KR101769105B1 - 암반 붕괴 감지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암반 붕괴 감지시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치현장 뿐만 아니라 원격지의 관리서버에서 암반의 붕괴를 정확하게 감지하여 암반붕괴로 인한 재해를 예방하도록 한 암반 붕괴 감지시스템에 관한 것이다.
본 발명의 구성은, 암반에 상호 이격되게 형성된 복수개의 설치홀(150) 각각에 설치되고, 일측에는 상기 설치홀(150) 내부로 삽입되게 마련되며 내부에 2개 이상의 공간을 갖는 다중관으로 형성되며 외부압력에 의해 파열가능한 재질로 된 삽입부(110)가 형성되며, 타측은 암반 외부로 돌출되어 암반표면에 밀착 결합되도록 단부에 결합부(120)를 형성시켜 된 복수개의 감지기(100); 상기 결합부(120)에 설치되고, 상기 삽입부(110)를 이루는 다중관 중 동일 관 또는 서로 다른 관의 일측 단부와 타측 단부의 내측에 각각 위치되어 서로 이격되게 구비되는 양극단자(210)와 음극단자(220)가 마련된 단자부(200); 상기 삽입부(110)의 다중관 중 상기 양극단자와 음극단자가 모두 설치된 관 내부에 구비되어 양극단자와 음극단자를 서로 전기적으로 연결시켜 주거나 상기 다중관 중 양극단자와 음극단자 중 어느 하나만이 설치된 관 내부에 구비되어 상기 삽입부(110)가 파열하는 경우에만 양극단자와 음극단자를 서로 전기적으로 연결시켜 주도록 마련되며, 흑연막대와 흑연가루와 카본가루와 수용액 중 어느 하나로 된 전도체(300); 상기 암반의 일측에 설치되어 상기 복수개의 감지기(100)와 유무선 연결되게 마련되고, 상기 각 감지기(100)에 설치된 단자부(200)에 전원을 공급하여 단자부(200)의 전류 흐름유무를 통해 암반의 붕괴여부를 감지하는 현장제어기(400); 여러 장소의 각 암반에 설치되는 각각의 현장제어기(400)로부터 감지정보를 전달받아 암반의 붕괴여부를 감시하도록 원격지에 설치되는 관리서버(500);를 포함하여 이루어진다.

Description

암반 붕괴 감지시스템{System for sensing collapse of rock mass}

본 발명은 암반 붕괴 감지시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치현장 뿐만 아니라 원격지의 관리서버에서 암반의 붕괴를 정확하게 감지하여 암반붕괴로 인한 재해를 예방하도록 한 암반 붕괴 감지시스템에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라는 산악지역이 많이 형성되어 고개 또는 산등성과 같은 지면의 일부를 절개하여 도로를 시공하는 경우가 많기 때문에 도로를 시공하다 보면 절개사면이 많이 형성된다.

이러한 절개사면은 인공적으로 형성된 것이어서 그 표면이 불안정하고, 이로 인해 홍수 등에 의해 쉽게 붕괴되거나 암벽의 일부가 떨어져 나와 도로 위로 떨어지는 위험을 초래하게 된다.

특히, 암벽이 붕괴되어 낙석이 발생하게 되면 낙석들이 도로의 주행 중인 차량이나 인근의 건물을 향해 떨어지므로 엄청난 물적 피해는 물론 인명 피해가 발생한다.

따라서, 암반이나 험한 지형에 도로를 건설하는 경우 도로의 측면에 형성된 암반 사면에는 통상적으로 낙석 등에 의해 발생되는 안전사고를 예방하기 위하여 낙석방지망이나 낙석방지책 등과 같은 낙석방지시설물이 설치된다.

이 중에서 암반구간에 낙석방지시설물로 쉽게 설치하여 사용되는 방법으로는 암반 사면에 그물 형태로 낙석방지망을 설치하는 것으로, 암반 사면으로부터 떨어지는 낙석이 낙석방지망에 걸려 도로쪽으로 떨어지지 않고 도로측부로 떨어지게 하는 방법이 가장 많이 사용되고 있다.

상기 낙석방지망은 합성수지나 와이어 등을 그물 모양으로 제조하여 사면에 덮어씌우고 그 외측에 와이어를 종,횡 방향으로 교차시켜 설치함으로써, 소규모의 낙석을 방지하게 된다.

이러한 낙석방지망은 도로변의 암반 사면에 설치되어서 낙석이나 유실된 토사 등이 도로 측에 유입되어 발생하는 각종 차량 및 인명사고를 효과적으로 예방할 수 있는 안전시설로 널리 사용되고 있다.

또한, 최근에는 낙석의 발생여부를 감시하기 위해 시설물에 센서를 설치하고 이 센서의 신호를 전송받아 감시하는 낙석 감시시스템이 개발된 바 있다.

그러나 낙석방지망의 경우, 낙석이나 유실된 토사가 도로 측으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이고, 낙석 감시시스템은 낙석 발생여부를 감시하는 기술일 뿐, 암반의 붕괴를 감지하지는 못함에 따라 암반의 붕괴로 인한 대형사고를 예방하지는 못하였다.

등록특허공보 제0404569호(2003.10.24, 보호망의 장력측정을 이용한 암반사면 감시 시스템)

본 발명의 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 전류의 흐름유무를 통해 암반의 붕괴여부를 감지함으로써 붕괴조짐이 있는 경우 사전에 정확하게 예측할 수 있는 암반 붕괴 감지시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 암반에 상호 이격되게 형성된 복수개의 설치홀(150) 각각에 설치되고, 일측에는 상기 설치홀(150) 내부로 삽입되게 마련되며 내부에 2개 이상의 공간을 갖는 다중관으로 형성되며 외부압력에 의해 파열가능한 재질로 된 삽입부(110)가 형성되며, 타측은 암반 외부로 돌출되어 암반표면에 밀착 결합되도록 단부에 결합부(120)를 형성시켜 된 복수개의 감지기(100); 상기 결합부(120)에 설치되고, 상기 삽입부(110)를 이루는 다중관 중 동일 관 또는 서로 다른 관의 일측 단부와 타측 단부의 내측에 각각 위치되어 서로 이격되게 구비되는 양극단자(210)와 음극단자(220)가 마련된 단자부(200); 상기 삽입부(110)의 다중관 중 상기 양극단자와 음극단자가 모두 설치된 관 내부에 구비되어 양극단자와 음극단자를 서로 전기적으로 연결시켜 주거나 상기 다중관 중 양극단자와 음극단자 중 어느 하나만이 설치된 관 내부에 구비되어 상기 삽입부(110)가 파열하는 경우에만 양극단자와 음극단자를 서로 전기적으로 연결시켜 주도록 마련되며, 흑연막대와 흑연가루와 카본가루와 수용액 중 어느 하나로 된 전도체(300); 상기 암반의 일측에 설치되어 상기 복수개의 감지기(100)와 유무선 연결되게 마련되고, 상기 각 감지기(100)에 설치된 단자부(200)에 전원을 공급하여 단자부(200)의 전류 흐름유무를 통해 암반의 붕괴여부를 감지하는 현장제어기(400); 여러 장소의 각 암반에 설치되는 각각의 현장제어기(400)로부터 감지정보를 전달받아 암반의 붕괴여부를 감시하도록 원격지에 설치되는 관리서버(500);를 포함하여 이루어진다.

상기의 구성으로 이루어진 암반 붕괴 감지시스템에 따르면, 전류의 흐름유무를 통해 변위를 감지함으로써 암반의 붕괴여부를 정확하게 사전에 미리 예측할 수 있고, 특히 원격지의 관리서버에서 여러 장소에 설치된 현장제어기를 통해 암반의 상시 모니터링이 가능함으로써 조기에 즉각 대응할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 암반 붕괴 감지시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 암반에 설치되는 감지기의 설치상태도,
도 3은 본 발명에 따른 감지기의 삽입부가 이중관으로 형성된 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 중간제어기가 설치된 암반 붕괴 감지시스템의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 현장제어기와 감지기의 설치상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 암반 붕괴 감지시스템을 상세히 설명하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 암반 붕괴 감지시스템은 암반의 변위를 감지하여 붕괴여부를 감시하기 위한 것으로 암반의 변위 발생시 이 감지정보를 관리서버로 전달함으로써 암반의 붕괴조짐을 사전에 감지하여 즉각 대처할 수 있도록 한 기술이다.

이러한 암반 붕괴 감지시스템은 감지기(100), 단자부(200), 전도체(300), 현장제어기(400), 관리서버(500)를 포함하여 이루어진 것으로, 전류의 흐름유무에 따라 변위가 발생하였는지를 감지하게 된다.

상기 감지기(100)는 암반에 규칙 또는 불규칙적으로 복수개 설치되는 것으로, 감지기(100)의 설치를 위해 암반에는 상호 이격되게 복수개의 설치홀(150)이 형성된다.

상기 설치홀(150)은 드릴 등을 이용하여 암반의 표면에서 1미터 이상의 깊이를 갖도록 형성한다.

상기 감지기(100)는 상기 설치홀(150)에 삽입되도록 일측에 설치홀(150)의 내경보다 작은 외경으로 삽입부(110)가 형성된다. 상기 삽입부(110)는 외형이 원형이나 다각형으로 형성될 수 있다.

상기 감지기(100)의 타측은 암반 외측으로 돌출되는 것으로, 타측 단부에는 암반 표면에 밀착 결합되도록 결합부(120)가 형성된다.

상기 결합부(120)는 암반 표면에 앙카볼트 등으로 결합 고정되고, 상기 설치홀(150)에 삽입되는 삽입부(110)와 설치홀의 이격공간에는 모르타르 등을 타설하여 양생하도록 함으로써 본 발명의 감지기가 암반과 일체로 거동될 수 있도록 한다.

상기 단자부(200)는 상기 결합부(120)에 설치되어 암반 외부로 노출되는 것으로, 상기 감지기(100)의 일측 단부와 타측 단부에는 각각 양극단자(210) 및 음극단자(220)가 연결되도록 마련된다.

첨부 도면에서는 상기 감지기의 일측 단부에는 음극단자(220)가 연결되고 상기 감지기의 타측 단부에는 양극단자(210)가 연결되도록 도시하였으며, 상기 음극단자(220)는 전선으로 상기 결합부와 연결되도록 설치된다.

상기 전도체(300)는 상기 감지기(100)의 삽입부(110) 내부에 설치되는 것으로, 상기 양극단자(210)와 음극단자(220)를 연결시켜 전류가 흐르도록 하는 물질이다.

상기 전도체(300)는 최초 상기 양극단자와 음극단자를 서로 연결시키도록 설치되거나 서로 연결되지 않도록 설치할 수 있다. 즉, 전원의 온(ON)상태를 유지한 상태에서 암반의 변위 발생시 전원이 오프(OFF)되도록 이루어지거나, 전원의 오프(OFf)상태를 유지한 상태에서 암반의 변위 발생시 전원이 온(ON)되도록 이루어지는 것이다.

상기 전도체의 설치구조는 아래에서 예를 설명하기로 한다.

상기 현장제어기(400)는 상기 암반의 일측에 설치되어 복수개의 감지기(100)와 유무선 연결되게 마련되는 것으로, 전원을 공급하여 상기 단자부(200)의 전류 흐름유무를 검출하여 암반의 붕괴여부를 감지하게 되고, 그 감지정보를 원격지의 관리서버(500)에 전송하게 된다.

상기 현장제어기(400)는 관리서버(500)와 통신망을 통해 통신하기 위해 통신모듈이 설치되어 있고, 상용전원의 공급이 어려운 지역에 설치되는 관계상 전력수급은 태양광 또는 풍력 등을 통해 생산된 전기에너지를 이용한다.

또한, 상기 현장제어기(400)에는 상기 감지기가 설치된 암반을 촬영하여 그 촬영영상을 감지정보와 함께 관리서버로 전송하도록 카메라가 설치될 수 있다.

이때, 상기 현장제어기(400)에는 경보기를 설치하여 암반의 변위 발생시 경보를 울리도록 함으로써 인근을 지나가는 통행자에게 붕괴 조짐이 있음을 알려주도록 하여 갑작스런 붕괴로 인한 인명피해를 줄이도록 할 수도 있다.

상기 관리서버(500)는 원격지의 재난관리사무소나 국토관리사무소 또는 본 시스템의 시공회사 등에 설치될 수 있는 것으로, 여러 장소의 암반에 설치되는 각각의 현장제어기(400)로부터 감지정보를 전달받아 암반의 붕괴여부를 상시 모니터링하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 암반 붕괴 감지시스템은, 암반에 감지기가 설치된 상태에서 암반의 붕괴 조짐으로 인해 암반에 변위가 발생한 경우, 그 변위에 따라 감지기에 외압이 가해져 삽입부(110)가 깨지면서 그 내부에 설치된 전도체가 양극단자와 음극단자을 전기적으로 연결하면서 전원이 온(ON) 되거나 또는 연결된 상태가 끊기면서 전원이 오프(OFF)되어 지며, 현장제어기는 즉시 전류 흐름유무를 검출하게 되고, 그 검출정보에 따라 변위가 발생하였는지를 판단하여 관리서버(500)로 정보를 전송하게 되며, 관리서버(500)에서는 전송된 감지정보에 따라 관리자를 파견하는 등 즉각적인 대처를 하게 된다.

한편, 본 발명의 상기 현장제어기(400)는 감지기(100)와 직접 유무선 연결되어 전원을 공급할 수 있도록 설치될 수도 있고, 별도로 중간제어기(450)를 통해 감지기에 전원을 공급하도록 설치될 수 있다.

상기 중간제어기(450)가 설치된 경우, 상기 현장제어기(400)는 중간제어기(450)와 유무선 연결되는 것이고, 상기 중간제어기(450)가 그 주변에 설치되는 복수개의 감지기(100)에 유선 연결되어 전원을 공급하게 된다.

즉, 상기 중간제어기(450)가 설치되지 않을 경우에는 감지기 각각을 현장제어기와 전선으로 유선연결하거나 감지기 각각에 통신모듈을 설치하여 현장제어기와 무선연결하여야 함으로써 시공이 불편하고 번거로운 문제가 발생할 소지가 있다.

반면, 암반의 일정 개소에 중간제어기(450)를 설치한 경우, 예로서 3개의 중간제어기를 설치한 경우에는 현장제어기와 중간제어기만을 유무선 연결하고, 중간제어기의 주변에 설치된 감지기를 중간제어기에 유선연결함으로써 시공의 불편함이나 번거로움을 해소할 수 있게 되는 장점이 있다.

그리고 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 암반의 변위 감지시에는 전류의 흐름유무를 통해 변위 여부를 감지하게 된다.

먼저, 전원이 온(ON) 상태에서 오프(OFf) 상태로의 변경을 통해 변위여부를 감지하는 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 감지기(100)의 삽입부(110)는 목재, 유리, 플라스틱 중 어느 하나로 된 일정 길이의 중공관으로 형성되어 진다.

그리고 상기 전도체(300)는 상기 삽입부(110)의 내부에 상기 양극단자 및 음극단자와 연결되게 설치되는 흑연막대나 금속선 중 어느 하나이거나, 또는 상기 삽입부(100)의 내부에 충전되는 수용액으로 구성될 수 있다.

즉, 전원이 공급된 상태에서 상기 흑연막대나 금속선이나 수용액이 양극단자와 음극단자를 연결하여 전류가 흐르도록 한 것이다.

이 상태에서 암반에 변위가 발생하여 절개된 경우에는, 그와 함께 상기 삽입부(100)가 깨지거나 절단되면서 흑연막대나 금속선이 끊어지거나 수용액이 외부로 흘러나오게 되어 전류가 통하지 않게 되는 것이며, 현장제어기(400)는 전류가 흐르지 않고 있음을 검출하게 되는 것이다.

상기 금속선은 전기전도도가 높은 구리선, 은선, 알루미늄선 등을 이용하고, 상기 수용액은 산 수용액이나 염 수용액을 이용한다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 삽입부(110)는 내부에 2개 이상의 공간이 형성된 다중관으로 형성되고, 상기 양극단자와 음극단자는 상기 다중관 중 어느 하나의 관과 연결되게 마련된다.

그리고 상기 전도체(300)는 상기 양극단자와 음극단자가 모두 연결되어 있지 않은 관이나, 또는 양극단자와 음극단자 중 어느 하나만이 연결된 관에 충전된 흑연가루, 카본가루, 수용액 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

즉, 전원이 공급되더라도 상기 흑연가루, 카본가루, 수용액이 양극단자와 음극단자를 연결하지 않은 상태에 있음으로써 전류가 흐르지 않도록 한 것이다.

이 상태에서 암반에 변위가 발생한 경우에는, 그와 함께 상기 삽입부(100)가 파열 즉, 깨지거나 절단되면서 흑연가루나 카본가루 또는 수용액이 양극단자와 음극단자를 서로 전기적으로 연결하여 전류가 흐르도록 하는 것이며, 현장제어기(400)는 전류가 흐르고 있음을 검출할 수 있는 것이다.

한편, 상기 도 3과 같이 전류가 흐르지 않은 상태에서 흐르게 되는 구조는 암반이 절개되거나 하는 경우에는 전류가 통하지 않을 가능성이 있기 때문에 도 2와 같이 전류가 온(ON) 상태에서 오프(OFF) 되는 것을 통해 암반에 변위가 일어났음을 확인하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 본 발명의 암반 붕괴 감지시스템에 따르면, 전류의 흐름유무를 통해 암반의 변위를 감지함으로써 미세한 변위 발생시에도 암반의 붕괴조짐을 정확하게 예측할 수 있게 된다.

100: 감지기 110: 삽입부
120: 결합부 150: 설치홀
200: 단자부 300: 전도체
400: 현장제어기 450: 중간제어기
500: 관리자서버

Claims (4)

1. 암반에 상호 이격되게 형성된 복수개의 설치홀(150) 각각에 설치되고, 일측에는 상기 설치홀(150) 내부로 삽입되게 마련되며 내부에 2개 이상의 공간을 갖는 다중관으로 형성되며 외부압력에 의해 파열가능한 재질로 된 삽입부(110)가 형성되며, 타측은 암반 외부로 돌출되어 암반표면에 밀착 결합되도록 단부에 결합부(120)를 형성시켜 된 복수개의 감지기(100);
   상기 결합부(120)에 설치되고, 상기 삽입부(110)를 이루는 다중관 중 동일 관 또는 서로 다른 관의 일측 단부와 타측 단부의 내측에 각각 위치되어 서로 이격되게 구비되는 양극단자(210)와 음극단자(220)가 마련된 단자부(200);
   상기 삽입부(110)의 다중관 중 상기 양극단자와 음극단자가 모두 설치된 관 내부에 구비되어 양극단자와 음극단자를 서로 전기적으로 연결시켜 주거나 상기 다중관 중 양극단자와 음극단자 중 어느 하나만이 설치된 관 내부에 구비되어 상기 삽입부(110)가 파열하는 경우에만 양극단자와 음극단자를 서로 전기적으로 연결시켜 주도록 마련되며, 흑연막대와 흑연가루와 카본가루와 수용액 중 어느 하나로 된 전도체(300);
   상기 암반의 일측에 설치되어 상기 복수개의 감지기(100)와 유무선 연결되게 마련되고, 상기 각 감지기(100)에 설치된 단자부(200)에 전원을 공급하여 단자부(200)의 전류 흐름유무를 통해 암반의 붕괴여부를 감지하는 현장제어기(400);
   여러 장소의 각 암반에 설치되는 각각의 현장제어기(400)로부터 감지정보를 전달받아 암반의 붕괴여부를 감시하도록 원격지에 설치되는 관리서버(500);
   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 암반 붕괴 감지시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 암반에는 상기 현장제어기(400)와 유무선 연결되는 중간제어기(450)가 적어도 2개 이상 설치되고, 상기 중간제어기(450) 각각은 그 주변에 설치되는 상기 감지기(100)에 유선 연결되어 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 암반 붕괴 감지시스템.
   

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