KR101542570B1 - 수평 착정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 착정시에 굴진 방향의 수정이 가능하도록 하여 정확한 시공이 이루어지도록 할 수 있는 수평 착정 장치에 관한 것으로, 지지판의 일측면에 결합되어 회전 구동력을 제공하는 구동모터와; 상기 구동모터에 연결되어 상기 구동모터에서 제공되는 회전 구동력에 의하여 회전 구동하면서 지반을 굴진하는 오거부재와; 내부에 중공이 형성되어 상기 오거부재를 상기 중공에 수용하고 상기 오거부재의 굴진에 의하여 상기 지반에 삽입시에 삽입되는 방향을 조절할 수 있도록 선단에 일측면이 경사지게 형성된 원통 형상의 선단헤드부재가 구비된 굴진케이스를; 포함함으로써, 취수정과 연결되는 유공관의 설치를 위하여 사용되는 수평 착정 장치의 선단이 굴진하는 방향을 조절할 수 있도록 함으로써 정확한 시공이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

Description

수평 착정 장치{HORIZONTAL WELL DRILLING DEVICE}
본 발명은 수평 착정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 착정시에 굴진 방향의 수정이 가능하도록 하여 정확한 시공이 이루어지도록 할 수 있는 수평 착정 장치에 관한 것이다.
최근, 산업발전과 인구증가 등에 따른 환경변화로 인하여 수자원 확보에 대한 중요성이 날로 증가함에 따라 여러 선진국가에서는 충분한 수자원 확보를 위해 막대한 예산과 노력을 투입하고 있는 실정으로 알려져 있다.
이러한 수자원 확보를 위한 노력의 일환으로서, 예를 들면 주로 유럽의 선진국가에서는 수도물의 생산을 위해서 표류수를 직접 취수하는 경우가 적으며, 호수나 강변에 방사형 집수정을 설치하여 여과시킨 다음 취수하여 정수하는 강변여과 공법의 적용에 의해 정수과정에서 가능한 화학약품을 적게 사용하려는 노력을 기울이고 있다.
통상, 방사형 집수정은 대수층에서 많은 양의 물을 양수할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 심지어 강에서 대수층과 집수정으로의 물 유입율을 매우 높일 수 있다는 장점을 가짐에 따라 오염에 취약한 강물의 이용이 불가피한 우리나라에서도 방사형 집수정 도입이 늘어나고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 수평 착정 장치가 지반을 굴진하는 구조를 도시한 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 토사층이나 사력층을 지나 연암층과 경암층에 이르기까지 방사상의 수직 집수정(1)을 시공한 다음, 수직 집수정(1)의 저부에 설치한 수평 굴착기(10)를 통하여 연암층과 경암층의 사이에 위치하는 대수층에 수평 취수정(2)을 굴착하고, 그 수평 취수정(2)에 여과용 유공관(Strainer)을 설치하여 암반지하수를 다량으로 집수할 수 있도록 시공된다.
한편, 종래의 통상적인 수평 취수정 착정 방법의 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 수직 집수정(1)의 내측벽에 수평 굴착기(10)를 통하여 파이프 형태의 외관 케이싱(11)을 압입하고, 그 외관 케이싱(11)의 내부에 삽입된 스크류 로드(12)를 회전운동시켜 선단부의 굴착툴(13)을 전진시킴으로써, 수평 취수정(2)을 굴착하게 된다.
그런데, 이러한 종래의 수평 착정 장치에 있어서는, 외관 케이싱(11)을 지반에 굴진시에 지반의 굴진 방향이 작업자가 원하는 방향으로 진행되는지 여부를 판단할 수 있는 수단이 전혀 마련되어 있지 않아 시공이 제대로 진행되고 있는지 여부를 전혀 알 수 없으므로 시공이 불편한 문제점이 있다.
또한, 외관 케이싱(11)의 굴진 방향이 작업자가 원하는 방향으로 진행되고 있지 않더라도 외관 케이싱(11)의 굴진 방향을 조절할 수 있는 수단이 전혀 마련되어 있지 않으므로 정확한 시공이 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 취수정과 연결되는 유공관의 설치를 위하여 사용되는 수평 착정 장치의 선단이 굴진하는 방향을 조절할 수 있도록 함으로써 정확한 시공이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 수평 착정 장치를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 지지판의 일측면에 결합되어 회전 구동력을 제공하는 구동모터와; 상기 구동모터에 연결되어 상기 구동모터에서 제공되는 회전 구동력에 의하여 회전 구동하면서 지반을 굴진하는 오거부재와; 내부에 중공이 형성되어 상기 오거부재를 상기 중공에 수용하고 상기 오거부재의 굴진에 의하여 상기 지반에 삽입시에 삽입되는 방향을 조절할 수 있도록 선단에 일측면이 경사지게 형성된 원통 형상의 선단헤드부재가 구비된 굴진케이스를; 포함한 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치를 제시한다.
여기서, 상기 구동모터에는 유압실린더가 고정 결합되고, 상기 유압실린더의 일측은 상기 지지판의 일측면에 고정 결합되며 상기 유압실린더의 타측은 상기 굴진케이스의 일측에 고정 결합되어 상기 굴진케이스가 굴진 방향을 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다.
그리고, 상기 유압실린더의 타측과 상기 굴진케이스의 일측 사이에는 판면에 실린더공과, 오거공이 관통 형성된 굴진케이스 압입판이 설치될 수 있다.
또한, 상기 굴진케이스를 일정 각도 회전시킴으로써 굴진 방향을 조절할 수 있는 별도의 방향 조절 수단이 더 구비될 수 있다.
아울러, 상기 방향 조절 수단은 일측면이 상기 구동모터와 연결되고 타측면이 상기 굴진케이스와 연결되어 상기 굴진케이스의 회전 구동이 가능하도록 하는 회전케이스와, 상기 회전케이스와 구동모터 사이에 설치되어 상기 회전케이스와 상기 구동모터를 연결하는 회전용소켓으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 오거부재의 단부에는 상기 선단헤드부재의 내부에 배치되는 별도의 굴진용 트리콘비드가 구비될 수 있다.
또한, 상기 굴진케이스가 지반을 굴진하는 방향을 추적할 수 있도록 오거부재의 내부 중앙 영역에는 위치추적 가이드파이프가 구비되고 상기 위치추적 가이드파이프의 단부에는 위치추적 센서가 구비될 수 있다.
아울러, 상기 오거부재의 외측에는 상기 굴진케이스가 굴진되어야 하는 방향을 안내하는 별도의 광파기가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 굴진케이스의 굴진 경로를 수정할 수 있도록 상기 위치추적 센서에 의하여 추적된 굴진케이스의 굴진 경로와 상기 광파기에 의하여 안내되는 방향을 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 별도의 모니터링 부재가 더 구비될 수 있다.
본 발명은 취수정과 연결되는 유공관의 설치를 위하여 사용되는 수평 착정 장치의 선단이 굴진하는 방향을 조절할 수 있도록 함으로써 정확한 시공이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 수평 착정 장치가 지반을 굴진하는 구조를 도시한 평면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 착정 장치의 구조를 도시한 평면도이며,
도 3의 (a)와 (b)는 도 2의 굴진케이스 압입판의 구조를 도시한 평면도이고,
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 착정 장치를 이용하여 지반을 굴진하는 동작을 도시한 평면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 착정 장치의 구조를 도시한 평면도이며, 도 3의 (a)와 (b)는 도 2의 굴진케이스 압입판의 구조를 도시한 평면도이고, 도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 착정 장치를 이용하여 지반을 굴진하는 동작을 도시한 평면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 수평 착정 장치는, 지지판(110)의 일측면에 결합되어 회전 구동력을 제공하는 구동모터(100)와, 구동모터(100)에 연결되어 구동모터(100)에서 제공되는 회전 구동력에 의하여 회전 구동하면서 지반을 굴진하는 오거부재(200)와, 내부에 중공(310)이 형성되어 오거부재(200)를 중공(310)에 수용하고 오거부재(200)의 굴진에 의하여 상기 지반에 삽입시에 삽입되는 방향을 조절할 수 있도록 선단에 일측면이 경사지게 형성된 원통 형상의 선단헤드부재(320)가 구비된 굴진케이스(300)를 포함하여 구성되어 있다.
구동모터(100)는 지지판(110)의 일측에 고정 결합되어 지반을 굴진하는 오거부재(200) 측으로 회전력을 제공하는 역할을 하는 부재로서, 구동모터(100)는 복수의 유압실린더(120)에 의하여 지지판(110)의 일측에 고정 결합되게 된다.
유압실린더(120)의 일측은 지지판(110)의 일측면에 고정 결합되며 유압실린더(120)의 타측은 굴진케이스(300)의 일측에 고정 결합되어 굴진케이스(300)가 굴진 방향을 따라 이동 가능하게 구비된다.
그리고, 이러한 유압실린더(120)에 의하여 오거부재(200)와 함께 굴진케이스(300)가 지반 측으로 압착됨으로써 오거부재(200)에 의하여 지반이 굴진되면서 굴진케이스(300)가 굴진된 지반의 내부로 삽입된다.
이러한 유압실린더(120)의 타측과 상기 굴진케이스(300)의 일측 사이에는 판면에 실린더공(131)과, 오거공(132)이 관통 형성된 굴진케이스 압입판(130)이 설치되어 있다.
굴진케이스 압입판(130)의 중앙영역에는 오거부재(200)가 관통할 수 있는 오거공(132)이 관통 형성되어 있으며, 오거공(132)의 주연부에는 유압실린더(120)가 관통 할 수 있는 복수의 실린더공(131)이 형성되는데, 실린더공(131)은 오거부재(200)가 천공하는 지반의 종류에 따라 두 개가 형성될 수도 있고 네 개가 형성될 수도 있다.
지반이 약한 경우에는 두 개의 유압실린더(120) 만으로도 지반의 굴진이 가능하므로 두 개의 실린더공(131)이 형성되고, 지반이 강한 경우에는 압착력을 높이기 위하여 네 개의 유압실린더(120)가 설치되어야 하므로 네 개의 실린더공(131)이 형성되는 것이 바람직하다.
오거부재(200)는 실질적으로 지반을 천공하는 부재로서 지반의 초기 천공을 위하여 그 단부에는 선단헤드부재(320)의 내부에 배치되는 별도의 굴진용 트리콘비드(210)가 구비되어 있다.
굴진용 트리콘비드(210)는 지반을 초기 천공시에 원활한 천공을 위하여 오거부재(200)보다 더욱 단단한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 원활한 초기 천공을 위하여 굴진용 트리콘비드(210)는 합금강으로 형성되어 있다.
오거부재(200)의 둘레면에는 지반을 굴진시에 발생하게 되는 토사나 자갈 등의 분쇄물을 후방으로 이동시킴과 동시에 일정한 직경을 갖는 골진공을 형성할 수 있는 나선 형상의 나선형부재(240)가 형성되어 있다.
그리고, 굴진케이스(300)가 지반을 굴진하는 방향을 추적할 수 있도록 오거부재(200)의 내부 중앙 영역에는 위치추적 가이드파이프(220)가 구비되고, 위치추적 가이드파이프(220)의 단부에는 위치추적 센서(230)가 구비되는 것이 바람직하다.
위치추적 가이드파이프(220)는 오거부재(200)의 선단에서부터 오거부재(200)의 내부를 통하여 구동모터(100)를 관통하여 구동모터(100)의 외부로 연장 형성되는 부재이다.
오거부재(200)의 선단에 위치하게 되는 위치추적 가이드파이프(200)의 단부에는 위치추적 센서(230)가 구비되며, 구동모터(100)의 외부로 연장 형성되는 위치추적 가이드파이프(200)의 단부에는 위치추적 센서(230)와의 상호 작용에 의하여 위치추적 센서(230)가 시공하고자 하는 올바른 위치에 배치되는지 여부를 판단할 수 있도록 하는 광파기(500)가 구비되어 있다.
즉, 광파기(500)에서 발생되는 빛의 직진성에 의하여 광파기(500)가 지반을 굴진해야 하는 정확한 방향을 안내하게 되며, 광파기(500)에 의하여 안내되는 경로상에 위치추적 센서(230)가 배치되는지 여부에 의하여 정확한 시공이 이루어지고 있는지 여부를 판단할 수 있다.
이러한 판단에 따라 굴진케이스(300)의 굴진 경로를 수정할 수 있도록 상기 위치추적 센서(230)에 의하여 추적된 굴진케이스(300)의 굴진 경로와 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향을 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 별도의 모니터링 부재(600)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
굴진케이스(300)는 오거부재(200)의 외부를 감싸는 형태로 형성된 원통 형상의 부재로서, 오거부재(200)가 지반을 천공함에 따라 천공된 지반으로 함께 삽입되면서 일정한 직경을 갖는 굴진공이 형성되도록 하는 역할을 한다.
굴진케이스(300)는 지반의 굴진 작업이 완료된 후에 지반의 외부로 인출되어 제거된 후에 굴진케이스(300)가 삽입된 위치에 유공관이 삽입되도록 함으로써 취수정에 취수가 가능하게 된다.
이러한 굴진케이스(300)의 단부에는 일측면이 경사지게 형성된 원통 형상의 선단헤드부재(320)가 구비되어 있는데, 선단헤드부재(320)가 지반과 접촉되는 일측면이 경사지게 형성됨은 굴진케이스(300)의 굴진 방향을 조절하기 위함이다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향에 대하여 굴진케이스(300)가 상향으로 이동할 경우에는 선단헤드부재(320)의 경사지게 형성된 일측면을 하향 경사진 방향으로 회전시킴으로써 선단저항력이 하측으로 작용하도록 하여 굴진케이스(300)가 하방으로 이동하여 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향으로 굴진이 이루어지도록 하게 된다.
반대로, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향에 대하여 굴진케이스(300)가 하향으로 이동할 경우에는 선단헤드부재(320)의 경사지게 형성된 일측면을 상향 경사진 방향으로 회전시킴으로서 선단저항력이 상측으로 작용하도록 하여 굴진케이스(300)가 상방으로 이동하여 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향을 굴진이 이루어지도록 하게 된다.
이를 위하여 구동모터(100)의 일측에는 굴진케이스(300)를 일정 각도 회전시킴으로써 굴진 방향을 조절할 수 있는 별도의 방향 조절 수단(400)이 더 구비되어 있다.
이러한 방향 조절 수단(400)은 일측면이 구동모터(100)와 연결되고 타측면이 굴진케이스(300)와 연결되어 굴진케이스(300)의 회전 구동이 가능하도록 하는 회전케이스(410)와, 회전케이스(410)와 구동모터(100) 사이에 설치되어 회전케이스(410)와 구동모터(100)를 연결하는 회전용소켓(420)으로 구성되어 있다.
회전케이스(410)의 구동은 광파기(500)에 의하여 안내되는 굴진 경로와 위치추적 센서(230)의 위치와의 변위를 별도의 모니터링부재(600)에 의하여 작업자가 시각적으로 인지함으로써 순방향이나 혹은 역방향으로 일정 각도 회전이 이루어지게 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 이러한 구성을 갖는 수평 착정 장치를 이용한 지반의 굴진 시공 과정은 다음과 같다.
우선, 취수정의 내부에 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 착정 장치의 오거부재(200)와 굴진케이스(300)를 지반을 천공하고자 하는 방향으로 배치시키고, 취수정의 일측 벽면과 오거부재(200) 및 굴진케이스(300)를 접촉시킨다.
그리고, 광파기(500)를 작동시켜 오거부재(200) 및 굴진케이스(300)의 굴진 방향을 안내한 후에 광파기(500)에 의하여 안내되는 굴진 방향과 위치추적 센서(230)의 일치 여부를 모니터링부재(600)를 통하여 확인한다.
그 후, 구동모터(100)를 구동시키면 오거부재(200)가 회전하면서 오거부재(200)의 단부에 구비된 굴진용 드리콘비드(210)가 취수정의 일측 벽면을 천공하기 시작한다.
굴진용 드리콘비드(210)의 천공에 의하여 오거부재(200)와 굴진케이스(300)가 지반을 굴진하게 되는데, 굴진이 진행되면서 모니터링부재(600)에 광파기(500)에 의하여 안내되는 굴진 방향과 위치추적 센서(230)가 일치하지 않게 되면 방향 조절 수단(400)을 구동시키게 된다.
즉, 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향에 대하여 굴진케이스(300)가 상향으로 이동할 경우에는 선단헤드부재(320)의 경사지게 형성된 일측면을 하향 경사진 방향으로 회전시킴으로써 선단저항력이 하측으로 작용하도록 하여 굴진케이스(300)가 하방으로 이동하여 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향으로 굴진이 이루어지도록 하게 된다.
그리고, 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향에 대하여 굴진케이스(300)가 하향으로 이동할 경우에는 선단헤드부재(320)의 경사지게 형성된 일측면을 상향 경사진 방향으로 회전시킴으로서 선단저항력이 상측으로 작용하도록 하여 굴진케이스(300)가 상방으로 이동하여 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향을 굴진이 이루어지도록 하게 된다.
이러한 방향 조절 수단(400)에 의하여 광파기(500)가 안내하는 굴진 방향으로 굴진이 이루어지면서 오거부재(200)와 굴진케이스(300)가 원하는 길이로 지반에 삽입되면 오거부재(200)와 굴진케이스(300)를 지반으로부터 인출시킨 후에 굴진케이스(300)를 대신하여 유공관을 삽입하면 착정 시공이 완료된다.
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.
100 : 구동모터 110 : 지지판
120 : 유압실린더 130 : 케이스 압입판
200 : 오거부재 210 : 굴진용 트리콘비드
220 : 위치추적 가이드파이프 230 : 위치추적 센서
300 : 굴진케이스 310 : 중공
320 : 선단헤드부재 400 : 방향 조절 수단
410 : 회전케이스 420 : 회전용소켓
500 : 광파기 600 : 모니터링 부재

Claims (9)

  1. 지지판(110)의 일측면에 결합되어 회전 구동력을 제공하는 구동모터(100)와;
    상기 구동모터(100)에 연결되어 상기 구동모터(100)에서 제공되는 회전 구동력에 의하여 회전 구동하면서 지반을 굴진하는 오거부재(200)와;
    내부에 중공(310)이 형성되어 상기 오거부재(200)를 상기 중공(310)에 수용하고 상기 오거부재(200)의 굴진에 의하여 상기 지반에 삽입시에 삽입되는 방향을 조절할 수 있도록 선단에 일측면이 경사지게 형성된 원통 형상의 선단헤드부재(320)가 구비된 굴진케이스(300)를; 포함하고,
    상기 구동모터(100)에는 유압실린더(120)가 고정 결합되고, 상기 유압실린더(120)의 일측은 상기 지지판(110)의 일측면에 고정 결합되며 상기 유압실린더(120)의 타측은 상기 굴진케이스(300)의 일측에 고정 결합되어 상기 굴진케이스(300)가 굴진 방향을 따라 이동 가능하게 구비되며,
    상기 유압실린더(120)의 타측과 상기 굴진케이스(300)의 일측 사이에는 판면에 실린더공(131)과, 오거공(132)이 관통 형성된 굴진케이스 압입판(130)이 설치된 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 굴진케이스(300)를 일정 각도 회전시킴으로써 굴진 방향을 조절할 수 있는 별도의 방향 조절 수단(400)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방향 조절 수단(400)은 일측면이 상기 구동모터(100)와 연결되고 타측면이 상기 굴진케이스(300)와 연결되어 상기 굴진케이스(300)의 회전 구동이 가능하도록 하는 회전케이스(410)와, 상기 회전케이스(410)와 구동모터(100) 사이에 설치되어 상기 회전케이스(410)와 상기 구동모터(100)를 연결하는 회전용소켓(420)으로 구성된 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오거부재(200)의 단부에는 상기 선단헤드부재(320)의 내부에 배치되는 별도의 굴진용 트리콘비드(210)가 구비된 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치.
  7. 제1항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴진케이스(300)가 지반을 굴진하는 방향을 추적할 수 있도록 오거부재(200)의 내부 중앙 영역에는 위치추적 가이드파이프(220)가 구비되고 상기 위치추적 가이드파이프(220)의 단부에는 위치추적 센서(230)가 구비된 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오거부재(200)의 외측에는 상기 굴진케이스(300)가 굴진되어야 하는 방향을 안내하는 별도의 광파기(500)가 구비된 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 굴진케이스(300)의 굴진 경로를 수정할 수 있도록 상기 위치추적 센서(230)에 의하여 추적된 굴진케이스(300)의 굴진 경로와 상기 광파기(500)에 의하여 안내되는 방향을 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 별도의 모니터링 부재(600)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수평 착정 장치.
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