KR100950806B1 - 부유식 파고계 및 그 파고계를 이용한 이상 파고 및 주기경고방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조 및 설치가 간단하고 휴대가 용이하며 저렴한 반면 파고를 정확히 측정할 수 있는 부유식 파고계 및 그 파고계를 이용한 경고방법을 제공한다. 그 부유식 파고계는 하부체(12)와 상부체(14)로 이루어진 부유체(10); 그 부유체(10)의 상부체(14)의 상단에 일체로 구비되는 인덱스부(20); 부유체(10)의 하부체(12)의 내측 하부에 내장되는 중량체(30); 부유체(10)의 상부체(14)에 길이방향으로 일체적으로 배치되는 측정부재(40);부유체(10)의 하부체(12)의 내부의 상기 중량체(30)에 지지 설치되는 브래킷(50); 정된 진폭 또는 파고를 실시간으로 수신하여 저장하기 위해 브래킷(50)에 설치되는 메모리(60); 메모리(60)에 저장된 진폭 또는 파고를 제어부(C)로 송신하기 위해 상기 브래킷(50)에 설치되는 안테나(70); 및 메모리(60)에 전원을 공급하기 위해 상기 브래킷(50)에 설치되는 배터리(80)로 구성된다.

부유식 파고계, 진폭, 주기, 메모리, 부유체

Description

부유식 파고계 및 그 파고계를 이용한 이상 파고 및 주기 경고방법{A Floating type Wave Height Meter and Method for Warning Abnormal Wave and Period}

본 발명은 부유식 파고계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조 및 설치가 간단하고 휴대가 용이하며 저렴한 반면 파고를 정확히 측정할 수 있어 신뢰성이 향상되는 부유식 파고계에 관한 것이며, 또한 이와 같은 부유식 파고계를 이용한 이상 파고 및 주기 경고방법에 관한 것이다.

일반적으로 해상 및 연안에서 해상조사(meteorological observation)는 해양구조물, 해양환경, 어로, 항해안전, 기상현상 등 해양의 제현상을 규명하기 위해 해양, 항만 조사에 필수 불가결한 중요한 항목이다. 이와 같은 해양 또는 항만 조사에서 가장 중요하고 기초적으로 이루어져 하는 것이 파고의 측정이다.

이와 같이 파고를 측정하는 데는 크게 해면의 변화에 따르는 물리량의 변화를 계측하여 이로부터 간접적인 해면의 승강을 구하는 간접계측법과, 해면의 승강을 직접 계측하는 직접계측법으로 구분된다. 여기서 간접계측법으로는 기압의 변화를 이용하는 방식과, 부표식 파고계를 사용하며 가속도 변화를 이용하는 방식과, 부력식 파고계를 사용하는 방식과, 수압식 파고계를 사용하는 방식 등이 있다. 반면에, 직접 계측법으로는 표주법, 실체사진법, 실체시식 파고계, 스파디아식 파고계를 사용하는 광학적 방식과, 수중발사형 초음파식 파고계, 공중발사형 초음파식 파고계를 사용하는 음향학적 방식과, 부저식 파고계를 사용하는 기계적 방식과, 평행선식 파고계, 저항식 파고계, 스텝식 파고계, 용량식 파고계를 사용하는 전기식 방식 등이 있다. 이와 같은 다양한 방식의 파고측정방식 및 그 파고측정방식에 적용되는 파고계들이 특허출원 제1995-72313호, 제2004-112191호, 제2004-44945호, 제2004-95027호, 제2004-24297호, 제2004-103161호, 제2002-78625호, 2005-107072호, 2005-111174호 등에 공지되어 있다.

그러나 위와 같은 다양한 파고 측정방식 및 그 방식에 이용되는 파고계는 다소의 문제점을 초래하는 것으로 나타났다. 먼저, 종래의 파고계들은 대부분 고정식으로서 사이즈가 대형이고 구성이 복잡하며 가격이 비싸고 유지 및 보수가 곤란 한 문제점이 있다.

또한, 사용방법이 복잡하고, 휴대가 어려울 뿐 아니라, 주변 환경 또는 분위기에 영향을 많이 받으므로 정확한 파고를 측정할 수 없어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 주목적은 구성이 간단하고 저렴하며 유지 보수가 간단한 부유식 파고계를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 사용이 간단하고 휴대가 용이하며 다양한 환경에 적용성이 우수하고 측정 신뢰성이 향상되는 부유식 파고계를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 하나의 주목적은 구성이 간단하고, 설치 및 사용이 용이하며, 휴대가 간편하고, 저렴한 부유식 파고계를 이용하여 이상 파고 또는 주기를 정확하게 실시간으로 경고할 수 있는 경고방법을 제공하는데 있다.

이 같은 목적들은, 바닷가의 적소에 설치되어 파고에 의한 상대운동으로 파고의 진폭 및 주기를 측정하기 위한 부유식 파고계에 있어서, 바닷가의 해수면에 부유방식으로 설치되며, 내측에 수용공간을 구비하는 원통형의 하부체와 그 하부체에 기밀 결합되는 상부체로 이루어진 부유체; 그 부유체의 설치위치 및 부유상태를 확인할 수 있도록, 부유체의 상부체의 상단에 일체로 구비되는 인덱스부; 부유체를 해수면에 안정적으로 수직 부유시키기 위해, 부유체의 하부체의 내측 하부에 내장되는 중량체; 부유체의 상하 이동에 의한 진폭의 변화를 용량식으로 감지하여 측정하기 위해, 부유체의 상부체에 길이방향으로 일체적으로 배치되는 측정부재; 부유체의 하부체의 내부의 중량체에 지지 설치되는 브래킷; 측정부재에 의해 측정된 진폭 또는 파고를 실시간으로 수신하여 저장하기 위해, 브래킷에 설치되는 메모리; 그 메모리에 저장된 진폭 또는 파고를 통제소, 메인컴퓨터, 작업장, 실험실 중 하나로 선택되는 곳의 제어부로 송신하기 위해, 브래킷에 설치되는 안테나; 및 메모리에 전원을 공급하기 위해 브래킷에 설치되는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계에 의해 달성될 수 있다.

또한 이 같은 목적들은, 부유식 파고계를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법에 있어서, 측정을 원하거나 작업 중인 바다의 영역을 정한 후 해당 영역의 경계 또는 주변에 부유식 파고계를 배치하는 단계; 설치된 각각의 파고계의 부유체의 상부체에 구비된 측정부재의 용량센서의 상하운동 또는 침수운동의 진폭을 와이어를 통해 메모리에 실시간으로 입력하여 저장하는 단계; 메모리에 저장되는 매순간의 진폭의 변화를 안테나를 통해 실시간으로 메인컴퓨터, 통제실, 작업실 중 하나로 선택되는 곳에 구비된 제어부로 전송하는 단계; 제어부에서 전송된 측정진폭과 제어부에 저장되거나 입력된 비교진폭을 비교하여 계산진폭을 산출하는 단계; 산출된 계산진폭과 제어부에 입력된 허용진폭범위를 비교하는 단계; 그 비교단계에서의 비교 결과 계산 진폭이 허용진폭범위내에 있으면 계속적으로 계산진폭과 허용진폭범위를 비교하는 단계; 및 계산진폭이 허용진폭범위를 벗어나면 통제실 또는 작업장 근처에 설치된 경고장치를 작동시켜 경고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 부유식 파고계 및 이 부유식 파고계를 이용한 경고방법에 의하면, 파고계의 전체적인 구조 및 구성이 간단하고, 사이즈가 작고 휴대하기 간편하여, 설치 및 취급이 용이하고, 가격이 저렴한 반면, 파고의 진폭을 정확히 측정할 수 있고 이를 토대로 파도의 이상 주기를 정확히 검출할 수 있으므로, 제품성, 경제성 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

또한, 다수의 파고계를 원하는 위치에 다양하게 설치하여, 파고 및 주기를 검출할 수 있어 이상 징후를 정확하게 경고할 수 있으므로 안전성이 향상되는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 부유식 파고계를 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 부유식 파고계가 조립된 상태를 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 부유식 파고계를 이용한 파고의 측정을 위해 모델링된 파고계의 파랑 작용하의 변위를 보여주는 실험도이고, 도 4는 도 3의 실험에서의 자유진동 수치해석 결과를 보여주는 그래프이며, 도 5는 도 3의 실험에서 주기 6초파 예보용을 적용한 파고계의 확대율을 보여주는 그래프이고, 도 6은 도 3의 실험에서의 주기 10초에서 확대율이 작은 경우의 주기별 확대율을 보여주는 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따른 부유식 파고계를 이용한 경고방법을 보여주는 순서도이다.

먼저 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 부유식 파고계는 부유 체(10)를 구비한다. 그 부유체(10)는 바다에 설치되거나 투척된 경우 일부가 해수면의 잠긴 상태로 수직하거나 직립자세를 유지할 수 있도록 상하방향으로 길게 형성된다. 물론, 그 부유체(10)는 내부에 후술되는 구성요소들이 설치 또는 장착될 수 있도록 설치공간을 구비하며, 바닷물이 침입될 수 없도록 완전한 방수를 이루는 것이 바람직하다.

그 부유체(10)는 내부로의 구성요소들의 설치의 용이함을 위해 2등분체, 즉 하부체(12)와, 그 하부체(12)에 분리 가능하게 결합될 수 있는 상부체(14)로 이루어질 수 있다. 하부체(12)는 대체로 원통형으로 형성되며, 상부에는 상기 상부체(14)의 하부가 방수방식으로 결합될 수 있는 결합부(122)가 형성된다, 그 결합부(122)는 나선 또는 다른 접속방식을 채용할 수 있다. 물론, 하부체(12)의 내측 하부에는 후술되는 중량체, 배터리, 회로, 등이 설치되는 설치부(124)가 형성된다.

이에 대응하게 상부체(14)는 부유체(10)전체의 안정적인 직립성을 위해 하부는 상기 하부체(12)의 직경과 동일한 직경을 갖는 몸체부(142)와, 그 몸체부(142)에 일체로 형성되며 그 직경이 상대적으로 작게 연장 형성되는 연장부(144)로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 몸체부(142)의 하부에는 상기 하부체(12)의 결합부(122)에 상응하거나 대응하게 형성되어 결합되는 체결부(146)가 형성되며, 연장부(144)의 외측에는 후술되는 측량센서가 설치될 수 있도록 길이방향으로 형성되는 장착홈(148)이 형성되는 것이 바람직하다.

한편 부유체(10)의 상부, 즉 상부체(14)의 상단에는 부유체의 설치위치 및 부유 상태를 확인할 수 있도록 인덱스부(20)가 일체로 구비될 수 있다. 그 인덱스 부(20)의 외관은 식별성을 위해 야광체로 형성되거나, 발광부(22)가 구비될 수 있다.

부유체(10)의 내측 하부, 즉 하부체(12)의 내측 하부에는 그 부유체(10)를 해수면에 안정적으로 직립시키기 위해 중량체(30)가 내장된다. 그 중량체(30)는 다양한 형태로 형성될 수 있는 바, 예컨대 도면에 도시된 바와 같이 베어링 또는 쇠구슬 형태로 제공되는 것이 바람직하지만, 적정 중량을 갖는 다른 형태로 제공될 수 도 있다.

또한, 부유체(10)의 상부체(14)의 외측에 형성된 장착홈(148)에는 부유체(10)의 상하 이동에 의한 진폭의 변화를 감지하여 측정하기 위해 측정부재(40)가 설치된다. 그 측정부재(40)는 부유체(10)가 상하로 또는 3차원적으로 해수면에서 운동하는 동안 해수에 담겨지거나 침수되는 깊이로 진폭의 정도를 측정하도록 구성되는 용량식 센서로 형성되는 것이 바람직하다.

물론, 그 측정부재(40)는 상부체(14)의 장착홈(148)에 해제가능하게 장착되는 용량센서(42)와, 그 용량센서(42)의 상단에 연결되며 후술되는 메모리에 연결되는 와이어(44)로 이루어진다. 그 와이어(44)는 물론 상부체(14)의 상단을 통해 그 부유체(10)의 내부로 연장되어 배설된다.

또한, 부유체(10)의 내부, 즉 하부체(12)의 내부의 상기 중량체(30)의 상부에는 후술되는 메모리, 배터리, 안테나 등의 구성요소를 안정적으로 설치 및 유지시킬 수 있도록 브래킷(50)이 구비된다. 그 브래킷(50)은 하부체(12)의 내측 하부에 견고하고 안정적으로 고정될 수 있도록 그 외경이 하부체(12)의 내경과 동일하 거나 유사하게 형성되는 것이 바람직하다.

그 브래킷(50)은 하부체(12)의 하부에 구비된 중량체(30)에 지지되는 원판형의 지지부재(52)와, 그 지지부재(52)의 주변에 일정간격으로 직립으로 구비되는 복수의 이격부재(54)와, 그 이격부재(54)의 상단에 고정되며 상기 지지부재(52)와 일정 간격을 이루는 커버부재(56)로 이루어진다. 여기서, 지지부재(52)에는 후술되는 메모리, 배터리, 안테나 등의 구성요소가 설치되며, 커버부재(56)는 이들 구성요소들을 차폐함은 물론 상기 측정부재(40)의 와이어(44)가 후술되는 메모리에 연결되도록 관통된다.

브래킷(50)에는 실제로 측정부재(40)에 의해 측정된 진폭 또는 주기를 수신하여 저장하기 위한 메모리(60)가 설치된다. 그 메모리(60)는 인쇄회로기판으로 형성되어, 측정부재에 의해 측정되는 진폭 또는 주기를 실시간으로 저장하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한 브래킷(50)의 지지부재(52)에는 그 메모리(60)에 저장된 진폭, 주기 또는 파고를 후술되는 바와 같이 통제소, 메인컴퓨터, 작업장 등에 구비된 제어부(C)에 실시간으로 전송하거나 경고할 수 있도록 안테나(70)가 설치된다. 물론, 이와 같은 안테나(70)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 그 안테나(70)를 통한 필요 장소로의 전송은 GPS를 이용하는 것이 바람직하지만, 다른 무선 송신방식을 통해 해당 위치로 적절하게 송신할 수 있음을 본 기술 분야의 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

물론, 브래킷(50)의 지지부재(52)에는 그곳에 설치된 메모리(60)의 원활하고 안정적인 작용을 위해 배터리(80)가 설치된다. 그 배터리(80)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 그 설치 위치도 다양하게 정해질 수 있다.

도 3 내지 도 5에 의하면, 본 발명에 따른 파고계를 모델링하여 파고계의 각각의 운동에 따른 진폭 및 주기를 산출하는 방식에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 다른 파고계를 모델링한 부유식 파고계의 상하운동을 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 정수면을 기준 점으로 두고 파랑 작용에 의한 수면의 변화를 아래 방향으로 x, 정지된 수면 하에서 파고계가 수면에 닿는 위치의 변화를 y, 정수면으로부터 임의의 지점을 z로 설정하였다.

이 상태에서, 파랑 작용에 의하여 주로 본 발명에 따른 부유체(10)의 상부체(14)의 연장부(144)에 해당하는 직경 d인 봉의 범위 또는 측정부재(42)에 해당하는 범위 내에서 파고계가 수면과 닿게 되며, 본 발명에 다른 파고계의 하부체(12)에 해당하는 직경이 D인 부분은 해수에 침수된 상태를 유지한다. 여기서, 파고계의 운동을 파악하기 위하여 Newton의 제 2법칙을 적용하면,

식중, m은 파고계의 질량, W는 파고계 무게, P는 부력, F는 마찰력, I는 부가질량에 의한 관성력이다.

도면에서와 같이, 수면이 닿는 직경 d인 파고계 위치에서 단면적이 A라면 다음 결과를 얻게 되며,

식중, m'은 부가 질량이며, c=ρgA, b는 선형 마찰 계수이다. 식 (2)를 정리하면,

식중, 여기서 m _v =m+m' 이다. 진폭이 a이고 각주파수가 ω인 규칙파가 작용한다면 식 (3)의 우변은 다음과 같이 정리되며,

여기서,

식중,

는 작용력이고,

은 힘과 파사이의 위상각이다. 따라서, 규칙파의 작용 하에서 운동방정식 (3)은

와 같이 결정된다.

한편, 파고계의 자유운동에 대해 살펴보면, 예컨대 파고계를 잔잔한 물에서 눌렀다 떼면 자유 진동을 하게 되는 데 그 진동 주기는 위 방정식 (7) 에서 작용력을 제외하고서 구할 수 있는 바, 즉,

여기서,

이며,

이다.

이로부터, 마찰 효과에 의하여 시간이 지남에 따라 상하운동의 진폭이 감쇠됨을 알 수 있으며, 자유 진동 주기는 직접 관측 할 수 있는 것으로 이로부터 부가 질량 및 마찰계수를 추정할 수 있는 것이다. 도 4의 그래프는 x=1, =0의 초기 조건으로부터 식(7)을 수치해석 한 결과로서 마찰 효과가 반영된 것이다.

한편, 부유체의 강제진동에 있어서, 파랑의 작용하에 부유식 파고계의 반응을 살펴보기 위하여 다음 식을 해석한다.

식 (11)의 해석 해를 구하면 다음과 같다.

여기서 파랑과 부이의 상하 운동사이의 위상각은 다음과 같다.

위 식들로부터, 식 (7)에서의 위상각을 고려하면 상하 운동은 다음과 같이 주어진다.

그러므로 부유체의 상하 진동의 진폭은 파 진동수 와 감쇠율 의 함수로 주어지며, 작은 마찰력에서 진동수 가 부유체의 자유 진동수 에 가까우면 부유체의 상하 진폭은 현저히 크게 될 수 있다.

또한, 파 진폭 a에 대한 부이의 진동 진폭 α의 비인 확대율은 다음과 같이 주어진다.

결과적으로, 상기 식(8)과 (15)를 이용하여 예보용 파고계와 파고 관측 목적의 파고계 2가지 경우에 대하여 결과를 도출해 보면, 6초의 파가 도래함을 경고하기 위한 파고계에 대하여 주기별로 확대율을 나타내면, 도 5의 그래프와 같이 나타났다. 여기서 파고계 총 길이는 1m, 하부면 직경 D=10cm이고 상하부면 직경 비율은 3.3, b=0.0002, 부가질량은 파고계 질량의 0.5로 취하였다.

다음으로, 예보용이 아닌 대부분의 풍파 주기에 대하여 부이의 운동으로부터 파랑을 관측할 목적으로 쓰이는 경우에는, 도 6의 그래프와 같이 파고가 일반적으로 높은 10초에서 확대율이 작도록 설계되었다. 여기서, 파고계 총 길이는 1.5m, 하부면 직경 D=20cm이고 상하부면 직경 비율은 8, b=0.0002, 부가질량은 파고계 질량의 0.5로 취하였다.

결국, 본 발명에 따른 부유식 파고계는 휴대가 간편하고 저렴하며 위험 주기의 파가 접근하고 있다는 것을 경고할 수 있는 비중계 형태의 용량식 파고계로서, 파 또는 파랑의 진폭 및 주기에 따른 부유체의 상대 운동을 해석하고 상하 운 동이 격렬히 발생하는 자연 진동 주기를 해석하는 방식으로 파고의 진폭을 측정할 수 있다. 더욱이, 실제적으로는 해수면의 진동 폭인 파고보다 부유체의 상대적인 상하 운동이 약하므로 파고보다도 작은 길이의 부유체를 갖는 파고계 설계가 가능한 것으로 나타났다. 또한 부유체는 형태에 따라 자연 진동 주기를 가지므로 이 같은 주기의 파가 감지되면 부체가 심하게 진동하므로 이 특성을 이용하여 위험 파랑의 주기와 동일하게 파고계가 자연 진동 주기를 갖도록 하여, 결과적으로 매우 적거나 작은 파고라도 위험 주기를 감지할 수 있어 위험한 파랑이 도래할 수 있음을 경고할 수 있게 되는 것이다.

이하, 전술된 바와 같이 구성되는 부유식 파고계를 이용한 경고방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저 작업자는 측정을 원하거나 작업 중인 바다의 영역을 정한 후 해당 영역의 경계 또는 주변에 부유식 파고계를 배치한다(S100). 이와 같은 파고계 배치 단계(S100)에 있어서, 작업자는 하나 또는 그 이상의 파고계를 설치할 수 있다. 물론, 이와 같은 파고계의 설치에 있어, 작업자는 각각의 해당 파고계들이 중량체(30)에 의해 적합하게 수직상태를 유지하는지를 확인함은 물론, 측정부재(40)의 용량센서(42)가 적합하게 배치되어 작용하는지를 확인한다.

이와 같이 파고계가 해당 영역에 설치되면, 그 파고계는 부유체(10)의 상부체(14)에 구비된 측정부재(40)의 용량센서(42)의 상하운동 또는 침수운동의 진폭을 와이어(44)를 통해 메모리(50)에 실시간으로 입력하여 저장한다(S102).

상기 메모리(50)에 저장되는 매순간의 진폭의 변화를 안테나(70)를 통해 실 시간으로 메인컴퓨터 또는 통제실의 제어부(C)로 전송한다(S104). 이와 같은 진폭의 전송은 GPS를 통해 실행되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 제어부(C)에 실시간의 측정진폭(w1)이 전송되면 그 제어부(C)에서는 그 제어부에 저장되거나 입력된 비교진폭(w2)과 비교하여 계산진폭(w3)을 산출하고, 또한 수신되는 측정진폭(w1)을 연속 반복적으로 분석하여 측정주기(p1)를 결정한다(S106).

이후, 산출된 계산진폭(w3)을 제어부(C)에 입력된 허용진폭(w4)과 비교하고, 또한 결정된 측정주기(p1)를 제어부(C)에 입력된 기준주기범위(p2)와 비교한다(S108). 여기서, 허용진폭범위(w4)란 해수면의 상태 또는 해당 파고가 현재는 물론 추후 일정 기간 까지 안정을 유지하여 해상에서의 작업을 안정적으로 유지할 수 있는 파고의 진폭 및 허용되는 파고의 진폭을 의미하며, 기준주기범위(p2)란 이와 같은 진폭 및 파고로 이루어져 안정적인 해수면을 유지할 수 있는 일정범위를 갖는 주기를 의미한다.

위와 같은 비교단계(S108)에서의 비교 결과, 계산 진폭(w3)이 허용진폭범위(w4)를 벗어나지 않으면 계속적으로 계산진폭(w3)과 허용진폭범위(w4)를 비교하고(S110-1)고, 계산진폭(w3)이 허용진폭범위(w4)를 벗어나면 통제실 또는 작업장 근처에 설치된 경고장치(W)를 작동시켜 이를 작업자 등에게 경고하며(S112); 또한 측정주기(p1)와 기준주기범위(p2)를 비교한 결과 측정주기(p1)가 기준주기범위(p2) 내에 있으면 계속적으로 측정주기(p1)와 기준주기범위(p2)를 비교하고(S110-2), 측정주기(p1)가 기준주기범위(p2)를 벗어나면 통제실 또는 작업장 근처에 설치된 경 고장치를 작동시켜 이를 작업자 등에게 경고한다(S112). 경고장치를 통한 경고 방법으로는 사이렌 등과 같은 청각적 방식과, 경고등 또는 경광등과 같은 시각적 방식을 채용하거나, 또는 2가지를 혼합하여 이용하는 시청각적 방식을 채용할 수 있다.

물론, 파고 또는 주기에 대한 경고를 받은 작업자는 해당 작업장에서의 철수를 고려하거나 작업자에게 경고사실을 인식시키며, 긴급을 요하는 경우에는 즉각적인 철수를 실행한다. 이 경우 작업자들은 파고계를 회수할 수 도 있으나, 긴급을 용하는 경우에는 그대로 방치할 수 도 있는 바, 이는 본 발명에 다른 파고계가 매우 저렴하기 때문이다.

따라서, 간단하고 저렴하며 신뢰성이 있는 부유식 파고계를 이용하여 바다의 상태 및 환경을 실시간으로 측정하고, 이를 토대로 파고의 높이에 의한 위험성은 물론 위험주기의 파의 생성을 경고할 수 있어, 사고를 사전에 방지할 수 있는 것이다.

이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1은 본 발명에 따른 부유식 파고계를 보여주는 분해 사시도.

도 2는 도 1의 부유식 파고계가 조립된 상태를 보여주는 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 부유식 파고계를 이용한 파고의 측정을 위해 모델링된 파고계의 파랑 작용하의 변위를 보여주는 실험도.

도 4는 도 3의 실험에서의 자유진동 수치해석 결과를 보여주는 그래프.

도 5는 도 3의 실험에서 주기 6초파 예보용을 적용한 파고계의 확대율을 보여주는 그래프.

도 6은 도 3의 실험에서의 주기 10초에서 확대율이 작은 경우의 주기별 확대율을 보여주는 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 부유식 파고계를 이용한 경고방법을 보여주는 순서도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 부유체 20: 인덱스부

30: 중량체 40: 측정부재

50: 브래킷 60: 메모리

70: 안테나 80: 배터리

Claims (9)

1. 바닷가의 적소에 설치되어 파고에 의한 상대운동으로 파고의 진폭 및 주기를 측정하기 위한 부유식 파고계에 있어서,

   바닷가의 해수면에 부유방식으로 설치되며, 내측에 수용공간(124)을 구비하는 원통형의 하부체(12)와 상기 하부체(12)에 기밀 결합되는 상부체(14)로 이루어진 부유체(10);

   상기 부유체(10)의 설치위치 및 부유상태를 확인할 수 있도록, 상기 부유체(10)의 상부체(14)의 상단에 일체로 구비되는 인덱스부(20);

   상기 부유체(10)를 해수면에 안정적으로 수직 부유시키기 위해, 상기 부유체(10)의 하부체(12)의 내측 하부에 내장되는 중량체(30);

   상기 부유체(10)의 상하 이동에 의한 진폭의 변화를 용량식으로 감지하여 측정하기 위해, 상기 부유체(10)의 상부체(14)에 길이방향으로 일체적으로 배치되는 측정부재(40);

   상기 부유체(10)의 하부체(12)의 내부의 상기 중량체(30)에 지지 설치되는 브래킷(50);

   상기 측정부재(40)에 의해 측정된 진폭 또는 파고를 실시간으로 수신하여 저장하기 위해, 상기 브래킷(50)에 설치되는 메모리(60);

   상기 메모리(60)에 저장된 진폭 또는 파고를 통제소, 메인컴퓨터, 작업장, 실험실 중 하나로 선택되는 곳의 제어부(C)로 송신하기 위해, 상기 브래킷(50)에 설치되는 안테나(70); 및

   상기 메모리(60)에 전원을 공급하기 위해 상기 브래킷(50)에 설치되는 배터리(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계.
2. 제1항에 있어서, 상기 하부체(12)의 상부에는 상기 상부체(14)의 하부가 방수 결합되는 결합부(122)가 형성되며;

   상기 상부체(14)는 상기 하부체(12)의 직경과 동일한 직경을 갖는 몸체부(142)와, 상기 몸체부(142)에 일체로 형성되며 직경이 상대적으로 작게 연장 형성되는 연장부(144)와, 상기 몸체부(142)의 하부에 형성되며 상기 하부체(12)의 결합부(122)에 결합되는 체결부(146)와, 상기 연장부(144)의 외측에 상기 측정부재(40)가 설치되는 장착홈(148)을 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계.
3. 제2항에 있어서, 상기 측정부재(40)는 상기 부유체(10)의 상부체(14)의 장착홈(148)에 해제 가능하게 장착되는 용량센서(42)와, 상기 용량센서(42)의 상단에 연결되며 상기 메모리(60)에 연결되도록 상기 부유체(10)내로 연장되는 와이어(44)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계.
4. 제1항에 있어서, 상기 브래킷(50)은 상기 부유체(10)의 하부체(12)의 하부에 구비된 중량체(20)에 지지되는 원판형의 지지부재(52)와, 상기 지지부재(52)의 주변에 일정간격으로 직립으로 구비되는 복수의 이격부재(54)와, 상기 이격부재(54) 의 상단에 고정되며 상기 지지부재(52)와 일정 간격을 이루는 커버부재(56)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계.
5. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 따른 부유식 파고계를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법에 있어서,

   측정을 원하거나 작업 중인 바다의 영역을 정한 후 해당 영역의 경계 또는 주변에 부유식 파고계를 배치하는 단계(S100);

   상기 설치된 각각의 파고계의 부유체(10)의 상부체(14)에 구비된 측정부재(40)의 용량센서(42)의 상하운동 또는 침수운동의 진폭을 와이어(44)를 통해 메모리(50)에 실시간으로 입력하여 저장하는 단계(S102);

   상기 메모리(50)에 저장되는 매순간의 진폭의 변화를 안테나(70)를 통해 실시간으로 메인컴퓨터, 통제실, 작업실 중 하나로 선택되는 곳에 구비된 제어부(C)로 전송하는 단계(S104);

   상기 제어부(C)에서 전송된 측정진폭(w1)과 상기 제어부(C)에 저장되거나 입력된 비교진폭(w2)을 비교하여 계산진폭(w3)을 산출하는 단계(S106);

   상기 산출된 계산진폭(w3)과 제어부(C)에 입력된 허용진폭범위(w4)를 비교하는 단계(S108);

   상기 비교단계(S108)에서의 비교 결과 상기 계산 진폭(w3)이 허용진폭범위(w4)내에 있으면 계속적으로 계산진폭(w3)과 허용진폭범위(w4)를 비교하는 단계(S110-1); 및

   상기 계산진폭(w3)이 허용진폭범위(w4)를 벗어나면 통제실 또는 작업장 근처에 설치된 경고장치를 작동시켜 경고하는 단계(S112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 계산진폭(w3)을 산출하는 단계(S106)는 상기 제어부(C)에 수신되는 측정진폭(w1)을 연속 반복적으로 분석하여 측정주기(p1)를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 비교단계(S108)는 결정된 측정주기(p1)를 제어부(C)에 입력된 기준주기범위(p2)와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 비교단계(S108)후에는 측정주기(p1)와 기준주기범위(p2)를 비교한 결과 측정주기(p1)가 기준주기범위(p2) 내에 있으면 계속적으로 측정주기(p1)와 기준주기범위(p2)를 비교하는 단계(S110-2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 비교단계(S110-2)후에는 측정주기(p1)가 기준주기범위(p2)를 벗어나면 통제실 또는 작업장 근처에 설치된 경고장치(W)를 작동시켜 이를 작업자 등에게 경고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파고계 를 이용하는 이상 파고 및 주기 경고방법.

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