KR101786628B1

KR101786628B1 - 사면붕괴 예측시스템

Info

Publication number: KR101786628B1
Application number: KR1020160029645A
Authority: KR
Inventors: 김용성; 박성용
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-10-18
Also published as: KR20170106035A

Abstract

본 발명은 면표층의 거동을 감지하기 위한 사면붕괴 예측시스템에 관한 것으로서, 특히 외주면 양측에 길이방향으로 길게 삽입홈이 형성된 표층변형률봉과, 상기 표층변형률봉의 삽입홈에 일정간격으로 설치되는 다수의 스트레인 게이지와, 상기 표층변형률봉의 하단에 연결되어 사면에 관입 설치되는 관입부와, 상기 스트레인 게이지의 외측면에 밀착되도록 부착되는 보호테이프와, 상기 보호테이프의 외측면에 권취되는 절연테이프와, 상기 절연테이프가 권취된 표층변형률봉의 외측면을 둘러싸는 열수축 튜브를 포함하는 사면계측센서와; 상기 사면계측센서가 측정한 데이터를 전송받아 저장하는 데이터 로거와; 상기 사면계측센서와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하고, 상기 데이터 로거로부터 저장된 데이터를 전송받아 사면의 변형거동을 분석하는 제어부와; 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸되는 점멸등과, 사면의 변형이 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시키는 부저로 구성된 경보기를 포함하여 구성되어, 지반에 쉽게 꽂을 수 있고 제작이 용이하며 그 제조단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

사면붕괴 예측시스템{Prediction Method of Slope Failure}

본 발명은 사면붕괴 예측시스템에 관한 것으로서, 특히 설치를 용이하게 할 수 있고 그 구조가 간단하며 사면재해에 대한 대피시간을 확보할 수 있는 사면붕괴 예측시스템에 관한 것이다.

산지가 많은 우리나라의 지형적 특성에 따라 산업ㆍ주거단지 개발 및 도로건설에 따라 발생된 사면이 많이 분포한다. 또한 연평균 강우량의 2/3 정도가 한 시기에 집중되는 기후 특성 때문에 사면의 붕괴가 자주 발생하고 있다.

사면붕괴는 국민안전과 재산에 막대한 피해를 발생시키므로 그동안 산사태나 사면 붕괴에 의한 피해를 줄이려는 노력을 진행해오고 있음에도 불구하고 기상이변 등에 의한 사면재해가 증가되고 있는 실정이다. 또한 지형적, 기후적 특성으로 인해 매해 여름에 내리는 집중호우 및 태풍과 같은 기상이변으로 인하여 사면붕괴사고에 대한 예측과 예방이 쉽지 않은 게 현실이다.

최근 사면의 붕괴를 사전에 감지하여 피해를 줄이고자 하는 연구가 진행 중에 있다. 우리나라에서도 방재에 대한 관심이 높아짐으로 인해 사면에 관련된 여러 자동화 계측시스템이 개발, 사용되고 있다.

그러나, 지금까지 제시된 대부분의 사면계측시스템은 그 실효성에 의문이 들 뿐만 아니라 생소하고 어려운 용어로 표현되는 복잡한 시스템 구조를 가지고 있으며, 설치가 복잡하고 사용이 어려운 문제점이 있다.

출원번호:10-2004-0024491 (등록번호:10-0658494, 발명의 명칭:사면 계측 장치, 계측 시스템 및 계측 방법)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가격이 저렴하고 사면에 설치가 용이하며 사면재해에 대한 충분한 대피시간을 확보할 수 있는 사면붕괴 예측시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템은 사면표층의 거동을 감지하기 위한 것으로서; 외주면 양측에 길이방향으로 길게 삽입홈이 형성된 표층변형률봉과, 상기 표층변형률봉의 삽입홈에 일정간격으로 설치되는 다수의 스트레인 게이지와, 상기 표층변형률봉의 하단에 연결되어 사면에 관입 설치되는 관입부와, 상기 스트레인 게이지의 외측면에 밀착되도록 부착되는 보호테이프와, 상기 보호테이프의 외측면에 권취되는 절연테이프와, 상기 절연테이프가 권취된 표층변형률봉의 외측면을 둘러싸는 열수축 튜브를 포함하는 사면계측센서와; 상기 사면계측센서가 측정한 데이터를 전송받아 저장하는 데이터 로거와; 상기 사면계측센서와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하고, 상기 데이터 로거로부터 저장된 데이터를 전송받아 사면의 변형거동을 분석하는 제어부와; 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸되는 점멸등과, 사면의 변형이 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시키는 부저로 구성된 경보기를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 관입부는 하측으로 갈수록 지름이 작아지는 원추형으로 형성되되, 상기 표층변형률봉의 하단에 나선결합되고, 외측면에 나선이 형성된다.

그리고, 상기 제어부는 상기 사면계측센서에 전원을 일정시간 간격으로 간헐적으로 공급하되, 사면의 변형이 일정값 이상일 때가 일정값 미만일 때보다 더 자주 공급한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 사면붕괴 예측시스템은 봉 형태로 제작되어 사면에 설치가 용이할 뿐만 아니라 관입부가 원추형으로 되어 있고 외주면에 나선이 형성되어 단단한 지반에도 쉽게 꽂을 수 있는 이점이 있다.

또한, 표층변형률봉에 일정깊이의 삽입홈을 형성시키고 그 삽입홈 내에 스트레인 게이지를 삽입하기 때문에, 스트레인 게이지가 외부로 돌출되지 않아서 사면계측센서를 사면에 설치할 때 스트레인 게이지가 파손되는 것을 예방할 수 있고, 더불어 보호테이프나 절연테이프 및 열수축 튜브 등이 감싸고 있어서 스트레인 게이지를 충분히 보호할 수 있는 이점이 있다.

또한, 점멸등에 의해 1차 경고를 하고 이후 부저에 의해 2차 경고를 함으로써 사면재해에 대한 대피시간을 확보할 수 있는 이점이 있다.

또한, 간단한 구조로 되어 있고 그 부품수도 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 가격도 저렴한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템을 보인 블록도.
도 2a 내지 2d는 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템의 계측센서를 제작하는 과정을 보인 도.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템의 사면계측센서가 설치된 모습과 사면계측센서에 경보기가 설치된 모습을 보인 도.

이하, 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템을 보인 블록도이고, 도 2a 내지 2d는 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템의 계측센서를 제작하는 과정을 보인 도이며, 도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템의 사면계측센서가 설치된 모습과 사면계측센서에 경보기가 설치된 모습을 보인 도이다.

본 발명에 의한 사면붕괴 예측시스템은 사면표층의 거동을 감지하기 위한 것으로서, 사면재해가 발생하기 전에 인명과 재산을 대피시키는 방재개념을 적극적으로 반영한 것이다.

이러한 본 발명은 사면계측센서(10)와, 상기 사면계측센서(10)와 전기적으로 연결된 데이터 로거(20)와, 상기 표층변형률봉(11) 및 데이터 로거(20)와 전기적으로 연결된 제어부(30)와, 상기 제어부(30)에 전기적으로 연결된 경보기(40)를 포함하여 구성된다.

상기 사면계측센서(10)는 표층변형률봉(11)과, 상기 표층변형률봉(11)에 설치되는 다수의 스트레인 게이지(12)와, 상기 표층변형률봉(11)의 하단에 연결되는 관입부(13)와, 상기 표층변형률봉(11)의 외측면에 부착되는 보호테이프(14)와, 상기 보호테이프(14)의 외측면에 권취되는 절연테이프(15)와, 상기 표층변형률봉(11)의 외측면을 둘러싸는 열수축 튜브(16)로 구성된다.

상기 표층변형률봉(11)은 길이가 600mm, 지름이 8mm 정도이고 그 재질이 듀랄루민으로 이루어지며, 외주면 양측에 길이방향으로 길게 삽입홈(11a)이 형성된다. 이러한 표층변형률봉(11)은 사면에 설치되었을 때 상단 30mm 정도를 제외하고 나머지 부분이 사면에 매몰된다.

상기 삽입홈(11a)은 상기 표층변형률봉(11)의 외측면에 1mm 정도의 깊이로 형성된다.

상기 스트레인 게이지(12)는 접착제를 사용하여 상기 표층변형률봉(11)의 삽입홈(11a)에 일정간격으로 설치 고정된다. 이러한 스트레인 게이지(12)는 사면에 변위가 발생되면 휨변형이 발생되는 것으로서, 스트레인 게이지(12)에 발생되는 휨변형을 측정하여 사면의 변형거동을 분석한다. 본 발명에서는 상기 스트레인 게이지(12)를 한쪽 삽입홈(11a)에 일정간격으로 4개를 설치하고 나머지 삽입홈(11a)에 다시 일정간격으로 4개를 설치하여 총 8개를 설치한다. 그리고, 스트레인 게이지(12)에는 데이터 로거(20)나 제어부(30) 등과 연결되기 위한 와이어나 데이터 전송용 케이블 등이 연결된다.

상기 관입부(13)는 상기 표층변형률봉(11)의 하단에 나선결합방식으로 연결되어 사면에 관입 설치된다. 이러한 관입부(13)는 하측으로 갈수록 지름이 작아지는 원추형으로 형성된다. 그리고, 관입부(13)는 외측면에 일정간격으로 홈을 형성시키거나 나선을 형성시킨다. 따라서, 관입부(13)는 연약지반 뿐만 아니라 단단한 지반에도 용이하게 삽입되어 고정될 수 있다.

상기 보호테이프(14)는 상기 표층변형률봉(11)의 외측면에 부착되는 것으로서, 좀 더 자세히는 상기 스트레인 게이지(12)의 외측면에 밀착되도록 부착하여 스트레인 게이지(12)가 표층변형률봉(11)에 더욱 견고하게 부착될 수 있도록 한다.

상기 절연테이프(15)는 상기 보호테이프(14)의 외측면에 권취되어 상기 스트레인 게이지(12)를 보호하는 기능을 한다. 표층변형률봉(11)과 상기 표층변형률봉(11)에 접착제로 부탁된 스트레인 게이지(12)의 부착성을 증진시키기 위하여 건조로에서 24시간동안 100℃의 온도로 건조시키는데, 이때 스트레인 게이지(12)가 열에 의해 손상되지 않도록 절연테이프(15)로 감싸준다.

상기 열수축 튜브(16)는 내후성을 갖는 외부피복재로 상기 스트레인 게이지(12)가 손상되지 않도록 상기 관입부(13)를 제외한 표층변형률봉(11)의 외측면 전체를 둘러싸도록 설치된다. 지반 관입시 표층변형률봉(11)이 파손될 위험을 예방하고 스트레인 게이지(12)를 비롯한 와이어나 데이터 전송용 케이블이 파단되는 것을 예방하기 위하여 열수축 튜브(16)를 설치한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 사면계측센서(10)는 사면에 대하여 수직으로 설치된다.

상기 데이터 로거(20)는 상기 사면계측센서(10)가 측정한 데이터를 전송받아 저장한다.

상기 제어부(30)는 상기 사면계측센서(10)와 전기적으로 연결되어 사면계측센서(10)에 전원을 공급하고, 상기 데이터 로거(20)로부터 저장된 데이터를 전송받아 사면의 변형거동을 분석한다.

이러한 제어부(30)는 상기 사면계측센서(10)에 전원을 공급할 때 지속적으로 공급하지 않고, 일정시간 간격으로 간헐적으로 전원을 공급한다. 이렇게 간헐적으로 전원을 공급하다가 사면의 변형이 일정값 이상이면 더 자주 전원을 공급한다. 즉 사면의 변형값 중 일정값을 기준으로 미리 설정해 놓은 다음, 데이터 로거(20)로부터 전송받은 데이터를 분석하여 획득된 값이 일정값 미만이면 처음 간격으로 계속 간헐적으로 전원을 공급하고, 일정값 이상이 되면 일정값 미안일 때보다 더 자주 전원을 공급하는 것이다. 이로써 작은 용량의 배터리로 더 오랫동안 사면의 변형거동에 대한 지속적인 측정이 가능하면서, 동시에 위험상황이 되었을 때는 더 자주 측정을 할 수 있게 되어 신속한 대처가 가능하다.

상기 경보기(40)는 상기 표층변형률봉(11)의 상단에 설치되는 것으로서, 상기 제어부(30)와 전기적으로 연결된다. 이러나 경보기(40)는 점멸등(41)과, 부저(42)로 구성된다.

상기 점멸등(41)은 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸된다. 부연하면 제어부(30)에는 사면의 변형에 대한 제1임계값이 설정되어 있는데, 사면계측센서(10)가 측정한 사면의 변형이 제1임계값 이상이 되면 제어부(30)가 점멸등(41)에 신호를 보내어 주기적으로 점멸되게 하는 것이다.

상기 부저(42)는 사면의 변형이 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시킨다. 부연하면 제어부(30)에는 앞서 기재한 것처럼 사면의 변형에 대한 제1임계값이 미리 설정되어 있고, 더불어 사면의 변형에 대한 제2임계값이 미리 설정되어 있다. 제2임계값은 제1임계값보다 큰 값인데 이것은 사면의 변형이 제1임계값일 때보다 더 크다는 것을 의미한다. 따라서 사면의 변형이 제2임계값 이상이 되면 제어부(30)가 부저(42)에 신호를 보내어 강하게 경고음을 울리도록 한다.

이렇게 점멸등(41)과 부저(42) 2단계로 경보를 함으로써 사면재해에 대한 대피시간을 확보할 수 있다.

10: 사면계측센서 11: 표층변형률봉
11a: 삽입홈 12: 스트레인 게이지
13: 관입부 14: 보호테이프
15: 절연테이프 16: 열수축 튜브
20: 데이터 로거 30: 제어부
40: 경보기 41: 점멸등
42: 부저

Claims

사면에 대하여 수직으로 설치되는 사면계측센서(10)와, 상기 사면계측센서(10)가 측정한 데이터를 전송받아 저장하는 데이터 로거(20)와, 상기 사면계측센서(10)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하고 상기 데이터 로거(20)로부터 저장된 데이터를 전송받아 사면의 변형거동을 분석하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)에 전기적으로 연결된 경보기(40)로 구성되어 사면표층의 거동을 감지하기 위한 것으로서,
상기 사면계측센서(10)는 외주면 양측에 길이방향으로 길게 삽입홈(11a)이 형성되고 상단에 상기 경보기(40)가 설치된 표층변형률봉(11)과;
상기 표층변형률봉(11)의 삽입홈(11a)에 일정간격으로 설치되되 표층변형률봉(11)에 접착제로 부착된 후 100℃의 온도로 건조되는 다수의 스트레인 게이지(12)와;
상기 표층변형률봉(11)의 하단에 나선결합되고 외측면에 나선이 형성되며 하측으로 갈수록 지름이 작아지는 원추형으로 형성되어 사면에 관입 설치되는 관입부(13)와;
상기 표층변형률봉(11)의 외측면에 부착되되 상기 스트레인 게이지(12)의 외측면에 밀착되는 보호테이프(14)와;
상기 보호테이프(14)의 외측면에 권취되어 상기 스트레인 게이지(12)가 100℃의 온도로 건조될 때 열에 의해 손상되는 것을 방지하는 절연테이프(15)와;
상기 관입부(13)를 제외한 표층변형률봉(11)의 외측면 전체를 둘러싸는 열수축 튜브(16);로 구성된 것을 특징으로 하는 사면붕괴 예측시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 경보기(40)는 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸하는 점멸등(41)과;
사면의 변형이 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시키는 부저(42);로 구성된 것을 특징으로 하는 사면붕괴 예측시스템.
삭제
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(30)는 상기 사면계측센서(10)에 전원을 일정시간 간격으로 간헐적으로 공급하되, 사면의 변형이 일정값 이상일 때가 일정값 미만일 때보다 더 자주 공급하는 것을 특징으로 하는 사면붕괴 예측시스템.