KR101936866B1 - 맨홀 커버형 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나 제품으로서 고안전성 및 고성능을 확보할 수 있는 맨홀 커버형 안테나로서, 커버 상면에서 단차형 홈 단면의 수용공간부를 형성하고, 이탈방지부가 상기 수용공간부의 상측에서 커버 중심을 향해 돌출되어 있는 맨홀 커버; 상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부에 설치되며, 무선 통신용 전기적 신호를 전자기파로 변환시키는 본체; 상기 본체를 덮도록 상기 수용공간부에 배치되고, 상기 이탈방지부에 접촉하는 안테나 보호부; 및 상기 본체와 무선전송장치를 서로 전기적으로 연결하는 케이블에 접속된 커넥터;를 포함한다.

Description

맨홀 커버형 안테나{Manhole cover type antenna}

본 발명은 맨홀 커버형 안테나에 관한 것으로서, 특히 지하의 다양한 센싱 정보를 원격으로 수집하고 관리하기 위하여, 맨홀용 맨홀 커버의 내부에 장착되고, 도로 위의 차량 운행 시에 전달되는 외력으로부터 안테나인 본체의 안전성과 성능을 동시에 향상시킬 수 있게 한 맨홀 커버형 안테나에 관한 것이다.

근래들어, 지하의 다양한 센서 정보 또는 미터링 정보 등을 수집하고 관리하기 위한 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 기반 도시 지하매설물 모니터링 및 관리시스템에 대한 연구가 진행되고 있다.

종래 기술의 연구에서는 상수관 및 하수관로 감시기술이 포함된다. 도심지 내 지반침하의 주된 원인은 지하공간의 난개발, 상하수도 시설의 노후화, 이로 인한 급격한 지하 수위의 변화에 기인한다고 알려져 있다.

지하공간의 시설물(예: 지하 매설물)은 실시간 모니터링 및 종합적인 상관성 분석을 통한 사고예방이 시급하게 요구된다.

예컨대, 지표면에 설치되어 있는 맨홀 커버는 철과 아연 등의 금속매질로 제작되어 있다. 이때, 금속매질 자체의 전파 흡수 성질을 고려하여, 안테나에서 복사된 신호는 최대한 지표면 위로 방사될 필요가 있다.

종래 기술로서 지하 매설물 상태 모니터링 및 관제 서비스 등을 위해서, 도 1 및 도 2와 같은 맨홀 커버에 내장된 형태의 안테나 장치에 대한 개발이 시도된 바 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 지표면(S)의 맨홀(1)에는 맨홀 커버(2)가 설치되어 있다.

맨홀 커버(2)의 일부 면(예: 상면부 또는 측면부 등)에는 홈부(2a)가 형성되어 있고, 홈부(2a) 내부에 안테나(3)가 설치된다. 금속매질이 아닌 재질의 유전체(4) 등은 안테나(3)를 덮을 수 있도록 맨홀 커버(2)의 홈부(2a)의 전체 공간에 채워져 있다.

즉, 안테나(3)는 맨홀 내부 위치인 맨홀 커버(2)의 홈부(2a)에 내장되어 있다.

종래 기술에 따른 유전체(4)는 단순히 홈부(2a)에 채워진 상태로 안테나(3)를 덮고 있을 뿐, 유전체(4)의 고정 상태가 매우 취약하다.

특히, 맨홀(1)은 인도 또는 도로면 등에 설치되기 때문에, 차량 또는 인도를 이용하는 사용자가 맨홀 커버(2)를 밟고 지나거나 차량 바퀴의 충격을 받는 상황에 노출되어 있으므로, 유전체(4)가 외력에 의해 홈부(2a)로부터 쉽게 이탈될 수 있는 문제점이 있다.

한편, 종래 기술의 유전체(4)의 하층부는 안테나 커넥터의 외부 노출 여부에 따라 맨홀 커버(2)를 커버 두께 방향으로 관통하는 홀(2b)을 포함하기도 한다. 이런 홀(2b)을 통해서 안테나(3)의 하면인 접지부분은 맨홀 커버(2)의 금속부분과 접속되어 단락될 수 있다. 안테나(3)는 공기층을 포함하여 구성할 수도 있고, 패키지 형태 등 공기층 없이 유전체(4)와 밀착되어 있을 수 있다.

또한, 유전체(4)는 안테나(3)를 수용하기 위한 저면 홈부(4a)를 미리 형성하고 있는 디스크 형태로 제작된 후, 단순히 맨홀 커버(2)의 홈부(2a)에 끼워지고, 이때 유전체(4)의 상면이 맨홀 커버(2)의 상면에 대응하여 수평하게 장착될 수 있다. 그러나, 이런 경우에도 유전체(4)는 단순히 맨홀 커버(2)의 홈부(2a)에 채워진 상태이므로, 역시 유전체(4)의 고정 상태는 매우 취약하다.

또한, 종래 기술에 따른 맨홀 커버에 내장된 형태의 안테나 장치는 그의 사용 환경 특수성에 따라서, 기상 또는 주변 환경의 변화에 직접적으로 노출되기 때문에 습도 또는 주변 지반 구성물질에 따라서, 안테나의 성능 변화의 폭이 큰 단점이 있다.

특히 눈이나 비 등 습도와 관련한 환경 조건 변화에 의해 안테나의 중심 주파수가 크게 변한 예는 이미 학계에 보고된 바 있다("Adaptive composite antennas for a city-wide sensor network", IET Microw. Antennas Propag., 2010). 이를 고려할 때, 종래 기술에 따른 맨홀 커버에 내장된 형태의 안테나 장치의 상용제품 제작 및 서비스를 위해서는 안테나의 사용 대역폭을 넓히는 방법에 대한 고안이 필요하다.

또한, 안테나용 유전체의 형태 및 규격은 종래의 맨홀 커버에 내장된 형태의 안테나 장치의 성능을 결정하는 주요 요소인 것을 감안할 때, 안테나의 성능을 최적화하는 안테나용 유전체의 형상을 결정하는 것이 필요하다.

그리고, 사람 또는 차량이 통행하는 도로 또는 인도에 직접 설치되어야 하는 맨홀 커버의 특수한 설치 환경을 감안할 때, 안테나 개발 과정에서 높은 안전성은 반드시 중요하게 고려해야 할 요소이다.

맨홀 커버의 상부에 정적인 하중이 가해지는 조건에서 맨홀 커버의 정하중 허용치는 가장 일반적으로 언급하는 안전성 관련 성능 지표이다. 뿐만 아니라, 실제 도로 환경과 같이 차량 등이 맨홀 커버 위를 주행하는 동적인 상황에서도 맨홀 커버의 안정성은 반드시 보장되어야 한다.

그러나, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 바와 같이 맨홀 커버의 유전체는 맨홀 커버의 재질과 다른 재질로 이루어져 있기 때문에, 차량이 맨홀 커버 및 유전체의 상부를 주행할 때, 차량의 바퀴로부터 전달되는 외력 작용에 의해서, 유전체가 맨홀 커버의 홈부로부터 이탈 또는 탈거되는 문제를 여전히 해결하지 못하고 있다. 따라서, 안테나의 성능도 유지하거나 개선하면서도 높은 안정성을 확보할 수 있는 안테나 장치에 대한 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 유전체 재질의 안테나 보호부와, 안테나 보호부의 안전성 확보를 위한 이탈방지부 또는 잠금부를 구비함으로써, 맨홀 커버 및 안테나에 대한 구조적 높은 안전성을 도모할 수 있고, 기능적으로도 고성능을 발휘할 수 있으며, 안테나 보호부의 이탈을 방지하여 동일 차로 또는 주변 차로를 주행 중인 다른 차량, 보행 중인 행인에 대한 안전 사고를 미연에 방지시킬 수 있는 맨홀 커버형 안테나를 제공하는 데 있다.

상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 맨홀 커버형 안테나는, 커버 상면에서 단차형 홈 단면의 수용공간부를 형성하고, 이탈방지부가 상기 수용공간부의 상측에서 커버 중심을 향해 돌출되어 있는 맨홀 커버; 상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부에 설치되며, 무선 통신용 전기적 신호를 전자기파로 변환시키는 본체; 상기 본체를 덮도록 상기 수용공간부에 배치되고, 상기 이탈방지부에 접촉하는 안테나 보호부; 및 상기 본체와 무선전송장치를 서로 전기적으로 연결하는 케이블에 접속된 커넥터;를 포함한다.

상기 안테나 보호부는, 유전체 재질 또는 레이돔 재질로 형성되어 있다.

상기 안테나 보호부는, 상기 수용공간부의 바닥면에 배치되는 하부; 상기 하부의 위에 일체형으로 형성되고, 상기 하부보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 상부; 및 상기 하부와 상기 상부의 경계에서 상기 이탈방지부의 저면에 접촉하는 단차면;을 포함한다.

상기 안테나 보호부는, 상기 하부의 중심을 기준으로 상기 하부의 저면에 형성되어서, 상기 본체를 수용하는 결합홈부를 포함한다.

상기 안테나 보호부는, 상기 하부와 상기 상부 및 상기 결합홈부에 의해서, 상협하광 단면 또는 계단형 단면을 갖는다.

상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부는, 상기 본체 및 안테나 보호부를 수용할 수 있는 면적을 갖는 바닥면; 상기 바닥면의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 본체의 두께보다 상대적으로 더 연장된 제 1 내주면; 및 상기 제 1 내주면의 상측을 기준으로 상기 일체형의 이탈방지부가 상기 맨홀 커버의 중심을 향하여 돌출됨에 따라서, 상기 제 1 내주면보다 상대적으로 작은 직경을 갖고, 상기 안테나 보호부의 상부의 외주면에 접촉되는 제 2 내주면;을 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 맨홀 커버형 안테나는, 커버 상면에서 단차형 홈 단면의 수용공간부를 형성하고 있는 맨홀 커버; 상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부에 설치되며, 무선 통신용 전기적 신호를 전자기파로 변환시키는 본체; 상기 본체를 덮도록 상기 수용공간부에 배치되고, 단차면을 갖는 안테나 보호부; 상기 본체와 무선전송장치를 서로 전기적으로 연결하는 케이블에 접속된 커넥터; 및 상기 안테나 보호부의 상기 단차면을 가압하도록, 상기 수용공간부에 취부 가능하게 결합되는 잠금부를 포함한다.

상기 잠금부는, 상기 수용공간부의 바닥면에 접촉되고, 두께 방향으로 관통되며 원주 방향을 따라 복수개로 배열된 체결구멍을 갖는 링형 몸체부; 상기 링형 몸체부의 상단에서 잠금부의 중심을 향하여 돌출된 내측돌기부; 및 상기 링형 몸체부의 상단에서 잠금부의 중심 바깥쪽을 향하여 돌출된 외측돌기부;를 포함한다.

상기 안테나 보호부는, 상기 수용공간부의 바닥면에 배치되는 하부; 상기 하부의 위에 일체형으로 형성되고, 상기 하부보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 상부; 및 상기 하부와 상기 상부의 경계에서 상기 잠금부의 내측돌기부의 저면에 접촉하는 단차면;을 포함한다.

상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부는, 상기 본체 및 안테나 보호부를 수용할 수 있는 면적을 갖는 바닥면; 상기 바닥면의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 본체의 두께보다 상대적으로 더 연장된 제 1 내주면; 및 상기 제 1 내주면의 상측을 기준으로 맨홀 커버의 중심 바깥쪽으로 향하여 연장되고, 상기 잠금부의 외측돌기부의 저면을 지지하는 돌기안착면; 상기 돌기안착면의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 맨홀 커버의 상면까지 연장되고, 상기 잠금부의 외측돌기부의 외경에 대응한 직경을 갖는 제 3 내주면; 및 상기 안테나 보호부의 외측을 기준으로 상기 바닥면과 맨홀 커버의 저면을 관통하고, 상기 체결구멍에 각각 일치되어 있는 복수개의 볼트구멍;을 포함한다.

상기 잠금부는, 상기 안테나 보호부를 상기 맨홀 커버에 고정시키기 위하여, 상기 링형 몸체부의 체결구멍 및 상기 맨홀 커버의 상기 볼트구멍을 통해 결합되는 볼트 및 너트 조립체를 포함한다.

상기 잠금부의 상기 체결구멍은, 상기 볼트의 헤드를 수용하도록 상대적으로 큰 직경의 상부구멍과, 상기 볼트의 샤프트를 수용하도록 상대적으로 작은 직경의 하부구멍으로 이루어져 있다.

본 발명에 따르면, 맨홀 커버에 일체형으로 형성된 이탈방지부 또는 맨홀 커버에 탈부착 가능하게 장착되는 잠금부를 제공함으로써, 안테나 제품으로서 고안전성 및 고성능을 확보할 수 있고, 예컨대 안전성 관련 성능 지표로서, 맨홀 커버의 상부에 정적인 하중이 가해지는 조건에서 맨홀 커버의 정하중 허용치를 만족할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 실제 도로 환경과 같이 차량 등이 맨홀 커버 위를 주행하는 동적인 상황에서도 맨홀 커버의 안정성을 보장할 수 있다.

본 발명은 안테나의 성능을 최적화 할 수 있는 유전체의 형태의 안테나 보호부를 제공함으로써 안테나의 성능 변화의 폭이 작은 고성능 안테나를 제공할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 실제 도로 환경에 적용했을 때에 인명 피해, 차량 또는 구조물 등의 재산 피해 등을 예방할 수 있으며, 안테나의 넓은 대역폭을 확보하는 것이 가능해져 기상 및 주변 환경 변화 등에 상관없이 맨홀 커버형 안테나의 우수한 성능을 유지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 맨홀 커버에 내장된 형태의 안테나 장치의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 안테나 장치의 평면도.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 맨홀 커버형 안테나의 평면도.
도 3b는 도 3a의 선 A-A를 따라 절단한 단면도.
도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 맨홀 커버형 안테나의 분해 사시도.
도 4b는 도 4a의 선 B-B를 따라 절단한 단면도.
도 5a 내지 도 5d는 안테나 보호부의 하부 직경 변화에 대한 안테나의 대역폭 모의실험 결과를 보여주는 그래프.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

제 1 실시예

도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 맨홀 커버형 안테나의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제 1 실시예는 맨홀 커버(100), 안테나인 본체(200), 안테나 보호부(300), 커넥터(400)를 포함한다. 제 1 실시예 또는 이하에 후술될 제 2 실시예는 모두 고안전 및 고성능 안테나의 구성을 갖는다.

맨홀 커버(100)는 지표면의 맨홀에 설치되며, 맨홀의 상부 개방 구멍을 덮거나, 개방 가능하도록, 맨홀의 상부 개방 구멍 테두리의 단턱에 배치될 수 있다.

맨홀 커버(100)는 맨홀 커버(100)의 커버 상면에서 단차형 홈 단면의 수용공간부(110)를 형성하고 있다.

여기서, 맨홀 커버(100)의 수용공간부(110)는 본체(200) 및 안테나 보호부(300)를 수용할 수 있는 면적을 갖는 바닥면(111)과, 상기 바닥면(111)의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 본체(200)의 두께보다 상대적으로 더 연장된 제 1 내주면(112)을 포함한다.

또한, 수용공간부(110)는 제 1 내주면(112)의 상측을 기준으로 상기 일체형의 이탈방지부(130)가 맨홀 커버(100)의 중심을 향하여 돌출됨에 따라서, 상기 제 1 내주면(112)보다 상대적으로 작은 직경을 갖고, 안테나 보호부(300)의 상부(302)의 외주면에 접촉되는 제 2 내주면(113)을 포함한다.

즉, 일체형의 이탈방지부(130)는 맨홀 커버(110)의 수용공간부(110)의 상측에서 원주 방향을 따라 연장됨과 동시에 커버 중심을 향해 돌출되어 있다.

본체(200)는 맨홀 커버(100)의 내부에 탑재되는 안테나를 지칭한다. 예컨대, 본체(200)는 맨홀 커버(100)의 상면의 수용공간부(110)에 장착 또는 설치된다.

안테나 보호부(300)는 본체(200)를 덮도록 수용공간부(110)에 배치되고, 상기 이탈방지부(130)에 접촉하여서 고정될 수 있으며, 그 결과 외력 작용(예: 동하중)에 견딤으로써, 맨홀 커버(100)로부터 이탈되지 않을 수 있다.

안테나 보호부(300)는 유전체 재질 또는 레이돔 재질로 형성되어 있을 수 있다. 예컨대, 안테나 보호부(300)의 재질은 비금속 물질의 견고한 유전체로 이루어질 수 있다. 여기서 유전체는 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 부도체로서, 유전율이 높을수록 RF(Radio Frequency) 신호에 대한 분극이 잘 일어나는 특성이 있으며, 이와 같은 유전체의 재질로는 폴리카보네이트, 아크릴, 세라믹, PWB(Printed Writing Board) 또는 테프론이 사용될 수 있다

안테나 보호부(300)는 수용공간부(110)의 바닥면(111)에 배치되는 하부(301)와, 상기 하부(301)의 중심을 기준으로, 하부(301)의 위에 일체형으로 형성되고, 상기 하부(301)보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 상부(302)와, 상기 하부(301)와 상기 상부(302)의 경계에서 상기 이탈방지부(130)의 저면에 접촉하는 단차면(303)을 포함할 수 있다.

도 3a는 제 1 실시예에 따른 맨홀 커버형 안테나를 상부에서 바라본 형상을 나타낸다. 상부에서 바라본 맨홀 커버형 안테나는 도 2에 도시된 종래기술 또는 일반적인 안테나 장치와 유사하게 보일 수 있지만, 도 3b의 단면도를 비교하였을 때 차이점은 명확할 수 있다.

즉, 종래 기술의 도 1 또는 도 2의 안테나 장치인 경우, 외력 작용(예: 차량 바퀴로부터 전달되는 동하중 등)에 의해 유전체가 맨홀 커버로부터 이탈하여 발생하는 안전 사고에 대한 우려가 심각하다.

그러나, 도 3a 및 도 3b와 같이, 단턱 구조에 해당하는 맨홀 커버(100)의 이탈방지부(130)와 안테나 보호부(300)의 단차면(303)간 결합은 안테나 보호부(300) 또는 본체(200)가 맨홀 커버(100)로부터 분리, 이탈 또는 탈거되는 것을 근본적으로 방지할 수 있기에 큰 의미가 있다.

이때, 안테나 보호부(300)의 하부(301)의 직경을 D라 정의하고, 안테나 보호부(300)의 지름 방향을 따라 상기 단차면(303)의 폭을 X라 정의할 때, 안테나 보호부(300)의 상부(302)의 직경은 상기 하부(301)의 직경(D)에서 양쪽 단차면(303)의 너비(2X)를 제거한 값(D-2X)으로 정해질 수 있다.

안테나 보호부(300)는 그의 하부(301)의 중심을 기준으로 하부(301)의 저면에 형성되어서, 상기 본체(200)를 수용하는 결합홈부(310)를 포함한다. 결합홈부(310)의 체적은 본체(200)의 체적 또는 형상 등에 의해 결정될 수 있다.

안테나 보호부(300)는 그의 하부(301)와 상부(302) 및 결합홈부(310)에 의해서, 상협하광 단면 또는 계단형 단면을 가질 수 있다. 한편, 응용예로서 다양한 형태의 단면(예: 계단형 / 사선형 / 나사형 등), 혹은 패턴을 활용하여 홈과 돌기간 맞물림 결합 구조 등이 제 1 실시예에 더 적용될 수도 있다.

또한, 맨홀 커버(100) 및 안테나 보호부(300)를 제작하는 방법의 측면에서 보면, 일반적인 주물 등의 방법을 통해 각각 구성 요소를 별도로 제작한 뒤 조립하거나, 수용공간부(110) 및 케이블 홀(120)을 갖도록 맨홀 커버(100)를 제작한 뒤에, 본체(200)를 제외한 수용공간부(110)의 내부 공간을 유전체 재질 또는 레이돔 재질로 몰딩하여서 안테나 보호부(300)를 구성하거나, 혹은 제작 단계에서 맨홀 커버(100) 및 안테나 보호부(300)를 일체형으로 동시 제작하는 방법 등과 같이 다양한 형태의 제작 방법이 제 1 실시예에 적용될 수도 있다.

이렇게 도 3a 및 도 3b에 나타난 것과 같이, 맨홀 커버(100)와 이탈방지부(130)가 하나의 몸체를 갖도록 제작될 수 있지만, 도 4a 및 도 4b를 통해 설명하려는 제 2 실시예와 같이 분리형 단턱 구조도 가능하다.

제 2 실시예

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 맨홀 커버형 안테나는 분리형 단턱 구조를 갖는 잠금부를 적용한 것을 제외하고 제 1 실시예와 동일하거나 매우 유사할 수 있다. 그러하므로, 도 3a 내지 도 5d에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 맨홀 커버형 안테나의 분해 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 선 B-B를 따라 절단한 단면도이고, 도 5a 내지 도 5d는 안테나 보호부의 하부 직경 변화에 대한 안테나의 대역폭 모의실험 결과를 보여주는 그래프이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제 2 실시예는 커버 상면에서 단차형 홈 단면의 수용공간부(110a)를 형성하고 있는 맨홀 커버(100)와, 맨홀 커버(100)의 수용공간부(110a)에 설치되며, 무선 통신용 전기적 신호를 전자기파로 변환시키는 본체(200)와, 상기 본체(200)를 덮도록 상기 수용공간부(110a)에 배치되고, 단차면(303)을 갖는 안테나 보호부(300)와, 상기 본체(200)와 무선전송장치를 서로 전기적으로 연결하는 케이블에 접속된 커넥터와, 상기 안테나 보호부(300)의 상기 단차면(303)을 가압하도록, 상기 수용공간부(110a)에 취부 가능하게 결합되는 잠금부(600)를 포함한다.

잠금부(600)는 수용공간부(110a)의 바닥면(111)에 접촉되고, 두께 방향으로 관통되며 원주 방향을 따라 복수개로 배열된 체결구멍(611)을 갖는 링형 몸체부(610)를 포함한다. 여기서, 체결구멍(611)은 링형몸체부(610)의 상면에서 원주 방향 센터 라인(RL)을 따라 복수개로 배열 및 형성된다. 이런 체결구멍(611)은 링형몸체부(610)에서 링형몸체부(610)의 수직 방향(예: 두께 방향)으로 관통하도록 형성되기 때문에, 고정 또는 잠금 대상인 안테나 보호부(300)에 어떠한 구멍이나 볼트 구멍을 형성할 필요가 없고, 그 결과, 안테나 보호부(300)의 재질 대비, 금속 재질의 볼트(701) 등과 같은 이형 재질의 물체가 안테나 보호부(300)의 내부에 존재하지 않게 됨으로써, 안테나 품질 및 성능 관리에 매우 큰 장점이 있다.

이러한 잠금부(600)는 안테나 보호부(600)를 맨홀 커버(100)에 고정시키기 위하여, 링형 몸체부(610)의 체결구멍(111) 및 맨홀 커버(100)의 볼트구멍(115)을 통해 결합되는 볼트(701) 및 너트(702) 조립체를 포함한다.

잠금부(600)는 링형 몸체부(610)을 기준으로 일체형으로 형성되고 서로 대향적으로 수평하게 배치된 내측돌기부(630) 및 외측돌기부(620)를 포함한다.

예컨대, 잠금부(600)는 영문 T자 단면 형상으로 링형 몸체부(610), 내측돌기부(630) 및 외측돌기부(620)를 포함한다. T자 단면 형상은 원주 방향으로 연장되어서 링형태의 잠금부(600)가 될 수 있다.

이때, 내측돌기부(630)는 링형 몸체부(610)의 상단에서 잠금부(600)의 중심을 향하여 돌출되고 잠금부(600)의 내주 방향을 따라 연장되어 있다.

또한, 외측돌기부(620)는 링형 몸체부(610)의 상단에서 잠금부(600)의 중심 바깥쪽을 향하여 돌출되고 잠금부(600)의 외주 방향을 따라 연장되어 있다.

내측돌기부(630) 및 외측돌기부(620) 각각의 돌출 길이는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

또한, 안테나 보호부(300)는 수용공간부(110a)의 바닥면(111)에 배치되는 하부(301)와, 상기 하부(301)의 위에 일체형으로 형성되고, 상기 하부(301)보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 상부(302)와, 상기 하부(301)와 상기 상부(302)의 경계에서 상기 잠금부(600)의 내측돌기부(630)의 저면에 접촉하는 단차면(303)을 포함한다.

맨홀 커버(100)의 수용공간부(110a)는 상기 본체(200) 및 안테나 보호부(300)를 수용할 수 있는 면적을 갖는 바닥면(111)과, 상기 바닥면(111)의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 본체(200)의 두께보다 상대적으로 더 연장된 제 1 내주면(112)과, 상기 제 1 내주면(112)의 상측을 기준으로 맨홀 커버(100)의 중심 바깥쪽으로 향하여 연장되고, 상기 잠금부(600)의 외측돌기부(620)의 저면을 지지하는 돌기안착면(114)을 포함한다. 돌기안착면(114)은 금속 재질 또는 맨홀 커버(100)와 동일한 재질을 갖는 잠금부(600)에 대하여 금속대 금속간 접촉을 통해 견고한 지지력을 발휘할 수 있다.

또한, 맨홀 커버(100)의 수용공간부(110a)는 상기 돌기안착면(114)의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 맨홀 커버(100)의 상면까지 연장되고, 상기 잠금부(600)의 외측돌기부(620)의 외경에 대응한 직경을 갖는 제 3 내주면(116)을 포함한다.

또한, 맨홀 커버(100)의 수용공간부(110a)는 안테나 보호부(300)를 두께 방향으로 관통하는 것이 아니라, 안테나 보호부(300)의 바깥쪽 공간의 아래쪽에서 통해 볼트(701)의 샤프트를 삽입시키기 위한 볼트구멍(115)을 포함한다.

즉, 볼트(701) 개수에 대응한 복수개의 볼트구멍(115)은 안테나 보호부(300)의 외측을 기준으로 수용공간부(110a)의 바닥면(111)과 맨홀 커버(100)의 저면을 관통하고, 잠금부(600)의 복수개의 체결구멍(611)에 각각 일치되어 있을 수 있다. 여기서, 볼트(701), 체결구멍(611) 및 볼트구멍(115)의 개수는 설계 기준에 따라 1개 이상이 될 수 있으므로, 도면에 도시된 개수로만 한정되지 않을 수 있다.

특히, 잠금부(600)의 체결구멍(611)은 접시형 또는 함몰형 관통홀일 수 있다. 즉, 체결구멍(611)은 볼트(701)의 헤드를 수용하도록 상대적으로 큰 직경의 상부구멍과, 나사산이 형성되어 있는 볼트(701)의 샤프트를 수용하도록 상부구멍의 중심에서 하향으로 연장된 상대적으로 작은 직경의 하부구멍으로 이루어져 있을 수 있다.

또한, 너트(702)는 맨홀 커버(100)의 저면에 위치된다. 반면, 볼트(701)의 헤드는 체결구멍(611)의 상부구멍 안에 위치되기 때문에, 잠금부(600)의 상면 위쪽으로 돌출되지 않게 될 수 있다.

잠금부(600)가 맨홀 커버(100)의 수용공간부(110a)에 결합되는 경우, 잠금부(600)의 상면 레벨과 맨홀 커버(100)의 상면 레벨이 서로 동일하거나, 결합 공차 등을 고려하여 매우 유사할 수 있다.

이러한 잠금부(600)에 의해서 안테나 보호부(300)에 대한 높은 안전성을 확보할 수 있다. 이렇게 제 1 실시예의 이탈방지부(130) 또는 제 2 실시예의 잠금부(600)와 같은 단턱 구조는 구조적 안선성 이외에도 안테나 품질(예: 대여폭)을 향상시킬 수 있는 고성능 효과도 발휘한다.

도 2a 및 도 2b의 일반적인 맨홀 커버형 안테나에 비해 도 3a 및 도 3b의 고안전/고성능 맨홀 커버형 안테나는 안테나 보호부의 부피가 커지게 된다.

도 3b와 같이 계단형 단턱을 구현한 경우에는 단턱의 너비(x)만큼 양쪽으로 부피가 확대된다. 안테나 보호부의 형상 및 규격은 안테나(3-1)가 맨홀 커버(3-3)에 내장된 경우, 안테나의 대역폭에 큰 영향을 미치게 된다.

도 5a 내지 도 5d는 안테나 보호부의 하부 직경 변화에 대한 안테나의 대역폭 모의실험 결과를 보여주는 그래프이다.

도 5a 내지 도 5d는, 안테나 보호부의 하부 직경 변화에 대한 안테나의 주파수 특성 변화 모의실험 결과를 나타낸다. 참고로 본 모의실험에는 HFSS (High Frequency Structure Simulator) 프로그램이 사용되었으며, 2.45GHz를 중심주파수로 하는 안테나를 예시로 하였다.

예컨대, 도 5a 내지 도 5d는 도 3a 및 도 3b에 도시된 맨홀 커버형 안테나를 기준으로 진행된 결과를 보여주고 있다.

도 5a는 D=120 mm / X=0 mm일 때 : 대역폭 315 MHz의 실험결과를 갖는다.

도 5b는 D=120 mm / X=3 mm일 때 : 대역폭 347 MHz의 실험결과를 갖는다.

도 5c는 D=120 mm / X=5 mm일 때 : 대역폭 366 MHz의 실험결과를 갖는다.

도 5d는 D=120 mm / X=10 mm일 때 : 대역폭 : 92 MHz의 실험결과를 갖는다.

도 5a 내지 도 5d에 나타난 것과 같이, 안테나 보호부의 하부 직경 변화는 안테나의 대역폭 변화와 밀접한 관련이 있으며, 안테나 보호부의 직경을 크게 한다고 대역폭이 계속 커지기만 하는 것이 아니므로, 얻고자 하는 안테나의 대역폭 성능과 맨홀 커버형 안테나의 안전도를 함께 고려하여 설계하는 것이 중요하다.

위와 같이, 본 발명에서 설명한 구성요소로 고안전 및 고성능을 갖는 맨홀 커버형 안테나를 개발하면 실제 도로 환경에 적용했을 때에 인명 피해, 차량 또는 구조물 등의 재산 피해 등을 예방할 수 있다. 또한, 안테나의 넓은 대역폭을 확보하는 것이 가능해져, 기상 및 주변 환경 변화 등에 상관없이 맨홀 커버형 안테나의 우수한 성능이 유지될 수 있다.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 본체를 가지고 있기 때문에 맨홀 커버에 적용되어서 맨홀 커버로부터 장거리의 지상 위치까지 무선 통신이 가능하다. 장거리에서 맨홀 내부의 센싱 정보를 무선 네트워크를 형성하여, 수집, 관리할 수 있게 함으로써, 네트워크에서 대규모 지역의 정보망을 형성할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 맨홀 커버 110, 110a : 수용공간부
120 : 케이블 홀 200 : 본체
300 : 안테나 보호부 400 : 커넥터
500 : 케이블 600 : 잠금부

Claims (10)

1. 커버 상면에서 단차형 홈 단면의 수용공간부를 형성하고, 이탈방지부가 상기 수용공간부의 상측에서 커버 중심을 향해 돌출되어 있는 맨홀 커버;
   상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부에 설치되며, 무선 통신용 전기적 신호를 전자기파로 변환시키는 본체;
   상기 본체를 덮도록 상기 수용공간부에 배치되고, 상기 이탈방지부에 접촉하는 안테나 보호부; 및
   상기 본체와 무선전송장치를 서로 전기적으로 연결하는 케이블에 접속된 커넥터;를 포함하는 맨홀 커버형 안테나.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 안테나 보호부는,
   상기 수용공간부의 바닥면에 배치되는 하부;
   상기 하부의 위에 일체형으로 형성되고, 상기 하부보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 상부; 및
   상기 하부와 상기 상부의 경계에서 상기 이탈방지부의 저면에 접촉하는 단차면;을 포함하는 것인 맨홀 커버형 안테나.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 안테나 보호부는 유전체 재질 또는 레이돔 재질로 형성되고, 상기 하부의 중심을 기준으로 상기 하부의 저면에 형성되어서, 상기 본체를 수용하는 결합홈부를 포함하는 것인 맨홀 커버형 안테나.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 안테나 보호부는, 상기 하부와 상기 상부 및 상기 결합홈부에 의해서, 상협하광 단면 또는 계단형 단면으로 형성되는 것인 맨홀 커버형 안테나.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부는,
   상기 본체 및 안테나 보호부를 수용할 수 있는 면적을 갖는 바닥면;
   상기 바닥면의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 본체의 두께보다 상대적으로 더 연장된 제 1 내주면; 및
   상기 제 1 내주면의 상측을 기준으로 상기 일체형의 이탈방지부가 상기 맨홀 커버의 중심을 향하여 돌출됨에 따라서, 상기 제 1 내주면보다 상대적으로 작은 직경을 갖고, 상기 안테나 보호부의 상부의 외주면에 접촉되는 제 2 내주면;을 포함하는 것인 맨홀 커버형 안테나.
   
6. 커버 상면에서 단차형 홈 단면의 수용공간부를 형성하고 있는 맨홀 커버;
   상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부에 설치되며, 무선 통신용 전기적 신호를 전자기파로 변환시키는 본체;
   상기 본체를 덮도록 상기 수용공간부에 배치되고, 단차면을 갖는 안테나 보호부; 상기 본체와 무선전송장치를 서로 전기적으로 연결하는 케이블에 접속된 커넥터; 및
   상기 안테나 보호부의 상기 단차면을 가압하도록, 상기 수용공간부에 취부 가능하게 결합되는 잠금부;를 포함하는 맨홀 커버형 안테나.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 안테나 보호부는,
   상기 수용공간부의 바닥면에 배치되는 하부;
   상기 하부의 위에 일체형으로 형성되고, 상기 하부보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 상부; 및
   상기 하부와 상기 상부의 경계에서 상기 잠금부의 내측돌기부의 저면에 접촉하는 단차면;을 포함하는 것인 맨홀 커버형 안테나.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 맨홀 커버의 상기 수용공간부는,
   상기 본체 및 안테나 보호부를 수용할 수 있는 면적을 갖는 바닥면;
   상기 바닥면의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 본체의 두께보다 상대적으로 더 연장된 제 1 내주면;
   상기 제 1 내주면의 상측을 기준으로 맨홀 커버의 중심 바깥쪽으로 향하여 연장되고, 상기 잠금부의 외측돌기부의 저면을 지지하는 돌기안착면;
   상기 돌기안착면의 외곽에서 수직 방향을 따라 상기 맨홀 커버의 상면까지 연장되고, 상기 잠금부의 외측돌기부의 외경에 대응한 직경을 갖는 제 3 내주면; 및
   상기 안테나 보호부의 외측을 기준으로 상기 바닥면과 맨홀 커버의 저면을 관통하고, 체결구멍에 각각 일치되어 있는 복수개의 볼트구멍;을 포함하는 것인 맨홀 커버형 안테나.
   
9. 제6항에 있어서, 상기 잠금부는,
   상기 수용공간부의 바닥면에 접촉되고, 두께 방향으로 관통되며 원주 방향을 따라 복수개로 배열된 체결구멍을 갖는 링형 몸체부;
   상기 링형 몸체부의 상단에서 잠금부의 중심을 향하여 돌출된 내측돌기부; 및
   상기 링형 몸체부의 상단에서 잠금부의 중심 바깥쪽을 향하여 돌출된 외측돌기부;를 포함하는 것인 맨홀 커버형 안테나.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 잠금부는,
    상기 안테나 보호부를 상기 맨홀 커버에 고정시키기 위하여, 상기 링형 몸체부의 체결구멍 및 상기 맨홀 커버의 볼트구멍을 통해 결합되는 볼트 및 너트 조립체를 포함하는 것인 맨홀 커버형 안테나.

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