KR102124353B1 - 지하공간내 안전사고에 대응할 수 있는 구조신호 송수신시스템 - Google Patents

지하공간내 안전사고에 대응할 수 있는 구조신호 송수신시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하공간에 안전사고가 발생한 경우에 구조대상의 위치를 추적하는 구조신호 송수신시스템으로서: 상기 지하공간에 설치되어 미소파괴음을 감지하는 복수의 미소파괴음 센서; 구조신호를 발생시키는 구조신호 발생기; 및 상기 구조신호가 상기 복수의 미소파괴음 센서 각각에 도달한 시간차이를 계산하여 상기 구조신호발생기의 상기 지하공간에서의 위치를 추적하는 제어부;를 포함하는 구조신호 송수신시스템에 관한 것이다.

Description

지하공간내 안전사고에 대응할 수 있는 구조신호 송수신시스템{RESCUE SIGNAL GENERATOR TO RESPOND TO SAFETY ACCIDENTS IN UNDERGROUND SPACES}
본 발명은 지하공간내 안전사고에 대응할 수 있는 구조신호 송수신시시템에 관한 것이다.
지하광산이나 지하유류저장소, 터널 등과 같은 지하공간에서 안전사고가 발생할 경우 가장 큰 문제는 지하공간에 고립된 인원이나 장비의 정확한 위치 파악이다.
지하공간에서는 GPS(Global Positioning System)이 작동하지 않기 때문에, 종래에는 지하공간에서의 위치정보가 필요할 경우 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 비콘(Beacon), RFID(radio frequency identification) 등의 절점 방식의 근거리 센싱을 통해 제한적으로 위치정보를 파악하여 관리하고 있다. 즉, 즉, 갱도를 따라 유선 네트워크를 설치하고, 일정 포인트별로 근거리 센서를 배치하여 위치를 확인하는 것이다.
하지만 이러한 절점방식의 위치확인시스템은 포인트와 포인트 사이의 위치는 추정할 수 밖에 없으며, 지하공간에 안전사고가 발생한 경우에는 작동하지 않을 가능성이 매우 높다는 것이다.
따라서 지하공간에서 안전사고가 발생한 경우에도 사람이나 장비의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 지하공간내에 안전사고가 발생한 경우에 유선 네트워크에 의하지 않더라도 사람이나 장치의 현위치를 파악할 수 있도록 하는 구조신호 송수신시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템은 지하공간에 안전사고가 발생한 경우에 구조대상의 위치를 추적하는 구조신호 송수신시스템으로서: 상기 지하공간에 설치되어 미소파괴음을 감지하는 미소파괴음 센서; 구조신호를 발생시키는 구조신호 발생기; 및 상기 구조신호가 상기 복수의 미소파괴음 센서 각각에 도달한 시간차이를 계산하여 상기 구조신호발생기의 상기 지하공간에서의 위치를 추적하는 제어부;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 미소파괴음 센서는 지하공간에 3개 이상 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구조신호 발생기는 신호의 지속시간이 짧은 제1구조신호와 신호의 지속시간이 상기 제1신호보다 긴 제2구조신호를 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 구조신호 발생기는 상기 제1구조신호와 상기 제2구조신호의 조합으로 모스코드를 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구조신호 발생기는 미소파괴음을 수신하는 수신모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 수신모듈을 통해 수신된 미소파괴음이 모스부호인 경우 수신한 모스부호를 메세지로 변환하며, 상기 구조신호 발생기는 상기 변환된 메세지를 표시하는 표시모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템은 장치에 설치되거나 사람이 보유하고 있는 구조신호 발생기에서 인위적으로 발생된 구조신호가 지하공간에 설치되어 있는 복수의 미소파괴음 센서 각각으로 수신되는 시간차를 계산하여 구조가 필요한 사람이나 고립된 장치의 위치를 추적할 수 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템의 개략적 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 발생기의 개략적 구성도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템의 개략적 모식도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 발생기의 개략적 구성도이다.
이하, 도 1 및 2을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템은 미소파괴음 센서(10a, 10b, 10c)와, 구조신호 발생기(20)와, 제어부(30)를 포함하여 구성된다.
미소파괴음이란 재료가 손상된 경우 갑작스러운 변형에너지의 방출에 수반하는 탄성파를 의미하며, AE(Acoustic emission)과 MS(Microseismic)를 통칭하는 개념이다.
종래 미소파괴음 센서는 지하공간에 설치되는 지반구조물의 파괴의 전조현상으로 발생하는 미소파괴음을 검출하여 지반구조물의 파괴여부를 예측하는 용도로 이용되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템은 이와 같은 종래 지반구조물의 파괴예측 용도의 미소파괴음 센서를 그대로 이용하거나, 지하공간에 새로운 미소파괴음 센서를 설치할 수 있다.
다만, 후술하는 바와 같이 구조신호 발생기(20)의 위치를 특정하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소파괴음 센서는 지하공간에 3개 이상 설치하여야 한다. 이때 각각의 미소파괴음 센서는 충분한 거리로 이격되어 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템의 미소파괴음 센서를 설치하는 구체적인 방법은 종래 지반구조물의 파괴 예측용도의 미소파괴음 센서의 설치방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 등록특허공보 제10-0921382호에 기재된 방법이나, 등록특허공보 제10-1335935호에 기재된 방법을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
구조신호 발생기(20)는 사람이나 장치의 위치를 확인하거나 통신이 가능케하는 구조신호를 발생시키는 역할을 한다. 이때, 구조신호로는 미소파괴음 센서에서 수신할 수 있도록 미소파괴음에 해당하는 탄성파를 이용할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 구조신호 발생기(20)는 입력모듈(21), 제어모듈(22), 진동모듈(23) 및 케이스(24)로 구성된다.
입력모듈(21)은 구조신호 발생기(20)의 전원과 동작을 콘트롤하는 역할을 한다. 이때, 동작이란 진동모듈(22)에서 발생하는 신호의 제어를 의미한다.
제어모듈(22)은 입력모듈(21)을 통해 받은 지시에 따라 진동모듈(23)에 명령을 전달한다.
진동모듈(23)은 압전소자와 같은 진동자를 이용하여 미소파괴음 센서에서 수신할 수 있는 탄성파를 구조신호로 발생시키는 역할을 한다.
한편, 구조신호 발생기(20)에서 발생된 구조신호는 지반을 통해 미소파괴음 센서(10)로 전달된다. 따라서 구조신호 발생기(20)를 이용하고자 하는 사람은 구조신호 발생기(20)를 암석사이에 개재하는 등의 방법으로 구조신호 발생기(20)에서 발생되는 구조신호를 지반으로 전달하여야 한다.
그러므로 케이스(24)는 단순히 내부에 수용되는 입력모듈(21), 제어모듈(22) 및 진동모듈(23)을 보호하는 역할에 그치는 것이 아니라 진동모듈(23)에서 발생되는 구조신호를 지반구조물로 전달하는 역할을 한다.
이를 위해, 진동모듈(23)은 케이스(24)에 직접 접하도록 설치될 수 있으며, 동시에 케이스(24)는 암석 사이에 개재되는 경우에도 구조신호 발생기(20)가 정상 작동할 수 있도록 충분한 강도를 가져야 한다.
구조신호 발생기(20)에서 발생되는 구조신호는 지반을 타고 전파되어 복수의 미소파괴음 센서(10a, 10b, 10c)에 도달하게 된다.
이때, 제1미소파괴음 센서(10a), 제2미소파괴음 센서(10b), 제3미소파괴음 센서(10c)는 각각 다른 위치에 있기 때문에 구조신호 발생기(20)에서 발생된 구조신호가 도달하는 거리가 제1 내지 제3미소파괴음 센서(10a, 10b, 10c)까지 각각 L1, L2, L3로 차이가 있다. 따라서 제어부(30)는 구조신호가 복수의 미소파괴음 센서(10a, 10b, 10c) 각각에 도달한 시간차이를 계산하여 구조신호 발생기의 위치를 추적한다.
한편, 동일한 지하공간에 복수의 구조신호 발생기(20)가 있는 경우 동일한 구조신호로 인해 위치가 교란되는 것을 예방하기 위하여, 사용자는 입력모듈(21)을 이용하여 발생되는 구조신호의 신호특성을 조절할 수 있다. 여기서 신호특성이란 지속시간, 오름시간, 최대진폭, 상대진폭, 주파수대역, 최대주파수 및 에너지 등을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템은 지하공간 내에서 사람이나 장치의 위치를 추적하는 것 뿐만 아니라, 최소한의 필요한 통신이 가능하다.
지하공간 내에서 안전사고가 발생한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템을 이용하여 위치를 파악하였다고 하더라도, 실제 구조까지는 시간이 필요하다. 즉, 사고를 당한 사람은 이 시간 동안 물이나 음식, 또는 부상 여부 등을 알릴 수 있어야 한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템의 제어부(30)는 발생되는 구조신호의 지속시간을 조절하여 최소한의 필요한 통신 기능을 제공한다.
예컨대, 제어부(30)는 구조신호 발생기(20)에서 발생되는 구조신호를 신호의 지속시간이 짧은 제1구조신호와 신호의 지속시간이 제1구조신호보다 긴 제2구조신호를 발생되도록 제어한다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템은 제1구조신호, 제2구조신호, 및 침묵의 3가지 종류를 이용하여 모스코드(morse code)를 생성할 수 있다.
구조신호 발생기(20)의 제어모듈(22)에 사전에 물이 필요한 경우의 신호, 음식이 필요한 경우의 신호, 부상이 있는 경우의 신호 등 다양한 상황의 신호를 저장하고, 사용자가 입력모듈(21)을 통해 필요한 신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 구조신호 발생기(20)는 수신모듈(미도시)과 표시모듈(미도시)를 더 포함할 수 있다. 수신모듈은 미소파괴음을 수신하는 역할을 하는 것이다. 예컨대, 구조대가 미소파괴음 발생장치를 통해 지속시간이 서로 다른 2가지 신호를 이용하여 모스코드로 메세지를 전송할 수 있다. 수신모듈은 구조대로부터 전달된 미소파괴음을 수신한다. 수신된 미소파괴음은 제어부(30)에서 구조대가 전달한 의미로 변환되고, 표시모듈에서 구조를 필요로 하는 사람에게 구조대의 메세지를 전달한다.
이와 같은 방법을 통해, 구조를 필요로 하는 사람과 구조대는 서로 구조에 필요한 필수적인 의사소통이 가능하다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 구조신호 송수신시스템을 이용함으로써 조난자의 구조율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (6)

  1. 지하공간에 안전사고가 발생한 경우에 구조대상의 위치를 추적하는 구조신호 송수신시스템으로서:
    상기 지하공간의 지반에 접촉하여 미소파괴음을 구조신호로 발생시키거나 또는 상기 지하공간의 암석 사이에 개재되어 미소파괴음을 구조신호로 발생시키는 구조신호 발생기;
    상기 지하공간에 설치되어 상기 구조신호 발생기에서 발생하여 지반을 통해 전달되는 구조신호를 감지하는 복수의 미소파괴음 센서; 및
    상기 구조신호가 상기 복수의 미소파괴음 센서 각각에 도달한 시간차이를 계산하여 상기 구조신호 발생기의 상기 지하공간에서의 위치를 추적하는 제어부;를 포함하고,
    상기 구조신호 발생기는 미소파괴음을 수신하는 수신모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 수신모듈을 통해 수신된 미소파괴음이 모스부호인 경우 수신한 모스부호를 메세지로 변환하며, 상기 구조신호 발생기는 상기 변환된 메세지를 표시하는 표시모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조신호 송수신시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 미소파괴음 센서는 지하공간에 3개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 구조신호 송수신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구조신호 발생기는 신호의 지속시간이 짧은 제1구조신호와, 신호의 지속시간이 상기 제1구조신호보다 긴 제2구조신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 구조신호 송수신시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구조신호 발생기는 상기 제1구조신호와 상기 제2구조신호의 조합으로 모스코드를 전송하는 것을 특징으로 하는 구조신호 송수신시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구조신호 발생기는,
    케이스; 및
    상기 케이스의 내측에 설치되어 미소파괴음을 발생시키는 진동모듈;을 포함하는 구조신호 송수신시스템.
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