KR20200005851A - 누액 감지 센서 및 누액 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

누액 감지 센서 및 누액 감지 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서는 기저층; 기저층 상에 형성되는 제1전극층; 및 기저층 상에 제1전극층과 일정간격 이격되어 형성되는 제2전극층을 포함하며, 제1전극층으로 일정한 주파수를 갖는 전압이 인가되고, 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에서 검출되는 용액에 의해 형성되는 정전용량에 따라 물과 화학물질 용액을 구분하여 감지하는 누액 감지 센서가 제공된다.

Description

누액 감지 센서 및 누액 감지 장치{Sensor for detecting liquid and device using the same}
본 발명은 누액 감지 센서 및 누액 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학, 석유, 플랜트 산업이나 반도체, 디스플레이 산업은 공정상 화학물질을 처리하는 경우가 많다. 이러한 화학물질 중 인체나 환경에 해로운 화학물질은 보관, 이송, 또는 활용 과정에서 취급에 주의가 요구된다.
따라서 이러한 화학물질을 저장하는 저장고, 이송관 또는 사용 설비로부터 화학물질이 누설되는 것을 감지하기 위한 센서들이 개발되고 있다.
한편, 액체 상태의 화학물질들의 누설 여부를 감지하기 위한 종래의 누액 감지 센서들은 전극 사이에 떨어진 화학물질 용액에 따라 전극 사이에 형성되는 저항의 변화에 따라 누액 여부를 감지한다.
그러나 종래의 누액 감지 센서가 옥외에 설치되는 경우, 눈이나 빗물 등의 물에 의해 누액 감지 센서가 누설을 감지한다. 이때, 물이나 화학물질 용액에 의한 저항의 변화가 크지 않기 때문에 화학물질이 아닌 물에 감지되는 경우에도 화학물질의 누설로 오인하는 사례가 빈번하게 발생하였다. 이는 불필요한 알람 등에 의해 공정이 중단되거나 관리자가 출동하는 등 관리의 효율성을 악화시킨다. 따라서 물에 의한 누액 감지를 배제한 화학물질 용액의 누액만을 구분하여 감지할 수 있는 누액 감지 센서가 요구되고 있다.
KR 2013-0093430 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 용액에 의한 정전용량에 따라 물에 의한 누액을 배제하고 화학물질 용액의 누액만을 감지할 수 있는 누액 감지 센서 및 누액 감지 장치를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 기저층; 상기 기저층 상에 형성되는 제1전극층; 및 상기 기저층 상에 상기 제1전극층과 일정간격 이격되어 형성되는 제2전극층을 포함하며, 상기 제1전극층으로 일정한 주파수를 갖는 전압이 인가되고, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에서 검출되는 용액에 의해 형성되는 정전용량에 따라 물과 화학물질 용액을 구분하여 감지하는 누액 감지 센서가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층은 요철 형상으로 형성되는 검출부 및 일직선 형상으로 형성되는 인출부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층은 일직선 형상으로 형성되거나, 적어도 일부가 곡선의 나선형 형상 또는 라운드 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 누액 감지 센서는 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층을 덮도록 상기 기저층 상에 형성되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층은 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층의 일부가 노출되도록 개구를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 물에 대한 상기 화학물질 용액의 정전용량 비율은 50배 이상 또는 1/50배 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기저층은 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 나일론 수지, 폴리비닐클로라이드 수지, 폴리아세탈계 수지, 알키드계 수지, 폴리이미드계 수지 및 테프론계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층은 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄, 스테인리스(SUS) 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 그라핀 및 그라파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 카본류 중 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학물질 용액은 알칼리성 용액, 산성 용액, 오일류 및 유기용제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 옥외의 화학물질 저장고나 이송관 또는 그 주변에 설치되거나, 화학물질을 이용하는 기계 장치의 하부에 일정 면적 내에 설치되는 상술한 바와 같은 누액 감지 센서; 상기 제1전극층에 일정한 주파수를 갖는 전압을 공급하는 전원공급부; 상기 공급된 전압에 의해 상기 제2전극층에서 검출되는 전압에 따라 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이의 정전용량을 산출하는 정전용량 산출부; 및 상기 산출된 정전용량에 따라 누액의 종류가 물 및 화합물질 용액 중 어느 것인지를 판단하는 누액 판단부;를 포함하는 누액 감지 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 정전용량 산출부는 상기 누액에 의해 상기 제2전극층에서 검출된 전압이 상기 공급된 전압의 피크 전압에 도달하는 시간에 따라 상기 정전용량을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전원공급부는 0.5~2㎑의 주파수의 구형파 또는 사인파로 상기 전압을 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 누액 감지 장치는 상기 누액 판단부가 상기 화학물질 용액을 감지한 경우, 외부로 알람하는 알람부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 누액 감지 장치는 상기 누액 판단부가 상기 화학물질 용액을 감지한 경우, 원격지의 관제소로 통지하는 통신부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 정전용량 산출부는 상기 통신부를 통하여 상기 관제소로부터 원격제어에 의해 리셋될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 누액 감지 장치는 상기 산출된 정전용량을 디스플레이하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 센서 및 누액 감지 장치는 전극층 사이에 떨어지는 용액에 의해 형성되는 정전용량을 산출함으로써, 옥외에서 빗물이나 눈에 의해 형성되는 물과 화학물질 용액을 구분할 수 있으므로 물에 의한 누액을 화학물질 용액에 의한 누액으로 오인하지 않고 화학물질 용액의 누액만을 정확하게 감지할 수 있고 따라서 누액 감지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 물에 의한 누액을 배제함으로써, 불필요한 알람 및 관리자의 주의 등을 감소시킬 수 있어 감지 및 관리를 위한 시간과 작업 투입 요소를 감소시킬 수 있고 따라서 화학물질 용액의 관리 및 관제의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 장치를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서를 도시한 평면도,
도 3은 도 2의 Y선을 따라 절단한 단면도,
도 4는 누액의 종류에 따른 정전용량을 산출하는 방법을 설명하기 타이밍도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 다른 예를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제1변형예를 도시한 평면도,
도 7은 도 6의 X1을 따라 절단한 단면도,
도 8은 도 6의 Y1을 따라 절단한 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제2변형예를 도시한 평면도,
도 10은 도 9의 X2를 따라 절단한 단면도,
도 11은 도 9의 Y2를 따라 절단한 단면도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제3변형예를 도시한 평면도,
도 13은 도 12의 X3을 따라 절단한 단면도,
도 14는 도 12의 Y3을 따라 절단한 단면도, 그리고,
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제4변형예를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 장치를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 누액 감지 장치(100)는 누액 감지 센서(110) 및 제어기(120)를 포함한다.
누액 감지 장치(100)는 옥내외에 설치되는 화학물질 저장고나 이송관 주변에 설치되어 화학물질 용액이 누설되는 것을 감지하기 위한 것으로, 특히, 옥외에서 빗물, 눈, 습기 등에 의한 물과 화학물질 용액을 구분하여 감지하기 위한 것이다.
또한, 누액 감지 장치(100)는 반도체 장비 등과 같은 화학물질을 이용하는 기계 장치의 하부에 일정 면적 내에 설치될 수도 있다.
여기서, 상기 화학물질의 용액은 알칼리성 용액 또는 산성 용액 등과 같은 전도성 용액 또는 유기용제를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 알칼리성 용액은 수소 이온보다 수산화 이온을 더 많이 함유한 것으로, pH가 7보다 큰 용액을 말하며, 가성소다, 아황산나트륨 등을 포함하는 용액을 의미한다. 일례로, 알칼리성 용액은 가성소다 2 중량% 이상을 포함하는 용액, 또는 아황산나트륨 2 중량% 이상을 포함하는 용액 등일 수 있다.
또한, 산성 용액은 수산화 이온보다 수소 이온을 더 많이 함유한 것으로, pH가 7보다 작은 용액을 말하며, 황산, 염산, 질산, 불산 등을 포함하는 용액을 의미한다. 일례로, 산성 용액은 황산 2 중량% 이상을 포함하는 용액, 염산 2 중량% 이상을 포함하는 용액, 질산 2 중량% 이상을 포함하는 용액, 또는 불산 2 중량% 이상을 포함하는 용액 등일 수 있다.
또한, 유기용제는 액체 상태의 유기화학물질을 말하며, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 벤젠, 자일렌, EA, 또는 MEK 등을 의미한다.
또한, 유기용제는 오일류를 포함할 수 있다. 여기서, 오일류는 경유, 등유, 휘발유, 또는 항공유 등을 의미한다.
누액 감지 센서(110)는 띠 형상의 박막 필름 형태로 이루어지고, 감지하고자 하는 화학물질 용액의 저장고나 이송관의 주변에 설치될 수 있다. 이때, 누액 감지 센서(110)는 저장고나 이송관을 둘러싸거나 그 주변의 바닥면에서 설치될 수 있다.
또한, 누액 감지 센서(110)는 반도체 장비 등과 같은 화학물질을 이용하는 기계 장치의 하부에 일정 면적 내에 설치될 수도 있다. 이때, 누액 감지 센서(110)는 전체적으로 일정 면적을 형성하도록 띠 형상의 박막 필름을 지그재그로 또는 나선 형상으로 설치할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 Y선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 누액 감지 센서(110)는 기저층(111), 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)을 포함한다.
기저층(111)은 판 형상으로 형성된다. 여기서, 저장고나 이송관은 규모가 크고 그 주변을 둘러싸도록 설치되기 때문에, 기저층(111)은 길게 형성된 띠 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 기저층(111)은 화학물질 용액을 감지하기 위해 내화학성, 내구성, 내습성, 및 내열성을 갖는 재질로 구성될 수 있다.
일례로, 기저층(111)은 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 나일론 수지, 폴리비닐클로라이드 수지, 폴리아세탈계 수지, 알키드계 수지, 폴리이미드계 수지 및 테프론계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 테프론계 수지는 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시(PFA), 또는 불소화에틸렌 프로필렌 (FEP) 등의 재질일 수 있다.
이때, 기저층(111)은 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)이 형성되는 일면 또는 양면에 세라믹으로 코팅될 수 있다.
제1전극층(112)은 기저층(111) 상에 형성된다. 이때, 제1전극층(112)은 기저층(111)의 길이 방향을 따라 일직선의 띠 형상으로 길게 형성될 수 있다. 여기서, 제1전극층(112)은 구동 전극으로서, 일정한 주파수를 갖는 구형파 또는 사인파 전압이 인가된다.
또한, 제1전극층(112)은 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄, 스테인리스(SUS) 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속, 또는 그라핀 및 그라파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 카본류 중 하나를 포함할 수 있다.
제2전극층(113)은 기저층(111) 상에 제1전극층(112)과 일정간격 이격되어 형성된다. 즉, 제2전극층(113)은 기저층(111)의 길이 방향을 제1전극층(112)과 평행하게 일직선으로 형성될 수 있다. 이러한 제2전극층(113)은 감지 전극으로서, 제1전극층(112)에 인가된 전압에 대하여 제1전극층(112)과의 사이에 존재하는 액체에 따른 전압을 검출한다.
또한, 제2전극층(113)은 제1전극층(112)과 유사하게 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄, 스테인리스(SUS) 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속, 또는 그라핀 및 그라파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 카본류 중 하나를 을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이에서 떨어지는 용액(A)에 의해 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이에 정전용량이 형성된다. 이때, 제2전극층(113)으로부터 검출된 전압을 이용하여 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이의 정전용량을 산출할 수 있다.
여기서, 본 발명자는 빗물이나 눈과 같은 물과 저장고에 저장되거나 이송관으로 이송되는 화학물질 용액이 그 전기적 특성에 따라 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이에서 상이한 정전용량을 형성하는 것을 실험을 통하여 알게 되었다.
실험 결과, 물에 의해 누액 감지 센서(110)에서 감지되는 정전용량은 수백 ㎋이다. 또한, 알칼리성 용액 또는 산성 용액 등과 같은 전도성 용액에 의해 누액 감지 센서(110)에서 감지되는 정전용량은 수백 ㎌이다. 또한, 오일 등과 같은 유기용제에 의해 누액 감지 센서(110)에서 감지되는 정전용량은 수백 ㎊이다.
실험 결과에 따르면, 누액 감지 센서(110)에서 감지되는 물에 대한 화학물질 용액의 정전용량 비율은 대략 50배이상 또는 1/50배 이하로 나타나며, 바람직하게는 대략 100배 이상 또는 1/100배 이하로 나타난다. 일례로, 전도성 용액은 물에 비하여 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이에서 100배 이상의 정전용량을 형성한다. 또한, 유기용제는 물에 비하여 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이에서 1/100배 이하의 정전용량을 형성한다. 따라서 누액 감지 센서(110)에 의해 물과 화학물질 용액을 구분하여 감지할 수 있다.
이에 의해, 옥외에서 빗물이나 눈에 의해 형성되는 물과 저장고나 이송관으로부터 누액된 화학물질 용액을 구분할 수 있으므로 물에 의한 누액을 화학물질 용액에 의한 누액으로 오인하지 않고 화학물질 용액의 누액만을 정확하게 감지할 수 있고 따라서 누액 감지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이러한 누액 감지 센서(110)는 필름 형태로 이루어져 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 인쇄, 증착 코팅 등으로 제조될 수 있다.
이와 같은 누액 감지 센서(110)는 기저층(111)의 일단에서 커넥터(도시되지 않음)를 통하여 제어기(120)에 연결될 수 있다. 이때, 커넥터(도시되지 않음)는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)과 제어기(120)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어기(120)는 누액 감지 센서(110)에 전원을 인가하여 누액 감지 센서(110) 상에 특정 용액이 떨어진 경우, 해당 용액에 따른 정전용량을 산출한다. 여기서, 제어기(120)는 전원공급부(121), 정전용량 산출부(122) 및 누액 판단부(123)를 포함한다.
전원공급부(121)는 제1전극층(112)에 일정한 주파수를 갖는 전압을 공급한다. 여기서, 공급된 전압은 누액 감지 센서(110)에 떨어진 용액의 정전용량을 검출하기 위한 것으로, 누액 감지 센서(110)에 떨어진 용액에 따라 제2전극층(113)에서의 전압 변화 시간을 산출할 수 있도록 충분한 주기를 갖는 것이 바람직하다.
일례로, 전원공급부(121)는 0.5~2㎑의 주파수의 구형파 또는 사인파로 전압을 공급할 수 있다. 여기서, 주파수가 0.5㎑ 미만인 경우, 제2전극층(113)의 전압 변화 시간을 산출하기 위한 속도가 느려 센서로서의 신뢰성이 감소하고, 주파수가 2㎑를 초과하는 경우, 노이즈의 영향이 커서 오차가 발생한다.
정전용량 산출부(122)는 전원공급부(121)로부터 제1전극층(112)에 공급된 전압에 의해 제2전극층(113)의 전압을 검출한다. 또한, 정전용량 산출부(122)는 검출된 전압에 따라 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이에 떨어진 용액에 따른 정전용량을 산출할 수 있다.
이때, 정전용량 산출부(122)는 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이에 떨어진 용액에 의해 제2전극층(113)에서 검출된 전압이 공급된 전압의 피크 전압(Vp)에 도달하는 시간에 따라 정전용량을 산출할 수 있다.
도 4는 누액의 종류에 따른 정전용량을 산출하는 방법을 설명하기 타이밍도이다.
도 4를 참조하면, 제1전극층(112)에 인가되는 전압에 대하여 검출된 용액에 따라 제2전극층(113)은 피크 전압(Vp)에 도달하는 시간이 달라진다. 이때, 검출된 용액이 유기 용제인 경우 가장 빨리 피크 전압(Vp)에 도달하고, 다음으로 물, 알칼리성 용액 또는 산성 용액 등과 같은 전도성 용액의 순이다. 도 4에서, t1은 유기용제, t2는 물, t3은 전도성 용액의 경우이다.
여기서, 제2전극층(113)이 피크 전압(Vp)에 도달하는 시간은 커패시터에 전원을 인가한 경우 충전되는 시간에 대응하는 것이다. 이때, 정전용량 산출부(122)는 피크 전압(Vp)에 도달하는 시간에 의해 정전용량을 산출할 수 있다.
누액 판단부(123)는 정전용량 산출부(122)에 산출된 정전용량에 따라 물 및 화합물질 용액 중 어느 것인지를 판단할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 물과 화합물질 용액에 의한 정전용량의 차이가 크기 때문에, 누액 판단부(123)는 누액 감지 센서(110)에서 검출된 용액이 물인지 화합물질 용액인지를 판단할 수 있다.
따라서 누액 판단부(123)는 검출된 용액이 화합물질 용액이 물이라고 판단한 경우, 저장고나 이송관으로부터의 누액이 아니라고 판단할 수 있다. 또한, 검출된 용액이 화합물질 용액이라고 판단한 경우, 저장고나 이송관으로부터의 누액이라고 판단할 수 있다.
이때, 누액 판단부(123)는 검출 용액이 물인 경우를 제외하고 화합물질 용액인 경우에만 알람하거나 원격지의 관제소로 통지할 수 있다.
이에 의해, 불필요한 알람 및 관리자의 주의 등을 감소시킬 수 있어 감지 및 관리를 위한 시간과 작업 투입 요소를 감소시킬 수 있고 따라서 화학물질 용액의 관리 및 관제의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제어기(120)는 표시부(124), 알람부(125) 및 통신부(126)를 더 포함할 수 있다.
표시부(124)는 정전용량 산출부(122)에 산출된 정전용량을 디스플레이할 수 있다. 이에 의해, 작업자나 관리자가 화학물질 용액에 따른 정전용량을 용이하게 확인할 수 있다.
알람부(125)는 누액 판단부(123)가 화학물질 용액을 감지한 것으로 판단한 경우, 누액 판단부(123)의 제어에 따라 외부로 알람할 수 있다. 여기서, 알람은 부저, 스피커 또는 경광등과 같이 시각 및 청각적인 알람일 수 있다. 이에 의해, 작업자나 관리자가 화학물질 용액의 누액을 감지할 수 있고 따라서 저장고나 이송관의 밸브 차단 등 신속하게 대처할 수 있다.
통신부(126)는 누액 판단부(123)가 화학물질 용액을 감지한 경우, 누액 판단부(123)의 제어에 따라 원격지의 관제소로 누액 감지를 통지할 수 있다. 여기서, 통신부(126)는 유선 및 무선 통신 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 이에 의해, 원격지의 관제소에서 화학물질 용액의 누액을 감지할 수 있고 따라서 저장고나 이송관의 밸브 차단 등과 같이 신속하게 대처할 수 있다.
이때, 제어기(120)는 통신부(126)를 통하여 관제소로부터 원격제어에 의해 리셋될 수 있다. 즉, 화학물질의 누액에 대한 알람 또는 통지에 따라 원인을 제거한 후 다시 정전용량을 검출하기 위해 관제소는 통신부(126)를 통하여 정전용량 산출부(122)를 리셋 등의 작동을 하도록 원격제어할 수 있다.
한편, 누액 감지 센서(210)는 보호층(114)을 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 보호층(114)은 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)을 덮도록 기저층(111) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 보호층(114)은 기저층과 유사하게 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 나일론 수지, 폴리비닐클로라이드 수지, 폴리아세탈계 수지, 알키드계 수지, 폴리이미드계 수지 및 테프론계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 테프론계 수지는 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시(PFA) 또는 불소화에틸렌 프로필렌(FEP) 등의 재질일 수 있다.
이때, 보호층(114)은 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)을 덮도록 기저층(111)의 일부에 형성될 수 있지만 이에 한정되지 않고, 기저층(111) 전체에 형성될 수도 있다.
이에 의해, 기저층(111) 상에 형성되는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)을 보호하여 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)에 대한 내화학성, 내구성, 내습성, 및 내열성을 보완할 수 있다.
또한, 누액 감지 센서(310)는 요철 형상으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제1변형예를 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6의 X1을 따라 절단한 단면도이며, 도 8은 도 6의 Y1을 따라 절단한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 누액 감지 센서(310)는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)이 요철 형상으로 형성되는 검출부(111a) 및 일직선 형상으로 형성되는 인출부(111b)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)은 직선으로 도시되었지만, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 일정한 선폭을 가질 수 있음은 물론이다.
검출부(111a)는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)이 요철 형상으로 이루어지되, 서로 일정한 간격을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 제1전극층(112)의 볼록한 한 부분은 제2전극층(113)의 오목한 부분에 배치될 수 있다. 유사하게 제2전극층(113)의 볼록한 부분은 제1전극층(112)의 오목한 부분에 배치될 수 있다.
이때, 제1전극층(112) 및 제2전극층(113) 사이에 용액이 떨어지는 경우, 도 2 및 도 3의 누액 감지 센서(110)에 비하여 용액(A)에 대응하는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)의 길이는 더 길어질 수 있다. 더욱이, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1전극층(112)과 제2전극층(113) 사이의 간격은 더 작아질 수 있다.
이에 의해, 누액 감지 센서(310)는 산출되는 정전용량이 증가하여 물과 화학물질 용액 사이의 정전용량의 차이가 명확하게 대비되므로 특정 용액에 대한 정전용량의 검출을 누액 감지 센서(110)에 비하여 더 정확하게 검출할 수 있다.
인출부(111b)는 커넥터(도시되지 않음)를 통하여 제어기(120)에 연결되거나 다른 누액 감지 센서에 연결하기 위하여 검출부(111a)에 비하여 제1전극층(112) 및 제2전극층(113) 사이의 간격이 크게 형성될 수 있다.
여기서, 누액 감지 센서는 일직선 형상 또는 요철 형상인 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않는다. 일례로, 상기 누액 감지 센서는 나선형의 타원 형상, 또는 라운드 형상으로 형성될 수도 있다.
이때, 누액 감지 센서(410)는 보호층(114)을 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제2변형예를 도시한 평면도이며, 도 10은 도 9의 X2를 따라 절단한 단면도이고, 도 11은 도 9의 Y2를 따라 절단한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 보호층(114)은 일부가 요철 형상으로 이루어진 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)을 덮도록 기저층(111) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)은 직선으로 도시되었지만, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 일정한 선폭을 가질 수 있음은 물론이다.
이때, 보호층(114)은 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)을 덮도록 기저층(111)의 일부에 형성될 수 있지만 이에 한정되지 않고, 기저층(111) 전체에 형성될 수도 있다.
이에 의해, 기저층(111) 상에 형성되는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)을 보호하여 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)에 대한 내화학성, 내구성, 내습성, 및 내열성을 보완할 수 있다.
다른 예로서, 누액 감지 센서(510)는 개구를 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제3변형예를 도시한 평면도이고, 도 13은 도 12의 X3을 따라 절단한 단면도이며, 도 14는 도 12의 Y3을 따라 절단한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 보호층(114)은 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)의 일부가 노출되도록 개구부(115)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)은 직선으로 도시되었지만, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 일정한 선폭을 가질 수 있음은 물론이다.
개구부(115)는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)이 요철 형성을 갖는 검출부(111a)의 일부에 형성될 수 있다. 이때, 개구부(115)는 기저층(111)의 중앙부에 형성될 수 있다. 또한, 개구부(115)는 일정간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
이때, 개구부(115)가 형성된 영역에서는 도 13에 도시된 바와 같이, 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)이 외부로 노출될 수 있다. 이에 의해, 제1전극층(112) 및 제2전극층(113)에 대한 내화학성, 내구성, 내습성, 및 내열성을 보완하면서도 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 누액 감지 센서(610)는 제1전극층(612) 및 제2전극층(613)의 적어도 일부가 곡선의 나선형 형상으로 이루어질 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 누액 감지 센서의 제4변형예를 도시한 평면도이다.
도 15를 참조하면, 제1전극층(612)은 복수의 제1나선형 형상부(612a)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제1나선형 형상부(612a)는 일정 간격으로 형성될 수 있다. 즉, 제1나선형 형상부(612a)의 사이에는 제1직선부(612b)가 형성될 수 있다. 이때, 제1직선부(612b)의 폭은 제1나선형 형상부(612a)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
이와 유사하게, 제2전극층(613)은 복수의 제2나선형 형상부(613a)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제2나선형 형상부(613a)는 일정 간격으로 형성될 수 있다. 즉, 제2나선형 형상부(613a)의 사이에는 제2직선부(613b)가 형성될 수 있다. 이때, 제2직선부(613b)의 폭은 제2나선형 형상부(613a)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
여기서, 제1나선형 형상부(612a) 및 제2나선형 형상부(613a) 각각은 일측의 직선부로부터 그 중심부로 곡선의 나선형으로 이루어지고, 다시 그 중심부로부터 타측의 직선부로 곡선의 나선형으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1나선형 형상부(612a) 및 제2나선형 형상부(613a) 각각은 서로 교변하여 배치되며, 제1직선부(612b) 및 제2직선부(613b)을 기준으로 기저층(111)의 외곽부측으로 형성될 수 있다. 즉, 제1나선형 형상부(612a)과 제2직선부(613b) 사이 및 제2나선형 형상부(613a)와 제1직선부(612b) 사이의 거리는 도 2 및 도 3의 누액 감지 센서(110)에 비하여 근접하게 배치될 수 있다. 이때, 제1나선형 형상부(612a) 및 제2나선형 형상부(613a)는 기저층(111)의 외곽측으로 돌출 형성될 수 있다.
이에 의해, 제1전극층(612)과 제2전극층(613) 사이에 용액이 떨어지는 경우, 도 2 및 도 3의 누액 감지 센서(110)에 비하여 용액(A)에 대응하는 제1전극층(112) 및 제2전극층(113) 중 적어도 하나의 길이는 더 길어질 수 있다. 따라서, 누액 감지 센서(610)는 산출되는 정전용량이 증가하여 물과 화학물질 용액 사이의 정전용량의 차이가 명확하게 대비되므로 특정 용액에 대한 정전용량의 검출을 누액 감지 센서(110)에 비하여 더 정확하게 검출할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명은 옥외에서 빗물이나 눈에 의해 형성되는 물과 화학물질 용액을 구분할 수 있으므로 물에 의한 누액을 화학물질 용액에 의한 누액으로 오인하지 않고 화학물질 용액의 누액만을 정확하게 감지할 수 있고 따라서 누액 감지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 불필요한 알람 및 관리자의 주의 등을 감소시킬 수 있어 감지 및 관리를 위한 시간과 작업 투입 요소를 감소시킬 수 있고 따라서 화학물질 용액의 관리 및 관제의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 누액 감지 장치
110,210,310,410,510 : 누액 감지 센서
111 : 기저층 111a : 검출부
111b : 인출부 112 : 제1전극층
113 : 제2전극층 114 : 보호층
115 : 개구부 120 : 제어기
121 : 전원공급부 122 : 정전용량 산출부
123 : 누액 판단부 124 : 표시부
125 : 알람부 126 : 통신부

Claims (14)

  1. 기저층;
    상기 기저층 상에 형성되는 제1전극층; 및
    상기 기저층 상에 상기 제1전극층과 일정간격 이격되어 형성되는 제2전극층을 포함하며,
    상기 제1전극층으로 일정한 주파수를 갖는 전압이 인가되고,
    상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에서 검출되는 용액에 의해 형성되는 정전용량에 따라 물과 화학물질 용액을 구분하여 감지하는 누액 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극층과 상기 제2전극층은 요철 형상으로 형성되는 검출부 및 일직선 형상으로 형성되는 인출부를 포함하거나, 일직선 형상으로 형성되거나, 적어도 일부가 곡선의 나선형 형상 또는 라운드 형상으로 형성되는 누액 감지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극층 및 상기 제2전극층을 덮도록 상기 기저층 상에 형성되는 보호층을 더 포함하는 누액 감지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층의 일부가 노출되도록 개구를 갖는 누액 감지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 물에 대한 상기 화학물질 용액의 정전용량 비율은 50배 이상 또는 1/50배 이하인 누액 감지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기저층은 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 나일론 수지, 폴리비닐클로라이드 수지, 폴리아세탈계 수지, 알키드계 수지, 폴리이미드계 수지 및 테프론계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 누액 감지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극층 및 상기 제2전극층은 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄, 스테인리스(SUS) 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 그라핀 및 그라파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 카본류 중 하나를 포함하는 누액 감지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학물질 용액은 알칼리성 용액, 산성 용액, 오일류 및 유기용제 중 적어도 하나를 포함하는 누액 감지 센서.
  9. 옥외의 화학물질 저장고나 이송관 또는 그 주변에 설치되거나, 화학물질을 이용하는 기계 장치의 하부에 일정 면적 내에 설치되는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 누액 감지 센서;
    상기 제1전극층에 일정한 주파수를 갖는 전압을 공급하는 전원공급부;
    상기 공급된 전압에 의해 상기 제2전극층에서 검출되는 전압에 따라 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이의 정전용량을 산출하는 정전용량 산출부; 및
    상기 산출된 정전용량에 따라 누액의 종류가 물 및 화합물질 용액 중 어느 것인지를 판단하는 누액 판단부;를 포함하는 누액 감지 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정전용량 산출부는 상기 누액에 의해 상기 제2전극층에서 검출된 전압이 상기 공급된 전압의 피크 전압에 도달하는 시간에 따라 상기 정전용량을 산출하는 누액 감지 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전원공급부는 0.5~2㎑의 주파수의 구형파 또는 사인파로 상기 전압을 공급하는 누액 감지 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 누액 판단부가 상기 화학물질 용액을 감지한 경우, 외부로 알람하는 알람부를 더 포함하는 누액 감지 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 누액 판단부가 상기 화학물질 용액을 감지한 경우, 원격지의 관제소로 통지하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 정전용량 산출부는 상기 통신부를 통하여 상기 관제소로부터 원격제어에 의해 리셋되는 누액 감지 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 산출된 정전용량을 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 누액 감지 장치.
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