KR101765825B1 - 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

외부텐던의 표면에 충격을 가하는 충격부, 충격음파나 충격탄성파에 따라 외부텐던의 공극 위치를 탐지하는 청음 탐상장치 및 외부텐던의 손상 정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치를 일체화시켜 하나의 교량용 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 외부텐던 손상탐지 장비의 효율성을 향상시킬 수 있고, 또한, 외부텐던 내의 공극을 탐지하기 위한 청음 탐상장치를 제거 한 후에 외부텐던의 손상정도를 탐지하기 위한 누설자속 탐상장치의 설치의 탈부착 단계를 생략할 수 있으므로, 외부텐던 손상탐지에 필요한 계측시간을 단축시킬 수 있는, 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비 및 그 방법이 제공된다.

Description

청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비 및 그 방법 {VOID DETECTION EQUIPMENT OF EXTERNAL TENDON FOR BRIDGE BY COMBINING AUDIBLE SOUND INSPECTION WITH MAGNETIC FLUX LEAKAGE INSPECTION, AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 외부텐던 손상탐지에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량의 외부텐던(External Tendon) 내의 공극(Void)으로 인한 손상을 탐지하도록 충격음(Impact Sound)이나 충격탄성파(Impact Echo)를 이용하는 청음 탐상장치(Audible Sound Inspection)와 외부텐던의 손상정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치(Magnetic Flux Leakage Inspection)를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 교량의 PSC 박스와 같은 콘크리트 구조부재는 포스트텐션(Post-Tension)을 도입하여 보강한다. 콘크리트 구조부재에 포스트텐션을 도입하는 방법으로서 콘크리트 구조부재의 외부에 텐던(긴장재)을 배치한 후 유압을 이용하여 텐던을 긴장하고, 긴장된 텐던을 정착시킴으로써 텐던의 긴장력에 의하여 콘크리트 구조부재에 텐션을 인가하는 외부 포스트텐션 공법이 널리 사용되고 있다.

외부 포스트텐션을 위하여 텐던을 콘크리트 구조부재 내부에 배치한 후 단부에서 텐던을 긴장할 수도 있으나, 콘크리트 구조부재의 외부 측면에 별도의 브래킷을 설치하고 텐던을 배치한 후 텐던의 단부에서 긴장력을 가하여 텐던을 긴장하고, 긴장된 텐던을 브래킷에 정착하는 방법이 통상적으로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 외부텐던이 사용된 교량을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 교량의 교각(10) 상에 거치되는 PSC 박스(20)의 양 단부 측면에 브래킷(40)을 고정 설치하고 외부텐던(30)을 배치한다. 상기 외부텐던(30)의 일단은 정착장치에 의하여 일측의 브래킷(40)에 정착되고, 외부텐던(30)의 타단은 타측의 브래킷(40)에 설치된 유압잭에 의하여 긴장된다.

이때, PSC 박스(20)에 길이방향 즉, 종방향으로 긴장력을 도입함에 있어서, PSC 박스(20) 내에 텐던을 배치할 수도 있지만, PSC 박스(20)의 외측에 긴장재(30)를 배치하는 경우도 많다.

이와 같이 PSC 박스(20)의 외측에 배치되는 긴장재는 "외부텐던(External Tendon)"이라고 불린다. 이러한 외부텐던(30)은 PSC 박스(20)의 외측에 PE(폴리에틸렌) 등의 합성수지 재질의 덕트(Duct: 31)가 배치되고, 강연선으로 이루어진 긴장재(32)가 긴장된 상태로 덕트(31) 내에 삽입된 상태에서 모르타르 등의 그라우트(33)가 덕트(31)에 주입되어 그라우트(33)에 매립된 상태로 덕트(31) 내에 존재하게 된다. 이때, 외부텐던(30) 내에 공극(C)이 발생할 수 있다.

한편, 충격음을 이용하여 외부텐던 내부의 공극을 탐지하는 방법으로서, 인력에 의한 타격을 가하고, 이때 발생하는 음향을 듣고 공극의 여부를 판단하는 방법이 적용되고 있다.

이러한 인력에 의한 타격 및 분석 방법의 경우, 구동장치가 불필요하고 인접 텐던과의 간섭이 발생하지 않지만, 인력에 의한 충격으로 충격량이 일정하지 않고, 타격음 분석에 대한 개인차가 발생하고 주관적으로 판단하여야 한다. 또한, 인력 접근이 불가능한 부분에 대한 제약이 발생하며, 작업자의 숙련도 및 경험이 필요하고, 계측 결과를 저장할 수 없기 때문에 유지관리에 어려움이 발생할 수 있다.

한편, 전술한 인력에 의한 타격 및 분석 방법의 문제점을 해결하도록 탐지장비를 사용하고 있는데, 예를 들면, 충격탄성파(Impact Echo) 탐상장비를 이용하거나 누설자속 탐상장비를 이용하고 있다.

구체적으로, 이러한 탐지장비에 의한 타격 및 분석 방법의 경우, 탐지장비를 이용하여 계측 결과를 얻을 수 있기 때문에 계측결과에 대한 객관적 판단으로 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 높은 숙련도를 필요로 하지 않기 때문에 초보자도 사용이 가능하고 인건비를 저감시킬 수 있다. 또한, 계측해야할 대상이 길거나 개소수가 많은 경우, 다수의 장비를 투입하여 계측시간을 단축시킬 수 있고, 작업 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 계측을 위한 작업공간(높이), 작업시간 등 의 작업환경에 의한 영향이 적고, 타격에 의한 충격음파를 디지털화함으로써 기록매체에 저장할 수 있으며, 이를 향후 유지관리를 위한 데이터로 활용할 수 있다.

한편, 도 2a는 외부텐던 공극위치를 탐지하는 충격탄성파(Impact Echo) 탐상방법의 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 외부텐던 손상을 탐지하는 누설자속 탐상방법의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 외부텐던 공극위치를 탐지하는 충격탄성파(Impact Echo) 탐상방법의 경우, 타격장치인 충격부를 이용하여 외부텐던의 표면에 충격을 가하고, 이때 발생하는 충격탄성파를 수신하여 트랜스듀서(Transducer)를 통해 데이터 수집장치(DAQ)를 통해 수집한 후에 시간에 따른 전압과 주파수에 따른 진폭을 분석함으로써 외부텐던의 공극위치를 탐지할 수 있다.

또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 외부텐던 손상을 탐지하는 누설자속 탐상방법의 경우, 자기센서를 사용하여 직접 자속 누설을 검지하여 결함을 검지하는 비파괴 검사법으로서, 누설 자속을 검출하는 누설자속 탐지센서로는 표유전계 코일(Stray Field Coil), 서치 코일, 홀 소자, 홀 IC, 자기 저항 효과 소자, 자기 다이오드 등이 사용될 수 있다.

이러한 누설자속 탐상방법은, 누설 자속량은 외부텐던의 표면으로부터의 거리의 제곱에 반비례하여 감소하기 때문에, 누설자속 탐지센서와 외부텐던 표면과의 거리를 일정하게 하는 것이 중요하다. 이러한 누설자속 탐상방법은 축 방향의 결함 검사를 주로 하고 있기 때문에, 자기요크(Magnetic Yoke)에 의해 외부텐던의 둘레 방향으로 자화함으로써, 외부텐던의 손상정도를 탐지할 수 있다.

종래의 기술에 따른 탐지장비에 의한 타격 및 분석 방법의 경우, 충격탄성파 탐상장비 또는 누설자속 탐상장비를 각각 개별적으로 적용하고 있으며, 계측장비의 중량을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 구동장치의 용량을 감소시킬 수 있다.

하지만, 외부텐던 그라우트 내부 공극 탐지장비 제거 및 외부텐던의 손상정도를 탐지하기 위한 누설자속 탐상장비의 설치로 인해, 계측시간이 증가될 수 있고, 장비 효율성이 저하될 수 있다는 문제점이 있으며, 또한, 교체 장비를 교체 장소까지 인력으로 운반해야 한다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허번호 제2015-43594호(공개일: 2015년 4월 23일), 발명의 명칭: "충격음을 이용한 노면 손상 탐지 시스템 및 방법과, 그 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체" 대한민국 공개특허번호 제2012-5695호(공개일: 2012년 1월 17일), 발명의 명칭: "콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정장치" 대한민국 공개특허번호 제2011-53722호(공개일: 2011년 5월 24일), 발명의 명칭: "충격반향을 통한 랜스 길이 측정 시스템" 대한민국 공개특허번호 제2011-34287호(공개일: 2011년 4월 5일), 발명의 명칭: "케이블의 비파괴 열화진단 로봇 제어시스템" 대한민국 공개특허번호 제2010-60257호(공개일: 2010년 6월 7일), 발명의 명칭: "음향방출 기법을 이용한 코팅재의 손상진단을 위한 장치 및 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-875490호(출원일: 2007년 12월 27일), 발명의 명칭: "음향방출 정보 송신기 및 그 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-523686호(출원일: 2003년 7월 21일), 발명의 명칭: "와이어로프의 비파괴검사장치" 대한민국 공개특허번호 제2002-88224호(공개일: 2002년 11월 27일), 발명의 명칭: "탄성파 탐사기법을 이용한 터널 콘크리트 라이닝 국부정밀안전진단 시스템 및 그 방법" 대한민국 등록실용신안번호 제20-179851호(출원일: 1999년 11월 15일), 고안의 명칭: "터널 콘크리트 라이닝의 코아홀용 탄성파 측정장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외부텐던의 표면에 충격을 가하는 충격부, 충격음파나 충격탄성파에 따라 외부텐던의 공극 위치를 탐지하는 청음 탐상장치 및 외부텐던의 손상 정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치를 일체화시켜 하나의 교량용 외부텐던 손상탐지 장비로 통합할 수 있는, 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 외부텐던 내의 공극을 탐지하기 위한 청음 탐상장치를 제거 한 후에 외부텐던의 손상정도를 탐지하기 위한 누설자속 탐상장치의 설치의 탈부착 단계를 생략할 수 있으므로, 외부텐던 손상탐지에 필요한 계측시간을 단축시킬 수 있는, 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비는, 충격음파 또는 충격탄성파를 이용한 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합하여 교량의 외부텐던 손상을 탐지하는 장치에 있어서, 외부텐던의 외주면을 따라 이동하는 장비 이동부; 타격장치로서, 상기 외부텐던의 표면을 타격하여 충격음파 또는 충격탄성파를 발생시키는 충격부; 상기 외부텐던의 공극 위치를 탐지할 수 있도록 상기 충격부에 의해 발생하는 충격음파 또는 충격탄성파를 탐지하며, 상기 충격부에 인접하도록 측면에 인접 배치되는 음파탐지부; 상기 외부텐던의 공극 위치를 탐지할 수 있도록 상기 음파탐지부에서 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록하는 제1 분석장치; 누설자속 프레임, 자속발생 자석 및 누설자속 탐지센서로 이루어지고, 상기 음파탐지부에 의해 외부텐던의 공극 위치가 탐지된 후 상기 외부텐던의 손상정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치; 및 상기 외부텐던의 손상정도를 탐지할 수 있도록 상기 누설자속 탐상장치로부터 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록하는 제2 분석장치를 포함하되, 상기 충격부, 상기 음파탐지부 및 상기 누설자속 탐상장치는 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합되도록 일체화되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 장비 이동부는, 알루미늄 프레임으로서, 상기 외부텐던의 상부에 배치되는 상부 프레임; 알루미늄 프레임으로서, 상기 외부텐던의 하부에 배치되는 하부 프레임; 상기 외부텐던의 외주면을 따라 이동할 수 있도록 상기 상부 프레임의 양측 하부 및 상기 하부 프레임의 양측 상부에 각각 배치되는 이동용 바퀴; 상기 상부 프레임 상에 설치되어 상기 상부 프레임 및 하부 프레임이 이동할 수 있도록 구동하는 구동장치; 상기 상부 프레임 및 상기 하부 프레임의 양측을 각각 연결 고정하는 상하부 고정장치; 상기 이동용 바퀴가 상기 외부텐던의 외주면에 탄성적으로 밀착할 수 있도록 상기 상하부 고정장치의 하부에 설치되는 스프링; 바퀴 거리센서로서, 상기 하부 프레임 상에 설치되어 상기 이동용 바퀴가 이동하는 거리를 측정하는 거리측정센서; 및 상기 구동장치의 측면에 설치되어 상기 구동장치를 구동하는 회전력을 제공하는 전동모터를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 누설자속 탐상장치는, 상기 하부 프레임에 체결 고정되는 누설자속 프레임; 상기 외부텐던을 감싸도록 양측에 배치되어 자속을 발생시키는 자속발생 자석; 및 외부텐던의 손상정도를 파악할 수 있도록 상기 외부텐던의 형상에 대응하여 상기 외부텐던을 감싸도록 원형으로 형성되고, 상기 자속발생 자석 사이에서 상기 자속발생 자석에 의해 발생된 자속을 탐지하는 누설자속 탐지센서를 포함할 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법은, 상기 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비를 이용한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법으로서, a) 타격장치인 충격부를 이용하여 외부텐던의 표면에 충격을 인가하는 단계; b) 음파탐지부가 상기 충격부에 의해 외부텐던으로부터 발생하는 충격음파를 탐지하여 제1 분석장치에 기록하는 단계; c) 제1 분석장치가 상기 음파탐지부로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격음파를 분석하는 단계; d) 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던의 공극 발생 여부를 확인하는 단계; e) 상기 외부텐던 내 공극이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치를 이용하여 상기 외부 텐던의 공극을 탐지하여 제2 분석장치에 기록하는 단계; f) 제2 분석장치가 제2 분석장치가 상기 누설자속 탐상장치로부터 탐지된 계측데이터를 분석하는 단계; 및 g) 상기 제2 분석장치가 외부텐던의 손상정도를 평가하는 단계를 포함하되, 상기 충격부, 상기 음파탐지부 및 상기 누설자속 탐상장치를 일체화시켜 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 청음 탐상방법 및 누설자속 탐상방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 d) 단계에서 상기 외부텐던 내 공극이 발생되지 않은 경우, 장비 이동부가 상기 외부텐던의 외주면을 따라 외부텐던 손상탐지 장비를 전방으로 이동시키고, 상기 a) 내지 d) 단계를 반복하여 수행할 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법은, 상기 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비를 이용한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법으로서, a) 타격장치인 충격부를 이용하여 외부텐던의 표면에 충격을 인가하는 단계; b) 음파탐지부가 상기 충격부에 의해 외부텐던으로부터 발생하는 충격탄성파를 탐지하여 제1 분석장치에 기록하는 단계; c) 제1 분석장치가 상기 음파탐지부로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격탄성파를 분석하는 단계; d) 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던의 공극발생 여부를 확인하는 단계; e) 상기 외부텐던 내 공극이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치를 이용하여 상기 외부텐던의 공극을 탐지하여 제2 분석장치에 기록하는 단계; f) 제2 분석장치가 제2 분석장치가 상기 누설자속 탐상장치로부터 탐지된 계측데이터를 분석하는 단계; 및 g) 상기 제2 분석장치가 외부텐던의 손상정도를 평가하는 단계를 포함하되, 상기 충격부, 상기 음파탐지부 및 상기 누설자속 탐상장치를 일체화시켜 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 청음 탐상방법 및 누설자속 탐상방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법은, 상기 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비를 이용한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법으로서, a) 타격장치인 충격부를 이용하여 외부텐던의 표면에 충격을 인가하는 단계; b) 음파탐지부가 상기 충격부에 의해 외부텐던으로부터 발생하는 충격음파 및 충격탄성파를 탐지하여 제1 분석장치에 기록하는 단계; c) 제1 분석장치가 상기 음파탐지부로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격음파 및 충격탄성파를 분석하는 단계; d) 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던의 공극 발생 여부를 확인하는 단계; e) 상기 외부텐던 내 공극이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치를 이용하여 상기 외부텐던의 공극을 탐지하여 제2 분석장치에 기록하는 단계; f) 제2 분석장치가 제2 분석장치가 상기 누설자속 탐상장치로부터 탐지된 계측데이터를 분석하는 단계; 및 g) 상기 제2 분석장치가 외부텐던의 손상정도를 평가하는 단계를 포함하되, 상기 충격부, 상기 음파탐지부 및 상기 누설자속 탐상장치를 일체화시켜 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 청음 탐상방법 및 누설자속 탐상방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 외부텐던의 표면에 충격을 가하는 충격부, 충격음파나 충격탄성파에 따라 외부텐던의 공극 위치를 탐지하는 청음 탐상장치 및 외부텐던의 손상 정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치를 일체화시켜 하나의 교량용 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 외부텐던 손상탐지 장비의 효율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 외부텐던 내의 공극을 탐지하기 위한 청음 탐상장치를 제거 한 후에 외부텐던의 손상정도를 탐지하기 위한 누설자속 탐상장치의 설치의 탈부착 단계를 생략할 수 있으므로, 외부텐던 손상탐지에 필요한 계측시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 외부텐던이 사용된 교량을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2a는 외부텐던 공극위치를 탐지하는 충격탄성파(Impact Echo) 탐상방법의 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 외부텐던 손상을 탐지하는 누설자속 탐상방법의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비의 구성도 및 발췌사시도이다.
도 4는 도 3a에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 5는 도 3a에 도시된 B-B 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 6은 도 3a에 도시된 C-C 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 7은 도 3a에 도시된 D-D 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 8은 도 3a에 도시된 E-E 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 9는 도 3a에 도시된 F-F 라인에 대한 평면도이다.
도 10은 도 3a에 도시된 G-G 라인에 대한 저면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법의 동작흐름도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법의 동작흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법의 동작흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)]

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비의 구성도 및 발췌사시도이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)는, 충격음파 또는 충격탄성파를 이용한 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합하여 예컨대, PSC 교량의 외부텐던 손상을 탐지하는 장치로서, 장비 이동부(110), 충격부(120), 음파탐지부(130), 제1 분석장치(140), 배터리(150), 누설자속 탐상장치(160), 제2 분석장치(170) 및 고정구(180, 고정볼트)를 포함한다.

장비 이동부(110)는 외부텐던(200)의 외주면을 따라 이동하며, 상부 프레임(111), 하부 프레임(112), 이동용 바퀴(113), 구동장치(114), 상하부 고정장치(115), 스프링(116) 및 거리측정센서(117)를 포함하며, 후술하는 도 5에 도시된 바와 같이, 전동모터(118)를 포함할 수 있다.

상기 장비 이동부(110)의 상부 프레임(111)은 알루미늄 프레임으로서, 외부텐던(200)의 상부에 배치되고, 상기 장비 이동부(110)의 하부 프레임(112)은 알루미늄 프레임으로서, 외부텐던(200)의 하부에 배치된다.

상기 장비 이동부(110)의 이동용 바퀴(113)는 상기 상부 프레임(111)의 양측 하부 및 상기 하부 프레임(112)의 양측 상부에 각각 배치됨으로써 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비를 외부텐던(200)의 외주면을 따라 이동시킬 수 있다.

상기 장비 이동부(110)의 구동장치(114)는 상기 상부 프레임(111)상에 설치되고 상기 상부 프레임 상에 설치되어 상기 상부 프레임 및 하부 프레임이 이동할 수 있도록 구동하며, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 이동할 수 있다.

상기 장비 이동부(110)의 상하부 고정장치(115)는 상기 상부 프레임(111) 및 상기 하부 프레임(112)의 양측을 각각 연결 고정한다.

상기 장비 이동부(110)의 스프링(116)은 상기 이동용 바퀴(113)가 상기 외부텐던(200)의 외주면에 탄성적으로 밀착할 수 있도록 상기 상하부 고정장치(115)의 하부에 설치된다.

상기 장비 이동부(110)의 거리측정센서(117)는 바퀴 거리센서로서, 예컨대 상기 하부 프레임(112) 상에 설치되어 상기 이동용 바퀴(113)가 이동하는 거리를 측정한다.

상기 장비 이동부(110)의 전동모터(118)는, 후술하는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동장치(114)의 측면에 설치되어 상기 구동장치(114)를 구동하는 회전력을 제공한다.

도 4를 다시 참조하면, 충격부(120)는 외부텐던(200)의 표면을 타격하는 타격장치일 수 있다.

음파탐지부(130)는 충격음파 탐지를 위한 마이크로폰(Micro phone)이거나 탄성파 탐지센서일 수 있고, 외부텐던(200)의 공극 위치를 탐지할 수 있도록 상기 충격부(120)에 의해 발생하는 충격음파 또는 충격탄성파를 탐지하며, 상기 충격부(120)에 인접하도록 측면에 배치된다.

제1 분석장치(140)는 상기 음파탐지부(130)에서 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록함으로써, 외부텐던(200)의 공극 위치를 탐지하게 되며 트랜스듀서, DAQ를 포함한다.

배터리(150)는 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)의 청음 탐상장치 및 누설자속 탐상장치(160)에 각각 전원을 공급한다.

누설자속 탐상장치(160)는 누설자속(Magnetic Flux Leakage: MFL) 프레임(161), 자속발생 자석(162) 및 누설자속 탐지센서(163)로 이루어지고, 상기 음파탐지부(130)에 의해 외부텐던(200)의 공극 위치가 탐지된 후에 외부텐던(200)의 손상정도를 탐지한다.

제2 분석장치(170)는 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록함으로써, 외부텐던(200)의 손상정도를 탐지하게 되며 트랜스듀서, DAQ를 포함한다.

고정구(180)는 상기 누설자속 탐상장치(160)의 누설자속 프레임(161)을 상기 하부 프레임(112)에 체결 고정함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합하여 일체화시킬 수 있다.

또한, 도 3b 및 도 3c를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)는, 충격 후에 발생하는 충격음파인 소리(음향)를 측정하여 계측하는 장비를 적용하는 것을 기본으로 하며, 또한, 충격으로 외부텐던에서 발생하는 충격탄성파를 측정하여 계측하는 장비를 추가적으로 적용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)의 경우, PSC 교량용 외부텐던(200)에 충격을 가하고, 이때 발생하는 충격음파 또는 충격탄성파를 측정 및 분석함으로써 외부텐던(200) 내의 공극의 위치를 탐지하고, 이러한 공극 발생 위치에서 누설자속 탐상장치(160)를 이용하여 외부텐던(200)의 손상정도를 측정하는 장치로서, 외부텐던(200)의 공극 위치를 탐지하는 청음 탐상장치 및 그 손상정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치(160)를 하나로 통합하여 일체화시킨 외부텐던 손상탐지 장비(100)이다.

구체적으로, 도 4는 도 3a에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하는 단면도이고, 도 5는 도 3a에 도시된 B-B 라인을 절개선으로 하는 단면도이고, 도 6은 도 3a에 도시된 C-C 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)는 소정 간격 이격된 외부텐던(200) 사이에 배치되고, 상부 프레임(111) 및 하부 프레임(112)이 상하부 고정장치(115)에 의해 연결 고정되며, 이때, 스프링(116)에 의해 이동용 바퀴(113)가 상기 외부텐던(200)의 외주면에 밀착하게 된다.

이때, 외부텐던(200)은 PE(폴리에틸렌) 덕트 내의 다수의 긴장재(210) 및 그라우트(220)로 이루어지며, 이때 상기 외부텐던(200) 내부에 공극(230)이 발생할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)는 청음 탐상장치에 의해 상기 외부텐던(200)의 공극 위치를 탐지하고, 또한, 누설자속 탐상장치에 의해 상기 외부텐던(200)의 손상정도를 탐지할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 프레임(111) 상에 구동장치(114)가 배치되고, 상기 구동장치(114)의 일측에 전동모터(118)가 배치되며, 또한, 상기 하부 프레임(112)의 하부에 배터리(150)가 배치되고, 전원케이블(151)을 통해 상기 전동모터(118)에 전원이 공급될 수 있고, 상기 하부 프레임(112)의 상부에 거리측정센서(117)가 배치되어 이동용 바퀴(113)의 이동 거리를 측정한다. 이때, 상기 전동모터(118)의 성능은 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)의 전체 중량을 이동시킬 수 있어야 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부 프레임(111) 및 상기 하부 프레임(112)은 각각 알루미늄 재질의 경량 프레임으로서, 상기 상부 프레임(111) 및 하부 프레임(112) 사이에 상기 누설자속 탐상장치(160)의 자속발생 자석(162)이 상기 외부텐던(200)의 외주면을 감싸도록 배치된다.

한편, 도 7은 도 3a에 도시된 D-D 라인을 절개선으로 하는 단면도이고, 도 8은 도 3a에 도시된 E-E 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부 프레임(111) 및 하부 프레임(112) 사이에서 상기 누설자속 탐상장치(160)의 누설자속 탐지센서(163)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 감싸도록 배치되고, 또한, 상기 누설자속 탐지센서(163)에서 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록할 수 있도록 상기 하부 프레임(112)의 하부에 제2 분석장치(170)가 배치된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 외부텐던(200)의 표면을 타격할 수 있도록 상기 상부 프레임(111) 및 하부 프레임(112) 사이에 타격장치인 충격부(120)가 배치되고, 예를 들면, 4개의 타격장치인 충격부(120)가 충격부 프레임(121) 상에 고정되며, 상기 4개의 타격장치인 충격부(120) 측면에 각각 음파탐지부(130, 미도시됨)인 마이크로폰이 설치되며,

또한, 상기 음파탐지부(130)에서 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록할 수 있도록 상기 상부 프레임(111)의 상부에 제1 분석장치(140)가 설치되고, 상기 하부 프레임(112)의 하부에 배터리(150)가 배치된다.

한편, 도 9는 도 3a에 도시된 F-F 라인에 대한 평면도이고, 도 10은 도 3a에 도시된 G-G 라인에 대한 저면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 누설자속 탐상장치(160)는 누설자속 프레임(161), 자속발생 자석(162) 및 누설자속 탐지센서(163)를 포함하며, 이때, 상기 자속발생 자석(162) 및 누설자속 탐지센서(163)가 외부텐던(200)을 감싸도록 배치되고, 상부 프레임(111)에 제 1분석장치(140)가 배치되고 있음을 알 수 있다.

이때, 상기 누설자속 프레임(161)은 고정구(180)를 사용하여 상기 하부 프레임(112)에 연결 고정되고, 상기 자속발생 자석(162)은 상기 외부텐던(200)을 감싸도록 양측에 배치되어 자속을 발생시키며, 상기 누설자속 탐지센서(163)는 상기 외부텐던(200)의 형상에 대응하여 상기 외부텐던(200)을 감싸도록 원형으로 형성되고, 상기 자속발생 자석(162) 사이에서 상기 자속발생 자석(162)에 의해 발생된 자속을 탐지하고, 이에 따라 외부텐던(200)의 손상정도를 파악할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하부 프레임(112)의 하부에 배터리(150)가 설치되고, 또한, 상기 누설자속 탐상장치(160)의 누설자속 프레임(161)이 다수의 고정구(180)를 사용하여 상기 하부 프레임(112)에 연결 고정될 수 있고, 이에 따라 도 3b 및 도 3c와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)의 청음 탐상장치 및 누설자속 탐상장치가 일체화될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비(100)는, 교량용 외부텐던(200)에 대한 손상을 평가하기 위해 그라우트(220) 내부의 공극 여부를 탐지하기 위한 청음 탐상장치와 공극의 외부텐던에 대한 손상정도를 평가하기 위한 누설자속 탐상장치를 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 구성할 수 있다.

이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법을 설명한다.

[청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법]

본 발명의 실시예로서, 청음 탐상방법은 충격음파를 이용하거나 충격탄성파를 이용하여 외부텐던의 공극 여부를 탐지하며, 누설자속 탐상방법은 공극에 따른 외부텐던의 손상정도를 탐지하며, 이러한 탐지방법을 조합함으로써, 제1 실시예는 충격음파를 이용하는 청음 탐상방법과 누설자속 탐상방법을 조합하여 구현되며, 제2 실시예는 충격탄성파를 이용하는 청음 탐상방법과 누설자속 탐상방법을 조합하여 구현되고, 또한, 제3 실시예는 충격음파 및 충격탄성파를 모두 이용하는 청음 탐상방법과 누설자속 탐상방법을 조합하여 구현된다.

구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격음파를 이용하는 청음 탐상방법과 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격탄성파를 이용하는 청음 탐상방법은, 먼저, 타격장치인 충격부(120)를 이용하여 외부텐던(200)의 표면에 충격을 인가한다. 이때, 기존의 인력에 의한 충격 방법은 충격량도 일정하지 않고 발생 충격음파에 대한 판단도 판독자마다 다를 수 있다. 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 청음 탐상방법은 외부텐던과 일정한 간격으로 설치된 타격장치가 일정한 충격량으로 외부텐던의 표면을 타격할 수 있고, 또한, 각각 위치의 단면에서 여러 방향으로 순차적으로 타격이 가능하다.

이후, 본 발명의 제1 실시예에 따른 청음 탐상방법은 음파탐지부(130), 예를 들면, 마이크로폰을 이용하여 충격음파를 탐지 및 기록한다. 이때, 충격음파를 마이크로폰 장비로 계측함으로써 판단의 객관성을 증대시킬 수 있다.

구체적으로, 제1 실시예에 따른 타격으로 발생하는 충격음파는 마이크로폰을 이용하여 수집하고, 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격탄성파를 이용하는 청음 탐상방법에서, 타격으로 발생하는 충격탄성파는 트랜스듀서(Transducer)를 이용하여 수집할 수 있다.

여기서, 주계측 방법으로서, 타격으로 발생한 충격음파(소리 또는 음향)를 음파탐지부(130,마이크로폰)으로 수집하여 기록매체에 기록 및 저장할 수 있고, 또한, 부가적인 계측 방법으로서, 타격으로 발생하는 충격탄성파를 트랜스듀서(Transducer)를 이용하여 수집하여 기록 및 저장할 수 있다.

이후, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 청음 탐상방법에서, 충격음파 또는 충격탄성파를 각각 분석할 경우, 외부텐던(200)의 그라우트 내부 상태에 따른 충격음파 또는 충격탄성파의 특징을 데이터화하여 데이터베이스(DB)를 구축함으로써 제1 분석장치는 계측된 충격음파 또는 충격탄성파를 분석할 수 있다.

이후, 제1 분석장치는 계측된 충격음파 또는 충격탄성파를 분석한 후, DB의 결과와 비교함으로써 공극발생 여부를 확인할 수 있고, 또한, 계측된 공극 위치를 마킹함으로써 후속적으로 진행되는 누설자속 탐상장비(160)에서 탐지할 공극 위치를 용이하게 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 누설자속 탐상방법의 경우, 공극발생이 예상되는 위치에 대해 누설자속 탐상장치(160)를 설치하여 탐지한다. 즉, 기설치되어 있는 누설자속 탐상장치(160)를 공극발생 예상 위치에 셋팅한 후, 외부텐던(200)을 자화시켜 누설자속(또는 누출 자화)을 탐지할 수 있다. 이때, 상기 누설자속 탐상장치(160)가 하부 프레임(112)에 장착되어 있으므로 상기 누설자속 탐상장치의 탈부착에 따른 시간을 줄일 수 있고, 이에 따른 계측시간을 단축시킬 수 있다.

이후, 제2 분석장치(170)는 상기 누설자속 탐상장치(160)에서 탐지된 계측데이터를 분석하여 상기 외부텐던(200)의 손상정도를 평가할 수 있다. 이때, 외부텐던(200)의 건전도에 따른 계측 데이터에 대응하는 데이터베이스(DB)를 구축함으로써, 계측된 분석결과를 바탕으로 외부텐던(200)의 손상정도를 평가할 수 있다.

[제1 실시예: 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법]

도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법의 동작흐름도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법은, 먼저, 타격장치인 충격부(120)를 이용하여 외부텐던(200)의 표면에 충격을 인가한다(S110).

다음으로, 음파탐지부(130)가 상기 충격부(120)에 의해 외부텐던(200)으로부터 발생하는 충격음파를 탐지하여 제1 분석장치(140)에 기록한다(S120).

다음으로, 제1 분석장치가 상기 음파탐지부(130)로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격음파를 분석한다(S130).

다음으로, 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던(200)의 공극(230) 발생 여부를 확인한다(S140). 이때, 만일 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생되지 않은 경우, 장비 이동부(110)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 외부텐던 손상탐지 장비(100)를 전방으로 이동시킨다.

다음으로, 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치(160)를 이용하여 상기 외부텐던(200)의 공극을 탐지하여 제2 분석장치(170)에 기록한다(S150).

다음으로, 제2 분석장치가 제2 분석장치(170)가 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 분석한다(S160).

다음으로, 상기 제2 분석장치가 외부텐던(200)의 손상정도를 평가한다(S170).

[제2 실시예: 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법]

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법의 동작흐름도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법은, 먼저, 타격장치인 충격부(120)를 이용하여 외부텐던(200)의 표면에 충격을 인가한다(S210).

다음으로, 음파탐지부(130)가 상기 충격부(120)에 의해 외부텐던(200)으로부터 발생하는 충격탄성파를 탐지하여 제1 분석장치(140)에 기록한다(S220).

다음으로, 제1 분석장치가 상기 음파탐지부(130)로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격탄성파를 분석한다(S230).

다음으로, 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던(200)의 공극(230) 발생 여부를 확인한다(S240). 이때, 만일 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생되지 않은 경우, 장비 이동부(110)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 외부텐던 손상탐지 장비(100)를 전방으로 이동시킨다.

다음으로, 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치(160)를 이용하여 상기 외부텐던(200)의 공극을 탐지하여 제2 분석장치(170)에 기록한다(S250).

다음으로, 제2 분석장치가가 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 분석한다(S260).

다음으로, 상기 제2 분석장치가 외부텐던(200)의 손상정도를 평가한다(S270).

[제3 실시예: 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법]

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법의 동작흐름도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법은, 먼저, 타격장치인 충격부(120)를 이용하여 외부텐던(200)의 표면에 충격을 인가한다(S310).

다음으로, 음파탐지부(130)가 상기 충격부(120)에 의해 외부텐던(200)으로부터 발생하는 충격음파 및 충격탄성파를 각각 탐지하여 제1 분석장치(140)에 기록한다(S320). 여기서, 주계측 방법으로서, 타격으로 발생한 충격음파(소리 또는 음향)를 음파탐지부(130)으로 수집하여 기록매체에 기록 및 저장할 수 있고, 또한, 부가적인 계측 방법으로서, 타격으로 발생하는 충격탄성파를 트랜스듀서(도시되지 않음)를 이용하여 수집하여 기록 및 저장할 수 있다.

다음으로, 제1 분석장치가 상기 음파탐지부(130)로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격음파 및 충격탄성파를 각각 분석한다(S330).

다음으로, 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던(200)의 공극(230) 발생 여부를 확인한다(S340). 이때, 만일 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생되지 않은 경우, 장비 이동부(110)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 외부텐던 손상탐지 장비(100)를 전방으로 이동시킨다.

다음으로, 상기 분석장치가 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치(160)를 이용하여 상기 외부텐던(200)의 공극을 탐지하여 상기 제2 분석장치(170)에 기록한다(S350).

다음으로, 제2 분석장치가 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 분석한다(S360).

다음으로, 상기 제2 분석장치가 외부텐던(200)의 손상정도를 평가한다(S370).

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 외부텐던의 표면에 충격을 가하는 충격부, 충격음파나 충격탄성파에 따라 외부텐던의 공극 위치를 탐지하는 청음 탐상장치 및 외부텐던의 손상 정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치를 일체화시켜 하나의 교량용 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 외부텐던 손상탐지 장비의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 외부텐던 내의 공극을 탐지하기 위한 청음 탐상장치를 제거 한 후에 외부텐던의 손상정도를 탐지하기 위한 누설자속 탐상장치의 설치의 탈부착 단계를 생략할 수 있으므로, 외부텐던 손상탐지에 필요한 계측시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비 및 그 방법이 교량용 외부텐던에 적용되는 것으로 설명하였지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

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: 교량용 외부텐던 손상탐지 장비
200: 외부텐던
110: 장비 이동부 111: 상부 프레임
112: 하부 프레임 113: 이동용 바퀴
114: 구동장치 115: 상하부 고정장치
116: 스프링 117: 거리측정센서(바퀴 거리센서)
118: 전동모터 120: 충격부(타격장치)
121: 충격부 프레임 130: 음파탐지부
140: 제1 분석장치 150: 배터리
151: 전원케이블 160: 누설자속(MFL) 탐상장치
161: 누설자속 프레임 162: 자속발생 자석
163: 누설자속 탐지센서 170: 제2 분석장치
180: 고정구(고정용 볼트) 210: 긴장재
220: 그라우트 230: 공극

Claims (14)

1. 충격음파 또는 충격탄성파를 이용한 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합하여 교량의 외부텐던 손상을 탐지하는 장치에 있어서,
   외부텐던(200)의 외주면을 따라 이동하는 장비 이동부(110);
   타격장치로서, 상기 외부텐던(200)의 표면을 타격하여 충격음파 또는 충격탄성파를 발생시키는 충격부(120);
   상기 외부텐던(200)의 공극 위치를 탐지할 수 있도록 상기 충격부(120)에 의해 발생하는 충격음파 또는 충격탄성파를 탐지하며, 상기 충격부(120)에 인접하도록 측면에 인접 배치되는 음파탐지부(130);
   상기 외부텐던(200)의 공극 위치를 탐지할 수 있도록 상기 음파탐지부(130)에서 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록하는 제1 분석장치(140);
   누설자속(Magnetic Flux Leakage: MFL) 프레임(161), 자속발생 자석(162) 및 누설자속 탐지센서(163)로 이루어지고, 상기 음파탐지부(130)에 의해 외부텐던(200)의 공극 위치가 탐지된 후 상기 외부텐던(200)의 손상정도를 탐지하는 누설자속 탐상장치(160); 및
   상기 외부텐던(200)의 손상정도를 탐지할 수 있도록 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 수집하여 기록하는 제2 분석장치(170)를 포함하되,
   상기 충격부(120), 상기 음파탐지부(130) 및 상기 누설자속 탐상장치(160)는 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합되도록 일체화되며,
   상기 장비 이동부(110)는, 알루미늄 프레임으로서, 상기 외부텐던(200)의 상부에 배치되는 상부 프레임(111); 알루미늄 프레임으로서, 상기 외부텐던(200)의 하부에 배치되는 하부 프레임(112); 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 이동할 수 있도록 상기 상부 프레임(111)의 양측 하부 및 상기 하부 프레임(112)의 양측 상부에 각각 배치되는 이동용 바퀴(113); 상기 상부 프레임(111)상에 설치되어 상기 상부 프레임(111) 및 하부 프레임(112)이 이동할 수 있도록 구동하는 구동장치(114); 상기 상부 프레임(111) 및 상기 하부 프레임(112)의 양측을 각각 연결 고정하는 상하부 고정장치(115); 상기 이동용 바퀴(113)가 상기 외부텐던(200)의 외주면에 탄성적으로 밀착할 수 있도록 상기 상하부 고정장치(115)의 하부에 설치되는 스프링(116);바퀴 거리센서로서, 상기 하부 프레임(112) 상에 설치되어 상기 이동용 바퀴(113)가 이동하는 거리를 측정하는 거리측정센서(117); 및 상기 구동장치(114)의 측면에 설치되어 상기 구동장치(114)를 구동하는 회전력을 제공하는 전동모터(118)를 포함하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비.
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3. 제1항에 있어서, 상기 누설자속 탐상장치(160)는,
   상기 하부 프레임(112)에 체결 고정되는 누설자속(Magnetic Flux Leakage: MFL) 프레임(161);
   상기 외부텐던(200)을 감싸도록 양측에 배치되어 자속을 발생시키는 자속발생 자석(162); 및
   외부텐던(200)의 손상정도를 파악할 수 있도록 상기 외부텐던(200)의 형상에 대응하여 상기 외부텐던(200)을 감싸도록 원형으로 형성되고, 상기 자속발생 자석(162) 사이에서 상기 자속발생 자석(162)에 의해 발생된 자속을 탐지하는 누설자속 탐지센서(163)를 포함하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비.
4. 제3항에 있어서,
   상기 누설자속 프레임(161)은 다수의 고정구(180)를 사용하여 상기 하부 프레임(112)에 연결 고정되는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비.
5. 제1항에 있어서,
   상기 음파탐지부(130)는 충격음파 탐지를 위한 마이크로폰(Micro phone)이거나 충격탄성파 탐지를 위한 탄성파 탐지센서인 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비.
6. 제5항에 있어서,
   상기 음파탐지부(130)는 기본적으로 충격 후에 발생하는 충격음파인 소리(음향)를 측정하여 계측하고, 추가적으로 충격으로 외부텐던(200)에서 발생하는 충격탄성파를 측정하여 계측하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비.
7. 제1항에 있어서,
   상기 하부 프레임(112)의 하부에 배터리(150)가 배치되고, 전원케이블(151)을 통해 상기 전동모터(118)에 전원을 공급하는 배터리(150)를 추가로 포함하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비.
8. 제 1항의 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비를 이용한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법으로서,
   a) 타격장치인 충격부(120)를 이용하여 외부텐던(200)의 표면에 충격을 인가하는 단계;
   b) 음파탐지부(130)가 상기 충격부(120)에 의해 외부텐던(200)으로부터 발생하는 충격음파를 탐지하여 제1 분석장치(140)에 기록하는 단계;
   c) 제1 분석장치가 상기 음파탐지부(130)로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격음파를 분석하는 단계;
   d) 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던(200)의 공극(230) 발생 여부를 확인하는 단계;
   e) 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치(160)를 이용하여 상기 외부텐던(200)의 공극을 탐지하여 제2 분석장치(170)에 기록하는 단계;
   f) 제2 분석장치가 제2 분석장치(170)가 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 분석하는 단계; 및
   g) 상기 제2 분석장치가 외부텐던(200)의 손상정도를 평가하는 단계를 포함하되,
   상기 충격부(120), 상기 음파탐지부(130) 및 상기 누설자속 탐상장치(160)를 일체화시켜 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 청음 탐상방법 및 누설자속 탐상방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 d) 단계에서 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생되지 않은 경우, 장비 이동부(110)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 외부텐던 손상탐지 장비(100)를 전방으로 이동시키고, 상기 a) 내지 d) 단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법.
10. 제 1항의 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비를 이용한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법으로서,
    a) 타격장치인 충격부(120)를 이용하여 외부텐던(200)의 표면에 충격을 인가하는 단계;
    b) 음파탐지부(130)가 상기 충격부(120)에 의해 외부텐던(200)으로부터 발생하는 충격탄성파를 탐지하여 제1 분석장치(140)에 기록하는 단계;
    c) 제1 분석장치가 상기 음파탐지부(130)로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격탄성파를 분석하는 단계;
    d) 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던(200)의 공극(230) 발생 여부를 확인하는 단계;
    e) 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치(160)를 이용하여 상기 외부텐던(200)의 공극을 탐지하여 제2 분석장치(170)에 기록하는 단계;
    f) 제2 분석장치가 제2 분석장치(170)가 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 분석하는 단계; 및
    g) 상기 제2 분석장치가 외부텐던(200)의 손상정도를 평가하는 단계를 포함하되,
    상기 충격부(120), 상기 음파탐지부(130) 및 상기 누설자속 탐상장치(160)를 일체화시켜 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 청음 탐상방법 및 누설자속 탐상방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생되지 않은 경우, 장비 이동부(110)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 외부텐던 손상탐지 장비(100)를 전방으로 이동시키고, 상기 a) 내지 d) 단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법.
12. 제 1항의 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 장비를 이용한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법으로서,
    a) 타격장치인 충격부(120)를 이용하여 외부텐던(200)의 표면에 충격을 인가하는 단계;
    b) 음파탐지부(130)가 상기 충격부(120)에 의해 외부텐던(200)으로부터 발생하는 충격음파 및 충격탄성파를 탐지하여 제1 분석장치(140)에 기록하는 단계;
    c) 제1 분석장치가 상기 음파탐지부(130)로부터 탐지된 계측데이터에 따라 충격음파 및 충격탄성파를 분석하는 단계;
    d) 상기 제1 분석장치가 상기 외부텐던(200)의 공극(230) 발생 여부를 확인하는 단계;
    e) 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생한 것으로 확인된 경우, 누설자속 탐상장치(160)를 이용하여 상기 외부텐던(200)의 공극을 탐지하여 제2 분석장치(170)에 기록하는 단계;
    f) 제2 분석장치가 제2 분석장치(170)가 상기 누설자속 탐상장치(160)로부터 탐지된 계측데이터를 분석하는 단계; 및
    g) 상기 제2 분석장치가 외부텐던(200)의 손상정도를 평가하는 단계를 포함하되,
    상기 충격부(120), 상기 음파탐지부(130) 및 상기 누설자속 탐상장치(160)를 일체화시켜 하나의 외부텐던 손상탐지 장비로 통합함으로써 청음 탐상방법 및 누설자속 탐상방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 상기 외부텐던(200) 내 공극(230)이 발생되지 않은 경우, 장비 이동부(110)가 상기 외부텐던(200)의 외주면을 따라 외부텐던 손상탐지 장비(100)를 전방으로 이동시키고, 상기 a) 내지 d) 단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 주계측 방법으로서, 타격으로 발생한 충격음파(소리 또는 음향)를 음파탐지부(130)으로 수집하여 기록매체에 기록 및 저장하고, 부가적인 계측 방법으로서, 타격으로 발생하는 충격탄성파를 트랜스듀서를 이용하여 수집하여 기록 및 저장하는 것을 특징으로 하는 청음 탐상장치와 누설자속 탐상장치를 결합한 교량용 외부텐던 손상탐지 방법.
    
    

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