KR101696760B1 - The smart tendon using the cabon nanotube fiber - Google Patents

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KR101696760B1
KR101696760B1 KR1020160048366A KR20160048366A KR101696760B1 KR 101696760 B1 KR101696760 B1 KR 101696760B1 KR 1020160048366 A KR1020160048366 A KR 1020160048366A KR 20160048366 A KR20160048366 A KR 20160048366A KR 101696760 B1 KR101696760 B1 KR 101696760B1
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이영학
강성준
김민숙
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a tendon used as a tensioning material in structures including a precast concrete structure, a cable stayed bridge, or a suspension bridge. A smart tendon (100) using a high-strength carbon nanotube fiber according to the present invention includes: a central steel wire (110) placed at its center; and multiple external steel wires (120) arranged to surround the central steel wire (110) and arranged to be mutually twisted, each being arranged in parallel with the central steel wire (110). The central steel wire (110) or the external steel wire (120) is formed by the use of the high-strength carbon nanotube fiber for a mechanical performed to be ensured. A measuring instrument (not illustrated) is connected to one end of the central steel wire (110) or the external steel wire (120) and the central steel wire (110) or the external steel wire (120) functions as a sensor such that a measurement factor acting on the central steel wire (110) or the external steel wire (120) is measured by the measuring instrument (not illustrated) and quantitatively confirmed.

Description

탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈{The smart tendon using the cabon nanotube fiber} [0001] The present invention relates to a smart tendon using a carbon nanotube fiber,

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure), 사장교(cable stayed bridge, 斜張橋) 또는 현수교(suspension bridge, 懸垂橋)를 포함한 구조물에 긴장재로써 사용되는 텐돈(tendon)에 관한 것으로, The present invention relates to a tendon used as a tension member in a structure including a precast concrete structure, a cable stayed bridge, and a suspension bridge,

강선을 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작하여 역학적 성능을 확보하여 구조 부재에 압축력을 가하는 기존 강연선의 역할을 수행할 수 있도록 함과 동시에, 강선의 일단에는 계측기가 연결되어 계측기를 통하여 강선에 작용하는 각각의 계측요인을 계측하여 정량적으로 확인할 수 있도록 강선이 센서 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 이용한 스마트 텐돈과, The steel wire is made of high-strength carbon nanotube fiber to ensure the mechanical performance, so that it can serve as an existing steel wire which exerts a compressive force on the structural member. At the same time, an instrument is connected to one end of the steel wire, Wherein the steel wire serves as a sensor so as to measure and quantitatively measure the measurement factors of the carbon nanotube fibers,

탄소 나노튜브 섬유의 전도율 변화를 이용한 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈에 관한 것이다.The present invention relates to a smart tendon using carbon nanotube fibers using a change in conductivity of carbon nanotube fibers.

일반적으로 프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure), 사장교(cable stayed bridge, 斜張橋) 또는 현수교(suspension bridge, 懸垂橋)를 포함한 구조물에는 긴장재로써 텐돈(tendon)이 설치되고 상기 텐돈(tendon)을 인장하여 장착구로 고정한다.Generally, a structure including a precast concrete structure, a cable stayed bridge, or a suspension bridge is provided with a tendon as a tension member and the tendon Tension and fix it to the mounting hole.

상기 텐돈(tendon)은 상시 많은 인장력이 작용하여 역학적 성능을 확보함과 동시에 상시 정밀한 계측이 필요하며,The tendon is always subjected to a tensile force to ensure mechanical performance, and precise measurement is required at all times,

특히 프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure)에서는 포스트텐션 방식 또는 프리텐션 방식을 막론하고 콘크리트 내부의 긴장력, 온도, 진동, 응력/변형률 등의 변화에 따른 균열 등의 하자가 발생하므로 상기 긴장력, 온도, 진동, 응력/변형률 등의 계측요인의 상시 정밀한 계측이 필요하다.Particularly, in a precast concrete structure, defects such as cracks due to changes in tensile strength, temperature, vibration, stress / strain, etc. of the concrete, whether it is the post tension method or the pretension method, Vibration, stress / strain, and so on.

이에 본 발명자는 상술한 필요성을 인식하여 텐돈(tendon)이 역학적 성능을 확보한 ‘긴장재’로써 그리고 계측요인을 계측하는 ‘센서’로써 동시에 역할을 수행할 수 있도록 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈을 개발하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have recognized that the above-mentioned necessity has been met so that smart tendons using high-strength carbon nanotube fibers as a 'tense material' in which tendons have secured mechanical performance and as a 'sensor' .

[문헌 1] 대한민국 등록실용신안 제20-0296024호 ‘피씨강연선으로 형성된 치구가 부착되어 있는 텐돈 제품’, 2002년11월22일.[Patent Document 1] Utility Model No. 20-0296024 registered in the Republic of Korea, "Tendon Product with Fixture formed by PC Strand", November 22, 2002. [문헌 2] 대한민국 공개특허 제10-2014-0022403호 ‘멀티-텐돈 케이블용 앵커링 장치’, 2014년02월24일[Patent Document 2] Korean Patent Publication No. 10-2014-0022403 'Anchoring Device for Multi-Tendon Cable', February 24, 2014

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 구조물에 긴장재로써 사용되는 텐돈(tendon)에 관한 것으로, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the related art. The purpose of the present invention relates to a tendon used as a tension member in a structure,

강선을 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작하여 역학적 성능을 확보하며, 강선의 일단에는 계측기가 연결되어 계측기를 통하여 강선에 작용하는 계측요인을 계측하여 정량적으로 확인할 수 있도록 강선이 센서 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈을 제공하고자 한다. The steel wire serves as a sensor so that the mechanical strength can be secured by fabricating the steel wire with high strength carbon nanotube fiber and a measuring instrument connected to one end of the steel wire to measure the measuring factor acting on the steel wire through the measuring instrument and to quantitatively confirm it To provide smart tendons using high strength carbon nanotube fibers.

더불어 탄소 나노튜브 섬유의 전도율 변화를 이용한 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈을 제공하고자 한다.In addition, we intend to provide smart tendon using carbon nanotube fibers using the change in conductivity of carbon nanotube fibers.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure), 사장교(cable stayed bridge, 斜張橋) 또는 현수교(suspension bridge, 懸垂橋)를 포함한 구조물에 긴장재로써 사용되는 텐돈(tendon)에 관한 것으로,In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a method of manufacturing a tandon (tandon) structure, which is used as a tension member in a structure including a precast concrete structure, a cable stayed bridge or a suspension bridge tendon,

중심에 배치되는 중심강선(110); 상기 중심강선(110)을 다수개가 감싸는 형태로 배열되되 각기 상기 중심강선(110)과 나란히 배열되고 상호간에 꼬이는 형상으로 배열되는 다수개의 외부강선(120);을 포함하여 구성되되,A center strand 110 disposed centrally; And a plurality of outer steel wires 120 arranged in a manner to surround a plurality of the center steel wires 110 and arranged in parallel with each other with the center steel wires 110 arranged in a mutually twisted shape,

상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)은 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작되어 역학적 성능을 확보하며, 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)의 일단에는 계측기(미도시)가 연결되어 상기 계측기(미도시)를 통하여 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)에 작용하는 계측요인을 계측하여 정량적으로 확인할 수 있도록 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)이 센서 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100)에 관한 것이다.The center steel wire 110 or the outer steel wire 120 is made of high strength carbon nanotube fibers to ensure mechanical performance and a meter (not shown) is installed at one end of the center steel wire 110 or the outer steel wire 120 The center steel wire 110 or the outer steel wire 120 is connected to the center steel wire 110 or the outer steel wire 120 through the meter to measure and quantitatively measure the measurement factors acting on the center steel wire 110 or the outer steel wire 120. [ The present invention relates to a smart tendon 100 using high strength carbon nanotube fibers.

또한, 프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure), 사장교(cable stayed bridge, 斜張橋) 또는 현수교(suspension bridge, 懸垂橋)를 포함한 구조물에 긴장재로써 사용되는 텐돈(tendon)에 관한 것으로,The present invention also relates to a tendon used as a tension member in a structure including a precast concrete structure, a cable stayed bridge, and a suspension bridge,

중심에 배치되는 텐돈(110`); 상기 텐돈(110`)의 중심에 삽입되거나 외부면에 부착된 탄소 나노튜브 섬유(120`);를 포함하여 구성되되,A centrally disposed tendon 110 '; And carbon nanotube fibers 120 'inserted into the center of the tendon 110' or attached to an outer surface thereof,

상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 단부에는 계측기(미도시)가 연결되어,A meter (not shown) is connected to the end of the carbon nanotube fibers 120 '

상기 텐돈(110`)의 변형에 따라 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 인장변형 또는 곡률변형 시 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 전도율 변화를 통하여 상기 텐돈(110`)의 변형을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`)에 관한 것이다.The deformation of the carbon nanotube fiber 120 'or the deformation of the carbon nanotube fiber 120' during the deformation of the carbon nanotube fiber 120 'according to the deformation of the tendon 110' The present invention relates to a smart tendon 100 using carbon nanotube fibers.

본 발명에 따르면 강선을 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작하여 역학적 성능을 확보하며, 강선의 일단에는 계측기가 연결되어 계측기를 통하여 강선에 작용하는 계측요인을 계측하여 정량적으로 확인할 수 있도록 강선이 센서 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈을 제공한다.According to the present invention, the steel wire serves as a sensor so that mechanical strength can be secured by fabricating the steel wire with high-strength carbon nanotube fiber, and a measuring instrument is connected to one end of the steel wire to measure and measure quantitative factors acting on the steel wire through the meter The present invention provides a smart tendon using high-strength carbon nanotube fibers.

더불어 탄소 나노튜브 섬유의 전도율 변화를 이용한 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈을 제공한다.In addition, we provide smart tendons using carbon nanotube fibers using the change in conductivity of carbon nanotube fibers.

도 1은 본 발명의 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈의 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 고강도 탄소 나노튜브 섬유 및 상기 고강도 탄소 나노튜브 섬유의 집합체인 본 발명의 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈의 사시도이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈의 실시예이다.
도 6 내지 9는 본 발명에 사용되는 탄소 나노튜브 섬유의 시험예이다.1 is a perspective view and a cross-sectional view of a smart tendon using high strength carbon nanotube fibers of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a smart tendon using high-strength carbon nanotube fibers according to the present invention and an aggregate of the high-strength carbon nanotube fibers according to the present invention.
Figs. 3 to 5 show examples of smart tendons using the carbon nanotube fibers of the present invention.
6 to 9 are test examples of carbon nanotube fibers used in the present invention.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1(a)는 본 발명의 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈의 사시도이고 도 1(b)는 단면도이다.Fig. 1 (a) is a perspective view of a smart tendon using high-strength carbon nanotube fibers according to the present invention, and Fig. 1 (b) is a sectional view.

그리고 도 2(a)는 본 발명에 사용되는 고강도 탄소 나노튜브 섬유이고 도 2(b)는 상기 고강도 탄소 나노튜브 섬유의 집합체인 본 발명의 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈의 사시도이다.FIG. 2 (a) is a high-strength carbon nanotube fiber used in the present invention, and FIG. 2 (b) is a perspective view of a smart tendon using the high-strength carbon nanotube fiber of the present invention as an aggregate of the high-strength carbon nanotube fibers.

본 발명의 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100)은 프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure), 사장교(cable stayed bridge, 斜張橋) 또는 현수교(suspension bridge, 懸垂橋)를 포함한 구조물에 긴장재로써 사용되는 텐돈(tendon)에 관한 것으로,The smart tendon 100 using the high strength carbon nanotube fibers of the present invention can be applied to a structure including a precast concrete structure, a cable stayed bridge, or a suspension bridge, And more particularly, to a tendon used as a < RTI ID = 0.0 >

중심에 배치되는 중심강선(110); 및, 상기 중심강선(110)을 다수개가 감싸는 형태로 배열되되 각기 상기 중심강선(110)과 나란히 배열되고 상호간에 꼬이는 형상으로 배열되는 다수개의 외부강선(120);을 포함하여 구성되되,A center strand 110 disposed centrally; And a plurality of outer steel wires 120 arranged in a manner to surround a plurality of the center steel wires 110 and arranged in parallel with each other with the center steel wires 110 arranged in a mutually twisted shape,

상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)은 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작되어 역학적 성능을 확보하며,The center steel wire 110 or the outer steel wire 120 is made of high-strength carbon nanotube fibers to ensure mechanical performance,

상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)의 일단에는 계측기(미도시)가 연결되어 상기 계측기(미도시)를 통하여 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)에 작용하는 계측요인을 계측하여 정량적으로 확인할 수 있도록 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)이 센서 역할을 하는 것을 특징으로 한다.A meter (not shown) is connected to one end of the center steel wire 110 or the outer steel wire 120 to measure a measurement factor acting on the center steel wire 110 or the outer steel wire 120 through the meter The center steel wire 110 or the outer steel wire 120 serves as a sensor so that the center wire 110 or the outer steel wire 120 can be checked quantitatively.

부연하면, 상기 중심강선(110) 및 상기 외부강선(120)은 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작되어 기존의 강연선을 대신하여 긴장재로써 구조적 역할을 하는 역학적 성능을 확보하는 것이다.In other words, the center steel wire 110 and the outer steel wire 120 are made of high-strength carbon nanotube fibers to secure a mechanical performance as a structural member instead of a conventional steel wire.

나노섬유는 섬유기술에 나노기술을 접목해 기존 섬유소재와는 전혀 다른 독특한 기능을 가진 섬유로써 굵기가 수십에서 수백 nm(10억분의 1m)에 불과한 초극세사(超極細絲)를 말한다. 보통 섬유와 달리 고분자물질에 전기 및 유체역학적 힘을 가해, 원료물질 내부에서 전기적 반발력에 의해 분자들이 뭉치도록 유도하여 용액 상태의 폴리머(polymer)를 순간적으로 섬유형태로 방사하는 전기방사(electrospinning)방식을 통해 생산한다. 옷감의 미세기공(공기구멍)이 불과 30~40nm(나노미터)에 불과한 나노섬유는 미세입자나 박테리아는 통과하지 못하게 하면서 내부의 땀은 배출시키는 호흡성이 있어 세균의 침투를 막아주기 때문에 생화학 방어의복 제조분야나 수술용 가운·마스크·환자복 등의 의료용 섬유(Medi-Tex), 고기능성 스포츠웨어 분야에 상용화되어 있다. 또한 나노섬유는 인공혈관이나 봉합사, 인공심장 같은 수술에 이용되는데, 생분해성 봉합사(絲)나 인공신장용 여과막 등은 사용화되어 있고, 향후 생체조직과 흡사하게 만든 인공단백질로 나노섬유를 만들어 인조피부나 인공혈관·인공신장 투석망 등의 첨단 의료용품 분야에서도 응용이 가능하다. 이 외에도 환경·에너지 부품소재·전기전자소재와 같은 첨단 산업의 핵심소재로 사용된다.Nanofibers combine nanotechnology with fiber technology and have unique functions that are completely different from conventional fiber materials. They are ultra-fine fibers with a thickness of only a few tens to several hundreds of nanometers (one billionth of a meter). Unlike ordinary fibers, electrospinning method in which electric and hydrodynamic forces are applied to a polymer material to induce the molecules to aggregate by electric repulsive force inside the raw material, and the polymer in a solution state is instantaneously radiated into a fiber form . Nanofibers, which are only 30 to 40 nanometers (nanometer) in micro pores (air holes) of cloth, are resistant to penetration of micro-particles and bacteria, (Medi-Tex) such as surgical gowns, masks, and hospital gowns, and high-performance sports wear. In addition, nanofibers are used for surgery such as artificial blood vessels, sutures, and artificial heart. Biodegradable sutures and filtration membranes for artificial kidneys are used, and nanofibers are made of artificial proteins made to resemble living tissues. It is also applicable to advanced medical supplies such as skin, artificial blood vessels, artificial kidney dialysis nets, and the like. In addition, it is used as a core material for high-tech industries such as environment, energy component materials, electric and electronic materials.

이에 본 발명자는 상술한 특징으로 가지는 나노섬유를 탄소 또는 탄소섬유를 이용하여 제작하고 고강도의 역학적 성능을 부가함과 동시에 센서로써의 역할을 수행할 수 있도록 본 발명의 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100)을 개발하였다.Therefore, the inventor of the present invention has developed a smart fiber using the carbon nanotube fiber of the present invention in order to fabricate the nanofibers having the above-mentioned characteristics by using carbon or carbon fiber, to add high mechanical strength, Tendon 100 was developed.

그리고 상기 다수개의 외부강선(120)은 제1 내지 6강선(121, 122, 123, 124, 125, 126)으로 구분되고, The plurality of outer steel wires 120 are divided into first to sixth steel wires 121, 122, 123, 124, 125 and 126,

상기 제1 내지 6강선(121, 122, 123, 124, 125, 126)은 각각 긴장력, 온도, 진동, 응력/변형률을 포함한 상기 계측요인을 계측하는 센서 역할을 하는 것을 특징으로 한다. The first to sixth steel wires 121, 122, 123, 124, 125, and 126 each serve as a sensor for measuring the measurement factors including stress, temperature, vibration, and stress / strain.

텐돈(tendon)의 긴장력 손실은 구조물의 큰 변형을 발생시키므로 긴장력 손실을 확인할 수 있는 계측 시스템이 필요하며, 프리캐스트 콘크리트 구조는 에너지 효율의 확인이 중요하므로 단열 및 내부 결로 현상을 확인할 수 있는 계측 시스템이 필요하다. Since the tendon loss of the tendon causes large deformation of the structure, it is necessary to have a measuring system which can confirm the loss of the tension. Precast concrete structure is important to confirm the energy efficiency, Is required.

또한 층간 소음 등의 문제로 쾌적한 거주환경에 대한 요구가 증가하므로 지속적인 진동 계측을 통해 일상적인 관리가 필요하며, 건축물 사용 연한에 따른 구조부재의 손상을 계측하고 구조부재의 결함 등의 계측으로 건강한 건축물을 유지하는 것이 필요하다.In addition, since the demand for a comfortable living environment increases due to the problems of the interlayer noise, it is necessary to carry out daily management through continuous vibration measurement, and the damage of the structural member according to the use period of the building is measured, .

따라서 본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족하는 다기능 모니터링 시스템을 구축할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the present invention is advantageous in that a multifunction monitoring system that meets the above-mentioned needs can be constructed.

그리고 상기 중심강선(110)과 상기 외부강선(120)의 결합체를 감싸는 피복재(130);가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.And a covering material 130 surrounding the combination of the center steel wire 110 and the outer steel wire 120.

도 3 내지 5는 본 발명의 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈의 실시예이고, 도 6 내지 9는 본 발명에 사용되는 탄소 나노튜브 섬유의 시험예이다.FIGS. 3 to 5 show examples of smart tendons using the carbon nanotube fibers of the present invention, and FIGS. 6 to 9 are test examples of carbon nanotube fibers used in the present invention.

본 발명의 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`)은,The smart tendon 100 'using the carbon nanotube fibers of the present invention,

프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure), 사장교(cable stayed bridge, 斜張橋) 또는 현수교(suspension bridge, 懸垂橋)를 포함한 구조물에 긴장재로써 사용되는 텐돈(tendon)에 관한 것으로,A tendon used as a tension member in a structure including a precast concrete structure, a cable stayed bridge, and a suspension bridge,

중심에 배치되는 텐돈(110`);A centrally disposed tendon 110 ';

도 3(a)와 같이 상기 텐돈(110`)의 중심에 삽입되거나 도 3(b) 및 (c)와 같이 외부면에 부착된 탄소 나노튜브 섬유(120`);를 포함하여 구성되되,Carbon nanotube fibers 120 'inserted into the center of the tendon 110 as shown in FIG. 3 (a) or attached to the outer surface as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c)

상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 단부에는 계측기(미도시)가 연결되어,A meter (not shown) is connected to the end of the carbon nanotube fibers 120 '

상기 텐돈(110`)의 변형에 따라 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 인장변형 또는 곡률변형 시 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 전도율 변화를 통하여 상기 텐돈(110`)의 변형을 감지할 수 있는 것을 특징으로 한다.The deformation of the carbon nanotube fiber 120 'or the deformation of the carbon nanotube fiber 120' during the deformation of the carbon nanotube fiber 120 'according to the deformation of the tendon 110' .

그리고 상술한 바와 같이, 상기 텐돈(110`)은 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작되어 기존의 강연선을 대신하여 긴장재로써 역학적 성능을 확보하는 중심강선(110) 및 외부강선(120)으로써, 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)의 일단에는 계측기(미도시)가 연결되어 상기 계측기(미도시)를 통하여 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)에 작용하는 계측요인을 계측하여 정량적으로 확인할 수 있도록 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)이 센서 역할을 할 수 있다.As described above, the tendon 110 'is a center steel wire 110 and an outer steel wire 120 which are made of high-strength carbon nanotube fibers and substitute for existing steel wires to ensure mechanical performance as a tensile material. (Not shown) is connected to one end of the outer steel wire 120 or the outer steel wire 120 to measure a measurement factor acting on the center steel wire 110 or the outer steel wire 120 through the meter The center steel wire 110 or the outer steel wire 120 may serve as a sensor for quantitative confirmation.

이때, 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 도 3(b)에 도시된 바와 같이 상기 텐돈(110`)의 외부면에 상기 텐돈(110`)의 길이방향으로 부착되거나 도 3(c)에 도시된 바와 같이 나선으로 부착될 수 있다.3 (b), the carbon nanotube fibers 120 'are attached to the outer surface of the tendon 110' in the longitudinal direction of the tendon 110 ', or as shown in FIG. 3 (c) And may be attached by a spiral as shown.

본 발명의 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`)은 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 상기 텐돈(110`)의 외부면에 부착될 때, PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용하여 PDMS접착층(200)을 형성한다. The smart tendon 100 using the carbon nanotube fiber of the present invention can be manufactured by using PDMS adhesive layer (PDMS) by using PDMS (Polydimethylsiloxane) when the carbon nanotube fibers 120 are attached to the outer surface of the tendon 110 ' 200 are formed.

이때 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 상기 PDMS접착층(200) 내부에 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 결합(結合)되는 것이 바람직하다.At this time, as shown in FIG. 5 (a), it is preferable that the carbon nanotube fibers 120 'are coupled (bonded) to the PDMS adhesive layer 200.

그리고 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 상기 텐돈(110`)의 외부면에 나선으로 부착된 후, 반도체소재(130`)가 둘러싸고, 상기 반도체소재(130`) 외부면에 다른 탄소 나노튜브 섬유(120``)가 나선으로 부착되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 4 (a), after the carbon nanotube fibers 120 'are attached to the outer surface of the tendon 110' by a spiral, the semiconductor material 130 'surrounds the carbon nanotube fibers 120' The carbon nanotube fibers 120 'are attached to the outer surface of the carbon nanotube bundle 130' by spirals.

도 5(b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예는, 상기 PDMS접착층(200)은 상기 텐돈(110`)의 외부면의 제1접착층(210);과 상기 제1접착층(210) 외부면의 제2접착층(230);으로 구분되고,5 (b), the PDMS adhesive layer 200 may include a first adhesive layer 210 on the outer surface of the tendon 110 'and a second adhesive layer 210 on the outer surface of the first adhesive layer 210' And a second adhesive layer 230 on the outer surface,

상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 하부는 제1접착층(210) 상부에 결합(結合)되고 상부는 상기 제2접착층(230) 하부에 결합(結合)되는 것을 특징으로 한다.The lower portion of the carbon nanotube fibers 120 is coupled to the upper portion of the first adhesive layer 210 and the upper portion of the carbon nanotube fibers 120 is coupled to the lower portion of the second adhesive layer 230.

그리고 도 5(c)에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예는, 상기 PDMS접착층(200)은 상기 텐돈(110`)의 외부면의 제1접착층(210);과 상기 제1접착층(210) 외부면의 제2접착층(230);으로 구분되고,5 (c), the PDMS adhesive layer 200 may include a first adhesive layer 210 on the outer surface of the tendon 110 'and a second adhesive layer 210 on the outer surface of the first adhesive layer 210' And a second adhesive layer 230 on the outer surface,

상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)는 제1접착층(210) 외부에 설치되면서 상기 제2접착층(230)에 결합(結合)되는 것을 특징으로 한다.The carbon nanotube fibers 120 'are attached to the second adhesive layer 230 while being installed outside the first adhesive layer 210.

도 6 내지 9는 본 발명에 사용되는 탄소 나노튜브 섬유의 시험결과를 도시한 것으로 써,6 to 9 show test results of the carbon nanotube fibers used in the present invention,

구체적으로 도 6 및 7은 탄소 나노튜브 섬유의 인장력 변화에 따른 전도율 변화를 계측한 것이고, 도 8 및 9는 탄소 나노튜브 섬유의 굽힘에 따른 전도율 변화를 계측한 것이다.Specifically, FIGS. 6 and 7 are graphs showing the change in conductivity according to a tensile force change of carbon nanotube fibers, and FIGS. 8 and 9 are graphs showing changes in conductivity with bending of carbon nanotube fibers.

따라서 본 발명의 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`)은 여러 변형인자 중 적어도 인장력(긴장력)과 굽힘에 대한 센서로 탄소 나노튜브 섬유를 사용할 수 있음을 위 시험결과가 입증한 것이다.Accordingly, the test result proves that the smart tendon 100 'using the carbon nanotube fiber of the present invention can use carbon nanotube fibers as a sensor for at least tensile force (tension) and bending among various deforming factors.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.It is therefore intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.

100: 고강도 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈
110: 중심강선
110`: 텐돈
120: 외부강선
120`: 탄소 나노튜브 섬유
121: 제1강선
122: 제2강선
123: 제3강선
124: 제4강선
125: 제5강선
126: 제6강선
130: 피복재
130`: 반도체소재
200: PDMS접착층
210: 제1접착층
230: 제2접착층100: Smart Tendon using high-strength carbon nanotube fibers
110: center steel wire
110`: Tendon
120: outer liner
120`: Carbon nanotube fiber
121: 1st liner
122: 2nd liner
123: Third wire
124: Fourth liner
125: Fifth strand
126: Sixth liner
130: Cover material
130`: Semiconductor material
200: PDMS adhesive layer
210: first adhesive layer
230: second adhesive layer

Claims (7)

프리캐스트 콘크리트 구조(precast concrete structure), 사장교(cable stayed bridge, 斜張橋) 또는 현수교(suspension bridge, 懸垂橋)를 포함한 구조물에 긴장재로써 사용되는 텐돈(tendon)에 관한 것으로,
중심에 배치되는 텐돈(110`);
상기 텐돈(110`)의 중심에 삽입되거나 외부면에 부착된 탄소 나노튜브 섬유(120`);
를 포함하여 구성되되,
상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 단부에는 계측기(미도시)가 연결되어,
상기 텐돈(110`)의 변형에 따라 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 인장변형 또는 곡률변형 시 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)의 전도율 변화를 통하여 상기 텐돈(110`)의 변형을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하고,
상기 텐돈(110`)은 고강도 탄소 나노튜브 섬유로 제작되어 기존의 강연선을 대신하여 긴장재로써 역학적 성능을 확보하는 중심강선(110) 및 외부강선(120)으로써, 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)의 일단에는 계측기(미도시)가 연결되어 상기 계측기(미도시)를 통하여 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)에 작용하는 계측요인을 계측하여 정량적으로 확인할 수 있도록 상기 중심강선(110) 또는 상기 외부강선(120)이 센서 역할을 하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`).
A tendon used as a tension member in a structure including a precast concrete structure, a cable stayed bridge, and a suspension bridge,
A centrally disposed tendon 110 ';
Carbon nanotube fibers 120 'inserted into the center of the tendon 110' or attached to an outer surface thereof;
, ≪ / RTI >
A meter (not shown) is connected to the end of the carbon nanotube fibers 120 '
The deformation of the carbon nanotube fiber 120 'or the deformation of the carbon nanotube fiber 120' during the deformation of the carbon nanotube fiber 120 'according to the deformation of the tendon 110' And is characterized in that,
The tendon 110 'is a center steel wire 110 and an outer steel wire 120 which are made of high strength carbon nanotube fibers and are used as a tension material instead of a conventional steel wire to ensure mechanical performance. A measuring instrument (not shown) is connected to one end of the steel wire 120 to measure and measure the measurement factors acting on the center steel wire 110 or the outer steel wire 120 through the meter (not shown) Wherein the center steel wire (110) or the outer steel wire (120) serves as a sensor.
제1항에서,
상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 상기 텐돈(110`)의 외부면에 상기 텐돈(110`)의 길이방향으로 부착되거나 나선으로 부착되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`).
The method of claim 1,
Wherein the carbon nanotube fibers 120 'are attached to the outer surface of the tendon 110' in the longitudinal direction of the tendon 110 'or attached to the outer surface of the tendon 110' with a spiral. `).
제1항 또는 제2항에서,
상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 상기 텐돈(110`)의 외부면에 부착될 때,
PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용하여 PDMS접착층(200)을 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`).
3. The method according to claim 1 or 2,
When the carbon nanotube fibers 120 'are attached to the outer surface of the tendon 110'
A smart tendon (100 ') using carbon nanotube fibers, wherein the PDMS adhesive layer (200) is formed using PDMS (polydimethylsiloxane).
제2항에서,
상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 상기 텐돈(110`)의 외부면에 나선으로 부착된 후, 반도체소재(130`)가 둘러싸고, 상기 반도체소재(130`) 외부면에 다른 탄소 나노튜브 섬유(120``)가 나선으로 부착되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`).
3. The method of claim 2,
The carbon nanotube fibers 120 are attached to the outer surface of the tendon 110 in a spiral manner and then the semiconductor material 130 surrounds the carbon nanotube fibers 120, (120 ') is attached by a spiral. The smart tendon (100') using the carbon nanotube fiber.
제3항에서,
상기 PDMS접착층(200) 내부에 상기 탄소 나노튜브 섬유(120`)가 결합(結合)되어 위치하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 섬유를 사용한 스마트 텐돈(100`).
4. The method of claim 3,
Wherein the carbon nanotube fibers 120 'are bonded to the inside of the PDMS adhesive layer 200 and are positioned.
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