KR101839893B1 - 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰을 공개한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰은, 음향 센서를 하우징에 수용하고, 그 내부에 실리콘 오일과 같은 액체인 댐핑액을 채움으로써 음향 센서를 물리적으로 댐핑(damping)할 수 있어, 음향 센서를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 외부로부터 전달되는 고주파 신호와 여진을 크게 감소시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰의 하우징은 수용부 및 수용부와 결합됨으로써 내부의 음향 센서와 액체인 댐핑액을 외부로부터 밀폐시키는 캡을 포함하고, 음향 센서는 캡의 상부에 고정되되, 와이어 형상의 고정부재를 이용하여 음향 센서의 일측 단부만을 캡에 고정시킴으로써, 음향 센서의 자세가 하우징 내부에서 자유롭게 형성되도록 하여, 음향 센서의 평면(상면과 하면)이 항상 수면에 수평으로 배치되고, 지구 중심 방향에 대해서 수직으로 배치되도록 하면서도, 음향 센서를 캡에 고정시키기 위한 수단에 의해서 발생하는 소음을 최소화할 수 있고, 수직 지오폰의 크기를 소형화할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰은, 하우징을 채우는 액체인 댐핑액의 부피와 점도를 조절함으로써 지오폰의 진동 전달과 댐핑의 정도를 조절하는 것이 가능하다.

Description

해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰{Low noise vertical geophone for ocean bottom seismology}

본 발명은 수직 지오폰에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해저 탄성파 탐사용 수직 지오폰에 관한 것이다.

해저지층을 탐사하는 방법은 선박에서 탄성파를 발사하고 이 탄성파가 해저지층의 내부에서 반사되어 돌아오는 음향신호를 선박에 매단 한 세트의 음향수신센서로 측정하는 것이 일반적이다. 이 탐사 방법에서는 음향수신센서가 선박 가까이 매달려있어서 선박의 엔진잡음이 상당히 큰 영향을 미친다.

해저탄성파탐사(ocean bottom seismology, OBS) 측정 방법은 엔진잡음을 줄이기 위하여 음향수신센서를 선박에 매달지 않고 해저에 고정해 두는 해저지층 탐사 방법이다. 해저탄성파탐사 측정 방법의 보다 상세한 설명은 본 출원인의 한국등록특허 10-1563536(2015.10.21.)에 상세하게 설명되어 있다.

해저탄성파탐사 방법에서 이용되는 음향수신센서는 탄성파 압력에 반응하는 하이드로폰(hydrophone)과 탄성파가 진행하는 방향으로 진동하는 지오폰(geophone)으로 구성되는 것이 일반적이다. 수직 지오폰은 탄성파의 방향성분 중 수직 성분을 측정하는 음향수신센서이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 해저탄성파탐사용 수직 지오폰을 공개한다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예는 해저 바닥이 경사져 있더라도 수직을 유지할 수 있고, 지오폰 고정장치에서 발생하는 마찰 잡음이 적고, 고주파 잡음과 잔여 진동을 댐핑(damping)할 수 있는 수직 지오폰을 공개한다.

종래의 지오폰에는 수직 지오폰과 3축 성분 지오폰이 있다. 3축 성분 지오폰은 해저탄성파의 X,Y,Z축 성분을 측정하므로 수직을 유지해야하는 장치가 불필요한 반면에 고가인 단점이 있다.

해저탄성파탐사 방법에는 해저 바닥의 수많은 격자점들에 음향수신기를 설치하여야 한다. 음향수신기는 하이드로폰 1개, 수직 지오폰 1개 또는 3축 성분 지오폰 1개, 데이터로거 등으로 구성된다. 해저탄성파탐사 방법에는 수많은 지오폰이 필요하므로 탐사를 경제적으로 수행하고자 하는 경우에는, 고가의 3축 성분 지오폰을 포함하는 음향수신기를 이용하기 보다는 1개의 수직 지오폰을 포함하는 음향수신기를 이용하는 것이 보통이다.

그런데, 해저 바닥은 경사져 있기도 하고, 바닥의 퇴적물이 부드러운 경우에는 음향수신기가 경사지게 놓일 수 있으므로, 수직 지오폰 1개로 수직성분을 정확하게 측정하기 위해서는, 자동으로 지오폰의 평면이 수면에 대해서는 수평으로 유지하고, 지구 중심 방향에 대해서는 수직으로 유지하는 고정장치가 필요하고, 이러한 고정장치의 가장 대표적인 예로서, 짐벌(gimbal)이 이용된다.

짐벌을 공개한 종래 기술의 한 예로, 한국등록특허 10-1049974(2011.7.11.)가 있다. 상기 특허는 자동 방향보정 기능을 갖는 장치를 개시하고 있다. 상기 특허에서는 직교하는 2개의 짐벌 회전축을 만들고, 수직을 유지하는 구성에 추를 달아서 수직이 유지되는 형태로 고안하였다.

그러나, 짐벌의 회전축은 진동이 가해질 때 회전축이 회전 지지대와 마찰하므로, 이 마찰에 의한 음향잡음이 발생할 수 있으며, 짐벌 크기만큼의 설치 공간이 요구되어 센서 전체가 커지는 단점이 있다.

또한, 수직이 유지되어야 하는 구성요소가 회전축에 단단(rigid)하게 결합되어 있으므로 여진(ringing)에 대한 물리적인 댐핑(damping) 기능은 작용하지 않는다. 여진은 신호의 길이를 길게 하므로, 분해능을 떨어뜨리는 한 요인이 된다. 물리적인 댐핑 기능을 추가할 수 있으면 잡음, 특히 고주파 잡음을 감쇠시키는데 매우 유리하다.

따라서, 고주파 잡음을 감쇠시킬 수 있는 물리적인 댐핑 기능을 포함하고, 음향 센서의 평면이 수면에 대해서 수평을 유지하고, 지구 중심 방향에 대해서 수직을 유지하면서도, 음향 잡음을 최소화할 수 있는 고정 장치를 구비하는 수직 지오폰이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고주파 잡음을 감쇠시킬 수 있는 물리적인 댐핑 기능을 포함하고, 음향 센서의 평면이 수면에 대해서 수평을 유지하고, 지구 중심 방향에 대해서 수직을 유지하면서도, 음향 잡음을 최소화할 수 있는 고정 장치를 구비하는 수직 지오폰을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 지오폰은, 수용부, 및 중앙에 관통 홀이 형성되고 상기 수용부와 결합되어 내부를 밀폐시키는 캡을 포함하는 하우징; 상기 수용부에 수용되어 평면에 수직하는 탄성파 성분을 측정하여 출력하는 음향 센서; 상기 음향 센서에 결합되고, 상기 음향 센서로부터 수신된 아날로그 신호를 출력하는 기판; 상기 관통 홀을 관통하여 상기 기판과 상기 캡을 연결시킴으로써, 상기 음향 센서의 일단을 상기 캡에 고정시키는 고정 부재; 및 상기 기판과 상기 캡에 설치된 커넥터를 전기적으로 연결하여 상기 아날로그 신호를 상기 커넥터를 통해서 외부에 연결된 로거(logger)로 출력하는 전도성 와이어를 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 수용부에는, 상기 하우징을 통해서 상기 음향 센서로 전달되는 고주파 신호를 감쇠시키고, 외부의 충격이 상기 음향 센서로 전달되거나 상기 음향 센서가 급격히 움직이는 것을 방지하는 액체인 댐핑액이 수용되고, 상기 음향 센서는 상기 댐핑액에 일부가 잠기는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 고정 부재는 와이어 형상으로 형성되고, 상기 기판에는 복수의 홀이 형성되며, 상기 고정 부재의 일단은 상기 관통 홀 및 상기 기판의 어느 하나의 홀을 상방에서 하방으로 관통한 후, 상기 기판의 다른 하나의 홀 및 상기 관통 홀을 하방에서 상방으로 관통하여 상기 고정 부재의 타단과 결합되어, 상기 기판과 상기 기판에 결합된 음향 센서의 일단이 상기 캡에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 지오폰에는, 상기 캡과 상기 기판 사이에는 중앙을 관통하는 중앙 홀이 형성된 구형의 비드가 더 포함되고, 상기 고정 부재의 일단은 상기 관통 홀, 상기 중앙 홀 및 상기 기판의 어느 하나의 홀을 상방에서 하방으로 관통한 후, 상기 기판의 다른 하나의 홀, 상기 중앙 홀 및 상기 관통 홀을 하방에서 상방으로 관통하여 상기 고정 부재의 타단과 결합되어, 상기 기판과 상기 기판에 결합된 음향 센서의 일단이 상기 캡에 고정될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰은, 음향 센서를 하우징에 수용하고, 그 내부에 실리콘 오일과 같은 액체를 채움으로써 음향 센서를 물리적으로 댐핑(damping)할 수 있어, 음향 센서를 외부의 충격으로부터 보호하고 음향 센서의 갑작스러운 자세 변화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 외부로부터 전달되는 고주파 신호와 여진을 크게 감소시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰의 하우징은 수용부 및 수용부와 결합됨으로써 내부의 음향 센서와 액체를 외부로부터 밀폐시키는 캡을 포함하고, 음향 센서는 캡의 상부에 고정되되, 와이어 형상의 고정부재를 이용하여 음향 센서의 일측 단부만을 캡에 고정시킴으로써, 음향 센서의 자세가 하우징 내부에서 자유롭게 형성되도록 하여, 음향 센서의 평면(상면과 하면)이 항상 수면에 수평으로 배치되고, 지구 중심 방향에 대해서 수직으로 배치되도록 하면서도, 음향 센서를 캡에 고정시키기 위한 수단에 의해서 발생하는 소음을 최소화할 수 있고, 수직 지오폰의 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰은, 하우징을 채우는 액체의 부피와 액체의 점도를 조절함으로써 지오폰의 진동 전달과 댐핑의 정도를 조절하는 것이 가능하다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰의 하우징 구조를 도시하는 도면이다.
도 2 는 도 1의 캡에 음향 센서를 고정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰이 경사면에 놓여졌을때 음향 센서가 지면에 대해서 수직을 유지하는 모습을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰을 설명한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰의 하우징 구조를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰(100)의 하우징(110)은 수용부(113) 및 수용부(113)와 결합되는 캡(111)을 포함하여 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 수용부(113)는 실린더 형상으로 형성되었으나 실린더 형상에 한정되는 것은 아니다.

캡(111)은 수용부(113)의 상부와 결합되어 수용부(113) 내부에 수용된 액체인 댐핑액(190) 및 음향 센서(150)를 외부로부터 밀폐하는 기능을 수행한다. 캡(111)은 다양한 방식으로 수용부(113)와 결합될 수 있으나, 가장 간단한 방식으로는 소정 수(예컨대, 4개)의 볼트(115)로 수용부(113)와 결합되고, 수용부(113)와 캡(111)의 결합면에 밀폐 부재(예컨대, O-ring)(117)가 게재되어 밀폐될 수 있다.

아울러, 캡(111)의 중앙에는 관통 홀(111a)이 형성되어 있고, 관통 홀(111a)을 통해서 와이어 형상의 고정 부재(170)가 음향 센서(150)를 캡(111)에 고정시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 관통 홀(111a)의 직경은 약 1mm로 형성되었으나, 이 직경은 고정 부재(170)의 직경에 따라서 변경이 가능하다.

또한, 캡(111)의 관통 홀(111a) 양측에는 한 쌍의 커넥터(120)가 외부로 돌출되어 음향 센서(150)에서 발생된 아날로그 신호가 외부의 로거(logger)로 전달될 수 있도록 한다.

도 2 는 도 1의 캡에 음향 센서(150)를 고정하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 음향 센서(150)를 캡(111)에 고정시키기 위해서, 와이어 형상의 고정 부재(170), 전도성 와이어(130), 비드(140), 기판(160)(PCB) 및 접착제가 이용된다.

먼저, 고정 부재(170)는 그 직경이 관통 홀(111a) 직경의 1/2보다 작은 것이 바람직하고, 음향 센서(150)의 무게를 지지할 수 있는 정도의 강도를 가져야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 음향 센서(150)의 일 단이 고정부재(170)에 의해서 캡(111)의 관통홀에 매달리는 형상으로 결합된다. 따라서, 고정 부재(170)는 음향 센서(150)의 무게를 지지할 수 있여야 하고, 음향 센서(150)가 수용부(113)내에서 이동하는 경우에도 일단을 지속적으로 지지할 수 있는 강도를 가져야 한다. 다만, 수용부(113) 내부에 채워지는 액체인 댐핑액(190)의 부력에 의해서 고정 부재(170)에 작용하는 힘의 크기는 음향 센서(150)의 순수 무게보다는 작다.

이러한 상황을 고려하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 일반적으로 낚시에 이용되는 낚시줄(fishing line)을 고정 부재(170)로 이용하되, 직경이 0.4mm의 매우 인장 강도가 높은 카본라인을 이용하였다.

기판(160)은 음향 센서(150)와 결합되어, 음향 센서(150)를 고정 부재(170)에 결합시키는 한편, 음향 센서(150)의 2개 전극에 전도성 와이어(130)를 접합시켜, 음향 센서(150)에서 측정된 음향에 대응되는 아날로그 신호를 전도성 와이어(130) 및 이와 연결된 커넥터(120)를 통해서 외부의 로거(logger)로 출력하기 위한 구성이다. 기판(160)의 중심에는 고정 부재(170)가 관통할 수 있도록 2개의 홀이 약 2mm 간격으로 형성되어 있다.

전도성 와이어(130)는 일단이 기판(160)의 전극과 연결되고 타단이 캡(111)에 형성된 커넥터(120)와 연결된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 전도성 와이어(130)는 구리선으로 구현될 수 있고, 구리선과 기판(160)의 전극은 납땜에 의해서 결합될 수 있다. 본 발명의 전도성 와이어(130)는 하우징이 좌우로 흔들려도 끊어지지 않도록 도 2에 도시된 바와 같이, 충분한 길이로 형성된다.

비드(140)(bead)는 중앙을 관통하는 중앙 홀이 형성된 구형의 물체로서 기판(160)과 캡(111) 사이에 배치되어, 기판(160)과 캡(111)이 비드(140)의 직경만큼 서로 이격됨으로써 기판(160)과 음향 센서(150)의 일단이 캡(111)에 고정된 상태에서 타단이 자유롭게 이동할 수 있도록 한다. 비드(140)의 재질에는 제한이 없으나, 본 발명의 바람직한 실시예는 유리 재질의 비드(140)를 이용하였다.

접착제는 고정 부재(170)가 캡(111)에 견고하게 결합하도록 고정 부재(170)를 캡(111)에 접합시키는 기능을 수행한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 낚시줄과 같은 와이어로 구현된 고정 부재(170)의 양단은 관통 홀(111a)을 통과하여 관통 홀(111a)의 상부에서 매듭으로 서로 결합되는데, 그 결합부위에 접착제를 도포하여 결합 부위가 풀리는 것을 방지할 수 있다.

이를 위해서, 캡(111)에는 와이어가 통과하기 위한 관통 홀(111a)의 상부에 고정 부재(170)가 결합되어 형성된 매듭이 수용되고 접착제가 충진될 수 있도록 관통 홀(111a)보다 직경이 더 큰 수용홈(111b)이 더 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 접착제로 에폭시 접착제를 이용하였으나, 필요에 따라서 다른 성분의 접착제가 사용될 수도 있다.

음향 센서(150)는 마그네틱 음향 센서(150)로 구현되어, 탄성파 성분들 중 원통형의 바디 중 평면에 수직한 방향 성분, 즉, 지구 중심 방향의 성분만을 측정하여, 이에 대응되는 신호를 기판(160)부로 출력한다.

도 2를 참조하여 음향 센서(150)를 캡(111)에 고정시키는 방법을 설명하면, 먼저, 한 가닥의 와이어 형상의 고정 부재(170)를 캡(111)의 중앙에 형성된 직경 1mm의 관통 홀(111a)과 비드(140)의 중앙 홀을 차례로 통과시켜 하방으로 인출하고, 인출된 와이어 형상의 고정 부재(170)를 기판(160)의 2개의 홀 중에서 하나를 상방에서 하방으로 통과시킨다.

그 후, 기판(160)의 하방으로 인출된 고정 부재(170)의 일단을, 기판(160)에 형성된 다른 하나의 홀을 하방에서 상방으로 통과시키고, 비드(140)의 중앙 홀 및 캡(111)의 관통 홀(111a)을 하방에서 상방으로 차례로 통과시킴으로써, 기판(160)을 고정 부재(170)에 매단 형상이 되도록 한다.

그 후, 와이어 형상의 고정 부재(170)의 양단을 서로 결합한다. 고정 부재(170)의 양단을 결합하는 방법은 다양하게 적용될 수 있으나, 상술한 바와 같이, 와이어 형상의 고정 부재(170)의 양단을 서로 매듭을 짓고, 여기에 관통 홀(111a)과 함께 접착제를 도포하여 매듭이 풀어지지 않도록 하는 것이 가장 간단한 방법이다. 와이어 형상의 고정 부재(170) 양단에 매듭이 지어지면 매듭의 직경은 관통 홀(111a)의 직경보다 크게 되므로, 매듭은 관통 홀(111a)에 걸리어 아래로 빠지지 않게 되고, 이에 따라서, 음향 센서(150)는 고정 부재(170)에 의해서 캡(111)에 매달리는 방식으로 캡(111)과 결합된다.

이 때, 에폭시 접착제가 굳기 전에, 음향 센서(150)를 아래로 당기면서 비드(140)와 기판(160)이 서로 팽팽하게 밀착되지 않도록, 즉, 그 사이에 약간의 간격이 생기도록 조절한다. 이렇게 하면 고정 부재(170)에는 음향 센서(150) 자체의 무게에 해당하는 장력만 걸리며, 수직 지오폰(100)을 제작할 때 이 장력을 일정하게 유지시킬 수 있다.

만일 고정 부재(170)를 팽팽하게 하여 기판(160)과 비드(140)와 캡(111)이 밀착되면 고정 부재(170)에 추가의 장력이 걸리며, 이 장력으로 말미암아 음향 센서(150)의 응답특성이 달라지므로 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 와이어 형상의 고정 부재(170)(낚시줄)가 캡(111) 중앙의 관통 홀(111a)을 왕복하기 때문에 캡(111) 중앙의 관통 홀(111a)은 고정 부재(170) 직경의 2배 이상이어야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 와이어 형상의 고정 부재(170)의 직경이 0.4mm 이므로, 관통 홀(111a)의 직경은 약 1mm로 형성하였다.

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰의 전체 구성을 도시하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰(100)은, 음향 센서(150)를 내부에 수용하는 수용부(113)와 수용부(113)와 결합되어 수용부(113)를 밀폐시키는 캡(111)으로 구성되는 하우징(110), 수용부(113) 내부에 수용되고 일단이 캡(111)에 고정된 상태에서 평면에 수직한 성분의 음향 신호를 감지하는 음향 센서(150), 하우징의 수용부(113)와 음향 센서(150) 사이의 공간에 채워져서 음향 센서(150)로 전달되는 음향신호의 고주파 성분을 감쇠시키고, 음향 센서(150)의 급격한 움직임으로 인한 급격한 자세 변화 및 충격을 방지하는 액체인 댐핑액(190)으로 구성된다.

음향 센서(150)는 고정 부재(170)에 매달려 있어서 하우징과의 결합이 단단(rigid)하지 않다. 음향 센서(150)의 일부가 액체인 댐핑액(190)에 잠기면, 액체인 댐핑액(190)은 음향 센서(150)로 진동을 전달할 뿐만 아니라, 진동을 댐핑(damping)하는 역할을 한다.

진동의 전달과 댐핑의 정도는 액체인 댐핑액(190)과의 접촉면적과 액체인 댐핑액(190)의 점도에 비례한다. 그 정도는 접촉면적이 넓고 점도가 높으면 강해지고, 접촉면적이 좁고 점도가 낮으면 약해진다. 따라서, 액체인 댐핑액(190)의 점도와 하우징(110)에 액체인 댐핑액(190)을 채우는 부피로 진동 전달과 댐핑을 조절할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 수용부(113)에 채워지는 액체인 댐핑액(190)으로 점도 1000cs의 실리콘 오일(Silicon Oil)을 사용하고, 수용부(113) 내부의 2/3를 채웠다. 액체인 댐핑액(190)의 부피와 점도에 따른 진동 전달과 댐핑의 정도는 지오폰 신호를 측정하여 비교 가능하며, 측정 대상에 따라서 적합하게 조절 가능하다.

해저탄성파탐사에서는 지층 깊이 침투하여 반사하는 저주파 영역의 신호를 측정하는 것이 중요하다. 따라서, 액체인 댐핑액(190)은 하우징(110)을 통해서 음향 센서(150)로 전달되는 고주파 신호를 감쇠시키고, 외부의 충격이 음향 센서(150)로 직접 전달되거나, 음향 센서(150)가 급격하게 움직이는 것을 차단하는데 유용하므로, 해저탄성파탐사에 유리하다. 보통 고주파 영역의 신호는 전자회로에서 필터링하지만, 액체인 댐핑액(190)을 통해서 음향 센서(150)로 전달되는 고주파 신호를 물리적으로 감쇠시키면, 더 양호한 성능의 해저탄성파탐사용 수신기의 제작이 가능하다.

이를 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예는 액체인 댐핑액(190)으로서 음향 센서(150)의 약 2/3가 잠길때까지 실리콘 오일을 수용부(113)에 채웠다. 실리콘 오일은 중합도가 비교적 낮은 액체 상태의 규소 수지로서, 맛과 냄새가 없는 기름 모양의 액체로, 응고점이 낮고 온도에 따른 점성의 변화가 작으며, 기계류의 감마재, 변압기 오일, 석유의 방수제 등으로 이미 많이 이용되는 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해저탄성파탐사용 저잡음 수직 지오폰이 경사면에 놓여졌을때 음향 센서(150)가 지면에 대해서 수직을 유지하는 모습을 도시하는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수직 지오폰(100)은 경사진 해저 지표면에 놓여진 상태에서도, 음향 센서(150)가 캡(111)의 중심에 형성된 관통 홀(111a)에 매달려 있는 형태이므로, 하우징은 기울어지더라도 음향 센서(150)의 평면이 지구 중심 방향과 수직을 이룬다. 해저탄성파탐사에서 해저 지표면의 경사는 완만하므로, 경사각은 30도 정도로 충분할 것으로 추정된다. 아울러, 하우징에 채운 액체인 댐핑액(190)은 음향 센서(150)가 좌우로 흔들리는 수평 진동을 감소시켜 주므로, 수평 진동에 의한 잡음도 감소된다.

본 발명의 수직 지오폰(100)은 자동으로 수직을 유지하기 위해서, 마찰 소음을 발생시키는 짐벌(gimbal)과 같은 고정 장치를 이용하지 않으므로, 마찰 소음으로 인한 측정 오류를 감소시킬 수 있을뿐만 아니라, 짐벌을 사용하는 경우에 커질 수 밖에 없는 수직 지오폰(100)의 크기를 소형화할 수 있는 양호한 효과가 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 수직 지오폰
111 : 캡 111a : 관통 홀
111b : 수용홈 113 : 수용부
115 : 볼트 120 : 커넥터
130 : 전도성 와이어 140 : 비드
150 : 음향 센서 160 : 기판
170 : 고정 부재 190 : 댐핑액

Claims (4)

1. 수용부, 및 중앙에 관통 홀이 형성되고 상기 수용부와 결합되어 내부를 밀폐시키는 캡을 포함하는 하우징;
   상기 수용부에 수용되어 평면에 수직하는 탄성파 성분을 측정하여 출력하는 음향 센서;
   상기 음향 센서에 결합되고, 상기 음향 센서로부터 수신된 아날로그 신호를 출력하는 기판;
   상기 관통 홀을 관통하여 상기 기판과 상기 캡을 연결시킴으로써, 상기 음향 센서의 일단을 상기 캡에 고정시키는 고정 부재; 및
   상기 기판과 상기 캡에 설치된 커넥터를 전기적으로 연결하여 상기 아날로그 신호를 상기 커넥터를 통해서 외부에 연결된 로거(logger)로 출력하는 전도성 와이어를 포함하고,
   상기 고정 부재는 와이어 형상으로 형성되고,
   상기 기판에는 복수의 홀이 형성되며,
   상기 고정 부재의 일단은 상기 관통 홀 및 상기 기판의 어느 하나의 홀을 상방에서 하방으로 관통한 후, 상기 기판의 다른 하나의 홀 및 상기 관통 홀을 하방에서 상방으로 관통하여 상기 고정 부재의 타단과 결합되어, 상기 기판과 상기 기판에 결합된 음향 센서의 일단이 상기 캡에 고정되는 것을 특징으로 하는 수직 지오폰.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용부에는, 상기 하우징을 통해서 상기 음향 센서로 전달되는 고주파 신호를 감쇠시키고, 외부의 충격이 상기 음향 센서로 전달되거나 상기 음향 센서가 급격히 움직이는 것을 방지하는 액체인 댐핑액이 수용되고,
   상기 음향 센서는 상기 댐핑액에 일부가 잠기는 것을 특징으로 하는 수직 지오폰.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 캡과 상기 기판 사이에는 중앙을 관통하는 중앙 홀이 형성된 구형의 비드가 더 포함되고,
   상기 고정 부재의 일단은 상기 관통 홀, 상기 중앙 홀 및 상기 기판의 어느 하나의 홀을 상방에서 하방으로 관통한 후, 상기 기판의 다른 하나의 홀, 상기 중앙 홀 및 상기 관통 홀을 하방에서 상방으로 관통하여 상기 고정 부재의 타단과 결합되어, 상기 기판과 상기 기판에 결합된 음향 센서의 일단이 상기 캡에 고정되는 것을 특징으로 하는 수직 지오폰.
   

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