KR101419308B1

KR101419308B1 - 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈

Info

Publication number: KR101419308B1
Application number: KR1020140050854A
Authority: KR
Inventors: 이종림
Original assignee: (주)파워엔텍
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2014-07-17

Abstract

본 발명은 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈은 제1 프레임과, 상기 제1 프레임의 상측에 결합되는 제2 프레임과, 상기 제1 프레임의 하측에 결합되어 수평 방향의 지진력을 감쇠하는 수평방향 지진격리장치와, 상기 제1 프레임과 제2 프레임의 사이에 설치되어 수직 방향의 지진력을 감쇠하는 수직방향 지진격리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 볼트랜스퍼 및 곡면판으로 구성된 수평방향 지진격리장치에 의해 수평 방향에 대한 지진력을 감쇠할 수 있으며, 압축스프링과 방향전환부가 구비된 수직방향 지진격리장치에 의해 수직 방향의 지진력 역시 감쇠할 수 있어 전기 및 통신 장비에 진동이나 충격이 발생하더라도 고가의 내부 장비를 안전하게 보호할 수 있다.

Description

3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈{Access floor module equipped with three-dimensional seismic isolation device}

본 발명은 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진 발생 시 변전소나 발전 시설, 각종 건물, 공공 및 민간 시설에 가해지는 수평 방향 및 수직 방향의 지진력을 감소시켜 시설물에 설치되는 고가의 장비를 안정적으로 운영할 수 있는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 변전소, 발전 시설 등의 특수 시설이나 각종 건물, 공공 및 민간 시설 내에는 컴퓨터, 통신 패널, 계전기 패널 등의 전기 및 통신 장비 및 고가의 전기 및 통신 장비가 탑재된다. 이 중 전기 및 통신 장비는 고층 건물의 상층부에 설치되는 경우가 많다.

지진 발생 시 건물에 영향을 미치는 지진력의 크기는 건물의 높이나 형태, 재질 등 구조적인 특성에 따라 다르게 나타나며, 건물 내에 설치된 전기 및 통신 장비에 영향을 주게 된다. 특히, 고층 건물의 상층부에 설치된 전기 통신 장비의 경우 지진력이 더 크게 작용한다. 그러나 일반적으로 사용되는 전기 및 통신 장비의 내진설계 방법은 전기 및 통신 장비를 콘크리트 바닥 슬래브에 앵커링 시키는 것으로, 장비의 외함이 구조적으로 파괴되지는 않더라도 장비의 내부 기기는 지진력에 의해 손상될 수 있어 그에 따른 전기 및 통신 장비의 오작동 등을 일으키는 원인이 된다.

지진재해대책법(법률 제9636호) 및 지진재해대책법 시행령(제정 2009. 03. 25 대통령령 제21362호)에 따르면, 모든 공공건물 및 시설물에 대해 내진대책을 의무적으로 수립하도록 되어 있으며, 전력, 원자력, 수처리, 항공, 철도 등의 공공성이 높은 분야에서 내진성에 대한 요구가 한층 높아지고 있다. 특히, 산업용 정보처리 제어기기와 OA 기기 및 관련부대설비 등과 같이, 온라인 상에서 리얼 타임(real-time)으로 처리되는 시스템이 요구되는 분야에서 이러한 내진성에 대한 대책이 요구되고 있다.

그러나 진동에 매우 민감한 전기 및 통신 장비는 지진에 견딜 수 있는 한계가 있으므로 장비 자체에 내진 설계를 적용하는 것으로는 충분한 안정성 확보가 어렵기 때문에 이러한 장비들을 지진력으로부터 격리하기 위해 지진격리장치가 개발되고 있다.

일 예로 한국등록특허공보 제10-0826279호에는, 상부구조물과 결합하는 상부판과, 하부구조물과 결합하는 하부판과, 이들의 사이에 폴리우레탄 디스크가 삽입되어 지진격리장치의 강도 및 탄성을 개선한 폴리우레탄 디스크를 이용한 지진격리장치가 개시되어 있다.

그런데 이러한 지진격리장치는 2차원적인 구성이므로 지진동 중에서도 수직 방향의 진동을 저감하는데 효과적일 뿐, 수평 방향의 진동을 효과적으로 저감시킬 수 없어 전기 및 통신 장비의 기기 보호에 효과적이지 않은 문제가 있다.

일반적으로 지진격리장치에서 수평 방향으로는 초기에 어떤 힘도 작용하지 않으므로, 수평축으로 발생되는 진동만을 고려하여 설계가 가능하다. 그러나 수직 방향에 대해서는 중력 및 지진격리장치 위에 설치되는 장비의 자중이 항상 고려되어야한다. 따라서 구조적으로 장비를 지지함과 동시에 지진격리 성능도 가져야 하므로 수직 방향의 지진격리 성능을 갖추는 것은 쉽지 않다. 지진격리장치가 너무 유연하면 상부 자중을 지지하기 힘들고, 너무 강하면 장비를 지진격리시키기가 어렵기 때문에 적절한 유연성과 강성을 갖도록 지진격리장치를 설계할 필요가 있다.

한국등록특허공보 제10-0826279호(등록일: 2008년 04월 23일)

본 발명의 목적은 지진 등의 외부 충격에 의해 전기 및 통신 장비로 전달되는 진동이나 충격을 저감시킬 수 있도록 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향의 진동이나 충격을 저감시킬 수 있는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈은 제1 프레임과, 상기 제1 프레임의 상측에 결합되는 제2 프레임과, 상기 제1 프레임의 하측에 결합되어 수평 방향의 지진력을 감쇠하는 수평방향 지진격리장치와, 상기 제1 프레임과 제2 프레임의 사이에 설치되어 수직 방향의 지진력을 감쇠하는 수직방향 지진격리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수평방향 지진격리장치는, 상기 제1 프레임의 하측에 설치되며 볼과 지지구를 갖춘 볼트랜스퍼와, 상기 제1 프레임과 상기 볼트랜스퍼의 사이에 설치되어 상기 볼이 접촉되는 곡면이 형성된 곡면판을 포함할 수 있다.

상기 볼트랜스퍼가 결합되는 제1 브래킷과, 상기 제1 프레임의 하부에 형성되는 제2 브래킷과, 상기 제1 브래킷과 제2 브래킷의 사이에 결합되어 상기 수평 방향을 따라 압축 또는 인장되는 제1 스프링을 포함할 수 있다.

상기 제1 프레임과 제2 프레임의 사이에 설치되며 상기 수직 방향으로 압축 또는 인장되는 제2 스프링과, 상기 제2 스프링에 전달되는 상기 수직 방향의 지진력의 방향을 상기 수평 방향으로 전환하는 방향전환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 프레임 및 제2 프레임은 복수의 단위 프레임과 상기 단위 프레임을 연결하는 복수의 프레임 연결부재를 포함하며, 상기 프레임 연결부재에는 상기 제2 스프링이 삽입되는 스프링 요입홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 방향전환부는 상기 제1 프레임에 설치되어 상기 수평 방향으로 압축 또는 인장되는 댐퍼와, 상기 댐퍼의 일단을 지지하는 슬라이딩부와, 상기 슬라이딩부를 슬라이딩 가능하게 지지하는 가이드 레일과, 상기 슬라이딩부에 일단이 회동 가능하게 결합되는 전환 링크와, 상기 제2 프레임에 결합되어 상기 전환 링크의 타단을 상기 제2 프레임에 대해 회동 가능하게 지지하는 프레임 결합부를 포함할 수 있다.

상기 댐퍼, 슬라이딩부, 댐퍼 브래킷, 전환 링크는 각각 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제1 프레임과 제2 프레임 중 어느 하나에 형성되어 상기 수직 방향을 따라 움직이는 제1 수단과, 상기 제1 프레임과 제2 프레임 중 다른 하나에 형성되어 상기 제1 수단을 상기 수직 방향을 따라 이동 가능하게 수용하는 제2 수단을 갖춘 전도방지부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 프레임 및 제2 프레임에는 상기 전도방지부가 결합되는 요홈부가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2 프레임의 상부에 결합되어 기기가 탑재되는 지지 프레임을 더 포함하며, 상기 제2 프레임과 지지 프레임의 사이에 설치되어 상기 제2 프레임과 지지 프레임 사이의 간격을 조절하는 높이조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 높이조절부는 한 쌍으로 구비되며 각각의 일단에 서로 다른 방향의 나사산이 형성되고 상기 나사산이 서로 마주보도록 설치되는 원통형의 지주봉과, 상기 나사산이 형성된 상기 지주봉의 양단이 각각 결합되는 조절너트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 볼트랜스퍼 및 곡면판으로 구성된 수평방향 지진격리장치에 의해 수평 방향에 대한 지진력을 감쇠할 수 있으며, 압축스프링과 방향전환부가 구비된 수직방향 지진격리장치에 의해 수직 방향의 지진력 역시 감쇠할 수 있어 전기 및 통신 장비에 진동이나 충격이 발생하더라도 고가의 내부 장비를 안전하게 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈의 결합 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈의 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중마루 모듈의 프레임 연결구조를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중마루 모듈의 다른 실시 예를 도시한 결합 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈의 측면도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치의 수평방향 지진격리장치를 도시한 평면도,
도 7a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평방향 지진격리장치의 주요 구성을 도시한 부분 사시도,
도 7b는 도 6의 A-A'선에 따른 수평방향 지진격리장치의 주요 구성을 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치의 수직방향 지진격리장치를 도시한 결합 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치의 수직방향 지진격리장치를 도시한 분해 사시도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치의 수직방향 지진격리장치의 작동 상태를 도시한 측면도,
도 11은 도 9의 B에 따른 수직방향 지진격리장치의 주요 구성의 작동 사시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3차원 지진격리장치는 수평 방향의 지진력을 감쇠하는 수평방향 지진격리장치(200)와, 수직 방향의 지진력을 감쇠하는 수직방향 지진격리장치(300)로 구성되며, 이중마루 모듈(100)은 수평방향 지진격리장치(200) 및 수직방향 지진격리장치(300)가 설치되는 제1 프레임(110) 및 제2 프레임(130), 제2 프레임(130)에 결합되어 전기 및 통신 장비를 하부에서 지지하는 지지 프레임(170), 지지 프레임(170)을 제2 프레임(130)에 결합시키는 높이조절부(190)로 구성된다.

먼저 기본 골조를 이루는 이중마루 모듈에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이중마루 모듈(100)은 하측에 수평방향 지진격리장치(200)가 결합되는 제1 프레임(110)과, 제1 프레임(110)의 상측에 결합되는 제2 프레임(130)과, 제2 프레임(130)의 상부에 결합되는 지지 프레임(170)으로 구성된다. 제1 프레임(110)과 제2 프레임(130)의 사이에는 수직방향 지진격리장치(300)가 설치되고, 제2 프레임(130)과 지지 프레임(170)의 사이에는 복수의 높이조절부(190)가 설치된다.

제1 프레임(110) 및 제2 프레임(130)은 이중마루 모듈(100)의 기본 골조를 이루며, 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 크기로 제작된 복수의 단위 프레임(100a, 100b)을 볼트조립 방식으로 결합함으로써 용도에 맞게 크기 및 형태를 조절할 수 있다. 단위 프레임(100a, 100b)은 단면이 'ㄷ'자 형상인 개방형 단위 프레임(100a)과, 단면이 'ㅁ'자 형상인 폐쇄형 단위 프레임(100b)로 구성되며, 후술할 수평방향 지진격리장치(200) 및 수직방향 지진격리장치(300)의 설치에 적합하게 개방형 단위 프레임(100a)과, 폐쇄형 단위 프레임(100b)을 적절히 배치하여 사용한다. 복수의 단위 프레임(100a, 100b)은 프레임 연결부재(150)에 의해 결합된다. 제1 프레임(110) 및 제2 프레임(130) 상에는 후술할 수평방향 지진격리장치(200) 및 수직방향 지진격리장치(300)가 결합되는 결합 구조(112, 132)가 구비되며, 프레임 연결부재(150)에도 수직방향 지진격리장치(300)의 일부 구성이 결합되는 구조(152)가 구비된다(이에 대해서는 후술하기로 한다).

높이조절부(190)는 지지 프레임(170)과 제2 프레임(130)을 결합시키며, 두 개의 지주봉(192)이 하나로 결합되어 일단은 제2 프레임(130)에 결합되고, 타단은 지지 프레임(170)에 결합되도록 구성된다. 두 개의 지주봉(192)은 각각 일단에 나사산이 형성되고 타단은 각각 제2 프레임(130) 및 지지 프레임(170)에 결합되며, 두 개의 지주봉(192)에 형성된 나사산에 조절너트(194)가 결합되어 두 개의 지주봉(192)을 상호 결합시킨다. 조절너트(194)의 조임 정도에 따라 지주봉(192)의 나사산이 형성된 단부의 간격이 좁아지거나 멀어지면서 제2 프레임(130)과 지지 프레임(170) 간의 간격(이중마루 모듈의 높이)이 조절된다. 또는, 하나의 지주봉(192)의 외경이 다른 하나의 지주봉(192)의 내경에 대응하여 직경이 작은 쪽이 큰 쪽에 삽입되는 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 지지 프레임(170)과 지주봉(192)의 하단부를 연결하는 턴버클(196) 등의 길이 조절이 가능한 구성품을 채용함으로써 제2 프레임(130)과 지지 프레임(170)간의 간격이 조절되어 이중마루 모듈(100')의 높이가 조절된다(도 4 참조).

도 1 및 도 2, 도 5 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 수평방향 지진격리장치(200)는 제1 프레임(110)의 하부에 설치되는 복수의 볼트랜스퍼(210)와, 제1 프레임(110)과 볼트랜스퍼(210)의 사이에 설치되어 볼트랜스퍼(210)가 접촉되는 복수의 곡면판(230)과, 복수의 제1 스프링(250)과, 제1 스프링(250)을 지지하는 스프링 지지부(270)로 구성된다. 또한, 볼트랜스퍼(210)와 스프링 지지부(270)는 각각 제1 브래킷(290) 및 제2 브래킷(292)에 의해 지지된다.

볼트랜스퍼(210)는 금속 재질의 볼(steel ball, 강구, 212)이 지지구(214)에 회전 가능하게 삽입된 형태이며, 지지구(214)로부터 볼(212)의 일부가 노출된다. 노출된 볼(212)의 외주면이 곡면판(230)의 곡면부에 접촉한 상태로 구를 수 있게 설치된다. 볼(212)이 지지구(214)에 삽입된 상태에서 일부만 노출되므로 수평방향 지진격리장치(200)의 작동 중 볼(212)이 곡면판(230)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

곡면판(230)은 소정의 두께를 갖춘 판재로, 제1 프레임(110)에 결합되는 면은 평면이고, 볼트랜스퍼(210)가 접촉되는 면은 단면의 형태가 중앙으로 갈수록 오목한 곡면을 이룬다. 곡면의 곡률(R)은 수평 방향 지진력에 대해 미리 설계된 곡률값을 적용시켜 만들게 된다. 따라서 곡면판(230) 및 볼트랜스퍼(210)에 외력이 가해지지 않은 상태에서 볼트랜스퍼(210)는 볼(212)이 곡면판(230)의 중앙에 위치하게 된다. 곡면판(230)의 상부에 이중마루 모듈(100)이 결합된 상태에서 지진이 발생하여 수평 방향 지진력이 가해지면, 볼트랜스퍼(210)가 곡면판의 가장자리 쪽으로 이동된다. 그러나 곡면판(230)이 중앙으로 갈수록 오목한 곡면을 이루므로 볼트랜스퍼(210)는 다시 원래의 상태(볼트랜스퍼가 곡면판의 중앙에 위치하는 상태)로 돌아가려고 한다. 진동에 의해 볼트랜스퍼(210)는 곡면판(230)의 곡면을 따라 계속 움직이지만 자동으로 중심을 찾아가게 되며(자동중심 기능), 수평 방향으로의 지진력이 볼트랜스퍼(210)에서 분산되어 이중마루 모듈(100)으로 곧바로 전달되지 않는다. 따라서 수평 방향으로의 지진력을 격리하는 지진격리 성능을 발휘하게 된다.

곡면판(230) 및 볼트랜스퍼(210)는 한 쌍으로 설치되며, 제1 프레임(110)의 하부에 복수 개가 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 곡면판(230) 및 볼트랜스퍼(210)는 제1 프레임(110)의 각 모서리 쪽에 인접하여 하나씩 설치되고 중앙부 쪽에 복수 개가 설치될 수 있다. 또는, 제1 프레임(110)의 가장자리를 따라 복수 개가 설치될 수도 있다. 이러한 지진격리 성능을 보조하기 위해 제1 스프링(250) 및 스프링 지지부(270)가 구비되며, 제1 스프링(250)은 곡면판(230) 및 볼트랜스퍼(210)가 설치되지 않아 빈 공간이 생기는 부분에 설치될 수 있다.

제1 스프링(250)은 수평 방향으로 압축 또는 인장되도록 설치되며, 일단이 볼트랜스퍼(210)를 하부에서 지지하는 제1 브래킷(290)에 결합되고, 타단이 스프링 지지부(270)에 결합된다. 스프링 지지부(270)는 일단이 제1 스프링(250)에 결합되고, 타단이 제1 프레임(110)의 하부에 형성된 제2 브래킷(292)에 결합된다. 스프링 지지부(270)는 예를 들어, 턴버클(turn buckle)로 구비될 수 있다. 그러나 스프링 지지부(270) 없이 제1 스프링(250)의 타단이 제1 프레임(110)의 하부에 형성된 제2 브래킷(292)에 직결될 수도 있다. 제1 스프링(250)은 최초 설치 상태에서 인장되지 않은 형태를 유지하고, 외력이 가해져 볼트랜스퍼(210)가 움직이고 그에 따라 볼트랜스퍼(210)를 지지하는 제1 브래킷(290)이 당겨지면 인장된다. 제1 스프링(250)은 외력이 제거되면 원래의 상태로 복원된다.

이러한 구성을 갖춘 수평방향 지진격리장치(200)에 의해 수평 방향으로의 지진력을 감쇠할 수 있어 수평 방향의 지진력에 의한 전기 및 통신 장비의 파손을 최소화하는 효과가 있다.

도 1, 도 2 및 도 4, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 수직방향 지진격리장치(300)는 수직 방향으로 압축 또는 인장되도록 설치되는 복수의 제2 스프링(310)과, 제2 스프링(310)의 지진격리 기능을 보조하는 방향전환부(330)와, 제2 스프링(310)에 수평 방향에 해당하는 지진력이 전달되었을 때 이중마루 모듈(100)의 전도를 방지하는 전도방지부(350)로 구성된다.

제2 스프링(310)은 일단이 제1 프레임(110) 상에 설치되고 타단이 제2 프레임(130) 상에 설치되며, 수직 방향에 해당하는 지진력이 가해졌을 때 수직 방향을 따라 압축 및 인장을 반복하며 수직 방향에 대한 지진력을 감쇠한다. 또한, 제2 스프링(310)은 상부에서 작용하는 장비에 의한 하중을 지지하는 역할도 한다. 제2 스프링(310)의 설치를 위해 제1 프레임(110)과 제2 프레임(130)의 각 단위 프레임(100a, 100b)을 연결하는 프레임 연결부재(150)에는 복수의 스프링 요입홈(152)이 형성되어 제2 스프링(310)의 각 단부를 지지한다. 즉, 프레임 연결부재(150)에 형성된 스프링 요입홈(152)은 프레임 연결부재(150)의 표면으로부터 함몰 형성되어 제2 스프링(310)의 각 단부가 결합된다. 좀더 상세히 살펴보면, 제2 프레임(130)을 향하는 프레임 연결부재(150)의 상측에 스프링 요입홈(152)이 구비되어 제2 스프링(310)의 일단을 수용하고, 제1 프레임(110)을 향하는 프레임 연결부재(150)의 하측에 스프링 요입홈(152)이 구비되어 제2 스프링(310)의 타단을 수용하게 된다. 제2 스프링(310)은 스프링 요입홈(152)에 수용된 상태에서 볼팅 결합된다. 제2 스프링(310)의 양단이 프레임 연결부재(150)에 수용되므로 제1 프레임(110)과 제2 프레임(130)의 결합 시 이들 사이의 수직 높이를 낮출 수 있어 결합 안정성을 향상시킬 수 있다.

3차원 지진격리장치에 지진 등에 의해 충격이 가해졌을 때 고유진동이 발생하는 경우 지진력과 함께 더 큰 진동이 발생할 수 있는데, 방향전환부(330)는 이러한 진동의 증폭으로 3차원 지진격리장치의 상부에 결합된 장비에 진동이 전달되는 것을 감쇠하는 역할을 한다. 즉, 방향전환부(330)는 수직 방향으로 작용하는 지진력을 수직 방향과 수직인 수평 방향으로 힘을 분산시킴으로써 수직 방향으로 작용하는 지진력을 감쇠시킨다.

방향전환부(330)는 수평 방향과 동일하게 연장 또는 압축되는 댐퍼(331)와, 댐퍼(331)의 일단을 지지하는 댐퍼 브래킷(332)과, 댐퍼 브래킷(332)의 타단을 지지하는 슬라이딩부(333)과, 슬라이딩부(333)을 슬라이딩 가능하게 지지하는 가이드 레일(334)과, 슬라이딩부(333)에 일단이 회동 가능하게 결합되는 전환 링크(335), 그리고 전환 링크(335)의 타단을 제2 프레임(130)에 대해 회동 가능하게 지지하는 프레임 결합부(336)으로 구성된다. 방향전환부(330)는 작동 시 서로 동작에 방해가 되지 않도록 제2 스프링(310)과 후술할 전도방지부(350)가 설치되지 않은 제1 프레임(110)의 내측에 설치된다. 좀더 상세하게는, 제2 스프링(310)과 전도방지부(350)는 폐쇄형 단위 프레임(100b) 상에 설치되고, 방향전환부(330)는 개방형 단위 프레임(100a)에 설치되는 것이 바람직하다.

댐퍼(331)는 일단이 댐퍼 브래킷(332)에 결합되고 타단이 슬라이딩부(333)에 결합되어 수평 방향을 따라 압축 또는 인장된다. 일반적으로 사용하는 댐퍼(shock absorber)는 압축 또는 인장 중 어느 하나에 대해서만 정속 제어를 하는데 비해, 본 발명의 댐퍼(331)는 압축과 인장 양방향 모두에 대해 정속 제어하는 유압 정속제어기(Rate Control Series)를 사용함으로써 수직 방향의 지진력에 의한 상하 양방향에 대한 진동을 수평 방향으로 전환하여 양방향 모두에 대해 감쇠 효과를 나타낼 수 있다. 댐퍼(331)는 후술할 프레임 결합부(336)을 기준으로 좌우로 각 한 개씩 두 개가 서로 일직선상에 배치되며, 제2 스프링(310)과 전도방지부(350)가 설치되지 않은 부분에 복수 개소가 설치된다.

댐퍼 브래킷(332)은 제1 프레임(110)의 내측에 설치되어 댐퍼(331)의 일단을 지지하며, 댐퍼(331)의 설치 위치가 제1 프레임(110)의 측벽 높이보다 낮게 설치되도록 함으로써 댐퍼(331)의 작동 안정성을 확보한다. 그러나 댐퍼 브래킷(332) 없이 댐퍼(331)의 일단이 제1 프레임(110)에 직결될 수도 있다.

슬라이딩부(333)는 가이드 레일(334) 상에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 댐퍼(331)의 타단에 결합되어 댐퍼(331)를 지지한다. 슬라이딩부(333)가 댐퍼 브래킷(332) 방향으로 이동하면 댐퍼(331)가 압축되고, 슬라이딩부(333)가 댐퍼 브래킷(332)의 반대 방향으로 이동하면 댐퍼(331)가 인장된다. 슬라이딩부(333)는 댐퍼(331)에 작용하는 힘에 편심이 발생해 댐퍼(331)를 손상시키지 않도록 가이드 레일(334) 상에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 선형 운동을 한다.

가이드 레일(334)은 슬라이딩부(333)의 하부에 위치하도록 제1 프레임(110)의 내측에 설치되며, 슬라이딩부(333)를 슬라이딩 이동 가능하게 지지한다. 가이드 레일(334)은 슬라이딩부(333)를 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있다면 그 형태에 제한되지 않는다.

예를 들어, 슬라이딩부가 속이 빈 파이프 형태의 볼 부쉬(ball bush)로 구비되고, 가이드 레일은 이를 지지하는 봉 형태로 구성될 수 있다. 또는, 가이드 레일에 철로와 같이 길이 방향을 따라 돌출된 가이드 리브가 구비되고, 슬라이딩부에 가이드 리브에 걸림 유지되는 걸림 리브가 구비된 형태로 구성될 수도 있다.

전환 링크(335)는 한 쌍으로 구비되며, 각각의 일단이 슬라이딩부(333)의 일측에 각각 회동 가능하게 결합되고, 타단이 프레임 결합부(336)의 하면에 회동 가능하게 결합된다. 프레임 결합부(336)은 전환 링크(335)가 결합되지 않은 상면이 제2 프레임(130)의 하부 내측에 밀착 결합된다. 전환 링크(335)는 한 쌍이 서로 소정 간격 이격되어 배치되는데, 제2 프레임(130)이 제1 프레임(110)을 향해 하강하면 전환 링크(335)는 각각의 슬라이딩부(333)를 밀면서 서로 멀어지게 된다. 또한, 전환 링크(335)는 제2 프레임(130)이 제1 프레임(110)으로부터 멀어지면 일단이 프레임 결합부(336)에 의해 상향 이동하면서 타단을 끌어당겨 서로 가까워지게 된다. 이러한 제2 프레임(130)이 상승 및 하강하면 프레임 결합부(336) 역시 함께 승강하면서 전환 링크(335)로 그 힘이 전달되고, 전환 링크(335)가 댐퍼(331)를 밀고 당기면서 댐퍼(331)가 인장 및 압축하게 된다. 댐퍼(331)는 전환 링크(335)로부터 전달된 수직 방향의 힘을 수평 방향의 힘으로 전환시킴으로써 수직 방향의 지진력을 감쇠시키는 역할을 한다. 이러한 효과는 전환 링크(335)가 가상의 수직 방향 축선과 이루는 전환 각도(θ)가 45도 이하일 때 효과적으로 나타나게 된다. 전환 각도(θ)가 45도보다 크면 프레임 결합부(336)에 결합된 전환 링크(335)의 일단부가 승강하는 높이에 비해 전환 링크(335)의 타단부가 댐퍼 브래킷(332)을 향해 이동하는 거리가 작아 감쇠 작용이 충분히 이루어지기 어렵다. 그러나 전환 각도(θ)가 45도 이하이면 프레임 결합부(336)에 결합된 전환 링크(335)의 일단부가 승강하는 높이에 비해 전환 링크(335)의 차단부가 댐퍼 브래킷(332)을 향해 이동하는 거리가 커져 충분한 감쇠 작용이 일어나게 된다. 따라서 전환 각도(θ)는 45도 이하인 것이 바람직하다.

전도방지부(350)는 제1 프레임(110)과 제2 프레임(130) 중 어느 하나에 형성되는 제1 수단(352)과, 제1 프레임(110)과 제2 프레임(130) 중 다른 하나에 형성되는 제2 수단(354)으로 구성되며, 전도방지부(350)의 결합을 위해 제1 프레임(110) 및 제2 프레임(130)에는 전도방지부(350)의 양단부가 각각 수용되는 요홈부(112, 132)가 복수 개 형성된다. 제1 수단(352) 및 제2 수단(354)은 원통형의 파이프가 일부분이 서로 겹치도록 결합된 형태이다. 즉, 제1 수단(352)과 제2 수단(354) 중 어느 하나의 외경이 다른 하나의 내경과 대응하도록 형성됨으로써 직경이 작은 쪽이 큰 쪽의 내부로 맞물려 들어가 결합되는 형태를 이룬다. 전도방지부(350)는 제1 수단(352)과 제2 수단(354)이 서로 겹쳐진 상태에서 수직 방향(도 10의 화살표 방향)을 따라 상하로 자유운동을 한다. 그러나 제2 프레임(130)이 제1 프레임(110)으로부터 최대한 멀어지더라도 제1 수단(352)과 제2 수단(354)이 결합 상태를 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 제2 수단(354)은 별도의 원통형 부재가 아닌 제1 프레임(110) 또는 제2 프레임(130) 상에 형성된 요입홈 또는 관통홈일 수 있다. 제1 수단이 제2 수단에 수용된 상태에서 수직 방향으로만 움직이도록 구속할 수 있다면, 제2 수단의 형태에 제한되지 않는다. 전도방지부(350)는 수직 방향으로는 움직이지만, 수평 방향을 포함한 다른 방향으로는 움직이지 않도록 구속력을 가지므로, 제2 스프링(310)에 수평 방향의 외력이 전달되더라도 이중마루 모듈(100)의 전도를 방지할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100: 이중마루 모듈 110: 제1 프레임
130: 제2 프레임 112, 132: 안착부
150: 프레임 연결부재 152: 스프링 요입홈
170: 지지 프레임 190: 높이조절부
200: 수평방향 지진격리장치 210: 볼트랜스퍼
230: 곡면판 250: 제1 스프링
270: 스프링 지지부 290: 지지 브래킷
300: 수직방향 지진격리장치 310: 제2 스프링
330: 방향전환부 331: 댐퍼
332: 댐퍼 브래킷 333: 슬라이딩부
334: 가이드 레일 335: 전환 링크
336: 프레임 결합부 350: 전도방지부
352: 제1 수단 354: 제2 수단

Claims

제1 프레임과,
상기 제1 프레임의 상측에 결합되는 제2 프레임과,
상기 제1 프레임의 하측에 결합되어 수평 방향의 지진력을 감쇠하는 수평방향 지진격리장치와,
상기 제1 프레임과 제2 프레임의 사이에 설치되어 수직 방향의 지진력을 감쇠하는 수직방향 지진격리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제1항에 있어서,
상기 수평방향 지진격리장치는,
상기 제1 프레임의 하측에 설치되며 볼과 지지구를 갖춘 볼트랜스퍼와, 상기 제1 프레임과 상기 볼트랜스퍼의 사이에 설치되어 상기 볼이 접촉되는 곡면이 형성된 곡면판을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제2항에 있어서,
상기 수평방향 지진격리장치는,
상기 볼트랜스퍼가 결합되는 제1 브래킷과, 상기 제1 프레임의 하부에 형성되는 제2 브래킷과, 상기 제1 브래킷과 제2 브래킷의 사이에 결합되어 상기 수평 방향을 따라 압축 또는 인장되는 제1 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제1항에 있어서,
상기 수직방향 지진격리장치는,
상기 제1 프레임과 제2 프레임의 사이에 설치되며 상기 수직 방향으로 압축 또는 인장되는 제2 스프링과, 상기 제2 스프링에 전달되는 상기 수직 방향의 지진력의 방향을 상기 수평 방향으로 전환하는 방향전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제4항에 있어서,
상기 제1 프레임 및 제2 프레임은 복수의 단위 프레임과 상기 단위 프레임을 연결하는 복수의 프레임 연결부재를 포함하며, 상기 프레임 연결부재에는 상기 제2 스프링이 삽입되는 스프링 요입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제4항에 있어서,
상기 방향전환부는 상기 제1 프레임에 설치되어 상기 수평 방향으로 압축 또는 인장되는 댐퍼와, 상기 댐퍼의 일단을 지지하는 슬라이딩부와, 상기 슬라이딩부를 슬라이딩 가능하게 지지하는 가이드 레일과, 상기 슬라이딩부에 일단이 회동 가능하게 결합되는 전환 링크와, 상기 제2 프레임에 결합되어 상기 전환 링크의 타단을 상기 제2 프레임에 대해 회동 가능하게 지지하는 프레임 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제6항에 있어서,
상기 댐퍼, 슬라이딩부, 댐퍼 브래킷, 전환 링크는 각각 한 쌍으로 구비되는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제7항에 있어서,
상기 수직방향 지진격리장치는,
상기 제1 프레임과 제2 프레임 중 어느 하나에 형성되어 상기 수직 방향을 따라 움직이는 제1 수단과, 상기 제1 프레임과 제2 프레임 중 다른 하나에 형성되어 상기 제1 수단을 상기 수직 방향을 따라 이동 가능하게 수용하는 제2 수단을 갖춘 전도방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제8항에 있어서,
상기 제1 프레임 및 제2 프레임에는 상기 전도방지부가 결합되는 요홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 프레임의 상부에 결합되어 기기가 탑재되는 지지 프레임을 더 포함하며, 상기 제2 프레임과 지지 프레임의 사이에 설치되어 상기 제2 프레임과 지지 프레임 사이의 간격을 조절하는 높이조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.
제10항에 있어서,
상기 높이조절부는 한 쌍으로 구비되며 각각의 일단에 서로 다른 방향의 나사산이 형성되고 상기 나사산이 서로 마주보도록 설치되는 원통형의 지주봉과, 상기 나사산이 형성된 상기 지주봉의 양단이 각각 결합되는 조절너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지진격리장치를 갖춘 이중마루 모듈.