KR101633737B1 - 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지역단위별로 토사층을 포함하는 경사면에서의 산사태 발생을 효과적으로 예측하고, 산사태로 인한 피해를 최소화하여 인명사고를 미연에 방지할 수 있도록 개선된 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템에 관한 것이다.

Description

지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템{Per unit area tosacheung whether the collapse detection system}

본 발명은 토목지반 기술 분야 중 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지역단위별로 토사층을 포함하는 경사면에서의 산사태 발생을 효과적으로 예측하고, 산사태로 인한 피해를 최소화하여 인명사고를 미연에 방지할 수 있도록 개선된 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템에 관한 것이다.

우리나라는 산지가 전 국토의 70% 이상을 차지하며, 매년 장마와 같은 집중 호우로 인한 산사태에 의해 막대한 피해가 발생한다.

특히, 산의 계곡을 따라 급격히 흘러내리는 토석류에 의한 산사태는 다른 종류의 산사태에 비하여 피해규모가 가장 크다.

토석류란, 산지의 급사면이 무너져 내리는 산사태의 한 종류로, 오랫동안 풍화작용(風化作用)을 받아 흙과 암석편이 많이 생긴 산 사면이 폭우나 장마로 인해 물로 포화 되어 그 무게가 마찰력을 지탱하지 못하여 흘러내리는 현상이며, 이류(泥流)라고도 한다.

지금까지 우리나라는 산지재해에 대한 대책으로 예방보다는 복구에 초점을 맞추어 왔다.

그러나, 산사태에 대한 과학적인 분석을 통해 사전에 산사태 예상 지역 및 위험 지역을 미리 예측하고, 관측함으로써 이에 대한 적절한 대책을 세운다면 산사태로 인한 피해를 최소화시킬 수 있을 것이다.

현재, 산사태 발생 징후의 파악을 위해 산 경사면의 움직임을 계측하는 여러 가지 방법이 수행되고 있다.

그러나, 단지 경사면의 움직임을 계측하는 것만으로는 다양한 요인들이 복합적으로 연관되어 발생하는 산사태를 정확하게 측정, 예측하는 데에 어려움이 따랐다.

특히, 토사층을 포함한 토석류 산사태의 경우, 산사태의 정확한 발생 위치와, 속도를 아는 것이 중요하지만 이를 측정할 수 있는 방법은 실질적으로 전혀 없는 실정이다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0814470호(2008.03.11.) '토석류 산사태 모니터링 시스템 및 방법'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 지역단위별로 토사층을 포함하는 경사면에서의 산사태 발생을 효과적으로 예측하고, 산사태로 인한 피해를 최소화하여 인명사고를 미연에 방지할 수 있도록 개선된 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 계곡부에 소정의 간격을 두면서 횡 방향으로 설치된 와이어를 통해 토석류의 이동에 의한 산사태를 감지하는 토석류 감지부(112)를 포함하는 계측부(110)와; 상기 토석류 감지부(112)에서 계측된 데이터를 저장하는 메인로거부(120)를 갖춘 토석류 산사태 모니터링 시스템(100)으로서, 상기 메인로거부(120)는 내장된 강우량계(122) 및 비 감지센서(124)를 통해 강우량의 증감에 따라 계측 빈도를 제어하도록 구성되며; 상기 토석류 감지부(112)는 토석류가 발생했을 때 와이어의 끊어짐을 통해 토석류를 감지할 수 있는 접점 출력방식을 이용하거나 혹은 광원의 단절에 의해 토석류를 감지할 수 있는 광 감지 센서방식을 이용하고; 상기 계측부(110)는 소정의 토석류 산사태 발생 예상 지점의 암반층 상부 토사층 거동을 관측하는 토석류 거동 관측부(114)를 더 포함하되, 상기 토석류 거동 관측부(114)는 토사층과 암반층에 천공하여 설치된 기울기 센서를 이용하여 암반층 상부 토사층의 거동을 관측하거나 혹은 기울기를 각도로 환산하는 측정 방식을 이용하거나 혹은 전해질 센서를 이용하거나 혹은 Mems 가속도 센서를 이용하며; 상기 계측부(110)는 강우량과 토사층의 함수비 상관관계를 측정하는 함수비 측정부(116)를 더 포함하고; 상기 메인로거부(120)에 저장된 데이터를 상기 메인로거부(120)로부터 CDMA모뎀을 이용한 TCP/IP 통신 방법을 통해 전송받아 저장하는 모니터링 서버(130)를 더 구비한 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템에 있어서;

산사태가 예상되는 사태예측존(Z)에 상기 계측부(110)와 메인로거부(120)를 설치하여 산사태 예측이 가능하도록 구성하고; 상기 사태예측존(Z)과 인접한 도로(R)의 사태예측존(Z) 전방 15m, 후방 15m에 경고유닛(200)을 설치하되, 상기 경고유닛(200)에는 컨트롤러(CTR)가 내장되며, 무선통신부를 갖추어 상기 모니터링 서버(130)와 통신하는 산사태 감시 통합 서버(140)와 무선통신할 수 있도록 구성되고, 상기 컨트롤러(CTR)의 제어하에 붉은색으로 점멸하는 경고등(ALR)을 포함하며, 상기 경고유닛(200)의 상단면에는 수납홈(220)이 형성되고, 상기 수납홈(220)에는 경첩(240)에 의해 개폐되는 수납도어(230)가 구비되며, 경첩(240)에는 토션스프링(250)이 설치되어 항상 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 작용시켜 수납도어(230)로 하여금 닫힌 상태를 유지하도록 구성되고, 상기 벌룬(210)에는 고정줄(260)이 결속되어 경고유닛(200)의 상단에 묶인 상태로 유지되며, 상기 경고유닛(200)의 내부에는 공급펌프(280)가 내장되고, 상기 공급펌프(280)의 출력단과 벌룬(210) 사이는 플렉시블한 주입호스(270)로 연결되며, 상기 공급펌프(280)의 입력단에는 헬륨저장통(290)이 연결되고;

경고유닛(200)이 설치된 지점의 도로(R) 폭방향으로 유닛설치홈(300)이 형성된되며, 상기 유닛설치홈(300)에는 작동함체(400)가 장입되고, 상기 작동함체(400) 내부에는 제어보드가 내장되며, 제어보드는 상기 경고유닛(200)의 컨트롤러(CTR)와 전기적으로 연결되어 경고유닛(200) 동작시 연동되도록 설계되고, 상기 작동함체(400)의 상면에는 길이방향으로 간격을 두고 다수개의 출몰공(410)이 형성되며, 상기 출몰공(410)에는 출몰가능한 작동로드(420)가 수직하게 끼워지고, 상기 작동로드(420)는 상기 작동함체(400)에 내장된 로드박스(430)에 내장되며, 로드박스(430)에는 상하로 관통된 상부통공(432)과 하부통공(434)이 형성되고, 상기 로드박스(430)에는 작동로드(420)가 내장되며, 상기 작동로드(420)는 길이 일부에 걸림바(422)가 돌출되어 '+' 형상을 갖고, 상기 작동로드(420)의 상단에는 탄성스프링(440)이 끼워지는데, 상기 탄성스프링(440)의 하단은 상기 걸림바(422)에 걸림되고, 상단은 상기 로드박스(430)의 내부 천정면에 걸림되도록 설치되며, 상기 하부통공(434)을 통과한 작동로드(420)의 하단에는 경사블럭(424)이 고정되고, 상기 경사블럭(424)은 하단면에는 대응 경사를 갖는 푸시블럭(450)이 접촉배치되며, 상기 푸시블럭(450)의 일단은 선단끼움부(452)를 구성하여 상기 작동함체(400)의 일측면에 관통되게 끼움되고, 타단은 후단끼움부(454)를 구성하여 상기 작동함체(400)의 타측면에 관통되게 끼움되며, 다수의 후단끼움부(454)의 단부는 연결대(460)에 의해 하나로 묶이고, 연결대(460)의 길이 중간에는 수직하게 돌출된 래크(470)가 형성되며, 상기 래크(470)에는 피니언(480)이 치결합되고, 상기 피니언(480)은 작동모터(490)의 모터축에 고정되며, 상기 작동모터(490)는 높이 조절된 상태로 작동함체(400)와 이격된 상태에서 상기 유닛설치홈(300)에 함께 내장된 것을 특징으로 하는 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 지역단위별로 토사층을 포함하는 경사면에서의 산사태 발생을 효과적으로 예측하고, 산사태로 인한 피해를 최소화하여 인명사고를 미연에 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 산사태 모니터링 시스템의 일 실시 예의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 토석류 감지부의 와이어 연결 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 1의 토석류 감지부의 와이어를 연결 상태를 광원으로 대체한 일 실시 예를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 1의 계측부에서 측정한 데이터가 RF로거를 통해 메인로거부와 양방향 통신을 하는 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 5는 도 1의 메인로거부와 모니터링 서버가 CDMA모뎀을 통해 양방향 통신을 하는 일 실시 예의 개략적인 블록도.
도 6은 산사태 감시 프로그램의 메인 화면의 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 산사태 감시 프로그램의 경보 관리 내역의 실시 예를 도시한 도면.
도 8은 웹 스크래핑을 이용한 실시간 강수량 모니터링의 일 실시 예를 도시한 도면.
도 9는 실시간 강수량 모니터링 프로그램의 메인 화면의 실시 예를 도시한 도면.
도 10은 GIS기능이 내장된 산사태 감시 클라이언트 프로그램의 주요 화면의 실시 예를 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 산사태 모니터링 시스템을 실제 비탈면에 적용하여 배치 기준을 제시한 일 실시 예의 도면.
도 12는 본 발명에 따른 토석류 산사태의 모니터링 방법의 일 실시 예를 수행하기 위한 흐름도.
도 13은 본 발명 추가 실시예에 따른 경고유닛의 설치예를 보인 예시도.
도 14는 도 13의 경고유닛을 구체화시킨 예시도.
도 15는 본 발명 추가 실시예에 따른 작동함체의 설치예를 보인 예시도.
도 16은 도 15의 작동로드 동작관계를 설명하는 예시도.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 기본적으로 등록특허 제10-0814470호에 기재된 예측방법을 그대로 활용하며, 주된 특징은 예측된 경보에 따라 도로를 주행하거나 주변에 거주하는 사람들에게 어떻게 경고하고 인식시킬 것인가에 대한 구체적인 구성을 제시하는데 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 토석류 산사태 모니터링 시스템(100)을 포함한다.

상기 토석류 산사태 모니터링 시스템(100)은 계측부(110), 메인로거부(120), 모니터링 서버(130), 산사태 감시 통합 서버(140)로 구성된다.

계측부(110)는 토석류 감지부(112)와 토석류 거동 관측부(114), 함수비 측정부(116)를 포함한다.

토석류 감지부(112)는 토석류가 발생할 것으로 예상되는 계곡부를 중심으로 소정의 간격을 두면서 횡방향으로 여러 개의 와이어가 설치되기 때문에 직접적으로 토석류의 이동 여부와 토석류에 의한 산사태의 발생위치를 알 수 있다.

또한, 설치된 토석류 감지부(112) 사이의 소정의 거리와 각각의 토석류 감지부(112)에서 측정된 시간을 토대로 속도를 예측할 수 있다.

그리고, 토석류 감지부(112)는 와이어나 광원을 이용할 수 있다.

도 2는 토석류 감지부(112)의 와이어(113) 연결 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

와이어(113)는 평상시에는 붙어 있다가 토석류가 발생했을 때 단선 감지기(111)에서 와이어(113)의 끊어짐을 통해 토석류의 유무를 감지할 수 있는 접점 출력방식을 이용한다.

와이어(113)는 토석류의 하중에 의해 쉽게 절단되므로, 감지 장치 전체를 새로이 교체할 필요 없이 해당 파손 부분만을 교체하여 보수비용을 절감할 수 있다.

도 3은 도 2의 와이어(113)를 광원으로 대체한 일 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에서 확인한 바와 같이, 토석류 감지부(112)의 와이어(113)를 광원으로 대체 하여 광원의 단절에 의해 토석류를 감지할 수 있다.

와이어(113)를 광원으로 대체한 토석류 감지부(112)는, 평상시에는 광 송수신기(119)에서 송신한 광원이 광 송수신기(119)와 마주보게 설치된 반사판(117)에 반사되어 다시 광 송수신기(119)로 수신되지만, 토석류가 발생했을 시에는 광원이 단절되어 토석류의 유무를 감지하게 되는 광 감지 센서방식을 이용한다.

이와 같은 광 감지 센서방식은 감지 장치 전체의 재설치 없이 토석류의 연속적인 측정이 가능하고, 보수비용을 더욱 절감할 수 있다.

토석류 거동 관측부(114)는 토석류가 발생할 것으로 예상되는 토사층과 암반층에 천공하여 설치된 기울기 센서를 이용하여 토사층과 암반층의 거동을 관측한다.

이러한 구성으로 토석류 거동 관측부(114)는 토석류 감지부(112)에서 토석류의 이동을 감지하기 전에 토석류의 발생을 미리 예측할 수 있게 된다.

기울기 센서는 기울기를 각도로 환산하는 측정 방식을 가진다.

기울기 센서로는 전해질 및 Mems 가속도 센서를 이용할 수 있다.

전해질 센서는 유리관에 전해질을 넣고 탐침을 삽입하여, 기울기에 따른 전해질의 접촉면 차이에 의한 탐침 사이의 저항값 변화를 측정하는 방식을 이용한 것이고, Mems 가속도 센서는 마이크로 규모의 미세한 구조물이 가속도 방향에 따라 기울어질 때, 발생하는 전류의 변화를 가속도로 인식하는 방식을 이용한 것이다.

Mems 가속도 센서는 저가형 장비이기 때문에 Mems 가속도 센서를 이용할 경우 설치 비용을 절감할 수 있고, 기울기를 손쉽고 빠르게 측정할 뿐만 아니라 시스템 자체를 소형화시킬 수 있다.

함수비 측정부(116)는 강우량과 토사층의 함수비 상관관계, 즉, 함수층(물이 함유되어있는 지층)에 물이 어느 정도 들어있는지를 측정할 수 있다.

집중 강우시 토층이 쉽게 포화에 이르게 되므로 그렇지 않은 경우에 비해 지지력이 크게 저하되기 때문에 붕괴 가능성이 커진다.

이러한 이유로 토석류 산사태의 경우 발생 요인중 특히 강우량을 중요시해야 한다.

함수비 측정부(116)는 강우 조건과 산사태를 관련지어 토석류 거동부(114)에서 토사층의 거동을 관측하기 전에 토석류 산사태 발생 시기를 예측할 수 있게 한다.

메인로거부(120)는 현장상황(통신, 전원)에 따라 가변적으로 위치를 정할 수 있다.

토석류 감지부(112)에서 계측된 데이터를 저장하며, 강우량계(122) 및 비감지 센서(124)를 내장한다.

이와 같은 구성으로 강우량의 증감에 따라 계측 빈도를 제어할 수 있어, 집중호우시 토석류에 의한 산사태의 발생 여부를 더욱 신속하게 감지할 수 있다.

도 4는 계측부(110)에서 측정한 데이터가 RF로거(150)를 통해 메인로거부(120)와 양방향 통신을 하는 일 실시 예의 개략적인 블록도이다.

계측부(110)에서 측정한 데이터를 함수비 측정부(116), 토석류 거동 관측부(114), 토석류 감지부(112)가 각각에 연결된 소형 RF로거(150)를 통해 메인로거부(120)와 양방향 통신을 한다.

이러한 구성으로 강우량의 증감에 따라 RF로거(150)와 무선으로 양방향 통신을 하며 로거 상태 및 계측에 의한 시스템 운용 모드 변경 및 긴급 보고를 할 수 있으므로 집중호우시 토석류 산사태의 발생 여부를 좀 더 정확하고 빠르게 감지할 수 있다.

RF로거(150)는 기본적으로 배터리로 구동할 수 있도록 설계될 수 있고, 측정 항목은 공통적으로 전압측정이 가능하도록 설계할 수 있다.

도 5는 메인로거부(120)와 모니터링 서버(130)가 CDMA모뎀(160)을 통해 양방향 통신을 하는 일 실시 예의 개략적인 블록도이다.

메인로거부(120)는 연결된 CDMA모뎀(160)을 통해, 모니터링 서버(130)와 양방향 통신을 한다.

모니터링 서버(130)는 메인로거부(120)에 저장된 데이터를 CDMA모뎀(160)을 이용한 TCP/IP 통신 방법을 통해 전송하여 저장한다.

TCP/IP 통신 방법은 기존 Polling 통신 방식과는 달리 전국 대부분에서 통신이 가능하고, 패킷 단위로 요금이 부가되어 저렴하다.

또한, 모니터링 서버(130) 측에 별도의 CDMA모뎀 장비가 불필요하기 때문에 초기 응답속도를 빠르게 할 수 있다.

이러한 모니터링 서버(130)는 산사태 감시 프로그램과 웹 스크래핑을 이용한 실시간 강수량 모니터링 프로그램을 이용한다.

도 6은 산사태 감시 프로그램의 메인 화면의 실시 예를 도시한 도면이다. 산사태 감시 프로그램은 메인로거부(120) 및 RF로거(150)를 직간접적으로 제어할 수 있는 프로그램으로, TCP/IP 통신을 통해 데이터를 저장하고 SMS를 통해 메인로거부(120)를 제어하는 기능으로 되어있다.

또한, 관리기준치 설정을 통해 산사태 발생시 간단한 경보를 발생할 수 있다.

도 7은 산사태 감시 프로그램의 경보 관리 내역의 실시 예를 도시한 도면이다.

또한, 모니터링 서버(130)는 웹 스크래핑을 이용한 실시간 강수량 모니터링 프로그램을 이용하여 기상청의 강우량 데이터를 30분 간격으로 스크래핑한 후 데이터를 저장한다.

도 8은 웹 스크래핑을 이용한 실시간 강수량 모니터링의 일 실시 예를 도시한 도면이다.

토석류로 인한 산사태 발생의 가장 주된 원인은 집중호우이기 때문에 산사태 발생을 예측하기 위해서 다수의 강우량 데이터가 필요하지만, 실질적으로 강우량계를 전국적으로 설치하기에는 경제적인 비용이 많이 든다.

그러나, 본 발명에서와 같이 기상청 강우량 데이터를 공유하는 경우에는 별도의 비용증가 없이 경제적인 모니터링이 가능하게 되고, 전국 강수량 데이터 및 그래프의 실시간 모니터링으로 산사태 발생 가능성을 웹을 통해서 확인할 수 있게 되며, 지역별로 산사태 예보 강우량을 비교하여 유추된 산사태 발생 가능성으로 기준치 설정이 가능하게 된다.

도 9는 실시간 강수량 모니터링 프로그램의 메인 화면의 실시 예를 도시한 도면이다.

모니터링 서버(130)는 GIS기능이 내장된 산사태 감시 클라이언트 프로그램 및 웹 기반 산사태 모니터링 프로그램을 이용하여 계측 데이터를 실시간으로 볼 수 있도록 할 수 있다.

도 10은 이러한 GIS기능이 내장된 산사태 감시 클라이언트 프로그램의 주요 화면의 실시 예를 도시한 도면이다.

산사태 감시 통합 서버(140)는 모니터링 서버(130)에 저장된 데이터를 기존 데이터와 통합시켜서, 이 통합된 데이터를 시간과 공간의 제약 없이 언제 어디서나 인터넷을 통해 열람할 수 있도록 한다.

도 11은 상기 산사태 모니터링 시스템을 실제 비탈면에 적용하여 배치 기준을 제시한 일 실시 예의 개략적인 도면을 나타낸다.

도 12는 본 발명에 따른 토석류 산사태의 모니터링 방법의 일 실시 예를 수행하기 위한 흐름도이다.

먼저, 우천시 강우량을 측정한다(S100).

강우량의 측정은 메인로거부에 내장된 강우량계를 이용하여 수행할 수 있다.

다음으로, 측정된 강우량에 따라 토석류 발생을 관측하기 위한 계측 빈도를 제어한다(S110).

즉, 강우량이 많을수록 계측 빈도는 높아지고, 강우량이 적을수록 계측 빈도는 낮아진다.

계측 빈도를 제어함으로써 집중호우시 토석류에 의한 산사태의 발생 여부를 더욱 신속하게 감지할 수 있다.

설정된 계측 빈도에 따라 강우량과 토사층의 함수비 상관관계를 측정(S120)하고, 암반층 상부 토사층의 거동을 관측(S130), 토석류의 이동을 감지(S140)하여 이들로부터 획득한 데이터를 각각 메인로거부에 저장한다(S150).

강우량과 토사층의 함수비 상관관계를 측정(S120)하는 단계는 토사층의 거동을 관측하기 전에 토석류 산사태의 발생시기의 예측을 가능하게 한다.

또한, 암반층 상부 토사층의 거동을 관측(S130)하기 위해 토석류가 발생할 것으로 예상되는 토사층과 암반층에 천공하여 설치된 기울기 센서를 이용할 수 있는데, 기울기 센서는 기울기를 각도로 환산하는 측정 방식을 가진다.

이와 같이 암반층 상부 토사층의 거동을 관측함으로써 토석류의 이동을 감지하기 전에 토석류의 발생을 미리 예측할 수 있다.

이러한 기울기 센서로는 전해질 센서 이외에도, Mems 가속도 센서 등의 당업자가 고려할 수 있는 다양한 센서를 이용할 수 있다.

토석류 이동의 감지는 토석류가 발생할 것으로 예상되는 계곡부에 감지 장치를 설치하여 직접적으로 토석류의 유무를 감지하는 방식을 이용하여 수행한다.

직접적으로 토석류의 유무를 감지하는 방식으로, 와이어의 끊어짐을 이용한 접점 출력 방식과 광원의 단절을 이용한 광 감지 센서방식을 이용할 수 있다.

마지막으로, 메인로거부에 저장된 데이터는 모니터링 서버로 전송(S160)되고, 전송된 데이터는 서버 내에 설정된 경보상황 발생 여부에 부합되는지 판단된다(S170).

설정된 경보상황이 발생하였을 시에는 경보를 발생한 후(S180) 그 정보를 통합서버에 저장하고(S190), 설정된 경보상황이 발생하지 않았을 시에는 경보 발생 없이 바로 통합서버에 정보를 저장한다(S190).

본 발명은 이와 같은 경보 상황을 감지하고, 산사태 발생 지역을 주행하는 차륜이 해당 지역을 접근하지 못하도록 경고하고, 물리적으로 차단할 수 있는 수단을 더 구비하여 인명사고나 재난사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 것을 추가적인 실시예로 더 포함한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 추가 실시예에서는 도 13에서와 같이, 산사태가 예상되는 사태예측존(Z)이 확인되면, 인접 도로(R)의 사태예측존(Z) 전방 15m, 후방 15m에서 경고등(ALR)을 점멸하면서 경고판(ALP)을 통해 '산사태 주의'와 같은 경고 문구를 점멸하도록 하여 1차적인 예방기능을 수행하도록 제어한다.

이와 같은 구성의 실현을 위해, 지역단위별로 산사태가 예상되는 지역, 이를 테면 토사층이 많아 사태 위험성이 높은 지역을 미리 조사하고, 이를 데이터베이스에 저장 관리하도록 미리 구성되며, 또한 마을 주변이라면 경고방송이 출력되도록 시스템을 갖추도록 하고, 본 발명과 같이 도로(R)에 인접한 경우라면 사태예측존(Z)을 기점으로 전방 15m 지점과, 후방 15m 지점에 경고유닛(200)을 설치한다.

이때, 전방과 후방의 개념은 도로(R)의 길이방향으로 사태예측존(Z)을 원점(zero zone)으로 할 때 일측 혹은 타측을 의미하는 것이다. 그리고, 본 발명에서는 이와 같은 도로(R)를 중심으로 설명하기로 한다.

아울러, 상기 경고유닛(200)에는 컨트롤러(CTR, 도 14 참고)가 내장되며, 무선통신부를 갖추어 산사태 감시 통합 서버(140, 도 1 참조)와 통신할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 경고유닛(200)이 단순히 세워진 상태에서 경고하게 되면 경각심이 떨어질 수 있으므로 주의를 환기시키면서 집중력을 높이도록 상기 경고유닛(200)의 상단면에는 도 14와 같은 경고용 벌룬(210)이 더 구비될 수 있다.

상기 벌룬(210)은 평상시에 경고유닛(200)의 수납홈(220)에 수납되어 있다가 경고신호가 수신되면 벌룬(210)에 헬륨가스가 충전되면서 부풀어 오르게 되므로 자연스럽게 수납도어(230)가 열리면서 벌룬(210)이 떠오르도록 구성된다.

이를 위해, 수납도어(230)의 일측은 경첩(240)에 의해 회전개폐 가능하게 구성되며, 특히 경첩(240)에는 토션스프링(250)이 설치되어 항상 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 작용시켜 수납도어(230)로 하여금 닫힌 상태를 유지하도록 구성할 수 있다.

그리고, 상기 벌룬(210)의 하단에는 고정줄(260)이 결속되고, 경고유닛(200)의 상단에 묶인 상태로 유지되어 벌룬(210)이 부풀어 공중으로 떠 올랐을 때 멀리 도망가지 못하도록 붙잡게 된다.

뿐만 아니라, 상기 벌룬(210)에는 주입호스(270)가 연결되며, 주입호스(270)는 플렉시블한 상태로 충분히 여유 있는 길이를 유지한 채 경고유닛(200)을 관통하여 내장된 공급펌프(280)의 출력단에 연결되고, 상기 공급펌프(280)의 입력단에는 헬륨저장통(290)이 연결된다.

아울러, 상기 공급펌프(280)는 일정시간만 가동되도록 상기 컨트롤러(CTR)에 의해 타이머 제어된다.

또한, 상기 벌룬(210)에는 둘레를 따라 다수의 엘이디램프(LP)가 설치되고, 상기 컨트롤러(CTR)에 의해 점멸 제어될 수 있도록 구성됨으로써 공급펌프(280) 가동과 동시에 전원이 인가되어 엘이디램프(LP)가 점멸되도록 제어할 수 있다.

따라서, 사태예측존(Z)을 기점으로 전,후방 15m 지점에 설치된 경고유닛(200)에 의해 1차 경고가 이루어지고, 동시에 주입충전되는 헬륨가스에 의해 벌룬(210)이 부풀어 오르면서 떠올라 시인성을 높여 주면서 붉은색 엘이디램프(LP)를 점멸시켜 심각한 상태임을 2차 경고하게 되어 경각심이 그 만큼 높아져 주의 운전이나 차량 정지 등을 유도하도록 한다.

이 경우, 상기 벌룬(210)에도 문자가 출력되도록 LED를 배열하면 더욱 좋다.

덧붙여, 보다 확실한 예방 효과를 위해 도 15 및 도 16에서와 같이, 경고유닛(200)이 설치된 지점의 도로(R) 폭방향으로 유닛설치홈(300)이 형성된다.

이때, 상기 유닛설치홈(300)의 바닥면에는 다수의 배수공(310)이 더 형성되고, 상기 배수공(310)은 도로(R)의 양측 가장자리에 구비된 배수로(미도시)와 연통되게 설계된다.

이것은 유닛설치홈(300) 속으로 유입된 우수가 자연스럽게 배수되도록 하여 유닛설치홈(300) 내부에 빗물이 차지 않도록 하기 위함이다.

이 경우, 상기 배수공(310)을 통한 배수 원활성을 확보하고, 미처 배수되지 못한 우수에 의한 침수를 막으면서 후술되는 작동함체(400)의 고정안정성을 높이기 위해 상기 유닛설치홈(300)의 바닥면에는 철망(320)이 더 안착되고, 상기 철망(320) 상부에는 접착성을 갖는 에폭시수지로 성형된 사각틀 형상의 안착틀(330)이 더 설치될 수 있다.

그러면, 상기 작동함체(400)가 안착틀(330)에 안착되었을 때 에폭시수지의 접착성 때문에 쉽게 유동되지 않고 견고히 위치고정됨은 물론 바닥면으로부터 일정 높이 떠 있기 때문에 비록 소량이라하더라도 유닛설치홈(300) 속으로 유입된 우수에 의한 침수는 발생하지 않게 된다.

그리고, 상기 작동함체(400)는 사각박스 형상으로 형성되며, 경고유닛(200)과 함께 설치된 전원박스(ELT)로부터 전원을 공급받도록 설계된다.

뿐만 아니라, 도시하지 않았지만 상기 작동함체(400) 내부에는 제어보드(미도시)가 내장되고, 제어보드는 상기 경고유닛(200)의 컨트롤러(CTR)와 전기적으로 연결되어 경고유닛(200) 동작시 연동되도록 설계된다.

또한, 상기 작동함체(400)가 상기 유닛설치홈(300)에 장입되었을 때 상단면은 상기 도로(R)의 표면과 일치되게 동일 평면을 이루도록 설계됨이 마땅하다.

아울러, 상기 작동함체(400)의 상면에는 길이방향으로 간격을 두고 다수개의 출몰공(410)이 형성되며, 상기 출몰공(410)에는 출몰가능한 작동로드(420)가 수직하게 끼워진다.

상기 작동로드(420)는 상기 작동함체(400)에 내장된 로드박스(430)에 내장되며, 로드박스(430)에는 상하로 관통된 상부통공(432)과 하부통공(434)이 형성된다.

그리고, 상기 로드박스(430)에는 작동로드(420)가 내장되는데, 이를 내장하기 위해 상기 로드박스(430)는 상하 높이 일부가 분절되어 상호 분리될 수 있게 구성되며, 공지의 플랜지 볼트고정구조나 혹은 후크 고정 등 다양한 방식으로 상호 결속되어 하나의 로드박스(430)를 구성할 수 있다.

또한, 상기 작동로드(420)는 길이 일부에 걸림바(422)가 돌출되어 대략 '+' 형상을 갖는다.

따라서, 작동로드(420)의 설치는 로드박스(430)를 분절한 상태에서 작동로드(420)의 걸림바(422) 부분이 내장되도록 위치시킨 후 분절된 상,하로드박스를 서로 맞추어 조립고정하면 작동로드(420)를 내장한 상태로 고정할 수 있게 된다.

이때, 상기 작동로드(420)의 상단에는 탄성스프링(440)이 끼워지는데, 상기 탄성스프링(440)의 하단은 상기 걸림바(422)에 걸림되고, 상단은 상기 로드박스(430)의 내부 천정면에 걸림되도록 설치된다.

이에 따라, 상기 작동로드(420)는 상기 탄성스프링(440)이 항상 밀어 내리기 때문에 로드박스(430)의 상부로 노출되지 못하고 내장된 상태를 유지할 수 밖에 없다.

그리고, 걸림바(422)의 하단은 로드박스(430)의 내부 바닥면에 접촉되기 때문에 더 이상 하강하지도 못한다.

또한, 상기 하부통공(434)을 통과한 작동로드(420)의 하단에는 경사블럭(424)이 고정된다.

상기 경사블럭(424)은 하단면이 심하게 경사형성되어 있고, 대응 경사를 갖는 푸시블럭(450)과 접촉된 상태를 유지하도록 배치되어 있다가 상기 푸시블럭(450)이 전진하면서 밀게 되면 탄성스프링(440)의 탄성반발력을 극복하고 밀려 올라가도록 구성된다.

물론, 푸시블럭(450)이 원위치되면 압축되었던 탄성스프링(440)의 복귀력에 의해 자동적으로 하강하여 원위치된다.

아울러, 상기 푸시블럭(450)의 일단은 선단끼움부(452)를 구성하여 상기 작동함체(400)의 일측면에 관통되게 끼움되고, 타단은 후단끼움부(454)를 구성하여 상기 작동함체(400)의 타측면에 관통되게 끼움된다.

이때, 상기 푸시블럭(450)을 상기 작동함체(400)에 용이하게 내장시키기 위해 상기 후단끼움부(454)는 상기 푸시블럭(450)으로부터 분리되고, 서로 나사결합되게 구성될 수 있다.

그러면, 푸시블럭(450)을 작동함체(400) 내부에 넣고, 먼저 선단끼움부(452)를 끼운 다음 그 상태에서 후단끼움부(454)를 작동함체(400)에 관통시킨 상태에서 작동함체(400) 내부에서 후단끼움부(454)가 푸시블럭(450)에 나사 결합되게 하여 하나의 몸체를 구성하게 할 수 있다.

이러한 푸시블럭(450)을 포함한 구조는 작동로드(420)의 개수만큼 설치되며, 각 후단끼움부(454)의 단부는 연결대(460)에 의해 하나로 묶이고, 연결대(460)의 길이 중간에는 수직하게 돌출된 래크(470)가 형성되며, 상기 래크(470)에는 피니언(480)이 치결합되고, 상기 피니언(480)은 작동모터(490)의 모터축에 고정된다.

그리고, 상기 작동모터(490)는 높이 조절된 상태로 작동함체(400)와 이격된 상태에서 상기 유닛설치홈(300)에 함께 내장된다.

또한, 상기 작동모터(490)가 설치된 상측은 커버체(500)에 의해 밀폐되며, 상기 커버체(500)의 표면과 작동함체(400)의 표면은 동일 높이로 유지됨이 바람직하다.

아울러, 작동모터(490)를 포함한 유닛들의 볼륨이 크지 않도록 소형화시켜 제작하기 때문에 사실상 상기 유닛설치홈(300)의 폭은 크지 않으므로 차량이 주행할 때 하중에 의한 파손 등의 염려는 없다.

이렇게 구성된 작동함체(400)는 상기 경고유닛(200)의 동작과 함께 경고음이 출력되고 있는 상태에서 작동모터(490)가 회전되고, 이에 따라 래크(470)가 전진하면서 푸시블럭(450)이 경사블럭(424)을 밀어 올리게 된다.

그러면, 푸시블럭(450)이 진입한 만큼 작동로드(420)가 상승하면서 도로(R)의 표면으로 일정 높이 돌출된다.

이에 따라, 차량은 주행륜이 작동로드(420)에 걸리기 때문에 더 이상 주행을 하지 못하고 정지하게 되어 강제로 위험지역을 주행하지 못하도록 차단할 수 있게 된다.

100: 토석류 산사태 모니터링 시스템 110: 계측부
120: 메인로거부 130: 모니터링서버
140: 산사태 감시 통합 서버

Claims (1)

1. 계곡부에 소정의 간격을 두면서 횡 방향으로 설치된 와이어를 통해 토석류의 이동에 의한 산사태를 감지하는 토석류 감지부(112)를 포함하는 계측부(110)와; 상기 토석류 감지부(112)에서 계측된 데이터를 저장하는 메인로거부(120)와; 상기 메인로거부(120)에 저장된 데이터를 상기 메인로거부(120)로부터 CDMA모뎀을 이용한 TCP/IP 통신 방법을 통해 전송받아 저장하는 모니터링 서버(130);를 갖춘 토석류 산사태 모니터링 시스템(100)으로서, 상기 메인로거부(120)는 내장된 강우량계(122) 및 비 감지센서(124)를 통해 강우량의 증감에 따라 계측 빈도를 제어하도록 구성되며; 상기 토석류 감지부(112)는 토석류가 발생했을 때 와이어의 끊어짐을 통해 토석류를 감지할 수 있는 접점 출력방식을 이용하거나 혹은 광원의 단절에 의해 토석류를 감지할 수 있는 광 감지 센서방식을 이용하고; 상기 계측부(110)는 소정의 토석류 산사태 발생 예상 지점의 암반층 상부 토사층 거동을 관측하는 토석류 거동 관측부(114)를 더 포함하되, 상기 토석류 거동 관측부(114)는 토사층과 암반층에 천공하여 설치된 기울기 센서를 이용하여 암반층 상부 토사층의 거동을 관측하거나 혹은 기울기를 각도로 환산하는 측정 방식을 이용하거나 혹은 전해질 센서를 이용하거나 혹은 Mems 가속도 센서를 이용하며; 상기 계측부(110)는 강우량과 토사층의 함수비 상관관계를 측정하는 함수비 측정부(116)를 더 포함하는 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템에 있어서;
   산사태가 예상되는 사태예측존(Z)에 상기 계측부(110)와 메인로거부(120)를 설치하여 산사태를 예측하도록 구성하고; 상기 사태예측존(Z)과 인접한 도로(R)의 사태예측존(Z) 전방 15m, 후방 15m에 경고유닛(200)을 각각 설치하되, 상기 경고유닛(200)에는 컨트롤러(CTR)가 내장되며, 무선통신부를 갖추어 상기 모니터링 서버(130)와 통신하는 산사태 감시 통합 서버(140)와 무선통신할 수 있도록 구성되고, 상기 컨트롤러(CTR)의 제어하에 붉은색으로 점멸하는 경고등(ALR)을 포함하며, 상기 경고유닛(200)의 상단면에는 수납홈(220)이 형성되고, 상기 수납홈(220)에는 경첩(240)에 의해 개폐되는 수납도어(230)가 구비되며, 경첩(240)에는 토션스프링(250)이 설치되어 항상 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 작용시켜 수납도어(230)로 하여금 닫힌 상태를 유지하도록 구성되고, 벌룬(210)에는 고정줄(260)이 결속되어 경고유닛(200)의 상단에 묶인 상태로 유지되며, 상기 경고유닛(200)의 내부에는 공급펌프(280)가 내장되고, 상기 공급펌프(280)의 출력단과 벌룬(210) 사이는 플렉시블한 주입호스(270)로 연결되며, 상기 공급펌프(280)의 입력단에는 헬륨저장통(290)이 연결되고;
   경고유닛(200)이 설치된 지점의 도로(R) 폭방향으로 유닛설치홈(300)이 형성되며, 상기 유닛설치홈(300)에는 작동함체(400)가 장입되고, 상기 작동함체(400) 내부에는 제어보드가 내장되며, 제어보드는 상기 경고유닛(200)의 컨트롤러(CTR)와 전기적으로 연결되어 경고유닛(200) 동작시 연동되도록 설계되고, 상기 작동함체(400)의 상면에는 길이방향으로 간격을 두고 다수개의 출몰공(410)이 형성되며, 상기 출몰공(410)에는 출몰가능한 작동로드(420)가 수직하게 끼워지고, 상기 작동로드(420)는 상기 작동함체(400)에 내장된 로드박스(430)에 내장되며, 로드박스(430)에는 상하로 관통된 상부통공(432)과 하부통공(434)이 형성되고, 상기 로드박스(430)에는 작동로드(420)가 내장되며, 상기 작동로드(420)는 길이 일부에 걸림바(422)가 돌출되어 '+' 형상을 갖고, 상기 작동로드(420)의 상단에는 탄성스프링(440)이 끼워지는데, 상기 탄성스프링(440)의 하단은 상기 걸림바(422)에 걸림되고, 상단은 상기 로드박스(430)의 내부 천정면에 걸림되도록 설치되며, 상기 하부통공(434)을 통과한 작동로드(420)의 하단에는 경사블럭(424)이 고정되고, 상기 경사블럭(424)의 하단면에는 대응 경사를 갖는 푸시블럭(450)이 접촉배치되며, 상기 푸시블럭(450)의 일단은 선단끼움부(452)를 구성하여 상기 작동함체(400)의 일측면에 관통되게 끼움되고, 타단은 후단끼움부(454)를 구성하여 상기 작동함체(400)의 타측면에 관통되게 끼움되며, 다수의 후단끼움부(454)의 단부는 연결대(460)에 의해 하나로 묶이고, 연결대(460)의 길이 중간에는 수직하게 돌출된 래크(470)가 형성되며, 상기 래크(470)에는 피니언(480)이 치결합되고, 상기 피니언(480)은 작동모터(490)의 모터축에 고정되며, 상기 작동모터(490)는 높이 조절된 상태로 작동함체(400)와 이격된 상태에서 상기 유닛설치홈(300)에 함께 내장되며;
   상기 벌룬(210)에는 둘레를 따라 다수의 엘이디램프(LP)가 설치되고, 상기 엘이디램프(LP)는 상기 공급펌프(280) 가동과 동시에 전원이 인가되어 점멸되도록상기 컨트롤러(CTR)에 연결되어 제어되고;
   상기 유닛설치홈(300)의 바닥면에는 다수의 배수공(310)이 더 형성되고, 상기 배수공(310)은 도로(R)의 양측 가장자리에 구비된 배수로와 연통되게 설계되며, 상기 유닛설치홈(300)의 바닥면에는 배수공(310) 위에 위치하도록 철망(320)이 더 안착되고, 상기 철망(320) 상부에는 접착성을 갖는 에폭시수지로 성형된 사각틀 형상의 안착틀(330)이 더 설치되며, 상기 안착틀(330)에는 작동함체(400)가 안착되는 것을 특징으로 하는 지역단위별 토사층 붕괴여부 감지시스템.
   

Images