KR101411818B1 - 하이브리드 지진격리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지진격리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 지진격리 장치에는 단일 금속으로 구성된 마찰진자가 적용되었으나 본 발명에서는 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)(b02,b03)를 접착(接着)하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)(a01)에 관한 것이다.
본 발명은 스테인레스강(Stainless Steel)으로 제작되는 종래의 지진격리 장치의 상부곡면부, 하부곡면부를 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론섬유(Bronze Fiber) 중 선택된 복수개의 재료들과 에폭시수지(Epoxy Resin), 페놀수지(Phenolic Resin), 폴리에스테르수지(Polyester Resin) 중 선택된 복수개의 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 순차적으로 적층한 하이브리드 섬유 프리프레그(Hybrid Fiber Prepreg)(a03,a04)로 대체하여 마찰진자 사이에서 지속적으로 발생하는 표면피로마모현상(Surface Fatigue Wear)을 줄여주며, 마찰진자의 보강금속재(b04) 표면에 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)와의 접착력(接着力)을 높여주는 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론섬유(Bronze Fiber) 중 선택된 복수개의 재료들과 에폭시수지(Epoxy Resin), 페놀수지(Phenolic Resin), 폴리에스테르수지(Polyester Resin) 중 선택된 복수개의 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 순차적으로 적층한 하이브리드 섬유 프리프레그(Hybrid Fiber Prepreg)를 마찰진자의 보강금속재(b04) 둘레에 접착(接着)하여 마찰에 대한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 현상을 줄여주는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 지진격리 장치{Hybrid Anti-Seismic Device}
본 발명은 지진격리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 지진격리 장치에는 단일 금속으로 구성된 마찰진자가 적용되었으나 본 발명에서는 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)(b02, b03)를 접착(接着)하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)(a01)에 관한 것이다.
지진격리 장치(Anti-Seismic Device)는 미국, 일본 등 여러 나라에서 연구, 개발되고 있으며 그 종류 또한 다양하다. 이러한 지진격리 장치(Anti-Seismic Device)는 크게 탄성형(Elastometric Type)과 활동형(Sliding Type)으로 나눌 수 있으며 각각의 대표적인 예로 적층고무받침(laminated Rubber Bearing)과 마찰진자 지진격리 장치(Friction Pendulum Anti-Seismic Device)가 있으며, 지진격리장치의 3가지 요소들을 살펴보면, ①주기를 상승시키고 수직하중에 견디는 요소, ②비선형 시간이력 거동에 의한 부가적인 감쇠를 일으키는 요소, ③지진 종료 후 상부구조물을 원위치 시키는 요소, 위 3가지 요소를 중심으로 상황에 따라 비지진 하중이 작용할 때와 지진하중이 작용할 때, 마찰진자가 서로 다른 거동을 보일 수 있도록 해주는 충격전달장치로 구성되어 진다.
적층고무받침(laminated Rubber Bearing)은 가장 널리 사용되는 지진격리 장치로 유연한 수평강성을 가지도록 고무를 주된 재료로 하고 있으며 수직강성의 보강을 위해 금속보강 철판을 사용한 것을 기본으로 하고 있다. 평면형상은 전 방향에 대하여 움직임이 가능한 원형과 상부판의 방향성에 따라 움직이거나 고정되는 사각형이 적절하게 사용된다. 고감쇠 고무를 사용하면 이력감쇠를 통한 에너지 소산 능력을 증가시킬 수 있으며, 원통형의 납을 충진하여 초기강성을 증가시키고 에너지 소산능력을 향상시킬 수도 있다. 그러나 허용 수직하중의 한계로 인해 구조물의 자중에 따라 사용에 제한을 받는 문제가 있다.
지진격리 장치(Anti-Seismic Device)는 상부곡면부와 하부곡면부 사이에 금속 마찰진자를 삽입하고 상부와 하부 곡면부의 곡률 반경을 조절하여 다양한 구조물의 요구 조건에 맞추어 작동하게 함으로써, 상부 구조물의 고유주기를 인위적으로 길게하고, 진동 소멸 후에는 곡률반경에 의해 원래의 상태로 복원되는 특성을 갖는다.
지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부는 주로 철의 최대 결점인 내식성의 부족을 개선할 목적으로 만들어진 내식용 강(鋼)인 스테인레스강이 사용되는데 이 소재는 크게 철-크로뮴계의 페라이트 스테인리스강과, 철-니켈-크로뮴계의 오스테나이트 스테인리스강으로 나뉘며, 전혀 녹슬지 않는다기보다는 보통 철강에 비해 그다지 녹슬지 않는 특성을 가지고 있다.
지진격리 장치의 마찰진자는 상부곡면부와 하부곡면부의 중앙에 배치되어 지진이나 진동에 따른 변위에 대응하여 상부구조물의 하중을 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경에 따라 움직여 줌으로써, 고유 주기를 길게하는 중요한 특징을 갖는다.
구조물에 가해지는 동적하중에 대응하기 위한 대표적인 방안으로는 지진격리 장치를 이용해 구조물을 지지하는 기술을 들 수 있다. 지진격리 장치와 관련된 특허공개 문헌의 예로는 대한민국 공개특허 제2002-0036574호, 제2006-0075358호, 제2002-0085122호 등을 들 수 있다.
지진격리 장치의 수명을 결정하는 가장 중요한 구성 요소인 마찰진자는 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)에 가장 취약한 특성을 보인다. 이러한 취약한 특성을 개선하기 위하여 마찰진자의 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)를 줄여주는 다양한 복합재료가 있으며, 이들에는 고체 윤활제, 즉 흑연, 이황화몰리브덴(MOS₂), PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 등이 첨가되어 마찰을 감소시킨다.
고체 윤활제 입자들은 상대 금속마찰면에 잘 옮겨 붙는다. 하지만, 얇은 관상의 고체 윤활제의 경우는 마찰계수를 최적으로 낮추는 효과를 내는데 필요한 부피 비율이 10% 이상이어서 재료의 기계적 강도를 저하시킨다.
PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)는 그보다 더 낮은 비율로서도 더 효과적이며, 복합재료의 기계적 성질을 향상시킨다. 청동, 은 또는 흑연가루 첨가제는 고분자가 가지고 있는 빈약한 열 전도성을 향상시키기 위하여 사용된다. 60년대 말에 사용되기 시작한 탄소섬유는 강화제(强化劑)의 역할도 하며 흑연 성분이 있어 고체 윤활 작용도 할 수 있고, 열전도성도 우수하여 트라이볼러지(Tribology)응용의 가능성을 고루 갖추고 있다. 하지만 그 보다 장(長)섬유 형태의 하이브리드 섬유를 복합재료로 적용 시 내마모성(耐磨耗性)이 더욱 향상될 수 있다.
장섬유 형태의 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber) 중에서 복수개의 재료를 순차적으로 적층한 것이 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)라 할 수 있다.
종래의 지진격리 장치에 사용되는 상부곡면부와 하부곡면부 그리고 마찰진자의 소재보다 높은 강도(剛度), 내마모성(耐磨耗性), 내약품성(耐藥品性)으로 개선된 하이브리드 지진격리 장치에 대한 제품개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 종래의 마찰진자는 상부곡면부와 하부곡면부의 사이에서 지속적인 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)가 누적되면서 마찰진자의 수명이 감소되는 현상이 발생한다. 이러한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 현상을 보다 완화시킬 수 있는 하이브리드 마찰진자(b01)를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스테인레스강으로 제작되어진 상부곡면부와 하부곡면부보다 높은 강도(剛度), 내마모성(耐磨耗性), 내약품성(耐藥品性)을 지닌 하이브리드 섬유를 이용하여 하이브리드 곡면부(a03, a04)를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 지진격리 장치에서 마찰진자의 금속보강재(b04)와 하이브리드 섬유(b02, b03)를 접착시 서로간에 접착력을 높여주도록 금속보강재 표면에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하는 것을 포함하는 하이브리드 마찰진자(b01)를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 명세서에서 하이브리 섬유(Hybrid Fiber)는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론섬유(Bronze Fiber) 중 선택된 복수개의 재료들과 열경화수지를 순차적으로 적층한 소재들 중에서 대표적인 구성으로 탄소섬유(Carbon Fiber)와 유리섬유(Glass Fiber)를 적용한 바람직한 실시 예를 중심으로 후술될 것이며, 따라서 본 발명에 기재된 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)의 구성이 탄소섬유(Carbon Fiber)와 유리섬유(Glass Fiber)만으로 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 마찰진자와 상부곡면부, 하부곡면부를 하이브리드 섬유(a03, a04)를 이용하여 제작하고, 상부곡면부와 하부곡면부 사이에 하이브리드 마찰진자(b01)가 배치되는 형태로 구성한 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)를 개시한다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)에는 상기 유리섬유 프리프레그(b03)와 상기 탄소섬유 프리프레그(b02) 복수개를 순차적으로 적층하고 접착할 수 있다.
상기 베어링의 상기 유리섬유 프리프레그(b04)와 탄소섬유 프리프레그(b03)는 가압, 가열, 급랭 공정을 통하여 섬유와 함침된 열경화수지를 경화할 수 있다.
상기 유리섬유 프리프레그(b03)와 탄소섬유 프리프레그(b02)는 유압프레스로 성형하는 가압 공정을 포함할 수 있다.
상기 가압 공정한 유리섬유 프리프레그(b04)와 탄소섬유 프리프레그(b03)는 내부에 잔여(殘餘)하는 파우더(Powder)를 접착하기 위하여 핫플레이트(Hot Plate) 또는 고압 열처리 챔버(Chamber)를 이용하여 가열 공정을 추가 진행할 수 있다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)는 복수개로 적층된 유리섬유 프리프레그(b03)와 접착을 할 수 있다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)는 복수개로 적층된 탄소섬유 프리프레그(b02)와 접착을 할 수 있다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)는 복수개로 적층된 아라미드섬유 프리프레그와 접착을 할 수 있다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)는 복수개로 적층된 텅스텐섬유 프리프레와 접착을 할 수 있다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)는 복수개로 적층된 브론섬유 프리프레그와 접착을 할 수 있다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)는 금속보강재(b04)를 내부에 포함할 수 있다.
삭제
상기 하이브리드 마찰진자(b01)의 금속보강재(b04) 표면에 하이브리드 섬유와 접착력을 높이기 위하여 금속보강재의 회전축을 중심으로 회전, 수직 또는 수평방향으로 복수개의 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)할 수 있다.
상기 금속보강재(b04) 표면 둘레에 홈(Groove)(b06)을 성형 시에 공작기계(工作機械)를 이용할 수 있다.
상부곡면부(f01)와 하부곡면부(f01)는 하이브리섬유(a03, a04)를 이용하여 제작할 수 있다.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)와 하이브리드 상부곡면부(f01), 하이브리드 하부곡면부(f01)에서 사용되는 하이브리드 섬유는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber)들을 수지와 함침(含浸)시킨 상태의 프리프레그(Prepreg) 복수개를 순차적으로 적층하여 구성할 수 있다.
상기 프리프레그(Prepreg)의 함침(含浸) 재료인 수지(樹脂)에는 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)로 할 수 있다.
상기 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)에는 에폭시수지(Epoxy Resin), 페놀수지(Phenolic Resin), 폴리에스테르수지(Polyester Resin)로 이루어질 수 있다.
지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부의 중앙에 배치되어 지진이나 진동에 따른 변위에 대응하여 상부구조물의 하중을 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경에 따라 움직여 줌으로써, 고유주기를 길게하는 중요한 특징을 갖는 마찰진자의 고유주기(P)는 다음의 수학식1과 같이 계산된다.
Figure 112012099283930-pat00001
위 수학식1에서 상부와 하부 곡면부의 중심에서 이동한 각도(θ)가 영에 근접하는 값이라면, 고유 주기(P)는 상부와 하부 곡면부의 곡률반경(R)의 평방근에 비례하여 증가하게 되며, g는 중력가속도를 나타낸다. 따라서 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경은 마찰진자의 고유주기를 결정하는 매우 중요한 사항이라 할 수 있다. 하지만 종래의 스테인레스강(Stainless Steel)으로 제작된 상부곡면부와 하부곡면부는 지속적인 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)와 마찰열(摩擦熱)에 의하여 곡률반경에 변화가 발생되고 그로 인하여 고유주기까지 영향을 받아 변화되는 중대한 문제가 발생할 수 있기 때문에 상부곡면부와 하부곡면부의 소재를 스테인레스강(Stainless Steel)보다 높은 강도(剛度), 내마모성(耐磨耗性), 내약품성(耐藥品性)의 성질을 지닌 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)로 대체 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서 따르면, 하이브리드 마찰진자(b01)의 금속보강재(b04) 표면에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 상기 금속보강재(b04)의 둘레에 유리섬유 프리프레그를 적층하고, 상기 유리섬유 프리프레그가 적층된 둘레에 추가로 탄소섬유 프리프레그를 적층하여 하이브리드 섬유를 형성시키고, 상기 과정을 통하여 적층 배열된 금속보강재(b04)와 하이브리드 섬유(b02, b03)를 가열, 가압과 급랭 공정을 통하여 일체화 시킨 것을 특징으로 하는 하이브리드 마찰진자(b01)와 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경이 적용된 금형위에 유리섬유 프리프레그(a03)를 적층하고, 상기 유리섬유 프리프레그(a03) 위에 탄소섬유 프리프레그(a04)를 적층하여 가열, 가압과 급랭 공정을 통하여 일체화 시킨 것을 특징으로 하는 하이브리드 상부곡면부(f01)와 하부곡면부(f01)를 포함하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)(a01)가 제공된다.
첫째, 종래의 지진격리 장치에 사용되는 마찰진자는 단일금속 표면에 한시적으로만 윤활작용을 할 수 있는 윤활제를 첨가하였으나, 본 발명에서는 현격하게 수명주기가 긴 하이브리드 섬유(b02, b03)를 마찰진자 외부에 접착하여 지진격리 장치의 수명주기을 크게 향상 시킬 수 있다.
둘째, 종래의 스테인레스강 재질의 상부곡면부와 하부곡면부에 하이브리드 섬유(a03, a04)를 접착(接着) 또는 대체(代替)함으로써, 마찰진자와 서로 간에 발생하는 구름마찰(Rolling Friction)과 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 현상을 줄여줌으로써 마찰진자를 보호할 수 있다.
셋째, 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 복수개의 홈(Groove)(05)을 성형(成形)하여, 하이브리드 섬유(b02, b03)와 금속보강재(b04)와의 접착력(接着力)을 증가시킬 수 있다.
넷째, 대형구조물에 주로 적용되는 마찰진자 지진격리 장치의 특성상 잦은 교체주기(交替週期)를 줄여 줌으로써, 유지관리 비용과 사용정지에 따른 손실을 줄여줄 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 마찰진자 일부절개 상세 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 평면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 측면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부 일부절개 상세 사시도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면 사시도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 사시도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 분해도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시례와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시례에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면도이다. 도면에 나타난 바와 같이 곡면 고정장치(a06, a07)는 하이브리드 곡면부(a04, a05)와 구조물과의 사이에 설치 시공되는 금속체로서 하이브리드 곡면부(a04, a05)와의 결합을 위하여 양각의 금속틀 형태로 주조 공정을 통하여 제작하며, 구조물과의 고정을 위하여 볼트구멍이 형성된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 마찰진자 일부절개 상세 사시도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 마찰진자(b01)는 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 공작기계를 이용하여 회전축 방향을 중심으로 회전, 수직 또는 수평 방향으로 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)한다.
상기와 같이 홈(Groove)(b05)을 성형하기 위한 작업공정으로는 절삭공구를 주로 이용하는 공작기계공정과 프레스의 가압을 이용하는 단조공정을 대표적으로 들 수 있다.
공작기계공정은 금속 따위를 자르거나 깎는 기계인 절삭공구를 이용하여 마찰진자의 금속보강재(b04)의 표면에 홈(Groove)(b05)을 성형하는 공정이며, 단조공정은 금속을 두들기거나 눌러서 필요한 형체로 만드는 공정으로써, 상기 공정에 추가로 성형의 편의를 위하여 금속의 재결정 온도보다 높은 온도로 처리하는 가열과정을 추가한 열간단조(熱間鍛造) 공정을 이용하여 마찰진자의 금속보강재(b04)의 표면에 홈(Groove)(b05)을 성형한다.
상기와 같이 둘레에 홈(Groove)(b05)이 성형된 마찰진자의 금속보강재(b04)에 유리섬유(Glass Fiber)와 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 함침(含浸)한 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03)를 감싸주며, 이때 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03)가 유연하도록 적당한 온도를 유지시켜 주어야 한다.
삭제
상기와 같이 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03)로 감싸진 마찰진자의 둘레를 탄소섬유(Carbon Fiber)와 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)가 함침(含浸)된 탄소섬유 프리프레그(Carbon Fiber Prepreg)(b02)를 다시 감싸주고, 홈(Groove)(b05)이 성형(成形)된 마찰진자의 금속보강재(b04)와 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03), 탄소섬유 프리프레그(Carbon Fiber Prepreg)(b02) 사이의 공기와 공극을 제거하고, 성형(成形)과 밀도(密度)를 높여주기 위하여 유압프레스로 가압을 한다. 가압된 하이브리드 마찰진자(b01)는 즉시 급랭을 시작하여 프리프레그(Prepreg)의 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)가 빠르게 경화하도록 분위기를 조성한다.
상기와 같이 가압 공정에서는 금속으로 만든 거푸집인 금형(金型) 속에서 하이브리드 섬유(b02, b03)와 하이브리드 마찰진자의 금속보강재(b04)를 접착하게 되는 가압 공정 과정에서 열경화수지가 유출(流出)되어 금형에 눌어붙는 현상을 방지하기 위하여 하이브리드 마찰진자(a02)와 금형 사이에 분리 역할이 가능한 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리에스테르(Polyester) 중 선택된 어느 하나 또는 복수개의 성분으로 이루어진 이형제, 윤활제, 이형필름, 윤활필름 중에서 선택된 한가지 또는 한 가지 이상을 혼용하여 분무, 도포, 삽입하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 경화를 마친 하이브리드 마찰진자(b01)는 요구되는 강도(剛度)와 밀도(密度)로 형성된 것으로 육안(肉眼)과 촉감(觸感)으로 확인이 되지만 내부의 일부 유리섬유와 탄소섬유는 파우더(Powder) 상태로 존재하기 때문에 이를 해소하기 위해 100~300℃의 가열공정이 추가로 요구된다. 가열 공정은 핫플레이트(Hot Plate) 상판에서 하이브리드 마찰진자를 구워주는 방법과 고압 열처리 챔버(Chamber) 속에서 강한 압력과 열을 이용하여 진행 할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정측면도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 이격 홈(Clearance Between Groove)(a08)으로서 지진, 진동 발생시 곡면부와 고정장치 사이에서 충격과 마찰을 방지하기 위한 간격(間隔) 또는 이격(離隔)을 유지하기 위해 가공된 홈(Groove)(a08)을 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 측면도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 이물질 방지막 브라켓(Bracket)(e02)은 ㄱ자 형태의 금속으로서 이물질 방지막(e03)과 상부곡면 고정장치(a06) 사이에 위치하며, 상부는 상부곡면 고정장치(a06)의 앵커볼트(a09)와 체결되며, 하부에는 이물질 방지막이 접합(接合)되어 있는 형태로 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부 일부절개 상세 사시도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 상부곡면부(f01)와 하이브리드 하부곡면부(f01)는 내부소재(a03)과 외부소재(a04)로 구분할 수 있다.
상기 상부곡면부와 하부곡면부의 내부소재(a03)는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber), 스테인레스강(Stainless Steel)중 선택된 복수개의 재료들과 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 복합화(複合化)하여 사용할 수 있다.
상기 상부곡면부와 하부곡면부의 외부소재(a04)는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber), 스테인레스강(Stainless Steel)중 선택된 한 개의 재료와 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 복합화(複合化)하여 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 분해도이다.
도 9에서 도시한 바와 같이 완성된 하이브리드 지진격리 장치는 중량 기계류 범주에 속하는 풍력발전기(Wind Power Generation)의 타워(Tower)구조물 하부에 설치하여 지진 발생시 지진파의 고유주기를 길게하여 타워(Tower)구조물의 안전성을 확보해 주도록 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범 위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
a02:하이브리드 마찰진자
a03:하이브리드 상부곡면부의 내부소재
a04:하이브리드 상부곡면부의 외부소재
a05:하이브리드 하부곡면부의 외부소재
a06:상부곡면 고정장치
a07:하부곡면 고정장치
a08:이격 홈
a09:상부 구조물과 체결되는 앵커볼트
a10:하부 구조물과 체결되는 앵커볼트
b02:하이브리드 마찰진자의 외부소재
b03:하이브리드 마찰진자의 내부소재
b04:하이브리드 마찰진자의 금속보강재
b05:금속보강재의 홈
e02:이물질 방지막 브라켓
e03:이물질 방지막

Claims (8)

  1. 구조물의 내진에 적용되는 지진격리 장치에 있어서,
    하이브리드 지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론섬유(Bronze Fiber) 중 선택된 복수개의 재료들과 에폭시수지(Epoxy Resin), 페놀수지(Phenolic Resin), 폴리에스테르수지(Polyester Resin) 중 선택된 복수개의 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 순차적으로 적층한 하이브리드 섬유 프리프레그를 적층시키고, 상기 적층된 하이브리드 섬유를 가열, 가압, 급랭 공정을 통하여 접착(接着), 성형(成形)을 하여 종래의 상부곡면부와 하부곡면부 보다 마찰에 대한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 정도(程度)가 개선되도록 하였으며, 둘레에 홈(Groove)을 성형(成形)함으로써 표면 접착력(接着力)이 증가하게 된 마찰진자의 금속보강재에 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론섬유(Bronze Fiber) 중 선택된 복수개의 재료들과 에폭시수지(Epoxy Resin), 페놀수지(Phenolic Resin), 폴리에스테르수지(Polyester Resin) 중 선택된 복수개의 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 순차적으로 적층한 하이브리드 섬유 프리프레그를 적층시키고, 상기 적층된 마찰진자를 가열, 가압, 급랭 공정을 통하여 접착(接着)하고, 상기 접착(接着)된 마찰진자는 종래의 마찰진자보다 마찰에 대한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 정도(程度)가 개선되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    하이브리드 마찰진자의 금속보강재 표면에는 회전축과 수직 또는 수평방향의 홈(Groove)을 성형하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상부곡면부(a04), 하부곡면부(a05), 하이브리드 마찰진자(a02)들과의 틈새에 외부로부터 유입되는 이물질들로 인한 곡률반경 변형 및 손상을 방지하지 위하여 이물질 방지장치(e02 e03)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    중량 기계류 범주에 속하는 풍력발전기(Wind Power Generation)의 타워(Tower)구조물 하부에 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.
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