KR20190131995A - Method for manufacturing carbon fiber plate of fiber optic sensor-embedded type - Google Patents

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Abstract

Provided is a method for manufacturing a carbon fiber plate embedded with an optical fiber sensor, capable of completely attaching an optical fiber sensor to a carbon fiber plate by embedding the optical fiber sensor in the carbon fiber plate and integrally forming the same in a process of manufacturing the carbon fiber plate when manufacturing the carbon fiber plate on which a plurality of carbon fiber sheets are stacked to repair and reinforce a structure, preventing external physical damage to the optical fiber sensor, easily evaluating reinforcement history of the structure and whether the carbon fiber plate is attached by embedding the optical fiber sensor in the carbon fiber plate and integrally forming the same, and improving field constructability by securing the consistent product quality by manufacturing the carbon fiber plate in a carbon fiber plate manufacturing factory.

Description

광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법 {METHOD FOR MANUFACTURING CARBON FIBER PLATE OF FIBER OPTIC SENSOR-EMBEDDED TYPE}Manufacturing method of embedded fiber optic plate with fiber optic sensor {METHOD FOR MANUFACTURING CARBON FIBER PLATE OF FIBER OPTIC SENSOR-EMBEDDED TYPE}

본 발명은 탄소섬유 플레이트의 제작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 구조물의 보수 및 보강을 위해서 다수의 탄소섬유시트(Carbon Fiber Sheet)를 적층한 탄소섬유 플레이트(Carbon Fiber Plate)를 제작할 경우, 구조물의 거동을 계측하기 위한 광섬유센서(Fiber Optic Sensor: FOS)를 탄소섬유 플레이트 내에 매립하는 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a carbon fiber plate, and more specifically, in the case of manufacturing a carbon fiber plate (Carbon Fiber Plate) laminated a plurality of carbon fiber sheets (Carbon Fiber Sheet) for repair and reinforcement of the structure, The present invention relates to a fabrication method of embedding a fiber optic sensor (FOS) in a carbon fiber plate to measure the behavior of the carbon fiber.

일반적으로, 탄소섬유(Carbon Fiber)는 다양하게 이용되어온 석유화학 제품으로서, 인장강도가 강철의 10배 이상인 특성을 이용하여 토목 및 건축 구조물의 보강재로 연구 개발되었다.In general, carbon fiber is a petrochemical product that has been used in various ways, and has been researched and developed as a reinforcement material for civil engineering and building structures by using a property in which tensile strength is more than 10 times that of steel.

이러한 탄소섬유의 종류로는 생성된 피치(Pitch)를 좁고 가는 노즐을 통해 구워 만들어진 피치계와 폴리아크릴니트릴 섬유를 구워서 탄화시킨 폴리아크릴로니트릴(PAN)계가 있으며, 항공, 우주 및 스포츠 분야에서 건축 및 토목 분야까지 그 적용범위가 확대되는 추세이다. 예를 들면, 건축 및 토목 분야에서는 시트재, 철근대체재인 카본대(Carbon rod) 및 르네핀과 같은 장섬유와 탄소섬유화 시멘트패널인 탄소섬유 보강 시멘트 복합재(CFRC), 보수재인 탄소섬유 르네모르와 같은 단섬유 등으로 활용되고 있다.These carbon fibers include a pitch system made by narrowing the pitch produced through narrow and thin nozzles, and a polyacrylonitrile (PAN) system which is carbonized by baking polyacrylonitrile fibers. The scope of application extends to civil engineering and civil engineering. For example, in the field of construction and civil engineering, carbon fiber reinforced cement composites (CFRC), carbon fiber reinforced cement composites (CFRC), and carbon fiber Rennemor, It is used as such short fibers.

이러한 탄소섬유를 이용한 구조물 보강 공법은, 지금까지 보강재로 주로 사용되었던 철판 대신 고강도 탄소섬유시트(Carbon Fiber Sheet)를 콘크리트 표면에 접착하여 일체화시키는 합성 구조화 공법으로서, 일방향(Uni-Directional)으로 탄소섬유가 배열된 탄소섬유시트를 상온 경화형 에폭시수지를 이용하여 구조 내력이 부족한 콘크리트 단면에 접착하여 보강함으로써 구조물의 강도 내구성 및 내진 성능 등을 보강할 수 있는 보수 및 보강 공법이다.The structure reinforcement method using carbon fiber is a synthetic structured method in which a high-strength carbon fiber sheet is bonded to a concrete surface instead of an iron plate, which has been mainly used as a reinforcement material. It is a repairing and reinforcing method that can reinforce the strength, durability and seismic performance of the structure by adhering the carbon fiber sheet arranged to the concrete cross section which lacks structural strength using room temperature curing type epoxy resin.

이러한 탄소섬유를 이용한 구조물 보강 공법의 경우, 탄소섬유시트 내에 다수의 탄소섬유가 일방향으로 배열되어 있기 때문에 강도 및 탄성 특성이 뛰어나며, 또한, 중량이 철의 1/4인 탄소섬유를 사용하므로 보강 이후 구조물의 중량에 영향을 거의 미치지 않는다. 또한, 탄소섬유시트와 에폭시수지만으로 구성되는 복합재 보강이기 때문에 물, 염기, 산, 자외선 등의 외기 영향에 의한 부식이나 열화현상이 없고 수지의 방수 효과를 기대할 수 있다.In the case of the structure reinforcing method using the carbon fiber, since the carbon fiber sheet is arranged in one direction, the carbon fiber sheet is excellent in strength and elastic properties, and also uses carbon fiber having 1/4 weight of iron, It hardly affects the weight of the structure. In addition, since it is a composite reinforcement consisting of only a carbon fiber sheet and epoxy resin, it is possible to expect a waterproof effect of the resin without corrosion or deterioration caused by external air influences such as water, base, acid, and ultraviolet light.

도 1은 탄소섬유시트를 구조물의 표면에 부착하여 보강하는 것을 예시하는 도면이고, 도 2는 탄소섬유시트를 이용한 탄소섬유 보강 공법의 동작흐름도이다.1 is a view illustrating the reinforcement by attaching the carbon fiber sheet to the surface of the structure, Figure 2 is a flow chart of the carbon fiber reinforcement method using the carbon fiber sheet.

도 1에 도시된 바와 같이, 탄소섬유를 이용한 구조물 보강 공법에 따르면, 구조물(10)의 휨 보강 및 전단 보강을 위해 사용되고, 예를 들면, 철근 콘크리트 구조물의 인장측에 부착 보강하여 부족한 휨내력을 대폭 증진시킬 수 있다. 또한, 탄소섬유시트(20)의 부착에 의한 보강 표면은 기존 콘크리트 표면보다도 탁월한 내마모 성능을 갖게 되며, 피로하중, 충격, 고하중 등의 원인으로 발생된 콘크리트 표면의 균열 부위에 탄소섬유 플레이트(20)를 보강함으로써 구조물(10)의 내력을 회복시킬 수 있으며, 균열의 활동을 억제 및 유지시킬 수 있다.As shown in Figure 1, according to the structure reinforcement method using the carbon fiber, is used for bending reinforcement and shear reinforcement of the structure 10, for example, significantly reduced the flexural strength lacking by attaching reinforcement to the tension side of the reinforced concrete structure Can be promoted. In addition, the reinforcing surface by the attachment of the carbon fiber sheet 20 will have a superior wear resistance than the existing concrete surface, and the carbon fiber plate (on the crack surface of the concrete surface caused by fatigue, impact, high load, etc.) By reinforcing 20), the strength of the structure 10 can be restored, and the activity of the crack can be suppressed and maintained.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 이러한 탄소섬유시트를 이용한 탄소섬유 보강 공법은, 먼저, 탄소섬유시트(20)의 보강 전에 1차적으로 보강대상 구조물 내의 균열을 보수한다(S11). 다음으로, 예를 들면, 디스크 그라인더를 이용하여 보강대상 구조물(10)을 표면처리하고(S12), 이후, 보강대상 구조물(10)의 표면에 프라이머를 도포한다(S13).1 and 2, the carbon fiber reinforcement method using the carbon fiber sheet first repairs cracks in the structure to be reinforced first before reinforcing the carbon fiber sheet 20 (S11). Next, for example, using the disk grinder surface treatment of the structure to be reinforced 10 (S12), and then applying a primer to the surface of the structure to be reinforced 10 (S13).

다음으로, 에폭시 퍼티로 보강대상 구조물(10)의 표면을 평탄화하고(S14). 이후, 에폭시수지를 보강대상 구조물(10)의 표면에 도포한다(S15). 다음으로, 탄소섬유시트(20)를 보강대상 구조물(10)의 표면에 접착한다(S16). 예를 들면, 탄소섬유시트20)의 이형시트를 벗기면서 부착면을 보강할 구조물(10)의 표면에 접착한다. Next, planarize the surface of the structure 10 to be reinforced with epoxy putty (S14). Then, the epoxy resin is applied to the surface of the structure to be reinforced 10 (S15). Next, the carbon fiber sheet 20 is bonded to the surface of the structure to be reinforced 10 (S16). For example, the release sheet of the carbon fiber sheet 20 is peeled off and bonded to the surface of the structure 10 to reinforce the attachment surface.

다음으로, 기포제거용 롤러를 이용하여 탄소섬유시트(20) 내의 공기를 제거한다(S17). 다음으로, 마감을 위해 에폭시수지를 도포하고(S18), 이후, 탄소섬유시트(20)가 부착된 보강대상 구조물(10)의 잔여분의 수지를 제거하고 표면을 마감한다(S19).Next, air in the carbon fiber sheet 20 is removed using a bubble removing roller (S17). Next, to apply the epoxy resin for the finish (S18), after that, the resin of the remaining portion of the structure 10 to be attached to the carbon fiber sheet 20 is removed and the surface is finished (S19).

그러나 종래의 기술에 따른 탄소섬유 보강 방법은, 탄소섬유시트(20)의 내부구조상, 매우 얇은 두께인 탄소섬유시트(20)에 수 만개의 탄소섬유가 집합됨에 따라, 고점도의 에폭시수지가 탄소섬유시트를 함침하기 어렵기 때문에 탄소섬유시트(20)의 부착 후에도 탄소섬유시트(20)가 들뜨는 문제점이 있었으며, 이에 따라 저점도의 에폭시수지를 사용할 경우, 탄소섬유시트(20)를 부착하기도 전에 중력에 의해 에폭시수지가 하부로 흘러내림으로써 균일한 부착이 어렵다는 문제점이 있었다.However, in the carbon fiber reinforcement method according to the related art, tens of thousands of carbon fibers are gathered in the carbon fiber sheet 20 having a very thin thickness due to the internal structure of the carbon fiber sheet 20, so that a high viscosity epoxy resin is carbon fiber. Since the sheet is difficult to be impregnated, there was a problem that the carbon fiber sheet 20 is lifted even after the carbon fiber sheet 20 is attached. Accordingly, when a low viscosity epoxy resin is used, gravity is prevented even before the carbon fiber sheet 20 is attached. Thereby, there was a problem in that uniform adhesion was difficult because the epoxy resin flowed downward.

또한, 탄소섬유시트(20)의 부착 후, 다시 에폭시수지를 도포하고, 이후 롤러로 밀면서 압착하면, 탄소섬유시트(20)의 일부가 부스러지는 박리현상이 발생할 수 있고, 또한, 롤러에 에폭시수지가 묻어서 표면을 정리하는데 애로사항이 있었으며, 또한, 양생할 때 설치하는 비닐시트가 에폭시수지에 닿지 않도록 해야 하므로, 이러한 비닐시트를 설치하기 용이하지 않다는 문제점이 있었다.In addition, after the carbon fiber sheet 20 is attached, the epoxy resin is applied again, and then pressed with a roller, whereby a part of the carbon fiber sheet 20 may be delaminated, and an epoxy resin may be formed on the roller. There was a problem in arranging the surface by question, and also, because the vinyl sheet to be installed when curing does not touch the epoxy resin, there was a problem that such a vinyl sheet is not easy to install.

한편, 전술한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2008-0078766호에는 "고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 콘크리트 구조물의 보강재로 사용되는 탄소섬유시트가 탈락하는 현상 및 빈번한 에폭시의 들뜸을 방지할 수 있도록, 그라인더 처리한 콘크리트의 바탕면에 와이어메쉬를 시공한 상태에서 고장력 볼트를 체결한 다음에, 고장력 볼트의 돌출부분까지 에폭시로 미장 처리하는 공정을 거친 후, 탄소섬유시트를 시공하고 에폭시로 마감 처리하는 견고한 시공을 통해서 중력, 진동 또는 외부 충격으로 인한 에폭시의 들뜸 현상 및 탄소섬유시트의 탈락을 방지하기 위한 것이다.On the other hand, as a prior art for solving the above problems, the Republic of Korea Patent Publication No. 2008-0078766 discloses the invention named "carbon fiber reinforcement method using a high-strength bolt", carbon used as a reinforcement of the concrete structure To prevent the fiber sheet from falling off and frequent lifting of the epoxy, tighten the high tension bolt with wire mesh installed on the ground surface of the grindered concrete, and then plaster it with epoxy to the protrusion of the high tension bolt. After going through the process, the carbon fiber sheet is constructed to prevent the lifting of the carbon fiber sheet due to gravity, vibration or external impact through the solid construction to finish the epoxy treatment.

한편, 탄소섬유시트를 적층하여 탄소섬유 플레이트(Carbon Fiber Plate)로 사용할 경우, 전술한 바와 같이, 탄소섬유 플레이트의 부착을 위해서 에폭시수지가 사용되고 있지만, 다양한 원인에 의해 에폭시 층인 부착 계면에서 박리 또는 파괴가 발생되고 있다.Meanwhile, when the carbon fiber sheet is laminated and used as a carbon fiber plate, as described above, epoxy resin is used to attach the carbon fiber plate, but due to various reasons, peeling or breaking at the attachment interface, which is an epoxy layer, is caused by various reasons. Is occurring.

이러한 탄소섬유 플레이트 부착 계면의 박리 또는 파괴는 보강 구조물의 현저한 강도 감소를 유발시키지만, 이를 점검하고 판단할 수 있는 적합한 수단이 없는 실정이다.Such peeling or breaking of the carbon fiber plate attachment interface causes a significant decrease in strength of the reinforcing structure, but there is no suitable means for checking and judging it.

이에 따라, 탄소섬유 플레이트 또는 탄소섬유시트의 부착 유무를 계측하기 위하여 센서를 매립하기 위한 시도들이 있었지만, 고온 또는 고압의 환경에서 경화되어 제조되는 탄소섬유 플레이트의 제조 공정상의 문제로 인하여 탄소섬유 플레이트 내부에 센서를 매립하기가 어려운 실정이다.Accordingly, there have been attempts to bury the sensor to measure the adhesion of the carbon fiber plate or carbon fiber sheet, but due to problems in the manufacturing process of the carbon fiber plate that is cured and manufactured in an environment of high temperature or high pressure, the inside of the carbon fiber plate It is difficult to bury the sensor in the situation.

또한, 이러한 탄소섬유 플레이트 보강 이후에 현장에서 계측기를 별도로 설치하여 보강 구조물을 점검하는 경우도 있지만, 이때, 계측기가 외부에 노출되어 있기 때문에 외부의 물리적 손상 위험에 노출되거나 또는 기상작용에 의해 내구성이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 또한, 보강 작업 이후에 계측기 설치가 이루어지는 추가 작업공정이 필요하기 때문에 시공성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, after the carbon fiber plate reinforcement may be installed in the field to check the reinforcement structure by installing a separate instrument in the field, at this time, because the instrument is exposed to the outside is exposed to the risk of physical damage to the outside or durability due to meteorological action There is a problem of deterioration. In addition, there is a problem that the workability is inferior because the additional work process that the instrument is installed after the reinforcement work is required.

대한민국 등록특허번호 제10-789924호(출원일: 2006년 9월 20일), 발명의 명칭: "광섬유센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법"Republic of Korea Patent No. 10-789924 (filed September 20, 2006), the title of the invention: "A method for analyzing the structure reinforcement state using the attached reinforcement with the optical fiber sensor" 대한민국 등록특허번호 제10-1681520호(출원일: 2016년 4월 21일), 발명의 명칭: "탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강공법"Republic of Korea Patent No. 10-1681520 (application date: April 21, 2016), the title of the invention: "Reinforcement structure and reinforcement method of concrete structure using carbon fiber sheet and reinforcement for attachment" 대한민국 등록특허번호 제10-1455364호(출원일: 2014년 9월 3일), 발명의 명칭: "탄소섬유 보강판을 이용한 건물 및 교량 등의 콘크리트 구조물 보강방법"Republic of Korea Patent No. 10-1455364 (application date: September 3, 2014), the title of the invention: "Method of reinforcing concrete structures, such as buildings and bridges using carbon fiber reinforcement plate" 대한민국 등록특허번호 제10-1395202호(출원일: 2014년 2월 10일), 발명의 명칭: "탄소섬유 보강재 및 그리드형 섬유보강재와 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법"Republic of Korea Patent No. 10-1395202 (application date: February 10, 2014), the title of the invention: "carbon fiber reinforcement and grid-type fiber reinforcement and the method of reinforcing concrete structures using the same" 대한민국 등록특허번호 제10-500421호(출원일: 2005년 3월 8일), 발명의 명칭: "탄소섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보강 공법"Republic of Korea Patent No. 10-500421 (filed March 8, 2005), the title of the invention: "Reinforcement method of concrete structure using carbon fiber sheet" 대한민국 공개특허번호 제2008-0078766호(공개일: 2008년 8월 28일 ), 발명의 명칭: "고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법"Republic of Korea Patent Publication No. 2008-0078766 (published: August 28, 2008), the title of the invention: "Carbon fiber reinforcement method using a high tension bolt"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 구조물의 보수 및 보강을 위해 다수의 탄소섬유시트를 적층한 탄소섬유 플레이트 제작시, 탄소섬유 플레이트 제조 공정에서 탄소섬유 플레이트 내부에 광섬유센서를 매립하여 일체화시킬 수 있는, 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트 및 그 제작방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention for solving the above problems is, when manufacturing a carbon fiber plate laminated a plurality of carbon fiber sheets for the repair and reinforcement of the structure, the optical fiber sensor inside the carbon fiber plate in the carbon fiber plate manufacturing process It is to provide a fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate and a manufacturing method thereof that can be integrated by embedding.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 탄소섬유 플레이트 내에 광섬유센서를 매립하여 일체화시킴으로써 구조물의 보강 내력 및 탄소섬유 플레이트 부착 유무를 용이하게 평가할 수 있는, 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트 및 그 제작방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an optical fiber sensor embedded carbon fiber plate and a method of manufacturing the same, which can easily evaluate the reinforcement strength of the structure and the presence or absence of carbon fiber plate attachment by embedding and integrating the optical fiber sensor in the carbon fiber plate. It is to.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법은, 구조물의 보수 및 보강을 위해서 다수의 탄소섬유시트가 적층된 탄소섬유 플레이트를 제작하는 방법에 있어서, a) 탄소섬유 플레이트 하부모듈 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈을 제작하는 단계; b) 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈에 형성된 단차가 마주보도록 배치하는 단계; c) 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈을 접착하여 광섬유센서 매립용 빈 공간인 광섬유센서 매립부를 형성하는 단계; d) 상기 광섬유센서 매립부에 광섬유센서를 삽입 매립하는 단계; 및 e) 상기 광섬유센서가 매립된 광섬유센서 매립부에 그라우팅재를 주입하여 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트를 완성하는 단계를 포함하되, 상기 e) 단계에서 상기 그라우팅재에 의해 상기 광섬유센서가 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈을 접착한 탄소섬유 플레이트와 일체화되는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-described technical problem, the manufacturing method of the fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate according to the present invention, in the method for manufacturing a carbon fiber plate laminated a plurality of carbon fiber sheets for repair and reinforcement of the structure a) manufacturing a carbon fiber plate lower module and a carbon fiber plate upper module; b) arranging the steps formed in the carbon fiber plate lower module and the carbon fiber plate upper module to face each other; c) adhering the carbon fiber plate lower module and the carbon fiber plate upper module to form an optical fiber sensor buried portion which is an empty space for embedding an optical fiber sensor; d) embedding an optical fiber sensor in the optical fiber sensor embedding part; And e) injecting a grouting material into the optical fiber sensor embedding portion in which the optical fiber sensor is embedded, thereby completing an optical fiber embedded carbon fiber plate, wherein the optical fiber sensor is connected to the carbon fiber plate by the grouting material in step e). The lower module and the carbon fiber plate is characterized in that it is integrated with the carbon fiber plate bonded to the upper module.

여기서, 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈 각각은 베이스 탄소섬유시트, 열가소성수지 및 단차형성용 탄소섬유시트를 포함하며, 광섬유센서 매립부를 형성하기 위해 단차를 형성한 채널 형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.Here, each of the carbon fiber plate lower module and the carbon fiber plate upper module includes a base carbon fiber sheet, a thermoplastic resin, and a carbon fiber sheet for forming a step, and have a cross section of a channel shape in which a step is formed to form an optical fiber sensor buried part. It is characterized by having.

여기서, 상기 열가소성 수지가 고온 또는 고압의 환경에서 상기 베이스 탄소섬유시트 및 단차형성용 탄소섬유시트 사이에 도포되어 경화됨으로써 상기 베이스 탄소섬유시트 및 단차형성용 탄소섬유시트가 접착될 수 있다.Here, the thermoplastic resin is applied between the base carbon fiber sheet and the step forming carbon fiber sheet in a high temperature or high pressure environment and cured to bond the base carbon fiber sheet and the step forming carbon fiber sheet.

여기서, 상기 채널 형태의 단면은 길이 방향으로 일정한 형성을 갖는 것을 특징으로 한다.Here, the cross section of the channel form is characterized in that it has a constant formation in the longitudinal direction.

여기서, 상기 c) 단계에서 에폭시수지인 접착제를 사용하여 탄소섬유 플레이트 하부모듈 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈을 접착하며, 상기 접착된 탄소섬유 플레이트 내부에 빈 공간인 광섬유센서 매립부가 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the step c) using the adhesive of the epoxy resin to bond the carbon fiber plate lower module and the carbon fiber plate upper module, characterized in that the optical fiber sensor buried portion is formed inside the bonded carbon fiber plate is an empty space. .

여기서, 상기 e) 단계의 그라우팅재는 초저점도 에폭시수지인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the grouting material of step e) is an ultra low viscosity epoxy resin.

본 발명에 따른 섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법은, f) 상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트를 코일 형태로 권취하여 현장으로 운반 및 보관하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The method of manufacturing a fiber sensor embedded carbon fiber plate according to the present invention may further include f) winding the optical fiber embedded carbon fiber plate in the form of a coil and transporting and storing the same.

여기서, 상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트는 현장에서 구조물의 표면에 부착되고, 상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트로부터 광섬유센서를 인출하여 계측기에 연결할 수 있다.Here, the optical fiber embedded carbon fiber plate may be attached to the surface of the structure in the field, and the optical fiber sensor may be extracted from the optical fiber embedded carbon fiber plate and connected to the measuring instrument.

본 발명에 따르면, 구조물의 보수 및 보강을 위해 다수의 탄소섬유시트를 적층한 탄소섬유 플레이트 제작시, 탄소섬유 플레이트 제조 공정에서 탄소섬유 플레이트 내부에 광섬유센서를 매립하여 일체화시킴으로써 광섬유센서를 탄소섬유 플레이트에 완전하게 부착할 수 있고, 이에 따라, 광섬유센서의 외부에 의한 물리적 손상을 방지할 수 있다.According to the present invention, when manufacturing a carbon fiber plate laminated with a plurality of carbon fiber sheets for the repair and reinforcement of the structure, in the carbon fiber plate manufacturing process by embedding the optical fiber sensor embedded in the carbon fiber plate to integrate the optical fiber sensor carbon fiber plate It can be completely attached to the, thereby preventing physical damage by the outside of the optical fiber sensor.

본 발명에 따르면, 탄소섬유 플레이트 내에 광섬유센서를 매립하여 일체화시킴으로써 구조물의 보강 내력 및 탄소섬유 플레이트 부착 유무를 용이하게 평가할 수 있다.According to the present invention, it is possible to easily evaluate the reinforcement strength of the structure and the presence or absence of the carbon fiber plate by embedding the optical fiber sensor embedded in the carbon fiber plate.

본 발명에 따르면, 탄소섬유 플레이트 제조 공장에서 제작하여 일관된 제품 품질을 확보함에 따라 현장 시공성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by manufacturing in a carbon fiber plate manufacturing plant to ensure consistent product quality can be improved on-site construction.

도 1은 탄소섬유시트를 구조물의 표면에 부착하여 보강하고, 광섬유센서를 통해 계측하는 것을 예시하는 도면이다.
도 2는 탄소섬유시트를 이용한 탄소섬유 보강 공법의 동작흐름도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 광섬유센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법에서 광섬유센서의 작용상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 광섬유센서의 장착을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 개념을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트 제작방법의 동작흐름도이다.
도 8a 내지 도 8f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트 제작방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
1 is a view illustrating that the carbon fiber sheet is attached to the surface of the structure and reinforced, and measured through an optical fiber sensor.
Figure 2 is a flow chart of the carbon fiber reinforcement method using a carbon fiber sheet.
3 is a view for explaining the operating state of the optical fiber sensor in the structural reinforcement state analysis method using the attachment type reinforcement is equipped with a conventional optical fiber sensor.
4 is a diagram illustrating the mounting of the optical fiber sensor shown in FIG.
5 is a view showing the concept of an optical fiber sensor embedded carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of an optical fiber sensor embedded carbon fiber plate according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is an operation flowchart of a method for manufacturing a fiber optic embedded buried carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention.
8A to 8F are views for explaining in detail a manufacturing method of a fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

먼저, 본 발명의 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 대한민국 등록특허번호 제10-789924호에는 "광섬유센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하며, 본 명세서 내에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.First, Korean Patent No. 10-789924, filed and registered by the applicant of the present invention, discloses an invention entitled "A method for analyzing structure reinforcement state using an attachment type reinforcement mounted with an optical fiber sensor". Reference is made to FIGS. 3 and 4, which are incorporated herein by reference and form part of the invention.

도 3은 종래의 기술에 따른 광섬유센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법에서 광섬유센서의 작용상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 광섬유센서의 장착을 예시하는 도면이다.3 is a view for explaining the operation state of the optical fiber sensor in the structure reinforcement state analysis method using the attachment type reinforcement mounted in accordance with the prior art, Figure 4 illustrates the mounting of the optical fiber sensor shown in FIG. It is a figure.

도 3을 참조하면, 일반적으로 광섬유센서(40)는 OTDR(Optical Time Domain Reflectometry) 또는 FBG센서(Fiber Bragg Gratting Sensor)를 이용할 수 있다.Referring to FIG. 3, in general, the optical fiber sensor 40 may use an Optical Time Domain Reflectometry (OTDR) or a Fiber Bragg Gratting Sensor (FBG).

광섬유센서(40)는, 예를 들면, 종래의 기술에 따른 계측시스템과 같이 펄스발생수단(51), 레이저다이오드(52), 출력된 펄스광을 광섬유에 커플링시키고, 후방으로 산란된 펄스광을 출력하는 커플링수단(53), 상기 커플링수단(53)으로부터 펄스광의 광 파워를 측정하고, 이를 전기적인 신호로 변환하는 광 검출기(54), 이러한 전기적인 신호를 증폭하는 증폭기(55), 증폭된 전기신호를 일정한 샘플링속도에 의하여 디지털신호로 변환하는 AD 컨버터(56), 이러한 디지털 신호를 저장하고 분석하여 생성된 데이터를 디스플레이에 출력하고, 상기 분석데이터에 따라 펄스폭과 펄스 주기를 조절하는 제어신호와 샘플링 속도를 조절하기 위한 설정 신호를 출력하는 신호처리부(157) 및 이를 표시하는 디스플레이트부(58)로 구성된 계측수단(50)을 이용하되, 광섬유(41)를 포함하는 것으로 한다.The optical fiber sensor 40 couples the pulse generating means 51, the laser diode 52, and the output pulsed light to the optical fiber, and scatters backwards, for example, as in the conventional measurement system. Coupling means 53 for outputting the light, the optical detector 54 for measuring the optical power of the pulsed light from the coupling means 53, and converts it into an electrical signal, an amplifier 55 for amplifying the electrical signal The AD converter 56 converts the amplified electric signal into a digital signal at a constant sampling rate. The AD converter 56 stores and analyzes the digital signal and outputs the generated data to the display. The measurement means 50 includes a signal processing unit 157 for outputting a control signal for adjusting and a setting signal for adjusting a sampling rate, and a display unit 58 for displaying the same, and includes an optical fiber 41. Shall.

도 3에 도시된 바와 같이, 광섬유(41) 자체는 보강재(60)에 미리 부착되는 방식으로 설치되며, 상기 보강재(60)는 탄소섬유시트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판 등의 형태로 콘크리트 구조물과 같은 피 보강구조물(70)의 표면에 에폭시와 같은 접착제에 의하여 부착식으로 설치된다. 이때, 단지 접착제가 아닌 다른 부착수단(앵커볼트 등과 같은 기계적 부착수단)에 의하여 탄소섬유시트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판 등이 피보강 구조물(70)에 부착될 수도 있다.As shown in Figure 3, the optical fiber 41 itself is installed in a manner that is attached to the reinforcement 60 in advance, the reinforcement 60 is a concrete structure in the form of carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel sheet, etc. It is attached to the surface of the structure to be reinforced 70 such as by an adhesive such as epoxy. At this time, the carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel sheet or the like may be attached to the reinforced structure 70 by other attachment means (mechanical attachment means such as anchor bolts).

이때, 보강재(60)로서 탄소섬유시트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판 등을 이러한 보강재의 일 표면에는 광섬유(41)가 접착제에 의하여 미리 설치되는 경우를 기준으로 설명한다.At this time, the carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel plate as the reinforcing material 60 will be described on the basis of the case where the optical fiber 41 is pre-installed by an adhesive on one surface of the reinforcing material.

위와 같이 보강재(60)에 고정된 광섬유(41)는 보강재(60)의 탈락 등에 따라 함께 길이 또는 두께 변화가 발생하게 되며, 이러한 두께 및 길이변화는 광섬유(41)의 단면적이 일시적으로 변경될 수 있는 요인을 제공하게 된다.As described above, the optical fiber 41 fixed to the reinforcement 60 has a length or a thickness change together with the dropping of the reinforcement 60, and the thickness and the length change may temporarily change the cross-sectional area of the optical fiber 41. To provide a factor.

보강재(60)에는 미리 광섬유(41)가 먼저 고정되어 설치된다. 이에 광섬유(41)에는 일정한 펄스광이 계측수단(50)을 구성하는 펄스광 출력부(51) 및 레이저다이오드(52)에 의하여 입사될 수 있게 된다.The reinforcing material 60 is first fixed to the optical fiber 41 is installed. Accordingly, the predetermined pulsed light may be incident on the optical fiber 41 by the pulsed light output unit 51 and the laser diode 52 constituting the measuring means 50.

이때, 상기 보강재(60)가 피 보강구조물로부터 탈락하게 되면, 광섬유의 압착력이 이완되므로 순간적으로 광섬유(41)가 보강재(60)에 고정되어 있으므로, 그 두께 또는 길이가 증가하게 된다. 이는 광섬유(41)의 단면적을 증가시키게 되어 입사된 펄스광(입사된 펄스광)을 증가시키게 된다.At this time, when the reinforcing material 60 is dropped from the structure to be reinforced, since the compressive force of the optical fiber is relaxed, because the optical fiber 41 is fixed to the reinforcing material 60 instantaneously, its thickness or length is increased. This increases the cross-sectional area of the optical fiber 41, thereby increasing the incident pulsed light (incident pulsed light).

이후, 접착제에 의하여 부착식으로 설치되는 보강재(60)가 시간이 경과함에 따라 접착제의 변질 등으로 인하여 그 부착 성능이 저하되는 경우, 보강재(60)의 탈락 등에 의하여 광섬유(41)의 단면적이 증가함에 따라 광섬유에 입사된 펄스광의 증가에 의한 전기적인 신호값을 측정하고, 측정된 신호값을 통해 보강재의 탈락여부를 알 수 있다.Subsequently, when the adhesion performance of the reinforcement 60 attached by the adhesive is deteriorated due to deterioration of the adhesive with time, the cross-sectional area of the optical fiber 41 increases due to the dropping of the reinforcement 60. As a result, the electrical signal value is measured by the increase in the pulsed light incident on the optical fiber, and the measured signal value indicates whether the reinforcement is dropped.

이때, 보강재의 탈락 여부의 추정은 광섬유(41)에 연결된 펄스발생수단(51), 레이저다이오드(52), 커플링수단(53), 광 검출부(54), 이러한 전기적인 신호를 증폭하는 증폭기(55), AD 컨버터(56), 신호처리부(57) 함께 설계자에 의하여 다양하게 제공될 수 있는 분석프로그램 및 데이터를 포함하는 분석수단 및 디스플레이부(58)에 의하여 대비되어 분석될 수 있다.In this case, the dropping of the reinforcement is estimated by the pulse generating means 51, the laser diode 52, the coupling means 53, the light detector 54, an amplifier for amplifying such an electrical signal (41) 55), the AD converter 56 and the signal processor 57 may be analyzed by the analysis unit and the display unit 58 including analysis programs and data that may be variously provided by a designer.

결국, 광섬유센서(40)는 보강재(60)의 일면에 미리 부착 등의 방법으로 설치되어 피 보강구조물의 보강부위와 접하도록 설치됨으로써 별도의 특별한 설치 공종 없이도 용이하게 상시 원하는 때 필요한 보강재 탈락 여부를 측정할 수 있다.As a result, the optical fiber sensor 40 is installed on one surface of the reinforcing material 60 in advance to be in contact with the reinforcing portion of the reinforcing structure, so that it can be easily removed at any time without a special installation work. It can be measured.

한편, 도 4를 참조하면, 보강재(60)에 있어 탄소섬유시트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판 등을 이용하되, 상기 보강재(60) 일측면 전체에 걸쳐 단절 없이 광섬유(41)를 연속으로 배치하는 경우의 예이다. 즉, 보강재(60)의 측면 전체를 커버할 수 있도록 단절 없이 광섬유(41)를 연속으로 배치하되 광섬유(41)끼리의 이격 거리는 되도록 좁게 형성시킴으로써, 보다 정밀한 검측값을 취득할 수 있고, 또한, 보강재(60)의 면적의 크기, 연장길이 등을 고려하여 단절 없이 연속화된 광섬유(41) 다수를 배치할 수 있다. 이러한 광섬유(41)는 일종의 케이블 형태로서 부착된 상태에서 외부로 노출될 수 있도록 형성시킨다.Meanwhile, referring to FIG. 4, in the reinforcement 60, a carbon fiber sheet, an FRP plate, an FRP strip, or a steel sheet is used, but the optical fibers 41 are continuously arranged without disconnecting the entirety of one side of the reinforcement 60. This is an example. That is, by arranging the optical fibers 41 continuously without disconnection so as to cover the entire side surface of the reinforcing material 60, the narrower distance between the optical fibers 41 are formed so as to be narrow, so that a more accurate detection value can be obtained. In consideration of the size of the area of the stiffener 60, the extension length, etc., a plurality of continuous optical fibers 41 may be disposed without disconnection. The optical fiber 41 is formed as a kind of cable to be exposed to the outside in the attached state.

이와 같이 부착된 광섬유(41)의 단부에는 위에서 살펴본 계측수단(50)이 연결되어 원하는 센서 측정값을 계측할 수 있다. 이때, 광섬유(41)는 배치 형태에 따라 구부러지도록 설치되는데, 이러한 점을 고려하여 광섬유에 입사되는 광량 변화량과 배치 형태의 관계를 미리 세팅하여 놓은 상태에서 상기 광량 변화량을 측정할 수 있다. 즉, 상기 광섬유센서에 의한 기본측정값이 광섬유센서의 보강 대상 구조물로부터 보강재가 탈락 또는 파손됨에 따른 광량 변화량으로 설정되어 계측수단에 의하여 상기 광량 변화량에 의한 보강재 상태변화를 상시 확인할 수 있다.The measurement means 50 described above is connected to an end of the attached optical fiber 41 to measure a desired sensor measurement value. At this time, the optical fiber 41 is installed to be bent in accordance with the arrangement, in consideration of this point can be measured in the state in which the relationship between the amount of change and the arrangement of the amount of light incident on the optical fiber is set in advance. That is, the basic measurement value by the optical fiber sensor is set to the amount of change in the amount of light as the reinforcing material is dropped or damaged from the structure to be reinforced by the optical fiber sensor, so that the change in state of the reinforcement by the amount of change in the amount of light can be checked by the measuring means.

하지만, 전술한 바와 같이, 탄소섬유시트를 적층하여 탄소섬유 플레이트(Carbon Fiber Plate)로 사용할 경우, 탄소섬유 플레이트 부착 계면의 박리 또는 파괴는 보강 구조물의 현저한 강도 감소를 유발시키지만, 이를 점검하고 판단할 수 있는 적합한 수단이 없는 실정이다.However, as described above, when the carbon fiber sheet is laminated and used as a carbon fiber plate, peeling or breaking of the interface with the carbon fiber plate causes a significant decrease in strength of the reinforcing structure, but it can be checked and judged. There is no suitable means to do this.

이에 따라, 탄소섬유 플레이트 또는 탄소섬유시트의 부착 유무를 계측하기 위하여 센서를 매립하기 위한 시도들이 있었지만, 고온 또는 고압의 환경에서 경화되어 제조되는 탄소섬유 플레이트의 제조 공정상의 문제로 인하여 탄소섬유 플레이트 내부에 센서를 매립하기가 어려운 실정이다.Accordingly, there have been attempts to bury the sensor to measure the adhesion of the carbon fiber plate or carbon fiber sheet, but due to problems in the manufacturing process of the carbon fiber plate that is cured and manufactured in an environment of high temperature or high pressure, the inside of the carbon fiber plate It is difficult to bury the sensor in the situation.

또한, 탄소섬유시트 표면 부착 공법은 인장강도와 내구성능이 우수하여 콘크리트 구조물의 대표적인 보수ㅇ보강 공법이다. 이러한 탄소섬유시트 보강공법은 접착시 도포 불량 등의 원인으로 손상부 박리, 부착부 탈락이 발생할 수 있으므로 보강 성능의 검증을 위해 부착 상태에 대한 조사가 필요하다. 현재 적용되고 있는 부착 상태 조사방법은 인력에 의한 조사로 객관성 확보 및 전수조사에 어려움이 있다. 구조물이 시트부착공법으로 보강된 이후 보강재의 손상 유형 파악 및 대응방안 수립이 가능하도록 손상 위치와 면적의 정확한 측정 및 평가 시스템이 필요한 실정이다.In addition, the carbon fiber sheet surface attachment method is a representative repair and reinforcement method of concrete structures because of excellent tensile strength and durability. Since the carbon fiber sheet reinforcement method may cause the peeling of the damaged part and the detachment of the attached part due to the poor coating during adhesion, it is necessary to investigate the attachment state to verify the reinforcing performance. Currently, the attachment state inspection method that is applied is difficult to secure objectivity and complete inspection by manpower survey. After the structure is reinforced by the sheet attachment method, accurate measurement and evaluation system of damage location and area is needed to identify damage type of reinforcement and establish countermeasures.

이에 따라, 본 발명의 실시예로서, 구조물의 보수 및 보강을 위해 다수의 탄소섬유시트를 적층한 탄소섬유 플레이트 제작시, 탄소섬유 플레이트 제조 공정에서 탄소섬유 플레이트 내부에 광섬유센서를 매립하여 일체화시킬 수 있는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법을 설명하기로 한다.Accordingly, as an embodiment of the present invention, when manufacturing a carbon fiber plate laminated with a plurality of carbon fiber sheets for repair and reinforcement of the structure, in the carbon fiber plate manufacturing process can be integrated by embedding the optical fiber sensor inside the carbon fiber plate. The fabrication method of the embedded fiber optic plate embedded in the optical fiber sensor will be described.

[광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트(100)][Fiber Optic Sensor Embedded Carbon Fiber Plate (100)]

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 개념을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 단면도이다.5 is a view showing the concept of an optical fiber sensor embedded carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view of the optical fiber sensor embedded carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트(100)는, 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110), 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120), 접착제(130), 광섬유센서 매립부(140), 광섬유센서(150) 및 그라우팅재(160)를 포함하며, 이때, 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110), 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)은 각각 동일한 형상으로 형성되며, 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)은 서로 마주보도록 배치된 후 상기 접착제(130)에 의해 접착되어 광섬유센서 매립부(140)를 형성하게 된다.As shown in Figure 5 and Figure 6, the fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate 100 according to an embodiment of the present invention, the carbon fiber plate lower module 110, the carbon fiber plate upper module 120, the adhesive 130 ), The optical fiber sensor buried portion 140, the optical fiber sensor 150 and the grouting material 160, wherein the carbon fiber plate lower module 110, the carbon fiber plate upper module 120 are each the same shape The carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 are formed to face each other and then bonded by the adhesive 130 to form the optical fiber sensor buried part 140.

이때, 상기 광섬유센서 매립부(140) 내에 광섬유센서(150)가 삽입 매립되고, 이후, 초저점도 에폭시수지인 그라우팅재(160)를 상기 광섬유센서 매립부(140)에 주입하여 경화시킴으로써, 상기 그라우팅재(160)에 의해 상기 광섬유센서(150)가 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 접착한 탄소섬유 플레이트(100)와 일체화된다.In this case, the optical fiber sensor 150 is embedded in the optical fiber sensor buried portion 140, and then, by injecting and curing the grouting material 160, which is an ultra-low viscosity epoxy resin, into the optical fiber sensor buried portion 140, The optical fiber sensor 150 is integrated with the carbon fiber plate 100 to which the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 are adhered by the grouting material 160.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 경우, 탄소섬유 플레이트의 부착에 따른 구조물의 거동을 계측하기 위해 탄소섬유 플레이트 내에 광섬유센서를 매립되도록 제작될 수 있다.That is, in the case of the embedded fiber optic sensor-fiber carbon fiber plate according to the embodiment of the present invention, the fiber optic sensor may be embedded in the carbon fiber plate to measure the behavior of the structure according to the attachment of the carbon fiber plate.

[광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법][Production method of embedded fiber optic plate with optical fiber sensor]

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트 제작방법의 동작흐름도이고, 도 8a 내지 도 8f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트 제작방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fiber optic embedded buried carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8A to 8F illustrate a method of manufacturing a fiber optic embedded buried carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention. Figures for.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법은, 먼저, 광섬유센서 매립부를 형성하도록 동일 형상의 2개의 탄소섬유 플레이트 모듈, 즉, 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 제작한다(S110). 구체적으로, 도 8a에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120) 각각은 베이스 탄소섬유시트(111, 121), 열가소성수지(112, 122) 및 단차형성용 탄소섬유시트(113, 123)로 이루어지며, 광섬유센서 매립부를 형성하기 위해 단차를 형성한 채널 형태의 단면을 갖는다.Referring to Figure 7, the manufacturing method of the fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate according to an embodiment of the present invention, first, two carbon fiber plate modules of the same shape, that is, carbon fiber plate lower module ( 110) and the carbon fiber plate upper module 120 is produced (S110). Specifically, as shown in FIG. 8A, each of the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 may include base carbon fiber sheets 111 and 121, thermoplastic resins 112 and 122, and step formation. It consists of carbon fiber sheets 113 and 123, and has a cross section in the form of a channel in which a step is formed to form an optical fiber sensor buried portion.

구체적으로, 상기 베이스 탄소섬유시트(111, 121) 및 단차형성용 탄소섬유시트(113, 123)는 각각 폴리머인 열가소성수지(112, 122)에 의해 접착되며, 이때, 상기 단차형성용 탄소섬유시트(113, 123)는 광섬유센서 매립부를 형성하기 위한 채널 형태의 단차를 갖도록 상기 베이스 탄소섬유시트(111, 121)에 접착되며, 이때, 상기 채널 형태의 단면의 형상은 길이 방향으로 일정하다. 또한, 상기 채널 형태의 단면을 형성하기 위하여 두께가 얇게 직조된 여러 층의 탄소섬유시트, 예를 들면, 베이스 탄소섬유시트(111, 121) 및 단차형성용 탄소섬유시트(112, 122)를 기존의 제작 방법과 동일하게 고온 또는 고압의 환경에서 폴리머인 열가소성 수지(113, 123)를 경화시켜 접착되도록 제작한다. 즉, 상기 열가소성 수지(113, 123)가 고온 또는 고압의 환경에서 상기 베이스 탄소섬유시트(111, 121) 및 단차형성용 탄소섬유시트(112, 122) 사이에 도포되어 경화됨으로써 상기 베이스 탄소섬유시트(111, 121) 및 단차형성용 탄소섬유시트(112, 122)가 접착된다.Specifically, the base carbon fiber sheets 111 and 121 and the stepped carbon fiber sheets 113 and 123 are bonded by thermoplastic resins 112 and 122 which are polymers, respectively. In this case, the stepped carbon fiber sheets Reference numerals 113 and 123 are attached to the base carbon fiber sheets 111 and 121 so as to have a channel-shaped step for forming an optical fiber sensor buried portion, wherein the shape of the cross section of the channel shape is constant in the longitudinal direction. Further, in order to form the channel-shaped cross section, a plurality of layers of carbon fiber sheets, for example, base carbon fiber sheets 111 and 121 and stepped carbon fiber sheets 112 and 122, which are thinly woven in thickness, are existing. In the same manner as in the manufacturing method of the thermoplastic resin 113, 123 is a polymer in a high temperature or high pressure environment to prepare to bond. That is, the thermoplastic resins 113 and 123 are applied between the base carbon fiber sheets 111 and 121 and the step forming carbon fiber sheets 112 and 122 in a high temperature or high pressure environment, thereby curing the base carbon fiber sheets. (111, 121) and the stepped carbon fiber sheets 112, 122 are bonded.

다음으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 2개의 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 각각의 단차가 서로 마주보게 배치한다(S120).Next, as shown in Figure 8b, the two carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 are disposed so that each step facing each other (S120).

다음으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 에폭시수지인 접착제(130)를 사용하여 상기 2개의 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 접착한다(S130). 이때, 상기 접착된 탄소섬유 플레이트(110, 120) 내부에 빈 공간인 광섬유센서 매립부(140)가 형성된다.Next, as shown in Figure 8c, using the adhesive 130 is an epoxy resin to bond the two carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 (S130). At this time, the optical fiber sensor buried portion 140 is formed inside the bonded carbon fiber plates 110 and 120.

다음으로, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 접착된 탄소섬유 플레이트(110, 120) 내부의 빈 공간인 광섬유센서 매립부(140)에 광섬유센서(150)를 삽입 및 매립한다(S140).Next, as shown in FIG. 8D, the optical fiber sensor 150 is inserted and embedded in the optical fiber sensor buried portion 140, which is an empty space inside the bonded carbon fiber plates 110 and 120 (S140).

다음으로, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상기 광섬유센서 매립부(140)에 그라우팅재(160)를 주입하여 탄소섬유 플레이트(110, 120) 내부에 광섬유센서(150)가 매립된 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트(100)를 완성한다(S150). 이때, 상기 그라우팅재(160)에 의해 상기 광섬유센서(150)가 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 접착한 탄소섬유 플레이트(100)와 일체화된다. 여기서, 상기 그라우팅재(160)는 초저점도 에폭시(160)인 것이 바람직하다.Next, as shown in Figure 8e, by injecting the grouting material 160 into the optical fiber sensor buried portion 140, the optical fiber sensor buried carbon in which the optical fiber sensor 150 is embedded in the carbon fiber plates (110, 120) Complete the fiber plate 100 (S150). In this case, the optical fiber sensor 150 is integrated with the carbon fiber plate 100 to which the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 are adhered by the grouting material 160. Here, it is preferable that the grouting material 160 is an ultra low viscosity epoxy 160.

다음으로, 도 8f에 도시된 바와 같이, 완성된 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트(100)는, 예를 들면, 직경 80㎝의 코일 형태로 권취하여 운반 및 보관한다(S160).Next, as shown in Figure 8f, the completed fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate 100 is, for example, wound and transported and stored in the form of a coil of 80cm in diameter (S160).

후속적으로, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트(100)는 현장에서 기존의 탄소섬유 플레이트와 동일하게 방식으로 시공할 수 있다. 즉, 상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트(100)는 현장에서 구조물의 표면에 부착되고, 상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트(100)로부터 광섬유센서(150)를 인출하여 계측기에 연결할 수 있고, 전술한 도 3에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 플레이트의 부착 여부를 측정하거나 또는 구조물의 거동을 측정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유시트(100)의 보강 성능을 시공 완료 직후 및 정기적으로 보강 성능을 추적하여 콘크리트 구조물의 보강효과 및 상태를 정량적으로 파악할 수 있다.Subsequently, the buried carbon fiber plate 100 according to the embodiment of the present invention may be constructed in the same manner as the existing carbon fiber plate in the field. That is, the optical fiber embedded carbon fiber plate 100 may be attached to the surface of the structure in the field, and the optical fiber sensor 150 may be drawn out from the optical fiber embedded carbon fiber plate 100 and connected to the measuring instrument. As shown, the adhesion of the carbon fiber plate can be measured or the behavior of the structure can be measured. Accordingly, the reinforcing performance of the optical fiber sensor embedded carbon fiber sheet 100 according to the embodiment of the present invention can be quantitatively grasped the reinforcing effect and state of the concrete structure by tracking the reinforcing performance immediately after completion of construction and regularly.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 구조물의 보수 및 보강을 위해 다수의 탄소섬유시트를 적층한 탄소섬유 플레이트 제작시, 탄소섬유 플레이트 제조 공정에서 탄소섬유 플레이트 내부에 광섬유센서를 매립하여 일체화시킴으로써 광섬유센서를 탄소섬유 플레이트에 완전하게 부착할 수 있고, 이에 따라, 광섬유센서의 외부에 의한 물리적 손상을 방지할 수 있다.As a result, according to an embodiment of the present invention, when manufacturing a carbon fiber plate laminated with a plurality of carbon fiber sheets for the repair and reinforcement of the structure, the optical fiber by embedding the optical fiber sensor embedded in the carbon fiber plate in the carbon fiber plate manufacturing process The sensor can be completely attached to the carbon fiber plate, thereby preventing physical damage by the outside of the optical fiber sensor.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 탄소섬유 플레이트 내에 광섬유센서를 매립하여 일체화시킴으로써 구조물의 보강 내력 및 탄소섬유 플레이트 부착 유무를 용이하게 평가할 수 있으며, 또한, 탄소섬유 플레이트 제조 공장에서 제작하여 일관된 제품 품질을 확보함에 따라 현장 시공성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by embedding and integrating the optical fiber sensor in the carbon fiber plate, it is easy to evaluate the reinforcement strength of the structure and the presence or absence of carbon fiber plate attached, and also manufactured in a carbon fiber plate manufacturing plant to produce a consistent product Ensuring quality can improve field workability.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

100: 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트
110: 탄소섬유 플레이트 하부모듈
120: 탄소섬유 플레이트 상부모듈
130: 접착제(에폭시수지)
140: 광섬유센서 매립부
150: 광섬유센서
160: 그라우팅재(초저점도 에폭시수지)
111, 121: 베이스 탄소섬유시트
112, 122: 폴리머(열가소성수지)
113, 123: 단차형성용 탄소섬유시트
100: embedded fiber optic plate
110: carbon fiber plate lower module
120: carbon fiber plate upper module
130: adhesive (epoxy resin)
140: fiber optic buried part
150: optical fiber sensor
160: grouting material (ultra low viscosity epoxy resin)
111, 121: base carbon fiber sheet
112, 122: polymer (thermoplastic)
113, 123: stepped carbon fiber sheet

Claims (9)

구조물의 보수 및 보강을 위해서 다수의 탄소섬유시트가 적층된 탄소섬유 플레이트(Carbon Fiber Plate)를 제작하는 방법에 있어서,
a) 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 제작하는 단계;
b) 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)에 형성된 단차가 마주보도록 배치하는 단계;
c) 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 접착하여 광섬유센서 매립용 빈 공간인 광섬유센서 매립부(140)를 형성하는 단계;
d) 상기 광섬유센서 매립부(140)에 광섬유센서(150)를 삽입 매립하는 단계; 및
e) 상기 광섬유센서(150)가 매립된 광섬유센서 매립부(140)에 그라우팅재(160)를 주입하여 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트(100)를 완성하는 단계를 포함하되,
상기 e) 단계에서 상기 그라우팅재(160)에 의해 상기 광섬유센서(150)가 상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 접착한 탄소섬유 플레이트와 일체화되는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
In the method of manufacturing a carbon fiber plate (Carbon Fiber Plate) laminated a plurality of carbon fiber sheets for repair and reinforcement of the structure,
a) manufacturing a carbon fiber plate lower module 110 and a carbon fiber plate upper module 120;
b) arranging the steps formed in the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 to face each other;
c) adhering the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 to form an optical fiber sensor embedding unit 140 which is an empty space for embedding an optical fiber sensor;
d) embedding the optical fiber sensor 150 in the optical fiber sensor buried portion 140; And
e) injecting the grouting material 160 into the optical fiber sensor buried portion 140, the optical fiber sensor 150 is embedded, to complete the optical fiber embedded carbon fiber plate 100,
In step e), the optical fiber sensor 150 is integrated with the carbon fiber plate to which the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 are bonded by the grouting material 160. Method of manufacturing a fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate.
제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120) 각각은 베이스 탄소섬유시트(111, 121), 열가소성수지(112, 122) 및 단차형성용 탄소섬유시트(113, 123)를 포함하며, 광섬유센서 매립부를 형성하기 위해 단차를 형성한 채널 형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
The method of claim 1,
Each of the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 includes base carbon fiber sheets 111 and 121, thermoplastic resins 112 and 122, and carbon fiber sheets 113 and 123 for forming a step. Includes, the method of manufacturing a fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate, characterized in that it has a cross section in the form of a channel to form a step to form a fiber optic buried portion.
제2항에 있어서,
상기 열가소성 수지(113, 123)가 고온 또는 고압의 환경에서 상기 베이스 탄소섬유시트(111, 121) 및 단차형성용 탄소섬유시트(112, 122) 사이에 도포되어 경화됨으로써 상기 베이스 탄소섬유시트(111, 121) 및 단차형성용 탄소섬유시트(112, 122)가 접착되는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
The method of claim 2,
The thermoplastic resins 113 and 123 are applied between the base carbon fiber sheets 111 and 121 and the step forming carbon fiber sheets 112 and 122 in a high temperature or high pressure environment, thereby curing the base carbon fiber sheets 111. , 121) and the manufacturing method of the optical fiber sensor embedded carbon fiber plate, characterized in that the stepped carbon fiber sheet (112, 122) is bonded.
제2항에 있어서,
상기 채널 형태의 단면은 길이 방향으로 일정한 형성을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
The method of claim 2,
The cross section of the channel shape is a method of manufacturing a fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate, characterized in that it has a constant formation in the longitudinal direction.
제1항에 있어서,
상기 c) 단계에서 에폭시수지인 접착제(130)를 사용하여 탄소섬유 플레이트 하부모듈(110) 및 탄소섬유 플레이트 상부모듈(120)을 접착하며, 상기 접착된 탄소섬유 플레이트(110, 120) 내부에 빈 공간인 광섬유센서 매립부(140)가 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
The method of claim 1,
Bonding the carbon fiber plate lower module 110 and the carbon fiber plate upper module 120 using the adhesive 130 which is an epoxy resin in the step c), the hollow inside the bonded carbon fiber plates (110, 120) Method of manufacturing a fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate, characterized in that the space is formed in the optical fiber sensor buried portion 140.
제1항에 있어서,
상기 e) 단계의 그라우팅재(160)는 초저점도 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
The method of claim 1,
The grouting material 160 of step e) is a method of manufacturing a fiber-optic sensor embedded carbon fiber plate, characterized in that the ultra-low viscosity epoxy resin.
제1항에 있어서,
f) 상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트(100)를 코일 형태로 권취하여 현장으로 운반 및 보관하는 단계를 추가로 포함하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
The method of claim 1,
f) winding the optical fiber embedded carbon fiber plate 100 in the form of a coil, the method of manufacturing an optical fiber sensor embedded carbon fiber plate further comprising the step of transporting and storing to the site.
제7항에 있어서,
상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트(100)는 현장에서 구조물의 표면에 부착되고, 상기 광섬유 매립형 탄소섬유 플레이트(100)로부터 광섬유센서(150)를 인출하여 계측기에 연결하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법.
The method of claim 7, wherein
The fiber-embedded carbon fiber plate 100 is attached to the surface of the structure in the field, the fiber-optic sensor embedded carbon fiber, characterized in that to take out the optical fiber sensor 150 from the optical fiber embedded carbon fiber plate 100 and to connect to the instrument How to make a plate.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 광섬유센서 매립형 탄소섬유 플레이트의 제작방법에 의해 제조된 탄소섬유 플레이트.A carbon fiber plate manufactured by a method of manufacturing an optical fiber sensor embedded carbon fiber plate according to any one of claims 1 to 8.
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