KR102206778B1

KR102206778B1 - 지진체험장치

Info

Publication number: KR102206778B1
Application number: KR1020200031293A
Authority: KR
Inventors: 허완규; 허보윤; 허용호
Original assignee: 주식회사 샛별교육연구; 허완규; 허보윤; 허용호
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-01-25

Abstract

지진체험장치를 제공한다.
본 발명은, 하부고정프레임에 고정설치되는 제1모터의 제1회전부재와 일단이 편심연결되는 제1작동축을 갖추며, 상기 제1작동축의 타단이 상부가동프레임과 연결되어 상기 제1모터의 구동력에 의해서 상부가동프레임을 x축방향에서 왕복운동시키는 제1작동부 ; 상기 하부고정프레임에 고정설치되는 제2모터의 제2회전부재와 일단이 편심연결되는 제2작동축을 갖추며, 상기 제2작동축의 타단이 상부가동프레임과 연결되어 상기 제2모터의 구동력에 의해서 상부가동프레임을 y축방향에서 왕복운동시키는 제2작동부 ; 상기 상부가동프레임의 상부에 고정설치되는 고정판체를 갖추고, 상기 상부가동프레임과 안내부를 매개로 활주이동가능하게 조립되는 이동판체를 갖추고, 상기 상부가동프레임에 고정설치되는 제3모터의 제3회전부재와 일단이 편심연결되는 제3작동축을 갖추며, 상기 제3작동축의 타단이 상기 이동판체와 연결되어 상기 제3모터의 구동력에 의해서 상기 이동판체를 고정판체에 대하여 수평방향으로 이동시키는 제3작동부 ; 를 포함한다.

Description

지진체험장치{An earthquake experience apparatus}

본 발명은 지진 발생 상황을 실감적으로 체험할 수 있는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 전후진 및 좌우방향의 수평진동과 상하방향의 수직진동을 발생시키는 복합적인 동력전달 메카니즘과 더불어 지진발생시와 유사하도록 지면 갈라짐 현상을 인위적으로 발생시켜 지진체험을 실질적이고 입체적으로 수행할 수 있는 지진체험장치에 관한 것이다.

최근 들어 지진발생에 대한 관심이 높아지고 지진발생건수가 점차 늘어감에 따라, 지진발생 상황을 간접적으로 체험하고, 지진체험에 의해서 실질적인 지진발생에 대비하기 위한 체험학습교육에 대한 필요성이 점차 커지고 있다.

이에 따라, 실질적인 지진발생 상황과 비슷한 여건을 인공적으로 조성할 수 있도록 지진 발생시에 건물이 지진파에 의해서 흔들리는 것을 재현하는 지진체험장치가 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있다.

이러한 지진체험장치를 이용하여 가상으로 지진을 체험하게 되면, 향후 더욱 잦아지게 되는 지진발생에 따른 지진의 강도를 직접적으로 체감하고, 지진발생에 대한 현장 공포를 최소화하며, 실질적인 지진에 대한 대비자세를 훈련하여 준비할 수 있는 것이다.

일반적으로 공지의 종래 지진체험장치는 일반적인 건물의 실내 공간처럼 내부공간이 꾸며진 체험실과, 상기 체험실을 지진발생시와 유사하도록 진동시키는 진동장치를 포함한다.

체험하고자 하는 사람들은 체험실에 들어간 상태에서 진동장치를 이용하여 체험실을 강제로 진동시킴으로써 지진이 일어날 때에 건물이 흔들리는 것과 동일한 상황을 재현하여 체험하게 된다.

그러나 장치구조물에 의해서 인위적으로 재현되는 지진을 실질적으로 체험하기 위해서는, 전후좌우 방향과 상하방향으로 복잡한 형태를 갖는 진동을 발생시켜야 되는데, 종래의 지진체험장치는 체험실을 단순히 좌우 방향 또는 이에 직교하는 상하 방향과 같이 일 방향으로만 진동시켜 지진체험을 하게 됨에 따라 다양한 패턴의 지진을 실질적으로 재현하기 어려운 문제점이 있었다.

(특허문헌 1) KR10-1069755 B1

(특허문헌 2) KR10-1590955 B1

(특허문헌 3) KR10-1733724 B1

특허문헌 1, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에는 모터 및 실린더와 같은 엑추에이터에 의해서 전후진진동, 좌우진동 및 상하진동을 유발시키는 동력전달 메카니즘에 의해서 지진발생과 유사한 환경을 조성하여 지진 발생을 체험하는 교육을 수행할 수 있지만, 지진 발생시 피교육생이 올라서게 되는 지면이 실질적으로 갈라지는 체험을 구현하여 수행할 수 없기 때문에 지진발생시 수반되는 진동발생과 더불어 다양한 형태의 지진 상황을 연출하는데 한계가 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 지진발생시 전후진 및 좌우방향의 수평진동과 수직방향의 수직진동과 더불어 피교육생이 올려사게 되는 가상의 지면이 갈라지는 현상을 복합적으로 발생시켜 지진 발생상황을 현실적으로 재현함과 동시에 피교육생에 대한 지진체험에 대한 교육효과를 높일 수 있는 지진체험장치를 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명의 바람직한 실시예는, 지진발생시와 유사하도록 전후진동 및 좌우진동을 발생시켜 지진발생을 체험하는 장치에 있어서, 바닥면에 고정설치되는 하부고정프레임과 일정간격을 두고 이격배치되는 상부가동프레임을 포함하고, 상기 하부고정프레임에 고정설치되는 제1모터의 제1회전부재와 일단이 편심연결되는 제1작동축을 갖추며, 상기 제1작동축의 타단이 상부가동프레임과 연결되어 상기 제1모터의 구동력에 의해서 상부가동프레임을 x축방향에서 왕복운동시키는 제1작동부 ; 상기 하부고정프레임에 고정설치되는 제2모터의 제2회전부재와 일단이 편심연결되는 제2작동축을 갖추며, 상기 제2작동축의 타단이 상부가동프레임과 연결되어 상기 제2모터의 구동력에 의해서 상부가동프레임을 y축방향에서 왕복운동시키는 제2작동부 ; 상기 상부가동프레임의 상부에 고정설치되는 제1상부프레임의 상부면을 덮도록 고정설치되는 고정판체를 갖추고, 상기 상부가동프레임과 안내부를 매개로 활주이동가능하게 조립되는 제2상부프레임의 상부면을 덮도록 고정설치되는 이동판체를 갖추고, 상기 상부가동프레임에 고정설치되는 제3모터의 제3회전부재와 일단이 편심연결되는 제3작동축을 갖추며, 상기 제3작동축의 타단이 상기 이동판체와 연결되어 상기 제3모터의 구동력에 의해서 상기 제2상부프레임의 이동판체를 제1상부프레임의 고정판체에 대하여 수평방향으로 이동시키는 제3작동부 ; 를 포함하여, 상기 제1상부프레임과 제2상부프레임으로 이루어지는 판체프레임은 상부에서 바라볼때 상부가동프레임이 외부로 노출되지 않고 상기 고정판체와 이동판체에 의해서 덮어져 가려질 수 있도록 상기 상부가동프레임의 외측테두리보다 외측으로 돌출되어 연장되는 크기로 구비되고, 상기 안내부는 상기 이동판체와 결합되는 제2상부프레임에 수직고정판이 복수개의 체결부재에 의해서 고정설치되는 복수개의 고정판과, 상기 상부가동프레임에 고정설치되는 복수개의 고정블럭을 포함하고, 상기 수직고정판과 대응하는 고정블럭의 일측면에는 상기 제2상부프레임의 하부수평면에 외접하여 지지하면서 회전가능하게 조립되는 적어도 하나의 제1안내휠을 포함하며, 상기 고정블럭의 상부면에는 상기 제2상부프레임의 수직면에 외접하여 지지하면서 회전가능하게 조립되는 복수개의 제2안내휠을 포함하여, 상기 제1모터 또는 제2모터의 구동력에 의해서 상기 상부가동프레임을 x축방향 또는 y축방향으로 왕복운동시킴과 동시에 상기 제3모터의 구동력에 의해서 상기 고정판체에 대하여 이동판체를 상대이동시켜 이들사이에 지면갈라짐 현상을 구현하는 것을 특징으로 하는 지진 체험장치를 제공한다.

삭제

이때, 서로 마주하여 맞닿게 되는 상기 고정판체의 단부와 상기 이동판체의 단부에는 서로 맞물리는 톱니부를 각각 구비할 수 있다.

이때, 상기 이동판체의 단부에는 상기 고정판체의 단부를 덮는 덮개판과, 상기 고정판체의 단부 상부면에는 지진발생시 지면이 갈라지는 상태를 나타내는 표시부를 포함할 수 있다.

이때, 서로 마주하는 상기 고정판체의 단부와 상기 이동판체의 단부와의 사이에는 상기 고정판체와 이동판체와의 벌어짐시 하부구조물이 외부로 노출되지 않도록 주름판을 포함할 수 있다.

이때, 상기 상부가동프레임을 복수개의 제4모터의 회전구동력에 의해서 z축방향에서 상하방향으로 왕복운동시키는 제4작동부를 포함하고, 상기 제4작동부는, 상기 하부고정프레임에 고정설치되는 제4모터의 회전구동력을 전달받아 회전구동되는 제4회전부재와 하단이 편심연결되는 제4작동축을 갖추고, 상기 제4작동축의 상단은 상기 상부가동프레임과 제4볼조인트를 매개로 연결될 수 있다.

또한, 본 발명은 다른 실시예는, 상기 고정판체에 대한 이동판체의 상대이동에 의한 지면 갈라짐을 발생시키는 지진체험장치에 피교육생이 지진발생 지역으로부터 벗어나 탈출하는 탈출통로를 포함하고, 상기 탈출통로의 일측 벽면에 지진 및 여진의 강도에 맞추어 벽면이 갈라지면서 벽돌이 분리되어 낙하하는 것을 가상으로 재현하는 벽체부를 추가로 포함하며, 상기 벽체부에서 낙하되는 낙하물로부터 보호하도록 피교육생이 가방이나 손으로 머리를 감싸면서 상기 탈출통로를 따라 1차 대피하고, 상기 탈출통로의 출구단에 구비되는 대피공간에 안전하게 2차 대피하면서 지진체험을 수행하는 지진체험장치를 이용한 지진체험 방법을 제공한다.

이때, 상기 제1,2 및 4모터의 회전구동력에 의해서 상기 상부가동프레임이 x축,y축의 수평방향과 z축의 수직방향으로 복합적으로 진동됨으로써 상기 고정판체와 이동판체를 구비하는 상부가동프레임에서 지표면을 따라 수평으로 운동하는 러브파를 발생시키거나 지표면을 따라 직각으로 역회전 타원운동을 하는 레일리파를 발생시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

상부가동프레임을 제1,2 및 4모터의 구동력에 의해서 x축,y축방향의 수평이동과 z축방향의 수직이동을 동시에 또는 선택적으로 수행함과 동시에 상부가동프레임에 고정설치된 고정판체에 대하여 이동판체를 제3모터의 구동력에 의해서 수평이동시킴으로써 고정판체에 탑승하게 되는 피교육생들이 수평방향의 수평진동과 수직방향의 상하진동과 더불어 지면이 갈라지는 현상을 구현하여 지진발생을 재현할 수 있기 때문에 피교육생들에게 지진발생 상항을 실제와 유사하게 체험할 수 있도록 하여 체험교육효과를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진체험장치를 도시한 전체 구성도이다.
도 2는 도 1의 A 방향에서 바라본 측면도이다.
도 3은 도 1의 B 방향에서 바라본 정면도이다.
도 4a 와 도 4b 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진체험장치에 구비되는 제1,2 및 3작동축과 제1,2 및 3볼조인트와의 연결상태를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진체험장치에 구비되는 고정판체, 이동판체, 제1상부프레임, 제2상부프레임 및 안내부를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진체험장치에 구비되는 안내부를 매개로 상부가동프레임과 이동형 보조프레임이 서로 연결되는 상태를 도시한 구성도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진체험장치에 구비되는 이동판체와 고정판체의 다른 실시형태를 도시한 구성도이다.
도 8a, 도 8b, 도 8c 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진체험장치에 구비되는 제4작동부를 도시한 평면도, 측면도 및 정면도이다.
도 9는 지진발생시 지진파의 전파양상을 도시한 개략도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진체험장치(100)는 도 1, 도 2 및 도 3 에 도시한 바와 같이, 지진발생시와 유사하도록 전후진동 및 좌우진동을 발생시킴과 동시에 지지발생시 지면이 갈라지는 현상을 구현하여 지진발생을 실질적으로 체험할 수 있도록 하부고정프레임(110), 상부가동프레임(120) 및 제1,2,3작동부(130a,130b,130c)를 포함할 수 있다.

상기 하부고정프레임(110)은 바닥면에 고정설치되는 대략 사각형상의 프레임구조물이며, 이러한 하부고정프레임(110)은 한쌍의 가로프레임(111)과 한쌍의 세로프레임(112)에 의해서 대략 사각틀형상로 이루어지는 외부프레임과, 서로 마주하는 가로프레임 또는 세로프레임 중 어느 하나의 프레임들사이에 연결되는 지지프레임를 사이를 연결하는 연결프레임으로 이루어지는 내부프레임을 포함할 수 있다.

상기 하부고정프레임(110)에는 상기 제1,2작동부(130a,130b)의 제1,2모터(131,132)에 구비되는 구동축과 결합된 기어박스가 고정설치될 수 있도록 고정판(119a,119b)을 각각 구비한다.

상기 상부가동프레임(120)은 지진발생을 체험하고자 하는 피교육생이 탑승하게 되는 고정판체(151)와 이동판체(152)가 상부에 설치되고, 바닥면에 설치되는 하부고정프레임(110)과 일정간격을 두고 직상부에 이격배치되는 프레임구조물이다.

이러한 상부가동프레임(120)은 상기 하부고정프레임과 마찬가지로 한쌍의 가로프레임(121)과 한쌍의 세로프레임(122)에 의해서 대략 사각틀형상로 이루어지는 외부프레임과, 서로 마주하는 가로프레임 또는 세로프레임 중 어느 하나의 프레임들사이에 연결되는 지지프레임들사이를 연결하는 연결프레임으로 이루어지는 내부프레임을 포함할 수 있다.

이러한 상부가동프레임(120)에는 상기 제3작동부(130c)의 제3모터(133)에 구비되는 구동축과 결합된 기어박스가 고정설치될 수 있도록 다른 고정판(119c)을 구비한다.

상기 상부가동프레임(120)은 상기 제1,2작동부(130a,130b)의 제1,2볼조인트(B1,B2)와 각각 연결되는 제1,2연결브라켓(128a,128b)을 하부면에 구비하는 상부 고정판(129a,129b)을 포함하고, 상기 상부가동프레임의 일측 상부면에 y축방향으로 이동가능하게 조립되는 이동판체(152)에는 상기 제3작동부(130c)의 제3볼조인트(B3)와 연결되는 제3연결브라켓(128c)을 하부면에 구비하는 다른 상부 고정판(129c)을 포함할 수 있다.

상기 제1,2작동부(130a,130b)는 상기 하부고정프레임(110)과 상부가동프레임(120)사이에 형성되는 공간에 배치되어 위치고정된 하부고정프레임에 대하여 상부가동프레임을 x축과 y축방향으로 왕복이동시키고, 상기 제3작동부(130c)는 상부가동프레임에 고정설치되는 고정판체(151)에 대하여 이동판체(152)를 상대이동시켜 이들사이에 지면이 갈라지는 현상을 구현할 수 있다.

이에 따라 지진파에 의한 지진발생시 수평방향으로의 진동과 더불어 지면의 갈라짐을 실질적으로 재현할 수 있도록 상부가동프레임의 인위적인 수평진동 및 이동판체의 인위적인 수평이동을 수행하는 것이다.

즉, 상기 제1,2작동부(130a,130b)는 상기 하부고정프레임(110)의 대략 중앙부에 설치되는 제1,2모터(131,132)를 포함하고, 상기 제1,2모터의 구동축과 연결되어 회전구동되는 제1,2회전부재(134a,134b)를 포함하며, 상기 제1,2회전부재의 회전중심으로 부터 일정간격을 두고 이격된 위치에 일단이 편심연결되는 일정길이의 제1,2작동축(135a,136b)을 포함하여 상기 상부가동프레임을 x축방향 및 y축방향으로 왕복이동시키는 것이다.

그리고, 상기 제3작동부(130c)는 고정판체(151)와 이동판체(152)가 설치되는 상부가동프레임(120)의 대략 중앙부에 설치되는 제3모터(133)를 포함하고, 상기 제3모터의 회전구동력을 전달받아 회전구동되는 제3회전부재(134c)를 포함하며, 상기 제3회전부재의 회전중심으로 부터 일정간격을 두고 이격된 위치에 일단이 편심연결되는 일정길이의 제3작동축(135c)을 포함하여 상기 상부가동프레임(120)과 안내부(150)를 매개로 활주이동가능하게 조립되는 이동판체(152)를 고정판체(151)에 대하여 y축 방향으로 왕복이동시켜 이동판체와 고정판체와의 사이에 지면 갈라짐과 유사하도록 판벌어짐을 발생시키는 것이다.

상기 제1,2작동축(135a,135b)의 각 타단은 도 4a 에 도시한 바와 같이, 제1,2볼조인트(B1,B2)를 매개로 하여 상기 상부가동프레임(120)에 고정설치되는 제1,2연결브라켓(128a,128b)과 연결되고, 상기 제3작동축(135c)의 타단은 제3볼조인트(B3)를 매개로 하여 상기 이동판체(152)에 고정설치되는 제3연결브라켓(128c)과 연결된다.

이에 따라, 상기 제1,2 및 3모터(131,132,133)의 회전구동력에 의해서 제1,2 및 3회전부재(134a,134b,134c)가 일방향으로 회전하게 되면, 상기 제1,2 및 3회전부재(134a,134b,134c)에 일단이 편심연결된 제1,2 및 3작동축(135a,135b,135c)은 크랭크 운동을 하기 때문에 회전운동을 왕복운동으로 전환하면서 상기 상부가동프레임(120)은 제1,2모터의 구동력에 의해서 x축 방향과 y축방향으로 왕복운동을 수행하게 되고, 상기 상부가동프레임(120)의 상부 일측에 활주이동가능하게 구비되는 이동판체(152)는 상기 상부가동프레임(120)의 상부 타측에 고정설치된 고정판체(151)에 대하여 제3모터의 구동력에 의해서 y축방향으로 수평운동을 수행하면서 이들사이를 벌어지게 한다.

그리고, 관절역할을 수행하는 제1,2 및 3볼조인트(B1,B2,B3)는 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2 및3작동축의 단부에 결합되는 조인트바(141)를 갖추고, 상기 조인트바(141)에 구비되는 강구수용체(142)의 수용홈에 회전이 자유롭도록 구속되는 강구회전체(143)를 갖추고, 상기 강구회전체(143)를 관통하여 상기 상부가동프레임(120)과 이동판체(152)의 하부에 고정설치되는 제1,2 및 연결브라켓(128a,128b,128c)과 연결되는 회전지지축(144)을 포함한다.

이에 따라, 상기 제1모터에 의해서 상기 상부가동프레임(120)이 x축방향으로 왕복이동을 수행하는 동안, 상기 제2모터(132)에 의한 y축방향으로의 왕복이동 및 상기 제3모터(133)에 의한 y축방향으로 이동판체의 왕복이동이 병행하여도 관절부 역할을 수행하는 제1,2 및 3볼조인트(B1,B2,B3)에 의해서 상기 상부가동프레임이 x축방향과 y축방향으로 왕복이동되는 작동 및 상기 이동판체(152)가 고정판체(151)로부터 상대이동되어 벌어지는 갈라짐 작동을 동시에 수행할 수 있는 것이다.

그리고 상기 제3회전부재(134c)의 양측에는 회전중심으로 부터 일측으로 치우쳐 제3작동축(135c)의 일단과 편심연결되는 편심부위를 비접촉식으로 감지하는 한쌍의 센서부재(137a,137b)를 180도 위상차를 두고 좌우한쌍으로 구비함으로써 상기 제3회전부재의 회전에 따른 고정판체에 대한 이동판체의 전후진 이동상태를 확인함과 동시에 제3회전부재의 회전수를 확인하여 전후진 왕복이동 횟수를 확인할 수 있는 것이다.

이러한 센서부재는 상기 제1회전부재 및 제2회전부재에 각각 동일하게 적용되어 상기 제1,2작동축의 직선운동에 기인하는 상부가동프레임의 x축 및 y축 방향의 운동을 감지하여 이동위치를 확인하면서 회전수를 측정할 수 있는 것이다.

상기 고정판체(151)는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 상부가동프레임의 상부면에 접하여 고정설치되는 제1상부프레임(120a)을 전체적으로 덮으면서 피교육생이 올라서게 되는 대략 사각형상의 판체로 구비되고, 상기 이동판체(152)는 상기 상부가동프레임(120)에 구비되는 복수개의 안내부(150)를 매개로 하여 상기 제1상부프레임으로부터 상대이동되는 제2상부프레임(120b)을 전체적으로 덮으면서 피교육생이 올라서게 되는 대략 사각형상의 판체로 구비된다.

상기 고정판체(151)는 상기 이동판체에 올라서게 되는 피교육생보다 상대적으로 많은 피교육생이 올라설 수 있도록 적어도 2배이상의 면적으로 갖는 판체로 구비되는 것이 바람직하다.

상기 고정판체와 결합되는 제1상부프레임(120a)과, 상기 이동판체와 결합되는 제2상부프레임(120b)은 상기 상부가동프레임과 마찬가지로 한쌍의 가로프레임(123a,123b)과 한쌍의 세로프레임(124a,124b)에 의해서 대략 사각틀형상로 이루어지고 서로 마주하는 한쌍의 세로프레임(124a)들사이 그리고 서로 마주하는 한쌍의 가로프레임(123b)들사이를 연결하는 연결프레임으로 이루어지는 내부프레임을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 고정판체(151)와 결합되는 제1상부프레임(120a)과, 상기 이동판체(152)와 결합되고 상기 상부가동프레임의 상부면에 고정설치되는 제2상부프레임(120b)으로 이루어지는 판체프레임을 포함할 수 있다.

이러한 판체프레임의 외측테두리는 상기 상부가동프레임의 직상부에서 바라볼때 이들이 외부 노출되지 않고 상기 고정판체와 이동판체에 의해서 덮어져 가려질 수 있도록 상기 상부가동프레임의 외측테두리보다 외측으로 연장되는 크기로 구비되는 것이 바람직하다.

상기 안내부(150)는 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 이동판체와 결합되는 제2상부프레임(120b)에 수직고정판(153a)이 복수개의 체결부재에 의해서 고정설치되는 복수개의 고정판(153)을 포함하고, 상기 상부가동프레임(120)에 고정설치되는 복수개의 고정블럭(154)을 포함하며, 상기 수직고정판(153a)과 대응하는 고정블럭의 일측면에는 상기 제2상부프레임(120b)의 하부수평면에 외접하여 지지하면서 회전가능하게 조립되는 적어도 하나의 제1안내휠(155a)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 수직고정판(153a)의 하부단에 절곡된 수평고정판(153b)에는 상기 이동판체의 수평이동시 상기 수평고정판의 상부면에 외접하거나 이격되어 회전되는 제1안내휠(155a)이 수평고정판으로부터 탈선되는 것을 방지할 수 있도록 상기 제1안내휠(155a)이 올려져 배치되는 안내홈을 함몰형성하거나 상기 제1안내휠과의 접촉에 의한 간섭시 정지력을 발생시키는 스토퍼를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 고정블럭(154)의 상부면에는 상기 고정판체에 대한 이동판체의 왕복이동시켜 x축방향으로의 탈선을 방지하도록 상기 제2상부프레임의 수직면에 외접하여 지지하면서 회전가능하게 조립되는 복수개의 제2안내휠(155b)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 상기 제3작동부의 제3모터에 의해서 제3회전부재(134c)가 일방향으로 회전하면서 상기 제3회전부재(134c)에 일단이 편심연결된 제3작동축(135c)은 크랭크 운동을 하면서 회전운동을 왕복운동으로 전환하기 때문에, 상기 제3작동축의 타단과 제3볼조인트를 매개로 연결된 이동판체(152)가 결합되는 제2상부프레임(120b)에 외력을 전달하게 된다.

연속하여, 상기 제2상부프레임의 하부수평면에는 상기 상부가동프레임에 고정설치된 고정블럭의 제1안내휠의 외접하여 지지되고, 상기 고정블럭의 제2안내휠이 상기 제2상부프레임의 수직면에 외접하여 지지되기 때문에, 상기 고정블럭의 제1안내휠과 수평고정판과의 상호작용 및 상기 고정블럭의 제2회전휠과 제2상부프레임과의 상호작용에 의해서 제2상부프레임은 상부가동프레임(120)의 상부 타측에 고정설치된 제1상부프레임에 대하여 y축방향으로 수평 왕복운동을 수행하고, 이로 인하여 상기 제2상부프레임에 구비된 이동판체와 상기 제1상부프레임에 구비된 고정판체와 사이는 서로 벌어지거나 초기상태로 맞닿게 된다.

이때, 상기 고정판체의 단부 일측에는 상기 이동판체의 단부 일측에 고정설치되는 터치바(152a)와의 접촉시 서로 마주하는 고정판체의 단부와 이동판체의 단부와의 맞닿은 상태를 확인하는 터치센서(151a)를 포함할 수 있다.

상기 터치센서(151a)와 터치바(152a)는 서로 마주하는 제1,2상부프레임의 단부 일측에 서로 마주하여 대응설치되어 상기 고정판체와 이동판체의 맞닿은 상태를 감지하면서 상기 고정판체와 이동판체가 서로 이격된 상태를 확인할 수 있다.

한편, 상기 고정판체(151)와 이동판체(152)가 서로 마주하여 접해지는 단부는 대략 일자형으로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 구비될 수 있다.

서로 마주하여 맞닿거나 이격되는 고정판체(151)의 단부와 상기 이동판체(152)의 단부에는 도 7a 에 도시한 바와 같이, 지진발생시 지면 갈라짐을 현실적으로 실감나게 표현할 수 있도록 서로 맞물리는 톱니부(157a)를 각각 구비할 수 있다.

또한, 상기 이동판체(152)의 단부에는 도 7b 에 도시한 바와 같이, 상기 고정판체의 단부 상부면을 덮는 덮개판(158a)을 포함하고, 상기 덮개판에 의해서 덮어지는 고정판체(151)의 단부 상부면에는 지진발생시 지면이 갈라지는 상태를 나타내어 육안으로 확인할 수 있는 표시부(158b)를 포함할 수 있다.

이러한 표시부(158b)는 지면이 갈라지는 상태를 도시한 그림이나 사진으로 구비될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 고정판체에 대한 이동판체이 벌어짐시 확인되는 감지신호에 의해서 전원인가되어 빛을 발생시키는 발광부재를 추가적으로 구비하거나 지진발생을 인지하도록 경보음이나 지진소음을 발생시키는 스피커를 추가적으로 포함할 수 있다.

그리고, 서로 마주하는 상기 고정판체(151)의 단부와 상기 이동판체(152)의 단부와의 사이에는 도 7c 에 도시한 바와 같이, 상기 고정판체(151)와 이동판체와의 벌어짐시 상부가동프레임과 같은 하부구조물이 외부로 노출되지 않도록 신축적으로 변형되는 소재로 이루어지는 주름판(159c)을 포함할 수 있다.

이러한 주름판(159c)의 양단은 상기 고정판체(151)의 단부에 구비되는 고정브라겟(159b)과, 상기 이동판체의 단부에 구비되는 다른 고정브라켓(159a)에 각각 교체가능하게 연결되어 설치될 수 있다.

이때, 상기 주름판의 상부면에는 상기 고정판체와 이동판와의 벌어짐시 양측으로 펼쳐지면서 지진발생을 표시하여 피교육생이 육안으로 확인할 수 있도록 표시부를 포함할 수 있다.

상기 덮개판(158a)과 주름판(159c)에 의해서 상기 고정판체와 이동판체와의 사이가 벌어지는 간격을 덮어 가리게 됨으로써, 상기 간격을 통하여 하부구조물인 상부가동프레임의 외부노출을 방지함과 동시에 상기 고정판체이나 이동판체 상에 올라서서 지진발생을 체험하는 피교육생이 벌어지는 간격인 틈새로 발이 빠지면서 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 고정판체(151)와 이동판체(152)가 설치되는 상부가동프레임(120)을 제4모터(161)의 회전구동력에 의해서 z축방향에서 상하방향으로 왕복운동시키는 제4작동부(160)를 포함한다.

상기 제4작동부(160)는 상기 하부고정프레임(110)과 상부가동프레임(120)사이에 형성되는 공간에 제1,2,3 및 4작동부와 더불어 배치되어 위치고정된 하부고정프레임에 대하여 상부가동프레임을 z축방향으로 왕복이동시켜 수직방향의 진동을 발생시킨다.

이에 따라 지진파에 의한 지진발생시 제1,2작동부에 의한 수평방향으로의 진동 및 제3작동부에 의한 이동판체의 인위적인 수평이동에 따른 지면갈라짐과 더불어 수직방향으로의 상하진동을 복합적으로 구현할 수 있는 것이다.

즉, 상기 제4작동부(160)는 도 8a, 도 8b 및 도 8c 에 도시한 바와 같이, 상기 제1모터의 좌우양측 모서리부 및 제1모터와 대응하는 일측 중앙부에 설치되는 복수개의 제4모터(161)를 포함하고, 상기 제4모터의 구동축과 연결되어 회전구동되는 제4회전부재(164)를 포함하며, 상기 제4회전부재의 회전중심으로 부터 일정간격을 두고 이격된 위치에 하단이 편심연결되는 제4작동축(165)을 포함하여 상기 상부가동프레임을 z축방향으로 상하 왕복이동시켜 수직진동을 발생시키는 것이다.

상기 복수개의 제4모터(161)는 상기 하부고정프레임(110)에 구비되는 고정판(169)에 고정설치되고, 상기 제4모터(161)의 구동축과 연결된 제4연결부재를 하단이 편심연결되는 제4작동축(165)의 상단은 제4볼조인트(B4)를 매개로 하여 상기 상부가동프레임(120)에 고정설치되는 상부고정판(168)의 연결브라켓과 연결된다.

상기 상부가동프레임과 제4작동축의 상단사이의 연결부위에서 관절역할을 수행하는 제4볼조인트(B4)는 상기 제1,2 및 3볼조인트(B1,B2,B3)와 동일한 구성을 갖는바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이에 따라, 상기 제4모터(161)의 회전구동력에 의해서 제4회전부재(164)가 일방향으로 회전하게 되면, 상기 제4회전부재(164)에 하단이 편심연결된 제4작동축(165)은 크랭크 운동을 하기 때문에 회전운동을 상하왕복운동으로 전환하면서 상기 상부가동프레임(120)은 제4모터의 구동력에 의해서 z축방향으로 상하왕복 수직운동을 수행하여 수직진동을 발생시킨다.

이러한 제4작동부(160)의 제4모터(161)가 상기 하부고정프레임(110)과 상부가동프레임(120)과의 사이에 배치된 제1,2작동부의 제1,2모터와 더불어 복합적으로 회전구동하게 되면, 상기 제1,2모터의 회전구동력에 의해서 상기 고정판체(151)와 이동판체(152)를 구비하는 상부가동프레임(120)은 x축방향 또는 y축방향으로 동시에 또는 선택적으로 왕복이동되우 수평진동을 발생시킴과 동시에 높이방향으로 상하왕복이동되어 수직진동을 발생시키기 때문에 x축방향, y축방향 및 z축방향으로 고정판체와 이동판체를 갖는 상부가동프레임을 흔들리면서 가상의 지진발생을 복합적으로 재현할 수 있는 것이다.

이러한 상태에서, 상기 제3작동부의 제3모터의 회전구동력에 의해서 상부가동프레임에 구비된 고정판체에 대하여 이동판체가 상대이동되어 이들사이가 벌어지게 되면, 축방향과 y축방향의 수평진동 및 z축방향의 수직진동과 더불어 지진발생과 동일한 가상의 상황을 복합적으로 구현하여 체험할 수 있게 된다.

그리고 상기 제4회전부재(164)와 결합되는 제4모터의 구동축 단부에는 상기 제4작동축의 하단과 결합되는 제4회전부재의 편심위치와 대응하는 편심감지판을 구비하고, 상기 편심감지판의 위치를 비접촉식으로 감지하는 한쌍의 센서부재(167a, 167b)를 대략 180도 위상차를 두고 상하한쌍으로 구비함으로써 상기 제4회전부재의 회전에 따른 하부고정프레엠에 대한 상부가동프레임의 상하 이동상태를 확인함과 동시에 제4회전부재의 회전수를 확인하여 상하 왕복이동 횟수를 확인할 수 있는 것이다.

한편, 지진발생시 발생하게 되는 지진파는 실제파(Body Wave)와 표면파(Surface Wave)로 구분할 수 있으며, 도 9에 도시한 바와 같이, 실제파는 지구내부와 지표면을 통과하는 지진파로서 P파와 S파가 있으며, 표면파는 지표면을 따라 움직이는 지진파로서 L파인 러프(Love)파와 R파인 레일리(Rayleigh)파가 있다.

상기 P파는 압축파 또는 종파라고 하며 전파되는 경로를 따라 암석 입자에 전후 진동운동을 일으키고, S파는 횡파 또는 왜파라 하며 암석 입자들은 전파 방향에 대해 직각으로 진동한다.

상기 L파는 표면을 따라 수평으로 운동하는 지진파로서 진행방향과 진동방향이 직각므로 장파에 포함되며 파괴력은 매우 크며, R파는 표면을 따라 직각으로 역회전 타원운동을 하는 지진파로서 진동방향과 진행방향이 직각이므로 장파에 포함되며, 그 파괴력은 지진파 중에서 가장 강력하다.

이에 따라, 상기 제1,2 및 4모터의 회전구동력에 의해서 상기 상부가동프레임이 x축,y축의 수평방향과 z축의 수직방향으로 동시에 복합적으로 가동되어 진동됨으로써 상기 고정판체와 이동판체를 구비하는 상부가동프레임에서 지표면을 따라 수평으로 운동하는 러브파가 발생하는 지진발생상황을 실질적으로 구현하거나 지표면을 따라 직각으로 역회전 타원운동을 하는 레일리파가 발생하는 지진발생상황을 실질적으로 구현함으로써 상기 고정판체에 탑승하게 되는 피교육생에 대하여 다양한 지진파의 실질적인 체험교육을 수행할 수 있는 것이다.

상기 고정판체(151)와 이동판체(152)를 갖는 상부가동프레임(120)을 수직방향으로 상하진동시키는 제4작동부(160)는 전원인가시 회전구동력을 발생시키는 제4모터(161)의 구동축과 편심연결되는 제4작동축으로 이루어지는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 상부가동프레임에 상단이 결합되고, 상기 하부고정프레임에 하단이 결합되어 이들사이에 탄력적으로 지지되는 코일스프링과 같은 복수개의 탄성부재로 구비될 수 있다.

상기한 구성을 갖는 지진체험장치의 주변에는 지진발생 및 지진강도에 맞추어 효과음을 발생시키는 음향부를 포함하고, 체험실의 일측 벽면이나 스크린에서 건물 외부에서 발생하는 지진발생 상황을 동영상이나 화면으로 표현하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 고정판체에 대한 이동판체의 상대이동에 의한 지면 갈라짐을 구현하는 지진체험장치는 피교육생이 지진발생 지역으로부터 탈출하는 탈출통로를 포함하고, 상기 탈출통로의 일측 벽면에는 최초 지진 및 여진의 강도에 맞추어 벽면이 갈라지면서 벽돌이 분리되어 자중방향으로 낙하되는 것을 재현하는 벽체부를 추가로 포함할 수 있다.

상기 탈출통로의 출구단에는 벽체부에서 낙하되는 낙하물로부터 보호하도록 가방이나 손으로 머리를 감싸면서 상기 탈출통로를 따라 1차 대피하여 이동하는 피교육생이 운동장이나 공원과 같은 넓은 공간으로 안전하게 2차 대피하여 대기하는 것을 체험할 수 있도록 일정크기의 대피공간을 포함할 수 있다.

상기 벽체부에서 낙하되는 낙하물로부터 보호하도록 피교육생이 가방이나 손으로 머리를 감싸면서 상기 탈출통로를 따라 1차 대피하고, 상기 탈출통로의 출구단에 구비되는 대피공간에 안전하게 2차 대피하면서 지진체험을 수행하는 지진체험장치를 이용한 지진체험 방법.

또한, 상기 지진체험장치가 설치되는 내부공간에는 지진체험 후 심폐 소생 체험과 같은 안전교육을 수행할 수 있는 교육공간을 구비하거나 각종 재난안전사고 발생시 붕괴상황에 경험적으로 침착하게 대처할 수 있도록 외부로부터 빛이 들어오지 않아 암흑상태를 조성하는 암흑체험실을 구비할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

100 : 지진체험장치
110 : 하부고정프레임
120 : 상부가동프레임
130a,130b,130c : 제1,2 및 3작동부
131,132,133 : 제1,2 및 3모터
134a,134b,134c : 제1,2 및 3회전부재
135a,135b,135c : 제1,2 및 3작동축
141 : 조인트바
142: 강구수용체
142 : 강구회전체
150 : 안내부
151 : 고정판체
152 : 이동판체
153 : 고정판
154 : 고정블럭
160 : 제4작동부
161 : 제4모터
164 : 제4회전부재
165 : 제4작동축

Claims

지진발생시와 유사하도록 전후진동 및 좌우진동을 발생시켜 지진발생을 체험하는 장치에 있어서,
바닥면에 고정설치되는 하부고정프레임과 일정간격을 두고 이격배치되는 상부가동프레임을 포함하고,
상기 하부고정프레임에 고정설치되는 제1모터의 제1회전부재와 일단이 편심연결되는 제1작동축을 갖추며, 상기 제1작동축의 타단이 상부가동프레임과 연결되어 상기 제1모터의 구동력에 의해서 상부가동프레임을 x축방향에서 왕복운동시키는 제1작동부 ;
상기 하부고정프레임에 고정설치되는 제2모터의 제2회전부재와 일단이 편심연결되는 제2작동축을 갖추며, 상기 제2작동축의 타단이 상부가동프레임과 연결되어 상기 제2모터의 구동력에 의해서 상부가동프레임을 y축방향에서 왕복운동시키는 제2작동부 ;
상기 상부가동프레임의 상부에 고정설치되는 제1상부프레임의 상부면을 덮도록 고정설치되는 고정판체를 갖추고, 상기 상부가동프레임과 안내부를 매개로 활주이동가능하게 조립되는 제2상부프레임의 상부면을 덮도록 고정설치되는 이동판체를 갖추고, 상기 상부가동프레임에 고정설치되는 제3모터의 제3회전부재와 일단이 편심연결되는 제3작동축을 갖추며, 상기 제3작동축의 타단이 상기 이동판체와 연결되어 상기 제3모터의 구동력에 의해서 상기 제2상부프레임의 이동판체를 제1상부프레임의 고정판체에 대하여 수평방향으로 이동시키는 제3작동부 ; 를 포함하여,
상기 제1상부프레임과 제2상부프레임으로 이루어지는 판체프레임은 상부에서 바라볼때 상부가동프레임이 외부로 노출되지 않고 상기 고정판체와 이동판체에 의해서 덮어져 가려질 수 있도록 상기 상부가동프레임의 외측테두리보다 외측으로 돌출되어 연장되는 크기로 구비되고,
상기 안내부는 상기 이동판체와 결합되는 제2상부프레임에 수직고정판이 복수개의 체결부재에 의해서 고정설치되는 복수개의 고정판과, 상기 상부가동프레임에 고정설치되는 복수개의 고정블럭을 포함하고,
상기 수직고정판과 대응하는 고정블럭의 일측면에는 상기 제2상부프레임의 하부수평면에 외접하여 지지하면서 회전가능하게 조립되는 적어도 하나의 제1안내휠을 포함하며,
상기 고정블럭의 상부면에는 상기 제2상부프레임의 수직면에 외접하여 지지하면서 회전가능하게 조립되는 복수개의 제2안내휠을 포함하여,
상기 제1모터 또는 제2모터의 구동력에 의해서 상기 상부가동프레임을 x축방향 또는 y축방향으로 왕복운동시킴과 동시에 상기 제3모터의 구동력에 의해서 상기 고정판체에 대하여 이동판체를 상대이동시켜 이들사이에 지면갈라짐 현상을 구현하는 것을 특징으로 하는 지진 체험장치.
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제1항에 있어서,
서로 마주하는 상기 고정판체의 단부와 상기 이동판체의 단부에는 서로 맞물리는 톱니부를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 지진 체험장치.
제1항에 있어서,
상기 이동판체의 단부에는 상기 고정판체의 단부를 덮는 덮개판과, 상기 고정판체의 단부 상부면에는 지진발생시 지면이 갈라지는 상태를 나타내는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 체험장치.
제1항에 있어서,
서로 마주하는 상기 고정판체의 단부와 상기 이동판체의 단부와의 사이에는 상기 고정판체와 이동판체와의 벌어짐시 하부구조물이 외부로 노출되지 않도록 주름판를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 체험장치.
제1항에 있어서,
상기 상부가동프레임을 복수개의 제4모터의 회전구동력에 의해서 z축방향에서 상하방향으로 왕복운동시키는 제4작동부를 포함하고,
상기 제4작동부는, 상기 하부고정프레임에 고정설치되는 제4모터의 회전구동력을 전달받아 회전구동되는 제4회전부재와 하단이 편심연결되는 제4작동축을 갖추고, 상기 제4작동축의 상단은 상기 상부가동프레임과 제4볼조인트를 매개로 연결되는 것을 특징으로 하는 지진 체험장치.
제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한항의 지진 체험장치를 포함하고,
상기 고정판체에 대한 이동판체의 상대이동에 의한 지면 갈라짐을 발생시키는 지진체험장치는 피교육생이 지진발생 지역으로부터 벗어나 탈출하는 탈출통로를 포함하고,
상기 탈출통로의 일측 벽면에 지진 및 여진의 강도에 맞추어 벽면이 갈라지면서 벽돌이 분리되어 낙하하는 것을 가상으로 재현하는 벽체부를 추가로 포함하며,
상기 벽체부에서 낙하되는 낙하물로부터 보호하도록 피교육생이 가방이나 손으로 머리를 감싸면서 상기 탈출통로를 따라 1차 대피하고, 상기 탈출통로의 출구단에 구비되는 대피공간에 안전하게 2차 대피하면서 지진체험을 수행하는 것을 특징으로 하는 지진체험장치를 이용한 지진체험 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1,2 및 4모터의 회전구동력에 의해서 상기 상부가동프레임이 x축,y축의 수평방향과 z축의 수직방향으로 복합적으로 진동됨으로써 상기 고정판체와 이동판체를 구비하는 상부가동프레임에서 지표면을 따라 수평으로 운동하는 러브(Love)파를 발생시키거나 지표면을 따라 직각으로 역회전 타원운동을 하는 레일리(Rayleigh)파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 지진체험장치를 이용한 지진체험 방법.