KR101659735B1 - 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법 - Google Patents

강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법은 하나의 시추공에 시추공의 길이 방향을 따라 설치되는 본체부, 본체부 외부에 설치되어 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 전류 신호를 측정하는 감지 센서 내지 본체부에 설치되어 자기장의 변화를 감지하는 자기장 센서를 이용하여 측정된 전류 신호 및 검출되는 자기장 신호를 기초로 강우침투 깊이 산정 및 지반붕괴 감지 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTION OF RAINFALL INFILTRATION DEPTH AND SLOPE FAILUR}
본 발명은 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 기상이변에 따른 집중호우 등으로 인한 지반붕괴 발생빈도가 증가하고 있다. 이러한 지반붕괴를 예측하기 위하여 부의 간극수압 또는 체적함수비(volumetric water content)를 이용하여 강우침투 깊이가 감지될 수 있다.
이러한 강우침투 깊이를 감지하는 방법과 관련하여, 선행기술인 일본등록특허 제 3894494호(발명의 명칭: 토사 재해 예지 시스템, 지역 정보 제공 시스템 및 토사 재해 예지 방법)는 지중의 체적함수율을 계산하여 토사 재해의 전조를 예측하는 시스템에 대해 개시하고 있다.
또한, 지반붕괴를 예측하기 위하여 지표면 변위계, 지하수위계, 지중경사계 등의 다양한 계측기를 이용하여 지반붕괴 위험이 감지될 수 있다.
이러한 지반붕괴 감지 장치와 관련하여, 선행기술인 한국등록특허 제 10-0920803호(발명의 명칭: 사면 붕괴 모니터링 시스템 및 방법)는 센서를 이용하여 측정된 수치와 기설정된 기준값과 비교하여 사면붕괴 위험 발생 여부를 예측하는 시스템에 대해 개시하고 있다.
다만, 현재 개발되어 있는 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치는 간극수압 측정 센서인 텐시오미터(tensiometer) 및 계측기의 설치가 어렵고, 운용에 따른 비용이 많이 발생한다는 단점이 있다.
또한, 지반 내 프로파일 변화를 측정하기 때문에 취득된 데이터를 해석하여 안정성을 평가해야 하므로 직관적인 지반붕괴 예측이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 전류 신호를 측정하는 하나 이상의 감지 센서 또는 자기장 신호를 측정하는 하나 이상의 자기장 센서를 이용하여 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 더 존재할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치는 하나의 시추공에 시추공의 길이 방향을 따라 설치되는 본체부, 본체부 외부에 설치되어 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 전류 신호를 측정하는 감지 센서, 감지 센서와 연결되어 감지 센서로부터 전류가 감지되는 경우, 측정된 전류 신호를 기초로 강우침투 깊이 산정 및 지반붕괴 감지 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추공의 길이 방향을 따라 삽입되는 본체부의 외측에, 설정된 간격으로 설치되는 전극쌍을 이용하여 강우침투 깊이 및 지반붕괴를 감지하는 방법은, 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 복수개의 전극쌍의 전류 신호를 감지하는 단계 및 전류 신호를 미리 설정된 값과 각각 비교하는 단계를 포함한다.
이때, 복수개의 전극쌍 중 전류 신호가 설정된 값을 초과하는 전극쌍의 위치까지 강우가 침투한 것으로 판단한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추공의 길이 방향을 따라 삽입되는 본체부의 외측에, 설정된 간격으로 설치되는 전극쌍을 이용하여 강우침투 깊이 및 지반붕괴를 감지하는 방법은, 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 복수개의 전극쌍의 전류 신호를 감지하는 단계 및 전류 신호의 변화를 미리 설정된 값과 각각 비교하는 단계를 포함한다.
이때, 복수개의 전극쌍 중 전류 신호의 변화가 설정된 값을 초과하는 전극쌍의 위치에서 지반이 붕괴된 것으로 판단한다.
본체부에는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 센서가 추가적으로 설치될 수 있으며, 제어부는 자기장 센서에 의해 검출되는 자기장의 변화를 기초로 지반붕괴 감지 동작을 수행하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법에 의하면, 전극쌍을 포함하는 하나 이상의 감지 센서를 이용하여, 지반의 함수율의 변화에 따라 전류 신호 및 전류 신호의 변화를 측정하여 용이하게 강우침투 깊이 측정과 지반붕괴 여부 및 지반 붕괴의 심도를 감지할 수 있다.
또한, 추가적으로 설치될 수 있는 자기장 센서를 통해, 자기장 센서에 의해 검출되는 자기장 변화를 기초로 지반 붕괴를 추가적으로 판단함으로써 보다 정확한 지반 붕괴의 감지가 가능하다.
이를 통해, 기존의 계측기에서 취득된 데이터를 해석하여 안정성을 평가할 필요가 없으며, 직관적인 강우침투 깊이를 측정하고 지반붕괴를 감지할 수 있다
또한, 본 발명의 일 실시예의 경우, 강우침투 깊이 측정 센서 및 다양한 계측기가 필요 없어, 계측기 설치 및 운용에 따른 비용 절감에 도움이 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치의 투시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포화도에 비례하는 전류 흐름의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반붕괴를 나타내는 전류 신호 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반붕괴를 나타내는 자기장의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치에서 강우침투 깊이를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도8은 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치에서 지반붕괴를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도9는 정상 상태의 지반 및 전류 변화에 따라 붕괴가 발생한 지반의 전류 값의 예를 도시한 도면이다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이를 감지하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반붕괴를 감지하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
본 발명에서는 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치에 대해 제안한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치(100)는 본체부(110), 감지 센서(120), 제어부(130), 무선 송신부(140)를 포함할 수 있다.
본체부(110)는 하나의 시추공에 시추공의 길이 방향을 따라 설치될 수 있다.
감지 센서(120)는 본체부 외부에 설치되어 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 전류 신호를 측정할 수 있다.
제어부(130)는 감지 센서(120)와 연결되어 감지 센서(120)로부터 전류가 감지되는 경우, 측정된 전류 신호를 기초로 강우침투 깊이 산정 및 지반붕괴 감지 동작을 수행할 수 있다.
무선 송신부(140)는 감지 센서(120)로부터 감지된 전류 신호를 제어부(130)로 송신할 수 있다.
감지 센서(120)의 작동 원리 및 제어부(130)의 동작 수행에 대한 구체적인 설명은 다른 도면들을 참고하여 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치의 투시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치(100)는 본체부(110), 감지 센서(120), 전극쌍(121)을 포함할 수 있다.
본체부(110)는 지반면(GL)에서부터 지하수위면(GWL)까지 길이 방향을 따라 설치될 수 있으며, 원추형의 형상일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
감지 센서(120)는 본체부(110)의 외측에 설치되는 하나 이상의 전극쌍(121)을 포함할 수 있다.
전극쌍(121)은 본체부(110)의 외측에 설치될 수 있고, 본체부(110)의 내부로 배선되어 연결될 수 있다. 또한, 전극쌍(121)은 시추공의 길이 방향을 따라 본체부(110)의 외측에 설정된 간격(a)으로 복수개 설치될 수 있다.
이때, 설정된 간격(a)을 조정하여, 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지의 정밀도를 조정할 수 있다.
여기서, 설정된 간격(a)을 좁게 설정할 경우, 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지의 정밀도는 높아질 수 있으며, 설정된 간격(a)을 넓게 설정할 경우, 강우 침투 깊이 및 지반붕괴 감지의 정밀도는 낮아질 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 감지 센서(120)의 작동 원리에 대하여 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포화도에 비례하는 전류 흐름의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 지반 내 포화도가 증가됨에 따라 전압이 증가되는 것을 나타내고 있다. 이러한, 포화도의 변화에 따라 전류가 변화하는 전기적 특성을 이용하여, 지반 내 강우침투 깊이 및 지반붕괴를 감지할 수 있다.
예를 들어, 강우가 발생할 경우, 지반 내 강우 침투로 인한 포화도가 상승하게 되며, 포화도 상승에 따른 변화된 전류를 측정할 수 있다. 따라서, 이러한 전기적 특성을 이용하여, 지반 내 강우침투 깊이 및 지반붕괴를 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반붕괴를 나타내는 전류 신호 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반붕괴를 나타내는 자기장의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 우측 그래프를 참조하면, 전압이 시간이 지남에 따라 비례하여 증가되는 것을 나타내고 있으며, 전압이 b mV에 도달할 경우, 전류의 급격한 변화가 감지될 수 있다. 또한, 도 5의 좌측에 도시된 바와 같이, 전류의 급격한 변화가 발생됨에 따라 지반붕괴(failure line)가 감지될 수 있다. 즉, 전류의 급격한 변화가 감지될 경우, 지반붕괴가 발생될 것으로 예측할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 자석은 주변에 자기장이 형성될 수 있고, 지반붕괴가 발생할 경우, 자기장에 변화가 발생된다. 즉, 전극은 전류가 흐르면 주변에 자기장(전기장)이 형성되며, 이러한 자기장에 변화가 발생할 경우를 측정하여 지반붕괴를 감지할 수 있다. 즉, 자기장에 변화가 감지될 경우, 지반붕괴가 발생될 것으로 예측할 수 있다.
자기장의 변화는 전류 값의 변화를 수반하기 때문에 전류 값을 검출하는 상기 감지 센서(120)에 의해 자기장의 변화를 검출하는 것이 가능하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이 및 지반 붕괴 감지 장치는 자기장의 변화를 보다 정확하게 검출하기 위해서 자기장 센서를 추가적으로 포함할 수 있다.
즉, 검출되는 전류값의 급격한 변화를 기초로 지반 붕괴를 감지함과 더불어 추가적으로 자기장 센서를 설치하여 보다 정밀한 지반 붕괴 여부를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
자기장 센서는 본체부(110)에 설치되어 자기장의 변화를 감지할 수 있는 예시적으로 홀센서로 구비될 수 있지만, 이에 한정된 것은 아니다. 홀센서는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸어 주면 전류와 자기장에 수직 방향으로 전압이 발생하는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 측정 할 수 있다. 제어부(130)는 자기장 센서에 의해 검출되는 자기장의 변화를 기초로도 지반붕괴 감지 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 자기장의 변화는 홀센서로 측정한 자기장의 방향과 크기가 급격하게 변화하는 것을 기초로 판단할 수 있다.
도 7은 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치에서 강우침투 깊이를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도8은 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치에서 지반붕괴를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
제어부(130)는 함수율에 따라 변화하는 전극쌍(121) 사이의 전류 신호를 기초로, 복수개의 전극쌍(121) 중 전류 신호가 설정된 값을 초과하는 전극쌍(121)의 위치까지 강우가 침투한 것으로 판단하여, 강우침투 깊이를 감지할 수 있다.
여기서, 설정된 값은 정상 상태의 지반에서 측정되는 전류 값 및 함수율이 높은 상태의 지반에서 측정되는 전류 값을 포함할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 함수율에 따라 변화하는 전극쌍(121) 사이의 전류 신호를 기초로, 복수개의 전극쌍 중 전류 신호의 변화가 설정된 값을 초과하여 급격하게 변화하는 전극쌍(121)의 위치에서 지반이 붕괴된 것으로 판단하여, 지반붕괴를 감지할 수 있다.
여기서, 설정된 값은 정상 상태의 지반에서 측정되는 전류 변화 값부터 붕괴 상태의 지반에서 측정되는 전류 변화 값을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치(100)의 제어부(130)는 다음과 같이 강우침투 깊이를 감지할 수 있다.
예시적으로, tα시간 동안 강우가 발생할 경우, 지반 내 간극수압이 부(-)의 간극수압에서 정(+)수압으로 변화될 수 있다. 이때, 지반 내 함수율이 증가됨으로써, 감지 센서(120)는 전극쌍(121) 사이의 전류 신호를 측정할 수 있다. 이어서, 무선 송신부(140)는 감지 센서(120)로부터 감지된 전류 신호를 제어부(130)로 송신할 수 있다. 다음으로, 제어부(130)는 지반면(GL)에서 α 깊이의 전극쌍(121)까지 측정된 전류 신호가 설정된 값을 초과하는 것을 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 tα 시간 동안 발생한 강우의 침투 깊이가 α인 것으로 판단할 수 있다.
예시적으로, tβ 시간 동안 강우가 발생할 경우, 지반 내 간극수압이 부(-)의 간극수압에서 정(+)수압으로 변화될 수 있다. 이때, 지반 내 함수율이 증가됨으로써, 감지 센서(120)는 전극쌍(121) 사이의 전류 신호를 측정할 수 있다. 이어서, 무선 송신부(140)는 감지 센서(120)로부터 감지된 전류 신호를 제어부(130)로 송신할 수 있다. 다음으로, 제어부(130)는 지반면(GL)에서 β 깊이의 전극쌍(121)까지 측정된 전류 신호가 설정된 값을 초과하는 것을 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 tβ 시간 동안 발생한 강우의 침투 깊이가 β인 것으로 판단할 수 있다.
도 8을 참조하면, 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치(100)의 제어부(130)는 다음과 같이 지반붕괴를 감지할 수 있다.
예시적으로, 강우 침투가 발생할 경우, 지반 내 함수율이 증가됨으로써, 감지 센서(120)는 복수개의 전극쌍(121)의 전류 신호 변화를 측정할 수 있다. 이어서, 무선 송신부(140)는 감지 센서(120)로부터 감지된 전류 신호의 변화를 제어부(130)로 송신할 수 있다. 다음으로, 제어부(130)는 복수개의 전극쌍(121) 중 α 위치 전극쌍(121)에서 전류 신호의 변화가 설정된 값을 초과하는 것을 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 α 위치 전극쌍(121)에서 표층붕괴가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
예시적으로, 강우 침투가 발생할 경우, 지반 내 함수율이 증가됨으로써, 감지 센서(120)는 복수개의 전극쌍(121)의 전류 신호 변화를 측정할 수 있다. 이어서, 무선 송신부(140)는 감지 센서(120)로부터 감지된 전류 신호의 변화를 제어부(130)로 송신할 수 있다. 다음으로, 제어부(130)는 복수개의 전극쌍(121) 중 β 위치 전극쌍(121)에서 전류 신호의 변화가 설정된 값을 초과하는 것을 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 β 위치 전극쌍(121)에서 심층붕괴가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
한편, 도9는 정상 상태의 지반 및 전류 변화에 따라 붕괴가 발생한 지반의 전류 값의 예를 도시한 도면이다.
설정된 값은 정상 상태의 지반에서 붕괴 상태의 지반으로 변화하는 전류값으로 이루어 질 수 있다. 예시적으로, 설정된 값은 도9의 하측에 도시된 전류 값으로 이루어질 수 있다.
도 9의 하측 테이블을 참고하면, 각각의 전류 값은 지반 내 철의 함유량 및 물의 양에 따라 다르게 나타난다. 또한, 각각의 전류 값은 정상 상태의 지반과 붕괴가 감지되는 지반에 따라 다르게 나타난다. 본 발명에서는 DC 5V가 공급되는 경우에 나타나는 전류 값이 활용될 수 있다.
예시적으로, 철 5g 및 물 5g을 함유하고 있는 지반에서 강우가 발생할 경우, 감지 센서(120)는 복수개의 전극쌍(121)에 흐르는 전류 신호를 측정할 수 있다. 측정된 전류 신호를 송신 받은 제어부(130)는 전류 신호가 설정된 값(3.03 mA)을 초과하는 전극쌍(121)의 위치까지 강우가 침투한 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 강우침투 깊이를 감지하는 경우, 제어부(130)는 정상 상태의 지반에서 측정되는 설정된 값을 초과하는 전극쌍(121)의 위치까지 강우가 침투한 것으로 판단할 수 있다.
예시적으로, 철 5g 및 물 5g을 함유하고 있는 지반에서 강우가 발생할 경우, 감지 센서(120)는 복수개의 전극쌍(121)에 흐르는 전류 신호 변화를 측정할 수 있다. 측정된 전류 신호 변화를 송신 받은 제어부(130)는 전류 신호 변화가 설정된 값(2.34 mA)을 급격하게 초과하는 전극쌍(121)의 위치에서 지반이 붕괴된 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 지반붕괴를 감지하는 경우, 제어부(130)는 붕괴 상태의 지반에서 측정되는 설정된 값을 급격하게 초과하는 전극쌍(121)의 위치에서 지반이 붕괴된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 시추공의 길이 방향을 따라 삽입되는 본체부의 외측에, 설정된 간격으로 설치되는 전극쌍을 이용하여 강우침투 깊이 및 지반붕괴를 감지하는 방법은 다음과 같다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우침투 깊이를 감지하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
우선, 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 복수개의 전극쌍의 전류 신호를 감지할 수 있다(S110).
이어서, 전류 신호를 미리 설정된 값과 각각 비교할 수 있다(S120).
여기서, 복수개의 전극쌍 중 전류 신호가 설정된 값을 초과하는 전극쌍의 위치까지 강우가 침투한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 설정된 간격을 기초로 강우침투 깊이를 산정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반붕괴를 감지하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
우선, 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 복수개의 전극쌍의 전류 신호를 감지할 수 있다(S210).
이어서, 전류 신호의 변화를 미리 설정된 값과 각각 비교할 수 있다(S220)
여기서, 복수개의 전극쌍 중 전류 신호의 변화가 설정된 값을 초과하는 전극쌍의 위치에서 지반이 붕괴된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 설정된 간격을 기초로 지반붕괴 깊이를 산정할 수 있다.
본 발명의 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치 및 방법은 전극쌍을 포함하는 감지 센서를 이용함으로써, 지반 내 함수율의 변화에 따라 전류 신호 및 전류 신호의 변화를 측정할 수 있다. 이를 통해, 기존의 계측기에서 취득된 데이터를 해석할 필요가 없으며, 지반 내 강우침투 깊이를 직관적으로 측정할 수 있으며, 동시에 지반붕괴를 직관적으로 감지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 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 한다.
100: 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치
110: 본체부 120: 감지 센서
121: 전극쌍 130: 제어부
140: 무선 송신부

Claims (14)

  1. 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치에 있어서,
    하나의 시추공 내부에서 상기 시추공의 길이 방향을 따라 설치되는 본체부;
    상기 본체부 외부에 설치되어 지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 전류 신호를 측정하는 감지 센서;
    상기 본체부에 설치되어 자기장의 변화를 감지하는 자기장 센서; 및
    상기 감지 센서와 연결되어 상기 감지 센서로부터 전류가 감지되는 경우, 상기 측정된 전류 신호를 기초로 강우침투 깊이 산정 및 지반붕괴 감지 동작을 수행하며,
    상기 자기장 센서에 의해 자기장의 변화가 감지되는 경우, 상기 검출된 자기장의 변화를 기초로 지반붕괴 감지 동작을 수행하는 제어부를 포함하는 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 센서로부터 감지된 전류 신호를 상기 제어부로 송신하는 무선 송신부를 더 포함하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 센서는 상기 본체부의 외측에 설치되는 하나 이상의 전극쌍을 포함하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 본체부의 외측에 설치된 상기 감지 센서의 상기 전극쌍은 상기 본체부의 내부로 배선되어 연결되는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극쌍은 상기 시추공의 길이 방향을 따라 상기 본체부의 외측에 설정된 간격으로 복수개 설치되는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 설정된 간격을 조정하여, 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지의 정밀도를 조정하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    함수율에 따라 변화하는 상기 전극쌍 사이의 전류 신호를 기초로, 상기 복수개의 전극쌍 중 상기 전류 신호가 설정된 값을 초과하는 전극쌍의 위치까지 강우가 침투한 것으로 판단하여, 강우침투 깊이를 감지하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    함수율에 따라 변화하는 상기 전극쌍 사이의 전류 신호를 기초로, 상기 복수개의 전극쌍 중 상기 전류 신호의 변화가 설정된 값을 초과하여 급격하게 변화하는 전극쌍의 위치에서 지반이 붕괴된 것으로 판단하여, 지반붕괴를 감지하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장 센서는 홀센서로 구비되는 것인 강우침투깊이 및 지반붕괴 감지장치.
  11. 하나의 시추공 내부에서 상기 시추공의 길이 방향을 따라 삽입되는 본체부의 외측에, 설정된 간격으로 설치되는 복수개의 자기장 센서 및 전극쌍을 이용하여 강우침투 깊이 및 지반붕괴를 감지하는 방법에 있어서,
    지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 상기 복수개의 전극쌍의 전류 신호를 감지하는 단계; 및
    상기 전류 신호를 미리 설정된 값과 각각 비교하는 단계를 포함하되,
    상기 복수개의 전극쌍 중 상기 전류 신호가 설정된 값을 초과하는 전극쌍의 위치까지 강우가 침투한 것으로 판단하고,
    상기 자기장 센서에 의해 자기장의 변화를 감지하고, 상기 자기장의 변화를 기초로 지반이 붕괴된 것으로 판단하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 설정된 간격을 기초로 강우침투 깊이를 산정하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 방법.
  13. 하나의 시추공 내부에서 상기 시추공의 길이 방향을 따라 삽입되는 본체부의 외측에, 설정된 간격으로 설치되는 복수개의 자기장 센서 및 전극쌍을 이용하여 강우침투 깊이 및 지반붕괴를 감지하는 방법에 있어서,
    지반의 함수율의 변화에 따라 변화하는 상기 복수개의 전극쌍의 전류 신호를 감지하는 단계; 및
    상기 전류 신호의 변화를 미리 설정된 값과 각각 비교하는 단계를 포함하되,
    상기 복수개의 전극쌍 중 상기 전류 신호의 변화가 설정된 값을 초과하는 전극쌍의 위치에서 지반이 붕괴된 것으로 판단하고,
    상기 자기장 센서에 의해 자기장의 변화를 감지하고, 상기 자기장의 변화를 기초로 지반이 붕괴된 것으로 판단하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 설정된 간격을 기초로 지반붕괴 깊이를 산정하는 것인 강우침투 깊이 및 지반붕괴 감지 방법.
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