KR100955306B1

KR100955306B1 - 제거형 계측장치 및 이를 이용한 계측방법

Info

Publication number: KR100955306B1
Application number: KR1020080056382A
Authority: KR
Inventors: 김우영; 장기태
Original assignee: (주)지엠지
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2010-04-29
Also published as: KR20090130660A

Abstract

본 발명은 길이방향으로 절단될 수 있는 본체(100); 상기 본체(100)에 적어도 길이방향을 따라 다수 설치되는 센서(200)들; 상기 본체(100)의 후부에 설치되어 상기 센서(200)들의 신호를 각각 중앙처리부(400)로 전송하는 회로부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A) 및 이를 이용한 계측방법을 제시함으로써, 직접적으로 굴착영역을 계측하여 측정된 데이터의 신뢰성을 충분히 확보할 수 있도록 한다.

계측, 제거형, 발파, 전기저항식 변형률계

Description

제거형 계측장치 및 이를 이용한 계측방법{REMOVAL TYPE MEASURING INSTURMENT AND MEASURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 토목 계측 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 터널과 같은 지반의 거동을 계측하기 위한 센서 및 이를 이용한 계측방법에 관한 것이다.

지반을 수평방향 또는 수직방향으로 천공하는 경우, 주변지반에 영향을 미치게 되는바, 천공 내부 영역의 안전을 위해서는 그 주변지반의 거동를 주기적으로 계측할 필요가 있다.

특히, 암반층을 굴착하여 터널을 시공하는 경우, 발파에 의한 천공방법이 주로 사용되는데, 이는 주변지반에 대단히 많은 영향을 미치므로, 그 거동의 계측 필요성이 더욱 증대된다.

도 1,2는 종래의 터널 굴착시 사용되는 계측방법을 설명하기 위한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 화살표 방향으로 발파에 의해 터널을 굴착하는 경우, 굴착영역(1)의 상부에 경사지게 센서(2)를 장착하고, 발파 전후의 지반 거동을 계측하는 방식을 취한다.

그런데, 실제에 있어서 발파에 의해 가장 많은 영향을 받는 부위는 발파 후 잔여 굴착영역(1)이므로, 이 부위에 대하여 직접적으로 계측하는 것이 필요하나, 종래에는 간접적으로 굴착영역(1)의 상부를 계측하는 방식을 사용하였는바, 측정된 데이터의 신뢰성이 부족하다는 점에서 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 직접적으로 굴착영역을 계측하여 측정된 데이터의 신뢰성을 충분히 확보할 수 있도록 하는 제거형 계측장치 및 이를 이용한 계측방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 길이방향으로 절단될 수 있는 본체(100); 상기 본체(100)에 적어도 길이방향을 따라 다수 설치되는 센서(200)들; 상기 본체(100)의 후부에 설치되어 상기 센서(200)들의 신호를 각각 중앙처리부(400)로 전송하는 회로부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A)를 제시한다.

상기 본체(100)는 지중에 매설되어 일체로 거동하도록, 탄성 및 복원력을 가진 합성수지 재질에 의해 형성된 것이 바람직하다.

상기 본체(100)에는 타 부위에 비해 절단이 용이하도록, 길이방향을 따라 소정 간격으로 절단부(102)가 형성된 것이 바람직하다.

상기 본체(100)에는 상기 회로부(300)의 케이블(310)이 길이방향을 따라 배선되는 관통공(104)이 형성된 것이 바람직하다.

상기 센서(200)들은 각각, 전기저항의 변화에 의해 센싱을 하는 전기저항식 변형률계(Electric Resistance Strain gage)인 것이 바람직하다.

상기 본체(100)의 길이방향으로 동일한 지점에 설치되고, 상기 본체(100)의 둘레방향을 따라 배열된 둘 이상의 센서(200)들이 한 세트를 이루고; 상기 본체(100)의 길이방향을 따라 다수 세트의 센서(200)들이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 회로부(300)를 보호하도록 상기 본체(100)의 후부에 결합된 보호캡(150)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 회로부(300)와 중앙처리부(400)는 서로 무선 통신할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 회로부(300)는 상기 센서(200)들로부터 시간차를 두고 순차적으로 신호를 입력받아서 전송할 수 있도록, 집적회로 타이머(IC timer)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 회로부(300)는 자체 전원 공급을 위한 배터리를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 상기 제거형 계측장치(A)를 지중의 굴착영역(1)에 매설하는 단계; 상기 제거형 계측장치(A)가 매설된 길이 방향으로 굴착영역(1)을 굴착하여, 지반 및 상기 제거형 계측장치(A)의 일부를 제거하는 단계; 상기 지중에 남아있는 제거형 계측장치(A)에 의해 지반의 거동을 계측하는 단계;를 포함하는 제거형 계측장치(A)를 이용한 계측방법을 제시한다.

본 발명은 직접적으로 굴착영역을 계측하여 측정된 데이터의 신뢰성을 충분히 확보할 수 있도록 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 제거형 계측장치(A)는, 길이방향으로 절단될 수 있는 본체(100)와; 본체(100)에 적어도 길이방향을 따라 다수 설치되는 센서(200)들과; 본체(100)의 후부에 설치되어 센서(200)들의 신호를 각각 외부의 중앙처리부(400)로 전송하는 회로부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 제거형 계측장치(A)는 다음과 같은 계측방법에 적용될 수 있다.

제거형 계측장치(A)를 지중의 굴착영역(1)에 매설한다(도 3).

제거형 계측장치(A)가 매설된 길이 방향으로 굴착영역(1)을 발파 등에 의해 굴착하여, 지반 및 제거형 계측장치(A)의 일부를 제거한 후, 남아있는 제거형 계측장치(A)의 센서(200)들에 의해 잔여 지반의 거동을 계측한다(도 4).

즉, 종래의 방식에 의해서는 굴착영역(1)을 직접 계측하지 못하였으므로 측정 데이터의 신뢰성을 확보할 수 없었다. 하지만, 본 발명에 의한 제거형 계측장치 및 이를 이용한 계측방법은, 위와 같이 제거형 계측장치(A)를 지중에 매설하여 외부의 중앙처리부(400)에서 제거형 계측장치(A)의 계측 결과를 전송받아 처리함으로써, 지중 또는 구조물 내의 변형, 거동 등을 직접적이고 실시간으로 편리하고 정확하게 계측할 수 있으므로, 측정된 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 제거형 계측장치(A)의 구조에 관한 구체적 실시예에 대하여 설명한다.

본체(100)는 지반 상태의 확실한 계측을 위해서, 지중에 매설되어 일체로 거동하도록 탄성 및 복원력을 가진 합성수지 재질에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 참고로 합성수지 재질의 일 예로서, 스마트 AL 파이프(smart AL pipe)가 있다.

본체(100)는 상술한 바와 같이 굴착영역(1)에 대한 발파시 지반과 함께 일부씩 제거되는데, 이러한 제거가 더욱 효율적으로 발생하기 위해서, 타 부위에 비해 절단이 용이하도록 길이방향을 따라 소정 간격으로 절단부(102)가 형성되는 것이 바람직하다. 절단부(102)는 본 실시 예와 같이 본체(100)이 링형 홈이 형성되거나 본체(100)의 둘레방향을 따라 다수의 홈이 형성됨으로써 달성될 수 있다. 이 외에도 절단부(102)는 본체(100)의 일부가 미리 절단되는 등 다양한 방법으로 구현될 수 있음은 물론이다.

본체(100)는 회로부(300)의 케이블(310)이 길이방향을 따라 배선되는 관통공(104)이 형성됨으로써, 회로부(300)의 케이블(310)을 충격 등으로부터 보호할 수 있고, 회로부(300)의 케이블(310)이 엉키는 것을 방지할 수 있다는 장점을 가질 수 있다. 회로부(300)의 케이블(310)로는 각 센서(200)들의 신호를 전송받기 위해 각 센서(200)들과 연결되는 센서 케이블(312)이나, 중앙처리부(400)로 각 센서(200)의 신호를 전송하기 위한 통신 케이블(314) 등이 있다.

본체(100)의 후부에는 회로부(300)를 외부 충격 및 이물질 등으로부터 보호하도록 보호캡(150)이 결합될 수 있다. 보호캡(150)은 회로부(300)의 유지, 보수가 가능토록, 볼트 등의 체결부재(152)에 의해 본체(100)와 착탈 가능토록 결합될 수 있다.

센서(200)들은 지반의 거동을 센싱할 수 있다면 어떠한 것으로 구성되든 무방하나, 지반의 거동을 보다 정확하게 계측할 수 있고, 상술한 바와 같이 제거형이므로 비용적으로 부담이 없기 위해, 전기저항의 변화에 의해 센싱을 하는 전기저항식 변형률계(Electric Resistance Strain gage)로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 지반의 상태가 변하면 전기저항식 변형률계의 저항값이 변하고, 이 변화된 저항값에 따른 신호가 회로부(300)로 전송된다.

위와 같은 센서(200)들은, 지반의 거동을 보다 정확하게 계측할 수 있도록 다음과 같이 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 본체(100)의 길이방향으로 동일한 지점에 설치되고 본체(100)의 둘레방향을 따라 배열된 둘 이상의 센서(200)들이 한 세트를 이룬다. 그리고, 본체(100)의 길이방향을 따라 다수 세트의 센서(200)들이 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명의 제거형 계측장치(A)가 길이방향으로 일부 제거되더라도 남아있는 센서(200)들은 정상적으로 센싱할 수 있어야 하므로 각 세트끼리는 서로 연계되지 않고 독립적으로 회로부(300)와 연결되어야 한다. 하지만, 동일 세트 내 센서(200)들은 서로 연계되지 않고 독립적으로 회로부(300)와 연결될 수도 있지만, 함께 제거되므로 서로 연계되어 회로부(300)와 연결되는 것도 가능하다.

회로부(300)와 중앙처리부(400)는 발파 등의 외부 충격에 의해 통신 방해를 받지 않도록, 서로 무선 통신할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉 회로부(300)는 각 센서(200)들의 신호를 무선으로 송신하기 위한 RF무선송신기(320)를 포함하고, 중앙처리부(400)는 RF무선송신기(320)와 통신하는 RF무선수신기(410)를 포함할 수 있다.

회로부(300)는 센서(200)들로부터 동시에 신호를 입력받으면 교란 등의 문제가 발생될 수 있는바, 센서(200)들의 신호를 구분하기 위해 제거되지 않고 남아있는 센서(200)들로부터 시간차를 두고 순차적으로 신호를 입력받아서 전송할 수 있도록, 집적회로 타이머(IC timer)(330)를 포함하는 것이 바람직하다.

회로부(300)는 센서(200)들로부터 입력되는 신호를 저장, 보관하여 중앙처리부(400)의 호출에 의해 센서(200)들로부터 입력된 신호를 중앙처리부(400)로 전송할 수 있도록, 호출소자(interrogator)(340)를 포함하는 것이 바람직하다.

회로부(300)는 전원 공급라인을 배선하기 위한 작업 및 장치가 필요하고, 외부로부터 전원을 공급받으면 발파 등의 외부 충격에 의해 전원 공급라인이 훼손될 수 있는바, 자체 전원공급이 가능토록 배터리(350)를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 제거형 계측장치(A)로부터 중앙처리부(400)로 전송되는 신호는, 중앙처리부(400)의 데이터 로거(data logger)(420)에 저장, 보관된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1,2는 종래의 계측방법을 설명하기 위한 구성도.

도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,

도 3,4는 본 발명에 의한 계측방법을 설명하기 위한 구성도.

도 5는 본 발명에 의한 제거형 계측장치의 구성도.

도 6은 본 발명에 의한 제거형 계측장치의 사시도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

A; 제거형 계측장치 100; 본체

102; 절단부 104; 관통공

200; 센서 300; 회로부

312; 센서 케이블 314; 통신 케이블

320; RF무선송신기 330; 집적회로 타이머

340; 호출소자 350; 배터리

400; 중앙처리부 410; RF무선수신기

420; 데이터 로거

Claims

길이방향으로 절단될 수 있는 본체(100);

상기 본체(100)에 길이방향을 따라 다수 설치되는 센서(200)들;

상기 본체(100)의 후부에 설치되며 각 센서(200)들과 독립적으로 연결되어 상기 센서(200)들의 신호를 각각 중앙처리부(400)로 전송하는 회로부(300);를 포함하며,

상기 회로부(300)는 상기 센서(200)들로부터 각각 시간차를 두고 순차적으로 신호를 입력받아서 전송할 수 있도록 집적회로 타이머(IC timer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
제1항에 있어서,

상기 본체(100)는 지중에 매설되어 일체로 거동하도록, 탄성 및 복원력을 가진 합성수지 재질에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
제1항에 있어서,

상기 본체(100)에는 타 부위에 비해 절단이 용이하도록, 길이방향을 따라 소정 간격으로 절단부(102)가 형성된 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
제1항에 있어서,

상기 본체(100)에는 상기 회로부(300)의 케이블(310)이 길이방향을 따라 배선되는 관통공(104)이 형성된 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
제1항에 있어서,

상기 센서(200)들은 각각, 전기저항의 변화에 의해 센싱을 하는 전기저항식 변형률계(Electric Resistance Strain gage)인 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
제1항에 있어서,

둘 이상의 센서(200)들이 상기 본체(100)의 길이방향을 따라 동일한 지점에서 상기 본체(100)의 둘레방향을 따라 배열되며 서로 연계되어 한 세트를 이루며;

상기 본체(100)의 길이방향을 따라 다수 세트의 센서(200)들이 설치되는 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
제1항에 있어서,

상기 회로부(300)를 보호하도록 상기 본체(100)의 후부에 결합된 보호캡(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
제1항에 있어서,

상기 회로부(300)와 중앙처리부(400)는 서로 무선 통신할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
삭제
제1항에 있어서,

상기 회로부(300)는 자체 전원 공급을 위한 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 제거형 계측장치(A).
지중의 굴착작업 전에 제1항 내지 제8항, 제10항 중 어느 한 항의 제거형 계측장치(A)를 지중의 굴착영역(1)에 매설하는 단계;

상기 매설 후, 지중의 굴착작업으로 인해 상기 제거형 계측장치(A) 중 지중의 굴착작업부분에 매설되었던 일부가 상기 지중의 굴착작업부분과 함께 제거되는 단계;

상기 지중에 남아있는 제거형 계측장치(A)의 잔여 부분에 의해 지반의 거동을 계측하는 계측단계;를

포함하는 제거형 계측장치(A)를 이용한 계측방법.