KR102069344B1 - 지하공동의 3차원 탐사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시추공에 측정센서유닛과 자세센서유닛을 삽입하여 심도별로 지하공동의 형상과 크기를 3차원으로 탐사할 수 있는 지하공동의 3차원 탐사장치에 관한 것이다.
이를 위해 지하공동의 3차원 탐사장치는 시추공 또는 지하공동에서의 측정자세(방위각, 경사도)와, 시추공의 벽면이나 지하공동의 벽면까지의 벽면거리를 측정하고, 측정자세에서 벽면거리의 측정시 해당 벽면을 촬영하는 지하공동의 3차원 탐사장치이고, 투시창이 구비된 헤드바디와, 헤드바디에 롤링 운동 가능하게 결합되는 로드바디와, 로드바디를 기준으로 상기 헤드바디를 롤링 운동시키는 롤링수단과, 투시창에 대응하여 헤드바디에 내장되어 벽면거리를 측정하는 측정센서유닛과, 투시창에 대응하여 헤드바디에 내장되고 측정센서유닛이 측정하는 해당 벽면과 헤드바디의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 촬영하는 촬영유닛 및 헤드바디와 로드바디 중 적어도 어느 하나에 내장되어 측정자세를 측정하는 자세센서유닛을 포함한다.

Description

지하공동의 3차원 탐사장치{3D EXPLORATION DEVICE OF UNDERGROUND CONSTRUCTION}

본 발명은 지하공동의 3차원 탐사장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시추공에 측정센서유닛과 자세센서유닛을 삽입하여 심도별로 지하공동의 형상과 크기를 3차원으로 탐사할 수 있는 지하공동의 3차원 탐사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 한국의 폐광은 과거 오랫동안 채광이 이루어짐으로 인하여 형성된 지하공동이 미복구된 상태로 전국에 산재되어 있는 상태이다. 이에 따라, 기존의 시설물 및 신규 시설물의 건설 시에 안정성 문제로 인하여 제약을 받는 경우가 발생하고 있으며, 최근 광산 침하에 대한 지반 안정화 사업을 활발히 추진해 오고 있는 실정이다. 그러나, 한국의 광산 채굴 환경은 지역, 지질, 광산 여건에 따라 큰 편차를 보이고 있으며, 광산 개발 특성에 부합되지 못할 경우, 효율적이지 못한 지반 안정화 사업이 이루어지게 된다.

따라서, 지반침하 방지대책을 수립, 적용함에 있어서, 광산제반 조건에 최대한 부합되도록 관련 보강기술의 고효율화를 추구함으로써, 광산지역 지반 안정화사업이 안정적으로 수행될 수 있도록 하는 기술이 요구되고 있다.

현재 국내외에서 광산 지반안정화를 위하여 적용되고 있는 지반 안정화공법은 크게 지하공동을 충전하여 안정화하는 충전공법과, 지하공동 상부의 지반을 보강하는 상부 보강법으로 분류된다.

국내에서 광산 지반안정화를 위하여 적용된 바 있는 충전공법으로는 시멘트 몰탈을 충진하는 공법 및 CGS 공법을 주로 적용하고 있으며, 상부 보강법 보강 공법으로는 시멘트 밀크 그라우팅이 주로 적용되고 있으며, 이외에 상부 보강법으로 고압충전 뿌리말뚝, TAM 그라우팅, Micro-Pile 등의 적용사례가 다수 있다.

광산지역 지반 안정화 공법은 넓은 의미에서 기본 및 정밀조사를 통하여 광산 주변 물건이 안전하여 제 기능을 발휘하도록 하는 대책이라 할 수 있다.

광산지역의 지반안정화 사업을 위한 기본조사 및 정밀조사는 지표 조사 및 탐사 그리고 시추조사를 통하여 광산에 불안정 요소를 도출하는 작업이며, 그 대상인 주변 지반 및 지질 특성 그리고 광산 개발을 복합적으로 고려해야 하므로, 효율적인 대책을 산정하기는 어렵다.

광산 지반안정화 대책이 명확하게 결정되었다 할지라도 주변 현장 조건의 변화 그리고 시공 상태에 따라 공법의 적용 효과 및 지반안정화 효율성은 달라진다.

최근 광산 지반안정화 작업 또는 석유 탐사 등의 시추 작업을 위해, 지하공동 영역에 대한 탐사 작업이 활발히 진행되고 있다.

이의 일환으로, 종래에는 지하공동 영역에 레이저 센서를 설치하고, 지하공동의 까지 거리를 측정하여 지하공동 영역을 형상화시키려는 노력이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1039834호 (발명의 명칭 : 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치 및 방법, 2011. 06. 09. 공고)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시추공에 측정센서유닛과 자세센서유닛을 삽입하여 심도별로 지하공동의 형상과 크기를 3차원으로 탐사할 수 있는 지하공동의 3차원 탐사장치를 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치는 시추공 또는 지하공동에서의 측정자세와, 상기 시추공의 벽면이나 상기 지하공동의 벽면까지의 벽면거리를 측정하고, 상기 측정자세에서 상기 벽면거리의 측정시 해당 벽면을 촬영하는 지하공동의 3차원 탐사장치이고, 투시창이 구비된 헤드바디; 상기 헤드바디에 롤링 운동 가능하게 결합되는 로드바디; 상기 로드바디를 기준으로 상기 헤드바디를 롤링 운동시키는 롤링수단; 상기 투시창에 대응하여 상기 헤드바디에 내장되어 상기 벽면거리를 측정하는 측정센서유닛; 상기 투시창에 대응하여 상기 헤드바디에 내장되고, 상기 측정센서유닛이 측정하는 해당 벽면과 상기 헤드바디의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 촬영하는 촬영유닛; 및 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 내장되어 상기 측정자세를 측정하는 자세센서유닛;을 포함한다.

여기서, 상기 투시창은, 상기 헤드바디의 측면에 관통 형성되는 투시홀; 및 상기 투시홀에 나사 결합되는 판 형상의 투시렌즈;를 포함한다.

여기서, 상기 투시창은, 상기 투시홀에 나사 결합되도록 상기 투시렌즈를 감싸는 링 형상의 체결링;을 더 포함하되, 상기 체결링의 전방부에는, 회전을 위한 공구가 결합되는 공구결합부;가 구비된다.

여기서, 상기 측정센서유닛은, 공기층에서 발사된 레이저가 산란되거나 반사되어 돌아오는 시간차 또는 위상차에 근거하여 상기 시추공의 벽면 또는 상기 지하공동의 벽면에 대한 상기 벽면거리를 측정하는 라이다센서; 및 수중에서 발사된 음파 또는 초음파가 산란되거나 반사되어 돌아오는 시간차 또는 위상차에 근거하여 상기 시추공의 벽면 또는 상기 지하공동의 벽면에 대한 상기 벽면거리를 측정하는 소나센서;를 포함한다.

여기서, 상기 투시창은, 투명한 재질로 이루어지되, 상기 측정센서유닛과, 상기 촬영유닛과, 상기 자세센서유닛을 감싸도록 중공의 통 형상으로 상기 로드바디에 결합되고, 상기 롤링수단은, 상기 로드바디를 기준으로 상기 헤드바디에 내장되는 유닛들을 롤링 운동시킨다.

본 발명에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치는 상기 측정센서유닛이 측정하는 해당 벽면과 상기 헤드바디의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 향해 빛을 조사하는 촬영조명유닛; 외부와의 전기적 연결을 위해 상기 로드바디에 결합되는 측정케이블; 상기 헤드바디와 상기 로드바디에 충진되는 충진부재; 상기 헤드바디와 상기 로드바디의 겉면을 감싸는 카본테이프; 상기 로드바디를 기준으로 상기 헤드바디를 틸팅 운동시키는 틸팅수단; 상기 시추공에 대응하여 상기 로드바디에 직선 형태로 결합되는 연장봉; 상기 시추공을 통과하여 상기 지하공동에서 빛을 발산하는 서브조명유닛; 상기 시추공의 내부에 지지되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 결합되는 바디고정유닛; 및 상기 시추공에 삽입되는 중공의 시추관; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.

여기서, 상기 측정케이블에는, 빛을 이용하여 상기 측정센서유닛이 측정한 측정정보, 상기 촬영유닛이 촬영한 촬영정보, 상기 자세센서유닛이 측정한 측정정보를 전송하는 광섬유케이블;이 포함된다.

여기서, 상기 연장봉은, 상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉; 상기 단위봉의 일측에 구비되고, 상기 로드바디와 나사 결합되거나 상기 단위봉의 타측과 나사 결합되는 결합너트부; 및 상기 단위봉의 타측에 구비되고, 상기 결합너트부와 나사 결합되는 결합볼트부;를 포함한다.

여기서, 상기 연장봉은, 상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉; 상기 단위봉의 일측에 구비되고, 상기 로드바디와 끼움 결합되거나 상기 단위봉의 타측과 끼움 결합되는 끼움홈부; 상기 단위봉의 타측에 구비되고, 상기 끼움홈부와 끼움 결합되는 끼움돌부; 다수의 단위봉을 순차적으로 통과하는 연장줄; 및 상기 연장줄의 양단부가 각각 고정되도록 상기 단위봉의 양단부에 각각 구비되는 줄고정부;를 포함한다.

여기서, 상기 연장봉은, 상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉; 상기 단위봉의 일측에 구비되고, 상기 로드바디와 끼움 결합되거나 상기 단위봉의 타측과 끼움 결합되는 끼움홈부; 상기 단위봉의 타측에 구비되고, 상기 끼움홈부와 끼움 결합되는 끼움돌부; 및 상기 끼움홈부와 상기 끼움돌부의 끼움 결합 부위를 통과하여 상호 인접한 두 단위봉을 결합 고정시키거나, 상기 단위봉과 상기 로드바디를 결합 고정시키는 결합핀;을 포함한다.

여기서, 상기 단위봉은, 제1단위체; 상기 제1단위체와 마주보도록 배치되는 제2단위체; 상기 제1단위체에서 상기 제2단위체를 향해 돌출 형성되는 단위돌부; 및 상기 단위돌부가 끼움 결합되도록 상기 제2단위체에 함몰 형성되는 단위홈부;를 포함한다.

여기서, 상기 연장봉은, 외부와의 전기적 연결을 위한 측정케이블이 통과되도록 다수의 단위봉 중 상기 로드바디와 결합되는 단위봉의 일단부로부터 길이 방향으로 함몰 형성되는 고정슬릿;을 더 포함하고, 적어도 상기 고정슬릿의 입구가 폐쇄되도록 상기 단위봉의 일단부가 끼움 결합되는 링 형상의 고정밴드; 및 상기 단위봉에 구비되고, 상기 단위봉의 외측에 배치된 상기 측정케이블이 지지되는 케이블지지부; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.

여기서, 상기 바디고정유닛은, 탄성을 가지고 상기 시추공의 내벽에 지지되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 돌출 형성되는 날개부재; 유체의 충전에 따라 상기 시추공의 내벽에 지지되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 결합되는 팽창부재; 및 상기 시추공의 내벽 중 금속구간에 대응하여 자력에 의해 상기 금속구간에 부착되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 구비되는 자석부재; 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

여기서, 상기 시추관은, 상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위보호관; 상기 단위보호관의 양단부에서 둘레 방향을 따라 관통 형성되는 탈착홀; 상호 인접한 두 단위보호관에 형성된 탈착홀에 양단부가 끼움 결합되는 탈착부재; 및 상호 인접한 두 단위보호관의 결합 부위를 감싸는 마감테이프;를 포함한다.

여기서, 상기 탈착부재는, 바 형상의 강성로드; 및 상호 인접한 두 단위보호관에 형성된 탈착홀에 각각 끼움 결합되도록 상기 강성로드의 양단부에 각각 돌출 형성되는 결합로드;를 포함한다.

여기서, 상기 탈착부재는, 플랙시블한 강성로프; 및 상기 강성로프의 양단부에 각각 결합되고, 상기 탈착홀의 직경보다 크게 형성되어 상호 인접한 두 단위보호관에 형성된 탈착홀에 각각 억지 끼움으로 결합되는 걸림볼;을 포함한다.

본 발명에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치는 외부와의 전기적 연결을 위해 상기 로드바디에 결합되는 측정케이블이 권취되고, 상기 시추공 또는 상기 지하공동에서 상기 헤드바디의 이동에 따른 이동거리를 측정하는 윈치유닛; 및 상기 시추공의 입구위치를 기준으로 상기 이동거리별 상기 측정자세별 상기 벽면거리와 상기 벽면의 영상에 근거하여 해당 벽면을 3차원으로 형상화시키는 지상제어유닛;을 더 포함한다.

본 발명에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에 따르면, 시추공에 측정센서유닛과 자세센서유닛을 삽입하여 심도별로 지하공동의 형상과 크기를 3차원으로 탐사할 수 있다.

또한, 본 발명은 로드바디를 기준으로 헤드바디가 360도 롤링 운동하면서 로드바디와 헤드바디의 측정자세에 따라 해당 벽면의 3차원 좌표를 정밀하게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 로드바디와 헤드바디의 하중을 최소화시키고, 탐사장치의 소형화 및 탐사장치의 제작비용 절감에 이바지하며, 탐사시간을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 촬영유닛의 위치에 따라 헤드바디의 이동 방향 전방에 배치된 촬영유닛을 통해 시추공의 벽면 탐사 및 시추공의 막힘 여부 탐사를 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 투시창의 세부 구성을 통해 시추공의 통과에 따라 마모된 투시렌즈 또는 굴절률이 불량인 투시렌즈 등 탐사조건에 따른 투시렌즈의 교체를 간편하게 하고, 투시렌즈의 투명도, 빛의 굴절률, 빛의 산란률 등 투시렌즈의 성능을 조절 또는 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 체결링의 부가 구성을 통해 투시홀과 투시렌즈 사이의 밀폐력을 향상시키고, 투시렌즈의 나사 결합을 용이하게 하며, 투시렌즈의 투시면을 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 측정센서유닛의 세부 구성(라이다(Lidar) 적용)을 통해 벽면거리 측정에 대한 측정속도 및 정밀도를 향상시키고, 투시창과의 연계를 간편하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 광섬유를 통한 신호 전달을 통해 측정센서유닛과 자세센서유닛이 측정한 고용량, 고화질의 측정값을 외부의 지상제어유닛으로 안정되게 전달할 수 있다.

또한, 본 발명은 틸팅수단을 통해 지하공동에서 심도별 측정센서유닛과 자세센서유닛의 승강 이동없이도 해당 벽면의 벽면거리와 측정자세를 안정되게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 연장봉을 통해 중력 방향을 기준으로 하는 경사각이 큰 시추공 또는 중력 방향에 수직인 시추공 또는 터널과 연계하여 상향식으로 관통된 시추공에 대해 헤드바디와 로드바디를 안정되게 이동시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 연장봉에서 단위봉 간의 나사 결합 구조를 통해 연장봉의 길이 조절을 간편하게 하고, 연장봉의 재활용이 가능하다.

또한, 본 발명은 연장봉에서 연장줄을 통한 단위봉의 결합 구조를 통해 연장봉의 길이 조절을 간편하게 하고, 연장봉의 재활용이 가능하며, 절첩식의 연장봉으로 모듈화하여 관리할 수 있다.

또한, 본 발명은 연장봉에서 결합핀을 통한 단위봉의 결합 구조를 통해 연장봉의 길이 조절을 간편하게 하고, 연장봉의 재활용이 가능하다.

또한, 본 발명은 단위봉의 분할 및 결합 구조를 통해 단위봉의 유지보수를 간편하게 하고, 파손된 단위봉의 교체를 간편하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 고정슬릿을 통해 측정케이블을 연장봉의 외측에 배치할 수 있고, 고정밴드를 통해 단위봉 간의 결합 부위가 벌어지는 것을 방지하며, 케이블지지부를 통해 연장봉에서 측정케이블의 처짐이나 간섭을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 서브조명유닛을 통해 지하공동에 안정된 빛을 조사하고, 지하공동의 벽면을 정밀하게 촬영할 수 있다.

또한, 본 발명은 충진부재를 통해 헤드바디와 로드바디에 내장되는 센서유닛들의 회로를 보호하는 한편, 센서유닛들의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 카본테이프를 통해 헤드바디와 로드바디의 재질을 일반 플라스틱 재질로 치환할 수 있고, 헤드바디와 로드바디에 대하여 마모 또는 파손의 방지, 생산원가 절감, 가공성 향상에 기여하며, 시추공에서의 이동 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 바디고정유닛을 통해 헤드바디와 로드바디가 시추공을 통과할 때, 헤드바디와 로드바디의 유동을 방지하는 한편, 측정센서유닛 및 자세센서유닛을 통해 시추공 또는 시추관의 추적 기능을 명확하게 하고, 시추공 또는 시추관에서 헤드바디와 로드바디의 센터링을 간편하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 바디고정유닛에서 날개부재를 통해 헤드바디와 로드바디의 인입 또는 인출시 시추공 또는 시추관과의 충돌을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 바디고정유닛에서 팽창부재를 통해 시추공 또는 시추관의 직경에 따라 시추공 또는 시추관과의 지지 상태를 간편하게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 바디고정유닛에서 자석부재를 통해 시추공 또는 시추관의 추적 기능을 명확하게 하고, 헤드바디와 로드바디의 미끄럼 이동을 간편하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 시추관을 통해 시추공의 벽면 불량에 대해 헤드바디와 로드바디를 보호하고, 시추공에서 헤드바디와 로드바디의 이동을 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 시추관의 결합 구조를 통해 단위보호관의 연결을 간편하게 하고, 시추관의 최대 외경이 증가되는 것을 방지하며, 시추관의 시공안정성, 시추관의 시공편리성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 시추관에서 찬넬 형태의 탈착부재를 통해 상호 인접한 단위보호관을 연결함으로써, 인접한 두 단위보호관 사이의 결합력을 향상시키고, 탈착홀에서의 탈부착을 간편하게 하며, 단위보호관 및 탈착부재의 재활용을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 밀착볼의 추가 구성을 통해 탈착홀에서 탈착부재의 이탈을 방지할 수 있고, 탈착부재와 탈착홀의 억지 끼움 결합 방식을 안정화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 시추관에서 줄 형태의 탈착부재를 통해 상호 인접한 단위보호관을 연결함으로써, 인접한 두 단위보호관 사이의 유동성을 확보하고, 탈착홀에서의 탈부착을 간편하게 하며, 단위보호관 및 탈착부재의 재활용을 가능하게 할 수 있다. 또한, 걸림볼을 통해 탈착홀에서 탈착부재의 이탈을 방지할 수 있고, 탈착부재와 탈착홀의 억지 끼움 결합 방식을 안정화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 장력쐐기의 부가 구성을 통해 강성로프를 팽팽하게 유지시키고, 인접한 두 단위보호관 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 밀착볼의 탈부착 구조 또는 걸림볼의 탈부착 구조를 통해 단위보호관으로부터 탈착부재를 간편하게 분리할 수 있고, 단위보호관과 탈착부재의 재활용을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 윈치유닛을 통해 헤드바디와 로드바디의 이동거리를 간편하게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 지상제어유닛을 통해 시추공 및 지하공의 3차원 형상화를 정밀하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 케이블거치대를 통해 시추공의 입구에 대응하여 측정케이블을 안정되게 지지할 수 있다.

또한, 본 발명은 지피에스수신유닛을 통해 시추공의 입구위치를 절대좌표화할 수 있고, 이에 근거하여 지하공동의 형상 및 크기 그리고 위치를 절대좌표화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치를 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 탐사유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 투시창을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 연장봉의 제1예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 연장봉의 제2예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 카본테이프의 부착 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 바디고정유닛의 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 시추관의 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 시추관의 제1결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치에서 시추관의 제2결합 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치는 탐사유닛(100)을 포함할 수 있다.

탐사유닛(100)은 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서의 측정자세(방위각, 경사도)와, 시추공(H)의 벽면이나 지하공동(C)의 벽면까지의 벽면거리를 측정하고, 측정자세에서 벽면거리의 측정시 해당 벽면을 촬영할 수 있다.

탐사유닛(100)은 헤드바디(10)와, 로드바디(20)와, 롤링수단(30)과, 측정센서유닛(15)과, 촬영유닛(16)과, 자세센서유닛(40)을 포함하고, 틸팅수단(50)과, 촬영조명유닛(17)과, 측정케이블(23)과, 충진부재(P)와, 카본테이프(T) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

헤드바디(10)에는 투시창(11)이 구비된다. 그러면, 헤드바디(10)에는 투시창(11)에 대응하여 측정센서유닛(15)과 촬영유닛(16)이 내장되도록 한다. 헤드바디(10)에는 촬영조명유닛(17)이 더 내장될 수 있고, 촬영조명유닛(17)에 대응하여 투시창(11)이 더 구비될 수 있다.

여기서, 투시창(11)은 헤드바디(10)에서 탈부착이 가능하도록 한다. 투시창(11)은 헤드바디(10)에 관통 형성되는 투시홀(12)과, 투시홀(12)에 나사 결합되는 원판 형상의 투시렌즈(13)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 투시홀(12)은 헤드바디(10)의 측면에 관통 형성되는 것으로 도시하였지만, 여기에 한정하는 것은 아니고, 투시홀(12)은 헤드바디(10)의 측면과 헤드바디(10)의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나에 관통 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 투시렌즈(13)의 재질을 한정하는 것은 아니고, 다양한 형태의 재질로 제조될 수 있다.

이때, 투시홀(12)의 내벽과 투시렌즈(13)의 둘레면에는 각각 나사 결합을 위한 나사산이 형성되도록 한다.

특히, 측정센서유닛(15)의 라이다센서(151)와, 촬영유닛(16)과, 촬영조명유닛(17)에 대응하여 투시렌즈(13)는 평평하게 형성되어 빛의 굴절을 최소화하는 한편, 빛의 직진도를 높일 수 있다. 또한, 측정센서유닛(15)의 라이다센서(151)와, 촬영유닛(16)과, 촬영조명유닛(17)에 대응하여 투시렌즈(13)는 볼록 또는 오목하게 형성되어 빛의 굴절률 및 빛의 산란율 등 투시렌즈의 성능을 조절할 수 있다.

투시창(11)은 투시렌즈(13)를 감싸는 링 형상의 체결링(14)을 더 포함할 수 있다. 체결링(14)이 더 포함되는 경우, 투시렌즈(13)는 원판 형상 이외에도 타원판 형상, 다각형판 형상 등 다양한 판 형상을 나타낼 수 있다. 이때, 체결링(14)은 투시렌즈(13)와 일체로 형성되고, 체결링(14)이 투시홀(12)에 나사 결합되도록 체결링(14)의 둘레에는 나사산이 형성되도록 한다.

체결링(14)에는 투시렌즈(13)의 가장자리가 삽입 지지되는 렌즈지지홈(141)과, 투시렌즈(13)의 후방부 가장자리를 지지하는 후방지지부(142)와, 투시렌즈(13)의 전방부 가장자리를 지지하는 전방지지부(143)가 포함될 수 있다. 그러면, 후방지지부(142)와 전방지지부(143) 사이로 렌즈지지홈(141)이 구비되도록 한다.

체결링(14)의 전방부인 전방지지부(143)에는 체결링(14)의 회전을 위한 공구가 결합되는 공구결합부(144)가 포함될 수 있다. 공구결합부(144)는 전방지지부(143)에 함몰 형성되는 것으로 도시하였지만, 여기에 한정하는 것은 아니고, 전방지지부(143)에 돌출 형성되어도 무방하다. 공구결합부(144)는 사용자가 파지하여 체결링(14)을 회전시킬 수 있다.

체결링(14)에는 투시홀(12)의 가장자리에 지지되도록 전방지지부(143)의 둘레에 돌출 형성되는 마감날개(145)가 더 포함될 수 있다. 도시되지 않았지만, 마감날개(145)에는 체결링(14)의 회전을 위한 공구가 결합는 공구결합부(144)가 구비될 수 있다. 마감날개(145)에 구비되는 공구결합부(144)는 사용자가 파지 가능하다.

여기서, 헤드바디(10)의 재질은 일반적인 플라스틱 재질로 이루어져 형상 가공을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 헤드바디(10)에는 카본테이프(T)가 부착되도록 한다.

로드바디(20)는 헤드바디(10)에 롤링 운동 가능하게 결합된다. 그러면, 헤드바디(10)는 로드바디(20)를 기준으로 롤링 운동 가능하다.

여기서, 로드바디(20)의 재질은 일반적인 플라스틱 재질로 이루어져 형상 가공을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 로드바디(20)에는 카본테이프(T)가 부착되도록 한다.

로드바디(20)의 단부에는 측정케이블(23)이 결합되는 제1커넥터(21)와, 연장봉(60)이 결합되는 제2커넥터(22) 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있다. 이때, 로드바디(20)의 단부에는 제2커넥터(22)와 제1커넥터(21)가 순차적으로 구비될 수 있다.

롤링수단(30)은 로드바디(20)를 기준으로 헤드바디(10)를 롤링 운동시킨다. 롤링수단(30)은 헤드바디(10)에 구비되는 롤링축(31)과, 로드바디(20)에 내장되어 롤링축(31)을 회전시키는 롤링구동부(32)를 포함할 수 있다. 롤링수단(30)은 헤드바디(10)의 롤링각을 측정하는 롤링각센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 롤링구동부(32)의 동작에 따라 롤링축(31)이 회전되므로, 로드바디(20)를 기준으로 헤드바디(10)를 롤링 운동시킬 수 있고, 헤드바디(10)의 롤링각을 측정할 수 있으며, 이에 대응하여 측정센서유닛(15)은 벽면거리를 측정하고, 자세센서유닛(40)은 측정자세를 측정할 수 있다.

측정센서유닛(15)은 투시창(11)에 대응하여 헤드바디(10)에 내장되어 벽면거리를 측정한다. 측정센서유닛(15)은 공기층에서 발사된 레이저가 산란되거나 반사되어 돌아오는 시간차 또는 위상차에 근거하여 시추공(H)의 벽면 또는 지하공동(C)의 벽면에 대한 벽면거리를 측정하는 라이다센서(151)와, 수중에서 발사된 음파 또는 초음파가 산란되거나 반사되어 돌아오는 시간차 또는 위상차에 근거하여 시추공(H)의 벽면 또는 지하공동(C)의 벽면에 대한 벽면거리를 측정하는 소나센서(152)를 포함할 수 있다. 특히, 라이다센서(151)는 측정값에 대한 측정속도와 측정정밀도를 높일 수 있다.

그러면, 측정센서유닛(15)은 롤링수단(30)의 동작과 틸팅수단(50)의 동작 중 적어도 롤링수단(30)의 동작에 대응하여 벽면거리를 연속적으로 측정할 수 있다.

도시되지 않았지만, 측정센서유닛(15)은 지하공동(C)에 지하수가 있는지를 감지하는 수센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 수센서(미도시)는 헤드바디(10)의 단부에 구비될 수 있다. 수센서(미도시)는 지하수의 유무를 감지하는 모든 것이 사용 가능하며, 예를 들어 근거리 정밀센서가 있다. 근거리 정밀센서는 지하수의 유무를 감지함과 아울러 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 헤드바디(10)의 현재 위치를 확인할 수 있다. 다시 말해, 헤드바디(10)의 현재 위치에서 근거리 정밀센서가 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 지하수를 감지하지 않는 경우, 라이다센서(151)를 동작시키고, 소나센서(152)의 동작을 정지시킬 수 있다. 또한, 헤드바디(10)의 현재 위치에서 근거리 정밀센서가 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 지하수를 감지하는 경우, 라이다센서(151)의 동작을 정지시키고, 소나센서(152)를 동작시킬 수 있다.

촬영유닛(16)은 투시창(11)에 대응하여 헤드바디(10)에 내장된다. 이때, 촬영유닛(16)의 시선 방향은 헤드바디(10)의 둘레면에 수직인 방향과 헤드바디(10)의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러면, 촬영유닛(16)은 측정센서유닛(15)이 측정하는 해당 벽면과 헤드바디(10)의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 촬영할 수 있다.

특히, 촬영유닛(16)은 헤드바디(10)의 이동 방향 전방을 촬영함으로써, 촬영된 영상을 통해 시추공(H)의 관통 형태, 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 지하수가 있는지 여부를 확인할 수 있다.

자세센서유닛(40)은 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 내장된다. 자세센서유닛(40)은 내장된 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나의 측정자세를 측정할 수 있다.

자세센서유닛(40)은 헤드바디(10)에 내장되어 헤드바디(10)의 측정자세를 측정하는 헤드자세센서(41)와, 로드바디(20)에 내장되어 로드바디(20)의 측정자세를 측정하는 로드자세센서(42)로 구분할 수 있다.

헤드자세센서(41)는 헤드기울기센서와, 헤드가속도센서와, 헤드자기장센서와, 헤드자이로센서를 포함할 수 있다.

헤드기울기센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 기준으로 헤드바디(10)의 기울기 성분을 측정할 수 있다.

헤드가속도센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 z축으로 하는 3축을 기준으로 헤드바디(10)의 가속도 성분을 측정할 수 있다.

헤드자기장센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 z축으로 하는 3축을 기준으로 헤드바디(10)의 방위각 성분을 측정할 수 있다.

헤드자이로센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 z축으로 하는 3축을 기준으로 헤드바디(10)의 각속도 성분을 측정할 수 있다.

그러면, 시추공(H)의 입구위치에 대응하여 탐사유닛(100)이 정위치될 때, 헤드바디(10)의 측정자세를 초기화할 수 있다.

그리고 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 금속성분이 없는 구간에서는 헤드기울기센서와 헤드자기장센서를 이용하여 헤드바디의 측정자세를 측정할 수 있다. 또한, 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 금속성분이 있는 구간에서는 헤드기울기센서와 헤드자이로센서를 이용하여 헤드바디(10)의 측정자세를 측정할 수 있고, 헤드가속도센서를 이용하여 헤드바디(10)의 측정자세를 보정할 수 있다.

로드자세센서(42)는 로드기울기센서와, 로드가속도센서와, 로드자기장센서와, 로드자이로센서를 포함할 수 있다.

로드기울기센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 기준으로 로드바디(20)의 기울기 성분을 측정할 수 있다.

로드가속도센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 z축으로 하는 3축을 기준으로 로드바디(20)의 가속도 성분을 측정한다.

로드자기장센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 z축으로 하는 3축을 기준으로 로드바디(20)의 방위각 성분을 측정한다.

로드자이로센서는 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 중력 방향을 z축으로 하는 3축을 기준으로 로드바디(20)의 각속도 성분을 측정한다.

그러면, 시추공(H)의 입구위치에 대응하여 탐사유닛(100)이 정위치될 때, 로드바디(20)의 측정자세를 초기화할 수 있다.

그리고 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 금속성분이 없는 구간에서는 로드기울기센서와 로드자기장센서를 이용하여 로드바디(20)의 측정자세를 측정할 수 있다. 또한, 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 금속성분이 있는 구간에서는 로드기울기센서와 로드자이로센서를 이용하여 로드바디(20)의 측정자세를 측정할 수 있고, 로드가속도센서를 이용하여 로드바디(20)의 측정자세를 보정할 수 있다.

도시되지 않았지만, 투시창(11)은 헤드바디(10)에 내장되는 측정센서유닛(15)과, 촬영유닛(16)과, 촬영조명유닛(17)과 자세센서유닛(40)의 헤드자세센서(41)를 감싸도록 중공의 통 형상으로 로드바디(20)에 결합될 수 있다. 이때, 투시창(11)은 투명한 재질로 이루어지고, 롤링수단(30)은 로드바디(20)를 기준으로 헤드바디(10)에 내장되는 유닛들을 롤링 운동시키게 된다. 이에 따라, 헤드바디(10)에 내장되는 유닛들을 보호하는 한편, 측정센서유닛(15)의 측정 속도 및 촬영유닛(16)의 촬영 속도를 향상시켜 고속측정에 유리하다.

틸팅수단(50)은 로드바디(20)를 기준으로 헤드바디(10)를 틸팅 운동 시킬 수 있다.

틸팅수단(50)은 롤링축(31)을 매개로 로드바디(20)에 롤링 운동 가능하게 결합되는 롤링브라켓(52)과, 헤드바디(10)에 구비되는 틸팅브라켓(53)과, 헤드바디(10)의 틸팅 중심을 형성하도록 롤링브라켓(52)과 틸팅브라켓(53)을 틸팅 운동 가능하게 연결하는 틸팅축(51)과, 롤링브라켓(52)을 기준으로 틸팅브라켓(53)이 틸팅 운동되도록 틸팅축(51)을 회전시키는 틸팅구동부(54)를 포함할 수 있다. 틸팅수단(50)은 틸팅브라켓(53)의 틸팅 운동에 대응하여 틸팅각을 측정하는 틸팅센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

그러면, 틸팅수단(50)은 로드바디(20)를 기준으로 헤드바디(10)를 틸팅 운동시킬 때, 중력 방향 또는 로드바디(20)의 길이 방향을 기준으로 헤드바디(10)는 반시계 방향에 대응하여 90도까지 틸팅 운동되고, 시계 방향에 대응하여 90까지 틸팅 운동됨으로써, 지하공동(C)의 벽면에 대한 벽면거리를 측정하고, 해당 벽면의 영상을 촬영할 수 있다. 이때, 틸팅각은 헤드바디(10)에 구비된 헤드자세센서(41)와 로드바디(20)에 구비된 로드자세센서(42)에서 각각 측정되는 측정자세를 이용하여 측정할 수 있고, 틸팅센서(미도시)의 측정값으로 측정자세를 보정할 수 있다.

탐사유닛(100)에서 제1커넥터(21)와 틸팅축(51) 사이의 길이, 제2커넥터(22)와 틸팅축(51) 사이의 길이, 틸팅축(51)과 라이다센서(151) 사이의 길이, 틸팅축(51)과 소나센서(152) 사이의 길이, 틸팅축(51)과 수센서(미도시) 사이의 길이는 탐사유닛(100)의 종류에 따라 기설정된 값으로, 탐사유닛(100)의 측정자세 및 벽면좌표를 산출할 때 이용할 수 있다.

여기서, 롤링브라켓(52)의 재질과 틸팅브라켓(53)의 재질은 각각 일반적인 플라스틱 재질로 이루어져 형상 가공을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 롤링브라켓(52)과 틸팅브라켓(53)에는 카본테이프(T)가 부착되도록 한다.

촬영조명유닛(17)은 촬영유닛(16)에 인접하여 배치되고, 엘이디 램프 등을 사용하여 빛을 조사한다. 촬영조명유닛(17)의 시선 방향은 촬영유닛(16)의 시선 방향에 대응하여 헤드바디(10)의 둘레면에 수직인 방향과 헤드바디(10)의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러면, 촬영조명유닛(17)은 측정센서유닛(15)이 측정하는 해당 벽면과 헤드바디(10)의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 향해 빛을 조사할 수 있다.

촬영조명유닛(17)은 촬영유닛(16)의 시선 방향을 향해 빛을 조사하므로, 어두운 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 해당 벽면의 촬영을 원활하게 하고, 촬영된 영상을 육안으로 간편하게 확인할 수 있다.

특히, 촬영조명유닛(17)은 헤드바디(10)의 이동 방향 전방을 향해 빛을 조사함으로써, 촬영된 영상을 명확하게 하고, 촬영된 영상을 통해 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 지하수가 있는지 여부를 확인할 수 있다.

측정케이블(23)은 외부와의 전기적 연결을 위해 로드바디(20)의 단부에 결합된다. 측정케이블(23)의 단부에는 제1커넥터(21)와 탈부착 가능하게 결합되는 측정커넥터(24)가 구비될 수 있다.

측정케이블(23)에는 빛을 이용하여 측정센서유닛(15)이 측정한 측정정보, 촬영유닛(16)이 촬영한 촬영정보, 자세센서유닛(40)이 측정한 측정정보를 지상제어유닛(400)에 전송하는 광섬유케이블이 포함될 수 있다. 특히, 광섬유케이블은 측정센서유닛(15)이 측정한 측정정보, 촬영유닛(16)이 촬영한 촬영정보, 자세센서유닛(40)이 측정한 측정정보에 대해 고용량의 정보를 지상제어유닛(400)에 신속하고 명확하게 전송할 수 있다.

측정센서유닛(15)과 촬영유닛(16)과 자세센서유닛(40)이 측정한 측정값을

충진부재(P)는 도 2에 도시된 바와 같이 헤드바디(10)와 로드바디(20)에 충진된다. 충진부재(P)는 질소 등과 같은 공지의 불활성가스 또는 공지의 절연유로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치는 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서의 탐사 환경(탐사 위치에서의 이물질, 온도, 습도, 압력 등)에 취약하므로, 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서의 탐사 환경은 탐사장치의 고장, 탐사장치의 수명 단축에 기인하는 주요 요소로 대두되고 있다. 따라서, 헤드바디(10)와 로드바디(20)에 충진부재(P)가 충진됨에 따라 헤드바디(10)와 로드바디(20)에서 온도 유지 효과, 내습 효과, 내압 유지 효과를 나타내므로, 충진부재(P)는 헤드바디(10)와 로드바디(20)에 내장되는 유닛들, 부재들을 보호하고, 이들의 수명을 연장시킬 수 있다. 충진부재(P)는 롤링브라켓(52)과 틸팅브라켓(53)에도 충진될 수 있고 롤링브라켓(52)과 틸팅브라켓(53)에 내장되는 장치들, 유닛들, 부재들을 보호하고, 이들의 수명을 연장시킬 수 있다.

카본테이프(T)는 도 6에 도시된 바와 같이 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 겉면을 감싼다. 카본테이프(T)는 헤드바디(10)와 로드바디(20)에 부착되도록 카본 재질이 포함된 필름에 접착재가 도포된 것이다. 카본테이프(T)는 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 링 형상으로 부착될 수 있다. 또한, 카본테이프(T)는 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 길이 방향을 따라 길게 부착되고 둘레 방향을 따라 하나 이상이 배치될 수 있다. 카본테이프(T)는 롤링브라켓(52)과 틸팅브라켓(53)의 겉면도 감쌀 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지하공동의 3차원 탐사장치는 연장봉(60)과, 서브조명유닛(70)과, 바디고정유닛(80)과, 시추관(90)과, 케이블거치대(200)와, 윈치유닛(300)과, 지상제어유닛(400)과, 지피에스수신유닛(500) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

연장봉(60)은 시추공(H)에 대응하여 로드바디(20)에 직선 형태로 결합된다.

연장봉(60)은 단위봉(601) 간의 결합 방식에 따라 나사 결합 방식, 줄 결합 방식, 핀 결합 방식으로 구분할 수 있다. 또한, 로드바디(20)에 구비되는 제2커넥터(22)와 단위봉(601) 간의 결합 방식도 단위봉(601) 간의 결합 방식과 마찬가지로 나사 결합 방식, 줄 결합 방식, 핀 결합 방식으로 구분할 수 있다.

<줄 결합 방식 - 도 4 및 도 5 참조>

줄 결합 방식에 따르면, 연장봉(60)은 시추공(H)에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉(601)과, 상기 단위봉(601)의 일측에 구비되는 끼움홈부(66)와, 끼움홈부(66)와 끼움 결합되도록 단위봉(601)의 타측에 구비되는 끼움돌부(65)와, 다수의 단위봉(601)을 순차적으로 통과하는 연장줄(61)과, 연장줄(61)의 양단부가 각각 고정되도록 단위봉(601)의 양단부에 각각 구비되는 줄고정부(64)를 포함할 수 있다. 여기서, 로드바디(20)의 제2커넥터(22)는 끼움돌부의 역할을 하고, 줄고정부(64)는 제2커넥터(22)에도 구비될 수 있다.

그러면, 상호 인접한 단위봉 간의 결합에 대해 끼움홈부(66)와 끼움돌부(65)가 상호 끼움 결합되어 연장봉(60)을 형성하게 된다. 여기서, 연장줄(61)의 일단부는 연장봉(60)의 일단부를 형성하는 단위봉(601)의 일측에 구비된 줄고정부(64)에 고정시킨다. 또한, 연장줄(61)의 타단부는 연장줄(61)에 기설정된 장력을 부여한 상태에서 연장봉(60)의 타단부를 형성하는 단위봉(601)의 타측에 구비된 줄고정부(64)에 고정시킨다. 또한, 연장봉(60)의 일단부와 연장봉(60)의 타단부 사이에 구비된 줄고정부(64)에는 연장줄(61)이 통과되거나 연장줄(61)이 고정되도록 한다.

또한, 상호 인접한 로드바디(20)의 제2커넥터(22)와 단위봉(601) 간의 결합에 대해 제2커넥터(22)가 끼움홈부(66)와 끼움 결합되도록 한다. 여기서, 연장줄(61)의 일단부는 제2커넥터(22)에 구비된 줄고정부(64)에 고정시킨다. 이때, 연장줄(61)의 일단부에서 단위봉(601)의 일측에 구비된 줄고정부(64)에는 연장줄(61)이 통과되도록 하고, 연장줄(61)의 일단부에서 단위봉(601)의 타측에 구비된 줄고정부(64)에 연장줄(61)이 고정되도록 하여 단위봉(601)과 로드바디(20)의 결합력을 향상시킬 수 있다.

<나사 결합 방식 - 도 4 참조>

나사 결합 방식에 따르면, 연장봉(60)은 시추공(H)에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉(601)과, 단위봉(601)의 일측에 구비되는 결합너트부(62)와, 단위봉(601)의 타측에 구비되는 결합볼트부(63)를 포함할 수 있다. 이때, 결합너트부(62)의 내주면에는 나사산이 형성되고, 결합볼트부(63)의 외주면에는 나사산이 형성된다. 또한, 로드바디(20)의 제2커넥터(22)는 결합볼트부의 역할을 하고, 로드바디(20)의 제2커넥터(22)의 외주면에도 나사산이 형성된다.

그러면, 상호 인접한 단위봉 간의 결합에 대해 결합너트부(62)와 결합볼트부(63)가 상호 나사 결합되어 연장봉(60)을 형성하게 된다.

또한, 상호 인접한 로드바디(20)의 제2커넥터(22)와 단위봉(601) 간의 결합에 대해 결합너트부(62)와 제2커넥터(22)가 나사 결합되도록 한다.

<핀 결합 방식 - 도 5 참조>

핀 결합 방식에 따르면, 연장봉(60)은 시추공(H)에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉(601)과, 단위봉(601)의 일측에 구비되는 끼움홈부(66)와, 끼움홈부(66)와 끼움 결합되도록 단위봉(601)의 타측에 구비되는 끼움돌부(65)와, 끼움홈부(66)와 끼움돌부(65)의 끼움 결합 부위를 통과하여 상호 인접한 두 단위봉(601)을 결합 고정시키는 결합핀(68)을 포함할 수 있다. 여기서, 로드바디(20)의 제2커넥터(22)는 끼움돌부의 역할을 하고, 결합핀(68)은 끼움홈부(66)와 제2커넥터(22)의 끼움 결합 부위를 통과하여 단위봉(601)과 로드바디(20)를 결합 고정시킬 수 있다. 또한, 끼움홈부(66)와 끼움돌부(65)에는 각각 결합핀(68)이 삽입되는 결합홀(67)이 관통 형성된다. 또한, 제2커넥터(22)에도 결합홀(67)이 관통 형성될 수 있다.

이때, 결합핀(68)은 단위봉(601)의 외주면에 지지되는 제1머리부(681)와, 결합홀(67)과의 삽입을 위해 제1머리부(681)에서 돌출되는 제1핀부(683)와, 제1핀부(683)에서 돌출 형성되는 핀돌부(685)와, 제1머리부(681)와 대향되는 위치에서 단위봉(601)의 외주면에 지지되는 제2머리부(682)와, 결합홀(67)과의 삽입을 위해 제2머리부(682)에서 돌출되는 제2핀부(684)와, 핀돌부(685)가 끼움 결합 또는 나사 결합되도록 제2핀부(684)에 함몰 형성되는 핀홈부(686)를 포함할 수 있다.

그러면, 상호 인접한 단위봉(601) 간의 결합에 대해 끼움홈부(66)와 끼움돌부(65)가 상호 끼움 결합되고, 끼움홈부(66)와 끼움돌부(65)의 끼움 결합 부위에서 결합핀(68)이 결합홀(67)을 통과하여 고정됨에 따라 연장봉(60)을 형성하게 된다.

또한, 상호 인접한 로드바디(20)의 제2커넥터(22)와 단위봉(601) 간의 결합에 대해 끼움홈부(66)와 제2커넥터(22)가 상호 끼움 결합되고, 끼움홈부(66)와 제2커넥터(22)의 끼움 결합 부위에서 결합핀(68)이 결합홀(67)을 통과하여 고정되도록 한다.

이렇게 형성된 연장봉(60)에 있어서, 단위봉(601)은 제1단위체(601-1)와, 제1단위체(601-1)와 마주보도록 배치되는 제2단위체(601-2)와, 제1단위체(601-1)에서 제2단위체(601-2)를 향해 돌출 형성되는 단위돌부(602-1)와, 단위돌부(602-1)가 끼움 결합되도록 제2단위체(601-2)에 함몰 형성되는 단위홈부(602-2)를 포함할 수 있다. 제1단위체(601-1)와 제2단위체(601-2)는 각각 반원 형상의 단면을 나타내어 상호 대칭되게 양분될 수 있다.

여기서, 단위봉(601)이 대상물과 나사 결합되어야 하는 경우, 연장봉(60)은 상호 결합된 제1단위체(601-1)와 제2단위체(601-2)의 나사 결합 부위를 감싸 고정하는 고정밴드(612)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 고정밴드(612)는 상호 인접한 두 단위봉(601)의 결합력, 제2커넥터(22)와 단위봉(601)의 결합력을 향상시킬 수 있다.

또한, 단위봉(601)이 대상물과 끼움 결합되어야 하는 경우, 연장봉(60)은 상술한 고정밴드(612) 또는 결합핀(68)을 더 포함 할 수 있다.

상술한 연장봉(60)은 외부와의 전기적 연결을 위한 측정케이블(23)이 통과되도록 다수의 단위봉(601) 중 로드바디(20)의 제2커넥터(22)와 결합되는 단위봉(601)의 일단부로부터 길이 방향으로 함몰 형성되는 고정슬릿(611)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상술한 연장봉(60)은 적어도 고정슬릿(611)의 입구가 폐쇄되도록 단위봉(601)의 일단부가 끼움 결합되는 링 형상의 고정밴드(612)와, 단위봉(601)에 구비되고 단위봉(601)의 외측에 배치된 측정케이블(23)이 지지되는 케이블지지부 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 여기서, 케이블지지부는 단위봉(601)의 외주면에 고정되는 봉고정부(603)와, 봉고정부(603)에서 측정케이블(23)이 통과되는 케이블파지부(604)를 포함하므로, 단위봉(601)의 외부로 노출된 측정케이블(23)이 단위봉(601)의 외측에서 안정되게 지지되도록 한다.

서브조명유닛(70)은 시추공(H)을 통과하여 지하공동(C)에서 빛을 발산한다. 서브조명유닛(70)은 도 1에 도시된 바와 같이 지하공동(C)에서 상호 이격 배치되어 빛을 발산하는 복수의 막대조명(71)과, 복수의 막대조명(71)을 전기적으로 연결하는 조명케이블(72)을 포함할 수 있다. 막대조명(71)은 막대 형태로 길게 형성되고, 조명케이블(72)은 측정케이블(23)과 별도로 시추공(H)을 통과하도록 한다. 이러한 서브조명유닛(70)은 시추관(90)의 삽입 전에 시추공(H)에 삽입되되, 서브조명유닛(70)의 시추공(H) 삽입에 연장봉(60)을 이용할 수 있다.

바디고정유닛(80)은 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 결합된다. 바디고정유닛(80)은 시추공(H) 또는 시추관(90)의 내부에 지지된다.

바디고정유닛(80)은 탄성을 가지고 시추공(H)의 내벽 또는 시추관(90)의 내벽에 지지되도록 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 돌출 형성되는 날개부재와, 유체의 충전에 따라 시추공(H)의 내벽 또는 시추관(90)의 내벽에 지지되도록 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 결합되는 팽창부재와, 시추공(H)의 내벽 중 금속구간(851)에 대응하여 또는 시추관(90)에 길이 방향을 따라 구비되는 금속레일(미도시)에 대응하여 자력에 의해 금속구간(851) 또는 금속레일(미도시)에 부착되도록 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 자석부재 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

날개부재는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 결합되는 바디결합부(81)와, 탄성을 가지고 바디결합부(81)에서 돌출 형성되는 탄성날개(82)를 포함할 수 있다. 여기서, 탄성날개(82)의 가장자리를 연결하는 가상의 원에 대한 직경은 시추공(H)의 직경 또는 시추관(90)의 직경과 같거나 크게 형성되어 탄성날개(82)가 시추공(H)의 내벽 또는 시추관(90)의 내벽에 탄성 지지되도록 할 수 있다.

팽창부재는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 결합되는 바디결합부(81)와, 주입되는 유체에 의해 바디결합부(81)에서 돌출되는 방향으로 신장 또는 팽창되는 팽창부표(83)와, 팽창부표(83)에 유체를 공급하는 팽창구동부(84)를 포함할 수 있다. 팽창구동부(84)는 바디결합부(81)의 결합위치에 대응하여 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 내장될 수 있다. 여기서, 신장 또는 팽창된 팽창부표(83)의 가장자리를 연결하는 가상의 원에 대한 직경은 시추공(H)의 직경 또는 시추관(90)의 직경과 같거나 크게 형성되어 팽창부표(83)가 시추공(H)의 내벽 또는 시추관(90)의 내벽에 탄성 지지되도록 할 수 있다.

자석부재는 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 금속구간(851) 또는 금속레일(미도시)에 대응하여 자력이 발생되도록 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 전자석(85)을 포함할 수 있다. 전자석(85)은 헤드바디(10)와 로드바디(20) 중 적어도 어느 하나에 내장될 수 있다.

시추관(90)은 중공의 관 형상으로 시추공(H)에 삽입된다.

시추관(90)은 도 8에 도시된 바와 같이 시추공(H)에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위보호관(91)과, 단위보호관(91)의 양단부에서 둘레 방향을 따라 관통 형성되는 탈착홀(911)과, 상호 인접한 두 단위보호관(91)에 각각 형성된 탈착홀(911)에 양단부가 끼움 결합되는 탈착부재(92)와, 상호 인접한 두 단위보호관(91)의 결합 부위를 감싸는 마감테이프(93)를 포함한다.

탈착홀(911)은 단위보호관(91)의 둘레 방향을 따라 3개 이상이 등간격으로 이격 배치되어 시공안정성과 시공편의성을 확보할 수 있다.

일예로, 탈착부재(92)는 도 9에 도시된 바와 같이 바 형상의 강성로드(921)와, 상호 인접한 두 단위보호관(91)에 형성된 탈착홀(911)에 각각 끼움 결합되도록 강성로드(921)의 양단부에 각각 돌출 형성되는 결합로드(923)를 포함할 수 있다. 탈착부재(92)는 찬넬 형상을 나타내고, 상호 인접한 두 단위보호관(91)을 연결하면, 상호 인접한 두 단위보호관(91) 간의 유동성을 억제 또는 방지할 수 있다.

여기서, 탈착부재(92)는 결합로드(923)의 단부에 각각 결합되는 밀착볼(925)을 더 포함할 수 있다. 밀착볼(925)은 탄성을 가지고 탈착홀(911)의 직경보다 크게 형성되어 상호 인접한 두 단위보호관(91)에 형성된 탈착홀(911)에 각각 억지 끼움으로 결합된다.

또한, 탈착부재(92)는 결합로드(923)의 단부와 밀착볼(925) 중 어느 하나에 돌출 형성되는 걸림돌부(923-1)와, 걸림돌부(923-1)가 억지 끼움으로 결합되도록 결합로드(923)의 단부와 밀착볼(925) 중 다른 하나에 함몰 형성되는 걸림홈부(925-1)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 밀착볼(925)과 탈착홀(911) 사이에서 억지 끼움으로 결합되어 탈착부재(92)와 탈착홀(911)의 결합력을 향상시킬 수 있고, 탈착부재(92)를 탈착홀(911)에서 분리하는 경우, 결합로드(923)에서 밀착볼(925)이 분리 가능하여 탈착홀(911)의 마모를 최소화하는 한편 탈착부재(92)의 분리를 용이하게 하고, 시추관(90)의 부품들을 안정되게 재활용할 수 있다.

다른 예로, 탈착부재(92)는 도 10에 도시된 바와 같이 플랙시블한 강성로프(922)와, 강성로프(922)의 양단부에 각각 결합되는 걸림볼(924)을 포함할 수 있다. 걸림볼(924)은 밀착볼(925)과 마찬가지로 탄성을 가지고 탈착홀(911)의 직경보다 크게 형성되어 상호 인접한 두 단위보호관(91)에 형성된 탈착홀(911)에 각각 억지 끼움으로 결합된다.

여기서, 탈착부재(92)는 걸림볼(924)이 탈착홀(911)에 억지 끼움으로 결합된 상태에서 강성로프(922)가 팽팽해지도록 단위보호관(91)과 강성로프(922) 사이에 삽입되는 장력쐐기(926)를 더 포함할 수있다. 통상적으로, 강성로프(922)는 신축되지 않으므로, 걸림볼(924)이 탈착홀(911)에 억지 끼움으로 결합되고 나면, 상호 인접한 두 단위보호관(91) 사이에 유격이 발생되어 유동성을 갖는다. 이때, 단위보호관(91)과 강성로프(922) 사이에 장력쐐기(926)가 삽입됨에 따라 강성로프(922)에 장력이 부여되어 상호 인접한 두 단위보호관(91) 간의 유동성을 억제 또는 방지할 수 있다.

도시되지 않았지만, 탈착부재(92)는 강성로프(922)의 단부와 걸림볼(924) 중 어느 하나에 돌출 형성되는 걸림돌부(923-1)와, 걸림돌부(923-1)가 억지 끼움으로 결합되도록 강성로프(922)의 단부와 걸림볼(924) 중 다른 하나에 함몰 형성되는 걸림홈부(925-1)를 더 포함할 수 있다.

케이블거치대(200)는 시추공(H)의 입구에 대응하여 외부와의 전기적 연결을 위해 로드바디(20)에 결합되는 측정케이블(23)을 지지한다. 케이블거치대(200)는 측정케이블(23)이 통과되는 케이블통과부와, 케이블통과부에서 방사형으로 길이 조절 가능하게 결합되는 3 이상의 조절다리를 포함할 수 있다.

그러면, 케이블통과부가 시추공(H)의 입구에서 이격 배치되도록 지면의 형상에 대응하여 조절다리의 길이를 조절하여 지면에 지지함으로써, 케이블거치대가 측정케이블(23)을 안정되게 지지할 수 있다.

윈치유닛(300)은 외부와의 전기적 연결을 위해 로드바디(20)에 결합되는 측정케이블(23)이 권취되고, 시추공(H) 또는 지하공동(C)에서 헤드바디(10)의 이동에 따른 이동거리를 측정한다.

윈치유닛(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 측정케이블(23)이 권취되는 드럼(310)과, 탐사유닛(100)의 이동에 대응하여 측정케이블(23)의 이동량을 측정하는 엔코더(320)와, 드럼(310)을 정역 회전시키는 윈치모터(330)와, 측정케이블(23)의 이동량을 표시하는 길이표시부(350)를 포함할 수 있다.

그러면, 시추공(H)의 길이, 시추공(H)의 출구위치와 기준탐사점 사이의 길이 등은 윈치유닛(300)의 엔코더(320)에서 측정되는 측정케이블(23)의 이동량으로 측정할 수 있다.

또한, 윈치유닛(300)은 윈치모터(330)의 동작을 제어하고 엔코더(320)가 측정하는 측정케이블(23)의 이동량을 탐사유닛(100)의 이동거리로 환산하여 길이표시부(350)에 전달하는 모터제어부(340)를 더 포함할 수 있다.

또한, 윈치유닛(300)은 탐사유닛(100)이 시추공(H)의 입구위치에 정위치할 때, 탐사유닛(100)의 이동거리를 "0" 으로 세팅하기 위해 엔코더(320)가 측정하는 측정케이블(23)의 이동량을 초기화시키는 케이블영점부(360)를 더 포함할 수 있다.

특히, 윈치유닛(300)에는 측정케이블(23)의 이동량을 통해 이동거리를 측정하는 엔코더(320)와, 시추공(H)의 입구위치를 기준으로 탐사유닛(100)이 정위치될 때, 이동거리를 초기화시키는 케이블영점부(360)가 포함된다.

그러면, 윈치유닛(300)의 동작을 통해 탐사유닛(100)의 이동거리를 획득할 수 있다.

지상제어유닛(400)은 시추공(H)의 입구위치를 기준으로 이동거리별 측정자세별 벽면거리와 벽면의 영상에 근거하여 해당 벽면을 3차원으로 형상화시킨다. 여기서, 지상제어유닛(400)을 한정하는 것은 아니고, 공지된 다양한 기술, 출원인의 노하우에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

지피에스수신유닛(500)은 시추공(H)의 입구위치를 측정하기 위해 위성으로부터 자기 위치에 대한 3차원 좌표를 수신한다. 지피에스수신유닛(500)은 지면과 지하공동(C)을 연결하는 시추공(H)에서 지면 쪽으로 개구된 시추공(H)의 입구위치에 배치됨으로써, 시추공(H)의 입구위치를 3차원의 절대좌표로 측정할 수 있다.

지피에스수신유닛(500)은 탐사유닛(100)과 별도로 구성될 수 있다. 그러면, 3차원 좌표를 수신하는 지피에스수신유닛(500)의 위치를 시추공(H)의 입구위치와 매칭시킴으로써, 지피에스수신유닛(500)에서 수신된 3차원 좌표를 시추공(H)의 입구위치에 대응하여 베이스좌표로 설정할 수 있다.

도시되지 않았지만, 지피에스수신유닛(500)은 탐사유닛(100)의 헤드바디(10) 또는 로드바디(20)에 일체로 구성할 수 있다.

그러면, 지피에스수신유닛(500)의 위치가 시추공(H)의 입구위치와 매칭되도록 탐사유닛(100)을 정위치시킴으로써, 지피에스수신유닛(500)에서 수신된 3차원 좌표를 시추공(H)의 입구위치에 대응하여 베이스좌표로 설정할 수 있다.

상술한 지하공동의 3차원 탐사장치에 따르면, 시추공(H)에 측정센서유닛(15)과 자세센서유닛(40)을 삽입하여 심도별로 지하공동(C)의 형상과 크기를 3차원으로 탐사할 수 있다.

또한, 로드바디(20)를 기준으로 헤드바디(10)가 360도 롤링 운동하면서 로드바디(20)와 헤드바디(10)의 측정자세에 따라 해당 벽면의 3차원 좌표를 정밀하게 측정할 수 있다.

또한, 로드바디(20)와 헤드바디(10)의 하중을 최소화시키고, 탐사유닛(100)의 소형화 및 탐사유닛(100)의 제작비용 절감에 이바지하며, 탐사시간을 줄일 수 있다.

또한, 촬영유닛(16)의 위치에 따라 헤드바디(10)의 이동 방향 전방에 배치된 촬영유닛(16)을 통해 시추공(H)의 벽면 탐사 및 시추공(H)의 막힘 여부 탐사를 가능하게 할 수 있다.

또한, 투시창(11)의 세부 구성을 통해 시추공(H)의 통과에 따라 마모된 투시렌즈(13) 또는 굴절률이 불량인 투시렌즈(13) 등 탐사조건에 따른 투시렌즈(13)의 교체를 간편하게 하고, 투시렌즈(13)의 투명도, 빛의 굴절률, 빛의 산란률 등 투시렌즈(13)의 성능을 조절 또는 향상시킬 수 있다.

또한, 체결링(14)의 부가 구성을 통해 투시홀(12)과 투시렌즈(13) 사이의 밀폐력을 향상시키고, 투시렌즈(13)의 나사 결합을 용이하게 하며, 투시렌즈(13)의 투시면을 보호할 수 있다.

또한, 측정센서유닛(15)의 세부 구성(라이다(Lidar) 적용)을 통해 벽면거리 측정에 대한 측정속도 및 정밀도를 향상시키고, 투시창(11)과의 연계를 간편하게 할 수 있다.

또한, 광섬유를 통한 신호 전달을 통해 측정센서유닛(15)과 자세센서유닛(40)이 측정한 고용량, 고화질의 측정값을 외부의 지상제어유닛(400)으로 안정되게 전달할 수 있다.

또한, 틸팅수단(50)을 통해 지하공동(C)에서 심도별 측정센서유닛(15)과 자세센서유닛(40)의 승강 이동없이도 해당 벽면의 벽면거리와 측정자세를 안정되게 측정할 수 있다.

또한, 연장봉(60)을 통해 중력 방향을 기준으로 하는 경사각이 큰 시추공(H) 또는 중력 방향에 수직인 시추공(H) 또는 터널과 연계하여 상향식으로 관통된 시추공(H)에 대해 헤드바디(10)와 로드바디(20)를 안정되게 이동시킬 수 있다.

또한, 연장봉(60)에서 연장줄(61)을 통한 단위봉(601)의 결합 구조를 통해 연장봉(60)의 길이 조절을 간편하게 하고, 연장봉(60)의 재활용이 가능하며, 절첩식의 연장봉(60)으로 모듈화하여 관리할 수 있다.

또한, 연장봉(60)에서 단위봉(601) 간의 나사 결합 구조를 통해 연장봉(60)의 길이 조절을 간편하게 하고, 연장봉(60)의 재활용이 가능하다.

또한, 연장봉(60)에서 결합핀(68)을 통한 단위봉(601)의 결합 구조를 통해 연장봉(60)의 길이 조절을 간편하게 하고, 연장봉(60)의 재활용이 가능하다.

또한, 단위봉(601)의 분할 및 결합 구조를 통해 단위봉(601)의 유지보수를 간편하게 하고, 파손된 단위봉(601)의 교체를 간편하게 할 수 있다.

또한, 고정슬릿(611)을 통해 측정케이블(23)을 연장봉(60)의 외측에 배치할 수 있고, 고정밴드(612)를 통해 단위봉(601) 간의 결합 부위가 벌어지는 것을 방지하며, 케이블지지부를 통해 연장봉(60)에서 측정케이블(23)의 처짐이나 간섭을 방지할 수 있다.

또한, 서브조명유닛(70)을 통해 지하공동(C)에 안정된 빛을 조사하고, 지하공동(C)의 벽면을 정밀하게 촬영할 수 있다.

또한, 충진부재(P)를 통해 헤드바디(10)와 로드바디(20)에 내장되는 각종 유닛들의 회로를 보호하는 한편, 각종 유닛들의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 카본테이프(T)를 통해 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 재질을 일반 플라스틱 재질로 치환할 수 있고, 헤드바디(10)와 로드바디(20)에 대하여 마모 또는 파손의 방지, 생산원가 절감, 가공성 향상에 기여하며, 시추공(H)에서의 이동 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 바디고정유닛(80)을 통해 헤드바디(10)와 로드바디(20)가 시추공(H)을 통과할 때, 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 유동을 방지하는 한편, 측정센서유닛(15) 및 자세센서유닛(40)을 통해 시추공(H) 또는 시추관(90)의 추적 기능을 명확하게 하고, 시추공(H) 또는 시추관(90)에서 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 센터링을 간편하게 할 수 있다.

또한, 바디고정유닛(80)에서 날개부재를 통해 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 인입 또는 인출시 시추공(H) 또는 시추관(90)과의 충돌을 방지할 수 있다.

또한, 바디고정유닛(80)에서 팽창부재를 통해 시추공(H) 또는 시추관(90)의 직경에 따라 시추공(H) 또는 시추관(90)과의 지지 상태를 간편하게 조절할 수 있다.

또한, 바디고정유닛(80)에서 자석부재를 통해 시추공(H) 또는 시추관(90)의 추적 기능을 명확하게 하고, 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 미끄럼 이동을 간편하게 할 수 있다.

또한, 시추관(90)을 통해 시추공(H)의 벽면 불량에 대해 헤드바디(10)와 로드바디(20)를 보호하고, 시추공(H)에서 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 이동을 원활하게 할 수 있다.

또한, 시추관(90)의 결합 구조를 통해 단위보호관(91)의 연결을 간편하게 하고, 시추관(90)의 최대 외경이 증가되는 것을 방지하며, 시추관(90)의 시공안정성, 시추관(90)의 시공편리성을 확보할 수 있다.

또한, 시추관(90)에서 찬넬 형태의 탈착부재(92)를 통해 상호 인접한 단위보호관(91)을 연결함으로써, 인접한 두 단위보호관(91) 사이의 결합력을 향상시키고, 탈착홀(911)에서의 탈부착을 간편하게 하며, 단위보호관(91) 및 탈착부재(92)의 재활용을 가능하게 할 수 있다.

또한, 밀착볼(925)의 추가 구성을 통해 탈착홀(911)에서 탈착부재(92)의 이탈을 방지할 수 있고, 탈착부재(92)와 탈착홀(911)의 억지 끼움 결합 방식을 안정화시킬 수 있다.

또한, 시추관(90)에서 줄 형태의 탈착부재(92)를 통해 상호 인접한 단위보호관(91)을 연결함으로써, 인접한 두 단위보호관(91) 사이의 유동성을 확보하고, 탈착홀(911)에서의 탈부착을 간편하게 하며, 단위보호관(91) 및 탈착부재(92)의 재활용을 가능하게 할 수 있다. 또한, 걸림볼(924)을 통해 탈착홀(911)에서 탈착부재의 이탈을 방지할 수 있고, 탈착부재(92)와 탈착홀(911)의 억지 끼움 결합 방식을 안정화시킬 수 있다.

또한, 장력쐐기(926)의 부가 구성을 통해 강성로프(922)를 팽팽하게 유지시키고, 인접한 두 단위보호관(91) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.

또한, 밀착볼(925)의 탈부착 구조 또는 걸림볼(924)의 탈부착 구조를 통해 단위보호관(91)으로부터 탈착부재(92)를 간편하게 분리할 수 있고, 단위보호관(91)과 탈착부재(92)의 재활용을 용이하게 할 수 있다.

또한, 윈치유닛(300)을 통해 헤드바디(10)와 로드바디(20)의 이동거리를 간편하게 측정할 수 있다.

또한, 지상제어유닛(400)을 통해 시추공(H) 및 지하공동(C)의 3차원 형상화를 정밀하게 할 수 있다.

또한, 케이블거치대(200)를 통해 시추공(H)의 입구에 대응하여 측정케이블(23)을 안정되게 지지할 수 있다.

또한, 지피에스수신유닛(500)을 통해 시추공(H)의 입구위치를 절대좌표화할 수 있고, 이에 근거하여 지하공동(C)의 형상 및 크기 그리고 위치를 절대좌표화할 수 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.

10: 헤드바디 11: 투시창 12: 투시홀
13: 투시렌즈 14: 체결링 141: 렌즈지지홈
142: 후방지지부 143: 전방지지부 144: 공구결합부
145: 마감날개 15: 측정센서유닛 151: 라이다센서
152: 소나센서 16: 촬영유닛 17: 촬영조명유닛
20: 로드바디 21: 제1커넥터 22: 제2커넥터
23: 측정케이블 24: 측정커넥터 30: 롤링수단
31: 롤링축 32: 롤링구동부 40: 자세센서유닛
41: 헤드자세센서 42: 로드자세센서 50: 틸팅수단
51: 틸팅축 52: 롤링브라켓 53: 틸팅브라켓
54: 틸팅구동부 60: 연장봉 601: 단위봉
601-1: 제1단위체 601-2: 제2단위체 602-1: 단위돌부
602-2: 단위홈부 603: 봉고정부 604: 케이블파지부
61: 연장줄 611: 고정슬릿 612: 고정밴드
62: 결합너트부 63: 결합볼트부 64: 줄고정부
65: 끼움돌부 66: 끼움홈부 67: 결합홀
68: 결합핀 681: 제1머리부 682: 제2머리부
683: 제1핀부 684: 제2핀부 685: 핀돌부
686: 핀홈부 70: 서브조명유닛 71: 막대조명
72: 조명케이블 80: 바디고정유닛 81: 바디결합부
82: 탄성날개 83: 팽창부표 84: 팽창구동부
85: 전자석 851: 금속구간 90: 시추관
91: 단위보호관 911: 탈착홀 92: 탈착부재
921: 강성로드 922: 강성로프 923: 결합로드
923-1: 걸림돌부 924: 걸림볼 925: 밀착볼
925-1: 걸림홈부 926: 장력쐐기 93: 마감테이프
100: 탐사유닛 200: 케이블거치대 300: 윈치유닛
400: 지상제어유닛 500: 지피에스수신유닛 H: 시추공
C: 지하공동 P: 충진부재 T: 카본테이프

Claims (17)

1. 시추공 또는 지하공동에서의 측정자세와, 상기 시추공의 벽면이나 상기 지하공동의 벽면까지의 벽면거리를 측정하고, 상기 측정자세에서 상기 벽면거리의 측정시 해당 벽면을 촬영하는 지하공동의 3차원 탐사장치이고,
   투시창이 구비된 헤드바디;
   상기 헤드바디에 롤링 운동 가능하게 결합되는 로드바디;
   상기 로드바디를 기준으로 상기 헤드바디를 롤링 운동시키는 롤링수단;
   상기 투시창에 대응하여 상기 헤드바디에 내장되어 상기 벽면거리를 측정하는 측정센서유닛;
   상기 투시창에 대응하여 상기 헤드바디에 내장되고, 상기 측정센서유닛이 측정하는 해당 벽면과 상기 헤드바디의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 촬영하는 촬영유닛;
   상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 내장되어 상기 측정자세를 측정하는 자세센서유닛; 및
   상기 시추공에 삽입되는 중공의 시추관;을 포함하고,
   상기 시추관은,
   상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위보호관;
   상기 단위보호관의 양단부에서 둘레 방향을 따라 관통 형성되는 탈착홀;
   상호 인접한 두 단위보호관에 형성된 탈착홀에 양단부가 끼움 결합되는 탈착부재; 및
   상호 인접한 두 단위보호관의 결합 부위를 감싸는 마감테이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 투시창은,
   상기 헤드바디의 측면에 관통 형성되는 투시홀; 및
   상기 투시홀에 나사 결합되는 판 형상의 투시렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 투시창은, 상기 투시홀에 나사 결합되도록 상기 투시렌즈를 감싸는 링 형상의 체결링;을 더 포함하되,
   상기 체결링의 전방부에는, 회전을 위한 공구가 결합되는 공구결합부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 측정센서유닛은,
   공기층에서 발사된 레이저가 산란되거나 반사되어 돌아오는 시간차 또는 위상차에 근거하여 상기 시추공의 벽면 또는 상기 지하공동의 벽면에 대한 상기 벽면거리를 측정하는 라이다센서; 및
   수중에서 발사된 음파 또는 초음파가 산란되거나 반사되어 돌아오는 시간차 또는 위상차에 근거하여 상기 시추공의 벽면 또는 상기 지하공동의 벽면에 대한 상기 벽면거리를 측정하는 소나센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 투시창은,
   투명한 재질로 이루어지되, 상기 측정센서유닛과, 상기 촬영유닛과, 상기 자세센서유닛을 감싸도록 중공의 통 형상으로 상기 로드바디에 결합되고,
   상기 롤링수단은,
   상기 로드바디를 기준으로 상기 헤드바디에 내장되는 유닛들을 롤링 운동시키는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 측정센서유닛이 측정하는 해당 벽면과 상기 헤드바디의 이동 방향 전방 중 적어도 어느 하나를 향해 빛을 조사하는 촬영조명유닛;
   외부와의 전기적 연결을 위해 상기 로드바디에 결합되는 측정케이블;
   상기 헤드바디와 상기 로드바디에 충진되는 충진부재;
   상기 헤드바디와 상기 로드바디의 겉면을 감싸는 카본테이프;
   상기 로드바디를 기준으로 상기 헤드바디를 틸팅 운동시키는 틸팅수단;
   상기 시추공에 대응하여 상기 로드바디에 직선 형태로 결합되는 연장봉;
   상기 시추공을 통과하여 상기 지하공동에서 빛을 발산하는 서브조명유닛; 및
   상기 시추공의 내부에 지지되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 결합되는 바디고정유닛; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 측정케이블에는,
   빛을 이용하여 상기 측정센서유닛이 측정한 측정정보, 상기 촬영유닛이 촬영한 촬영정보, 상기 자세센서유닛이 측정한 측정정보를 전송하는 광섬유케이블;이 포함되는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 연장봉은,
   상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉;
   상기 단위봉의 일측에 구비되고, 상기 로드바디와 나사 결합되거나 상기 단위봉의 타측과 나사 결합되는 결합너트부; 및
   상기 단위봉의 타측에 구비되고, 상기 결합너트부와 나사 결합되는 결합볼트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 연장봉은,
   상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉;
   상기 단위봉의 일측에 구비되고, 상기 로드바디와 끼움 결합되거나 상기 단위봉의 타측과 끼움 결합되는 끼움홈부; 및
   상기 단위봉의 타측에 구비되고, 상기 끼움홈부와 끼움 결합되는 끼움돌부;
   다수의 단위봉을 순차적으로 통과하는 연장줄; 및
   상기 연장줄의 양단부가 각각 고정되도록 상기 단위봉의 양단부에 각각 구비되는 줄고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 연장봉은,
    상기 시추공에 대응하여 길이 방향을 따라 상호 결합 가능한 다수의 단위봉;
    상기 단위봉의 일측에 구비되고, 상기 로드바디와 끼움 결합되거나 상기 단위봉의 타측과 끼움 결합되는 끼움홈부;
    상기 단위봉의 타측에 구비되고, 상기 끼움홈부와 끼움 결합되는 끼움돌부; 및
    상기 끼움홈부와 상기 끼움돌부의 끼움 결합 부위를 통과하여 상호 인접한 두 단위봉을 결합 고정시키거나, 상기 단위봉과 상기 로드바디를 결합 고정시키는 결합핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
    
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위봉은,
    제1단위체;
    상기 제1단위체와 마주보도록 배치되는 제2단위체;
    상기 제1단위체에서 상기 제2단위체를 향해 돌출 형성되는 단위돌부; 및
    상기 단위돌부가 끼움 결합되도록 상기 제2단위체에 함몰 형성되는 단위홈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
    
12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장봉은,
    외부와의 전기적 연결을 위한 측정케이블이 통과되도록 다수의 단위봉 중 상기 로드바디와 결합되는 단위봉의 일단부로부터 길이 방향으로 함몰 형성되는 고정슬릿;을 더 포함하고,
    적어도 상기 고정슬릿의 입구가 폐쇄되도록 상기 단위봉의 일단부가 끼움 결합되는 링 형상의 고정밴드; 및
    상기 단위봉에 구비되고, 상기 단위봉의 외측에 배치된 상기 측정케이블이 지지되는 케이블지지부;
    중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
    
13. 제6항에 있어서,
    상기 바디고정유닛은,
    탄성을 가지고 상기 시추공의 내벽에 지지되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 돌출 형성되는 날개부재;
    유체의 충전에 따라 상기 시추공의 내벽에 지지되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 결합되는 팽창부재; 및
    상기 시추공의 내벽 중 금속구간에 대응하여 자력에 의해 상기 금속구간에 부착되도록 상기 헤드바디와 상기 로드바디 중 적어도 어느 하나에 구비되는 자석부재; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
    
14. 삭제
15. 제1항에 있어서,
    상기 탈착부재는,
    바 형상의 강성로드; 및
    상호 인접한 두 단위보호관에 형성된 탈착홀에 각각 끼움 결합되도록 상기 강성로드의 양단부에 각각 돌출 형성되는 결합로드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
    
16. 제1항에 있어서,
    상기 탈착부재는,
    플랙시블한 강성로프; 및
    상기 강성로프의 양단부에 각각 결합되고, 상기 탈착홀의 직경보다 크게 형성되어 상호 인접한 두 단위보호관에 형성된 탈착홀에 각각 억지 끼움으로 결합되는 걸림볼;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
    
17. 제1항 내지 제10항, 제13항, 제15항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부와의 전기적 연결을 위한 측정케이블이 권취되고, 상기 시추공 또는 상기 지하공동에서 상기 헤드바디의 이동에 따른 이동거리를 측정하는 윈치유닛; 및
    상기 시추공의 입구위치를 기준으로 상기 이동거리별 상기 측정자세별 상기 벽면거리와 상기 벽면의 영상에 근거하여 해당 벽면을 3차원으로 형상화시키는 지상제어유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하공동의 3차원 탐사장치.
    

Images