KR101674866B1 - 토석류 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계곡부의 경사면을 따라 기설정간격으로 설치되어 토석류를 계측하는 복수의 토석류 계측부; 및 상기 토석류 계측부에서 계측된 다양한 데이터를 저장하는 메인로거(logger)를 포함하고, 상기 토석류 계측부는 상하로 배치되어 서로 다른 토석류 감지 인자를 측정하는 복수의 측정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 토석류 모니터링 시스템이 제공된다.

Description

토석류 모니터링 시스템{SYSTEM FOR MONITORING DEBRIS FLOW}
본 발명은 토석류를 감시하는 토석류 감시 방법에 관한 것이다.
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 토석류의 예측은 일반적으로 경사계(inclinometer) 또는 변위계(extension meter) 등의 계측기를 통해 이루어지고 있다. 해당 경사면에 경사계 또는 변위계 등의 계측기를 설치한 후 경사면이 움직이면 이러한 계측기에서 측정된 값을 통하여 해당 경사면의 붕괴위험등을 예측하게 된다. 하지만 이와 같은 방법은 극히 제한적인 데이터로 위험성을 예측하고 있어 다양한 특성을 관찰할 수 있는 추가적인 계측항목이 요구되고 있다.
그런데, 토석류 위험지역의 대부분인 계곡부는 대체적으로 협소하여 다양한 계측기를 설치하기 어렵다. 따라서 다양한 위험인자 들을 계측하여 경사면 붕괴에 대한 위험성을 예측하기에는 한계가 있다.
또한, 다양한 위치에 다양한 계측기가 설치된 경우, 예를 들어 계곡부를 따라서 경사계, 변위계 등이 위치를 달리하여 설치된 경우, 각 계측기로부터 측정되어 해석된 정보값이 일치하지 않을 수 있다. 이것은 다른 위치에 따라서 근원적으로 측정되는 정보값이 차이가 있을 수 있고, 동물 등의 외부요인에 의하여 서로 다른 결론이 도출될 수도 있기 때문이다.
본 발명의 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.
관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1103697호(2012. 1. 2 등록, 강우강도와 토양함수율을 이용한 경사지 경보시스템)가 있다.
본 발명은 동일한 장소에서 토석류의 발생을 예측할 수 있는 다양한 인자를 탐지함으로써 토석류 예측에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 토석류 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 토석류 발생을 예측할 수 있는 다양한 탐지 장치를 동일 크기 및 형상으로 모듈화시켜 서로 결합할 수 있는 토석류 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 서로 다른 모듈의 결합 또는 분리를 통하여 사용자가 원하는 장소에 원하는 모듈만을 결합하여 설치할 수 있는 토석류 모니터링 시스템을 제공한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 계곡부의 경사면을 따라 기설정간격으로 설치되어 토석류를 계측하는 복수의 토석류 계측부; 및
상기 토석류 계측부에서 계측된 다양한 데이터를 저장하는 메인로거(logger)를 포함하고
상기 토석류 계측부는 상하로 배치되어 서로 다른 토석류 감지 인자를 측정하는 복수의 측정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는,
토석류 모니터링 시스템이 제공된다.
상기 복수의 측정모듈은,
CCTV 측정모듈, 강우량 측정모듈, 간극수압 측정모듈, 전기비저항 측정모듈, 함수비 측정모듈, 지중경사 측정모듈 중 적어도 2개 이상의 측정모듈을 포함할 수 있다.
상기 측정모듈 각각은 동일 크기의 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
상기 측정모듈 각각은,
다른 측정모듈과의 상하결합을 위하여 하단에는 결합돌출부가 형성되고, 상단에는 결합홈이 형성되며,
상기 결합돌출부의 반경과 상기 결합홈의 반경이 동일할 수 있다.
상기 복수의 측정모듈은,
높이 조절을 위하여, 다른 측정모듈과 동일한 크기 및 형상의 블랭크(blank) 모듈을 포함할 수 있다.
상기 복수의 측정모듈은,
기설정간격으로 설치된 상기 토석류 계측부 사이를 서로 연결하여 지표변위를 측정하는 지표변위 측정모듈을 더 포함할 수 있다.
각각의 상기 측정모듈과 상기 메인로거가 서로무선으로 데이터를 주고 받을 수 있도록 각각의 상기 측정모듈과 상기 메인로거는 각각 통신모듈을 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명을 이용하면, 동일 장소에서 다양한 인자를 탐지함으로써 토석류 위험지역의 위험성 예측에 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 모듈의 결합 또는 분리를 통하여 전체 높이를 조절할 수 있으므로 다양한 현장에 적용이 가능하다.
그리고, 모듈의 결합 또는 분리를 통하여 각 모듈의 재활용이 가능하다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토석류 계측부가 계곡의 경사면을 따라 설치된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 각 측정모듈 간의 결합을 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 토석류 계측부로부터의 데이터가 메인로거를 거쳐 모니터링부로 전달되는 것을 나타내는 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 토석류 모니터링 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
토석류 위험 지역은 다양한 계측항목을 그에 따른 다양한 계측기기를 통해 계측하고 있다. 예를 들어, 강우량은 강우량계로 계측하고, 토석류 깊이는 와이어 센서, 초음파 센서, 포토셀(Photocells) 등으로 계측하며, 지반 진동은 지오폰, 진동센서 등으로 계측하고, 토석류 표면 속도는 속도계, 초음판 센서, 비디오 레코딩 등으로 계측한다. 또한, 토석류 속도는 지오폰 또는 초음파 센서로, 그리고 간극수압은 간극수압계, 함수비 센서, 지하수위계 등으로 계측하고, 충격력은 변형율 게이지, 로드셀(Load cell)로. 그리고 변위는 신축계, 및 지중경사계 등으로 계측한다.
토석류 위험지역에 다양한 계측기기를 산발적으로 설치하고 이로부터 데이터를 획득하여 토석류의 위험성을 모니터링 하는 것이었다. 그런데, 이렇게 산발적인 위치에 다양한 계측기를 설치하여 토석류를 관측하다보니, 측정데이터 간의 신뢰성 비교가 어렵고 동일 지역에서의 토석류 위험성을 예측하기 어려웠다.
이에 본 발명은 다양한 계측기를 동일 위치에 설치하여, 데이터 간의 신뢰도를 향상시키고, 계측기간의 오작동 여부도 비교 검토할 수 있게 된다. 이를 위하여 본 발명은 다양한 계측기기를 동일 형상 및 동일 크기로 모듈화하고, 서로 간을 결합할 수 있도록 구성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 토석류 모니터링 시스템은 복수의 토석류 계측부, 및 메인로거를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토석류 계측부가 계곡의 경사면을 따라 설치된 것을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 토석류 계측부는 계곡부 경사면(S)을 따라서 기설정간격으로 이격되어 설치되어 토석류를 계측하게 된다. 이때, 하나의 토석류 계측부에는 서로 다른 복수의 토석류 측정모듈이 포함된다. 즉, 본 발명은 다양한 계측기기를 동일 크기 및 형상의 측정모듈로 제조하고, 이를 결합하여 하나의 토석류 계측부를 만드는 것이다.
서로 다른 복수의 토석류 측정모듈이 결합되어 하나의 바(bar) 또는 말뚝 형상의 토석류 계측부를 형성하게 되고, 이러한 토석류 계측부는 계곡부 경사면에 설치되어 토석류를 각각 계측하게 되는 것이다. 이를 위하여 토석류 계측부에는 서로 다른 토석류를 감지하는 복수의 측정모듈이 상하로 결합되어 있다.
이때, 복수의 측정모듈은 CCTV 측정모듈(110), 강우량 측정모듈(160), 간극수압 측정모듈(130), 전기비저항 측정모듈(140), 함수비 측정모듈(150), 지중경사 측정모듈(120) 중 적어도 2개 이상의 측정모듈을 포함할 수 있다.
측정모듈의 성격에 따라서, 지하에 매립되어야 하는 측정모듈이 있고, 반대로 지상에 노출되어야 하는 측정모듈이 있다. 지상에 노출되어야 하는 측정모듈은 CCTV 측정모듈(110), 강우량 측정모듈(160)이 대표적이다. 지하에 매립되어야 하는 측정모듈로는 간극수압 측정모듈(130)과 함수비 측정모듈(150), 전기비저항 측정모듈(140), 지중경사 측정모듈(120) 등이 있다. 따라서, 바람직하게는 토석류 계측부 중 지하에 매립되는 부분에 간극수압 측정모듈(130)과, 함수비 측정모듈(150), 전기비저항 측정모듈(140), 지중경사 측정모듈(120) 등이 배치되고, 그 위로 CCTV 측정모듈(110), 강우량 측정모듈(160) 등이 배치될 수 있다.
이렇게 동일 위치에서 다양한 측정모듈이 각각의 인자를 감지하여 토석류를 계측함으로써, 측정모듈 간의 오작동 등을 비교 검토할 수 있고, 자체적으로 다양한 측정모듈로부터의 데이터의 신뢰성을 확보할 수도 있다.
또한, 이렇게 다양한 계측기를 측정모듈로 설계하여, 결합과 분리를 자유롭게 함으로써, 측정모듈의 재활용도 가능해 진다. 토석류 위험이 감지되지 않는 지역에 설치되었던 측정모듈들은 재조합하여 타현장의 측정모듈로 재사용될 수 있는 것이다.
도 1에는 측정모듈의 특성과 관계없이 배치되어있지만, 실제 계곡부 경사면에 설치시에는 이러한 점이 고려되어 토석류 계측부가 결합되어 배치되어야 한다.
도 2는 각 측정모듈 간의 결합을 위한 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 각 측정모듈의 결합을 위하여 각각의 측정모듈이 동일 크기의 원기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 측정모듈 각각은 다른 측정모듈과의 상하 결합을 위하여 하단에는 결합돌출부(O)가 형성되고, 상단에는 결합홈(H)이 형성될 수 있다. 이를 위하여 결합돌출부(O)의 반경과 결합홈(H)의 반경이 동일 크기로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하부에 위치한 측정모듈의 상단에 형성된 결합홈(H)에, 상부에 위치한 측정모듈의 하단에 형성된 결합돌출부(O)가 끼워져 양 측정모듈이 서로 결합할 수 있게 된다.
본 발명의 일 예로 각 측정모듈의 결합이 예시되어 있지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태로 서로 결합될 수 있음은 자명하다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 측정모듈에는 블랭크 모듈(170)이 포함될 수 있다. 블랭크 모듈(170)은 각 측정모듈과 동일 크기 및 형상으로 형성되어 다른 측정모듈과 서로 결합할 수 있다. 블랭크 모듈(170)은 어떤 토석류 감지 인자도 측정하지 않고, 단지 토석류 계측부의 높이 또는 다른 측정모듈의 위치를 조정하기 위하여 사용된다.
이러한 블랭크 모듈(170)은 복수로 구비되어, 블랭크 모듈(170)의 결합 또는 미결합에 따라서 토석류 계측부의 높이가 조절될 수 있다. 물론 다양한 측정모듈의 결합 개수에 따라서 토석류 계측부의 높이가 결정될 수 있지만, 경우에 따라서 설치되는 측정모듈 만으로 필요한 높이를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 지상 또는 지중에 설치되어야 하는 측정모듈의 특성에 맞추어 토석류 계측부를 설치하기 위해서는 높이조절이 필수적이다.
따라서, 블랭크 모듈(170)을 측정모듈 사이에 적절히 배치함으로써, 각 측정모듈 특성에 맞추어 각 측정모듈을 지상 또는 지중에 배치하고, 토석류 계측부의 전체적인 높이도 조절할 수 있게 된다. 이렇게 블랭크 모듈(170)을 통한 다양한 높이 조절이 가능해짐으로써 다양한 계곡부 현장에 적용이 가능해 질 수 있다.
또한, 복수의 측정모듈은, 기설정간격으로 설치된 토석류 계측부 사이를 서로 연결하여 지표변위를 측정하는 지표변위 측정모듈(180)을 더 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 지표변위 측정모듈(180)을 각 토석류 계측부 사이 사이를 서로 연결하는 와이어로 형성되어, 와이어의 팽창 또는 수축 등의 변위를 통하여 지표변위를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 토석류 계측부로부터의 데이터가 메인로거를 거쳐 모니터링부로 전달되는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 토석류 모니터링 시스템은 메인로거를 포함한다. 메인로거는 토석류 계측부에서 계측된 다양한 데이터를 저장하게 된다. 이때, 토석류 계측부의 다양한 측정모듈과 메인로거의 데이터 통신을 위하여 측정모듈 각각과 메인로거에는 통신모듈을 포함할 수 있다.
즉, 메인로거에 설치된 통신모듈은 측정모듈 각각에 설치된 통신모듈(111, 121, 131, 141, 151, 161)과 서로 무선 통신하며 각 측정모듈로부터의 정보를 받을 수 있는 것이다. 이렇게 받은 정보는 메인로거에 저장될 수 있다. 또한 메인로거에 저장된 정보는 모니터링 서버로 전달되어, 사용자는 계곡부의 토석류 위험성을 실시간으로 확인해 볼 수 있다.
이때 메인로거와 모니터링 서버는 CDMA모뎀을 이용한 TCP/IP 통신 방법을 통해 메인로거에 저장된 정보를 모니터링 서버로 전송할 수 있다. TCP/IP 통신은 전국 대부분 지역에서 통신이 가능하고 요금이 저렴하며, 모니터링 서버 측에 별도의 CDMA모뎀 장비가 불필요하기 때문에 초기 응답속도가 빠른 장점이 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
S: 계곡부 경사면
O: 결합돌출부
H: 결합홈
110: CCTV 측정모듈
120: 지중경사 측정모듈
130: 간극수압 측정모듈
140: 전기비저항 측정모듈
150: 함수비 측정모듈
160: 강우량 측정모듈
170: 블랭크 모듈
180: 지표변위 측정모듈

Claims (7)

  1. 계곡부의 경사면을 따라 기설정간격으로 설치되어 토석류를 계측하는 복수의 토석류 계측부; 및
    상기 토석류 계측부에서 계측된 다양한 데이터를 저장하는 메인로거(logger)를 포함하고
    상기 토석류 계측부는 상하로 배치되어 서로 다른 토석류 감지 인자를 측정하는 복수의 측정모듈을 포함하고,
    상기 복수의 측정모듈은,
    CCTV 측정모듈, 강우량 측정모듈, 간극수압 측정모듈, 전기비저항 측정모듈, 함수비 측정모듈, 지중경사 측정모듈 중 서로 다른 적어도 2개 이상의 측정모듈을 포함하며,
    상기 측정모듈 각각은 동일 크기의 원기둥 형상으로서, 다른 측정모듈과의 상하결합을 위하여 하단에는 결합돌출부가 형성되고, 상단에는 결합홈이 형성되며,
    상기 결합돌출부의 반경과 상기 결합홈의 반경이 동일하고,
    상기 복수의 측정모듈은,
    높이 조절을 위하여, 다른 측정모듈과 동일한 크기 및 형상의 어떠한 토석류 감지 인자도 측정하지 않는 블랭크(blank) 모듈을 포함하고,
    상기 블랭크 모듈은 복수로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    토석류 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 측정모듈은,
    기설정간격으로 설치된 상기 토석류 계측부 사이를 서로 연결하여 지표변위를 측정하는 지표변위 측정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    토석류 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 측정모듈과 상기 메인로거가 서로무선으로 데이터를 주고 받을 수 있도록 각각의 상기 측정모듈과 상기 메인로거는 각각 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    토석류 모니터링 시스템.
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