KR101890268B1 - 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 상부가 개방된 형태의 프레임; 탄성을 갖는 재질로 구성되어 상기 프레임의 하부에 구비되는 탄성체; 상기 탄성체의 상부 일 측에 구비되는 하부블록; 상기 탄성체의 상부 타 측에 구비되며 내부에 형성되는 공간부에 모터가 구비되는 진동발생부; 내부에 공기가 충진되어 상기 진동발생부의 상부에 구비되며, 상부가 상기 하부블록의 상면과 서로 수평을 이루는 풍선부; 및 상기 하부블록과 풍선부의 상부에 구비되는 판부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 판부재를 지지하던, 풍선부 내부의 공기가 배출되도록 하거나 주머니부 내부의 화합물이 물에 녹도록 함으로써, 도로나 땅이 무너지면서 발생되는 싱크홀 현상의 발생과정을 쉽게 관찰할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법{SINKHOLE EXPERIMENTAL APPARATUS AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 판부재를 지지하던, 풍선부 내부의 공기가 배출되도록 하거나 주머니부 내부의 화합물이 물에 녹도록 함으로써 지면 내부의 벙커가 발생되는 현상을 나타내고, 이로 인해 도로나 땅이 무너지면서 발생되는 싱크홀 현상의 발생과정을 쉽게 관찰할 수 있도록 하는 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근의 인구 집중에 의한 도시개발과 효율적 토지사용을 위한 지하 공간 개발은 빠른 사업화 과정에서 국민생활의 보편적 형태로 자리 잡고 있다.

이러한 개발과 관련하여 상하수도, 지하전력, 통신시설, 도시철도의 부실시공과 노후화 및 지하수에 의한 지반침하가 사회적 이슈가 되고 있으며, 특히 싱크홀(땅꺼짐) 현상 발생으로 인한 사고는 국민안전에 큰 위협이 되고 있다.

한편, 상기 싱크홀 현상 발생 빈도수는 매해 증가하여 도로 밑 지반에 대한 불안감이 점차 증가되고 있으며, 설상가상으로 한반도에 일어난 리히터 규모 5.8의 지진으로 더 이상 한반도가 지진 안전지대가 아니라는 것이 밝혀지면서 싱크홀의 공포는 더욱 심해질 것으로 전망되고 있다.

이에 따라, 사람들에게 싱크홀에 대한 정확한 이해와 발생원인 및 싱크홀 예방 대책 등의 교육이 절실히 필요한 상황이나, 아직까지 연령대가 낮은 어린아이들을 대상으로 하는 교육은 물론이고, 연령대가 높은 어른들을 대상으로 하는 교육도 전무한 상태이다.

이와 관련한 기술 중 하나로, 등록특허 제 10-1680846 호에는 싱크홀 감지 센서, 싱크홀 감지 센서를 이용한 싱크홀 모니터링 시스템 및 방법이 개시되어 있다.

도 1은 종래의 싱크홀 감지 센서를 나타내는 도면이다. 첨부된 도 1을 참조하여 종래의 싱크홀 감지 센서를 설명하자면, 싱크홀이 발생하는 경우 사전에 매립된 센서에서 압력 변화를 감지하여 생성된 알림 신호를 안테나 전파를 통해 지상으로 송출할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 종래의 싱크홀 감지 센서를 구체적으로 설명하자면, 구형의 몸체(3), 상기 몸체(3)의 외주면을 전체적으로 덮도록 설치되되, 상기 몸체(3)로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 커버(2), 상기 몸체(3)의 내측에 마련되어 상기 커버(2)와 연결되되, 일 측이 상기 커버(2)에 결합되고, 타 측이 상기 몸체(3)의 내측에 결합되는 고정축(6)과, 상기 몸체(3)의 내측에서 상기 고정축(6)의 외주면에 배치되는 스프링(1) 및 상기 스프링(1)의 일 측에 배치되어 상기 커버(2)에 가해진 압력의 변화에 따라 신호발생기(5)가 전기적으로 연결되어 신호를 전달하는 신호전달부를 가져 상기 커버(2)에 가해진 압력 변화를 감지하는 압력감지수단 및 상기 압력감지수단으로부터 감지된 신호를 전달받아 외부에 알리기 위한 알림 신호를 생성하며, 상기 알림 신호를 외부로 전송하는 신호발생기(5)를 포함하되, 상기 압력감지수단은 싱크홀 감지 센서 내에 복수 개가 구비되고, 각 압력감지수단에는 상기 고정축(6), 스프링(1) 및 신호전달부가 각각 구비되며, 상기 커버(2)는 상기 압력감지수단의 개수에 대응되는 개수로 구비되고, 각 커버(2)는 각 압력감지수단에 포함된 고정축(6)의 일 측에 결합되는 것이다.

그러나 상기 종래기술은, 단지 싱크홀 현상이 발생되는 것을 감지할 수 있는 구성일 뿐, 싱크홀 현상이 발생되는 것을 방지하거나, 싱크홀 현상의 이해를 위한 어떠한 구성도 존재하지 않는 문제가 있다.

한편, 이와 관련한 다른 기술 중 하나로, 등록특허 제 10-1699496 호에는 소형 싱크홀에 의한 보행자의 추락을 방지할 수 있는 보도블록 구조체가 개시되어 있다.

도 2a 내지 도 2c는 종래의 소형 싱크홀에 의한 보행자의 추락을 방지할 수 있는 보도블록 구조체를 나타내는 도면이다. 첨부된 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 종래의 보도블록 구조체를 설명하자면, 인도에 설치되는 블록과 이웃하는 블록을 서로 연결하여 연속된 연결형태를 제공함으로써, 지반의 침하에 따른 싱크홀이 발생하더라도 서로 결속된 블록에 따른 지지력을 발생시켜 보행자의 추락을 방지하고 관리자로 하여금 싱크홀의 발생을 육안으로 식별할 수 있어 안전사고 발생을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 종래의 소형 싱크홀에 의한 보행자의 추락을 방지할 수 있는 보도블록 구조체를 구체적으로 설명하자면, 가로방향으로 양측면에 여러 개의 구멍(11)과 세로방향으로 홈(12)이 일체로 형성된 블록(10), 상기 블록(10)의 중앙 구멍(11)에 끼움되어 블록의 상부방향으로 밀착되는 블록을 연결하며 중앙부분에 걸림턱(21)이 형성된 연결핀(20), 상기 블록(10)의 양측 구멍(11)에 끼움되어 블록의 양측으로 밀착되는 블록을 연결하며 탄성을 갖는 "ㄷ" 형태의 탄성핀(30), 상기 블록(10)의 홈(12)과 밀착되는 블록(10)의 홈(12)에 끼움되어 싱크홀의 발생으로 인하여 블록의 밀착부분이 벌어질 때 하부로 추락하는 싱크홀 식별수단(40)을 포함하되, 상기 탄성핀(30)은 금속 또는 합성수지재로 형성되며 "ㄷ" 형태를 갖는 몸체(31) 양측으로 탄성부(32)가 내측으로 절곡되고 그 끝부분이 외측으로 절곡된 확장부(33)가 일체로 형성되며, 여기서, 블록(10)과 이웃하는 블록(10)이 연결핀(20)과 탄성핀(30)으로 연결되어 싱크홀이 발생되더라도 블록이 추락 없이 지지되어 보행자의 추락을 방지할 수 있도록 이루어짐을 특징으로 하는 소형 싱크홀에 의한 보행자의 추락을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

그러나 상기 종래기술은, 단지 복수의 보도블록이 서로 연결되도록 구성되어 소형 싱크홀이 발생됐을 때 서로 지지되도록 구성되어 싱크홀 현상에 의한 피해를 일부 줄일 수 있는 것일 뿐, 싱크홀 현상의 이해나, 싱크홀 현상의 원인 해결을 위한 어떠한 구성도 존재하지 않는 문제가 있다.

등록특허공보 제 10-1680846 호(2016.11.23.) 등록특허공보 제 10-1699496 호(2017.01.18.) 등록특허공보 제 10-1553599 호(2015.09.10.) 등록특허공보 제 10-1528831 호(2015.06.09.)

본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 판부재를 지지하던, 풍선부 내부의 공기가 배출되도록 하거나 주머니부 내부의 화합물이 물에 녹도록 함으로써, 도로나 땅이 무너지면서 발생되는 싱크홀 현상의 발생과정을 쉽게 관찰할 수 있도록 하는 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치는, 상부가 개방된 형태의 프레임; 탄성을 갖는 재질로 구성되어 상기 프레임의 하부에 구비되는 탄성체; 상기 탄성체의 상부 일 측에 구비되는 하부블록; 상기 탄성체의 상부 타 측에 구비되며 내부에 형성되는 공간부에 모터가 구비되는 진동발생부; 내부에 공기가 충진되어 상기 진동발생부의 상부에 구비되며, 상부가 상기 하부블록의 상면과 서로 수평을 이루는 풍선부; 및 상기 하부블록과 풍선부의 상부에 구비되는 판부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치는, 상부가 개방된 형태의 프레임; 탄성을 갖는 재질로 구성되어 상기 프레임의 하부에 구비되는 탄성체; 상기 탄성체의 상부 일 측에 구비되는 하부블록; 상기 탄성체의 상부 타 측에 구비되며 내부에 형성되는 공간부에 모터가 구비되는 진동발생부; 내부에 화합물이 충진되어 상기 진동발생부의 상부에 구비되며, 상부가 상기 하부블록의 상면과 서로 수평을 이루는 주머니부; 상기 하부블록과 주머니부의 상부에 구비되는 판부재; 및 공급되는 물을 상기 주머니부로 가이드하는 호스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 판부재에는 상기 판부재의 기울기를 감지하는 제1기울기센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임에는 스피커 및 LED램프 중 적어도 하나로 구성되는 알림부가 더 포함되며, 상기 알림부는 상기 제1기울기센서에 의해 감지되는 판부재의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어지는 경우, 상기 스피커 및 LED램프 중 적어도 하나를 이용하여 상기 판부재의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어진 것을 알림하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 풍선부에는 상기 풍선부의 내부에 충진된 공기의 배출을 제어하는 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 판부재는 복수로 구성되어, 서로 측면이 접촉되어 상기 하부블록과 주머니부의 상부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법은, 프레임 내부의 하부에 탄성체를 인입시키는 탄성체인입단계; 상기 탄성체의 상부 일 측에 하부블록을 구비하는 하부블록구비단계; 상기 탄성체의 상부 타 측에 진동발생부를 구비하는 진동발생부구비단계; 상기 진동발생부의 상부에 공기가 충진된 풍선부를 구비하는 풍선부구비단계; 상기 하부블록과 풍선부의 높이를 정렬시키는 정렬단계; 및 상기 하부블록과 풍선부의 상부에 판부재를 구비하는 판부재구비단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법은, 프레임 내부의 하부에 탄성체를 인입시키는 탄성체인입단계; 상기 탄성체의 상부 일 측에 하부블록을 구비하는 하부블록구비단계; 상기 탄성체의 상부 타 측에 진동발생부를 구비하는 진동발생부구비단계; 상기 진동발생부의 상부에 화합물이 충진된 주머니부를 구비하는 주머니부구비단계; 공급되는 물을 상기 주머니부로 가이드하는 호스를 설치하는 호스설치단계; 상기 하부블록과 주머니부의 높이를 정렬시키는 정렬단계; 및 상기 하부블록과 주머니부의 상부에 판부재를 구비하는 판부재구비단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 판부재의 기울기를 감지하는 제1기울기센서를 구비하는 제1기울기센서구비단계; 및 상기 제1기울기센서에 의해 상기 판부재의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어진 것으로 감지되는 경우 이를 알림하는 알림부를 구비하는 알림부구비단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법에 의하면, 판부재를 지지하던, 풍선부 내부의 공기가 배출되도록 하거나 주머니부 내부의 화합물이 물에 녹도록 함으로써, 도로나 땅이 무너지면서 발생되는 싱크홀 현상의 발생과정을 쉽게 관찰할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 싱크홀 감지 센서를 나타내는 도면.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 소형 싱크홀에 의한 보행자의 추락을 방지할 수 있는 보도블록 구조체를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치를 나타내는 도면.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 실시 상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치를 나타내는 도면.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 실시 상태를 나타내는 도면.
도 7은 도 3의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 8은 도 5의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법을 나타내는 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

본 발명은 판부재를 지지하던, 풍선부 내부의 공기가 배출되도록 하거나 주머니부 내부의 화합물이 물에 녹도록 함으로써, 도로나 땅이 무너지면서 발생되는 싱크홀 현상의 발생과정을 쉽게 관찰할 수 있도록 하는 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 싱크홀 실험 장치 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치를 나타내는 도면이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 실시 상태를 나타내는 도면이다.

첨부된 도 3 내지 도 4c에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치에는 상부가 개방된 형태의 프레임(110), 탄성을 갖는 재질로 구성되어 상기 프레임(110)의 하부에 구비되는 탄성체(120), 상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 구비되는 하부블록(130), 상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 구비되며 내부에 형성되는 공간부(141a)에 모터(142)가 구비되는 진동발생부(140), 내부에 공기가 충진되어 상기 진동발생부(140)의 상부에 구비되며, 상부가 상기 하부블록(130)의 상면과 서로 수평을 이루는 풍선부(150) 및 상기 하부블록(130)와 풍선부(150)의 상부에 구비되는 판부재(160)가 포함된다.

이때, 상기 판부재(160)에는 상기 판부재(160)의 기울기를 감지하는 제1기울기센서(161)가 더 구비될 수 있고, 상기 프레임(110)에는, 스피커(111a) 및 LED램프(111b) 중 적어도 하나로 구성되어, 상기 제1기울기센서(161)에 의해 감지되는 판부재(160)의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어지는 경우, 상기 스피커(111a) 및 LED램프(111b) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 판부재(160)의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어진 것을 알림하는 알림부(111)가 더 포함될 수 있다.

즉, 상기 제1기울기센서(161)는 상기 풍선부(150) 내부의 공기가 배출되면서 상기 판부재(160)가 기울게 되는 경우, 이를 감지하고 상기 알림부(111)로 전달하며, 상기 알림부(111)는 상기 스피커(111a) 및 LED램프(111b)를 이용하여 상기 판부재(160)의 기울어짐을 알림하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 풍선부(150)에는 상기 풍선부(150) 내부의 공기가 배출되어 상기 풍선부(150)의 기울기가 변화되는 것을 감지하는 제2기울기센서(153)가 더 구비될 수 있다.

즉, 본 발명의 싱크홀 실험 장치는 상기 제2기울기센서(153)에 의해 풍선부(150) 내부의 공기가 배출되어 상기 풍선부(150)의 기울기 변화가 감지되는 경우 1차적으로 상기 알림부(111)의 LED램프(111b)를 통해 빛을 조사하여 지면 내부에 벙커 현상이 발생되어 싱크홀 현상을 사전 알림하도록 구성될 수 있고, 상기 제1기울기센서(161)에 의해 상기 판부재(160)의 기울기 변화가 감지되는 경우 2차적으로 상기 알림부(111)의 스피커(111a)를 통해 음향을 발하여 지면이 무너져 싱크홀 현상이 발생되는 것을 알림하도록 구성될 수 있다.

상기 프레임(110)은, 투명한 아크릴 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 이는 외부에서 싱크홀 현상이 발생되는 과정이 용이하게 관찰되도록 하기 위한 것이다.

즉 상기 프레임(110)은, 외부에서 상기 프레임(110) 내부의 싱크홀 현상이 용이하게 관찰될 수 있다면, 투명한 소재의 다른 재질로 이루어져도 무방하며, 이는 작업 환경에 따라 다르게 채택되어 구성될 수 있다.

상기 탄성체(120)는, 모래 등으로 이루어지는 지반 역할을 하는 것으로서, 폴리스티렌 수지에 발포제를 가하여 스펀지처럼 만들어서 굳힌 스티로폼 등으로 구성될 수 있으며, 구 형상으로 형성될 수 있고, 복수로 구성될 수 있다. 이에 따라, 구 형상으로 형성되는 복수의 탄성체(120)가 상기 프레임(110)의 하부에 채워지도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 탄성체(120)는 스티로폼 재질이 아닌 다양한 재질로 변경될 수 있으나, 반복 실험에 따른 형상 변화에 대응되도록 하기 위해 탄성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 하부블록(130)은 건물의 지하 시설 역할을 하는 것으로서, 상기 탄성체(120)와 달리 경화된 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 흔들림 없도록 상기 프레임(110)의 내부 일 측과 접착되어 구성될 수 있다.

즉 상기 하부블록(130)은, 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 경화된 재질로 구성될 수 있으며, 상기 풍선부(150)의 상부와 수평을 이루기 위한 조절이 용이하게 이루어질 수 있도록 블록 형태로 구성되어, 하부에 위치되는 블록과 상부에 위치되는 블록이 상호 결합되도록 구성될 수 있다.

상기 진동발생부(140)는 지하철 연장 작업 및 건물의 지하 시설 작업 등으로 인해 발생되는 진동을 발생시키는 역할을 하는 것으로서, 내부에 공간부(141a)가 형성되는 투명한 아크릴 소재의 상자(141), 상기 공간부(141a)의 내부에 구비되는 제1모터(142) 및 상기 제1모터(142)에 편심 결합되어 상기 제1모터(142)에 의해 회전되는 무게추(143)로 구성될 수 있다.

즉 상기 진동발생부(140)는, 사용자의 제어에 따라 상기 제1모터(142)가 동작됨으로써, 상기 제1모터(142)에 결합된 무게추(143)가 편심 회전되면서 발생된 진동이 상기 상자(141)를 통해 상기 탄성체(120)로 전달되도록 하는 것이다.

상기 풍선부(150)는 지반의 유실 및 지하수 부족으로 인한 지면 내부의 벙커 역할을 하는 것으로서, 내부에 충진된 공기가 점차 배출되도록 하여 상기 판부재(160)가 기울어지도록 하는 것이다.

상기 풍선부(150)는 탄성 재질로 이루어져 내부에 공기가 충진되는 경우 부피가 커지고, 내부의 공기가 배출되는 경우 부피가 작아지는 재질로 구성되어, 상기 판부재(160)를 지지하다가 사용자의 제어에 따라 상기 판부재(160)가 기울어지도록 할 수 있다면 얼마든지 변경되어 구성될 수 있다.

이때, 상기 풍선부(150)에는 상기 풍선부(150)의 내부에 충진된 공기의 배출을 제어하는 밸브(151)가 더 구비될 수 있고, 실시 예에 따라, 상기 밸브(151)를 제어하는 제어부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기 밸브(151)는 상기 풍선부(150)에서 배출되는 공기가 상기 프레임(110)의 측벽을 통해 외부로 배출되도록 구성되는 것이며, 작업 환경에 따라, 상기 밸브(151)는 상기 풍선부(150) 내부에 충진된 공기가 점차 배출되도록 할 수 있는 구성이라면, 자르지 않은 한 쌍의 나무젓가락이나 귀마개 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 밸브(151)의 일단은 상기 풍선부(150)의 입출구(152)에 결합되고, 상기 밸브(151)의 타단은 상기 프레임(110)의 측벽에 형성되는 홈부(112)에 결합되어, 상기 밸브(151)의 타단 일부가 외부로 노출됨으로써, 상기 제어부의 제어에 따라 개방되어 상기 풍선부(150) 내부의 공기를 외부로 배출시키도록 구성될 수 있다.

상기 판부재(160)는 지면 역할을 하는 것으로서, 상기 풍선부(150) 내부의 공기가 배출됨에 따라 점차 기울어져 벙커 현상이 발생된 상태에서, 지면 위의 무게를 이기지 못하고 하부로 꺼지게 되어 최종적으로 싱크홀 현상이 발생되는 것을 시각적으로 나타내는 역할을 하는 것이다.

이때 상기 판부재(160)는, 복수로 구성되며 서로의 측면이 접촉되게 구성되어, 상기 하부블록(130)과 풍선부(150)의 상부에 구비될 수 있다.

이에 따라, 상기 복수의 판부재(160)는 상기 풍선부(150)의 상부에 위치한 판부재(160)만이 상기 풍선부(150) 내부의 공기 배출에 따라 상기 프레임(110)의 하부로 꺼지게 되어 싱크홀 현상이 발생되는 것을 나타내게 될 수 있다.

또한, 상기 프레임(110)의 내부에는 상기 판부재(160)의 기울어짐을 시각적으로 표현하기 위한 수평계(162)가 구비될 수 있으며, 상기 수평계(162)는 상기 판부재(160)가 기울어짐에 따라 상기 수평계(162) 내부의 물방울이 움직이도록 구성되어 상기 판부재(160)가 기울어짐에 따라 수평에서 벗어나게 되는 것이 시각적으로 나타나도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 프레임(110)의 내부에는 상기 판부재(160)의 상부에 구비되는 자동차 형상의 장난감(190) 등이 더 구비될 수 있는데, 상기 장난감(190)은 상기 판부재(160) 내부의 풍선부(150)의 부피가 줄어들어 상기 판부재(160)의 하부를 바치던 힘이 약해진 상태에서 상기 판부재(160)에 상기 장난감(190)의 무게가 가해져 싱크홀이 발생하게 되는 것을 나타내기 위한 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치를 나타내는 도면이고, 도 6a 내지 도 6c는 도 5의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 실시 상태를 나타내는 도면이다.

첨부된 도 5 내지 도 6b에 따르면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치에는 상부가 개방된 형태의 프레임(110), 탄성을 갖는 재질로 구성되어 상기 프레임(110)의 하부에 구비되는 탄성체(120), 상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 구비되는 하부블록(130), 상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 구비되며 내부에 형성되는 공간부(141a)에 모터(142)가 구비되는 진동발생부(140), 내부에 화합물이 충진되어 상기 진동발생부(140)의 상부에 구비되며, 상면이 상기 하부블록(130)의 상면과 서로 수평을 이루는 주머니부(170), 상기 하부블록(130)와 주머니부(170)의 상부에 구비되는 판부재(160) 및 공급되는 물을 상기 주머니부(170)로 가이드하는 호스(180)가 포함된다.

즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치는 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 풍선부(150)가 상기 주머니부(170)로 설계 변경된 것이며, 추가로 상기 주머니부(170) 내부의 화합물을 녹이기 위한 물을 가이드하는 호스(180)가 더 구비되는 것이다.

따라서, 상기 프레임(110), 탄성체(120), 하부블록(130), 진동발생부(140) 및 판부재(160)의 구성과, 상기 판부재(160)의 기울기를 감지하는 제1기울기센서(161) 및 상기 주머니부(170)에 구비되어 상기 주머니부(170) 내부의 화합물이 녹아서 발생되는 기울기의 변화를 감지하는 제2기울기센서(153)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치와 동일한 구성이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 주머니부(170)는 지반의 유실 및 지하수 부족으로 인한 지면 내부의 벙커 역할을 하는 것으로서, 내부에 충진된 화합물이 상기 호스(180)를 통해 유입되는 물에 의해 녹으면서 점차 부피가 작아지게 되어 상기 판부재(160)를 지지하게 됨으로써, 상기 판부재(160)가 기울어지도록 하는 것이다.

이때, 상기 주머니부(170)는 상기 호스(180)를 통해 가이드되는 물이 유입될 수 있는 재질로 이루어질 수 있는데, 실시 예에 따라, 상기 주머니부(170)는 마분지 또는 라이스페이퍼 등으로 구성되어, 상기 주머니부(170) 내부에 충진된 화합물이 상기 물에 의해 녹더라도 일정 시간 동안 상기 화합물이 충진된 상태의 형상을 유지할 수 있도록 구성되어 상기 화합물이 녹더라도 상기 판부재(160)를 상기 일정 시간 동안 지탱하다가 녹도록 될 수 있으며, 상기 주머니부(170)의 내부에 충진되는 화합물은 소금이나 설탕 등 상기 호스(180)를 통해 가이드되는 물에 의해 녹을 수 있는 화합물이라면 얼마든지 사용될 수 있다.

상기 호스(180)는 상기 주머니부(170)로 물을 가이드하여 상기 주머니부(170) 내부의 화합물이 녹도록 함과 동시에, 상기 하부블럭(130)의 사이로 물이 새어나가도록 함으로써, 건물의 지하 시설의 사이로 물이 새어나가는 것을 나타내는 것이다. 이는 실제 공사장에서 유입되는 지하수를 계속해서 펌프로 뽑아내어 공사장 근처의 호수나 지하수의 수위가 낮아져 벙커 현상이 발생되는 것을 나타내는 것이다. 이때, 상기 호스(180)의 일단은 상기 프레임(110)의 외부로 노출된 상태에서 깔때기 형상으로 형성되어 물의 공급이 용이하게 이루어지도록 구성될 수 있다.

실시 예에 따라서, 상기 호스(180)에는 하나 또는 복수의 구멍(113)이 형성될 수 있으며, 이는 노후되어 물이 새는 상하수도관을 나타내는 것이다.

본 발명에서는 상기 주머니부(170)로 물을 가이드하는 구성이 호스(180) 형태로 형성되는 것으로 도시하고 설명하고 있으나, 실시 예에 따라서, 깔때기 형상 등으로 형성되어 상기 주머니부(170)로 물을 가이드할 수 있는 구성이라면 얼마든지 변경되어 구성될 수 있다.

도 7은 도 3의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

첨부된 도 7에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법은 탄성체인입단계(S10), 하부블록구비단계(S20), 진동발생부구비단계(S30), 풍선부구비단계(S40), 정렬단계(S50) 및 판부재구비단계(S60)를 포함한다.

상기 탄성체인입단계(S10)는, 프레임(110) 내부의 하부에 탄성체(120)를 인입시키는 단계로써, 실시 예에 따라, 폴리스티렌 수지에 발포제를 가하여 스펀지처럼 만들어서 굳힌 스티로폼 등으로 구성된 구 형상 탄성체(120) 복수 개를 상기 프레임(110)의 내부에 채우는 것이다.

이때, 상기 프레임(110) 내부의 하부에 인입시키는 탄성체(120)는 복수의 탄성체(120)가 이루는 상면이 평평한 수평을 이루도록 채워져, 상기 탄성체(120)의 상부에 위치되는 하부블록(130) 및 진동발생부(140)가 기울어지지 않도록 구성될 수 있다.

상기 하부블록구비단계(S20)는, 상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 하부블록(130)을 구비하는 단계로써, 상기 하부블록(130)을 상기 프레임(110)의 내부에 인입시켜 상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 위치시키는 것이다.

전술한 바와 같이, 상기 하부블록(130)은 흔들림이 없도록 상기 프레임(110)의 내부 일 측과 접착되도록 구성될 수 있다.

상기 진동발생부구비단계(S30)는, 상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 진동발생부(140)를 구비하는 단계로써, 상기 진동발생부(140)를 상기 프레임(110)의 내부에 인입시켜 상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 위치시키는 것이다.

이때, 상기 진동발생부(140)는 전술하지 않았으나, 상기 진동발생부(140)의 상자(141) 내부에 구비되는 모터(142)에서 발생된 진동이 상기 프레임(110)으로 용이하게 전달될 수 있도록 상기 상자(141)의 일면이 상기 프레임(110)의 내부 타 측과 접착되도록 구성될 수 있다.

상기 풍선부구비단계(S40)는 상기 진동발생부(140)의 상부에 공기가 충진된 풍선부(150)를 구비하는 단계로써, 상기 풍선부(150) 내부에 공기를 충진한 이후 상기 프레임(110)의 내부로 인입시켜 상기 진동발생부(140)의 상부에 구비하는 것이다.

이때, 상기 풍선부(150)의 입출구(152)에는 전술한 바와 같이, 상기 풍선부(150) 내부의 공기가 점차 배출되도록 할 수 있는 밸브(151)가 구비될 수 있다.

상기 정렬단계(S50)는, 상기 하부블록(130)과 풍선부(150)의 높이를 정렬시키는 단계로써, 후술되는 판부재구비단계(S60)에서 판부재(160)가 상기 하부블록(130)과 풍선부(150)의 상부에 수평으로 균형있게 구비되도록 하기 위한 것이다.

상기 판부재구비단계(S60)는, 상기 하부블록(130)과 풍선부(150)의 상부에 판부재(160)를 구비하는 단계로써, 상기 정렬단계(S50)에서 정렬된 하부블록(130)과 풍선부(150)의 상부에 판부재(160)를 수평으로 균형있게 배치시키는 것이다.

이때 상기 싱크홀 실험 장치 제조방법에는, 상기 판부재(160)의 기울기를 센싱하는 제1기울기센서(161)를 구비하는 제1기울기센서구비단계(S70) 및 상기 제1기울기센서(161)에 의해 상기 판부재(160)의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어진 것으로 센싱되는 경우 이를 알림하는 알림부(111)를 구비하는 알림부구비단계(S80)가 더 포함될 수 있다.

즉 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치 제조방법은, 상기 프레임(110)의 내부에 상기 탄성체(120), 하부블록(130), 진동발생부(140), 풍선부(150) 및 판부재(160)를 순차적으로 구비하고, 상기 판부재(160)에 제1기울기센서(161)를 설치하며 상기 프레임(110)에 알림부(111)를 설치하는 것으로 이루어질 수 있다.

도 8은 도 5의 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

첨부된 도 8에 따르면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법은 탄성체인입단계(S10), 하부블록구비단계(S20), 진동발생부구비단계(S30), 주머니부구비단계(S90), 호스설치단계(S95), 정렬단계(S50) 및 판부재구비단계(S60)를 포함한다.

즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법은 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법의 풍선부구비단계(S40)가 상기 주머니부구비단계(S90)로 설계 변경된 것이며, 추가로 상기 주머니부(170) 내부의 화합물을 녹이기 위한 호스(180)를 설치하기 위한 호스설치단계(S95)가 더 포함되는 것이다.

따라서, 상기 탄성체인입단계(S10), 하부블록구비단계(S20), 진동발생부구비단계(S30), 정렬단계(S50) 및 판부재구비단계(S60)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크홀 실험 장치의 제조방법과 동일한 단계 구성이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 주머니부구비단계(S90)는, 상기 진동발생부(140)의 상부에 화합물이 충진된 주머니부(170)를 구비하는 단계로써, 상기 주머니부(170)의 내부에 화합물을 충진한 이후 상기 프레임(110)의 내부에 인입시켜 상기 진동발생부(140)의 상부에 구비하는 것이다.

이때, 상기 주머니부(170)의 내부에 충진되는 화합물은 전술한 바와 같이, 물에 녹을 수 있는 화합물, 예를 들어 소금이나 설탕 등이라면 얼마든지 사용이 가능하다.

상기 호스설치단계(S95)는 공급되는 물을 상기 주머니부(170)로 가이드하는 호스(180)를 설치하는 단계로써, 상기 호스(180)가 상기 판부재구비단계(S60)에서 상기 주머니부(170)의 상부에 구비되는 판부재(160)와 부딪히지 않는 위치에 구비되도록 설치될 수 있다.

이상 본 발명에 의하면, 판부재를 지지하던, 풍선부 내부의 공기가 배출되도록 하거나 주머니부 내부의 화합물이 물에 녹도록 함으로써, 도로나 땅이 무너지면서 발생되는 싱크홀 현상의 발생과정을 쉽게 관찰할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.

110 : 프레임 111 : 알림부
111a : 스피커 111b : LED램프
112 : 홈부 113 : 구멍 난 호스
120 : 탄성체
130 : 하부블록
140 : 진동발생부 141 : 상자
141a : 공간부 142 : 모터
150 : 풍선부 151 : 밸브
152 : 입출구 153 : 제2기울기센서
160 : 판부재 161 : 제1기울기센서
162 : 수평계
170 : 주머니부 180 : 호스
190 : 장난감

Claims (9)

1. 상부가 개방된 형태의 프레임(110);
   탄성을 갖는 재질로 구성되어 상기 프레임(110)의 하부에 구비되는 탄성체(120);
   상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 구비되는 하부블록(130);
   상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 구비되며 내부에 형성되는 공간부(141a)에 모터(142)가 구비되는 진동발생부(140);
   내부에 공기가 충진되어 상기 진동발생부(140)의 상부에 구비되며, 상부가 상기 하부블록(130)의 상면과 서로 수평을 이루는 풍선부(150); 및
   상기 하부블록(130)과 풍선부(150)의 상부에 구비되는 판부재(160);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치.
   
2. 상부가 개방된 형태의 프레임(110);
   탄성을 갖는 재질로 구성되어 상기 프레임(110)의 하부에 구비되는 탄성체(120);
   상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 구비되는 하부블록(130);
   상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 구비되며 내부에 형성되는 공간부(141a)에 모터(142)가 구비되는 진동발생부(140);
   내부에 화합물이 충진되어 상기 진동발생부(140)의 상부에 구비되며, 상부가 상기 하부블록(130)의 상면과 서로 수평을 이루는 주머니부(170);
   상기 하부블록(130)과 주머니부(170)의 상부에 구비되는 판부재(160); 및
   공급되는 물을 상기 주머니부(170)로 가이드하는 호스(180);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치.
   
3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 판부재(160)에는,
   상기 판부재(160)의 기울기를 감지하는 제1기울기센서(161)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 프레임(110)에는,
   스피커(111a) 및 LED램프(111b) 중 적어도 하나로 구성되는 알림부(111)가 더 포함되며,
   상기 알림부(111)는,
   상기 제1기울기센서(161)에 의해 감지되는 판부재(160)의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어지는 경우, 상기 스피커(111a) 및 LED램프(111b) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 판부재(160)의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어진 것을 알림하는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 풍선부(150)에는,
   상기 풍선부(150)의 내부에 충진된 공기의 배출을 제어하는 밸브(151)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치.
   
6. 삭제
7. 프레임(110) 내부의 하부에 탄성체(120)를 인입시키는 탄성체인입단계(S10);
   상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 하부블록(130)을 구비하는 하부블록구비단계(S20);
   상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 진동발생부(140)를 구비하는 진동발생부구비단계(S30);
   상기 진동발생부(140)의 상부에 공기가 충진된 풍선부(150)를 구비하는 풍선부구비단계(S40);
   상기 하부블록(130)과 풍선부(150)의 높이를 정렬시키는 정렬단계(S50); 및
   상기 하부블록(130)과 풍선부(150)의 상부에 판부재(160)를 구비하는 판부재구비단계(S60);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치 제조방법.
   
8. 프레임(110) 내부의 하부에 탄성체(120)를 인입시키는 탄성체인입단계(S10);
   상기 탄성체(120)의 상부 일 측에 하부블록(130)을 구비하는 하부블록구비단계(S20);
   상기 탄성체(120)의 상부 타 측에 진동발생부(140)를 구비하는 진동발생부구비단계(S30);
   상기 진동발생부(140)의 상부에 화합물이 충진된 주머니부(170)를 구비하는 주머니부구비단계(S90);
   공급되는 물을 상기 주머니부(170)로 가이드하는 호스(180)를 설치하는 호스설치단계(S95);
   상기 하부블록(130)과 주머니부(170)의 높이를 정렬시키는 정렬단계(S50); 및
   상기 하부블록(130)과 주머니부(170)의 상부에 판부재(160)를 구비하는 판부재구비단계(S60);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치 제조방법.
   
9. 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 판부재(160)의 기울기를 감지하는 제1기울기센서(161)를 구비하는 제1기울기센서구비단계(S70); 및
   상기 제1기울기센서(161)에 의해 상기 판부재(160)의 기울기가 일정 각도 이상으로 기울어진 것으로 감지되는 경우 이를 알림하는 알림부(111)를 구비하는 알림부구비단계(S80);
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크홀 실험 장치 제조방법.

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