KR101715679B1 - 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 목적으로의 공간 활용이 가능하도록 한 막 구조물에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 골조를 구성하기 위한 프레임을 모두 동일 규격 혹은 형태의 형강으로 통일시키고 상기 프레임을 이용하여 기둥 및 각 프레임에 대한 다방향 연결 구조가 실현될 수 있도록 하며, 다분할의 공간 내에 에어쿠션을 장착하되, 상기 에어쿠션은 내부의 중간막에 의한 이중 단열 구조를 갖도록 구성함으로써,
단일 규격의 형강을 이용하여 기둥을 포함한 전체 프레임을 연결하여 골조를 구성할 수 있어 골조 자체의 강성이 매우 우수한 것은 물론 현장 상황에 따라 골조의 크기와 위치 및 형태 등을 적절하게 가변 적용시킬 수 있는 것이고, 특화된 형상을 갖는 형강으로 인해 형강 자체의 강성 증가 및 골조 전체의 강성이 크게 증가되는 것이며, 이중의 공기층을 갖는 에어쿠션은 더욱 우수한 단열성 및 차음성을 갖게 될 것이고, 외층 혹은 내층의 파손시에도 내,외 천공 방지는 물론 일정 수준의 단열성을 유지할 수 있어 매우 효율적인 것이며, 한층 짧아진 형강 및 축소된 크기의 에어쿠션으로 인해 부분 파손시 해당 부분에 대한 교체 및 수리가 용이한 것은 물론 그에 따른 비용이 절감되는 효과를 갖는 것이다.

Description

보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물 {Membrane structures of using reinforced built-up beam and dual air cushion}

본 발명은 다양한 목적으로의 공간 활용이 가능하도록 한 막 구조물에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 경량 보강 구조의 프레임을 이용하여 만들어지는 보강형 골조(Built-up beam)와 상기 보강형 골조의 사이에 착탈 가능하도록 결합 고정되는 이중의 에어쿠션을 이용하여, 체육활동을 위한 전천후 다목적구장 및 식물원이나 방음터널 등 단열성능 및 방음성과 기밀성이 우수하고 방수 효과 및 결로 발생 억제 효과가 뛰어난 조립식 구조물을 완성할 수 있고, 뛰어난 채광성으로 에너지 효율을 높일 수 있으며 보강형 골조(Built-up beam)의 강성으로 인한 단면 응력을 최대로 향상시킬 수 있어 우수한 구조적 안정성을 갖출 수 있도록 한 막 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 막 구조물이라 함은 코팅된 직물(coated fabric)을 주재료로 사용하는 구조물을 말하는 것으로, 특히 구조체로서 연성의 막(membrane)을 사용하여 지붕이나 벽체를 형성한 후 막(membrane)에 초기장력을 부여함으로써 외부 하중에 대하여 안정된 형태가 유지되는 형태 저항력 대공간구조물로이다. 이러한 막 구조물은 막(membrane)에 대한 자유로운 곡면 형상이 가능하고 아름다운 조형미를 갖고 있으며 재료의 경량화로 경제성 및 시공성이 우수하며 야외 경기장의 본부석이나 공연장 또는 재래시장의 아케이드 등 다양한 용도로 적용할 수 있는 것으로 다양한 분야 및 목적으로 점차 확장되는 추세이다.

또한, 상기와 같은 막 구조물은 자연채광(투광성)에 의한 밝은 실내를 조성할 수 있어 생활 체육(테니스, 게이트볼, 풋살, 배드민턴 등)을 위한 전천후 실내 경기장의 용도로 많이 시공 및 사용되고 있는 것이다.

이러한 막 구조물은 통상적으로 지면으로부터 세워 설치되는 지지기둥과 상기의 지지기둥을 이용하여 막 구조물의 뼈대를 완성하는 종방향 및 횡방향의 지지아암으로 이루어지는 것이고, 이들 지지기둥 및 지지아암을 이용하여 대형의 천막(멤브레인)을 통해 천장부를 형성함에 따라 막 구조물이 완성되는 것이다.

또한, 상기와 같은 천막의 각 끝단에는 와이어(강선)을 매입하고 이들 와이어에 대하여 고도의 인장력을 부여함에 따라 상기의 천막은 항상 팽팽한 긴장 상태를 유지하면서 안정적인 설치 상태를 유지할 수 있는 것이고, 긴장 상태의 천막으로 인해 다양한 형태의 막 구조물은 설계된 본래의 미려함을 유지하게 되는 것이며 바람에 의해 펄럭임이 발생하거나 천막이 주름지는 것을 방지하도록 만들어져 있는 것이다.

특히, 기존의 막 구조물은 등록특허 제10-1190055호와 같이 천막의 내측으로부터 세워 설치되는 지지기둥의 선단에 별도의 장력조절수단을 형성하되, 상기의 장력조절수단은 천막과 지지기둥에 연결되게 하고 상기 장력조절수단의 상,하 승강을 통해 천막에 대한 긴장 상태가 이루어질 수 있도록 한 서스펜션 막 구조물이 등록된 바 있고, 등록특허 제10-1356011호와 같이 수직으로 세워 설치되는 기둥의 선단으로부터 종횡의 프레임바를 고정 설치하고 상기 프레임바의 상부에 천막을 고정 형성하되, 상기 천막의 중앙부에는 관통의 환기구를 형성하고 상기 환기구의 상부에는 승강수단에 의한 개폐구를 형성함으로써, 필요시에만 환기구를 개방시켜 원활한 환기가 이루어질 수 있도록 한 아케이드 막 구조물이 등록된 바 있다.

이와 같이 기존의 막 구조물은 강재를 사용하여 만들어진 지지기둥 및 이들 지지기둥을 연결하는 지지아암 또는 프레임바를 통해 전체적인 골조를 형성한 다음, 상기 골조를 이용하여 대형의 천막을 긴장 상태로 고정 형성함에 따라 완성되는 것이고, 상기 천막의 경우 긴장 상태가 유지되는 과정에서 압력이 작용하므로 일정 기간이 경과하면 신장률에 의한 처짐이 발생하게 되므로 필수적으로 장력조절수단이 함께 적용되고 있다.

그러나, 기존의 막 구조물의 경우 지속적으로 발생하는 천막의 처짐으로 인해 정기적으로 혹은 비정기적으로 천막에 대한 장력조절 작업을 지속적으로 수행하여야 하므로 유지 및 관리비가 과도 소요되어 비경제적인 문제점을 갖고 있는 것이고, 상기 장력조절수단 및 천막고정수단 등이 바람에 의해 계속 유동하는 천막으로 인해 쉽게 노후화되거나 파손 및 고장을 일으키므로 사용 수명이 매우 짧은 폐단을 갖고 있는 것이다.

또한, 천막 자체도 수명이 길지 못하고 오염이나 외부 자극 및 충격에 의해 취약하므로 장기간 막 구조물을 사용하는 경우 천막에 대한 교체가 뒤따르는 것이고, 바람이 세게 불거나 많은 량의 비 또는 눈이 내리는 경우 눈이 쌓이거나 빗물이 고이면서 붕괴 위험을 내포하고 있는 것이며, 겨울철의 경우 외부온도와 내부온도의 차이가 매우 커서 심각한 결로현상이 발생할 뿐만 아니라 지붕막과 하부골조의 연결부분에서 빈번한 누수가 발생하고 있는 실정이다.

특히, 천막을 이용한 막 구조물의 경우 채광성이 전혀 확보되지 못하고 단열 및 보온성에도 매우 취약하므로 간이 또는 임시 시설물에만 적용되어야 하는 폐단을 갖고 있으며, 기존의 막 구조물의 경우 대부분 천막이 지지기둥의 선단에 씌워지는 형태를 갖고 있어 막 구조물의 측면이 개방될 수밖에 없으므로 바람이나 비로부터 완전한 차단 효과를 갖지 못하고 차양 효과도 떨어지므로 실제 막 구조물이 차지하는 면적에 비하여 실제로 사용할 수 있는 내부 공간은 지극히 협소하여 매우 불합리한 문제점을 갖고 있는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 출원인은 특허등록 제10-1599777호와 같이 다양한 형태의 프레임부재를 이용하여 만들어지는 골조 및 상기 골조에 형성되는 구획 공간에 결합되는 분할 멤브레인으로 이루어지되, 상기 분할 멤브레인은 내부에 공기가 채워져 팽창되는 형태의 에어 포켓으로 형성함으로써, 우수한 채광성의 확보는 물론 측면을 포함한 전,후면까지 비나 바람 및 햇빛으로부터 차단이 가능한 것이고, 설치가 간단하면서도 빠르게 이루어질 수 있는 것이고 구조적 안정성이 우수하여 장기간 견고한 설치 상태를 유지할 수 있으며, 눈이나 비가 쌓이거나 고이지 아니하고 자동으로 일정한 공기압이 유지되게 함에 따라 시설에 대한 유지 및 관리가 매우 간편한 특징을 갖는 조립식 골조와 분할형 에어쿠션을 이용한 막 구조물을 안출 및 등록한 바 있다.

그러나, 상기의 막 구조물은 분할 멤브레인이 합성수지 시트 혹은 필름 등으로 만들어지므로 파손 및 손상에 취약한 단점을 갖고 있는 것이고, 이러한 이유로 인해 잦은 교체가 발생하게 되는데 이들 개별의 분할 멤브레인을 교체하고자 하는 경우 분할 멤브레인의 개별 크기가 매우 커 상당한 비용 및 시간과 장비가 투입되어야 하는 문제점을 갖고 있는 것이다.

또한, 각 개별 멤브레인에 작용하는 하중 및 우천시 혹은 폭설이 내리는 경우 골조가 이러한 하중을 견디지 못하면서 골조 전체의 변형 혹은 휨이 발생하게 되는 것은 물론 골조 간의 연결부에서 취약 파손이 발생하게 되므로 이러한 취약 파손부에 대한 유지 및 관리의 비용이 막대하게 지출되는 폐단을 갖고 있는 것이다.

특히, 상기의 골조 역시 전체 막 구조물의 크기에 비례하여 미리 설계된 치수의 기다란 골조만을 사용하게 되므로 현장에서 막 구조물의 크기 혹은 위치와 형태 등을 가변할 수 없어 현장 대응력이 매우 떨어지는 것은 물론 골조의 길이가 짧거나 긴 경우 시공이 아예 이루어지지 못하는 경우도 발생할 수 있고, 시공 현장의 바닥면에 균일하지 못한 경우에는 골조의 연결부에 상당한 비틀림 응력이 작용하면서 사용 수명이 현저히 저하되는 문제점을 노출하고 있는 것이다.

또한, 골조를 이루기 위한 각 프레임은 모두 미리 공장에서 제작되어 현장으로 옮겨진 후 연결 및 조립되어야 하기 때문에 제작 및 시공비가 매우 고가인 동시에 물류의 이동 및 보관 등의 측면에서도 지극히 불리한 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 골조를 구성하기 위한 프레임을 모두 동일 규격 혹은 형태의 형강으로 통일시키고 상기 프레임을 이용하여 기둥 및 각 프레임에 대한 다방향 연결 구조가 실현될 수 있도록 하며, 다분할의 공간 내에 에어쿠션을 장착하되, 상기 에어쿠션은 내부의 중간막에 의한 이중 단열 구조를 갖도록 구성함으로써,

현장에서 형강을 절단 및 연결할 수 있어 현장 상황에 따라 막 구조물의 크기나 위치 및 형태 등을 가변 시공할 수 있는 것이고, 형강의 다방향 연결구조에 의한 프레임은 우수한 지지력 및 버팀력이 가능하므로 더욱 견고한 골조를 완성할 수 있는 것이며, 이중의 에어쿠션은 우수한 단열 및 방음성은 물론 기밀성이 우수한 것이고, 효과적인 방수 작용 및 결로 현상을 억제할 수 있는 것이며, 부분 파손시에도 내,외가 천공되는 것을 방지할 수 있고 기존에 비하여 축소된 형태를 갖게 되므로 교체 및 유지와 관리의 측면이 매우 효과적인 특징을 갖는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프레임 부재를 유기적으로 연결 고정하여 형성된 골조와, 상기 골조의 프레임 부재 사이에 구획된 각각의 공간 내에 위치하여 상기 프레임 부재로부터 탈부착 가능하도록 결합되는 분할의 에어쿠션으로 구성되는 막 구조물에 있어서,

상기 골조는 지면으로부터 수직으로 세워 설치되어 양측으로 나란하게 배치되는 기둥프레임과, 상기 기둥프레임의 선단을 수평으로 연결하는 측벽프레임과, 상기 측벽프레임의 사이 중앙에 위치하는 센터프레임과, 상기 측벽프레임 및 센터프레임의 사이에 위치하는 중간프레임과, 상기 측벽프레임 및 중간프레임과 센터프레임을 연결하는 지지프레임으로 구성되고, 상기 에어쿠션은 내부에 상하로 구분된 공기층을 형성하기 위한 하부막과 중간막 및 상부막으로 구성되어 이루어지는 것이다.

본 발명은, 단일 규격의 형강을 이용하여 기둥을 포함한 전체 프레임을 연결하여 골조를 구성할 수 있어 골조 자체의 강성이 매우 우수한 것은 물론 현장 상황에 따라 골조의 크기와 위치 및 형태 등을 적절하게 가변 적용시킬 수 있는 것이고, 특화된 형상을 갖는 형강으로 인해 형강 자체의 강성 증가 및 골조 전체의 강성이 크게 증가되는 것이며, 이중의 공기층을 갖는 에어쿠션은 더욱 우수한 단열성 및 차음성을 갖게 될 것이고, 프레임과 에어쿠션 간의 밀착 고정구조는 단열성과 기밀성 및 방음성을 더욱 향상시킬 수 있는 것이고, 프레임 및 에어쿠션 간의 우수한 밀착 고정구조는 뛰어난 방수 효과 및 결로 발생을 억제할 수 있는 것이며, 에어쿠션에 대한 외층 혹은 내층의 파손시에도 내,외 천공 방지는 물론 일정 수준의 단열 및 방음성을 유지할 수 있어 매우 효율적인 것이고, 한층 짧아진 형강 및 축소된 크기의 에어쿠션으로 인해 부분 파손시 해당 부분에 대한 교체 및 수리가 용이한 것은 물론 그에 따른 비용이 절감되는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 막 구조물의 전체 사시도
도 2는 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 분리 사시도
도 3은 본 발명에 따른 막 구조물의 골조에 대한 상세도
도 4는 본 발명에 따른 막 구조물의 정면 전체도
도 5는 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 확대도로서,
(a)는 부분 사시도
(b)는 부분 정면도
도 6은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 단면도
도 7은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 확대 단면도
도 8은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 분리 단면도
도 9는 본 발명에 따른 막 구조물의 형강에 대한 사시도
도 10은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 부분 확대도
도 11은 본 발명에 따른 막 구조물의 하부 탄력재 결합부 확대도
도 12는 본 발명에 따른 막 구조물의 상,하부 탄력재 결합부 확대도
도 13은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합 고정부 확대도
도 14는 본 발명에 따른 막 구조물의 공기 공급부 확대도
도 15는 본 발명에 따른 막 구조물에 대한 부가 실시예를 보인 전체도

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 막 구조물의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 막 구조물의 골조에 대한 상세도, 도 4는 본 발명에 따른 막 구조물의 정면 전체도, 도 5의 (a)는 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 사시도, 도 5의 (b)는 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 부분 정면도, 도 6은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 단면도, 도 7은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 확대 단면도, 도 8은 본 발명에 따른 막 구조물의 에어쿠션 결합부 분리 단면도이다.

도시와 같이 본 발명에 따른 막 구조물은 보강된 구조의 골조(T)와 상기 골조(T)를 구성하기 위한 각 프레임의 사이에 형성되는 공간(S) 및 이들 공간(S)에 위치하면서도 상기 골조(T)에 결합 고정되는 이중의 에어쿠션(A)(A')에 의해 만들어지는 것이다.

여기서, 상기의 골조(T)는 지면으로부터 일정 간격을 갖고 수직으로 세워 설치되면서도 양측으로 이격되어 열주 형태를 갖는 기둥프레임(t1)(t1')과, 이들 양측의 기둥프레임(t1)(t1')의 선단을 일자 형태로 수평 연결하는 측벽프레임(t2)(t2')으로 구성되고, 상기 측벽프레임(t2)(t2')의 사이 상측의 중간부에는 센터프레임(t3)이 수평으로 길게 위치하게 되는 것이며, 이들 측벽프레임(t2)(t2')과 센터프레임(t3)의 사이에는 센터프레임(t3)과 나란하도록 이격 배치된 수평의 중간프레임(t4)(t4')이 위치하고 있는 것이며, 상기 측벽프레임(t2)(t2')과 중간프레임(t4)(t4') 및 센터프레임(t3)의 사이사이 마다에는 이들을 대각 형태로 연결하기 위한 지지프레임(t5)(t5')이 결합 형성되어 있는 것이다.

이로써, 상기의 기둥프레임(t1)(t1')은 수직으로 연속하여 세워 설치됨에 따라 막 구조물 전체에 작용하는 하중을 견고하게 지지할 수 있는 것이고, 상기 측벽프레임(t2)(t2')은 막 구조물의 지붕에서 발생하는 하중을 상기 기둥프레임(t1)(t1')으로 분산 전달하는 역할을 하는 동시에 열주 형태의 기둥프레임(t1)(t1')을 서로 연결 고정시켜 더욱 효과적인 지지력을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 센터프레임(t3)은 내부 천정고를 설정하는 기준 프레임인 동시에 상기 센터프레임(t3)으로부터 양측으로 경사지붕이 형성되도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 중간프레임(t4)(t4')은 센터프레임(t3)의 양측에 형성되는 경사지붕의 하중을 지지하기 위한 중간보의 역할을 하는 것이며, 이들 측벽프레임(t2)(t2')과 중간프레임(t4)(t4') 및 센터프레임(t3)을 지그재그 형태로 연결하는 지지프레임(t5)(t5')은 각 프레임 간 견고하고 안정적인 연결을 통해 그물망 형태의 강성 구조를 실현하게 되는 것이다.

따라서, 각 프레임에 연결 구조를 통해 만들어지는 골조(T)는, 각 프레임의 사이사이에 다양한 형태 및 모양의 공간(S)이 형성되는 것이고, 이들 각 공간(S)에 이중의 에어쿠션(A)(A')을 안치 및 고정시킴에 따라 아케이드 형태의 막 구조물 또는 측면부가 막힌 터널 형태의 막 구조물 또는 지붕과 측벽 및 전,후면이 모두 막힌 밀폐형 막 구조물 등으로 다양하게 시공할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 각 프레임에 적용되는 형강(10)은 원형 단면 혹은 사각 단면 등의 금속재 파이프를 사용할 수 있을 것이나, 보다 바람직하게는 도 9의 도시와 같이 수평의 상부면(11) 및 수평의 하부면(11')을 형성하고 양측에는 중간부가 불룩한 형태의 곡면으로 된 양측면(12)(12')을 형성하여, 상기 수평의 상,하면(11)(11')에 의해서는 에어쿠션(A)(A')을 견고하게 밀착 고정시킬 수 있도록 하고 상기 곡면의 양측면(12)(12')은 형강(10)에 작용하는 하중의 완충 및 지지는 물론 형강(10) 자체의 휨 강성이 증대되도록 하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 수평의 상,하면(11)(11')에는 길이방향을 따라 안치홈부(13)(13')를 형성함에 따라 상기 안치홈부(13)(13')에 의해 에어쿠션(A)(A')을 밀착 고정시키기 위한 쿠션고정대(20) 등을 더욱 견고하고 안정적으로 결합 고정시킬 수 있는 것이다.

특히, 상기의 프레임 결합 구조에 의해 생성되는 각 공간(S)의 내부에 고정 설치되는 에어쿠션(A)(A')은 상부 공기층(a1)과 하부 공기층(a1')에 의한 이중 구조를 갖고 있는 것으로, 각기 하부막(a2)과 중간막(a2') 및 상부막(a2")을 중첩시키고, 이들 하부막(a2)과 중간막(a2') 및 상부막(a2")의 끝단을 열융착한 후 이들 내부에 공기를 충전시킴에 따라 이중의 에어쿠션(A)(A')이 완성될 수 있는 것이다.

특히, 상기의 에어쿠션(A)(A')은 끝단의 융착부(a3) 상에 금속 또는 합성수지 등으로 된 원형 단면의 걸림와이어(a4)를 올려놓고 상기 걸림와이어(a4)가 감싸지도록 융착부(a3)를 말아 융착 고정시킴으로써 원형 단면 형태의 쿠션 마감부(a5)가 형성되는 것인데, 상기의 쿠션 마감부(a5)를 이용하여 상기 골조(T)에 에어쿠션(A)(A')을 더욱 손쉽게 간편하게 고정시킬 수 있는 것은 물론 에어쿠션(A)(A')의 부분 파손이 발생하는 경우에도 해당의 에어쿠션(A)(A')을 신속하고 간편하게 분리시켜 교체할 수 있는 것이다.

또한, 상기의 에어쿠션(A)(A')은 도 10의 도시와 같이 이중의 내부 공기층(a1)(a1')이 형성되어 있어 더욱 우수한 단열 및 방음 효과를 갖고 있는 것이고, 일측의 공기층(a1)(a1')이 파손되더라도 나머지의 공기층(a1)(a1')이 형태를 유지하면서 지속적인 단열 및 방음 작용을 수행하므로 더욱 효율적인 것이고, 불가피한 충격 등에 의해 하나의 공기층(a1)(a1')이 파손되더라도 나머지 공기층(a1)(a1')에 의해 해당의 공간(S)이 내,외로 천공되는 것을 방지할 수 있어 우천시 혹은 바람이 부는 경우에도 막 구조물에 대한 방수 및 방풍 등의 기능을 지속적으로 유지할 수 있는 것이다.

또한, 상기의 각 에어쿠션(A)(A')은 프레임 결합구조에 의해 생성된 각각의 공간(S)과 대응하는 크기를 갖고 제작되는 것으로, 상기 에어쿠션(A)(A')의 쿠션 마감부(a5)를 각 프레임의 형강(10) 상부면(11)에 올려놓고 별도로 구비된 커버고정대(30)의 가압력으로 인해 상기 에어쿠션(A)(A')이 형강(10)에 고정되도록 하면 되는 것이고, 상기의 에어쿠션(A)(A')을 분리 및 교체하고자 하는 경우에는 상기의 커버고정대(30)를 분리시켜 간편하게 제거할 수 있는 것이다.

즉, 상기 각 프레임을 구성하기 위한 형강(10)의 상부면(11)에는 순차적으로 단열시트(50)와 쿠션고정대(20) 및 에어쿠션(A)(A')의 쿠션 마감부(a5)와 커버고정대(30)가 적층되는 것이고, 상기 커버고정대(50)를 관통하여 상기 쿠션고정대(20)에 나사 결합되는 별도의 고정볼트(23)에 의해 이들 단열시트(50)와 쿠션고정대(20) 및 에어쿠션(A)(A')과 커버고정대(30)가 일시에 결합 고정되는 것이다.

여기서, 상기의 단열시트(50)는 부직포 등의 합성수지 혹은 섬유재 등을 이용하여 만들어지는 것으로 상기 형강(10)과 쿠션고정대(20)의 사이에 위치하면서 상호 간의 열전도 현상을 차단하는 역할을 하는 것이고, 금속재 형강(10)과 금속재 쿠션고정대(20) 간의 마찰에 의한 마모가 발생하는 것을 억제하는 역할도 하게 된다.

또한, 상기 단열시트(50)의 상부에 위치하는 쿠션고정대(20)는 상기 에어쿠션(A)(A')이 형강(10)에 결합 고정되게 하는 역할을 하는 것으로, 상기 프레임을 구성하기 위한 각 형강(10)의 길이와 동일하게 제작되는 동시에 서로 이웃하고 있는 공간(S)에 배치 고정되는 에어쿠션(A)(A')의 각 쿠션 마감부(a5)를 동시에 고정시키는 역할을 하게 되는 것이다.

즉, 상기의 쿠션고정대(20)는 형강(10)과 같이 연속하여 길이방향으로 압출 성형되는 것으로, 하부 중앙에는 상기의 형강(10)에 형성되어 있는 안치홈부(13)(13')로 삽입되는 안치턱부(21)가 형성되어 있고, 쿠션고정대(20)의 상부 중앙에는 상향 돌출된 체결돌부(22)가 형성되어 있으며, 상기 체결돌부(22)의 양측으로는 길이방향을 따라 연속하는 끼움홈(24)(24') 및 걸림홈부(25)(25')가 각기 형성되어 있는 것이다.

여기서, 상기의 안치턱부(21)는 형강(10)의 안치홈부(13)(13')에 삽입 계지됨에 따라 형강(10)으로부터 상기 쿠션고정대(20)가 유동하거나 잘못 결합되는 것을 방지하는 역할을 하게 되는 것이고, 상기 체결돌부(22)는 커버고정대(30)를 관통하는 고정볼트(23)가 나사 결합되기 위한 체결부의 역할을 하는 것이며, 상기 끼움홈(24)(24')은 별도로 구비된 하부탄력구(40)(40')가 삽입되는 곳이고, 상기 걸림홈부(25)(25')는 에어쿠션(A)(A')의 끝단에 결합된 별도 구비의 쿠션계지구(70)(70')가 삽입 고정되기 위한 것이다.

따라서, 상기와 같은 쿠션고정대(20)를 형강(10)의 상부에 올려놓은 후 이들 쿠션고정대(20) 및 단열시트(50)와 형강(10)을 리벳 고정 등의 방법을 통해 견고하게 밀착 고정시킴에 따라 이들 형강(10)와 쿠션고정대(20)는 일체화 결합 상태를 유지할 수 있는 것이고, 필요에 따라 상기 형강(10)의 상부면(11) 또는 하부면(11') 혹은 상,하면(11)(11') 모두에 상기의 쿠션고정대(20)를 결합 고정시킬 수도 있을 것이다.

또한, 상기 쿠션고정대(20)의 끼움홈(24)(24')으로는 도 11의 도시와 같이 별도로 구비되는 하부탄력구(40)(40')가 삽입되어, 쿠션고정대(20)의 상부에 위치하는 에어쿠션(A)(A')의 융착부(a3)의 하부면을 보호하게 되는 것으로, 상기 하부탄력구(40)(40')는 저면에 상기 끼움홈(24)(24')으로 강제 삽입되기 위한 끼움돌부(41)가 쐐기 형태로 돌출되어 있고 상측에는 톱니형 완충부(42)가 상향 돌출 형성되어 있는 것이다.

이에 따라 상기 끼움돌부(41)를 끼움홈(24)(24')으로 강제 삽입 고정시킨 상태에서 쿠션고정대(20)의 상부에 서로 이웃하고 있는 에어쿠션(A)(A')의 양측 끝단을 올려놓고 커버고정대(30)를 이용하여 이들 에어쿠션(A)(A')을 강력하게 가압 고정함에 따라 형강(10)에 대한 에어쿠션(A)(A')의 결합 고정이 이루어질 수 있는 것이고, 상기 에어쿠션(A)(A')의 끝단에 형성되어 있는 융착부(a3)는 하부탄력구(40)(40')와 맞닿으면서 손상이나 훼손없이 안정적인 고정 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 도 12의 도시와 같이 상기 쿠션고정대(20)의 상부에 서로 이웃하는 에어쿠션(A)(A')의 끝단을 올려놓은 후 별도로 구비된 상부탄력구(60)를 올려놓은 후 상기 커버고정대(30)를 가압 고정시킴에 따라 에어쿠션(A)(A')의 융착부(a3) 상측에 대한 보호가 이루어질 수 있는 것인데, 상기 상부탄력구(60)는 커버고정대(30)의 폭과 동일 내지 유사한 폭을 갖고 길이방향을 따라 연속되는 것으로, 프레임을 구성하기 위한 각 형강(10)의 길이와 알맞도록 상부탄력구(60)를 절단한 상태에서 상기 에어쿠션(A)(A')의 고정 및 상부탄력구(60)의 중첩 후 상부탄력구(60) 상에 커버고정대(30)를 올려놓은 상태에서 고정볼트(23)로 이들을 동시에 견고하게 가압 고정시키면 되는 것이다.

이때, 상기의 상부탄력구(60)는 저면 양측에 톱니형 완충부(61)(61')가 하향 돌출되어 있고, 상기 톱니형 완충부(61)(61')가 에어쿠션(A)(A')의 융착부(a3)에 맞닿게 되므로 바람이나 압력 등의 변화로 인해 상기 에어쿠션(A)(A')이 유동하는 경우에도 상기 융착부(a3)가 톱니형 완충부(61)(61')로 인해 보호를 받게 되므로 상호 간섭부에서의 파손이나 훼손을 방지할 수 있게 된다.

이처럼, 상기의 에어쿠션(A)(A')은 각 프레임 또는 형강(10)과의 체결부에서 발생할 수 있는 상호 간섭 및 마찰에 의한 손상을, 하부탄력구(40)(40') 및 상부탄력구(60)에 의해 보호하므로 그 사용 수명이 더욱 연장되는 것은 물론 막 구조물의 시설 관리와 유지의 측면에서도 매우 경제적인 것이다.

또한, 상기 상부탄력구(60)의 상부에 밀착되는 커버고정대(30) 역시 상기 형강(10)의 폭과 동일 내지 유사한 폭을 갖고 연속하여 길이방향으로 압출 생산되는 것으로, 프레임을 구성하기 위한 각 형강(10)의 길이에 맞추어 절단 사용되는 것이고, 길아방향을 따라 중앙부로부터 양측단이 낮은 경사구조를 갖고 구성되게 함에 따라 중앙부에 고정볼트(23)를 관통 삽입하여 상기 고정볼트(23)를 나사 결합하게 되면 양측 경사구조로 인해 끝단부에서 더욱 강력한 가압 밀착력을 유발하게 되므로 서로 이웃하고 있는 에어쿠션(A)(A')의 끝단을 동시에 강력하게 밀착 고정시킬 수 있는 것이다.

특히, 상기 커버고정대(30)의 하부 양측단에는 수평의 가압밀착부(31)(31')를 형성함에 따라 상기 수평의 가압밀착부(31)(31')가 상부탄력구(60)의 상부 양측을 부분적으로 집중하여 가압할 수 있도록 하여, 상부탄력구(60)의 톱니형 완충부(61)(61')와 하부탄력구(40)(40')의 톱니형 완충부(42)의 사이에 상기 에어쿠션(A)(A')의 융착부(a3)가 위치될 수 있으므로 이들 완충부가 갖는 우수한 탄력성으로 인해 상기 에어쿠션(A)(A')에 작용하는 바람이나 압력에 의한 유동성을 효과적으로 감쇄하는 것은 물론 쿠션고정대(20) 및 커버고정대(30)와 직접적으로 간섭되는 것을 방지할 수 있어 파손이나 훼손 등을 원척적으로 차단 및 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 쿠션고정대(20)에 대한 에어쿠션(A)(A')의 끝단에 대한 고정 구조는, 상기 에어쿠션(A)(A')의 쿠션 마감부(a5)에 결합되는 쿠션계지구(70)(70')에 의한 것인데, 도 13의 도시와 같이 상기 쿠션계지구(70)(70')는 하부 일측에 걸림턱부(71)가 돌출되어 있고 길이방향을 따라서는 내부의 끼움홈(72)과 상기 끼움홈(72)을 내,외로 관통하는 절개홈(73)이 형성되어 있는 것이다.

따라서, 걸림와이어(a4)가 내장되어 있는 에어쿠션(A)(A')의 쿠션 마감부(a5)에 대하여 상기 쿠션계지구(70)(70')를 슬라이딩 삽입시켜, 에어쿠션(A)(A')의 융착부(a3)는 절개홈(73) 내에 위치될 수 있게 하고 에어쿠션(A)(A')의 쿠션 마감부(a5)는 상기 끼움홈(72) 내에 삽입될 수 있도록 하는 것이다.

이에, 상기 에어쿠션(A)(A')의 쿠션 마감부(a5) 전체에 쿠션계지구(70)(70')가 결합되도록 한 상태에서 상기 쿠션계지구(70)(70')를 전기한 쿠션고정대(20)에 결합 고정시킴에 따라 상기 에어쿠션(A)(A')과 쿠션고정대(20)의 결합 고정이 이루어질 수 있게 되는 것인데, 신축성을 갖는 에어쿠션(A)(A')을 이용하여 상기 쿠션계지구(70)(70')를 인위적인 힘으로 잡아당기며 상기 쿠션고정대(20)의 걸림홈부(25)(25') 내에 강제로 끼워 계지시키면 되는 것이다.

즉, 에어쿠션(A)(A')에 결합된 쿠션계지구(70)(70')를 상기 쿠션고정대(20)의 걸림홈부(25)(25')에 끼워넣되, 상기 쿠션계지구(70)(70')의 걸림턱부(71)가 상기 걸림홈부(25)(25')의 내측으로 삽입되도록 강제로 잡아당겨 계지시키면 상기 쿠션계지구(70)(70')에 작용하는 에어쿠션(A)(A')의 인장력으로 인해 상기 쿠션계지구(70)(70')의 걸림턱부(71)는 걸림홈부(25)(25')에 강력하게 계지 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다.

따라서, 상기 쿠션고정대(20)의 상부 양측에 에어쿠션(A)(A')에 결합된 쿠션계지구(70)(70')를 계지 결합시킨 후, 상부탄력구(60)와 커버고정대(30)를 적층시킨 상태에서 별도의 고정볼트(23)가 상기 커버고정대(30) 및 상부탄력구(60)를 관통한 후 상기 쿠션고정대(20)의 체결돌부(22)에 강력하게 나사 고정되도록 함에 따라 상기 에어쿠션(A)(A')에 대한 견고하고 강력한 결합 고정이 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 상기 에어쿠션(A)(A')의 부분 파손으로 인해 이를 교체하고자 하는 경우에는 상기 고정볼트(23)를 제거하면 커버고정대(30) 및 상부탄력구(60)가 분리될 수 있는 것이고, 노출 상태의 쿠션계지구(70)(70')를 인위적으로 잡아당겨 상기 쿠션고정대(20)의 걸림홈부(25)(25')로부터 이탈되도록 하면 상기 에어쿠션(A)(A')을 간편하게 분리 및 제거와 교체가 가능한 것이다.

또한, 상기의 에어쿠션(A)(A')은 상,하의 공기층(a1)(a1')으로 이루어져 있어 각기 개별의 공기층(a1)(a1')으로 인해 더욱 우수한 단열 및 방음성 및 부분 파손에 의한 형태 유지력을 갖고 있는 것인데, 도 14의 도시와 같이 내부가 비어있는 형강(10)의 내부로 콤프레셔 등의 공기 공급장치와 연결된 에어공급관(80)을 연결 형성하고, 상기 에어공급관(80)으로부터 각 에어쿠션(A)(A')과 연결되게 한 분기관(81)을 형성함에 따라 필요에 따라 각 에어쿠션(A)(A')에 공기를 충전시킬 수 있을 것이다.

또한, 상기의 에어공급관(80)은 골조(T)를 구성하는 각 형강(10)의 내부 전체에 배치되게 하고, 각 형강(10) 내부의 에어공급관(80)은 다시 각각의 에어쿠션(A)(A')에 분기관(81)을 통해 연결한 후, 별도로 마련된 공기펌프를 통해 상기 에어공급관(80)에 지속적으로 공기를 제공함에 따라 각 에어쿠션(A)(A')은 항상 일정한 수준의 압력을 팽팽하게 유지할 수 있도록 할 수 있을 것이고, 상기의 공기펌프는 상시 전원의 연결을 통해 에어쿠션(A)(A') 내의 공기압이 저하되는 경우 자동으로 작동되게 할 수도 있을 것이고, 예기치 못한 단전시 공기압이 떨어지는 것을 방지하기 위해 상기 공기펌프의 전원 공급부에 고용량의 배터리 혹은 발전장치 등의 예비 전력장치를 추가로 연결 구성하여 정전시 이들에 의해 전원이 지속적으로 공급될 수 있도록 구성할 수도 있을 것이다.

특히, 상기 에어쿠션(A)(A')의 중간막(a2')에는 관통의 소통로(a6)를 확보하는 경우, 분기관(81)을 통해 어느 하나의 공기층(a1)(a1')으로 유입된 공기가 상기 소통로(a6)를 통해 타측의 공기층(a1)(a1')으로 유입 및 확산되면서 상기 에어쿠션(A)(A') 전체에 대하여 일정한 내부 압력이 유지될 수 있을 것이다.

이에 하절기 또는 동절기 등 에어쿠션(A)(A') 내부의 공기압력에 대한 변화가 필요한 경우 상기 에어공급관(80) 및 분기관(81)을 이용하여 간편하게 각 에어쿠션(A)(A')에 대한 공기압의 조절이 가능한 것이다.

이어, 도 15의 도시와 같이 상기 골조(T)의 상부에 우적 감지센서(82) 또는 적설량 센서(83) 또는 풍압 감지센서(84) 등을 장착하여 이들 각 센서가 제공하는 데이터를 기준하여 상기 에어쿠션(A)(A')의 내부 공기압을 가변시켜 더욱 효과적인 버팀 및 막 구조물의 시설 유지가 이루어질 수 있도록 할 수도 있을 것이다.

이와 같이 본 발명의 막 구조물은 다양한 형태로 분할 및 결합된 에어쿠션(A)(A')으로 인해 막 구조물 전체의 경량화가 가능한 것이고, 보강된 골조 구조는 막 구조물 전체의 하중을 충분히 견디면서도 바람이나 충격으로부터 막 구조물이 붕괴 혹은 손상되는 것을 방지할 수 있어, 시공비의 절감 및 유지 및 보수의 간편함을 갖고 있는 것이고, 우수한 채광성은 물론 단열 및 방음성을 갖고 있어 매우 친환경적이라 할 수 있는 것이며, 골조(T)의 형태를 통해 다양한 형태와 크기로의 제작이 가능하여 시공 조건에 구애 없이 모든 형태를 만족시킬 수 있는 것이다.

특히, 각각의 에어쿠션(A)(A')에 대한 간편한 교체는 물론 각 에어쿠션(A)(A')에 대한 공기압의 조절이 수동 또는 자동으로 가능하므로 기후 혹은 기상 상황이나 온도에 따라 가장 최선의 설치 상태를 유지할 수 있도록 제어할 수 있는 편리함을 갖고 있는 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

S : 공간
A,A' : 에어쿠션 a1,a1' : 공기층
a2 : 하부막 a2' : 중간막
a2" : 상부막 a3 : 융착부
a4 : 걸림와이어 a5 : 쿠션 마감부
a6 : 소통로
T : 골조 t1,t1' : 기둥프레임
t2,t2' : 측벽프레임 t3 : 센터프레임
t4,t4' : 중간프레임 t5,t5' : 지지프레임
10 : 형강 11,11' : 수평 상,하면
12,12' : 곡면 양측면 13,13' : 안치홈부
20 : 쿠션고정대 21 : 안치턱부
22 : 체결돌부 23 : 고정볼트
24,24' : 끼움홈 25,25' : 걸림홈부
30 : 커버고정대 31,31' : 가압밀착부
40,40' : 하부탄력구 41 : 끼움돌부
42 : 톱니형 완충부
50 : 단열시트
60 : 상부탄력구 61,61' : 톱니형 완충부
70,70' : 쿠션계지구 71 : 걸림턱부
72 : 끼움홈 73 : 절개홈
80 : 에어공급관 81 : 분기관
82 : 우적 감지센서 83 : 적설량 센서
84 : 풍압 감지센서

Claims (16)

1. 프레임 부재를 유기적으로 연결 고정하여 형성된 골조(T)와, 상기 골조의 프레임 부재 사이에 구획된 각각의 공간(S) 내에 위치하여 상기 프레임 부재로부터 탈부착 가능하도록 결합되는 분할의 에어쿠션(A)(A')으로 구성되어지되, 상기 골조(T)는 지면으로부터 수직으로 세워 설치되어 양측으로 나란하게 배치되는 기둥프레임(t1)(t1')과 상기 기둥프레임(t1)(t1')의 선단을 수평으로 연결하는 측벽프레임(t2)(t2')과 상기 측벽프레임(t2)(t2')의 사이 중앙에 위치하는 센터프레임(t3)과 상기 측벽프레임(t2)(t2') 및 센터프레임(t3)의 사이에 위치하는 중간프레임(t4)(t4')과 상기 측벽프레임(t2)(t2') 및 중간프레임(t4)(t4')과 센터프레임(t3)을 연결하는 지지프레임(t5)(t5')으로 구성되고, 상기 에어쿠션(A)(A')은 내부에 상하로 구분된 공기층(a1)(a1')을 형성하기 위한 하부막(a2)과 중간막(a2') 및 상부막(a2")으로 구성되어진 막 구조물에 있어서,
   상기 골조(T)를 구성하는 기둥프레임(t1)(t1')과 측벽프레임(t2)(t2')과 센터프레임(t3)과 중간프레임(t4)(t4')과 지지프레임(t5)(t5')은 단일 규격의 형강(10)에 의해 모두 이루어지되,
   상기의 형강(10)은 수평의 상,하면(11)(11')과 중앙이 외측으로 볼록한 곡면의 양측면(12)(12')을 갖고 상기 수평의 상,하면(11)(11')에는 길이방향을 따라 안치홈부(13)(13')가 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
2. 제 1항에 있어서,
   골조(A)를 구성하기 위한 각 프레임의 상면(11)에는 쿠션고정대(20)를 고정 형성하고, 상기 쿠션고정대(20)의 상부에는 서로 이웃하는 에어쿠션(A)(A')의 끝단부가 삽입 고정되게 하며, 상기 쿠션고정대(20)의 상측에는 상기 에어쿠션(A)(A')의 끝단부를 가압 고정하기 위한 커버고정대(30)를 결합 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
3. 제 2항에 있어서,
   쿠션고정대(20)는, 하측에 길이방향을 따라 돌출된 안치턱부(21)가 형성되고 상부 중앙에는 체결돌부(22)가 상형 돌출되어 있으며 상부 양측으로는 전기한 에어쿠션(A)(A')의 끝단이 안치되어, 상기 쿠션고정대(20)의 상부에 위치하는 커버고정대(30)를 관통하여 상기 체결돌부(22)에 나사 고정되는 고정볼트(23)에 의한 커버고정대(30)의 가압 고정력에 의해 상기 에어쿠션(A)(A')이 결합 고정되도록 구성함을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
4. 제 3항에 있어서,
   쿠션고정대(20)의 상부 양측에는 길이방향을 따라 끼움홈(24)(24')을 형성하고, 상기 끼움홈(24)(24')에는 연질 탄력재로 된 하부탄력구(40)(40')를 결합 형성하되,
   상기 하부탄력구(40)(40')는 하측의 끼움돌부(41)와 상측의 톱니형 완충부(42)가 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
5. 제 2항에 있어서,
   커버고정대(30)는, 중앙부로부터 양측단이 낮은 경사구조를 갖고 구성되고 길이방향을 따라 하부 양측단에는 수평의 가압밀착부(31)(31')를 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
6. 제 2항에 있어서,
   각 프레임의 상면과 쿠션고정대(20)의 저면 사이에는 단열시트(50)를 삽입 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
7. 제 2항에 있어서,
   쿠션고정대(20)의 상부와 커버고정대(30)의 하측 사이에는 연질 탄력재로 된 상부탄력구(60)를 삽입 형성함을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상부탄력구(60)는, 하부 양측에 톱니형 완충부(61)(61')가 길이방향을 따라 돌출 형성됨을 특징으로 하는 보강형 골조와 이중 에어쿠션이 적용된 막 구조물.
   
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