KR101776456B1 - 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 터널 내부를 선택적으로 차폐하기 위한 급속 차폐 시스템은, 상기 터널 내부를 선택적으로 차폐 가능하게 제공되는 차폐부와, 상기 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지하기 위한 유입수 감지부와, 상기 유입수 감지부에서 감지된 결과에 따라 상기 차폐부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여, 터널내 유입되는 용수 및 유입수의 수위에 따라 터널의 차폐 정도를 능동적으로 조절할 수 있다.

Description

급속 차폐 시스템 및 그 제어방법 {RAPID PROTECTION SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 터널의 시공 및 운영 중 누수, 침수 및 폭발 등에 따른 돌발 용수가 터널 내로 유입되는 것을 차폐하기 위한 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있으며, 동쪽으로는 일본과 서쪽으로는 중국이 위치하여 지리적인 이점이 존재한다. 이러한 이점을 살려 이들 국가 및 주변 국가를 연결하여 세계물류 및 관광 등 경제의 중심지로 발전되기 위하여 해저시설물의 건설이 필요한 시기이며, 현재 유럽, 일본, 중국 등 해외 건설시장에 있어서 해저터널 관련 프로젝트가 증가하고 있다.

하지만, 국내에서는 터널에 관련된 방수 연구가 거의 없었고, 해저 시설물의 관련된 연구는 더욱더 없었던 것이 사실이다.

더욱이, 해저시설물의 건설에 있어서 해저터널의 시공 및 운영 중 누수, 침수 및 테러(폭발 등)에 따른 돌발 용수 발생시 터널 내 유입수에 대한 제어용 고성능 차폐설비시스템과 이와 관련된 터널 내 수리거동 예측 기술 등에 대한 연구는 미비한 상태이며, 위와 같은 사고가 발생할 경우 시공 전반에 걸쳐 구조물 전체의 구조적 안정성까지 위험할 수 있다.

특히, 해저터널의 경우 일반 육상터널에 비하여 고수압 조건 및 지반조사의 한계성 등으로 설계 및 시공에 있어 어려움이 존재하며, 해저터널은 시공 또는 운영 중 누수, 침수 특히, 테러(폭발 등)에 따른 돌발용수(突發湧水) 발생시 터널 내 급속히 유입되는 다량의 해수에 대응하기 위한 차폐 설비를 필요로 한다.

이에 따라 최근에는 터널 시공 및 운영시 갑작스런 용수 및 이상 유입수에 대응하기 위한 차폐 설비에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 터널 시공 및 운영시 갑작스런 용수 및 이상 유입수에 효과적으로 대응할 수 있는 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 터널내 유입되는 용수 및 유입수의 수위에 따라 터널의 차폐 정도를 능동적으로 조절할 수 있는 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 터널을 급속으로 차폐시킬 수 있으며, 차폐 시간을 단축할 수 있는 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 터널의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 급속 차폐 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 터널 내부를 선택적으로 차폐하기 위한 급속 차폐 시스템은, 상기 터널 내부를 선택적으로 차폐 가능하게 제공되는 차폐부와, 상기 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지하기 위한 유입수 감지부와, 상기 유입수 감지부에서 감지된 결과에 따라 상기 차폐부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여, 터널내 유입되는 용수 및 유입수의 수위에 따라 터널의 차폐 정도를 능동적으로 조절할 수 있다.

참고로, 본 발명에서 터널이라 함은, 육상터널, 지하터널 및 해저터널을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 터널의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

차폐부는 터널 내부를 선택적으로 차폐 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 차폐부의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 차폐부는 터널 내부에서 팽창 가능하게 제공되는 팽창구조체(inflatable structure), 및 상기 팽창구조체를 팽창시키기 위한 팽창 가스를 공급하는 가스공급부를 포함할 수 있다.

팽창구조체로서는 선택적으로 수축 및 평창 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 팽창구조체의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 차폐부는 터널 내부의 일부를 차폐시키는 제1팽창구조체, 및 터널 내부의 다른 일부를 차폐시키는 제2팽창구조체를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 차폐부가 단일 팽창구조체로 구성되거나, 3개 이상의 팽창구조체를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

또한, 팽창구조체는 평상시(터널 내부에 유입수가 발생하지 않을 시) 수축된 상태(비팽창 상태)로 배치될 수 있는 바, 팽창구조체의 비팽창(non-expansion) 상태에서 팽창구조체를 터널 내벽면에 일시적으로 지지하는 지지부재가 제공될 수 있다. 지지부재는 팽창구조체의 비팽창 상태를 일시적으로 지지할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 지지부재의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

유입수 감지부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 유입수 감지부는 터널 내부로 유입된 유입수의 수위를 감지함으로써 유입수를 감지하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 유입수 감지부가 유입수의 유속 또는 유량 등을 감지함으로써 터널 내부로 유입된 유입수를 감지하는 것도 가능하다.

또한, 유입수 감지부는 터널 내부에서 서로 다른 수위를 감지하는 복수개의 수위감지센서를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 유입수 감지부는 터널 내부로 유입된 유입수의 제1수위를 감지하는 제1수위감지센서, 제1수위보다 상대적으로 높은 제2수위를 감지하는 제2수위감지센서, 제2수위보다 상대적으로 높은 제3수위를 감지하는 제3수위감지센서를 포함하여 구성될 수 있다.

제1수위감지센서 내지 제3수위감지센서는 서로 다른 수위를 감지할 수 있는 다양한 위치에 장착될 수 있다. 일 예로, 제1수위감지센서 내지 제3수위감지센서는 동일한 지점에서 서로 다른 높이에 장착되어 서로 다른 수위를 감지하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 제1수위감지센서 내지 제3수위감지센서가 서로 다른 터널 깊이(또는 터널 경사)를 갖는 서로 다른 지점에 각각 장착되어 서로 다른 수위를 감지하도록 구성되는 것도 가능하다.

제어부는 유입수 감지부에서 감지된 결과에 따라 차폐부의 작동을 제어하도록 구성된다. 일 예로, 제어부는 유입수 감지부에서 감지된 결과에 따라 팽창구조체의 팽창 정도를 조절하도록 구성될 수 있다. 참고로, 본 발명에서 제어부가 팽창구조체의 팽창 정도를 조절한다 함은, 제어부가 팽창구조체의 팽창 시점, 팽창 속도 및 팽창에 관련된 파라미터를 조절하는 것으로 이해될 수 있다.

바람직하게 제어부는 전술한 복수개의 수위감지센서에서 감지된 결과에 따라 차폐부의 작동을 단계적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제어부는, 제1수위감지센서에서 수위가 감지되면 팽창구조체의 팽창을 준비시키는 팽창 준비 단계를 수행할 수 있고, 제2수위감지센서에서 수위가 감지되면 팽창구조체를 팽창시키는 팽창 진행 단계를 수행할 수 있으며, 제3수위감지센서에서 수위가 감지되면 팽창구조체의 팽창 상태를 유지시키는 팽창 유지 단계를 수행할 수 있다.

팽창 준비 단계는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 일 예로, 팽창 준비 단계에서는 팽창구조체가 팽창되기 직전의 상태로 대기될 수 있다. 예를 들어, 팽창 준비 단계에서는 지지부재에 의한 팽창구조체의 지지 상태가 해제될 수 있으며, 지지부재의 의한 팽창구조체의 지지 상태가 해제됨에 따라 팽창구조체는 팽창되기 용이하도록 펼쳐진 형태로 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 팽창 준비 단계에서 지지부재에 의한 지지 상태를 유지하고, 가스공급부가 팽창 가스를 공급할 수 있는 직전의 상태로 대기하도록 구성하는 것도 가능하다. 다르게는 팽창 준비 단계에서 지지부재에 의한 지지 상태가 해제됨과 아울러 팽창구조체가 후술할 팽창 진행 단계보다 느린 속도로 팽창을 시작하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 제1수위감지센서에서 수위가 감지되면 터널 내부에 유입된 유입수를 배수부를 이용하여 터널 외부로 배수시킬 수 있고, 제1수위감지센서에서 수위가 감지되면 경보신호를 발생시키는 경보발생부를 포함할 수 있다. 여기서, 경보신호라 함은 통상의 음향수단에 의한 청각적 경보신호, 및 통상의 경고등에 의한 시각적 경보신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이외에도 터널 통행자 및 작업자에게 이상 유입수 발생 상황을 인지시킬 수 있는 여타 다른 다양한 경보신호가 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 터널 내부를 선택적으로 차폐 가능하게 제공되는 차폐부와, 상기 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지하기 위한 유입수 감지부를 포함하는 급속 차폐 시스템의 제어방법은, 상기 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지하는 유입수 감지단계와, 상기 유입수 감지단계에서 감지된 결과에 따라 상기 차폐부의 작동을 제어하는 차폐부 제어단계를 포함한다.

유입수 감지단계에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지할 수 있다. 일 예로, 유입수 감지단계에서는 터널 내부로 유입된 유입수의 수위를 감지함으로써 유입수를 감지할 수 있다. 경우에 따라서는 유입수 감지단계에서 유입수의 유속 또는 유량 등을 감지하거나 여타 다른 방식으로 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지하는 것도 가능하다.

일 예로, 유입수 감지단계는 터널 내부에서 제1수위를 감지하는 제1수위감지단계와, 터널 내부에서 제1수위보다 높은 제2수위를 감지하는 제2수위감지단계와, 터널 내부에서 제2수위보다 높은 제3수위를 감지하는 제3수위감지단계를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 유입수 감지단계가 제1수위감지단계를 배제하고 제2수위감지단계 및 제3수위감지단계만을 포함하는 것도 가능하다. 다르게는 유입수 감지단계가 4번 이상의 단계를 포함하는 것도 가능하다.

참고로, 차폐부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 터널을 선택적으로 차폐 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 차폐부는 터널 내부에서 팽창 가능하게 제공되는 팽창구조체(inflatable structure), 및 상기 팽창구조체를 팽창시키기 위한 팽창 가스를 공급하는 가스공급부를 포함할 수 있다. 바람직하게 차폐부는 터널 내부를 상호 협조적으로 차폐시키는 복수개의 팽창구조체를 포함하여 구성될 수 있으며, 차폐부 제어단계에서는 복수개의 팽창구조체의 팽창 정도가 함께 제어될 수 있다. 여기서, 상기 제1팽창구조체 및 제2팽창구조체가 함께 제어된다 함은, 제1팽창구조체 및 제2팽창구조체가 동시에 동일한 조건으로 팽창되는 상태, 및 제1팽창구조체 및 제2팽창구조체가 시간차를 두고 서로 다른 조건으로 순차적 팽창되는 상태를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

차폐부 제어단계에서는 유입수 감지단계에서 감지된 결과에 따라 팽창구조체의 팽창 정도를 조절하도록 구성될 수 있다. 여기서, 팽창구조체의 팽창 정도를 조절한다 함은, 팽창구조체의 팽창 시점, 팽창 속도 및 팽창에 관련된 파라미터를 조절하는 것으로 이해될 수 있다. 일 예로, 차폐부 제어단계에서는, 제1수위감지단계에서 제1수위가 감지되면 팽창구조체를 팽창 준비시키는 팽창 준비 단계와, 제2수위감지단계에서 제2수위가 감지되면 팽창구조체를 팽창시키는 팽창 진행 단계와, 제3수위감지단계에서 제3수위가 감지되면 팽창구조체의 팽창 상태를 유지시키는 팽창 유지 단계 중 어느 하나의 단계를 수행할 수 있다.

또한, 유입수 감지단계에서 터널 내부에 유입수가 감지되면, 상기 터널 내부에 유입된 유입수를 상기 터널 외부로 배수시키는 배수 단계를 포함할 수 있다. 아울러, 유입수 감지단계에서 터널 내부에 유입수가 감지되면, 경보신호를 발생시키는 경보발생단계를 포함하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 터널 시공 및 운영시 갑작스런 용수 및 이상 유입수에 효과적으로 대응할 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 터널내 유입되는 용수 및 유입수의 수위에 따라 터널의 차폐 정도를 능동적으로 조절할 수 있다. 따라서, 터널내 돌발용수와 같은 예기치 못한 사고로 인한 대규모 인적, 물적 피해 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 실질적으로 차폐가 필요하지 않은 수위가 감지되면 팽창구조체가 팽창 준비상태를 유지하고 있다가, 차폐가 필요한 수위가 감지되면 팽창구조체가 곧바로 팽창될 수 있게 함으로써, 터널을 급속으로 차폐시킬 수 있으며, 차폐 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 복수개의 팽창구조체를 이용하여 터널을 차폐시킬 수 있기 때문에 차폐 시간을 보다 단축하고, 차폐 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 터널의 침수를 차단하고 터널의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템으로서, 차폐부를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템의 설치 위치를 설명하기 위한 도면,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템으로서, 차폐부에 의한 차단 단계를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 블록도,
도 8은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템의 제어방법으로서, 유입수 감지단계 및 차폐부 제어단계를 설명하기 위한 블록도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템으로서, 차폐부를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템으로서, 차폐부에 의한 차단 단계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템은 차폐부(200), 유입수 감지부, 및 제어부(400)를 포함한다.

상기 차폐부(200)는 터널(10)의 시공 및 운영 중 누수, 침수 및 폭발 등에 따른 돌발 용수 발생시 터널(10) 내 유입수를 차폐하기 위해 제공된다.

참고로, 본 발명에서 터널(10)이라 함은, 육상터널, 지하터널 및 해저터널을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 터널(10)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

상기 차폐부(200)는 터널(10) 내부를 선택적으로 차폐 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 차폐부(200)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 상기 차폐부(200)는 터널(10) 내부를 상호 협조적으로 차폐시키는 제1차폐부(210) 및 제2차폐부(220)를 포함할 수 있으며, 제1차폐부(210) 및 제2차폐부(220)는 각각 터널(10) 내부에서 팽창 가능하게 제공되는 팽창구조체(inflatable structure), 및 상기 팽창구조체를 팽창시키기 위한 팽창 가스를 공급하는 가스공급부를 포함할 수 있다.

상기 팽창구조체는 평상시(터널 내부에 유입수가 발생하지 않을 시) 수축된 상태로 배치되어 있다가, 유입수가 발생되면 가스공급부로부터 팽창 가스가 공급됨에 따라 팽창되며 터널(10) 내부를 차단하도록 구성된다.

상기 팽창구조체로서는 선택적으로 수축 및 평창 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 팽창구조체의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

바람직하게 상기 팽창구조체는 플렉시블한 구조로 제공되어 터널(10)의 단면 형태에 대응되게 팽창될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 팽창구조체는 가볍고, 이동 및 취급이 용이한 구조로 제작될 수 있으며, 내압에 의해 충분한 구조형태를 유지하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 팽창구조체는 터널(10)의 종류 및 특성에 따라 다양한 형태와 크기로 팽창되도록 구성되는 것이 바람직하고, 최소의 부피로 설치될 수 있는 재료강성을 갖도록 제작되는 것이 바람직하다. 일 예로, 팽창구조체는 통상의 패브릭(fabric) 재질로 제작될 수 있으며, 팽창구조체의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설치 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

이하에서는 차폐부(200)가 터널(10) 내부를 상호 협조적으로 차폐시키는 복수개의 팽창구조체를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 일 예로, 상기 차폐부(200)는 상기 터널(10) 내부의 일부를 차폐시키는 제1팽창구조체(212), 및 상기 터널(10) 내부의 다른 일부를 차폐시키는 제2팽창구조체(222)를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 차폐부가 단일 팽창구조체로 구성되거나, 3개 이상의 팽창구조체를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

아울러, 상기 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)는 터널(10) 내부에 유입수가 발생될 시 후술할 제어부(400)에 의해 함께 제어되도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)가 함께 제어된다 함은, 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)가 동시에 동일한 조건(예를 들어, 팽창 가스 공급 조건)으로 팽창되는 상태, 및 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)가 시간차를 두고 서로 다른 조건으로 순차적 팽창되는 상태를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

상기 가스공급부는 팽창구조체를 팽창시키기 위한 팽창 가스(예를 들어, 공기)를 공급 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 가스공급부가 제1팽창구조체(212)에 팽창 가스를 공급하기 위한 제1가스공급부(214), 및 제2팽창구조체(222)에 팽창 가스를 공급하기 위한 제2가스공급부(224)를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 제1가스공급부(214) 및 제2가스공급부(224)는 통상의 공기펌프 등을 이용하여 구성될 수 있으며, 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)에 팽창 가스를 공급할 수 있다면, 제1가스공급부(214) 및 제2가스공급부(224)가 여타 다른 장비 및 구조를 이용하여 구성되는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 상기 팽창구조체는 평상시(터널 내부에 유입수가 발생하지 않을 시) 수축된 상태(비팽창 상태)로 배치될 수 있는 바, 상기 팽창구조체의 비팽창(non-expansion) 상태에서 팽창구조체를 터널(10) 내벽면에 일시적으로 지지하는 지지부재(216,226)가 제공될 수 있다.

상기 지지부재(216,226)는 팽창구조체의 비팽창 상태를 일시적으로 지지할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 지지부재(216,226)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 지지부재(216,226)로서는 통상의 망(net)이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 지지부재로서 통상의 플레이트 또는 프레임을 사용하거나, 망과 프레임 또는 여타 다른 부재를 조합한 구조물을 이용하는 것도 가능하다.

참고로, 전술한 팽창구조체의 설치 위치 및 갯수는 터널(10)의 특성 및 설계 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 터널(10) 내 팽창구조체의 설치 위치에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

바람직하게, 도 3을 참조하면, 상기 팽창구조체는 리스크 시나리오상 요구되는 지점(예를 들어, 크로스오버 전후방), 터널(10) 단면이 작은 지점, 해수에 의한 영향을 최소할 수 있는 지점, 지반조건이 상대적으로 양호한 지점, 설치 및 유지관리가 용이한 지점, 구난역과 근접한 지역, 터널(10)구조물의 구조적 강성이 큰 지점(예를 들어, 횡갱 위치) 등에 설치될 수 있다. 경우에 따라서는 전술한 위치 외에도 차폐 시설이 필요한 위치라면 여타 다른 위치에 팽창구조체를 설치하는 것이 가능하다.

상기 유입수 감지부는 터널(10) 내부로 유입되는 유입수를 감지하기 위해 제공된다.

상기 유입수 감지부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 터널(10) 내부로 유입되는 유입수를 감지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 유입수 감지부는 터널(10) 내부로 유입된 유입수의 수위를 감지함으로써 유입수를 감지하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 유입수 감지부가 유입수의 유속 또는 유량 등을 감지함으로써 터널 내부로 유입된 유입수를 감지하는 것도 가능하다.

이하에서는 상기 유입수 감지부가 터널(10) 내부에서 서로 다른 수위를 감지하는 복수개의 수위감지센서를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 일 예로, 상기 유입수 감지부는 상기 터널(10) 내부로 유입된 유입수의 제1수위를 감지하는 제1수위감지센서(310), 상기 제1수위보다 상대적으로 높은 제2수위를 감지하는 제2수위감지센서(320), 상기 제2수위보다 상대적으로 높은 제3수위를 감지하는 제3수위감지센서(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1수위감지센서(310) 내지 제3수위감지센서(330)는 서로 다른 수위를 감지할 수 있는 다양한 위치에 장착될 수 있다. 일 예로, 상기 제1수위감지센서(310) 내지 제3수위감지센서(330)는 동일한 지점에서 서로 다른 높이에 장착되어 서로 다른 수위를 감지하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 제1수위감지센서 내지 제3수위감지센서가 서로 다른 터널 깊이(또는 터널 경사)를 갖는 서로 다른 지점에 각각 장착되어 서로 다른 수위를 감지하도록 구성되는 것도 가능하다.

상기 제1수위감지센서(310) 내지 제3수위감지센서(330)로서는 수위를 감지 가능한 통상의 센서가 사용될 수 있으며, 상기 제1수위감지센서(310) 내지 제3수위감지센서(330)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 제1수위감지센서(310) 내지 제3수위감지센서(330)로서는 통상의 전도식, 플로트 레벨(float level)식, 오뚜기식, 전자식, 초음파식 센서가 사용될 수 있다.

상기 제어부(400)는 유입수 감지부에서 감지된 결과에 따라 차폐부(200)의 작동을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제어부(400)는 유입수 감지부에서 감지된 결과에 따라 팽창구조체의 팽창 정도를 조절하도록 구성될 수 있다.

참고로, 본 발명에서 상기 제어부(400)가 팽창구조체의 팽창 정도를 조절한다 함은, 제어부(400)가 팽창구조체의 팽창 시점, 팽창 속도 및 팽창에 관련된 파라미터를 조절하는 것으로 이해될 수 있다.

바람직하게 상기 제어부(400)는 전술한 복수개의 수위감지센서에서 감지된 결과에 따라 차폐부(200)의 작동을 단계적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제어부(400)는 제1수위감지센서(310) 내지 제3수위감지센서(330)의 감지 결과에 따라 팽창구조체의 팽창 정도를 단계적으로 제어할 수 있다.

이하에서는 상기 제어부(400)가 제1수위감지센서(310) 내지 제3수위감지센서(330)의 감지 결과에 따라 팽창구조체의 팽창 준비 단계, 팽창 진행 단계, 및 팽창 유지 단계를 수행하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 제어부가 팽창 준비 단계 없이 곧바로 팽창 진행 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 다르게는 제어부가 4번 이상의 단계로 팽창구조체의 팽창 정도를 제어하는 것도 가능하다.

도 4를 참조하면, 상기 제1수위감지센서(310)에서 수위가 감지되면 제어부(400)는 팽창구조체의 팽창을 준비시키는 팽창 준비 단계를 수행할 수 있다.

상기 팽창 준비 단계에서는 팽창구조체가 팽창되기 직전의 상태로 대기될 수 있다. 일 예로, 상기 팽창 준비 단계에서는 지지부재(216,226)에 의한 팽창구조체의 지지 상태가 해제될 수 있으며, 지지부재(216,226)의 의한 팽창구조체의 지지 상태가 해제됨에 따라 팽창구조체는 팽창되기 용이하도록 펼쳐진 형태로 배치될 수 있다.

참고로, 본 발명의 실시예에서는 팽창 준비 단계에서 지지부재(216,226)에 의한 팽창구조체의 지지 상태가 해제되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 팽창 준비 단계에서 지지부재에 의한 지지 상태를 유지하고, 가스공급부가 팽창 가스를 공급할 수 있는 직전의 상태로 대기하도록 구성하는 것도 가능하다. 다르게는 팽창 준비 단계에서 지지부재에 의한 지지 상태가 해제됨과 아울러 팽창구조체가 후술할 팽창 진행 단계보다 느린 속도로 팽창을 시작하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1수위감지센서(310)에서 수위가 감지되면 터널(10) 내부에 유입된 유입수를 터널(10) 외부로 배수시킬 수 있다. 이를 위해 터널(10) 내부에는 유입수를 외부로 배수하기 위한 통상의 배수부(500)가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1수위감지센서(310)에서 수위가 감지되면 경보신호를 발생시키는 경보발생부(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 경보신호라 함은 통상의 음향수단에 의한 청각적 경보신호, 및 통상의 경고등에 의한 시각적 경보신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이외에도 터널(10) 통행자 및 작업자에게 이상 유입수 발생 상황을 인지시킬 수 있는 여타 다른 다양한 경보신호가 이용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 제2수위감지센서(320)에서 수위가 감지되면 제어부(400)는 팽창구조체를 팽창시키는 팽창 진행 단계를 수행할 수 있다.

상기 팽창 진행 단계에서는 팽창구조체가 최대한 빠르게 급속 팽창될 수 있도록 제어부(400)는 가스공급부가 최대의 출력으로 팽창 가스를 공급하도록 제어할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 제3수위감지센서(330)에서 수위가 감지되면 제어부(400)는 팽창구조체의 팽창 상태를 유지시키는 팽창 유지 단계를 수행할 수 있다.

상기 팽창 유지 단계에서는 팽창구조체의 팽창이 완료되어 팽창구조체가 터널(10)의 단면 형태에 대응하는 구조형태를 가질 수 있으며, 제어부(400)는 팽창구조체가 구조형태를 유지 가능한 내압을 유지하도록 가스공급부를 제어할 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 8은 본 발명에 따른 급속 차폐 시스템의 제어방법으로서, 유입수 감지단계 및 차폐부(200) 제어단계를 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, 터널(10) 내부를 선택적으로 차폐 가능하게 제공되는 차폐부(200)와, 상기 터널(10) 내부로 유입되는 유입수를 감지하기 위한 유입수 감지부를 포함하는 급속 차폐 시스템의 제어방법은, 상기 터널(10) 내부로 유입되는 유입수를 감지하는 유입수 감지단계(S10)와, 상기 유입수 감지단계에서 감지된 결과에 따라 차폐부(200)의 작동을 제어하는 차폐부(200) 제어단계(S20)를 포함한다.

단계 1:

먼저, 상기 터널(10) 내부로 유입되는 유입수를 감지한다.(S10)

상기 유입수 감지단계(S10)에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 터널(10) 내부로 유입되는 유입수를 감지할 수 있다. 일 예로, 유입수 감지단계(S10)에서는 터널(10) 내부로 유입된 유입수의 수위를 감지함으로써 유입수를 감지할 수 있다. 경우에 따라서는 유입수 감지단계에서 유입수의 유속 또는 유량 등을 감지하거나 여타 다른 방식으로 터널 내부로 유입되는 유입수를 감지하는 것도 가능하다.

일 예로, 상기 유입수 감지단계(S10)는 터널(10) 내부에서 제1수위를 감지하는 제1수위감지단계(S12)와, 터널(10) 내부에서 제1수위보다 높은 제2수위를 감지하는 제2수위감지단계(S14)와, 터널(10) 내부에서 제2수위보다 높은 제3수위를 감지하는 제3수위감지단계(S16)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 유입수 감지단계가 제1수위감지단계를 배제하고 제2수위감지단계 및 제3수위감지단계만을 포함하는 것도 가능하다. 다르게는 유입수 감지단계가 4번 이상의 단계를 포함하는 것도 가능하다.

단계 2:

다음, 상기 유입수 감지단계에서 감지된 결과에 따라 차폐부(200)의 작동을 제어한다.(S20)

참고로, 상기 차폐부(200)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 터널(10)을 선택적으로 차폐 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 차폐부(200)는 터널(10) 내부에서 팽창 가능하게 제공되는 팽창구조체(inflatable structure), 및 상기 팽창구조체를 팽창시키기 위한 팽창 가스를 공급하는 가스공급부를 포함할 수 있다. 바람직하게 상기 차폐부(200)는 터널(10) 내부를 상호 협조적으로 차폐시키는 복수개의 팽창구조체를 포함하여 구성될 수 있으며, 차폐부(200) 제어단계에서는 복수개의 팽창구조체의 팽창 정도가 함께 제어될 수 있다. 여기서, 상기 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)가 함께 제어된다 함은, 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)가 동시에 동일한 조건(예를 들어, 팽창 가스 공급 조건)으로 팽창되는 상태, 및 제1팽창구조체(212) 및 제2팽창구조체(222)가 시간차를 두고 서로 다른 조건으로 순차적 팽창되는 상태를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

일 예로, 상기 차폐부(200) 제어단계(S20)에서는 유입수 감지단계에서 감지된 결과에 따라 팽창구조체의 팽창 정도를 조절하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 팽창구조체의 팽창 정도를 조절한다 함은, 팽창구조체의 팽창 시점, 팽창 속도 및 팽창에 관련된 파라미터를 조절하는 것으로 이해될 수 있다.

바람직하게 상기 차폐부(200) 제어단계(S20)에서는 복수개의 수위감지단계에서 감지된 결과(유입수의 수위에 따라)에 따라 팽창구조체의 팽창 정도를 단계적으로 제어할 수 있다. 일 예로, 상기 차폐부(200) 제어단계(S20)에서는, 상기 제1수위감지단계(S12)에서 제1수위가 감지되면 팽창구조체를 팽창 준비시키는 팽창 준비 단계(S22)와, 상기 제2수위감지단계(S14)에서 제2수위가 감지되면 팽창구조체를 팽창시키는 팽창 진행 단계(S24)와, 상기 제3수위감지단계(S16)에서 제3수위가 감지되면 팽창구조체의 팽창 상태를 유지시키는 팽창 유지 단계(S26) 중 어느 하나의 단계를 수행할 수 있다.

상기 팽창 준비 단계(S22)에서는 팽창구조체가 팽창되기 직전의 상태로 대기될 수 있다. 일 예로, 상기 팽창 준비 단계에서는 지지부재(도 2의 216,226 참조)에 의한 팽창구조체의 지지 상태가 해제될 수 있으며, 지지부재(216,226)의 의한 팽창구조체의 지지 상태가 해제됨에 따라 팽창구조체는 팽창되기 용이하도록 펼쳐진 형태로 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 팽창 준비 단계에서 지지부재에 의한 지지 상태를 유지하고, 가스공급부가 팽창 가스를 공급할 수 있는 직전의 상태로 대기하도록 구성하는 것도 가능하다. 다르게는 팽창 준비 단계에서 지지부재에 의한 지지 상태가 해제됨과 아울러 팽창구조체가 후술할 팽창 진행 단계보다 느린 속도로 팽창을 시작하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 유입수 감지단계에서 터널(10) 내부에 유입수가 감지되면, 상기 터널(10) 내부에 유입된 유입수를 상기 터널(10) 외부로 배수시키는 배수 단계를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 유입수 감지단계에서 터널(10) 내부에 유입수가 감지되면, 경보신호를 발생시키는 경보발생단계를 포함하는 것도 가능하다.

상기 팽창 진행 단계(S24)에서는 팽창구조체가 최대한 빠르게 급속 팽창될 수 있도록 가스공급부가 최대의 출력으로 팽창 가스를 공급할 수 있다.

상기 팽창 유지 단계(S26)에서는 팽창구조체의 팽창이 완료되어 팽창구조체가 터널(10)의 단면 형태에 대응하는 구조형태를 가질 수 있으며, 팽창구조체는 구조형태를 유지할 수 있도록 내압이 일정하게 유지될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

200 : 차폐부 210 : 제1차폐부
212 : 제1팽창구조체 214 : 제1가스공급부
220 : 제2차폐부 222 : 제2팽창구조체
224 : 제2가스공급부 310 : 제1수위감지센서
320 : 제2수위감지센서 330 : 제3수위감지센서
400 : 제어부 500 : 배수부
600 : 경보발생부

Claims (17)

1. 터널 내부를 선택적으로 차폐하기 위한 급속 차폐 시스템에 있어서,
   상기 터널 내부를 선택적으로 차폐 가능하게 제공되되, 상기 터널의 내부 형태에 대응하여 상기 터널의 내벽면에 밀착되도록 풍선 형태로 팽창되며 상기 터널의 내부 공간을 전체적으로 차단하는 팽창구조체(inflatable structure)와, 상기 팽창구조체를 팽창시키기 위한 팽창 가스를 공급하는 가스공급부를 포함하는 차폐부와;
   상기 팽창구조체의 비팽창(non-expansion) 상태에서 상기 팽창구조체를 상기 터널 내벽면에 지지하는 지지부재와;
   상기 터널 내부로 유입되는 유입수의 제1수위를 감지하는 제1수위감지센서와, 상기 제1수위보다 상대적으로 높은 제2수위를 감지하는 제2수위감지센서와, 상기 제2수위보다 상대적으로 높은 제3수위를 감지하는 제3수위감지센서를 포함하는 유입수 감지부와;
   상기 제1수위감지센서 내지 상기 제3수위감지센서의 감지 결과에 따라 상기 팽창구조체의 팽창 정도를 단계적으로 조절하되, 상기 제1수위감지센서에서 수위가 감지되면 상기 지지부재에 의한 팽창구조체의 지지 상태를 해제하면서 상기 팽창구조체의 팽창을 준비시키는 팽창 준비 단계를 수행하고, 상기 제2수위감지센서에서 수위가 감지되면 상기 팽창구조체를 팽창시키는 팽창 진행 단계를 수행하며, 상기 제3수위감지센서에서 수위가 감지되면 상기 팽창구조체의 팽창 상태를 유지시키는 팽창 유지 단계를 수행하는 제어부를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 급속 차폐 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 차폐부는 상기 터널 내부를 상호 협조적으로 차폐시키는 복수개의 팽창구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 차폐 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 차폐부는,
   상기 터널 내부의 일부를 차폐시키는 제1팽창구조체와;
   상기 터널 내부의 다른 일부를 차폐시키는 제2팽창구조체를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 급속 차폐 시스템.
   
4. 터널의 내부 형태에 대응하여 상기 터널의 내벽면에 밀착되도록 풍선 형태로 팽창되며 상기 터널의 내부 공간을 전체적으로 차단하는 팽창구조체(inflatable structure)와, 상기 팽창구조체를 팽창시키기 위한 팽창 가스를 공급하는 가스공급부를 포함하며 상기 터널 내부를 선택적으로 차폐 가능하게 제공되는 차폐부와, 상기 팽창구조체의 비팽창(non-expansion) 상태에서 상기 팽창구조체를 상기 터널 내벽면에 지지하는 지지부재와, 상기 터널 내부로 유입되는 유입수의 수위를 감지하기 위한 유입수 감지부를 포함하는 급속 차폐 시스템의 제어방법에 있어서,
   상기 터널 내부로 유입되는 유입수의 수위를 감지하되, 상기 터널 내부에서 제1수위를 감지하는 제1수위감지단계와, 상기 터널 내부에서 상기 제1수위보다 높은 제2수위를 감지하는 제2수위감지단계와, 상기 터널 내부에서 상기 제2수위보다 높은 제3수위를 감지하는 제3수위감지단계를 포함하는 유입수 감지단계와;
   상기 유입수의 수위에 따라 상기 팽창구조체의 팽창 정도를 단계적으로 제어하되, 상기 제1수위감지단계에서 상기 제1수위가 감지되면 상기 지지부재에 의한 팽창구조체의 지지 상태를 해제하면서 상기 팽창구조체를 팽창 준비시키는 팽창 준비 단계와, 상기 제2수위감지단계에서 상기 제2수위가 감지되면 상기 팽창구조체를 팽창시키는 팽창 진행 단계와, 상기 제3수위감지단계에서 상기 제3수위가 감지되면 팽창구조체의 팽창 상태를 유지시키는 팽창 유지 단계 중 어느 하나의 단계를 수행하는 차폐부 제어단계를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 급속 차폐 시스템의 제어방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 유입수 감지단계에서 상기 터널 내부에 유입수가 감지되면,
   상기 터널 내부에 유입된 유입수를 상기 터널 외부로 배수시키는 배수 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 차폐 시스템의 제어방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 유입수 감지단계에서 상기 터널 내부에 유입수가 감지되면,
   경보신호를 발생시키는 경보발생단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 차폐 시스템의 제어방법.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 차폐부는 상기 터널 내부를 상호 협조적으로 차폐시키는 복수개의 팽창구조체를 포함하여 제공되며,
   상기 차폐부 제어단계에서는 상기 복수개의 팽창구조체의 팽창 정도가 함께 제어되는 것을 특징으로 하는 급속 차폐 시스템의 제어방법.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제

Images