KR102010495B1

KR102010495B1 - 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템

Info

Publication number: KR102010495B1
Application number: KR1020180173936A
Authority: KR
Inventors: 장미숙; 김성래; 노경용; 윤경원; 김대원
Original assignee: (주)뉴클리어엔지니어링
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2019-08-13

Abstract

본 발명은 검사센서 이송장치 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 임펠러를 구비한 복수 개의 이송장치를 구성하고, 상기 이송장치가 다관절 연결부에 의해 연결된 상태로 주행되도록 함으로써 상기 이송장치가 임펠러의 회전에 의해 상기 이송장치와 바닥면 또는 벽 사이에 발생되는 흡입력에 의해 수평이동은 물론이고 수평 이동에서 수직 이동으로의 이동방향 변경이 쉽게 이루어지게 하는 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템에 관한 것이다.

Description

다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템{An Autonomous inspection sensor transfer device linked with multiple joints}

일반적으로 사용후 핵연료의 저장, 처리 및 이송은 각별한 주의와 수순상의 안전책을 요한다.

원자력발전소의 연료는 농축 우라늄 235 또는 천연 우라늄 238등을 사용하여 연쇄 핵분열 에너지를 이용하여 전기를 생산한다. 원자력발전소 연료인 농축 우라늄 235 또는 천연 우라늄 238 들은 원자로에서 중성자에 의해 조사되어 다양한 핵분열생성물들을 생성한다. 핵분열에 의해 생성된 핵분열생성물을 포함하는 사용후 핵연료는 중성자와 감사선을 방출함으로 사용후 핵연료 관련 작업시 방사선피폭 및 높은 열에 주의하여야 한다.

사용후 핵연료는 일정 규격으로 형성된 저장조(캐스크)에서 소정의 온도로 냉각되는데, 상술하면, 사용후 핵연료는 습식 저장조에서 1차 냉각이 이루어진 후, 상기 사용후 핵연료가 일정한 온도로 냉각되면 건식 캐스크로 옮긴 뒤 이를 일정 규격에 의해 설치된 저장시설에서 보관하도록 이루어진다.

이때, 상기 캐스크가 격납된 저장시설은 붕괴열로 인한 구조물의 열적스트레스, 염해 및 응력부식균열 등의 다양한 문제가 발생될 수 있으며, 이를 방지하기 위해서는 지속적으로 구조 결함 관리가 필요하게 된다.

이를 위한 저장시설의 모니터링 기술 중 하나로 등록특허공보 제10-0449792호(이하, 종래기술이라 함)가 개시되어 있다.

상기 종래기술은 각각 방사성 물질이 봉입된 복수의 금속제의 밀폐 용기를 저장하는 저장 시설에 있어서, 복수의 상기 밀폐 용기가 배치된 설치 베드와, 다수의 흡기구 및 배기구가 설치된 천정벽을 포함하는 복수의 콘크리트 벽과, 상기 흡기구로부터 도입된 냉각 공기를 상기 밀폐 용기의 주위로 도입하는 흡기 통로와, 상기 설치 베드측에 위치한 상기 밀폐 용기의 하단부의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 검출된 온도에 따라, 상기 흡기 통로를 흐르는 외기의 자연 통기량을 조절하고, 상기 밀폐 용기의 하단부 외면의 온도를 이슬점 온도 이상 그리고 소정의 내열 온도 이하로 유지하는 조절 수단을 포함한다.

즉, 상기 종래기술은 상기 조절수단에 검출되는 검출 온도에 따라 시설 내의 다양한 장치의 온도를 조절함으로써, 저장시설이 일정한 환경을 유지하도록 하고 있다.

KR 10-0449792 B1 2004.09.13.

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 임펠러를 구비한 복수 개의 이송장치를 구성하고, 상기 이송장치가 다관절 연결부에 의해 연결된 상태로 주행되도록 함으로써 상기 이송장치가 임펠러의 회전에 의해 상기 이송장치와 바닥면 또는 벽 사이에 발생되는 흡입력에 의해 수평이동은 물론이고 수평 이동에서 수직 이동으로의 이동방향 변경이 쉽게 이루어지게 하는 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템을 제공하는 것이다.

사용후 핵연료가 수용된 건식 캐스크가 격납된 저장시설을 관리 및 감독하기 위해 검사센서 이송장치 시스템에 있어서, 상부에 상기 검사센서가 구비된 상태로 주행 가능하되, 메인 프레임(100)의 하단에 구비된 임펠러(400)의 흡입력에 의해 바닥면(B) 또는 벽을 따라 주행이 가능하게 이루어지는 이송장치(10); 및 인접하는 한 쌍의 이송장치(10)의 사이를 연결하는 다관절 연결부(700)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 이송장치(10)는, 주행이 가능하게 이루어지는 메인 프레임(100); 상기 메인 프레임(100)의 상부와 하부가 연통된 상태가 되도록 상기 메인 프레임(100)의 중심부에 구비되는 하우징(200); 동력축이 상기 메인 프레임(100)을 관통하여 상기 메인 프레임(100)의 하부로 돌출되도록 상기 하우징(200)의 상부에 구비되는 모터부(300); 상기 동력축과 체결된 상태로 상기 하우징(200) 내에 구비되는 임펠러(400); 자율 주행시 요구되는 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 획득하기 위해 상기 메인 프레임(100)의 일측에 구비되는 자율주행 센서부; 및 상기 자율주행 센서부에 의해 검출된 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 전달받으며, 상기 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 분석하여 상기 이송장치(10)의 현 위치에서 목적지까지의 주행거리를 도출하고, 주변 장애물 지도정보는 도출하여 상기 이송장치(10)의 주행을 제어하는 제어부;를 포함하도록 한다.

이때, 상기 다관절 연결부(700)는, 소정의 면적을 갖는 플레이트로 이루어지고, 중심부를 기준으로 면상에 4개의 체결홈(711)이 방사상으로 배치되는 베이스판(710); 끝단이 상기 베이스판(710)의 제 1체결홈(712)과 체결되는 한 쌍의 수직 브라켓(721) 및 상기 수직 브라켓(721)과 힌지 체결됨에 따라 수직방향(상하방향)으로 회전이 가능한 수직 회전체(722)를 포함하는 수직 회전부(720); 및 끝단이 상기 베이스판(710)의 제 2체결홈(713)과 체결되는 한 쌍의 수평 브라켓(731) 및 상기 수평 브라켓(731)과 힌지 체결됨에 따라 수평방향(좌우방향)으로 회전이 가능한 수평 회전체(732)를 포함하며, 상기 수평 회전체(732)는 상기 수직 회전체(722)와 결함되어 서로 연결된 상태가 되도록 하는 수평 회전부(730);를 포함하도록 한다.

한편, 상기 체결홈(711)은, 중심부를 기준으로 좌우방향으로 서로 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제 1체결홈(712) 및 중심부를 기준으로 상하방향으로 서로 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제 2체결홈(713)을 포함하며, 상기 제 1체결홈(712)과 상기 제 2체결홈(713)은 서로 대응되는 모양으로 형성되도록 한다.

한편, 상기 제어부는, 상기 이송장치(10)와 주행면이 이루는 경사각에 비례하여 상기 임펠러(400)의 흡입력이 조절되도록 제어하도록 한다.

상기 이송장치(10)는, 복수 개가 일렬로 나란하게 배치되며, 자율주행 센서부가 구비된 상태로 복수 개의 이송장치 중 양 끝단에 배치되는 주행용 이송장치(11); 및 상부에 상기 검사센서가 구비된 상태로 상기 주행용 이송장치(11)의 사이에 구비되는 검사용 이송장치(12);를 포함한다.

이때, 상기 검사용 이송장치(12)에는, 상기 검사센서 중 비파괴 센서(S3)를 상하방향으로 이동시키는 승강부재(500)가 더 구비되도록 한다.

본 발명에 따르면 임펠러를 구비한 복수 개의 이송장치를 구성하고, 상기 이송장치가 다관절 연결부에 의해 연결된 상태로 주행되도록 함으로써 상기 이송장치가 임펠러의 회전에 의해 상기 이송장치와 바닥면 또는 벽 사이에 발생되는 흡입력에 의해 수평이동은 물론이고 수평 이동에서 수직 이동으로의 이동방향 변경이 쉽게 이루어지는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수 개의 이송장치가 연결된 상태로 주행이 이루어지는 바, 복수 개 중 하나의 이송장치가 파손, 고장되는 등의 문제가 발생되더라도 나머지 이송장치가 정상적으로 동작되는 바, 이송장치가 저장설비 내에 파손된 상태로 방치되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 자율주행이 가능하게 구성됨에 따라, 작업자가 직접 진입하지 못하는 공간, 즉, 고방사능 위험구간, 고열 위험구간 등에도 쉽게 진입하여 검사를 실시한 뒤 안전하게 탈출할 수 있는 바, 더욱 안전하게 저장시설을 관리할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 검사센서 이송장치 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 이송장치의 내부 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 이송장치의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 이송장치의 배면측 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 이송장치의 배면도.
도 6은 본 발명에 따른 다관절 연결부의 일측방향 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 다관절 연결부의 타측방향 사시도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 검사센서 이송장치 시스템의 사용실시예를 나타내는 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 이송장치가 일정 경사면을 따라 주행하는 상태를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 검사용 이송장치의 측면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 검사센서 이송장치 시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이송장치의 내부 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 이송장치의 단면도로서, (a)는 주행용 이송장치의 단면도이고, (b)는 검사용 이송장치의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 이송장치의 배면측 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 이송장치의 배면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 다관절 연결부의 일측방향 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 다관절 연결부의 타측방향 사시도이고, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 검사센서 이송장치 시스템의 사용실시예를 나타내는 개략도이며, 도 10은 본 발명에 따른 이송장치가 일정 경사면을 따라 주행하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 검사용 이송장치의 측면도이다.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명은 사용후 핵연료가 수용된 건식 캐스크가 격납된 저장시설을 관리 및 감독하기 위해 검사센서 이송장치 시스템에 있어서, 상부에 상기 검사센서가 구비된 상태로 주행 가능하되, 메인 프레임(100)의 하단에 구비된 임펠러(400)의 흡입력에 의해 주행면을 따라 주행이 가능하게 이루어지는 이송장치(10) 및 인접하는 한 쌍의 이송장치(10)의 사이를 연결하는 다관절 연결부(700)를 포함한다.

이때, 상기 검사센서는 저장시설 내의 안정성을 평가하기 위한 것으로서, 비파괴 센서, 온도센서, 방사능 센서, 이미지 센서 등 다양한 센서로 이루어질 수 있으며, 검사 목적에 따라 하나 이상의 센서를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 검사센서는 상기 메인 프레임(100)에 구비된 상태로 상기 저장시설 내의 작동 환경을 측정하도록 한다.

한편, 상기 주행면은 저장시설 내부의 모든 벽면을 말하는 것으로서, 바닥면, 일정 각도로 경사진 벽면, 천장면 등을 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 이송장치(10)는 메인 프레임(100), 하우징(200), 모터부(300), 임펠러(400), 자율주행 센서부(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함한다.

상기 메인 프레임(100)은 자율주행에 필요한 장비들이 설치된 상태로 이동되면서 저장시설을 관리하기 위한 것으로서, 주행이 가능하게 이루어진다.

부연하면, 상기 메인 프레임(100)은 소정의 면적을 갖는 판상의 프레임으로 이루어지며, 상기 메인 프레임(100)의 좌우방향 양단에는 2륜 또는 4륜 주행이 가능하게 하는 바퀴(120)가 구비된다.

이때, 상기 바퀴(120)는 일반적인 휠 형태의 바퀴로 이루어질 수 있으나, 주행시 안정성을 더욱 향상하기 위해 무한궤도 형태의 캐터필러로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 메인 프레임(100)이 바닥면(B)에 밀착된 상태로 이동되도록 하여 안전한 작동환경에서 이동되도록 하기 위한 것인 바, 상기 메인 프레임(100)은 바닥면(B)으로부터 인접한 상방에 배치된 상태가 되도록 한다.

부연하면, 상기 메인 프레임(100)의 상방에는 양끝단이 상방으로 절곡된 한 쌍의 보조 프레임(110)이 전후 방향으로 소정 거리 이격된 상태로 구비되고, 상기 보조 프레임(110)의 절곡부에 상기 바퀴(120)가 각각 구비된다.

즉, 본 발명에서는 상기 바퀴(120)의 회전축이 상기 메인 프레임(100)보다 상방에 배치된 상태가 되도록 하여 상기 메인 프레임(100)이 바닥면(B)과 인접하게 구비된 상태가 되도록 한다.

상기 바퀴(120)에는 각각 구동모터 및 감속모터가 구비되고, 자율주행이 가능하도록 차륜 방식의 조향장치가 각각 구비된다.

한편 상기 메인 프레임(100)은 소정의 내부 공간을 갖는 케이스(130)에 의해 각종 장비가 보호된 상태로 형성되며, 상기 케이스(130)의 외측에 바퀴(120)이 구비된 상태가 되면서 상기 메인 프레임(100)이 주행 가능하게 된다.

또한 상기 케이스(130)의 중심부에는 임펠러(400)에 의해 흡입되는 공기가 빠져나갈 수 있도록 하기 위한 홀이 형성되도록 한다.

상기 하우징(200)은 상기 메인 프레임(100)의 상부와 하부가 서로 연통된 상태가 되도록 상기 메인 프레임(100)의 중심부에 구비된다.

부연하면, 상기 하우징(200)은 상기 메인 프레임(100)의 중심부에 형성된 결합홀의 둘레를 따라 상방으로 돌출되는 상부체(220) 및 상기 결합홀이 둘레를 따라 하방으로 돌출되는 하부체(230)를 포함하다.

즉, 상기 상부체(220)와 하부체(230)는 상하부가 개방된 중공의 원통형으로 이루어지며, 상기 상부체(220)는 하단부가 상기 결합홀과 체결되도록 하며, 상기 하부체(230)는 상단부가 상기 결합홀과 체결되도록 한다.

상기 상부체(220)의 외주면에는 복수 개의 통기홀(210)이 둘레를 따라 방사상으로 배치된다.

이때, 상기 하부체(230)의 하단부는 상기 바닥면, 즉 주행면과 인접하도록 돌출 구비된다.

상기 모터부(300)는 동력축이 상기 하우징(200)의 중심부를 관통하여 하방을 향하는 상태로 상기 하우징(200)의 상부에 구비된다.

부연하면, 상기 하우징(200)의 상부에는 'ㄱ'자로 절곡된 복수 개의 지지대(310)가 상기 하우징(200)의 둘레를 따라 방사상으로 배치되고, 복수 개의 상기 지지대(310)의 끝단에는 소정의 면적을 갖되 중심부에 관통홀이 형성된 거치부(320)가 연결된다.

즉, 상기 거치부(320)는 상기 지지대(310)에 의해 상기 하우징(200)으로부터 상방으로 이격 배치된 상태가 되고, 상기 모터부(300)는 상기 동력축이 상기 관통홀을 관통하여 하방으로 돌출된 상태로 상기 거치부(320) 및 지지대(310)이 상부에 배치된다.

상기 임펠러(400)는 상기 동력축과 체결된 상태로 상기 하우징(200)의 내부에 구비되며, 회전에 의해 상기 하우징(200) 내부의 공기가 상기 통기홀(210)을 통해 외부로 배출되도록 한다.

부연하면, 상기 임펠러(400)는 외주둘레가 상기 하우징(200)의 내주면과 인접하게 배치된 상태에서 상기 모터의 동력축에 의해 회전되면서 상기 하우징(200)의 내부 공기가 상기 통기홀(210)을 통해 외부로 배출되도록 한다.

이때, 상기 임펠러(400)의 상단부가 상기 통기홀(210)보다 하방에 배치된 상태로 상기 하우징(200) 내에 구비된다.

상기 자율주행 센서부는 자율 주행시 요구되는 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 획득하기 위한 것으로서, 상기 메인 프레임(100)의 일측에 구비된다.

이때, 상기 자율주행 센서부는 장애물 위치센서와 이송장치 위치센서를 포함한다.

상기 장애물 위치센서는 라이다 센서(S1)와 이미지 센서(S2)를 포함하며, 상기 라이다 센서(S1)는 레이저의 송수신시간 차를 이용하여 거리를 측정하기 위한 것이며, 상기 이미지 센서(S2)는 2대의 카메라가 촬영하는 이미지를 이용하여 거리를 측정하기 위한 것이다.

즉, 본 발명에서는 2 종류의 센서를 이용하여 장애물의 위치를 검출하도록 이루어진다.

한편 이송장치 위치센서는 GPS, 관성측정센서 등을 포함한다.

상기 자율주행 센서부에 의해 검출된 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보는 제어부로 전달된다.

상기 제어부는 상기 자율주행 센서부에 의해 검출된 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 전달받으며, 상기 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 분석하여 상기 이송장치(10)의 현 위치에서 목적지까지의 주행거리를 도출하고, 주변 장애물 지도정보는 도출하여 상기 이송장치(10)의 주행을 제어한다.

부연하면, 상기 이송장치(10)는 상기 저장시설 내부의 지도정보와 상기 이송장치(10)의 목적지 정보가 상기 제어부에 미리 입력된 상태로 상기 저장시설 내로 진입하게 된다.

진입 이후, 상기 자율주행 센서부에서는 실시간으로 이송장치(10)의 위치정보와 장애물 위치정보가 검출되어 상기 제어부로 전달되는데, 상기 제어부는 이송장치(10)의 위치정보를 실시간으로 분석하여 상기 이송장치(10)와 목적지까지의 주행거리 및 주행경로를 설정하며, 설정된 주행경로를 따라 상기 이송장치(10)가 이동되도록 제어한다.

이때, 상기 이송장치(10)가 이동되는 과정에서 실시간으로 장애물 위치정보가 검출되면서 상기 제어부로 전달되며, 상기 제어부는 상기 장애물 위치정보를 분석하여 기설정된 저장시설의 지도정보를 실시간으로 업데이트하며, 업데이트된 지도정보에 따라 상기 이송장치(10)가 장애물을 회피하면서 목적지에 도달하도록 주행을 제어한다.

한편, 상기 제어부는 상기 이송장치(10)가 이동되는 과정에서 상기 검사센서에 의해 검출되는 상기 저장시설 내의 작동환경 정보는 실시간으로 저장 및 송출하도록 이루어진다.

상기의 구성에 따라 상기 이송장치는 임펠러(400)의 회전시 상기 하부체(230)의 내부 공간에 음압이 발생되면서 상기 이송장치가 주행면에 밀착된 상태로 이동하게 된다.

부연하면, 상기 임펠러(400)는 하우징(200) 내에 구비된 상태로 회전되는데, 상기 하부체(230)의 끝단이 주행면과 인접한 상태로 배치되는 바, 상기 임펠러(400)의 회전에 상기 하부체(230)의 내부에는 음압이 형성되면서 상기 이송장치(10)는 주행면에 밀착된 상태로 이동하게 된다.

한편, 본 발명은 자율주행에 의해 저장시설 내의 바닥면, 벽면 등의 주행면을 따라 주행하게 되는데, 상기 자율주행 센서부에서 감지하지 못할 정도의 작은 크기의 이물질이 상기 벽면 상에 존재하는 경우, 상기 이송장치(10)의 바퀴가 상기 이물질을 통과하는 과정에서 일부분이 상기 주행면으로부터 이탈하는 현상이 발생될 수 있다.

이에 따라, 상기 하우징(200) 내부의 음압이 제거되면서 수직벽면을 따라 이동되던 상기 이송장치(10)가 상기 벽면으로부터 이탈되어 추락하는 문제가 발생될 수 있다.

따라서 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하부체(230)에는 상기 하부체(230)의 내부 공간을 분할하는 복수 개의 격벽(231)이 구비되도록 한다.

예를 들면, 상기 격벽(231)은 상기 하부체(230)의 내주면 일측에서 타측을 연결하면서 상기 하부체(230)의 공간을 분할하는 막대의 형태로 이루어지며, 복수 개의 격벽(231)이 상기 하부체(230)의 중심부를 관통하면서 방사상으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 격벽(231)에는 원주방향으로 인접한 한 쌍의 격벽(231) 사이를 연결하는 보조격벽(232)를 더 포함할 수 있다.

상기의 구성에 따라, 상기 이송장치(10)의 일부분이 이탈되는 현상이 발생되더라도, 이탈된 부분과 인접한 격벽(231) 내의 공간에서만 음압이 제거되고, 나머지 격벽(231) 내의 공간에서는 여전히 음압이 유지되게 된다.

이에 따라 상기 이송장치(10)는 주행면으로부터 이탈되지 않으며, 상기 이물질을 통과한 이후에는 음압이 제거되었던 공간에 다시 음압이 발생되면서 안정적인 상태로 주행할 수 있게 된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 다관절 연결부(700)는 인접하는 한 쌍의 메인 프레임(100)이 수직 및 수평방향으로 회전 가능하도록 상호 구성 간을 연결하도록 한다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같이, 저장설비의 건전성 검사를 위해 검사센서를 탑재한 상태로 주행이 이루어지는데, 정밀한 저장시설의 검사를 위해서는 이송장치(10)가 저장설비의 바닥면(B)뿐만 아니라 벽을 타고 이동하면서 검사를 실시할 필요가 있다.

그런데 내부가 금속으로 이루어진 저장설비에서는 강한 자력을 갖는 바퀴를 구비하는 경우, 이송장치(10)가 쉽게 벽체를 타고 이동될 수 있으나, 콘크리트 등의 비금속으로 저장설비의 마감이 이루어진 경우에는 이송장치(10)가 벽을 타고 이동하기 어려운 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 이송장치(10)에 임펠러(400)를 구비하고, 복수 개의 상기 이송장치(10)가 다관절 연결부(700)에 의해 연결된 상태로 구성하여 검사가 이루어지도록 한다.

이때, 상기 다관절 연결부(700)는 수직방향(상하방향)으로 회전 가능하게 구성되는 수직 회전부(720)와 수평방향(좌우방향)으로 회전 가능하게 구성되는 수평 회전부(730)가 번갈아가면서 구비된 형태로 이루어져, 인접한 한 쌍의 이송장치(10) 간을 연결하도록 한다.

부연하면, 상기 다관절 연결부(700)는 베이스판(710), 수직 회전부(720) 및 수평 회전부(730)를 포함한다.

상기 베이스판(710)은 소정의 면적을 갖는 플레이트로 이루어지고, 중심부를 기준으로 면상에 4개의 체결홈(711)이 방사상으로 배치된다.

즉, 상기 체결홈(711)은 중심부를 기준으로 좌우방향으로 서로 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제 1체결홈(712) 및 중심부를 기준으로 상하방향으로 서로 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제 2체결홈(713)을 포함한다.

이때, 상기 제 1체결홈(712) 및 제 2체결홈(713)은 서로 대응되는 모양으로 형성된다.

상기 수직 회전부(720)는 끝단이 상기 베이스판(710)의 제 1체결홈(712)와 체결되는 한 쌍의 수직 브라켓(721) 및 상기 수직 브라켓(721)과 힌지 체결됨에 따라 수직방향(상하방향)으로 회전이 가능한 수직 회전체(722)를 포함한다.

상기 수평 회전부(730)는 끝단이 상기 베이스판(710)의 제 2체결홈(713)과 체결되는 한 쌍의 수평 브라켓(731) 및 상기 수평 브라켓(731)과 힌지 체결됨에 따라 수평방향(좌우방향)으로 회전이 가능한 수평 회전체(732)를 포함하며, 상기 수평 회전체(732)는 상기 수직 회전체(722)와 결함되어 서로 연결된 상태가 되도록 한다.

상기 다관절 연결부(700)는 상기 베이스판(710), 수직 회전부(720) 및 수평 회전부(730)가 순차적으로 체결됨으로써 수직 및 수평방향으로 회전이 가능하게 한다.

부연하면, 상기 베이스판(710)이 상기 메인 프레임(100)과 체결된 상태로 상기 수직 회전부(720)가 상기 베이스판(710)과 체결되고, 상기 수직 회전부(720)와 상기 수평 회전부(730)가 체결되며, 상기 수평 회전부(730)가 체결된 베이스판(710)의 제 1체결홈(712)에는 상기 수평 회전부(730)의 수평 브라켓(731)이 체결됨에 따라 상호 구성이 연속적으로 연장될 수 있다.

즉, 상기 베이스판(710)은 상기 수직 브라켓(721) 및 수평 브라켓(731)의 체결에 범용적으로 사용될 수 있도록 하여 상기 다관절 연결부(700)의 연장이 더욱 쉽게 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명은 복수 개의 이송장치(10)가 다관절 연결부(700)에 의해 연결된 상태로 사용되는데, 이때, 상기 이송장치(10)는 주행용 이송장치(11) 및 검사용 이송장치(12)를 포함한다.

상기 주행용 이송장치(11)는 상기 자율주행 센서부가 구비된 상태로 복수 개의 이송장치(10) 중 양 끝단에 배치되도록 한다.

부연하면, 상기 장애물 위치센서 중 라이다 센서(S1)는 상기 주행용 이송장치(11)의 상부에 구비되고, 상기 이미지 센서(S2)는 상기 주행용 이송장치(11)의 측면에 구비되며, 상기 주행용 이송장치(11)는 주행방향 전방과 후방의 경로를 확인할 수 있도록 구비된다.

즉, 진행방향 최전방에 위치한 주행용 이송장치(11)는 상기 이미지 센서(S2)가 전방을 향하는 상태로 구비되고, 진행방향 최후방에 위치한 주행용 이송장치(11)는 상기 이미지 센서(S2)가 후방을 향하는 상태로 구비되도록 한다.

한편 상기 검사용 이송장치(12)는 상부에 상기 검사센서가 구비된 상태로 상기 주행용 이송장치(11)의 사이에 구비된다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 검사센서에는 비파괴 센서(S3)가 포함되는데, 비파괴 센서(S3)의 경우, 센싱 부위에 센서가 접촉되어야 비파괴 검사가 가능하게 된다.

따라서, 상기 검사용 이송장치(12)에는 상기 비파괴 센서(S3)를 상하방으로 이동시키는 승강부재(500)가 더 구비되며, 상기 승강부재(500)는 센싱 부위에 상기 비파괴 센서(S3)가 접촉될 수 있도록 상기 비파괴 센서(S3)를 승강하도록 이루어진다.

상기의 구성에 따라 상기 다관절 연결부(700)에 의해 연결된 복수 개의 이송장치(10)는 다양한 경사면을 따라 주행이 가능하게 된다.

도 8 및 도 9를 참조하여 예를 들면, 3개의 이송장치(10a, 10b, 10c)가 상기 다관절 연결부(700)에 의해 체결된 상태로 수평방향으로의 주행이 이루어지는 경우, 복수 개의 이송장치(10a, 10b, 10c)는 하단부에 형성된 임펠러(400)에 의해 바닥면(B)과 밀착된 상태로 안정적으로 주행하게 된다.

이때, 상기 제 1이송장치(10a)와 상기 제 3이송장치(10c)는 주행용 이송장치(11)로서, 주행방향 전후방의 장애물을 검출하면서 이동하게 되며, 상기 제 2이송장치(10b)는 검사용 이송장치(12)로서, 필요에 따라 구비된 상기 검사센서를 이용하여 저장설비를 검사하게 된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이송장치(10)가 수직방향으로의 주행이 이루어지는 경우, 제 1이송장치(10a)가 먼저 저장시설의 벽을 타고 수직방향으로 이동되며, 나머지 이송장치(10b, 10c)들은 바닥에 머무른 상태로 상기 제 1이송장치(10a)의 수직이동을 지지하게 된다.

이때, 상기 제 1이송장치(10a)는 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 벽과 바닥면(B) 사이에 걸쳐진 상태에서 상기 임펠러(400)의 회전에 따른 흡입력에 의해 점차 벽쪽으로 밀착되면서 도 9(c)에 도시된 것과 같이 수직 이동이 완료되게 된다.

상기 제 1이송장치(10a)의 수직 이동이 완료된 이후, 도 9(d)에 도시된 바와 같이, 상기 제 2이송장치(10b)가 수직 이동되는데. 상기 제 1이송장치(10a)에는 계속해서 흡입력이 작용되기 때문에 상기 제 1이송장치(10a)는 안정적으로 벽면에 밀착된 상태로 상기 제 2이송장치(10b)의 수직이동을 보조하게 된다.

이후, 상기 제 3이송장치(10c) 또한 상기 제 1이송장치(10a)와 제 2이송장치(10b)에 의해 수직이동이 보조되면서 안정적으로 이동하게 된다.

상기와 같이, 본 발명은 이송장치가 수직방향으로 이동이 가능한 바, 작업자가 접근하지 못하는 높이까지 도달할 수 있기 때문에 저장설비의 내부 환경을 빈틈없이 검사할 수 있는 장점이 있다.

즉, 상기와 같이 본 발명은 임펠러(400)를 구비한 복수 개의 이송장치(10)를 구성하고, 상기 이송장치(10)가 다관절 연결부(700)에 의해 연결된 상태로 주행되도록 함으로써 상기 이송장치(10)가 임펠러(400)의 회전에 의해 상기 이송장치(10)와 바닥면(B) 또는 벽 사이에 발생되는 흡입력에 의해 수평이동은 물론이고 수평 이동에서 수직 이동으로의 이동방향 변경이 쉽게 이루어지는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 복수 개의 이송장치(10)가 연결된 상태로 주행이 이루어지는 바, 복수 개 중 하나의 이송장치(10)가 파손, 고장되는 등의 문제가 발생되더라도 나머지 이송장치(10)가 정상적으로 동작되는 바, 이송장치(10)가 저장설비 내에 파손된 상태로 방치되는 현상을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은 자율주행이 가능하게 구성됨에 따라, 작업자가 직접 진입하지 못하는 공간, 즉, 고방사능 위험구간, 고열 위험구간 등에도 쉽게 진입하여 검사를 실시한 뒤 안전하게 탈출할 수 있는 바, 더욱 안전하게 저장시설을 관리할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 이송장치(10)는 바닥면, 경사진 벽면, 천장면 등을 따라 이동하게 되는데, 이때, 복수 개의 이송장치(10)에는 각각 경사계가 구비되도록 하여 경사각에 따라 상기 임펠러(400)의 동작 세기가 조절되도록 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상기 임펠러(400)의 회전에 따라 흡입력에 의해 상기 이송장치(10)가 경사진 주행면을 이동할 수 있게 되는데, 상기 이송장치(10)가 평평한 바닥면을 따라 주행하는 경우, 상기 임펠러(400)가 강한 힘으로 동작하게 되며, 마찰 저항이 증가되어 상기 이송장치(10)의 주행을 방해할 수 있다.

또한 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 상기 제 1이송장치(10a)는 경사진 벽면을 주행하고 있고, 상기 제 2이송장치(10b)가 경사진 벽면을 따라 주행하려고 할 때, 제 3이송장치(10c)에 강한 흡입력이 발생되는 경우, 상기 제 1이송장치(10a)와 제 2이송장치(10b)가 경사진 벽면으로 이동하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 복수 개의 이송장치(10)에 각각 경사계(미도시)를 구비하고, 상기 경사계는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 이송장치(10)와 수평면이 이루는 경사각(a)을 검출하며, 검출된 경사각(a)에 따라 상기 임펠러(400)의 흡입력이 조절되도록 한다.

즉, 상기 제어부는 상기 검출된 경사각(a)을 전달받으며, 상기 경사각(a)의 증가에 따라 비례하여 상기 모터부(300)의 출력이 증가되도록 제어한다.

이때, 상기 경사각은 0≤a≤180의 범위 내에서 측정되는데, 상기 경사각(a)이 최소인 상태일 때, 상기 모터부(300)의 출력은 최소치가 되고, 상기 경사각(a)이 최대인 상태일 때, 상기 모터부(300)의 출력은 최대치가 된다.

부연하면, 상기 경사각이 0도인 상태는 상기 이송장치가 수평면을 이동하는 상태인 바, 상기 모터부(300)의 출력을 최소화 또는 동작되지 않도록 제어하여 상기 이송장치(10)의 마찰 저항을 최소화하는 것이 바람직하다.

반대로 상기 경사각이 180도인 상태는 상기 이송장치(10)가 뒤집어진 상태로 주행하는 상태, 즉, 천장면을 따라 이동하는 상태인 바, 이 경우, 상기 이송장치(10)의 낙하를 방지하기 위해서는 상기 모터부(300)의 출력은 최대치가 되어야 한다.

도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 도 8(a)에서는 상기 이송장치들이 모두 경사각이 0도인 바, 상기 모터부(300)의 출력이 최소치인 상태로 주행하게 되고, 이후, 제 1이송장치(10a)가 벽면에 도달하여 벽면을 따라 주행하게 되면, 상기 제 1이송자치(10a)의 경사가 점차 커지면서 상기 모터부(300)의 출력이 증가하게 된다.

이후, 상기 제 1이송장치가(10a)가 수직한 벽면에 완전 밀착된 상태, 즉, 상기 경사각이 90도인 상태가 되면, 상기 모터부(300)의 출력은 최대치의 1/2이 된다.

상기 제 1이송장치(10a)가 계속해서 이동되면서 상기 제 2이송장치(10b)가 벽면을 따라 주행하게 되면, 상기 제 1이송장치(10a)의 모터부(300)의 출력은 최대출력의 1/2이 되고, 상기 제 2이송장치(10b)의 출력은 점차 증가되게 된다.

이후, 상기 제 2이송장치(10b)가 벽면에 밀착되게 되면 상기 제 1이송장치(10a)와 동일한 출력으로 임펠러(400)를 동작시키게 된다.

이때, 경사각이 0도인 상태로 주행되는 상기 제 3이송장치(10c)의 모터부(300)는 최소치의 출력을 유지하게 되며, 이후 상기 제 3이송장치(10c)가 벽면을 따라 주행하면서 경사각이 달라지게 되면 상기 모터부(300)의 출력이 변화하게 된다.

즉, 본 발명에서 따른 검사센서 이송장치 시스템에서 상기 제어부는 상기 이송장치(10)와 주행면이 이루는 경사각에 비례하여 이송장치(10)의 상기 임펠러(400)의 흡입력이 조절되도록 함에 따라, 도 9(d)와 같이, 복수 개의 이송장치(10a, 10b, 10c)의 경사각이 상이한 경우, 각 이송장치(10a, 10b, 10c)의 임펠러(400)의 흡입력이 모두 상이하게 출력되면서 상기 이송장치(10)가 안정적인 환경에서 이송되도록 하는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서는 진공센서(압력센서의 일종, 미도시)를 더 포함할 수 있다.

부연하면, 본 발명은 경사계에 의해 측정되는 각 이송장치(10)의 경사각에 따라 상기 모터부(300)의 출력이 제어되도록 하고 있는데, 이때, 일정한 경사각으로 주행하는 상태일 때, 주행면의 굴곡 등의 상태에 따라 각 임펠러(400)에 의해 발생되는 진공압이 상이하게 나타날 수 있다.

따라서 본 발명에서는 상기 하부체(230)의 내부 진공압을 측정하는 진공센서를 각각 구비하며, 동일한 경사각이 유지되는 상태에서 진공압이 항상 일정하게 측정되도록 상기 모터부(300)의 출력이 조절되도록 한다.

부연하면, 상기 진공센서에서 측정되는 진공압은 상기 제어부로 전달되게 되며, 상기 이송장치(10)가 일정한 경사각을 갖는 상태로 주행하고 있는 상태인데 진공압이 낮아지거나 또는 높아지는 등 변화가 발생되면, 진공압이 하강한 경우에는 상기 모터부(300)의 출력을 높이고, 진공압이 상승한 경우에는 상기 모터부(300)의 출력을 낮추도록 제어된다.

이에 따라, 상기 이송장치(10)는 항상 일정한 진공압을 갖는 상태로 주행할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

B : 바닥면 W : 벽
S1 : 라이다 센서 S2 : 이미지 센서
S3 : 비파괴 센서
10 : 이송장치
11 : 주행용 이송장치 12 : 검사용 이송장치
100 : 메인 프레임 110 : 보조프레임
120 : 바퀴 130 : 케이스
200 : 하우징 210 : 통기홀
220 : 상부체 230 : 하부체
231 : 격벽 232 : 보조격벽
300 : 모터부 310 : 지지대
320 : 거치부 400 : 임펠러
500 : 승강부재
700 : 다관절 연결부 710 : 베이스판
711 : 체결홈 712 : 제 1체결홈
713 : 제 2체결홈 720 : 수직 회전부
721 : 수직 브라켓 722 ; 수직 회전체
730 : 수평 회전부 731 : 수평 브라켓
732 : 수평 회전체

Claims

사용후 핵연료가 수용된 건식 캐스크가 격납된 저장시설을 관리 및 감독하기 위해 검사센서 이송장치 시스템에 있어서,
상부에 상기 검사센서가 구비된 상태로 주행 가능하되, 메인 프레임(100)의 하단에 구비된 임펠러(400)의 흡입력에 의해 바닥면(B) 또는 벽을 따라 주행이 가능하게 이루어지는 이송장치(10); 및
인접하는 한 쌍의 이송장치(10)의 사이를 연결하는 다관절 연결부(700);
를 포함하며,
상기 이송장치(10)는,
주행이 가능하게 이루어지는 메인 프레임(100);
상기 메인 프레임(100)의 상부와 하부가 연통된 상태가 되도록 상기 메인 프레임(100)의 중심부에 구비되는 하우징(200);
동력축이 상기 메인 프레임(100)을 관통하여 상기 메인 프레임(100)의 하부로 돌출되도록 상기 하우징(200)의 상부에 구비되는 모터부(300);
상기 동력축과 체결된 상태로 상기 하우징(200) 내에 구비되는 임펠러(400);
자율 주행시 요구되는 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 획득하기 위해 상기 메인 프레임(100)의 일측에 구비되는 자율주행 센서부; 및
상기 자율주행 센서부에 의해 검출된 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 전달받으며, 상기 장애물 위치정보와 이송장치 위치정보를 분석하여 상기 이송장치(10)의 현 위치에서 목적지까지의 주행거리를 도출하고, 주변 장애물 지도정보는 도출하여 상기 이송장치(10)의 주행을 제어하는 제어부;
를 포함하며,
복수 개의 이송장치(10)에는, 각각 경사계가 구비되고, 상기 경사계는 복수 개의 이송장치와 수평면이 이루는 경사각을 각각 검출하며, 상기 제어부는 상기 경사각에 비례하여 각 이송장치(10)의 모터부(300) 출력이 증가되도록 각각 제어하며,
상기 하우징(200)은, 상기 메인 프레임(100)의 중심부에 형성된 결합홀의 둘레를 따라 상방으로 돌출되는 상부체(220) 및 상기 결합홀이 둘레를 따라 하방으로 돌출되는 하부체(230)를 포함하며,
상기 하부체(230)에는, 내부 진공압을 측정하는 진공센서가 더 구비되고, 상기 제어부는, 상기 이송장치(10)가 일정한 경사각을 유지하는 상태에서 진공압이 일정하게 측정되도록 상기 모터부(300)의 출력이 조절되도록 하며,
상기 하부체(230)에는 내주면의 일측에서 타측을 연결하면서 상기 하부체(230)의 내부 공간을 분할하는 복수 개의 격벽(231)이 방사상으로 배치되고, 원주방향으로 인접한 한 쌍의 격벽(231) 사이를 연결하는 보조격벽(232)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 다관절 연결부(700)는,
소정의 면적을 갖는 플레이트로 이루어지고, 중심부를 기준으로 면상에 4개의 체결홈(711)이 방사상으로 배치되는 베이스판(710);
끝단이 상기 베이스판(710)의 제 1체결홈(712)과 체결되는 한 쌍의 수직 브라켓(721) 및 상기 수직 브라켓(721)과 힌지 체결됨에 따라 수직방향(상하방향)으로 회전이 가능한 수직 회전체(722)를 포함하는 수직 회전부(720); 및
끝단이 상기 베이스판(710)의 제 2체결홈(713)과 체결되는 한 쌍의 수평 브라켓(731) 및 상기 수평 브라켓(731)과 힌지 체결됨에 따라 수평방향(좌우방향)으로 회전이 가능한 수평 회전체(732)를 포함하며, 상기 수평 회전체(732)는 상기 수직 회전체(722)와 결함되어 서로 연결된 상태가 되도록 하는 수평 회전부(730);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 체결홈(711)은,
중심부를 기준으로 좌우방향으로 서로 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제 1체결홈(712) 및 중심부를 기준으로 상하방향으로 서로 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제 2체결홈(713)을 포함하며,
상기 제 1체결홈(712)과 상기 제 2체결홈(713)은 서로 대응되는 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 이송장치(10)는,
복수 개가 일렬로 나란하게 배치되며, 자율주행 센서부가 구비된 상태로 복수 개의 이송장치 중 양 끝단에 배치되는 주행용 이송장치(11); 및
상부에 상기 검사센서가 구비된 상태로 상기 주행용 이송장치(11)의 사이에 구비되는 검사용 이송장치(12);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 검사용 이송장치(12)에는,
상기 검사센서 중 비파괴 센서(S3)를 상하방향으로 이동시키는 승강부재(500)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다관절로 연결된 상태에서 자율주행이 가능한 검사센서 이송장치 시스템.