KR101012069B1 - 수중교각 청소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 구조물, 특히 교량 수중교각의 안전점검을 위한 수중 구조물 청소에 이용되는 것으로, 수중에 잠겨 있는 수중교각 구조물 표면에 안착되어 서식 생장하는 각종 이물질 또는 수중 생장물 제거와 청소가 정확하고 안전하게 이루어지면서 제거 작업의 효율성이 대폭 향상되는 수중교각 청소장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 선미에 선외기(1)를 장착하고 갑판(2)에 발전기(3)를 구비한 모선(4)의 선수쪽에 설치되어 지지 프레임(5)을 기준으로 승하강이 이루어지는 리프트 붐(6)과, 상기 리프트 붐(6)을 지지 프레임(5)에 고정시키는 스톱퍼(7), 상기 리프트 붐(6)의 하단부에 등간격으로 설치되는 다수 개의 세척수 분사기(8), 이 세척수 분사기(8) 각각에 호스(9)를 통하여 세척수를 공급하는 고압 세정기(10), 교각(11) 둘레에 감겨지는 금속 와이어(12)를 감고 푸는 좌우측 윈치(13a,13b) 및, 상기 모선(4)의 선수 좌우측에 수직으로 설치된 선수 전면 보호봉(14)과 리프트 붐(6)에 설치되어 교각(11)과 모선(4)의 접촉마찰을 감소시키는 교각 보호용 휠(15)들로 이루어져 있다.

Description

수중교각 청소장치{Cleaning system for underwater bridge post}

본 발명은 수중 구조물, 특히 교량 수중교각의 안전점검을 위한 수중 구조물 청소에 이용되는 것으로, 수중에 잠겨 있는 수중교각 구조물 표면에 안착되어 서식 생장하는 각종 이물질 또는 수중 생장물 제거와 청소가 정확하고 안전하게 이루어지면서 제거 작업의 효율성이 대폭 향상되는 수중교각 청소장치에 관한 것이다.

통상적으로 수중교각 청소는 교량의 안전진단을 위해서 필요한 선행 작업으로서, 교량들은 그 안전성을 보증받기 위해 완공 후 일정기간이 경과하게 되면 반드시 안전진단을 받도록 되어 있다.

교량의 안전진단 방법은 여러 가지가 있으나, 그 대표적인 안전진단 방법은 전문가에 의해 육안으로 균열 등 외부 이상 유무를 확인하는 것이며, 교량 교각의 육안 안전진단은 수중교각 표면에 끼어 있는 각종 때와 이물질 및 수중 생장물을 먼저 제거한 청소상태가 선행된 다음 수행하게 되어 있다.

수중교각 청소는 교각의 표면에 서식하는 패각, 이끼류 등과 같은 수중 생물과 펄, 이물질 등을 제거하여 보다 확실한 교량 안전진단을 위해서 필요한 선행 작업이다.

통상적으로 교각 건설 후 또는 교각의 수중 청소 이후 일정 시간이 경과하면 교각 중 수중에 있는 부분에는 펄, 패각, 이끼류 등이 성장하게 되는데, 이런 이물질들은 수중교각의 육안 진단을 방해하기 때문에 반드시 안전진단 전에 제거해야 한다. 이러한 수중교각 청소작업은 국내에 소재한 대부분의 교량을 중심으로 십 수년간 실시되어져 왔다.

종래의 수중교각 청소작업은 다음과 같은 절차에 의해 수행되어 왔다.

우선 동력선이 작업장치가 장착되어 있는 부선(艀船, barge)을 작업 장소에 이동시킨 후 부선을 와이어로 교각에 묶어서 고정시킨다. 그리고 나서 잠수사가 세정수 분사기를 들고 잠수하여 교각에 강한 물줄기를 분사시켜 교각의 표면에 고착되어 있는 수중 생물이나 이물질들을 제거하였다.

이러한 방법으로 실시되어온 종래 수중교각 청소작업은 잠수사의 안전사고 문제와 과다한 인건비, 느린 작업 진척도 등의 문제점들을 지니고 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 수중교각 구조물 표면에 안착되어 있는 때와 각종 수중 생장물 제거 청소시 정확하고 신속하게 이루어질 뿐만 아니라, 작업의 효율성 향상과 작업자의 안전 확보도 이루어지는 수중교각 청소장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선미에 선외기를 장착하고 갑판에 발전기를 구비한 모선의 선수 쪽에 설치되어 지지 프레임을 승하강이 이루어지는 리프트 붐과, 상기 리프트 붐을 지지 프레임에 고정시키는 스톱퍼, 상기 리프트 붐의 하단부에 등간격으로 설치되는 다수 개의 세척수 분사기, 이 세척수 분사기 각각에 호스를 통하여 세척수를 공급하는 고압 세정기, 교각 둘레에 감겨지는 금속 와이어를 감고 푸는 좌우측 윈치 및, 모선의 선수 좌우측에 수직으로 설치된 선수 전면 보호봉과 리프트 붐에 설치되어 교각과 모선의 접촉 마찰을 감소시키는 교각보호용 휠로 이루어져 있다.

종래 수중 청소법(잠수사가 세정수 분사기를 들고 직접 잠수하여 교각을 청소하던 기법)으로 교각 둘레 30m, 수심 6m인 교각을 청소하기 위해서는 4명의 잠수사가 동시에 5시간 이상(이는 다년간 수중교각 청소업에 종사하면서 얻은 결과임)을 잠수하여야 했다.

그런데 본 발명의 청소장치로 수중교각을 청소하면 그 시간이 절반 이하로 줄어듦은 물론 잠수사도 2명 정도만 대기하면 된다, 즉 본 발명을 활용하면, 수중 청소장치에 문제가 발생한 경우 잠수하여 그 문제를 파악하거나 해결하는 필요가 있을 때와 본 발명의 장치가 닫지 않은 부분을 수동으로 청소할 때에 한하여 잠수사가 잠수하면 된다.

예를 들어 같은 규모의 교량을 본 장치로 청소하는데 소요되는 시간은 다음과 같이 산출할 수 있다.

본 발명의 리트프 붐(6)에는 4개의 세척수 분사기(8)를 장착할 수 있으며 각각의 세척수 분사기는 갑판 위에 윈치에 의해 6m/분의 속도로 교량 주위를 회전하게 된다. 한편 세척수 분사기(8) 1개가 순간적으로 청소할 수 있는 면적은 150 ~ 200㎠ 정도이다.

이는 다음과 같이 계산된다. 세척수 분사기는 갑판 위의 윈치와 금속 와이어(12), 교량 보호용 휠(15)에 의해 교각의 표면으로부터 약 10㎝의 거리가 유지되는데 이때 분사기로 분사되어 교각의 표면과 닿는 면적은 180 ~ 200㎠이며, 그 지름은 약15 ~ 16㎝이다. 그런데 세척수 분사기는 4대가 수직으로 설치되어 있으므로 한 번에 높이로 약 60㎝ 정도인 폭의 교량 표면의 청소를 하게 된다.

그리고 청소는 6m/분의 속도로 회전하면서 청소하므로 교각의 둘레가 30m라면 계산상으로 5분이면 청소할 수 있다. 교각을 완전히 한 바퀴 돌아온 청소기는 세척수 분사기의 높이 조절을 위해 5분간 작동을 멈춘다. 이때 리프트 붐의 높이를 조절하여 자동으로 세척수 분사기의 수심은 조절된다. 이렇게 하여 다시 청소작업 을 마친 바로 윗부분을 세척수 분사기가 청소할 수 있도록 교각 한 바퀴를 다시 청소장치를 회전시킨다.

이런 방식으로 본 발명은 10회만 교량주위를 회전하면 교각의 청소를 마치게 된다. 이때 소요된 시간을 대략 계산해 보면 다음과 같다.

- 수중청소가 교각의 수중 부분(높이) = 6m

- 수중 교각의 둘레 = 30m

- 수중 청소장치가 1회에 청소하는 부분(높이) = 교각 중 60㎝

- 6m의 교각을 청소하는데 필요한 수중 청소장치 회전 회수 = 6m ÷ 60㎝/회 = 10회

- 수중 청소장치가 교각을 10회 회전하는데 소요된 시간 = 5분/회 × 10회 = 50분

- 세척수 분사기 수심 조절 소요시간 = 5분/회

그런데 교각을 완전히 청소하려면 세척수 분사기 이용절차가 10회 정도 요구된다.

세척수 분사기 수심조절에 필요한 총시간 = 50분

그러므로 둘레 30m, 수심 6m에 잠긴 수중교각을 본 발명을 활용하여 완전히 청소하는 데에는 총 110분(= 교각 회전시간 60분 + 세척수 분사기 수심 조절시간 50분)

잠수사 4명이 투입되어 5시간 이상이 소요되었던 교각의 수중청소가 잠수사 투입 없이도 2시간 이내에 종료될 수 있음을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 수중 구조물 청소시 보다 정확한 점검이 가능하고 작업의 효율성이 향상됨은 물론 작업자의 안전까지 확보된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 수중교각 청소장치를 나타낸 정면도와 평면도 및 좌측면도이다.

본 발명은 선미에 선외기(1)를 장착하고 갑판(2)에 발전기(3)를 구비한 모선(4)의 선수 쪽에 설치되어 지지 프레임(5)을 기준으로 승하강이 이루어지는 리프트 붐(6)과, 상기 리프트 붐(6)을 지지 프레임(5)에 고정시키는 스톱퍼(7), 상기 리프트 붐(6)의 하단부에 등간격으로 설치되는 다수 개의 세척수 분사기(8), 이 세척수 분사기(8) 각각에 호스(9)를 통하여 세척수를 공급하는 고압 세정기(10), 교각(11) 둘레에 감겨지는 금속 와이어(12)를 감고 푸는 좌우측 윈치(13a,13b) 및, 상기 모선(4)의 선수 좌우측에 수직으로 설치된 선수 전면 보호봉(14)과 리프트 붐(6)에 설치되어 교각(11)과 모선(4)의 접촉마찰을 감소시키는 교각 보호용 휠(15)들로 이루어져 있다.

여기서 본 발명이 설치된 모선(4)은 공지의 엔진에 의하여 구동하는 선외기(1)가 설치되어 있으며, 상기 발전기(3)는 전력을 생산하여 고압 세척기(10)와 좌우측 윈치(13a,13b)에 전력을 공급한다.

그리고 상기 고압 세정기(10)는 리프트 붐(6)에 설치된 세척수 분사기(8)에 고압의 물을 공급하는 장치로서, 이 세척수 분사기(8)와 호스(9)를 통해 일대 일로 대응 설치되기 때문에 세척수 분사기(8)의 숫자와 동일한 숫자로 설치된다.

한편, 상기 리프트 붐(6)은 세척수 분사기(8)를 교각(11)의 수중부분에 가깝게 접근하기 위해 상하로 이동하는 수직부재로서 지지 프레임(5)에서 공지의 유압이나 기타 동력에 의하여 상하로 승하강되며, 이 높이 조절된 리프트 붐(6)의 고정은 지지 프레임(5)에 설치된 볼트 고정용 스톱퍼(7)에 의하여 이루어지게 된다.

상기 좌우측 윈치(13a,13b)에서 공급되는 금속 와이어(12)는 교각(11)에 모선(4)이 지지되어 좌우측 윈치(13a,13b)에 의해 감기고 풀리면서 이 모선(4)과 함께 본 발명이 교각(11) 둘레를 회전할 수 있도록 도와주는 역할을 하게 되며, 상기 좌우측 윈치(13a,13b)에서 나온 금속 와이어(12)는 교각(11)과 접촉하기 전에 와이어의 장력이 좌우측 윈치(13a,13b)와 교각(11)에 과부하를 일으키지 않도록 모선(4)의 선수 양쪽에 설치된 측면 활차(16)를 거치도록 되어 있다.

또한, 상기 교각 보호용 휠(15)은 교각(11)과 모선(4)의 선체의 마찰을 줄여 교각(11)과 모선(4)을 보호하면서 상기 모선(4)이 교각(11) 둘레에 밀착하여 안전하게 돌 수 있도록 좌우측 선수 전면 보호봉(14)과 리프트 붐(6)에 다수가 설치되어 있다.

이와 같은 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저 교각 수중청소를 물분사 청소를 설명하면, 교각(11)의 수중청소는 발전기(3)에 의해서 구동되는 고압 세정기(10)에 의해 이루어진다. 즉 높은 압력이 고압 세정기(10)로부터 세척수 분사기(8)에 전달되어 강력한 물을 분사하여 수중 교각(11)에 부착된 이물질이나 수중생물들을 제거하게 만든다. 청소장치의 갑판에는 4대의 고압 세정기(10)가 장착되며 각 고압 세정기에는 강력한 물줄기를 분사할 수 있는 세척수 분사기(8)가 호스(9)를 통해 연결되어 있다.

세척수 분사기(8)는 리프트 붐(6)의 거치대에 고정되는데 한번 고정되면 더 이상 조정이 필요 없다. 세척수 분사기의 작동여부는 갑판 위의 작업자에 의해 조절된다. 즉 갑판 위의 작업자가 고압 세정기(10)를 작동/차단시킴으로서 세척수 분사기의 작동상태가 조절된다.

즉 상기 세척수 분사기(8)는 리프트 붐(6)과 금속 와이어(12)에 의해 작업 대상인 수중교각과 10 정도의 거리를 유지한다. 세척기 분사기(8) 한 대가 지름 15 ~ 16 정도의 범위를 한 번에 청소할 수 있다.

이어 본 발명의 고정 및 회전은 좌우측 윈치(13a,13b)와 금속 와이어(12), 교각 보호용 휠(15) 및, 측면 활차(16)에 의해 이루어진다.

즉, 상기 좌우측 윈치(13a,13b)는 모선(4)의 선수 양측면에 한 대씩 각각 장착된다. 이 윈치(13a,13b)들은 금속 와이어(12)의 장력을 유지하기 위한 장치로서 어느 쪽의 윈치를 작동시키는지 따라 본 발명의 회전방향이 결정되고 윈치의 회전속도에 의해 청소작업의 속도가 결정된다.

그리고 상기 윈치(13a,13b)의 가감속도에 의하여 작업속도는 결정되는데, 속도가 너무 빠르면 수중교각(11)에 붙어 있는 때, 이물질 및, 수중 생식물의 효과적인 제거가 이루어지지 않는다.

따라서 윈치의 회전속도는 본 발명의 장치가 1초에 10(6m/분) 정도로 유지시키는 것이 적당하다.

한편, 상기 교각 보호용 휠(15)은 갑판(2) 전면에 위치한 선수 전면보호 봉(14)의 좌우측에 각 3개씩, 그리고 리트프 붐(6)의 세척수 분사기(8) 주변 좌우측에 각각 4개씩, 상기 리프트 붐(6) 중앙에 각 1개씩 장착되는 것이 바람직하다.

그리고 각각의 교각 보호용 휠(15)은 본 발명과 교각(11) 사이의 마찰력을 감소시켜 본 발명이 원활하게 회전하도록 도와줌은 물론, 교각(11)과 모선(4) 및 본 발명의 리프트 붐(6)의 접촉면이 훼손되는 것을 예방한다.

이어 도 4와 도 5를 참고로 본 발명의 사용을 설명한다.

작업자는 교각 주변의 수심을 수심계를 이용하여 확인한다. 본 발명을 교각(11)에 밀착시키기 전에 상기 리프트 붐(6)에 설치된 최하부에 있는 세척수 분사기(8)가 수중교각과 연접한 하저 중 가장 얕은 수심보다 약간 약은 수심에 오도록 조절한다.

그리고 나서 상기 선외기(1)를 이용하여 모선(4)을 교각(11)에 밀착시킨다. 모선 선수가 교각에 밀착되면 한쪽 윈치에서 나온 금속 와이어(12)의 한쪽 끝을 끌어당겨 선수 반대편 교각 측면을 감쌀 수 있도록 감은 후 반대편 쪽 윈치에 연결한다. 금속 와이어(12)의 장력만으로 교각과 청소장치가 단단히 밀착될 때까지 한쪽 윈치를 서서히 회전시킨다.

모선(4)이 교각과 밀착되면 고압 세정기(10)를 작동시켜 물이 세척수 분사기(8)를 통해 분사되어 교각을 청소하도록 한다. 물이 분사되기 시작하면 금속 와이어(12)가 감기는 속도를 6m/분으로 유지한다. 이렇게 되면 세척수 분사기(8)는 지정 수심을 유지한 채로 교각을 한 바퀴 청소하게 된다. 이때 교각 보호용 휠(15) 은 교각(11)의 표면과 마찰을 일으켜 교각을 손상시키는 것을 예방한다.

교각을 한 바퀴 돌아 청소 시작지점에 도착하면 리프트 붐(6)이 잠기는 수심을 조절하여 청소 수심을 선택한 다음 다시 고압 세정기(10)와 윈치(13a,13b)를 작동시켜 청소작업을 재개시킨다. 이 작업은 세척수 분사기(8) 중 하나가 수면에 도착할 때까지 반복되는데 이렇게 하면, 다이버가 수중에서 청소하지 않아도 교각의 수중 청소가 안전하고 효과적으로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 수중교각 청소장치의 정면도,

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 도 1의 좌측면도,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 수중교각 청소장치가 교량 교각에 적용되는 좌측면도와 평면 모식도 등이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 선외기, 2 : 갑판,

3 : 발전기, 4 : 모선,

5 : 지지프레임, 6 : 리프트 붐(Lift Boom),

7 : 스톱퍼, 8 : 세척수 분사기,

9 : 호스, 10 : 고압 세정기,

11 : 교각, 12 : 금속 와이어,

13a,13b : 윈치, 14 : 선수 전면 보호봉,

15 : 교각 보호용 휠, 16 : 측면활차.

Claims (4)

1. 선미에 선외기(1)를 장착하고 갑판(2)에 발전기(3)를 구비한 모선(4)의 선수 쪽에 설치되어 지지 프레임(5)을 기준으로 승하강이 이루어지는 리프트 붐(6)과, 상기 리프트 붐(6)을 지지 프레임(5)에 고정시키는 스톱퍼(7), 상기 리프트 붐(6)의 하단부에 등간격으로 설치되는 다수 개의 세척수 분사기(8), 이 세척수 분사기(8) 각각에 호스(9)를 통하여 세척수를 공급하는 고압 세정기(10), 교각(11) 둘레에 감겨지는 금속 와이어(12)를 감고 푸는 좌우측 윈치(13a,13b) 및, 상기 모선(4)의 선수 좌우측에 수직으로 설치된 선수 전면 보호봉(14)과 리프트 붐(6)에 설치되어 교각(11)과 모선(4)의 접촉마찰을 감소시키는 교각 보호용 휠(15)들로 이루어진 수중교각 청소장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 좌우측 윈치(13a,13b)에서 나온 금속 와이어(12)는 교각(11) 둘레에 접촉하는 모선(4)의 선수 양쪽에 설치된 측면활차(16)를 거치도록 이루어진 것을 특징으로 하는 수중교각 청소장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고압 세정기(10)는 리프트 붐(6)에 설치된 세척수 분사기(8)의 개수와 동일하게 설치되는 것을 특징으로 하는 수중교각 청소장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 교각 보호용 휠(15)은 교각(11)과 모선(4)의 선체의 마찰을 줄여 교각(11)과 모선(4)을 보호하면서 상기 모선(4)이 교각(11) 둘레에 밀착하여 안전하게 돌 수 있도록 좌우측 선수 전면 보호봉(14)과 리프트 붐(6)에 다수 개 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 수중교각 청소장치.

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