KR101731464B1

KR101731464B1 - 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체

Info

Publication number: KR101731464B1
Application number: KR1020160114254A
Authority: KR
Inventors: 김명환
Original assignee: 김명환
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2017-04-28

Abstract

본 발명은 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에 관한 것으로서, 도로 하부에서 지형의 변화에 따른 씽크홀을 탐지하고, 씽크홀 발생 위치를 통보해주어 보수 공사를 할 수 있도록 위치를 알려주며, 정식 보수 공사를 하기 전에 씽크홀의 공간으로 발포제가 즉시 발포 충진되어 차량 및 사람이 추락하는 것을 임시로 방지할 수 있는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에 관한 것이다.

Description

씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체 {Geogrid with Having a Function of Ground Sink Detection and Falling Accident Prevention}

본 발명은 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도로 하부에서 지형의 변화에 따른 씽크홀을 탐지하고, 씽크홀 발생 위치를 통보해주어 보수 공사를 할 수 있도록 위치를 알려주며, 정식 보수 공사를 하기 전에 씽크홀의 공간으로 발포제가 즉시 발포 충진되어 차량 및 사람이 추락하는 것을 임시로 방지할 수 있는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에 관한 것이다.

최근 지하수 개발, 낡은 상하수도의 누수 개선 공사, 지하철 공사, 고층 건물 공사 등의 다양한 직간접적인 원인 또는 지진이나 홍수 등의 자연적인 원인으로 씽크홀이 빈번하게 발생하고 있다.

이러한 씽크홀이 발생하는 경우 도로 꺼짐을 유발하여 해당 도로를 지나고 있던 차량의 추락 사고가 유발할 위험이 있다는 문제가 있다.

아울러 이에 따라 이로 인한 불안과 공포가 확산되고 있으며, 실제 상황에서 아무런 대책없이 추락 사고로 이어져 많은 사람과 재산 피해가 발생한다는 문제가 있다.

이에 다양한 씽크홀 조사 장비가 개발되고 있으나, 씽크홀이 발생하는 위치를 즉시 찾기 어렵고, 씽크홀을 즉시 보수하는 기술이 개발되어 있지 않은 상황이다.

KR10- 31697 B1(20 .07.01. 공고) KR10- 31698 B1(20 .06.19. 공고)

본 발명의 목적은 씽크홀의 발생 위치를 즉시 통보해줄 수 있도록 씽크홀 위치를 탐지하고 발생된 씽크홀에 임시 보수 작업을 할 수 있어 대형 사고를 방지할 수 있는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 부분적인 씽크홀이 발생하면 씽크홀로 생긴 공간을 충진하여 차량이나 사람의 추락 사고를 방지할 수 있는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 씽크홀의 발생으로 생긴 공간을 완전히 복구하기 전까지 차량이나 사람의 통행이 가능하도록 임시보수작업을 싱크홀의 발생과 동시에 이루어질 수 있는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체를 제공하는 것이다.

본 발명은 일정 간격으로 이격된 복수의 가로줄(101)과 일정 간격으로 이격된 복수의 세로줄(102)이 서로 교차하여 복수의 격자와 격자점(110)을 형성하되, 일정 간격마다 상기 가로줄(101) 또는 상기 세로줄(102)을 대체하여 배치되는 전원선(120)이 구비되어 도로(10)의 지반(15) 상부에 매설되는 보강 매트(100); 및 상기 전원선(120)과 연결되며, 내부에 제1저항(212)이 내장되며, 외부에 상기 제1저항(212)과 연결된 제1전극(213)이 노출되는 홀탐지센서(210)와; 상기 제1전극(213)과 전기적으로 연결되는 제2전극(223)이 노출되고, 내부에 제2전극(223)과 연결되는 제2저항(222)이 내장되되, 상기 지반(15)의 씽크홀에 따라 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 상기 홀탐지센서(220)에서 이탈되는 발포담지체(220)를 포함하되, 상기 발포담지체(220)는 내부에 원형의 빈 공간이 구비되고, 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 메쉬망(230)이 놓여지며, 상기 메쉬망(230)위에 가장자리가 표면에 수직하게 돌출된 돌출테두리(237)가 구비된 원형의 분리막(234)이 마련되고, 상기 분리막(234)의 상부에 발포주제(232)가 위치하며 상기 분리막의 하부에 발포보조제(231)가 위치한다.

본 발명의 발포 보강체(200)의 상기 분리막(234)은, 상기 돌출테두리(237)의 일측면으로 표층에 평행하게 돌출된 분리막꼭지(236)가 구비되고, 분리막꼭지(236)는 상기 홀탐지센서(210)의 측면에 돌출된 연결결합부(115)와 고정된 연결끈(235)이 결합되며, 상기 발포담지체(220)의 측면에는 상기 분리막(234)이 위치한 측면에 슬로홈(224)이 구비되어 상기 연결끈(235)이 상기 슬롯홈(224)을 통과한다.

본 발명의 상기 메쉬망(230)은 가장자리에만 메쉬가 형성되어 있으며, 상기 분리막(234)의 하부에는 다수의 혼합돌기(239)가 아래로 돌출되되 상기 메쉬가 형성되지 않은 부분에 상기 혼합돌기가 위치한다.

또한 본 발명의 상기 분리막(234)의 상부에는 구획을 구분하는 다수의 경계부(238)이 형성되며, 상기 경계부(238)는 상기 돌출테두리(237)와 결합되어 있으며, 상기 발포담지체(220)의 양단에는 연결선(227)이 연장되고, 상기 연결선(227)의 끝단에 슬라이딩 고리(228)이 구비되며, 상기 슬라이딩 고리(228)는 땅꺼짐 발생시 상기 전원선(120)을 따라 슬라이딩 이동되며 상기 발포담지체(220)가 상기 홀탐지센서로부터 이탈된다.

아울러 본 발명의 상기 발포담지체(220)는 상기 홀탐지센서(210)에 결합 시 상기 제1저항(212)과 상기 제2저항(222)이 병렬연결되어 합성 저항을 이루고, 땅꺼짐에 의하여 상기 발포담지체(220)가 상기 홀탐지센서(210)에서 분리 시 상기 합성 저항과 상기 제1저항(212)의 저항값 차이로 인한 전류값의 변화를 비교하여 씽크홀을 탐지한다.

삭제

본 발명은 지반의 씽크홀이 진행되고 있거나, 또는 조그맣한 씽크홀 공간이 발생했을 경우, 보강 매트(100)의 전원선(120) 상에 좌표를 형성하여 씽크홀의 위치를 확인할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 부분적인 씽크홀이 어느 정도 큰 공간으로 발생하면 보강 매트 하부에서 발포제가 발포되어 씽크홀로 인하여 발생된 공간을 발포제로 충진할 수 있어 지반의 완전 꺼짐, 붕괴 또는 유실되는 것을 방지해주어 그로 인해 발생할 수 있는 차량 및 사람 등의 추락 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 또한, 씽크홀이 발생되더라도 별도의 작업자와 작업장비 없이 임시적으로 씽크홀을 보수할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 또한, 씽크홀이 발생하더라도 이를 신속하고 간단하게 임시로 보수할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체가 도로(10)에 매설된 것을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에서 발포 보강체(200)의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에서 발포 보강체(200)의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에서 지반(15)의 씽크홀에 따른 발포 보강체(200)의 분리 전 및 분리 후 상태를 나타낸 정면도.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 발포제와 발포보조제중 DMCHA의 함량을 변화시킴에 따른 밀도변화를 그래프
도7은 본 발명은 실시예에 따른 발포제 및 발포보조제중 PO의 함량이 변화시킴에 따른 밀도변화를 그래프

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체는, 가로줄(101)과 세로줄(102) 및 이들이 만나는 격자점(110)으로 구성된 보강 매트(100) 상에서 상기 가로줄(101)이 일정 간격으로 전원선(120)로 대체되어 배치되어 도로(10)의 지반(15) 상부에 매설되는 보강 매트(100)와, 전원선(120)에서 일정 간격 이격되도록 격자점(110)에 복수 설치하여 저항값의 변화로 보강 매트(100) 상의 씽크홀 위치 탐지 신호를 생성하고 씽크홀이 발생되었을 시에 분리막이 스스로 제거되면서 내장된 발포제를 발포시켜 발생된 씽크홀을 충진하는 발포 보강체(200)를 포함한다.

일정 간격으로 이격된 복수의 가로줄(101)과 일정 간격으로 이격된 복수의 세로줄(102)이 서로 교차하여 복수의 격자와 격자점(110)을 형성하되, 일정 간격마다 상기 가로줄(101)을 대체하여 배치되는 전원선(120)이 구비되어 도로(10)의 지반(15) 상부에 매설되는 보강 매트(100); 및

상기 전원선(120)에 일렬로 일정 간격 이격되도록 상기 격자점(110)에 복수 설치되며, 배치된 위치마다 각기 다른 고유의 저항값을 갖는 2개의 저항이 상하로 위치하여 상기 2개의 저항이 병렬로 연결되었다가, 씽크홀이 발생하여 하부의 지지력이 없어지면 아래에 위치한 저항이 자중에 의하여 밑으로 내려가게 되어 2개 저항의 연결이 분리되고, 상부에 위치한 저항만으로 연결된 직렬 저항으로 변경되며, 저항값의 변화에 따라 발생된 전류의 변화로 상기 보강 매트(100) 상에 씽크홀 위치 탐지 신호를 생성하고, 하부에 발포제를 내장하여 씽크홀이 발생하여 하부의 지지력이 없어지면 분리막이 제거되면서 하부로 발포제가 발포되어 씽크홀로 발생된 공간을 충진하는 발포 보강체(200);를 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체가 도로에 매설된 것을 도시한 단면도이다. 도로(10)는 아스팔트 또는 콘크리트 층으로 이루어진 표층(11)과, 표층(11) 아래에 쇄석으로 다진 기층(13)과, 기층(13) 아래에 지반(15)이 존재한다. 표층(11)의 위에는 차량이 통행하게 된다. 도로에 따라서는 기층 하부에 보조기층을 구비하기도 하나 본 발명에서 보조 기능에 대한 부분은 생략하였다. 따라서 도로에 따라 보조기층이 더 구비될수도 있다.

도로(10)는 지반(15)을 기초로 하여 건설이 이루어지므로, 지반(15)이 무너지면 씽크홀이 발생하게 된다. 그에 따라 표층(11)을 떠받치고 있는 지반(15)의 꺼짐이 발생하는 경우 표층(11)의 자체 하중이나, 표층(11)을 통행하는 차량의 중량에 의해 표층(11)의 붕괴 및 유실이 발생하고, 그로 인한 구멍이 발생하게 된다.

본 발명의 보강 매트(100)를 도로(10)의 기층(13) 아래에 매설된다. 즉 보강 매트(100)는 표층(11)을 떠받치고 있는 지반(15)과 기층(13) 사이에 매설된다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체의 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 보강 매트(100)는 복수의 가로줄(101)과 세로줄(102)이 서로 교차하여 복수의 격자(130)와 격자점(110)을 형성한다. 가로줄(101)은 일정 간격으로 이격되어 복수가 앞뒤 방향으로 배치되며, 세로줄(102)은 가로줄(101) 상에서 일정 간격으로 이격되어 복수가 좌우 방향으로 배치된다. 가로줄(101)과 세로줄(102)이 교차함에 따라 장방형의 빈 공간인 격자가 형성되고, 가로줄(101)과 세로줄(102)이 교차하여 격자를 이룰 수 있도록 하는 격자점(110)이 형성된다. 상기 가로줄과 세로줄은 보는 위치에 따라 서로 변경될 수 있다.

가로줄(101)과 세로줄(102)은 직경 또는 크기가 수 mm 이상 또는 수십 mm 이하의 단면이 원형 또는 사각 형태로 형성된다. 격자(130)의 크기(a, b)는 수 mm에서 수 cm로 짜여 진다.

가로줄(101)과 세로줄(102)의 재질은 인장력과 절단 강도가 뛰어난 우레탄계 합성수지 섬유나 천연 섬유, 카본 섬유 또는 강철 단선들을 여러 가닥 꼬아 만든 루프 등을 사용할 수 있다.

보강 매트(100)는 매설되는 도로(10)의 기층(13, 도 1 참조)의 가로, 세로 폭에 맞추어 충분하게 매설하여 씽크홀의 폭에 대해 최대한 도로(10)의 표층(11, 도 1 참조)과 기층(13, 도 1 참조)을 떠받칠 수 있도록 한다.

한편, 가로줄(101)은 일정 간격마다 전원선(120)으로 대체된다. 전원선(120)은 발포 보강체(200)와 연결되어 전원 공급과 탐지 신호를 관계기관(또는 전류신호값의 변화를 탐지하는 전류계)에 전달해주는 역할을 한다. 전원선(120)은 가로줄(101) 및 세로줄(102)과 마찬가지로 충분한 인장력을 제공할 수 있도록 전원 공급을 위한 구리선과 인장력과 절단 강도가 뛰어난 우레탄계 합성수지 섬유나 천연 섬유, 카본 섬유 또는 강철 단선들을 여러 가닥 꼬아 만든 루프 등이 하나의 선으로 합쳐진 형태를 취한다. 전원선(120)의 직경 또는 크기도 수 mm 이상 또는 수십 mm 이하의 단면이 원형 또는 사각 형태로 형성될 수 있다.

도 2에서는 전원선(120)이 가로줄(101)의 4칸 간격마다 배치하는 것으로 도시하였으나, 이는 하나의 예시이며 전원선(120)의 배치 간격은 설계에 따라 달라질 수 있다. 아울러 전원선(120)은 세로줄(102)을 대체하여 일정 간격마다 대체할 수 있다.

전원선(120)과 세로줄(102)이 교차하는 격자점(110)에는 각각의 발포 보강체(200)가 고정된다. 그리고 전원선(120)은 복수의 세로줄(102)과 모두 연결되어 고정되는 것이 아니라, 일정 간격의 격자점(110) 마다 연결되어 고정된다. 예를 들어 세로줄(102)의 2칸 또는 3칸 마다 연결되어 고정된다. 격자점의 간격에 의하여 달라질 수 있으나 세로줄(102)은 도 2와 같이 발포 보강체(200)에서 연결된 전원선(120)의 상부에 위치하며 최소한 상기 발포 보강체(200) 좌우측면에서 상기 전원선(120)과 고정되어 있지 않도록 한다. 도 2에서 전원선(120)은 발포 보강체(200)이 좌우측면에서 세로줄과 연결되지 않고 세로줄 하부에 위치하며, 발포 보강체(200)와 발포 보강체(200)의 중앙에서 세로줄과 결합되어 있음을 확인할 수 있다. 이는 후술하는 것처럼 발포 보강체(200)의 고리가 전원선(120)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 하는 것이다. 즉 전원선(120)은 세로줄(102)의 하부에 위치하며 슬라이딩되는 고리가 방해되지 않도록 세로줄(102)에서 약간 이격되어 있으며, 일정 간격으로 세로줄과 고정되어 하부로 쳐지지 않도록 구비된다. 전원선(120)과 세로줄(102)의 고정은 접착 또는 원형의 링에 의해 고정할 수 있다.

이와 같이 매설되는 보강 매트(100)는 충분한 인장력을 발휘하여 지반(15)이 지하수 개발, 낡은 상하수도의 누수 개선 공사, 지하철 공사, 고층 건물 공사 등의 다양한 직간접적인 원인 또는 지진이나 홍수 등의 자연적인 원인에 의해 씽크홀 현상이 발생하더라도 씽크홀의 크기가 매우 적다면 표층(11)과 기층(13)을 떠받쳐 줌으로써, 차량이 도로(10)를 통과하더라도 추락 사고가 방지되게 된다. 그러나, 씽크홀의 크기가 어느 정도 이상이 되면 보강 매트(100) 만으로는 지지력이 부족하여 차량이나 사람이 추락할 위험이 있다. 또한, 씽크홀이 작게 발생되면 멀지 않은 시기에 더 큰 씽크홀로 진행될 가능성이 높기에 씽크홀의 발생을 관계기관에 즉시 알려주어 유지보수를 할 수 있어야 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에서 발포 보강체(200)의 상부 사시도(a)와 하부 사시도(b)이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에서 발포 보강체(200)의 분해 사시도이다.

도 3은 발포 보강체(200)의 홀탐지센서(210)와 발포담지체(220)가 결합된 상태를 나타낸 것이다. 발포담지체(220)의 슬라이딩 고리(228)는 전원선(120)에 끼워져 이동할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 보강 매트(100)에는 격자점(110)들이 존재하는데, 격자점(110) 상에 일정 간격으로 이격되어 발포 보강체(200)가 설치된다. 발포 보강체(200)는 전원선(120)과 세로줄(102)의 격자점(110)에 등간격으로 이격되도록 복수 설치된다. 이때 각 격자점(110)는 보강 매트 상에 위치를 특정할 수 있는 좌표처럼 활용할 수 있다.

각각의 발포 보강체(200)는 각기 다른 고유의 저항값을 가지며, 저항은 최초 병렬로 연결된 상태를 유지하다가, 지반(15)에 씽크홀이 발생하면 발포담지체(220)의 저항이 자중에 의하여 이격되면서 홀탐지센서(210) 내의 저항만 남아 직렬 저항으로 변화되어 저항값의 변화가 발생하게 된다.

이를 통해 발포 보강체(200)는 저항값이 변화되며 저항값의 변화에 따라 변화되는 전류값의 변화를 감지하여 보강 매트(100) 상의 씽크홀 위치 탐지 신호를 생성할 수 있다.

발포 보강체(200)는 전원선(120) 상에 전기적으로 연결되어 고정되는 홀탐지센서(210)과 홀탐지센서(210)의 하부에 임시로 고정되는 발포담지체(220)로 이루어진다. 발포담지체(220)는 홀탐지센서(210)에 약간 헐거운 끼움 결합으로 고정된다.

홀탐지센서(210)는 원형의 판 형상으로 내측 상부에 제1저항(212)이 내장되고, 하부에는 원통형의 고정홈(211)이 형성된다. 고정홈(211)의 내주연에는 전도성의 제1전극(213)이 고정홈(211)의 내주연 둘레를 따라 외부로 노출된다. 제1저항(212)은 제1전극(213)과 전기적으로 연결된다.

발포담지체(220)의 하부 양옆에는 연결선(227)이 연장되어 전원선(120)과 결합된다. 연결선(227)의 끝단에는 각각 슬라이딩 고리(228)가 구비된다. 슬라이딩 고리(228)는 전원선(120)에 슬라이딩 이동 가능하도록 롤러가 구비되어 끼워진다. 연결선(227)은 발포담지체(220)가 홀탐지센서(210)에서 분리되더라도 슬라이딩 고리(228)에 의해 연결선(227)이 전원선(120)에 연결된 상태를 유지하도록 하여 발포담지체(220)가 홀탐지센서(210)로부터 완전히 이탈하는 것을 방지해준다.

한편, 발포담지체(220)의 하부는 원형의 빈 공간이 구비되고 그 중간에 원형의 메쉬망(230)이 표층과 평행하게 삽입되어 빈 공간을 상부의 발포보조제담지홈(232a)과 하부의 발포주제담지홈(231a)을 분리한다. 상기 메쉬망(230)을 고정하기 위하여 원형의 빈 공간의 가장자리에는 복수개의 돌기가 내측방향으로 형성된다.

상기 메쉬망을 중심으로 상부와 하부의 공간으로는 발포를 위한 조성물이 인입되어 있다. 상부의 발포보조제담지홈(232a)에는 발포보조제(232)가, 하부의 발포주제담지홈(231a)에는 발포주제(231)가 공간을 달리하여 보관된다. 발포주제와 발포보조제는 메쉬망을 사이에 두어 분리되어 보관되며 서로 혼합되지 않도록 한다. 또한, 발포보조제는 후술하는 분리막(234)의 경계부(238)에 의하여 다수의 공간으로 구획되어 발포 시간을 줄여주거나 발포량을 높여줄 수 있는 촉진제 또는 첨가제를 구비할 수 있다.

메쉬망(230)은 단단한 재질로 이루어지며 가장자리에만 메쉬가 형성되어 있고 일부 구간에는(도면에서는 중앙부) 메쉬가 형성되어 있지 않다(230a). 이는 후술하는 바와 같이 분리막(234)이 이동될때에 분리막 하부에 형성된 혼합돌기(239)가 통과하며 발포주제와 발포보조제를 믹싱시키기 위함이다. 상기 메쉬망(230)의 메쉬는 분리막(234)의 이동방향으로 혼합돌기(239)가 이동될때에 방해하지 않도록 형성된다. 상기 발포주제와 발포보조제는 가로막(234)에 의하여 일정 거리 이격(중앙부, 233)

가로막(234)의 돌출테두리(237) 측면에는 표층에 평행하게 분리막꼭지(236)가 형성되고, 상기 분리막꼭지(236)에는 연결끈(235)이 길게 구비되어 상부에 위치한 홀탐지센서(210)의 측면에 돌출된 연결결합부(215)와 고정된다. 상기 분리막의 테두리는 표층에 대하여 수직으로 돌출된 돌출테두리(237)가 구비되어 도로위의 차량으로 인해 진동이 발생하더라도 상기 발포보조제(232)가 하부로 내려가지 못하도록 지지한다.

상기 돌출테두리(237)의 직경은 발포주제담지홀(231a)의 직경보다 작게 형성되어 분리막(234)의 이동으로 발포보조제(232)가 아래로 낙하할때에 발포주제와 넓은 면적에서 접촉될 수 있도록 하고, 돌출테두리(237)의 일측에는 절개선이 구비되어 씽크홀의 결과로 분리막이 이동될때에 돌출테두리가 쉽게 접힐 수 있도록 한다.

분리막(234)의 하부에는 중앙부에 다수개의 혼합돌기(239)가 돌출되어 있다. 상기 혼합돌기(239)는 메쉬망(230)의 중앙부에서 아래방향으로 돌출되어 발포주제(232) 속으로 삽입되어 있다. 상기 혼합돌기는 분리막이 측면으로 이동할때에 메쉬가 형성되지 않은 공간(230a)으로 메쉬망을 통과하며 발포보조제(232)와 발포주제(231)가 쉽게 혼합될 있도록 발포주제에 골을 형성한다. 상기 혼합돌기(239)는 가로막(234)이 측면으로 이동될때에 메쉬망(230)의 가장자리와 접촉되면서 접혀져 슬롯홈(224)을 통과한다.

또한, 분리막(234)의 상부에는 다수의 구획으로 구분되기 위하여 상기 돌출테두리(237)와 동일 높이로 경계부(238)가 형성되어 있으며, 경계부의 끝단은 상기 돌출테두리(237)와 고정되어 있어 내부의 발포보조제(232)가 서로 혼합되지 않도록 한다. 발포보조제에 물과 같은 액체가 있을 경우에는 경계부의 상면을 덮어주어(미도시) 담지된 위치에서 발포보조제가 벗어나지 않으면서 증발되지 않도록 한다. 발포보조제가 액체여서 경계부의 상면을 덮는 경우에 덮개는 분리막이 측면으로 이동시에 상기 발포보조제담지홈(231a)의 경계부와 부딪칠때에 쉽게 파손될 수 있는 재질로 선택되어야 한다.

발포담지체(220)의 측면에는 상기 연결끈(235)에 의하여 분리막꼭지(236)와 연결된 분리막(234)이 슬라이딩되며 이동되며 분리막(234)이 발포담지체(220)에서 이탈되어 분리될 수 있도록 슬롯홈(224)가 형성된다. 따라서 상기 분리막꼭지(236)의 위치는 슬롯홈(224)와 동일 높이에서 측면 내측에 있게 되고, 측면에서 볼때에는 메쉬망(230)보다 약간 위에 있게 된다. 상기 분리막은 플렉시블한 재질로 이루어지되 탄성이 없어 슬롯홈(224)을 통과할 때에 서로 겹쳐질 수 있어야 한다. 다만, 혼합돌기(239)의 재질은 약간 경성이어서 발포주제(231)를 어느 정도 밀면서 이동될 수 있어야 한다. 상기 발포주제와 발포보조제는 발포주제와 발포보조제의 종류에 따라 그 담지 위치가 변경될 수 있다.

발포주제(231)로는 벤젠술포닐하이드라지드(OBSH), 아조디카본아미드(ADCA), methacryloyl oxbis(MAOBSH), 고경질 발포우레탄 지수제, 폴리우레탄폼 등이 있으며, 발포를 도와주는 발포보조제(232)로는 dimethylcy clohexyl amine(DMCHA), 탈크(Talc), 우레아(Cellex-A), postassium octoate(PO), AOT, 물 등이 있다.

예를 들어, 고경질 발포우레탄 지수제는 물과 접촉시 최저 15초부터 발포가 시작된다. 고경질 발포우레탄 지수제(DK-801G)와 물을 10대 1의 비율로 혼합할때에 아래 표1와 같이 겨울철인 5℃에서는 혼합된지 18초부터 발포가 시작되고 68초가 지나면 최초보다 42배로 발포된다. 또한, 봄 또는 가을철인 20℃에서는 혼합후 12초후부터 발포가 시작되어 55초후에는 최초보다 45배로 발포된다. 여름철인 30℃에서는 혼합후 10초후부터 발포가 시작되어 50초 후에 최초보다 47배로 발포된다.

온도(℃)	발포개시시간(초)	발포완료시간(초)	발포비
5	18	68	42
20	12	55	45
30	10	50	47

이와 같이 씽크홀에 의하여 공간이 발생되면 겨울이건 또는 여름이건 10~20초 후부터 발포가 시작되며, 발포주제의 40~50배의 크기로 발포되어 공간을 충진할 수 있다. 이러한 발포주제와 발포보조제의 조성물은 다양하게 변경가능하며 사용자의 필요와 비용에 의하여 선택될 수 있다.

다른 발포 예시로서, 폴리우레탄폼(HCFC-141b)은 물과 접촉시 발포가 시작되며, 촉매제(DMCHA+PO)를 넣으면 발포배율이 증가한다. 폴리우레탄 반응 중 젤화 반응에 관여하는 아민계 촉매인 dimethylcy clohexyl amine(DMCHA)과 칼륨계 촉매인 postassium octoate(PO)의 함량을 조절하고 그에 따른 발포체의 기계적 물성을 측정하고 비교하여 표2로 정리하였다. 본 실시예에서는 발포주제는 하나의 조성물이지만, 발포보조제는 복수개이므로 발포보조제의 영역이 도4와 같이 서로 구분되어 있어야 한다. 또한, 물과 같은 액체의 보조제는 전술한 것처럼 증발되지 않도록 상부에 덮개가 있어야 한다.

Water	Blowing aget (HCFC-141b)	Surfactant (B8462)	Catalyst
Water	Blowing aget (HCFC-141b)	Surfactant (B8462)	DMCHA	PO
1.5g	20g	1.5g	0g 0.5g 1.0g 1.5g 2.0g	1.0g
1.5g	20g	1.5g	1.0g	0g 0.5g 1.0g 1.5g 2.0g

도6은 DMCHA의 함량을 변화시킴에 따른 밀도변화를 그래프로 나타낸 것이다. DMCH의 합량이 증가할수록 밀도가 약 0.056g/㎤(발포배율 약 18배)에서 약 0.041g/㎤(발포배율 약 24배)로 27%감소하는 것을 확인할 수 있다. 도7은 PO의 함량을 변화시킴에 따른 밀도변화를 그래프로 나타낸 것으로, 밀도가 약 0.045g/㎤(발포배율 약 22배)에서 약 0.040g/㎤(발포배율 약 25배)로 약 12% 감소하였다. 발포보조제의 첨가량이 점차 증가할수록 셀 벽의 젤 형성 속도가 빨라지며, 그에 따라 발포체의 배율이 증가하고 밀도가 감소하게 된다.

한편, 발포담지체의 하면에는 절개선(226)이 구비되어 발포제의 발포시에 하면이 쉽게 파괴 또는 찢어질수 있도록 구비된다. 발포담지체(220)의 하면은 플렉시블한 재질로 이루어져 있고, 상기 절개선(226)이 구비된 부분은 다른 곳보다 결합두께가 작아 크지 않은 충격에도 쉽게 찢어질 수 있도록 한다. 이와 같은 절개선은 커피믹서를 비롯하여 이미 널리 사용되는 기술이다.

도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에서 지반(15)의 씽크홀에 따른 발포 보강체(200)의 분리 전 상태를 나타낸 정면도, 도 5(b)은 본 발명의 실시예에 따른 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체에서 지반(15)의 씽크홀에 따른 발포 보강체(200)의 분리 후 발포제가 발포하여 씽크홀의 공간에 발포제가 발포되어 충진된 상태를 나타낸 정면도이다.

도 5(a)와 (b)에서는 보강 매트(100)의 도시를 생략하고, 지반(15)의 상부에 매설된 발포 보강체(200)를 나타내었다.

지반(15)의 변화가 없을 때는 발포 보강체(200)의 홀탐지센서(210)와 발포담지체(220)가 결합된 상태를 유지한다. 지반(15)의 상부에 발포 보강체(200)가 위치하고, 발포 보강체(200)의 상부를 기층(13)이 눌러주기 때문에 발포 보강체(200)는 변화없이 결합된 상태를 유지한다.

앞서 설명한 바와 같이 제1저항(212)과 제2저항(222)은 같은 저항값을 가지게 된다. 그리고 제1저항(212)은 제1전극(213)과 연결되어 있고, 제2저항(222)은 제2전극(223)과 연결되어 있다. 발포담지체(220)의 고정 돌기(221)가 홀탐지센서(210)의 고정홈(211)에 삽입된 상태이므로, 제1전극(213)과 제2전극(223)은 전기적으로 연결되게 된다. 따라서 제1저항(212)과 제2저항(222)은 병렬연결 상태가 된다. 2개의 같은 값을 가지는 저항이 병렬연결이기 때문에 합성 저항은 제1저항(212)과 제2저항(222) 중 어느 하나보다 작은 저항값을 가지게 된다.

지반(15)에 씽크홀 현상이 발생하는 경우, 지반(15) 상에 구멍이 생기게 된다. 그러면 헐거운 끼움 결합 되어 있던 발포담지체(220)가 자중에 의해 밑으로 떨어지게 된다.

발포담지체(220)가 홀탐지센서(210)에서 분리되면 제1전극(213)과 제2전극(223)의 전기적 연결이 끊어지게 된다. 그러면 병렬연결로 연결되어 있던 제1저항(212)과 제2저항(222)이 각각 직렬 연결로 바뀌게 된다. 즉 홀탐지센서(210)의 제1저항(212) 저항값이 제1저항(212)과 제2저항(222)이 병렬로 연결된 저항값이 더 크게 된다.

이러한 저항값이 변화(정확하게는 저항값의 변화에 따른 전류값의 변화)를 통해서 발포담지체(220)가 홀탐지센서(210)에서 분리된 것을 알 수 있고, 발포담지체(220)가 홀탐지센서(210)에서 분리되었다는 것은 지반(15)에 씽크홀 현상이 발생하였다는 것을 의미하게 된다.

이때 발포담지체(220)가 분리될 때는 연결선(227)을 통해 슬라이딩 고리(228)가 전원선(120)에 헐겁게 끼워진 상태이므로 도 5(a)에서와 같이 발포담지체(220)가 홀탐지센서(210)에 고정되어 있을 때는 연결선(227)이 펼쳐진 상태이나, 발포담지체(220)가 분리될 때는 연결선(227)이 홀탐지센서(210) 쪽으로 이동하면서 연결선(227)도 만곡 또는 접히게 된다.

발포담지체(220)가 분리될 때는 연결선(227)이 슬라이딩 고리(228)을 통해 전원선(120)에 슬라이딩하면서 이동되면서 원활하게 분리될 수 있다.

지반(15)이 붕괴 및 유실되어 씽크홀이 발생되면 발포담지체(220)가 자체 중량에 의해 홀탐지센서(210)로부터 이탈되어 전기적 회로가 끊기게 되고, 임의의 격자점(110)에 위치한 발포 보강체(200)는 전원선(120)에 의해 연결되고, 전원선(120)은 저항 변화에 따른 전류 신호를 판독할 수 있는 전류계(300, 도 2 참조)와 전기적으로 연결된다. 발포 보강체(200)에서 발생된 저항 변화는 전류 변화를 발생하고, 변경된 전류 신호는 전류계(300)로 입력된다.

한편, 발포담지체(220)는 씽크홀이 발생되지 않으면 하부에 발포를 위한 발포주제와 발포보조제가 분리막(234)에 의하여 분리되어 있다. 또한, 작은 씽크홀이 발생하여 홀탐지센서(210)가 발포담지체(220)에서 분리되어 제1전극(213)과 제2전극(223)이 분리되더라도 분리막(234)의 돌출테두리(237)가 어느 정도 이하로 이동되어 발포주제와 발포보조제가 혼합되지 않아 발포되지 않는다. 즉, 상기 돌출테두리(220)의 높이는 제1전극의 높이보다 높게 형성되어 있어 작은 씽크홀에 의하여 발포가 되지 않고 씽크홀이 발생된 사실만 전달하여 향후 발생될 더 큰 씽크홀을 사전에 인지하고, 씽크홀에 발포를 하지 않는다.

씽크홀이 어느 정도 이상 크게 발생하여 지반(15)에 공간이 발생하면(홀탐지센서의 제1전극과 발포담지체의 제2전극이 분리되고, 분리막의 돌출테두리(236)의 끝단이 충분히 이송되어 발포주제와 발포보조제가 혼합되는 상태) 발포담지체(220)가 홀탐지센서(210)와 분리되어 하부로 낙하하게 되고, 이때 분리막(234)은 측면의 분리막꼭지(236)와 연결된 연결끈(235)이 홀탐지센서(210)에 있는 연결결합부(238)과 고정되어 있으므로 측면으로 이동되어 발포담지체에서 이탈하며 발포주제와 발포보조제가 서로 혼합되어 발포가 이루어지게 된다. 이때 메쉬망(230)의 중앙부에 메쉬가 형성되지 않은 부분으로 분리막(234)의 혼합돌기가 발포주제 속으로 돌출되어 있어 발포주제와 발포보조제가 쉽게 혼합된다. 발포가 이루어지면 단단한 재질로 이루어진 발포담지체의 상부로 발포가 되지 못하고, 절개선(226)이 형성되어 견고하지 않은 발포담지체의 약한 하부로 발포되어 씽크홀로 발생된 공간을 충진한다.

이러한 발포제의 충진은 작업자가 별도의 장비없이 씽크홀이 발생과 동시에 이루어지는 것으로 씽크홀의 발생으로 유발되는 추락 사고를 임시적으로 방지할 수 있다. 물론 이러한 발포로 인하여 씽크홀을 완벽하게 보수하는 것이 아니며, 씽크홀 발생 사실을 전달하여 후속으로 정비를 하여야 한다.

앞서 설명하였듯이 보강 매트(100) 상에 배치된 발포 보강체(200)의 위치에 따라 좌표를 형성할 수 있다. 전류계는 수 킬로미터에 이르기까지 전류 변화를 분석하여, 씽크홀 현상이 발생한 위치를 알아낼 수 있다.

한편, 발포 보강체(200)는 지반(15)에 매설된 환경에서 산화되거나 물리적으로 결합되지 않도록 산화 방지제로 처리하거나, 산화 방지제를 포함하는 재료를 사용하는 것이 좋다.

10 : 도로
11 : 표층 13 : 기층 15 : 지반
100 : 보강 매트
101 : 가로줄 102 : 세로줄 101 : 격자점
120 : 전원선
200 : 발포 보강체
210 : 홀탐지센서
211 : 고정홈 212 : 제1저항 213 : 제1전극
215 :연결결합부
220 : 발포담지체
221 : 고정 돌기 222 : 제2저항 223 : 제2전극 224 : 슬롯홈
225 : 안착 둘레 226 : 가절제선 227 : 연결선
228 : 슬라이딩 고리
230 : 메쉬망 231 : 발포주제 231a : 발포주제담지홈
232 : 발포보조제 232a : 발포보제담지홈 233 : 중앙부
234 : 분리막 235 : 연결끈 236 : 분리막꼭지 237 : 돌출 테두리
238 : 경계부 239 : 혼합돌기

Claims

일정 간격으로 이격된 복수의 가로줄(101)과 일정 간격으로 이격된 복수의 세로줄(102)이 서로 교차하여 복수의 격자와 격자점(110)을 형성하되, 일정 간격마다 상기 가로줄(101) 또는 상기 세로줄(102)을 대체하여 배치되는 전원선(120)이 구비되어 도로(10)의 지반(15) 상부에 매설되는 보강 매트(100); 및
상기 전원선(120)과 연결되며, 내부에 제1저항(212)이 내장되며, 외부에 상기 제1저항(212)과 연결된 제1전극(213)이 노출되는 홀탐지센서(210)와; 상기 제1전극(213)과 전기적으로 연결되는 제2전극(223)이 노출되고, 내부에 제2전극(223)과 연결되는 제2저항(222)이 내장되되, 상기 지반(15)의 씽크홀에 따라 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 상기 홀탐지센서(220)에서 이탈되는 발포담지체(220)를 포함하되,
상기 발포담지체(220)는 내부에 원형의 빈 공간이 구비되고, 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 메쉬망(230)이 놓여지며, 상기 메쉬망(230)위에 가장자리가 표면에 수직하게 돌출된 돌출테두리(237)가 구비된 원형의 분리막(234)이 마련되고, 상기 분리막(234)의 상부에 발포주제(232)가 위치하며 상기 분리막의 하부에 발포보조제(231)가 위치하는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체.
제 1항에 있어서,
상기 분리막(234)은,
상기 돌출테두리(237)의 일측면으로 표층에 평행하게 돌출된 분리막꼭지(236)가 구비되고,
분리막꼭지(236)는 상기 홀탐지센서(210)의 측면에 돌출된 연결결합부(115)와 고정된 연결끈(235)이 결합되며,
상기 발포담지체(220)의 측면에는 상기 분리막(234)이 위치한 측면에 슬로홈(224)이 구비되어 상기 연결끈(235)이 상기 슬롯홈(224)을 통과하는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체.
제 2항에 있어서,
상기 메쉬망(230)은 가장자리에만 메쉬가 형성되어 있으며,
상기 분리막(234)의 하부에는 다수의 혼합돌기(239)가 아래로 돌출되되 메쉬가 형성되지 않은 부분에 상기 혼합돌기(239)가 위치하는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체.
제 2항에 있어서,
상기 분리막(234)의 상부에는 구획을 구분하는 다수의 경계부(238)이 형성되며, 상기 경계부(238)는 상기 돌출테두리(237)와 결합되어 있으며,
상기 발포담지체(220)의 양단에는 연결선(227)이 연장되고, 상기 연결선(227)의 끝단에 슬라이딩 고리(228)이 구비되며, 상기 슬라이딩 고리(228)는 땅꺼짐 발생시 상기 전원선(120)을 따라 슬라이딩 이동되며 상기 발포담지체(220)가 상기 홀탐지센서(210)로부터 이탈되는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체.
제 2항에 있어서,
상기 발포담지체(220)는 상기 홀탐지센서(210)에 결합 시 상기 제1저항(212)과 상기 제2저항(222)이 병렬연결되어 합성 저항을 이루고, 땅꺼짐에 의하여 상기 발포담지체(220)가 상기 홀탐지센서(210)에서 분리 시 상기 합성 저항과 상기 제1저항(212)의 저항값 차이로 인한 전류값의 변화를 비교하여 씽크홀을 탐지하는 씽크홀 탐지 및 임시 보수 기능을 갖는 보강구조체.
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