니터링할 수 있으며, 부식 측정 센서를 통한 측정값이 기준 범위를 벗어난 경우 경고 신호가 출력되도록 함으로써, 관리자가 콘크리트 구조물의 부식 상태를 용이하게 파악할 수 있음은 물론 신속하게 대응할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 다수개의 부식 측정 센서에 대한 측정값 변화 패턴을 비교 분석하여 이상이 발견된 어느 하나의 부식 측정 센서의 측정값 변화 패턴과 유사한 패턴을 갖는 경우 경고 신호를 출력하도록 함으로써, 향후 부식 가능성이 높은 영역 또한 미리 예방 차원에서 관리자에게 인식시킬 수 있으며, 이를 통해 더욱 안전하고 철저하게 운용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다수개의 부식 측정 센서에 대한 측정값 변화 정보를 시간 순서에 따라 비교 분석하여 측정 대상 영역에 대한 부식 진행 경로를 파악함으로써, 파악된 부식 진행 경로를 통해 콘크리트 구조물에 대한 부식 예방 조치를 필요한 부위에 부분적으로 수행할 수 있는 등 다양한 관리 조치 방안을 강구할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 구성을 기능적으로 도시한 기능 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 다양한 형태를 기능적으로 도시한 기능 블록도,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 다양한 형태를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 다양한 형태를 기능적으로 도시한 기능 블록도,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 다양한 형태를 개념적으로 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 구성을 기능적으로 도시한 기능 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템은 콘크리트 구조물의 부식 정도를 자동으로 모니터링할 수 있는 시스템으로, 부식 측정 센서(100), 센서 제어부(200), 통신 모듈(300), 전원 공급부(400) 및 중앙 제어부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
부식 측정 센서(100)는 콘크리트 구조물(10)의 내부 철근(11)에 부착되어 철근(11)에 대한 전기 신호 변화를 측정하도록 구성된다. 부식 측정 센서(100)를 콘크리트 구조물(10)의 내부 철근(11)에 부착시키는 방식은 최초 시공시에는 철근(11)에 부착시킨 상태로 그 위에 콘트리트를 투입하여 양생시키는 방식으로 수행될 수 있다. 이와 달리 기존의 콘크리트 구조물(10)의 내부 철근(11)에 추가 장착하는 방식으로는 콘크리트 구조물(10)에 장착홀을 뚫어 부식 측정 센서(100)를 철근(11)에 부착하고, 장착홀을 다시 되메우는 방식으로 수행될 수 있다.
이러한 부식 측정 센서(100)는 철근(11)에 부착되어 철근(11)을 통한 전류 변화값을 측정하는 방식으로 이루어질 수 있는데, 전류 변화값을 측정하는 다양한 센서가 적용될 수 있으며, 예를 들면, anode-ladder-system이 적용될 수 있다. 물론, 부식 측정 센서(100)는 이러한 전류 측정 방식 이외에도 저항 측정 방식 등 다양한 전기 신호 변화값을 측정하는 센서가 적용될 수 있다. 부식 측정 센서(100)는 이와 같이 철근(11)에 대한 전류, 저항 등 전기 신호 변화값을 측정하고, 이를 기초로 철근(11)의 부식 정도를 판단할 수 있으며, 이러한 센서를 이용한 부식 감지 방식은 널리 사용되고 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 부식 측정 센서(100)가 콘크리트 구조물(10)의 내부 철근(11)에 부착되도록 매립되고, 센서 제어부(200), 통신 모듈(300) 및 전원 공급부(400)는 콘크리트 구조물(10)의 외부 별도 공간에 설치된다. 예를 들면, 콘크리트 구조물(10)의 외부 공간에 별도의 컨트롤 박스(500)를 설치하고, 컨트롤 박스(500) 내부에 해당 구성 요소들을 배치시킬 수 있다.
센서 제어부(200)는 부식 측정 센서(100)와 별도의 케이블을 통해 전기적으로 연결되어 부식 측정 센서(100)의 측정값을 인가받도록 구성되며, 인가받은 부식 측정 센서(100)의 측정값을 통신 모듈(300)로 전송한다. 통신 모듈(300)은 부식 측정 센서(100)의 측정값을 센서 제어부(200)로부터 전송받아 일정 주기마다 무선 통신 방식으로 중앙 제어부(600)로 송신한다. 전원 공급부(400)는 별도의 솔라셀(410)로부터 전원을 공급받아 부식 측정 센서(100), 센서 제어부(200) 및 통신 모듈(300)에 전원을 공급하도록 구성된다.
이러한 전원 공급부(400)는 태양광을 집광하여 전기 에너지를 생성하는 솔라셀(410)로부터 전원을 공급받아 저장함과 동시에 전원을 부식 측정 센서(100), 센서 제어부(200) 및 통신 모듈(300)에 공급하며, 이에 따라 별도의 배터리 또는 전원 공급 장치를 구비하지 않더라도 본원발명의 모니터링 시스템이 항상 작동될 수 있다.
즉, 부식 측정 센서(100), 센서 제어부(200) 및 통신 모듈(300)의 동작을 위한 전원 공급은 태양광 에너지를 통해 이루어지므로, 관리자가 별도의 전원 공급 작업을 하지 않더라도 항상 작동 상태를 유지할 수 있다. 한편, 비가 오는 날과 같이 태양광이 없는 경우에는 솔라셀(410)을 통한 전원 공급이 이루어지지 않아 부식 측정 센서(100), 센서 제어부(200) 및 통신 모듈(300)의 동작이 중단될 수 있으나, 이 경우에도 날씨가 맑아지면 다시 솔라셀(410)을 통한 전원 공급이 가능하므로 부식 측정 센서(100), 센서 제어부(200) 및 통신 모듈(300)의 동작이 다시 가능하게 된다. 콘크리트 구조물(10)에 대한 부식은 1,2일 사이에 급격하게 진행되는 것이 아니라 상당한 기간 동안에 걸쳐 서서히 진행되는 것이므로, 날씨가 흐린 기간 동안 기기의 동작이 중단되더라도 날씨가 맑은 날에 다시 기기 동작이 재생되어 전체적으로 콘크리트 구조물에 대한 부식 정도를 모니터링하는데 문제가 없다.
중앙 제어부(600)는 통신 모듈(300)에 의해 송신된 부식 측정 센서(100)의 측정값을 수신 분석하여 철근(11)의 부식 정도를 판단하는데, 이는 별도의 통제 관리실 등에 설치될 수 있다.
이때, 중앙 제어부(600)가 설치된 통제 관리실 등에는 중앙 제어부(600)에 의해 수신된 부식 측정 센서(100)의 측정값 및 철근 부식 정도에 대한 판단 결과를 저장할 수 있는 데이터 저장부(700)가 설치될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 별도의 출력부(미도시)를 통해 해당 정보를 출력할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 중앙 제어부(600)는 수신된 부식 측정 센서(100)의 측정값이 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 별도의 경고 장치(800)를 통해 경고 신호가 출력되도록 동작 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템은 콘크리트 구조물(10)의 내부 철근(11)에 부착된 부식 측정 센서(100)를 통해 철근(11)의 부식 정도에 따른 전기 신호 변화값을 측정하고, 이러한 측정값을 통신 모듈(300)을 통해 일정 주기마다 중앙 제어부(600)로 송신하며, 중앙 제어부(600)는 일정 주기로 수신된 부식 측정 센서(100)의 측정값을 분석하여 철근의 부식 정도를 판단한다. 이러한 과정을 통해 콘크리트 구조물(10)에 대한 부식 정도를 작업자의 수작업이 아닌 자동화 방식으로 항상 모니터링할 수 있으며, 부식 측정 센서(100)의 측정값이 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 별도의 경고 장치(800)를 통해 경고 신호가 출력되도록 함으로써, 관리자가 콘크리트 구조물(10)의 부식 상태를 용이하게 파악할 수 있음은 물론 신속하게 대응할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 센서 제어부(200), 통신 모듈(300) 및 전원 공급부(400)가 배치된 컨트롤 박스(500) 내부 공간에는 부식 측정 센서(100)에 의해 측정된 전기 신호 변화를 별도의 전기 신호 측정기를 이용하여 측정할 수 있도록 부식 측정 센서(100)에 연결되는 전기 신호 측정 단자(미도시)가 장착될 수 있다. 따라서, 관리자는 경고 장치(800)를 통해 경고 신호가 발생하거나 또는 일정 주기마다 전기 신호 측정 단자를 통해 부식 측정 센서(100)의 측정값을 직접 측정할 수 있으며, 이를 통해 중앙 제어부(600)로 수신된 부식 측정 센서(100)의 측정값에 대한 정확도를 수작업으로 검증할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 다양한 형태를 기능적으로 도시한 기능 블록도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템의 다양한 형태를 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템은 다수개의 부식 측정 센서(100)가 구비될 수 있다.
콘크리트 구조물(10)은 일반적으로 대형 구조물로 다수개의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)으로 분리될 수 있으며, 각각의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 부식 측정 센서(100)가 하나씩 또는 복수개씩 배치될 수 있다. 이때, 센서 제어부(200), 통신 모듈(300) 및 전원 공급부(400)가 배치된 컨트롤 박스(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 부식 측정 센서(100)에 각각 연결되거나 또는 도 4에 도시된 바와 같이 다수개의 부식 측정 센서(100)가 하나의 컨트롤 박스(500)에 연결되는 형태로 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 콘크리트 구조물(10)이 다수개의 교각과 상판으로 구성된 교량인 경우, 각각의 교각 부위가 각각 하나의 측정 대상 영역(Z1,Z3)이 되고, 교각 사이의 상판 영역이 하나의 측정 대상 영역(Z2)이 되는 방식으로 콘크리트 구조물(10)에 다수개의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)이 구분되어 형성될 수 있다.
이때, 부식 측정 센서(100)는 각각의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 각각 설치되고, 컨트롤 박스(500)는 도 5에 도시된 바와 같이 각 부식 측정 센서(100)에 대응되게 각각 연결되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 컨트롤 박스(500)에 내부에 배치된 센서 제어부(200), 통신 모듈(300) 및 전원 공급부(400)가 모두 각 부식 측정 센서(100)에 연결되도록 배치될 수 있다. 이와 달리 도 6에 도시된 바와 같이 각 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 각각 설치된 부식 측정 센서(100)를 하나의 컨트롤 박스(500)에 동시에 연결되도록 설치될 수도 있으며, 이 경우, 다수개의 부식 측정 센서(100)에 대해 하나의 센서 제어부(200), 통신 모듈(300) 및 전원 공급부(400)가 연결되어 작동할 수 있다. 이러한 구성은 사용자의 필요에 따라 다양하게 선택할 수 있을 것이다. 예를 들면, 2개 또는 3개의 부식 측정 센서(100) 당 하나의 컨트롤 박스(500)를 연결하는 방식 등 다양하게 선택할 수 있다.
이와 같이 부식 측정 센서(100)가 콘크리트 구조물(10)의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 각각 설치되는 경우, 부식 측정 센서(100)가 어느 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 설치된 것이지 알 수 있도록 고유 식별 정보를 갖는 것이 바람직하며, 부식 측정 센서(100)의 고유 식별 정보는 부식 측정 센서(100)의 측정값이 센서 제어부(200)에 인가되는 과정에서 동시에 인가되도록 할 수 있다. 이때, 센서 제어부(200)는 센서 제어부(200)에 인가된 부식 측정 센서(100)에 대한 고유 식별 정보 및 측정값을 동시에 통신 모듈(300)에 전송하고, 통신 모듈(300) 또한 마찬가지로 부식 측정 센서(100)의 고유 식별 정보 및 측정값을 함께 중앙 제어부(600)에 송신한다.
중앙 제어부(600)는 통신 모듈(300)을 통해 전송된 부식 측정 센서(100)의 고유 식별 정보 및 측정값을 일정 주기마다 수신하여 데이터 저장부(700)에 계속 누적 저장하고, 데이터 저장부(700)에 저장된 측정값 변화 패턴을 분석하여 분석 결과에 따라 경고 신호가 출력되도록 할 수 있다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 중앙 제어부(600)는 다수개의 부식 측정 센서(100)의 측정값 중 어느 하나가 기준 범위를 벗어난 경우, 전술한 바와 같이 경고 장치(800)를 통해 경고 신호를 출력하게 된다. 이때, 해당 부식 측정 센서(100)의 고유 식별 번호가 함께 출력되도록 함으로써, 어느 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에서 부식 정도가 높은지 알 수 있도록 할 수 있다.
또한, 이와 동시에 중앙 제어부(600)는 해당 부식 측정 센서(100)의 측정값 변화 패턴을 데이터 저장부(700)에 저장된 정보를 통해 파악하고, 파악된 측정값 변화 패턴과 나머지 부식 측정 센서(100)의 측정값 변화 패턴의 유사도를 비교 분석하고, 분석 결과에 따라 경고 장치(800)를 통해 경고 신호가 출력되도록 할 수 있다.
예를 들면, 고유 식별 번호 2의 부식 측정 센서(100)의 측정값이 기준 범위를 벗어난 경우, 중앙 제어부(600)는 경고 신호를 출력함과는 별도로 고유 식별 번호 2의 부식 측정 센서(100)의 측정값 변화 패턴을 파악하고, 나머지 부식 측정 센서(100)의 측정값 변화 패턴 또한 파악하여 각각의 패턴이 고유 식별 번호 2의 부식 측정 센서(100) 측정값 변화 패턴과 유사한지 여부를 비교 분석한다. 분석 결과 고유 식별 번호 7의 부식 측정 센서(100)의 측정값 변화 패턴이 고유 식별 번호 2의 부식 측정 센서(100)의 측정값 변화 패턴과 유사한 경우, 경고 장치(800)를 통해 새로운 경고 신호를 출력하도록 할 수 있다. 이때의 경고 신호는 예방 차원의 경고 신호로서 부식 측정 센서(100)의 측정값이 기준 범위를 벗어난 경우 출력되는 경고 신호와는 다른 형태로 출력될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템은 현재 부식 정도가 높은 부위를 경고 신호를 통해 관리자에게 인식시킬 수 있음은 물론 향후 기준 범위 이상으로 부식될 가능성이 높은 부위 또한 미리 예방 차원에서 경고 신호를 통해 관리자에게 인식시킬 수 있어 더욱 효율적인 부식 모니터링 기능을 수행할 수 있다.
이상에서는 콘크리트 구조물(10)의 각각의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 각각 하나씩의 부식 측정 센서(100)가 장착된 구조를 중심으로 설명하였으나, 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 측정 대상 영역(Z1)에 다수개의 부식 측정 센서(100)가 설치될 수도 있다.
이때, 각각의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 설치된 다수개의 부식 측정 센서(100)는 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)별로 하나의 컨트롤 박스(500)에 연결되도록 설치될 수 있다. 이때, 컨트롤 박스(500)에는 전술한 바와 같이 센서 제어부(200), 통신 모듈(300) 및 전원 공급부(400)가 설치되어 다수개의 부식 측정 센서(100)와 연결된다.
이 경우에도 다수개의 부식 측정 센서(100)에는 각각 고유 식별 정보가 부여되며, 고유 식별 정보 및 측정값이 함께 센서 제어부(200)로 인가되고, 통신 모듈(300)에 의해 중앙 제어부(600)로 송신된다.
중앙 제어부(600)는 각각의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 각각 설치된 복수개의 부식 측정 센서(100)의 고유 식별 정보 및 측정값 변화 정보를 데이터 저장부(700)에 저장하고, 데이터 저장부(700)에 저장된 부식 측정 센서(100)의 고유 식별 정보 및 측정값 변화 정보를 시간 순서에 따라 비교 분석하여 각각의 측정 대상 영역(Z1,Z2,Z3)에 대한 부식 진행 경로를 판단할 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이 교각 부위의 측정 대상 영역(Z1)에 4개 부식 측정 센서(100)가 부착된 경우, 4개의 부식 측정 센서(100)의 측정값을 일정 주기마다 계속하여 데이터 저장부(700)에 저장하고, 각 부식 측정 센서(100)의 측정값이 시간에 따라 어떠한 상호 관계로 변화하였는지 분석하여 교각 부위의 측정 대상 영역(Z1)에 대한 부식 진행 경로를 판단할 수 있다.
좀더 구체적으로 예를 들면, 해수면(S)을 기준으로 상하 좌우 부분에 위치하도록 부식 측정 센서(100)를 4개 부착할 수 있고, 4개의 부식 측정 센서(100)의 측정값이 우상 위치의 부식 측정 센서(100)의 측정값이 일정 시간 경과 이후부터 가장 높게 나타나고, 이후 좌상 위치, 우하 위치, 좌하 위치의 부식 측정 센서(100)의 측정값이 순차적으로 높게 나타난다면, 이를 통해 교각의 우상, 좌상, 우하, 좌하 부위 순서로 부식이 순차적으로 진행되고 있음을 판단할 수 있다.
이는 해수면(S)을 기준으로 포말이 발생하여 교각과 부딪히는 부위가 먼저 부식되고 해수면(S)에 잠긴 부위는 상대적으로 부식이 더 늦게 진행되는 것으로 판단할 수도 있으며, 바람 등의 영향에 따라 교각의 우측 부위가 먼저 부식이 진행되는 것으로 유추할 수 있다. 이러한 판단은 중앙 제어부(600)를 통해 판단된 부식의 진행 경로를 통해 유추할 수 있는 것으로, 이와 같은 부식의 진행 경로를 통한 다양한 유추 해석을 통해 콘크리트 구조물(10)에 대한 더욱 더 안전한 부식 예방 조치가 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 부식 측정 센서
200: 센서 제어부
300: 통신 모듈 400: 전원 공급부
410: 솔라셀 500: 컨트롤 박스
600: 중앙 제어부 700: 데이터 저장부
800: 경고 장치
300: 통신 모듈 400: 전원 공급부
410: 솔라셀 500: 컨트롤 박스
600: 중앙 제어부 700: 데이터 저장부
800: 경고 장치
Claims (11)
- 콘크리트 구조물의 내부 철근에 부착되도록 매립되어 철근에 대한 전기 신호 변화를 측정하는 부식 측정 센서;
상기 부식 측정 센서와 연결되어 상기 부식 측정 센서의 측정값을 인가받는 센서 제어부;
상기 부식 측정 센서의 측정값을 상기 센서 제어부로부터 전송받아 일정 주기마다 무선 통신 방식으로 송신하는 통신 모듈;
별도의 솔라셀로부터 전원을 공급받아 상기 부식 측정 센서, 센서 제어부 및 통신 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 통신 모듈에 의해 송신된 상기 부식 측정 센서의 측정값을 수신 분석하여 철근의 부식 정도를 판단하는 중앙 제어부
를 포함하고, 상기 센서 제어부, 통신 모듈 및 전원 공급부는 상기 콘크리트 구조물의 외부 별도 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중앙 제어부에 의해 수신된 상기 부식 측정 센서의 측정값 및 철근 부식 정도에 대한 판단 결과를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 중앙 제어부는 상기 부식 측정 센서의 측정값이 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 별도의 경고 장치를 통해 경고 신호가 출력되도록 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 부식 측정 센서는 상기 콘크리트 구조물에 형성된 다수개의 측정 대상 영역에 각각 설치되고,
상기 센서 제어부는 적어도 하나 이상의 상기 측정 대상 영역에 설치된 부식 측정 센서에 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 센서 제어부는 상기 센서 제어부에 연결된 상기 부식 측정 센서에 대한 고유 식별 정보를 상기 부식 측정 센서의 측정값과 함께 상기 통신 모듈에 전송하고, 상기 통신 모듈은 상기 부식 측정 센서의 고유 식별 정보 및 측정값을 함께 송신하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 데이터 저장부에는 상기 부식 측정 센서의 고유 식별 정보 및 측정값이 함께 저장되고,
상기 중앙 제어부는 다수개의 부식 측정 센서의 측정값 중 어느 하나가 기준 범위를 벗어난 경우, 해당 부식 측정 센서의 측정값 변화 패턴을 상기 데이터 저장부에 저장된 정보를 통해 파악하고, 파악된 측정값 변화 패턴과 나머지 부식 측정 센서의 측정값 변화 패턴의 유사도를 비교 분석한 후, 분석 결과에 따라 상기 경고 장치를 통해 경고 신호가 출력되도록 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물의 각각의 측정 대상 영역에는 적어도 2개 이상의 부식 측정 센서가 설치되고,
각각의 측정 대상 영역에 설치된 2개 이상의 부식 측정 센서는 상기 측정 대상 영역별로 하나의 센서 제어부에 연결되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 중앙 제어부는 각각의 측정 대상 영역에 설치된 2개 이상의 부식 측정 센서의 고유 식별 정보 및 측정값 변화 정보를 시간 순서에 따라 비교 분석하여 각각의 측정 대상 영역에 대한 부식 진행 경로를 판단하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물의 외부 공간에는 별도의 컨트롤 박스가 설치되고,
상기 센서 제어부, 통신 모듈 및 전원 공급부는 상기 컨트롤 박스 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 컨트롤 박스 내부 공간에는 상기 부식 측정 센서에 의해 측정된 전기 신호 변화값을 별도의 전기 신호 측정기를 이용하여 측정할 수 있도록 상기 부식 측정 센서에 연결되는 전기 신호 측정 단자가 장착되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
- 콘크리트 구조물의 내부 철근에 부착되도록 매립되어 철근에 대한 전기 신호 변화를 측정하는 부식 측정 센서;
상기 부식 측정 센서와 연결되어 상기 부식 측정 센서의 측정값을 일정 주기마다 별도의 중앙 제어부에 무선 통신 방식으로 송신하는 통신 모듈; 및
별도의 솔라셀로부터 전원을 공급받아 상기 부식 측정 센서 및 통신 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급부
를 포함하고, 상기 통신 모듈 및 전원 공급부는 상기 콘크리트 구조물의 외부 별도 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 부식 모니터링 시스템.
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|---|---|---|---|---|
| CN110375624A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-10-25 | 磐安秀吉新能源科技有限公司 | 一种光伏阵列倾斜角度检测设备 |
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2017
- 2017-05-11 KR KR1020170058934A patent/KR20180124436A/ko active Search and Examination
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