KR102080595B1 - 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저면의 퇴적물층으로 미러케이싱의 하단측을 침투시킨 상태에서 미러케이싱 전방측의 수직평면부에 설치된 투명 부재으로부터 미러케이싱 후방 하측의 경사면부에 설치된 반사판을 거쳐 반사되는 이미지를 미러케이싱 상부면의 측정부케이싱에 내장된 카메라유닛으로 촬영하여 퇴적물층의 분석작업을 수행토록 한 프로파일링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 투명 부재과 반사판을 제외한 미러케이싱의 박스 몸통 전체를 투명 아크릴 블록으로 제작하고, 투명 부재과 반사판이 설치되지 아니한 투명 아크릴 블록의 측면부에 불투명한 재질의 차광시트를 부착시킨 이미지 프로파일러를 제공하는 한편, 상기 측정부케이싱의 상단측에 연결 설치된 스크류모터와 스크류축을 이용하여 이미지 프로파일러를 요구하는 높이만큼 나사식으로 승하강시킬 수 있는 프로파일링 장치를 제공함으로서, 증류수가 충진된 미러케이싱을 무게추로 침투시켰던 기존 방식과 비교하여 프로파일링 장치의 하중을 최대한 경량화시킬 수 있도록 하고, 이를 통하여 프로파일링 장치를 해저면상에 안착시키는 설치작업 및 선박으로의 회수작업에 따른 편의성과 안전성을 충분히 확보함과 동시에, 이미지 프로파일러의 하단측을 퇴적물층으로 침투시키는 세팅작업도 별다른 충격없이 보다 더 섬세하게 수행할 수 있도록 한 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치에 관한 것이다.

Description

해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치{Image profiling apparatus for analysis of sediment layer on seafloor}

본 발명은 해저면의 퇴적물층으로 미러케이싱의 하단측을 침투시킨 상태에서 미러케이싱 전방측의 수직평면부에 설치된 투명유리판으로부터 미러케이싱 후방 하측의 경사면부에 설치된 반사판을 거쳐 반사되는 이미지를 미러케이싱 상부면의 측정부케이싱에 내장된 카메라유닛으로 촬영하여 퇴적물층의 분석작업을 수행토록 하되, 상기 투명유리판과 반사판을 제외한 미러케이싱의 박스 몸통 전체를 투명 아크릴 블록으로 제작하고, 투명유리판과 반사판이 설치되지 아니한 투명 아크릴 블록의 측면부에 불투명한 재질의 차광시트를 부착시킨 이미지 프로파일러를 측정부케이싱의 상단측에 연결 설치된 스크류모터와 스크류축을 이용하여 요구하는 높이만큼 나사식으로 승하강시킬 수 있도록 한 프로파일링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해저 퇴적물은 해저면상에 누적되어 있는 다양한 물질을 총칭하는 것으로서, 주변의 여러 환경요인에 의한 침식과 운반 및 퇴적(누적) 과정을 거쳐 형성되므로 해양환경을 이해하는 데 매우 중요한 요소가 되는 바, 이를 분석하기 위한 방법으로서는 버킷(그립)형 채취기 또는 코어형 채취기 등을 이용하여 일정량의 퇴적물을 시료로 직접 채취하여 분석하는 방법과, 이미지 프로파일러라 불리우는 측정장비를 이용하여 퇴적물층 자체에 대한 수직 방향의 단층이미지를 획득하여 분석하는 방법을 대표적인 예로 들 수 있다.

상기 이미지 프로파일러는 해저면의 퇴적물층을 따라 소정의 깊이만큼 수직 방향으로 침투되는 침투단부가 하단측에 제공된 미러케이싱(Mirror casing)과, 상기 미러케이싱의 상부면 중앙측에 수직 방향으로 수밀 가능하게 조립 설치되는 측정부케이싱과, 상기 측정부케이싱의 내부 하측에 배치되는 카메라유닛과, 상기 측정부케이싱의 내부 상측에 배치되는 제어유닛과, 상기 미러케이싱의 상부면 내측 또는 측정부케이싱의 하단 내측에 설치되는 조명수단을 포함하여서 이루어진다.

또한, 상기 미러케이싱은 내식성 금속 소재를 이용하여 직육면체 박스 형상을 가지도록 제작하되, 그 후방면 하부측을 전방면 하단측으로 하향 경사지게 하여 침투단부를 형성시킨 것이며, 상기 미러케이싱의 전방측 수직평면부에는 투명유리판이 설치되고, 상기 미러케이싱의 후방측 경사면부에는 반사판이 설치되며, 상기 카메라유닛의 측정카메라는 측정부케이싱의 하단측 개구부와 미러케이싱 상부면의 또 다른 투명유리판을 거쳐 반사판과 마주보게 배치된다.

따라서, 상기 미러케이싱의 하단측 침투단부가 수직 방향으로 삽입된 깊이에 해당하는 퇴적물층의 단층이미지를 투명유리판과 반사판을 거쳐 측정카메라로 촬영할 수 있는 것이며, 이를 위하여 상기 투명유리판과 반사판을 제외한 박스 몸통 부분은 금속판으로 수밀 가능하게 밀봉시켜 암실(暗室)을 조성하는 한편, 해저면의 높은 수압에 의한 미러케이싱의 변형이나 손상을 방지하고 퇴적물층의 이미지를 보다 더 정확하게 촬영할 수 있도록 미러케이싱의 박스 몸통 내부에는 증류수가 충진된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 이미지 프로파일러는 미러케이싱의 박스 몸통 내부에 충진된 증류수로 말미암아 그 자체만으로도 상당한 무게를 가지기 때문에 이미지 프로파일러의 사용과 취급이 다소 어려운 문제점이 있었고, 미러케이싱의 내부에 충진된 증류수가 투명유리판과 반사판의 조립부위를 따라 누설되지 않도록 매우 까다로운 수밀(水密) 처리가 요구되는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 일정한 사용기간이 경과한 이후에는 증류수를 전량 교체시키는 번거로운 작업이 추가로 요구되는 문제점이 있었다.

이와 더불어, 종래의 이미지 프로파일러를 하우스형 골조구조물의 내부 중앙에 수직 방향으로 매달아 놓은 다음, 해당 이미지 프로파일러를 수직 방향으로 하강시켜 미러케이싱 하단측의 침투단부를 해저면의 퇴적물층으로 삽입시킬 수 있도록 한 프로파일링 장치의 경우에도, 해당 침투작업을 이미지 프로파일러의 좌,우 측면부와 연결된 무게추의 하중을 이용하여 수행토록 하였기 때문에, 앞서 설명되어진 증류수의 하중에 무게추의 하중이 추가되어 프로파일링 장치 또한 매우 무거운 중량물이 되는 문제점이 있었다.

이로 인하여, 종래의 프로파일링 장치를 로프 등에 매달아 해저면으로 가라 앉히는 작업과, 퇴적물층의 이미지 촬영이 완료된 후 이를 선박으로 다시 회수하는 작업에 비교적 큰 용량의 크레인이 사용되어야 함은 물론이고, 프로파일링 장치를 이루는 하우스형 골조구조물의 바닥면이 해저면에 안착된 다음 무게추의 하중으로 이미지 프로파일러가 하강되는 과정에서 미러케이싱이 해저면과 비교적 강하게 충돌됨에 따라 이미지 프로파일러의 손상이나 고장 및 오작동 등이 유발될 우려가 매우 높은 문제점이 있었으며, 미러케이싱의 침투깊이를 섬세하게 조정하여 보다 더 정확한 분석작업이 수행되도록 하는 측면에서도 바람직하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 투명유리판과 반사판을 제외한 미러케이싱의 박스 몸통 전체를 투명 아크릴 블록으로 제작하고, 투명유리판과 반사판이 설치되지 아니한 투명 아크릴 블록의 측면부에 불투명한 재질의 차광시트를 부착시킨 이미지 프로파일러를 측정부케이싱의 상단측에 연결 설치된 스크류모터와 스크류축을 이용하여 요구하는 높이만큼 나사식으로 승하강시킬 수 있는 프로파일링 장치를 제공함으로서, 증류수가 충진된 미러케이싱을 무게추로 침투시켰던 기존 방식과 비교하여 프로파일링 장치의 하중을 최대한 경량화시킬 수 있도록 하고, 이를 통하여 프로파일링 장치를 해저면상에 안착시키는 설치작업 및 선박으로의 회수작업에 따른 편의성과 안전성을 충분히 확보함과 동시에, 이미지 프로파일러의 하단측을 퇴적물층으로 침투시키는 세팅작업도 별다른 충격없이 보다 더 섬세하게 수행할 수 있도록 하는 것이 그 주된 기술적 과제이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따른 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치는, 해저면의 퇴적물층 상부에 안착되도록 평판 형태의 골조구조물로 제작되는 바닥프레임과, 상기 바닥프레임상에 수직 방향으로 연결 설치되어 하우스형 골조구조물로서의 장치프레임을 제공하는 벽체프레임과, 상기 장치프레임의 내부 중앙에 수직 방향으로 배치되는 이미지 프로파일러와, 상기 이미지 프로파일러의 하단측을 해저면의 퇴적물층을 따라 소정의 깊이만큼 침투시키기 위한 가압침투수단을 포함하여서 이루어지고, 상기 이미지 프로파일러는 해저면의 퇴적물층을 따라 소정의 깊이만큼 침투되는 침투단부가 하단측에 제공된 미러케이싱과, 상기 미러케이싱의 상부면 중앙측에 설치되는 측정부케이싱과, 상기 측정부케이싱의 내부 하측에 배치되는 카메라유닛과, 상기 미러케이싱의 상부면 내측 또는 측정부케이싱의 하단 내측에 설치되는 조명수단과, 상기 측정부케이싱의 내부 상측에 배치되며, 상기 카메라 유닛과 상기 조명수단을 제어하는 제어유닛을 포함하여서 이루어지며, 상기 미러케이싱은 그의 후방면 하부측을 전방면 하단측으로 하향 경사지게 하여 침투단부를 형성시킨 것이고, 상기 미러케이싱의 전방측 수직평면부에는 투명 부재이 설치되는 한편, 상기 미러케이싱의 후방측 경사면부에는 반사판이 설치되며, 상기 카메라유닛은 측정부케이싱의 하단 개구부를 거쳐 미러케이싱의 반사판과 마주보게 배치된 측정카메라와 촬영된 이미지의 저장을 위한 메모리박스를 포함하여서 이루어지고, 상기 제어유닛은 카메라유닛과 조명수단의 작동제어를 위한 컨트롤러와 전원공급용 배터리를 포함하여서 이루어지는 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치에 있어서, 상기 이미지 프로파일러의 미러케이싱은 투명 부재와 반사판을 제외한 박스 몸통 전체를 투명 아크릴 소재로 하여 내부에 빈 공간이 없도록 제작된 투명 아크릴 블록이 되고, 상기 투명 아크릴 블록의 상부면을 제외하고 투명 부재와 반사판이 설치되지 아니한 나머지 표면에는 불투명한 재질의 차광시트가 부착 설치되며, 상기 가압침투수단은, 이미지 프로파일러의 측정부케이싱 상단면에 수직 방향으로 수밀 가능하게 조립 설치되는 스크류모터와, 상기 스크류모터의 상단에 수직 방향으로 연결 설치되어 스크류모터의 동력으로 축회전하는 소정 길이의 스크류축과, 상기 스크류축이 나사식으로 관통되도록 장치프레임의 상단측 중앙부에 연결 설치되는 너트캡을 포함하여서 이루어지고, 상기 스크류모터의 모터케이블이 측정부케이싱 상단면의 케이블구멍을 관통하여 제어유닛과 접속 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 이미지 프로파일러의 측정부케이싱 좌,우 외측면에는 소정의 길이를 가지는 막대 형태의 윙프레임이 수평 방향으로 각각 연결 설치되고, 상기 장치프레임을 이루는 좌,우측 벽체프레임의 중앙부에는 스크류모터의 가동에 따른 이미지 프로파일러의 승하강 작동을 안내하도록 각각의 윙프레임 끝단부와 요철(凹凸) 형태로 맞물리는 가이드레일이 수직 방향으로 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 각각의 윙프레임 끝단부에는 가이드레일과 구름 접촉되는 가이드롤러가 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

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상기와 같은 본 발명에 따르면, 증류수가 포함된 미러케이싱의 박스 몸통 전체를 가볍고 강도가 우수한 투명 아크릴 블록으로 제작함으로서, 해저면 퇴적물층의 단층이미지 촬영에 전혀 지장을 초래하지 않도록 하면서도 이미지 프로파일러의 무게는 최대한으로 줄일 수 있는 효과를 제공하고, 투명 아크릴 블록의 전방측 수직평면부와 후방 하측의 경사면부에 투명유리판과 반사판을 각각 부착시키는 간단한 작업만으로도 기존의 미러케이싱을 대체할 수 있는 효과를 제공하며, 이를 통하여 이미지 프로파일러의 사용과 취급을 한층 더 용이하게 할 수 있는 동시에, 까다로운 수밀처리나 증류수의 번거로운 교체작업 등이 필요없는 경제적이고 합리적인 방식의 프로파일링 장치를 제공하는 효과가 있는 것이다.

이와 더불어, 상기 스크류모터와 스크류축 및 너트캡을 이용하여 해저면의 퇴적물층을 통한 이미지 프로파일러의 침투작업을 스크류잭(Screw-jack) 방식으로 보다 안전하고 섬세하게 수행할 수 있도록 함으로서, 해저면과의 충돌로 인한 이미지 프로파일러의 손상이나 고장 및 오작동을 미연에 방지할 수 있음은 물론이고, 그 침투깊이를 보다 섬세하게 조정하여 한층 더 정확한 분석작업이 가능토록 하는 효과를 제공하며, 증류수와 무게추의 적용을 동시에 배제시켜 프로파일링 장치의 전체 하중을 현저히 줄임으로서, 프로파일링 장치를 해저면상에 안착시키는 설치작업 및 선박으로의 회수작업 역시 소형 크레인을 사용하여 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 적용되는 이미지 프로파일러의 일부 분해 사시도.
도 2는 도 1의 결합된 상태의 사시도.
도 3은 도 2의 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 프로파일링 장치의 일부 분해 사시도.
도 5는 도 4의 결합된 상태의 사시도.
도 6은 도 5의 정단면도.
도 7은 도 5의 일부 절개 평면도.
도 8은 도 5의 측단면도.
도 9는 도 8에서 이미지 프로파일러를 하강시킨 상태의 측단면도.
도 10 내지 도 13은 윙프레임과 가이드레일의 죠인트 방식을 종류별로 나타내는 요부 발췌 평면도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용되는 이미지 프로파일러는 도 1 내지 도 3에 걸쳐 도시된 바와 같이, 기존의 미러케이싱을 대체하도록 제작된 무색(無色)의 투명 아크릴 블록(1)과, 상기 투명 아크릴 블록(1)의 상부면 중앙측에 수직 방향으로 수밀 가능하게 조립 설치되는 원통 형상의 측정부케이싱(7)과, 상기 측정부케이싱(7)의 내부 하측에 배치되는 카메라유닛(8)과, 상기 측정부케이싱(7)의 내부 상측에 배치되는 제어유닛(9)과, 상기 측정부케이싱(7)의 하단 내측 또는 해당 위치의 투명 아크릴 블록(1) 상부면에 설치되는 조명수단을 포함하여서 이루어진다.

상기 투명 아크릴 블록(1) 역시 직육면체 형상을 베이스로 하되, 그 후방면 하부측을 전방면 하단측으로 하향 경사지게 절단시킴으로서, 도 3에서와 같이 그 하단측이 날카로운 침투단부(2)를 이루도록 한 것이며, 투명 아크릴 블록(1)의 전방측 수직평면부(3)에는 투명 부재가 설치되고, 투명 아크릴 블록(1)의 후방측 경사면부(4)에는 반사판(6)이 설치되며, 투명 아크릴 블록(1)의 상부면을 제외하고 투명 부재와 반사판(6)이 설치되지 아니한 나머지 표면, 즉 투명 아크릴 블록(1)의 전,후 및 좌,우 측면부에는 불투명한 재질의 차광시트(6a)가 설치되어 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 투명 부재는 투명 아크릴 블록(1)보다 강도와 경도 등이 높은 재질, 예를 들어 투명 유리 재질로 이루어질 수 있으며, 이후의 설명부터는 상기 투명 부재를 투명유리판(5)으로 지칭하여 기술할 것이고, 본 발명의 실시예에서 상기 투명 아크릴 블록(1)은 직육면체 형상으로 되어 있으나, 이와는 달리 상기 투명 아크릴 블록(1)은 원통이나 직팔면체 등의 다양한 형상으로 제공될 수도 있으며, 이후부터는 설명의 편의를 위해 투명 아크릴 블록(1)은 직육면체 형상을 기준으로 기술될 것이다.

상기 투명유리판(5)과 반사판(6)은 무색 투명한 접착제를 이용하여 투명 아크릴 블록(1)의 해당 표면에 견고히 부착시키는 한편, 상기 차광시트(6a) 역시 접착제를 이용하여 투명 아크릴 블록(1)의 해당 표면에 견고히 부착시키는 것이 가장 손쉽고 경제적인 방식이 되지만, 필요에 따라서는 투명 아크릴 블록(1)의 각 표면 가장자리에 테두리형 조립프레임을 일체로 돌출 형성시킴으로서, 투명유리판(5)과 반사판(6) 및 차광시트(6a)를 해당 조립프레임을 따라 끼움식으로 견고하게 고정시켜 놓을 수도 있고, 투명유리판(5)과 반사판(6) 및 차광시트(6a)를 볼트와 같은 조립수단을 이용하여 해당 표면에 조립시켜 놓을 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 투명유리판(5)은 각종 충격에도 쉽게 파손되지 않으며 퇴적물층으로의 침투작업시에도 표면에 스크래치 등이 발생하지 않도록 내균열성과 내마모성이 우수한 강화유리 소재를 사용하는 것이 바람직하고, 그 두께는 1~2mm 정도로 하여 반사판(6)과 동일한 높이를 가지도록 설치하되, 투명유리판(5)이 설치되는 수직평면부(3)측이 투명유리판(5)의 두께에 해당하는 만큼 내측으로 들어가게 함으로서, 도 3에서와 같이 투명유리판(5)의 전방측(도면상 좌측) 표면이 나머지의 수직평면부(3)와 동일면을 이루도록 하는 것이 바람직하며, 이러한 방식을 통하여 침투단부(2)를 퇴적물층으로 침투시키는 데 필요한 투명유리판(5)의 지지강도를 충분히 확보할 수 있는 것이다.

상기 투명유리판(5)은 아크릴 소재의 단점인 스크래치 발생 등을 고려하여 아크릴 표면의 커버판 기능을 수행하도록 설치되는 것이므로, 각종 충격이나 스크래치 등에 매우 강하고 그 투명성이 뛰어난 아크릴 소재가 개발되었거나 앞으로 개발된다라고 한다면, 상기 투명유리판(5)은 필요에 따라 설치되지 않을 수도 있으며, 상기 반사판(6)의 경우는 1~2mm 내외의 두께를 가지는 강화유리 재질의 반사유리판이 가장 바람직하지만, 퇴적물층의 단층이미지를 촬영함에 있어 그 해상도에 문제를 일으키지 아니하는 것이라면 금속반사판 또는 반사층이 코팅된 플라스틱판 등이 사용될 수도 있고, 상기 차광시트(6a)는 암색(暗色) 계통의 얇고 질긴 합성수지 시트나 얇은 두께의 플라스틱판 정도면 무방하다고 볼 수 있다.

이와 더불어, 상기 측정부케이싱(7)의 경우는 그 하단 외주연부에 조립용 플랜지를 돌출 형성시켜 해당 플랜지 부분을 투명 아크릴 블록(1)의 상부면과 볼트 등으로 착탈 가능하게 조립 설치하되, 해당 조립부위에 밀폐링을 개재시켜 충분한 수밀성능이 확보되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 카메라유닛(8)과 제어유닛(9)의 설치와 케이블 배선 및 유지보수 등의 작업을 보다 손쉽게 수행할 수 있도록, 측정부케이싱(7)의 전체 몸통을 그 높이 방향을 따라 최소 2개 이상(도면상 3개)의 몸통으로 분할시켜 각각의 분할몸통을 조립식으로 연결 설치할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 측정부케이싱(7)을 이루는 각 분할몸통간의 연결부위는 밀폐링(7a)이 개재된 나사식 체결조립부(7b)가 바람직하며, 도면상 카메라유닛(8)과 제어유닛(9)의 장착을 위한 각 분할몸통의 내주면에는 해당 유닛의 조립 및 지지를 위한 돌출턱(7c)이 형성되어 있고, 최상단측 분할몸통은 측정부케이싱(7)의 커버 기능을 수행하는 동시에, 이후에 설명되어질 스크류모터의 장착베이스를 제공하게 되며, 이를 위하여 최상단측 분할몸통의 상부면 중앙에는 스크류모터의 모터케이블(14)이 관통되는 케이블구멍(14a)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 카메라유닛(8)은 측정부케이싱(7)의 하단 개구부와 투명 아크릴 블록(1)의 몸통을 거쳐 반사판(6)과 마주보게 배치되는 측정카메라(15)와, 상기 투명유리판(5)으로부터 반사판(6)을 거쳐 측정카메라(15)로 촬영된 퇴적물층의 단층이미지 저장을 위한 메모리박스(16)를 포함하여서 이루어지고, 상기 제어유닛(9)은 카메라유닛(8)과 조명수단 및 스크류모터의 작동제어를 위한 컨트롤러(19)와 전원공급용 배터리(18)를 포함하여서 이루어지며, 상기 컨트롤러(19)는 카메라유닛(8)과 조명수단 및 스크류모터로 전력을 분배 및 공급시키기 위한 스위치회로와 해당 기구의 가동시점을 결정하는 센서수단을 기본적으로 포함하여서 이루어진다.

상기 센서수단은 매우 다양한 방식이 적용될 수 있는 바, 이미지 프로파일러(10)가 해저면으로 가라앉는 움직임을 감지하여 이미지 프로파일러(10)의 움직임이 정지된 시점, 즉 프로파일링 장치가 해저면에 완전히 안착된 시점에 카메라유닛(8)과 조명수단 및 스크류모터를 가동시키는 모션센서, 또는 기세팅된 수압이나 시간에 도달할 경우 카메라유닛(8)과 조명수단 및 스크류모터를 가동시키는 수압센서나 타이머 등을 대표적인 예로 들 수 있다.

이외에도, 선박으로부터 전송된 작동신호에 의하여 카메라유닛(8)과 조명수단 및 스크류모터를 가동시키는 유,무선통신모듈이 컨트롤러(19)에 적용될 수 있고, 유선통신모듈의 경우는 선박으로부터 해저면에 이르는 길이를 가지는 미도시된 통신케이블에 의하여 상기 제어유닛(9)의 컨트롤러(19)가 선박의 메인컨트롤러와 접속될 것이며, 상기 카메라유닛(8)과 조명수단 및 스크류모터를 배터리(18)와 접속시키기 위한 접속포트(18a)는 측정부케이싱(7)을 이루는 각 분할몸통의 조립이나 분해시 케이블라인이 꼬이지 않도록 슬립링(Slip-ring) 등의 회전식 커넥터를 사용하는 것이 바람직하고, 경우에 따라서는 카메라유닛(8)과 조명수단 및 스크류모터가 컨트롤러(19)를 거쳐 배터리(18)와 접속되도록 할 수도 있으며, 이 경우 상기 접속포트(18a)는 컨트롤러(19)에 제공될 것이다.

이와 더불어, 상기 조명수단은 앞선 종래기술의 내용에서도 설명되어진 바와 같이, 투명유리판(5)을 거쳐 반사판(6)에 비친 퇴적물층의 단층이미지를 측정카메라(15)로 촬영하는 데 지장을 초래하지 않도록, 측정부케이싱(7)의 하단 내주연부 또는 해당 위치의 투명 아크릴 블록(1) 상부면에 하향조사식(下向照射式)으로 설치하는 것이 바람직하고, 퇴적물층의 단층이미지 촬영이 가능한 밝기를 제공할 수 있는 것이라면 어떠한 종류의 조명기구를 사용하더라도 무방하지만, 측정카메라(15)의 촬영영역 주변을 에워싸는 링(Ring) 형상의 LED기판(11)을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기의 LED기판(11)을 따라 일정한 간격을 두고 수개 내지 수십 개의 LED(12)가 하향조사식으로 배치되는 한편, 상기 LED기판(11)으로부터 연장되는 LED케이블(13)이 카메라유닛(8)의 카메라케이블(17)과 함께 제어유닛(9)과 접속 설치될 것이며, 도 3을 기준으로 하면, 상기 LED케이블(13)이 카메라유닛(8)을 선회(旋回)하여 제어유닛(9)측으로 연장될 수 있는 공간을 확보하도록 카메라유닛(8)의 메모리박스(16) 하부에 별도의 거치대(8a)가 추가로 설치되어 있는 바, 상기 거치대(8a)상에 LED케이블(13)이 관통되는 미도시된 케이블구멍이 형성되거나, 상기 거치대(8a)와 측정부케이싱(7)의 내주면 사이에 케이블통로가 제공될 것이다.

상기 조명수단의 보다 더 바람직한 실시예로서는, 측정부케이싱(7)의 하단 외측에 해당하는 투명 아크릴 블록(1)의 상부면 가장자리를 따라 링 형상의 LED기판(11)이 삽입되는 LED수납홈(1a)을 형성시키고, 상기 LED수납홈(1a)이 투명 아크릴 재질의 커버판(1b)에 의하여 수밀 가능하게 밀폐되도록 함으로서, LED기판(11)의 손쉬운 설치와 안전한 보호가 가능토록 하는 것이며, 상기 LED케이블(13)은 커버판(1b)을 관통하도록 형성된 케이블구멍(13a)을 거쳐 측정부케이싱(7)의 내부공간을 따라 연장된 다음 제어유닛(9)과 접속 설치되는 것이다.

상기 커버판(1b)의 케이블구멍(13a)은 측정부케이싱(7)의 하단 개구부 내측에 형성시킴으로서, LED케이블(13)의 관통부위에 별도의 수밀처리가 필요하지 않도록 하는 것이 바람직하며, 상기 커버판(1b)은 무색 투명의 접착제에 의한 접착방식을 통하여 투명 아크릴 블록(1)과 일체로 형성될 수도 있고, 미도시된 볼트 등의 조립수단을 이용하여 커버판(1b)을 투명 아크릴 블록(1)과 착탈 가능하게 조립시켜 놓을 수도 있으며, LED기판(11)의 손쉬운 교체나 유지보수 등을 감안할 경우 후자의 조립방식이 보다 더 바람직하고, 후자의 경우 또한 커버판(1b)의 조립부위에 밀폐링 등을 개재시켜 충분한 수밀성능이 확보되도록 하여야 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 이미지 프로파일러(10)를 이용한 본 발명의 프로파일링 장치는 도 4 내지 도 8에 걸쳐 도시된 바와 같이, 해저면의 퇴적물층 상부에 안착되도록 평판 형태의 골조구조물로 제작되는 바닥프레임(23)과, 상기 바닥프레임(23)상에 수직 방향으로 연결 설치되어 하우스형 골조구조물로서의 장치프레임(21)을 제공하는 벽체프레임(22)과, 상기 이미지 프로파일러(10)의 하단측 침투단부(2)를 해저면의 퇴적물층을 따라 소정의 깊이만큼 침투시키기 위한 가압침투수단을 포함하여서 이루어지고, 상기 이미지 프로파일러(10)는 하우스형 골조구조물이 되는 장치프레임(21)의 내부 중앙에 수직 방향으로 배치되어 있다.

상기 이미지 프로파일러(10)와 함께 본 발명에 따른 프로파일링 장치(20)의 실질적인 요부를 이루는 가압침투수단은, 이미지 프로파일러(10)의 측정부케이싱(7) 상단면에 수직 방향으로 수밀 가능하게 조립 설치되는 스크류모터(24)와, 상기 스크류모터(24)의 상단에 수직 방향으로 연결 설치되어 스크류모터(24)의 동력으로 축회전하는 소정 길이의 스크류축(25)과, 상기 스크류축(25)이 나사식으로 관통되도록 장치프레임(21)의 상단측 중앙부에 연결 설치되는 너트캡(26)을 포함하여서 이루어진다.

도면상 상기 바닥프레임(23)은 이미지 프로파일러(10)의 침투작업을 위하여 중앙부가 비어 있는 사각 테두리형 프레임이 되고, 그 좌,우 양측에 해저면을 통한 프로파일링 장치(20)의 침하를 억제시킬 수 있도록 개략 "目"자 형태를 가지는 접지프레임(23a)이 일체로 형성되어 있으며, 상기 벽체프레임(22)은 바닥프레임(23)의 좌,우 내측에 걸쳐 일정한 간격을 두고 수직 방향으로 배치되는 2개의 기둥프레임이 "∩"자 형태로 연결 설치된 것이고, 상기 각각의 기둥프레임 상단에 프로파일링 장치(20)의 침설(沈設) 및 회수작업을 위하여 인양로프 결속용 로프고리(22a)가 연결 설치되어 있으며, 상기 너트캡(26)은 각각의 기둥프레임 상단측을 "X"자 형태로 연결하는 행거프레임(27)의 교차부위에 설치되어 있다.

위에서 설명되어진 바닥프레임(23)과 벽체프레임(22) 및 행거프레임(27)이 포함된 장치프레임(21)의 구조는 프로파일링 장치(20)에 적용될 수 있는 하나의 대표적인 일례에 불과한 것으로서, 이미지 프로파일러(10)를 그 내부 중앙에 수직 방향으로 매달아 놓은 상태에서, 이미지 프로파일러(10)와 함께 해저면으로 안착시킨 다음, 퇴적물층에 대한 이미지 프로파일러(10)의 침투작업을 수행할 수 있는 것이라면 어떠한 형태의 장치프레임(21)이 적용되더라도 무방함을 밝혀두는 바이며, 상기 접지프레임(23a) 역시 골조구조물 형태가 아니라 다공판(多孔板) 형태가 될 수도 있음은 물론이다.

앞서 본 발명의 이미지 프로파일러(10) 구성을 설명하는 과정에서 언급되어진 바와 같이, 상기 스크류모터(24)의 모터케이블(14)은 측정부케이싱(7) 상단면의 케이블구멍(14a)을 관통하여 제어유닛(9)과 접속 설치되는 것이고, 상기 스크류모터(24)의 하단 외주연부에도 조립용 플랜지를 돌출 형성시켜 해당 플랜지 부분을 측정부케이싱(7)의 상부면과 볼트 등으로 착탈 가능하게 조립 설치하되, 해당 조립부위에 밀폐링(24a) 등을 개재시켜 충분한 수밀성능이 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 스크류모터(24)는 행거프레임(27)에 고정 설치된 너트캡(26)을 나사식으로 관통하는 스크류축(25)을 축회전시킴으로서, 도 9에서와 같이 이미지 프로파일러(10)의 투명 아크릴 블록(1) 하단측 침투단부(2)를 소정의 깊이만큼 해저면의 퇴적물층으로 삽입시키는 침투작업을 스크류잭(Screw-jack) 방식으로 수행토록 하는 것이므로, 해수중에서 사용이 가능한 수중모터 또는 방수처리가 이루어진 모터를 사용하되, 제어유닛(9)의 컨트롤러(19)에 의한 침투깊이의 정밀한 제어와 충분한 침투력의 확보가 가능하도록 감속기가 내장된 기어드 스테핑 모터(Geared stepping motor)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 스크류모터(24)에 의한 이미지 프로파일러(10)의 침투작업을 보다 더 정확하게 수행할 수 있도록, 상기 측정부케이싱(7)의 좌,우 외측면에는 소정의 길이를 가지는 막대 형태의 윙프레임(29)이 수평 방향으로 각각 연결 설치되어 있고, 상기 장치프레임(21)을 이루는 좌,우측 벽체프레임(22)의 중앙부에는 스크류모터(24)의 가동에 따른 이미지 프로파일러(10)의 승하강 작동을 안내하도록 각각의 윙프레임(29) 끝단부와 요철(凹凸) 형태로 맞물리는 가이드레일(28)이 수직 방향으로 연결 설치되어 있다.

도면상 각각의 윙프레임(29)은 원통 형태의 측정부케이싱(7) 측면부와 맞대어지도록 호형(弧形)으로 만곡된 사각판 형태의 커넥터에 의하여 측정부케이싱(7)과 착탈 가능하게 조립 설치되어 있고, 각각의 가이드레일(28)은 벽체프레임(22)과 수평 방향으로 가로지게 연결되는 한 쌍의 레일장착대(28a)에 의하여 벽체프레임(22)상에 견고히 고정 설치되어 있으며, 도 10 내지 도 12에서는 윙프레임(29)과 가이드레일(28)간의 맞물림식 승하강 가이드 구조를 종류별로 나타내었고, 도 13에서와 같이 각각의 윙프레임(29) 끝단부에 가이드레일(28)과 구름 접촉되는 가이드롤러(29a)를 연결 설치하는 방식도 가능하며, 이외에도 다양한 방식의 승하강 가이드 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 증류수가 포함된 미러케이싱의 박스 몸통 전체를 가볍고 강도가 우수한 투명 아크릴 블록(1)으로 제작함으로서, 해저면 퇴적물층의 단층이미지 촬영에 전혀 지장을 초래하지 않도록 하면서도 이미지 프로파일러(10)의 무게는 최대한으로 줄일 수 있고, 투명 아크릴 블록(1)의 전방측 수직평면부(3)와 후방 하측의 경사면부(4)에 투명유리판(5)과 반사판(6)을 각각 부착시키는 간단한 작업만으로도 기존의 미러케이싱을 대체할 수 있으며, 이를 통하여 이미지 프로파일러(10)의 사용과 취급을 한층 더 용이하게 할 수 있는 동시에, 까다로운 수밀처리나 증류수의 번거로운 교체작업 등이 필요없는 경제적이고 합리적인 방식의 프로파일링 장치(20)를 제공할 수 있다.

이와 더불어, 상기 스크류모터(24)와 스크류축(25) 및 너트캡(26)을 이용하여 해저면의 퇴적물층을 통한 이미지 프로파일러(10)의 침투작업을 스크류잭 방식으로 보다 안전하고 섬세하게 수행할 수 있도록 함으로서, 해저면과의 충돌로 인한 이미지 프로파일러(10)의 손상이나 고장 및 오작동을 미연에 방지할 수 있음은 물론이고, 그 침투깊이를 보다 섬세하게 조정하여 한층 더 정확한 분석작업이 가능토록 할 수 있으며, 증류수와 무게추의 적용을 동시에 배제시켜 프로파일링 장치(20)의 전체 하중을 현저히 줄임으로서, 프로파일링 장치(20)를 해저면상에 안착시키는 설치작업 및 선박으로의 회수작업 역시 소형 크레인을 사용하여 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 것이다.

1 : 투명 아크릴 블록 1a : LED수납홈 1b : 커버판
2 : 침투단부 3 : 수직평면부 4 : 경사면부
5 : 투명유리판 6 : 반사판 6a : 차광시트
7 : 측정부케이싱 7a,24a : 밀폐링 7b : 체결조립부
7c : 돌출턱 8 : 카메라유닛 8a : 거치대
9 : 제어유닛 10 : 이미지 프로파일러 11 : LED기판
12 : LED 13 : LED케이블 13a,14a : 케이블구멍
14 : 모터케이블 15 : 측정카메라 16 : 메모리박스
17 : 카메라케이블 18 : 배터리 18a : 접속포트
19 : 컨트롤러 20 : 프로파일링 장치 21 : 장치프레임
22 : 벽체프레임 22a : 로프고리 23 : 바닥프레임
23a : 접지프레임 24 : 스크류모터 25 : 스크류축
26 : 너트캡 27 : 행거프레임 28 : 가이드레일
28a : 레일장착대 29 : 윙프레임 29a : 가이드롤러

Claims (8)

1. 해저면의 퇴적물층 상부에 안착되도록 평판 형태의 골조구조물로 제작되는 바닥프레임과, 상기 바닥프레임상에 수직 방향으로 연결 설치되어 하우스형 골조구조물로서의 장치프레임을 제공하는 벽체프레임과, 상기 장치프레임의 내부 중앙에 수직 방향으로 배치되는 이미지 프로파일러와, 상기 이미지 프로파일러의 하단측을 해저면의 퇴적물층을 따라 소정의 깊이만큼 침투시키기 위한 가압침투수단을 포함하여서 이루어지고, 상기 이미지 프로파일러는 해저면의 퇴적물층을 따라 소정의 깊이만큼 침투되는 침투단부가 하단측에 제공된 미러케이싱과, 상기 미러케이싱의 상부면 중앙측에 설치되는 측정부케이싱과, 상기 측정부케이싱의 내부 하측에 배치되는 카메라유닛과, 상기 미러케이싱의 상부면 내측 또는 측정부케이싱의 하단 내측에 설치되는 조명수단과, 상기 측정부케이싱의 내부 상측에 배치되며, 상기 카메라 유닛과 상기 조명수단을 제어하는 제어유닛을 포함하여서 이루어지며, 상기 미러케이싱은 그의 후방면 하부측을 전방면 하단측으로 하향 경사지게 하여 침투단부를 형성시킨 것이고, 상기 미러케이싱의 전방측 수직평면부에는 투명 부재이 설치되는 한편, 상기 미러케이싱의 후방측 경사면부에는 반사판이 설치되며, 상기 카메라유닛은 측정부케이싱의 하단 개구부를 거쳐 미러케이싱의 반사판과 마주보게 배치된 측정카메라와 촬영된 이미지의 저장을 위한 메모리박스를 포함하여서 이루어지고, 상기 제어유닛은 카메라유닛과 조명수단의 작동제어를 위한 컨트롤러와 전원공급용 배터리를 포함하여서 이루어지는 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치에 있어서,
   상기 이미지 프로파일러의 미러케이싱은 투명 부재와 반사판을 제외한 박스 몸통 전체를 투명 아크릴 소재로 하여 내부에 빈 공간이 없도록 제작된 투명 아크릴 블록이 되고, 상기 투명 아크릴 블록의 상부면을 제외하고 투명 부재와 반사판이 설치되지 아니한 나머지 표면에는 불투명한 재질의 차광시트가 부착 설치되며,
   상기 가압침투수단은, 이미지 프로파일러의 측정부케이싱 상단면에 수직 방향으로 수밀 가능하게 조립 설치되는 스크류모터와, 상기 스크류모터의 상단에 수직 방향으로 연결 설치되어 스크류모터의 동력으로 축회전하는 소정 길이의 스크류축과, 상기 스크류축이 나사식으로 관통되도록 장치프레임의 상단측 중앙부에 연결 설치되는 너트캡을 포함하여서 이루어지고, 상기 스크류모터의 모터케이블이 측정부케이싱 상단면의 케이블구멍을 관통하여 제어유닛과 접속 설치되는 것을 특징으로 하는 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 프로파일러의 측정부케이싱 좌,우 외측면에는 소정의 길이를 가지는 막대 형태의 윙프레임이 수평 방향으로 각각 연결 설치되고, 상기 장치프레임을 이루는 좌,우측 벽체프레임의 중앙부에는 스크류모터의 가동에 따른 이미지 프로파일러의 승하강 작동을 안내하도록 각각의 윙프레임 끝단부와 요철(凹凸) 형태로 맞물리는 가이드레일이 수직 방향으로 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 각각의 윙프레임 끝단부에는 가이드레일과 구름 접촉되는 가이드롤러가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 프로파일러의 조명수단은 측정부케이싱의 하단 내주연부 또는 해당 위치의 투명 아크릴 블록 상부면에 설치되는 링 형상의 LED기판이 되고, 상기 LED기판을 따라 일정한 간격으로 LED가 배치되는 한편, 상기 LED기판으로부터 연장되는 LED케이블이 제어유닛과 접속 설치되는 것을 특징으로 하는 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 프로파일러의 조명수단은 투명 아크릴 블록의 상부면 내측 가장자리를 따라 삽입 설치되는 링 형상의 LED기판이 되고, 상기 LED기판을 따라 일정한 간격으로 LED가 배치되며, 상기 투명 아크릴 블록의 상부면 가장자리에는 LED기판의 삽입을 위한 LED수납홈이 형성되고, 상기 LED수납홈은 투명 아크릴 재질의 커버판에 의하여 수밀 가능하게 밀폐되며,
   상기 커버판에는 LED기판으로부터 연장되는 LED케이블을 측정부케이싱의 내부로 진입시키기 위한 케이블구멍이 관통 형성되고, 상기 케이블구멍은 측정부케이싱의 하단 개구부 내측에 형성되는 한편, 상기 LED케이블이 제어유닛과 접속 설치되는 것을 특징으로 하는 해저면 퇴적물층 분석을 위한 이미지 프로파일링 장치.
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