KR102149151B1 - 수중구조물 표면 이물질 제거장치 및 이를 이용한 수중구조물 표면결함 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중구조물의 표면에 쌓인 이끼 등의 노폐물을 청소하여 표면의 결함을 검사할 수 있는 수중구조물의 표면을 청소하는 이물질제거장치 및 이와 함께 수중구조물의 표면에 형성된 결함을 검사할 수 있는 검사장치에 관한 것이다.
구체적으로 본원 발명은 관체형상으로 선단과 후단이 개방된 몸체(100); 상기 몸체(100)의 선단 개구부(110)에 인접하여 구비된 구조물의 표면을 닦기 위한 브러쉬(200); 상기 몸체(100)의 후단 개구부(120)에 인접하여 구비되어 몸체(100)를 전방으로 추진하는 추진 프로펠러 ; 상기 브러시와 상기 추진 프로펠러를 구동하는 적어도 하나의 구동모터(310)를 구비한 것을 특징으로 하는 수중구조물 표면 이물질 제거장치를 포함한다.

Description

수중구조물 표면 이물질 제거장치 및 이를 이용한 수중구조물 표면결함 검사장치{A dirt remover for underwater structure and the surface inspection system using the same}

본 발명은 수중구조물의 표면에 부착된 이끼 등의 이물질을 제거하여 표면의 결함을 검사할 수 있는 수중구조물의 표면을 청소하는 이물질제거장치 및 이물질을 제거함과 동시에 수중구조물의 표면에 형성된 결함을 검사할 수 있는 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 저수지의 댐, 바다와 강에 세워진 다리 교각과 같은 수중구조물에는 오랜 시간 사용과 물리화학적 작용, 기상작용, 파도 등 외부의 간헐적인 충격에 의해서 인해서 결함이 발생할 수 있으나, 이를 검사하거나 확인할 수 있는 방법이 없었다.

현실적인 방법으로는 잠수부가 잠수복을 입고 잠수하여 수중구조물의 표면을 검사해야 하지만, 표면에 쌓인 이끼 등 이물질로 인해서 표면을 관찰할 수 없다. 이에 따라서 고압의 분사장치로 노폐물을 청소하거나, 브러시로 청소한 후에 수중구조물의 표면 결함여부를 확인하지만, 실제 노폐물을 제거하는 과정에서 물이 흐려지기 때문에 표면을 바로 관찰할 수 없으며, 노폐물이 가라앉은 후에 다시 잠수하여 들어가 관찰하거나 수중카메라(720)로 촬영해야 한다.

이와 같은 수중작업의 한계로 인해서 수중카메라(720)를 장착한 수중구조물 결함의 검사장치가 요구되어지고 선행발명에는 이와 교량의 우물통 청소장치가 개시되어 있다.

그러나, 선행발명의 청소장치는 무한쾌도의 고무판 벨트를 우물통 외벽을 따라서 설치해야 하며, 브러시로 청소한 후에 수중의 탁도가 심화되어 바로 수중카메라(720)로 촬영할 수 없고, 노폐물들이 물에 가라앉기 위해서 상당 시간 소요되는 문제가 있다.

본 발명자는 이와 같은 선행발명의 문제점을 없애고 효율적인 수중구조물의 이물질 제거 및 결함표면 검사를 위한 장치를 고안하게 되었다.

선행문헌 : 대한민국등록특허 10-1161858 (2012. 7. 3. 공고)

본원 발명은 이물질이 비산되는 것을 방지하여 표면청소와 표면검사를 동시에 진행할 수 있는 수중구조물의 표면청소장치 및 이를 포함한 결함검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명은 번거로운 설치가 필요없이 수중구조물의 표면청수와 표면검사를 간단하게 수행할 수 있는 수중구조물의 표면청소장치 및 이를 포함한 결함검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본원 발명의 수중구조물 표면 이물질 제거장치는,
관체형상으로 선단과 후단에 각각 선단 개구부(110)와 후단 개구부(120)를 구비한 몸체(100);
상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 전방에 구비되어 구조물의 표면을 닦기 위한 브러쉬(200);
상기 몸체(100)의 내부에 구비되어 몸체 전방의 물살을 몸체 후방으로 배출하며 몸체(100)를 전방으로 추진하는 전방추진수단(300);
상기 브러쉬(200)와 상기 전방추진수단(300)을 구동하는 적어도 하나의 구동모터(310)를 구비하여

브러쉬(200)에 의해서 이탈된 구조물 표면의 이물질이 상기 전방추진수단(300)에 의해서 상기 몸체(100)를 관통하여 후방으로 배출되는 것이다.

또한 본원 발명은 효율적인 이물질 제거를 위하여, 관체형상으로 선단과 후단에 각각 선단 개구부(110)와 후단 개구부(120)를 구비하되 한쌍이 길이방향으로 나란히 배치되는 복수개의 몸체(100); 상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 외부에 각각 구비된 브러쉬(200); 상기 몸체(100)의 후단 개구부(120) 내부에 각각 구비된 전방추진수단(300);을 구비하되, 각 브러쉬(200)는 서로 반대방향으로 회전되어 이물질이 외부로 확산되지 않고 중심부로 모여서 상기 몸체(100)를 관통하여 추진수단에 의해서 후방으로 배출되도록 한다.

본원 발명은 상하 좌우로의 이동성을 향상시키도록, 상기 몸체(100)의 둘레에는 각각 수중에서 몸체(100)의 측방향 이동을 위한 측방추진수단(400)과 몸체(100)의 상방향 또는 하방향 이동을 위한 수직추진수단을 구비하는 것이다.

본원 발명의 수중구조물 이물질제거장치를 포함하는 수중구조물 표면 결함검사장치는 상기 수중구조물 표면 이물질 제거장치에 의해서 이물질이 제거된 수중구조물의 표면을 촬영할 수 있도록 상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 인접한 외표면에 수중카메라(720)를 구비한다.

본원 발명은 수중구조물의 표면청소 이후에 이물질이 비산됨으로 인해서 수중탁도가 악화되는 문제를 해결하여 수중탁도가 개선될 것을 기다림이 없이 표면검사를 동시에 진행할 수 있어 표면검사를 효율적으로 진행하는 것이 가능하다.

본원 발명은 수중구조물의 표면청수와 표면검사를 위해서 수중구조물에 별도의 번거로운 설치가 필요없이 간단하게 수중구조물의 표면청소 및 결함검사를 수행할 수 있다.

도 1은 본원 발명에 따른 이물질제거장치의 평면도이다.
도 2는 본원 발명에 따른 한쌍으로 이루어진 이물질제거장치의 평면도이다.
도 3은 본원 발명에 따른 이물질제거장치의 브러쉬 회전방향에 따른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본원 발명에 따른 이물질제거장치를 포함하는 표면검사장치의 전체 개념을 도시한 개념도이다.
도 5는 본원 발명에 따른 이물질제거장치를 포함하는 표면검사장치의 활용상태도이다.
도 6은 본원 발명에 따른 이물질제거장치의 다른 실시예를 도시한 것이다.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하여 본원 발명의 제1실시예를 설명한다.

본원 발명의 수중구조물 표면 이물질 제거장치는 관체형상으로 선단과 후단에 각각 선단 개구부(110)와 후단 개구부(120)를 구비한 몸체(100)를 구비하고, 상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 외부에 구비되어 구조물의 표면을 닦기 위한 브러쉬(200)와 상기 몸체(100)의 후단 개구부(120) 내부에 구비되어 몸체(100)를 전방으로 추진하는 전방추진수단(300)을 구비한다.

바람직하게 상기 브러쉬는 몸체의 선단부 안쪽에 마련된 지지리브(220)에 의해서 고정되는 구동모터(310)에 의해서 회동된다.

전방추진수단(300)은 구동모터(310)에 의해서 구동되는 추진프로펠러인 것이 바람직하다. 전방추진수단(300)에 의해서 몸체(100)는 강력하게 전방으로 전진하면서 브러쉬(200)를 수중구조물 표면에 밀착시키게 된다. 상기 브러시와 상기 추진 프로펠러는 각각의 구동모터(310)에 의해서 구동될 수 있으나, 하나의 구동모터(310)에 의해서 동시에 구동되는 것도 가능하다. 따라서 본원 발명의 몸체(100)에 구비된 브러쉬(200)와 전방추진수단은 적어도 하나 이상의 구동모터(310)에 의해서 구동된다. 브러쉬와 전방추진수단은 각각의 구동모터에 의해서 구동될 수 있지만, 또한 하나의 구동모터에 의해서 동력을 공유하도록 설계할 수 있다.

전방추진수단의 구동모터(310)도 지지리브(320)에 의해서 상기 몸체의 후단 개구부 안쪽에 설치된다.

또한, 몸체(100)의 전방추진수단(300)은 그 밖에 다양한 추진수단에 의해서 추진될 수 있다. 즉, 압축공기를 몸체(100)의 후단 개구부(120)에 후방으로 배출하는 방식으로 추진하는 것도 가능하다. 다만 전방추진수단(300)은 구동모터(310)에 의해서 작동하는 프로펠러인 것이 바람직하다. 구동모터(310)로 구성하는 것이 설치 및 구동조건이 간단하게 된다. 전방추진수단(300)은 몸체(100) 내부의 물을 몸체(100) 후단개구부를 통해서 후방으로 강력하게 배출하면서 앞으로 나아가게 된다.

본원 발명의 표면이물질 제거장치는 상기 몸체(100)의 둘레에는 각각 수중에서 몸체(100)의 측방향 이동을 위한 측방추진수단(400)과 몸체(100)의 상하방향 이동을 위한 수직추진수단(500)을 구비하는 것이 바람직하다. 부력수단에 의해서 몸체의 위치를 수중 소정의 위치 범위에서 조작하는 것이 가능하다. 다만 상방향이동이나, 하방향이동을 위해서 수직추진수단을 이용할 수 있다. 또는 하방향이동은 중력에 의해서 조절하고, 상방향이동은 부력수단에 의해서 가능하게 할 수 있다. 상기 측방추진수단(400)과 수직추진수단(500)은 상기 몸체의 측면에 각각 구비되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하여 본원 발명의 제2실시예를 설명한다.

본원 발명의 수중구조물 표면 이물질 제거장치는 제1실시예의 장치를 복수개 인접하여 고정함으로써, 더 넓은 범위를 동시에 작업하는 것이 가능하도록 하고 이물질이 장치의 외부로 확산되는 것을 방지하고 선단 개구부(110) 중심부로 이물질들이 모이도록 유도할 수 있게 된다.

즉, 제2실시예의 장치는 관체형상으로 선단과 후단에 각각 선단 개구부(110)와 후단 개구부(120)를 구비하되 한 쌍이 길이방향으로 나란히 배치되는 복수개의 몸체(100);를 구비하되, 상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 외부에 각각 구비된 브러쉬(200)와 상기 몸체(100)의 후단 개구부(120) 내부에 각각 구비된 전방추진수단(300)을 구비하되, 각 브러쉬(200)는 서로 반대방향으로 회전되어 이물질이 외부로 확산되지 않고 중심부로 모여서 상기 몸체(100)를 관통하여 추진수단에 의해서 후방으로 배출되는 것이다. 상기 복수개의 몸체(100)는 바람직하게 2개 또는 4개이다. 몸체(100)가 두개인 경우에는 각 몸체(100)가 수평으로 배치되도록 하여 안정감을 높이고, 각 브러쉬(200)의 회전방향이 반대로 되게 하여 이물질이 안으로 모이도록 한다. 몸체(100)가 4개인 경우에는 4개의 몸체(100)가 좌우상하로 결합됨으로 인해서 이물질이 중심부로 모이도록 브러쉬(200)의 회전방향을 제어하는 것이 좋다.

도 3는 제2실시예에 따른 본원 발명을 포함하는 수중구조물 표면 이물질 제거장치의 작동개념도를 도시한 것이다. 2개의 몸체(100)로 구성되거나 또는 4개의 몸체(100)로 구성된 실시예에서 결합된 몸체(100)는 하우징에 의해서 감싸지도록 구성하는 것이 바람직하다.

도 4는 본원 발명에 따른 수중구조물 표면이물질 제거장치에 의해서 이물질을 제거하는 동시에 수중구조물의 표면에 드러날 때 수중카메라(720)에 의해서 표면을 촬영하고 분석할 수 있도록 한 표면검사장치의 개념도를 도시한 것이다.

본원 발명의 수중구조물 이물질제거장치가 수중구조물 표면결합검사에 유용하다. 수중구조물 표면에 부착된 이물질을 제거하는 위해 전방추진수단에 의해서 몸체를 전방으로 추진하게 된다. 전방추진수단은 전기모터 또는 공압모터에 의해서 구동되는 프로펠러 일 수 있으며, 또한 압축공기의 분사에 의해서 몸체를 전방으로 추진하는 동력을 얻을 수 있다. 전방추진수단에 의해서 몸체는 전방으로 전진하면서 몸체 전단개구부에 구비된 브러쉬가 수중구조물의 표면에 가압하면서 회전하게 되므로 수중구조물의 이물질이 분리되면서 혼탁류가 발생하게 된다. 이와 동시에 혼탁류는 전방추진수단에 의해서 획득되는 흡입력에 의해서 몸체 선단개구부를 관통하여 몸체 후단으로 흡입되어 몸체 후단개구부로 배출되게 되고, 브러쉬에 의해서 발생하는 혼탁류가 몸체의 전방에 남지 않게 되며 몸체 선단부에는 깨끗한 물로 채워지게 되므므로, 수중구조물 표면을 촬영하는 수중카메라가 구조물 표면을 혼탁류의 방해없이 선명한 영상을 얻을 수 있게 된다.

상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 주위에 설치되는 수중카메라(720)는 상기 이물질 제거장치에 의해서 깨끗해진 표면을 동시적으로 촬영하여 영상을 외부의 분석시스템(730)에 저장하게 된다. 저장된 데이터는 이미지 분석기법에 의해서 수중구조물의 표면에 있는 결함을 검사하게 된다.

또한 상기 몸체(100)는 와이어 릴의 와이어에 의해서 연결되어 있어서 장치의 고장시에 장치를 회수할 수 있도록 한다. 상기와 같은 와이어릴(600), 분석시스템(730)과 제어부(740)는 수상부양체(710)에 설치되는 것이 바람직하지만, 저장된 이미지를 별도의 시스템에서 분석하는 것도 가능하다.

도 5는 수중구조물 표면 이물질 제거장치를 포함하는 수중구조물 표면 결함검사장치에 있어서, 이물질이 비산되지 않고 몸체(100) 후단 개구부(120)를 통해서 후방으로 배출되는 과정을 도시한 것이다. 도면에 도시되지는 않았지만 상기 몸체(100)의 내관 직경은 전방에서 후방으로 갈수록 작아지는 테이퍼 형상으로 구성함으로써 이물질의 후방 배출을 더 신속하게 할 수 있다.

도 6은 수중구조물의 표면이물질제거장치의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 브러쉬와 전방추진수단을 전기구동모터에 의해서 구동하지 아니하고, 압축공기에 의해서 회전되는 공압모터에 의해서 구동하는 것을 도시한 것이다. 전방추진수단은 공압모터에 의해서 구동되는 프로펠러가 장착될 수 있지만, 다른 한편, 압축공기에 의해서 추진력을 얻으면서 또한 몸체 전방의 물을 몸체 후방으로 배출하는 배출구를 구비하는 이젝터(ejector)의 형태를 갖을 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 몸체
110 : 선단개구부
120 : 후단개구부
200 : 브러쉬
210 : 구동모터
220 : 지지리브
300 : 전방추진수단
310 : 구동모터
320 : 지지리브
400 : 측방추진수단
500 : 수직추진수단
600 : 와이어릴
700 : 검사장치
710 : 수상부양체
720 : 수중카메라
730 : 분석시스템
740 : 제어부

Claims (4)

1. 관체형상으로 선단과 후단에 각각 선단 개구부(110)와 후단 개구부(120)를 구비한 몸체(100);
   상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 전방에 구비되어 구조물의 표면을 닦기 위한 브러쉬(200);
   상기 몸체(100)의 내부에 구비되어 몸체 전방의 물살을 몸체 후방으로 배출하며 몸체(100)를 전방으로 추진하는 전방추진수단(300);
   상기 브러쉬(200)와 상기 전방추진수단(300)을 구동하는 적어도 하나의 구동모터(310)를 구비하여
   브러쉬(200)에 의해서 이탈된 구조물 표면의 이물질이 상기 전방추진수단(300)에 의해서 상기 몸체(100)를 관통하여 후방으로 배출되는 것을 특징으로 하는 수중구조물 표면 이물질 제거장치.
   
2. 관체형상으로 선단과 후단에 각각 선단 개구부(110)와 후단 개구부(120)를 구비하되 한쌍이 길이방향으로 나란히 배치되는 복수개의 몸체(100);
   상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 전방에 각각 구비된 브러쉬(200);
   상기 몸체(100)의 내부에 각각 구비되어 몸체 전방의 물살을 몸체 후방으로 배출하며 몸체(100)를 전방으로 추진하는 전방추진수단(300);을 구비하되,
   각 브러쉬(200)가 서로 반대방향으로 회전됨으로써 브러쉬에 의해서 이탈된 구조물 표면의 이물질이 외부로 확산되지 않고 중심부로 모이고 물살과 함께 상기 전방추진수단(300)에 의해서 상기 몸체(100)를 관통하여 후방으로 배출되는 것을 특징으로 하는 수중구조물 표면 이물질 제거장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(100)의 둘레에는 각각 수중에서 몸체(100)의 측방향 이동을 위한 측방추진수단(400)과 몸체(100)의 상하방향 이동을 위한 수직추진수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수중구조물 표면 이물질 제거장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 수중구조물 표면 이물질 제거장치를 포함하는 수중구조물 표면 결함검사장치에 있어서,
   상기 수중구조물 표면 이물질 제거장치에 의해서 이물질이 제거된 수중구조물의 표면을 촬영할 수 있도록 상기 몸체(100)의 선단 개구부(110) 인접한 외표면에 수중카메라(720)를 구비한 것을 특징으로 하는 수중구조물 표면 결함검사장치.
   

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