KR101155321B1 - 외부식별형 지형계측장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 시설물 내지 지반의 침하 정도를 상시 계측하여 이상 발생시 즉각적인 대응 조치가 가능하도록 하며, 또한 이러한 침하 유무와 함께 침하 진행 정도를 외부에서 쉽게 인식하여 보다 빠른 대처가 가능하게 하는 외부식별형 지형계측장치에 관한 것이다.
파일에 장착되는 몸체(200); 및 상기 몸체(200)와의 결합이 자유로울 수 있는 커버체(100);로 이루어지고, 연결부재(230)의 길이변화를 감지하는 포텐셔미터(140)와, 몸체(200)의 기울기 변화를 계측하는 틸트미터(220)와, 수평면을 기준으로 몸체(200)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(280))를 포함하며, 상기 틸트미터(220)와 수평방위센서(280)는 칩 형태로 형성되어 적층 배치된 회로기판(110)에 부착시키되, 최상단에 배치되는 회로기판(110)에는 다수의 LED칩(120)을 더 부착시켜 몸체(200)의 기울기 변화 값에 따라 초록색에서 노랑, 파랑, 빨강으로 순차 변환되면서 발광하는 것을 특징으로 한다.

Description

외부식별형 지형계측장치{Topography measuring device easy to discern from outside}

본 발명은 지반, 구조물 등의 변위를 측정할 수 있도록 구성되는 지형계측장치에 관련된다.

상세하게는 지반, 구조물 등의 변위를 측정하기 위하여 필수불가결하게 수반되는 각종 전기 전자부품과 센서 등을 칩 형태로 구성하여 몸체에 내장되게 함으로써 그 크기 및 형상이 최소화되고, 특히 일정 거리 이격된 장소에서도 식별이 용이할 수 있도록 구성되는 것에서 더 나아가, 지반 또는 구조물 등의 기울기 변위에 따른 상황 진행에 따라 다양한 색상으로 순차 점등되게 함으로써 이상징후 발생시 즉각적인 대처가 가능한 외부식별형 지형계측장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반이라 하면 상부구조물을 지지할 수 없는 상태의 지반을 말하는 것으로, 연약한 점토나 기타 느슨한 사질토 및 유기질토 등이 이에 속한다. 연약한 점성토나 유기질토로 구성된 지반 위에 공항, 항만, 도로, 교량, 건물 등을 그대로 건설하게 되면, 지반의 침하량이 과대하여지고, 지지력이 부족하여 안전사고의 문제가 발생하게 되며, 특히 연약지반의 경우에는 지진이나 폭파 등에 의하여 진동이 발생하였을 때 그 진동에 의한 갑작스런 지반침하가 생길 수 있는 우려가 있다.

이에, 고속도로나 공항, 항만 또는 공업단지 및 신시가지와 같은 부지를 조성하기 위한 토목공사를 하기 위해서는 연약지반 위에 흙을 성토하여 연약지반을 다진 후, 토목공사를 진행하게 된다. 하지만, 연약지반에 성토를 하였다 하더라도 성토층 위로 중장비나, 건설장비 등과 같은 중량이 많이 나가는 장비들이 지속적으로 이동하게 되면, 이에 의하여 연약지반이 조금씩 침하되는 현상이 지속적으로 발생하게 된다.

상기의 연약지반은 물론, 사면과 같은 자연 시설물 및 터널, 교량, 노후빌딩, 보안철조망, 주택가 옹벽과 같은 인공 시설물은 지속적인 안전한 사용을 위하여 유지관리가 필요하고, 이를 위해서는 효율적인 계측 장치가 필수적이라 할 수 있다.

그러나, 이와 같은 시설물의 변화는 매우 미세하게 진행되는 것이고, 그 변화의 원인이 너무 많으며, 지반 및 지질 특성은 불균질하고 복잡하기 때문에 각종 시설물의 침하를 예측하여 재해를 예방하는 것은 극히 어렵다.

따라서, 침하가 발생되는 연약지반을 미리 파악하여 연약지반상에 성토되는 건설공사에 대한 합리적인 시공 및 안전관리, 품질관리가 이루어질 수 있도록 하는 것은 물론, 시설물의 침하를 항상 계측하여 이상징후 발생시 즉각적으로 대처함으로써 인적, 물적 피해를 최소화하는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 적극 해소하기 위하여 도출된 것으로서, 각종 시설물의 침하 정도를 상시 계측하여 이상징후 발생시 즉각적인 대응 조치가 가능하도록 하며, 또한 이러한 침하 유무와 함께 침하 진행 정도를 외부에서 쉽게 인식하여 보다 빠른 대처가 가능하게 하는 것을 해결과제로 한다.

상기 해결과제를 구현하기 위하여 구성되는 본 발명의 외부식별형 지형계측장치는,

파일에 장착되는 몸체; 및 상기 몸체와의 결합이 자유로울 수 있는 커버체;로 이루어지며, 연결부재의 길이변화를 감지하는 포텐셔미터와, 몸체의 기울기 변화를 계측하는 틸트미터와, 수평면을 기준으로 몸체의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 틸트미터와 수평방위센서는 칩 형태로 형성되어 적층 배치된 회로기판에 부착시키되, 최상단에 배치되는 회로기판에는 다수의 LED칩을 더 부착시켜 몸체의 기울기 변화 값에 따라 초록색에서 노랑, 파랑, 빨강으로 순차 변환되면서 발광하는 것을 특징으로 하는 외부식별형 지형계측장치.

상기의 구성으로 이루어지는 본 발명에 따르면, 각종 시설물이나 지반의 침하 정도를 지속적으로 계측하여 이상 발생시 즉각적인 대처가 가능할 수 있는 효과와 함께, 지형 계측에 수반되는 모든 구성요소를 몸체와 커버체에 의해 내장되게 함으로써 부피가 현저하게 줄어들어 그 크기가 소형화되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 계측장치는 다수의 LED칩을 적용함으로써 지반 또는 각 시설물의 변형 발생 유무가 외부에서도 쉽게 관측 및 인식될 수 있으며, 이와 더불어 지반이나 각종 시설물의 변형 진행과정에 따라 LED 색상이 다양하게 표현될 수 있도록 구성하여, LED에 의해 구현되는 각종 색상을 시각적으로 순차적인 확인이 가능하여 보다 쉽고 빠르게 위험상황을 파악할 수 있는 이점이 기대된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 계측장치 사시도.
도 2는 도 1의 내부 구성을 일부 도시한 구성도.
도 3은 도 1의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 몸체와 커버체를 분리 도시한 사시도.

본 발명은 각종 구조물이나 지반의 변위 정도를 지속적으로 계측하여 이상 발생시 즉각적인 대응 조치가 가능하도록 하며, 이러한 지형의 침하 유무와 함께 침하 진행 정도를 외부에서도 쉽게 인식되게 하여 보다 빠른 대처를 가능하게 하는 외부식별형 지형계측장치(1)에 관련된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 외부식별형 지형계측장치(1)의 상세한 구성 및 이로 인해 수반되는 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 계측장치 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부 구성을 일부 도시한 구성도이며, 도 3은 도 1의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 몸체와 커버체를 분리 도시한 사시도를 나타낸다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 내부가 중공이 되게 형성되어 파일에 장착되는 몸체(200);와 상기 몸체(200)와 결합되는 커버체(100);로 구분 구성될 수 있다.

상기 몸체(200)에는 주변에 매설된 또 다른 파일(미도시함) 또는 고정점(base point)과 연결 구성될 수 있도록 연결부재(230)가 구비되고, 이러한 연결부재(230)를 신축성 있게 자동 권취하는 권취부(270)를 포함한다. 상기 권취부(270)의 하단부에는, 연직 하방으로 연장된 연결구(250)가 구비되며 권취부(270)와 볼트 등으로 고정 체결되는 고정판(240)이 설치된다. 이후, 상기 고정판(240)의 연결구(250)는 회동부(260)에 안착되어 고정핀(261)으로 고정됨으로써 힌지 타입으로 회동할 수 있게 되고, 상기 회동부(260)의 하방에 또 하나의 고정판(241) 및 연결구(251) 일체를 배치시켜 동일한 방식으로 사방에 대해 상기 몸체(200)가 회동될 수 있게 하였다.

그리고, 본 발명에서는 연결부재(230)의 길이변화를 감지하는 포텐셔미터(140); 몸체의 기울기 변화를 계측하는 틸트미터(220); 수평면을 기준으로 몸체의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(280)를 포함한다.

상기에서 포텐셔미터(Potentio-meter;140)는 전기저항식으로 운용되는 가변저항의 하나로, 저항값이 바뀌면서 이때 흐르는 전류 값의 변화를 측정하여 변위를 계측하는 방식이다. 이러한 포텐셔미터(140)는 몸체(200)와 커버체(100)로 구성되는 본 발명의 내측 공간에 수용되고, 별도의 판체에 고정되어 안정감 있는 상태가 유지될 수 있다.

개략적인 포텐셔미터(140)의 작동 원리를 살펴보면, 원형 코일을 내부에 배치하여 이러한 원형 코일 안에서 로터(미도시함)가 회전되게 하고, 상기 로터는 회전 방향에 따라 스크류를 타고 상측 혹은 하측으로 구동됨으로써 상하구동에 의해 초래되는 전류 값의 변화를 측정하는 방식인바, 이를 위해서 유동성이 없는 고정 불변의 장소, 즉 경사면 상측이나 암반 등에 파일을 매설하여 본 발명의 연결부재(230)와 연결시키고, 이러한 고정지점에서부터 본 발명의 계측장치(1)를 설치하고자 하는 지점에 이르기까지 상기 연결부재(230)를 연장하게 된다.

이러한 로터의 회전은 권취부(270)와의 축 결합으로 가능할 수 있으며, 연결부재(230)의 감김 또는 풀림 구동에 의해 상기 권취부(270)가 회전됨으로써 이와 연결 구성된 로터 역시 동일하게 회전 구동되면서 스크류를 타고 상하 구동하게 된다. 즉, 고정점(base point)과 계측장치(1)는 서로 연결부재(230)에 의해 연결되고, 이상징후 발생시 계측장치(1)가 움직이게 되면 고정점을 기준으로 연결부재(230)의 길이 변화가 초래되는바, 연결부재(230)가 늘어나거나 줄어드는 길이 변화로 계측장치(1)의 슬라이딩, 로테이션 등을 정밀하게 계측할 수 있다. 여기서, 상기 연결부재(230)는 와이어를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 의한 계측장치(1)는 다수의 파일 중 어느 하나에 설치되도록 하고, 해당 계측장치의 연결부재(230)를 통해 인근 계측장치(1)와 연결 구성함과 더불어, 상기 몸체(200)의 기울기 변화를 틸트미터(220)에 의해 측정하게 함으로써, 구조물이나 지반침하에 따른 상대적 변위를 측정하도록 한 것임을 주지한다.

상기 틸트미터(tilt-meter;220)는 통상의 기울기 측정센서로, 몸체(200)의 기울기 변화 여부를 판단하기 위한 필수구성요소이다. 다만, 이러한 구성을 취하는 경우, 몸체(200)의 기울기 변화가 일정한 방위를 향한 상태에서 발생한다면 상기 틸트미터(220)에 의해 정확한 침하량을 측정할 수 있겠으나, 침하의 발생과 함께 방위 또한 변화한다면 틸트미터(220)에 의해 측정된 기울기 변화 값이 정확한 침하량을 의미하는 것으로 볼 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에 의한 계측장치(1)는 틸트미터(220)와 별도로, 수평면을 기준으로 몸체의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(280)를 구비하고 있는바, 틸트미터(220)에 의해 측정된 몸체(200)의 기울기 변화 값을 상기 수평방위센서(280)에 의해 측정된 몸체(200)의 방위 변화 값에 의해 보정함으로써, 더욱 정확한 침하량 데이터를 얻을 수 있게 하였다.

한편, 포텐셔미터(140)가 위치되는 상방에는 하나 이상의 회로기판(110)이 적층 구조로 배치된다. 이를 위하여, 양쪽에 지지부재(130)가 입설되고, 회로기판(110) 양단에 천공된 통공부로 상기 지지부재(130)가 끼워진 후 별도의 조립수단에 의해 결속되도록 하였다.

상기의 회로기판들(110)은 지형계측에 필수불가결한 저항, 콘덴서 및 반도체 칩 등의 전자부품을 포함하여서 형성됨이 바람직하고, 전술한 틸트미터(220) 및 수평방위센서(280) 또한 칩 형태로 구비되어 회로기판상에 부착된다. 특히, 최상단에 배치되는 회로기판상에는 발광다이오드(Light Emitting Diode;LED)칩이 다수 부착되는 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 LED칩(120)은 평상시에는 초록색으로 발광되고 이상징후에 따른 지정된 값에 변화가 발생되었을 경우에 있어서, 점차적으로 노랑, 파랑, 빨강으로 순차 변환되면서 발광될 수 있도록 하였다. 이러한 점은 변화되는 색상에 의해 계측장치(1)의 변위차를 용이하게 식별하도록 함으로써 침하 유무는 물론, 침하 진행 정도를 외부에서도 쉽게 인식하게 되어 계측장치의 상태를 빠르게 파악할 수 있는 장점이 된다. 다시 말해서, 본 발명의 계측장치(1)에 의하면 상기 틸트미터(220) 및 수평방위센서(280), 포텐셔미터(140)로부터 제공되는 침하량 데이터를 근거로 기설정된 기울기 값의 범위를 벗어나는 정도(지반, 구조물 등의 기울기 변화에 따른 상황 진행)에 따라 차별되게 LED칩(120)의 색상을 변화되게 구성함으로써, 계측장치(1)의 기울기 변위에 따른 LED칩(120)의 순차 점등이 이루어질 수 있게 하였다.

그리고, LED칩(120)의 발광을 저해하지 않고 외측으로 원거리 발산될 수 있도록 플라스틱 재질의 투명 소재를 사용하는 것은 물론, 이러한 소재에 내열성이 포함되도록 본 발명의 커버체(100)를 완성함으로써, 외부 요인에 의한 변형 또는 훼손으로부터 적극 방지될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 계측장치(1)는 단독으로 설치되어 사용될 수 있음은 물론, 하나 이상의 계측장치를 서로 연결 구성하여 시스템 방식으로 활용할 수 있어서 더욱 효과적이다.

이상, 본 발명의 권리범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 계측장치 100: 커버체
110: 회로기판 120: LED칩
130: 지지부재 140: 포텐셔미터
200: 몸체 220: 틸트미터
230: 연결부재 240, 241: 고정판
250,251: 연결구 260: 회동부
261: 고정핀 270: 권취부
280: 수평방위센서

Claims (3)

1. 파일에 장착되는 몸체(200); 및
   상기 몸체(200)와의 결합이 자유로울 수 있는 커버체(100);로 이루어지고,
   상기 몸체(200)의 기울기 변화를 계측하는 틸트미터(220)와, 수평면을 기준으로 몸체(200)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(280)를 포함하며,
   상기 틸트미터(220)와 수평방위센서(280)는 칩 형태로 구비되어 적층 배치된 회로기판(110)들에 부착시키되, 상기 틸트미터(220)에 의해 측정된 몸체(200)의 기울기 변화 값은 상기 수평방위센서(280)에 의해 측정된 몸체(200)의 방위 변화 값에 의해 보정되고,
   상기 회로기판(110)들 중 하나에는 다수의 LED칩(120)을 더 부착시켜 몸체(200)의 기울기 변화 값에 따라 LED가 주어진 색상별로 순차점등 변화되는 것을 특징으로 하는 외부식별형 지형계측장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(200)에는 서로 다른 파일 또는 고정점과 연결 구성되는 연결부재(230)가 구비되고, 상기 연결부재(230)의 길이 변화를 감지하는 포텐셔미터(140)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 외부식별형 지형계측장치.
   
3. 삭제

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