KR102233817B1 - 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자 - Google Patents

플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자 Download PDF

Info

Publication number
KR102233817B1
KR102233817B1 KR1020200178526A KR20200178526A KR102233817B1 KR 102233817 B1 KR102233817 B1 KR 102233817B1 KR 1020200178526 A KR1020200178526 A KR 1020200178526A KR 20200178526 A KR20200178526 A KR 20200178526A KR 102233817 B1 KR102233817 B1 KR 102233817B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data collection
coupling
unit
buoyancy control
weight
Prior art date
Application number
KR1020200178526A
Other languages
English (en)
Inventor
황진환
김동현
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020200178526A priority Critical patent/KR102233817B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102233817B1 publication Critical patent/KR102233817B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B63B2022/006—Buoys specially adapted for measuring or watch purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2221/00—Methods and means for joining members or elements
    • B63B2221/08—Methods and means for joining members or elements by means of threaded members, e.g. screws, threaded bolts or nuts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Level Indicators Using A Float (AREA)

Abstract

본 발명은 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자에 관한 것으로, 수계의 표면에 부유하여 수흐름을 따라 이동하며 수계의 정보를 취득하는 라그랑주 자료수집 부자에 있어서, 하천이나 바다의 수리·수문자료를 취득하기 위해 목적에 맞는 센서가 장착되어 있는 자료수집부와, 내부의 물의 양 조절에 의한 비중조절을 통해 상기 자료수집부의 안정적인 부유를 가능하게 하는 부력조절부, 및 상기 자료수집부 하단에 설치되는 결합부를 포함함으로써, 취송류나 비선형 파랑 등으로 인하여 발생하는 주흐름에 대한 오차를 줄여 부자가 안정적으로 주흐름을 추적할 수 있고, 부자의 비중을 조절하여 부자를 원하는 수심 위치에 배치할 수 있게 함으로써 원하는 수심의 수리·수문 정보를 취득할 수 있다.

Description

플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자 {Platform-type Lagrangian data-collecting floater}
본 발명은 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 취송류나 비선형 파랑 등으로 인하여 발생하는 주흐름에 대한 오차를 줄여 부자가 안정적으로 주흐름을 추적할 수 있고, 부자의 비중을 조절하여 부자를 원하는 수심 위치에 배치할 수 있게 함으로써 원하는 수심의 수리·수문 정보를 취득할 수 있는 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자에 관한 것이다.
현장의 수리·수문자료의 취득 목적으로 운용되는 종래의 라그랑주 부자는 수계의 표면에 띄워 수흐름을 따라 이동하며 수계의 정보를 취득하는 목적으로 이용되어 왔다.
이러한 라그랑주 기반의 입자추적 관측은 수계의 수리·수문자료를 수집하는 현장관측방법 중 하나로, 입자의 이동 궤적을 따라 함께 이동하며 시간 변화에 대한 물리성분의 변화를 측정하는 방법이다. 따라서, 라그랑주 기반의 입자추적 관측을 수행하기 위해서는 수면에 부자를 띄워 부자 주변 수체의 유속·유향과 부자의 속도가 비슷하여 최대한 유사하게 이송되도록 하는 것이 중요하다.
하천의 경우 표층흐름과 수면의 변동이 상대적으로 안정적이기 때문에 하천에서 사용되는 라그랑주 부자는 주로 구, 원판, 캡슐 등의 단순화된 모형 속에 센서를 장착하여 사용한다. 반면, 바다는 하천에 비해 해수면의 변동이 심하기 때문에 하천에서 사용되는 형태의 라그랑주 부자를 사용할 경우 해면에서 회전, 전복, 파랑에 의한 주기적인 수면 잠김 현상 등에 의해 센서의 자료수집이 안정적으로 이뤄지지 않기 때문에 실제 정보와 오차 및 정보의 손실이 발생한다.
또한 하천의 흐름은 상류에서 하류로 크게 1차원적인 흐름이 지배적이고, 취송류가 하천에 미치는 영향이 작기 때문에 하천수면의 흐름을 하천의 주흐름으로 가정하고 현장관측을 수행한다. 하지만, 바다의 경우 해면에서 취송류와 파랑에 의한 영향으로 해면에서의 흐름과 표층에서의 해류간에 차이가 발생하게 된다.
더불어, 바다에서는 비선형 파랑에 의한 스톡스 표류(Stokes drift)로 인해 해면에 부유하고 있는 부자의 이송에 영향을 준다. 따라서 단순히 표층에 부유하는 종래의 기술은 풍속이 일정 수준을 넘는 경우 바람에 의한 취송류의 영향으로 표층 해류의 주흐름을 잘 따라가지 못하는 단점이 있었고, 또한 해상에서 운용시 비선형파에 의한 밀림효과로 실제 주흐름의 이동 특성을 추적하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 라그랑주 부자는 그 목적에 맞는 센서가 일체형으로 결합되어 해당 목적으로만 사용이 가능하다. 따라서, 종래의 라그랑주 부자는 기 장착된 센서 외 다른 센서로 교체하기 어렵기 때문에 초기 제작된 목적 외에 관심 항목이 변경되었을 경우 새로운 센서를 결합하여 운용하는 것이 불가능했고, 표층의 자료취득만 가능하여 수심으로부터 특정 위치에 떨어진 지점에 대한 측정이 어려웠다.
한편, 종래 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0082764호(2009년07월31일 공개)에 개시되어 있는 바와 같이, 해양 관측용 부이는; 해수면에 하부가 수장되고 상부가 노출되는 몸체와; 상기 몸체의 무게중심을 유지하도록 몸체 하부에 형성한 균형부재와; 상기 몸체 내부에 형성된 충진재와; 상기 몸체의 상면에 형성한 덮개와; 상기 덮개에 기상관측계를 하나 이상 형성한 폴과; 상기 몸체 내부에 형성한 전자장비와; 상기 폴에 데이터를 송수신 하는 송수신기로 구성되어 있으나, 이 또한 바다에서 바람에 의한 취송류와 비선형파에 의한 밀림효과로 실제 주흐름의 이동 특성을 추적하지 못하는 한계가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0082764호(2009년07월31일 공개, 발명의 명칭: 해양 관측용 부이)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 취송류나 비선형 파랑 등으로 인하여 발생하는 주흐름에 대한 오차를 줄여 부자가 안정적으로 주흐름을 추적하기 위한 것이고, 부자의 비중을 조절하여 부자를 원하는 수심 위치에 배치할 수 있게 함으로써 원하는 수심의 수리·수문 정보를 취득하기 위한 것이며, 또한 부자의 구성별 분리/결합을 용이하게 하여 다양한 목적에 맞는 센서를 장착할 수 있게 함으로써 범용성과 호환성 및 이동성이 뛰어나도록 하기 위한, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수계의 표면에 부유하여 수흐름을 따라 이동하며 수계의 정보를 취득하는 라그랑주 자료수집 부자에 있어서, 하천이나 바다의 수리·수문자료를 취득하기 위해 목적에 맞는 센서가 장착되어 있는 자료수집부와, 내부의 물의 양 조절에 의한 비중조절을 통해 상기 자료수집부의 안정적인 부유를 가능하게 하는 부력조절부, 및 상기 자료수집부 하단에 설치되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 결합부와 연결줄로 연결되고, 취송류나 비선형파에 의하여 부자가 주흐름을 추적하는데 방해가 되는 요인을 저감시키는 해면흐름저항부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 결합부는, 복수의 간격유지구와, 상기 간격유지구에 의해 이격되어 있는 2개의 환형고리와, 일측 환형고리의 외주연에 형성된 결합부고리와, 타측 환형고리의 내주연에 형성된 십자형상의 추결합판, 및 상기 추결합판에 구비된 추결합홀과 결합부 제2중심홀로 이루어진다.
또한, 본 발명에서 상기 해면흐름저항부는, 표면에 요철이 형성되어 있고 해면흐름저항판 연결홈에 서로 교차하면서 끼움결합하는 2개의 해면흐름저항판과, 상기 해면흐름저항판 윗쪽과 아랫쪽 교차부분에 각각 결합하는 2개의 저항판결합구, 및 상기 저항판결합구와 해면흐름저항판 간의 결합이 해제되지 않게 해면흐름저항판 윗쪽과 아랫쪽에 결합된 저항판결합구의 복수의 저항판결합구 연결홀에 삽입통과되어 결합고정하는 연결줄로 이루어진다.
또한, 본 발명에서 자료수집부의 외측면에 두개가 대칭형으로 밀착되는 상기 부력조절부는, 부력조절주입구를 통해 내부의 물의 양을 조절하는 부력조절몸체와, 상기 자료수집부의 외측면에 내측면이 밀착하는 부력조절고정판과, 상기 부력조절몸체와 부력조절고정판을 연결결합하는 부력조절고정빔, 및 두개의 대칭형 부력조절부 사이에 있는 자료수집부가 부력조절부와 고정결합되도록 두개의 대칭형 부력조절부를 모두 감싸면서 부력조절고정판 외측면과 부력조절고정빔 사이로 통과하는 밴드로 이루어진다.
또한, 본 발명에서 상기 자료수집부와 결합부 간의 결합은 2개의 대칭형인 부력조절부의 복수의 부력조절고정빔에 복수의 연결줄의 일단을 각각 묶어 고정시키고, 결합부고리에 복수의 연결줄의 타단을 고정시키는 방식으로 한다.
또한, 본 발명은 해면흐름저항부의 저항판결합구에 추가적으로 결합부와 자료수집부를 연결줄로 연결하여 해면으로부터 특정 수심에서 수리·수문자료 취득이 안정적으로 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 상기 결합부에 추가적으로 다른 자료수집부 상단에 설치된 결합부를 연결줄로 연결하여 해면으로부터 특정 수심에서 수리·수문자료 취득이 안정적으로 가능하게 한다.
또한, 본 발명에서 상기 자료수집부와 결합부 간의 결합은 복수의 연결줄의 일단을 각각 자료수집부 상단에 위치한 결합부의 결합부고리에 결합고정하고 복수의 연결줄의 타단을 각각 자료수집부 하단에 위치한 다른 결합부의 결합부고리에 결합고정하는 방식이다.
또한, 본 발명은 상기 자료수집부 하단의 결합부에 결합하는 추를 더 포함하고, 상기 결합부와 추의 결합은 추결합홀과 추결합홀에 각각 대응하는 추의 홀이 상호 나사결합하는 방식으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 저항판결합구 하단에 결합하는 추를 더 포함하고, 상기 추는, 저항판결합구 연결홀을 삽입통과한 연결줄의 일단이 저항판결합구 연결홀에 각각 대응하는 추의 홀을 다시 삽입통과한 후 고정되면서 저항판결합구와 밀착결합된다.
이상에서 살펴본, 본 발명인 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자는 취송류나 비선형 파랑 등으로 인하여 발생하는 주흐름에 대한 오차를 줄여 부자가 안정적으로 주흐름을 추적할 수 있고, 부자의 비중을 조절하여 부자를 원하는 수심 위치에 배치할 수 있게 함으로써 원하는 수심의 수리·수문 정보를 취득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 부자의 구성별 분리/결합을 용이하게 하여 다양한 목적에 맞는 센서를 장착할 수 있게 함으로써 범용성과 호환성이 크게 증가하고 이동성도 뛰어난 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자의 전체 구성을 나타낸 사시도와 정면도.
도 2 는 본 발명인 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자의 자료수집부를 나타낸 정면도와 저면도.
도 3 은 본 발명인 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자의 부력조절부를 나타낸 사시도와 평면도.
도 4 는 본 발명인 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자의 흐름저항부를 나타낸 분해도.
도 5 는 본 발명인 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자의 결합부를 나타낸 사시도와 평면도.
도 6 은 본 발명이 (a)하천과 (b)바다에서 운용시 표층자료를 취득할 때의 결합방법을 나타낸 도면.
도 7 은 본 발명이 (a)하천과 (b)바다에서 운용시 표층 아래 특정 수심에서의 단층(單層)에 대한 자료를 취득할 때의 결합방법을 나타낸 도면.
도 8 은 본 발명이 (a)하천과 (b)바다에서 운용시 표층 아래 특정 수심에서의 다층(多層)에 대한 자료를 취득할 때의 결합방법을 나타낸 도면.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면들 및 이를 참조한 설명은 본 발명에 관하여 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시된 것이며, 본 발명의 사상 및 범위를 한정하려는 의도로 제시된 것은 아님에 유의하여야 할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명인 라그랑주 부자는 자료수집부(1), 부력조절부(2), 해면흐름저항부(3), 결합부(4)로 구성될 수 있는데 사용 목적이나 장소에 따라 해면흐름저항부(3)와 결합부(4)는 생략될 수도 있다. 즉 상기 자료수집부(1), 부력조절부(2), 해면흐름저항부(3), 결합부(4) 등의 각 구성은 분리·결합이 용이하여 다양한 목적의 자료수집부(1)와의 호환이 가능해 본 발명은 일종의 플랫폼 타입이 될 수 있는 것이다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자의 자료수집부(1), 부력조절부(2), 해면흐름저항부(3) 및 결합부(4) 각각에 대하여 보다 상세히 설명한다.
자료수집부(1)는 하천이나 바다에 관한 수리·수문자료를 취득하기 위해 자료수집기능을 하는 것으로, 이러한 자료수집부(1)에는 목적에 맞는 센서들이 장착되는데, 예를 들어 수심, 수온, 유속, 염분, 밀도, 전기전도도, 탁도, DO, Chl-a 등을 측정하는 센서 또는 실시간 위치 송/수신 센서 등이다. 자료수집부(1) 내에는 상기 센서(101) 이외에도 전력공급장치, 전원스위치, 신호처리장치, 자료기록장치, 자료송신장치 등이 구비되어 있다.
부력조절부(2)는 비중조절을 통해 부유되는 높이를 조절하는 기능을 하는 것으로, 이러한 부력조절부(2)는 내부에 물을 채움으로써 부력조절부(2)의 비중을 조절하여 수면에서 상기 자료수집부(1)의 안정적인 부유를 가능하게 함과 더불어 자료수집부(1)에 장착된 수리·수문적 인자들을 측정하기 위한 센서에 의해 수중에서 안정적인 측정이 가능하도록 한다.
부력조절부(2)는 대칭형인 두 부분으로 구성되어 있어 다양한 형태(구, 원기둥, 원판, 캡슐 형태 등)의 자료수집부(1)와 결합해 표층의 수리·수문자료를 취득하게 되는데, 본 발명의 도 2에서는 일실시예로 원기둥형태의 자료수집부(1)를 도시하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 이러한 일실시예에서 센서(101)의 장착 위치는 원기둥형태의 하면에 별도의 홀을 형성시켜 센서헤드를 하면의 홀로 노출시키고 그 주변은 패킹 등을 이용하여 수밀 구조로 형성시켜 자료수집부(1) 내부로 물이 새지 않게 한다.
여기서 부력조절부(2)와 자료수집부(1)의 결합방법은 자료수집부(1)의 외측면에 부력조절몸체(201)의 내측에 위치한 부력조절고정판(211)의 내측면(212)이 밀착하여 위치하게 되고, 반대편 상응하는 자료수집부(1)의 외측면에도 대칭형의 다른 부력조절몸체(201)의 내측에 위치한 부력조절고정판(211)의 내측면(212)이 밀착하게 된다. 부력조절고정판(211)과 자료수집부(1)가 상호 밀착되기 위해서는 밀착되는 면의 형상이 당연히 동일해야 할 것이다.
상기 부력조절몸체(201)와 부력조절고정판(211)은 복수개의 부력조절고정빔(221,222,223,224,225)으로 연결제작됨이 바람직하고, 부력조절고정판 외측면(213)과 부력조절고정빔들 사이로 밴드(231)를 통과시켜 2개의 대칭형 부력조절부(2)를 모두 감싸도록 한 후 밴드(231)를 묶음으로써 부력조절부(2)와 2개의 대칭형 부력조절부 사이에 있는 자료수집부(1)가 고정결합되도록 한다.
부력조절부(2)와 2개의 대칭형 부력조절부 사이에 있는 자료수집부(1)가 고정결합되면, 부력조절몸체(201) 좌우에 있는 부력조절결합홈(204)이 반대편 부력조절몸체(201)에 있는 부력조절결합홈(204)과 11자 형태로 나란하게 된다. 11자 형태로 나란하게 된 부력조절결합홈(204)을 서로 끈(232)으로 연결결합하여 부력조절부(2)와 자료수집부(1) 간의 결합을 더욱 안정시킬 수 있다.
부력조절부(2)와 결합된 자료수집부(1)를 수면에 부유시키게 되는데 부력조절부(2)와 결합된 자료수집부(1)의 무게 중심이 상대적으로 수면 위에 위치한다면, 부력조절부(2)의 부력조절마개(203)를 열어 부력조절주입구(202)로 물을 주입하여 부력조절마개(203)를 잠근다. 이러한 과정을 반복하여 부력조절부(2)와 결합된 자료수집부(1)의 무게 중심을 수면 아래에 위치시킬 수 있어 부자가 안정적으로 수면에서 부유하게 된다.
해면흐름저항부(3)는 바람에 의한 취송류나 비선형 파랑에 의한 밀림(drift) 효과에 의하여 부자가 주흐름을 추적하는데 방해가 되는 요인을 저감하는 기능을 하는 것으로, 2개의 해면흐름저항판(301)과 2개의 저항판결합구(311)로 구성되어 있다.
해면흐름저항부(3)는 주로 바다에서 자료수집부(1) 운용시에 사용하는데, 해면흐름저항부(3)는 결합부(4)와 연결줄(431)로 연결되어 연결줄(431)의 길이를 조절하여 해면으로부터 특정 수심에 해당하는 해류를 통해 이송되도록 한다.
또한 해면흐름저항부(3)는 해면흐름저항판(301)의 표면에 요철(303)을 주어 해류에 따라 이송되는 것을 용이하게 하여 취송류, 파고, 비선형파에 의한 스톡스 표류에 의해 발생하는 주흐름에 대한 오차를 줄여 실제 주흐름의 이동 특성을 추적할 수 있게 해준다.
해면흐름저항부(3)의 저항판결합구(311) 하단에 추(331)를 결합하여 결합부(4)와 해면흐름저항부(3) 사이의 연결줄(431)의 장력을 조절하면서 해면흐름저항부(3) 또는 자료수집부(1)가 특정 수심에 잠길 수 있도록 라그랑주 부자에 추가적인 중력을 제공할 수 있고, 해면흐름저항부(3)의 저항판결합구(311)에 추가적으로 결합부(4)와 자료수집부(1)를 연결줄(431)로 연결하여 해면으로부터 특정 수심에서 수리·수문자료 취득이 안정적으로 가능하게 할 수 있다. 여기서 저항판결합구(311)와 추(331)의 밀착결합방법은 저항판결합구 연결홀(314,315,316,317)을 삽입통과한 연결줄(321)의 일단이 저항판결합구 연결홀에 각각 대응하는 추(331)의 홀을 다시 삽입통과한 후 고정되는데, 예를 들어 연결줄(321)의 일단을 매듭 짓거나 일종의 고정구(도시하지 않음)를 연결줄(321)의 일단에 결합시켜 추(331)의 홀에 고정시킨다.
결합부(4)는 상기 자료수집부(1) 간 또는 자료수집부(1)와 해면흐름저항부(3) 간에 연결줄(431,432)로 연결이 가능하도록 하는 것으로, 결합부(4)를 통해 연결줄로 연결된 구성들의 위치는 연결줄(431,432)의 길이를 조절하여 사용자의 목적에 맞게 조절가능하다.
이러한 결합부(4)는, 결합부몸체(401)가 복수의 간격유지구(402)에 의해 이격되어 있는 2개의 환형고리로 이루어지고 일측 환형고리(403)의 외주연에는 결합부고리(421,422,423,424,425,426)가, 타측 환형고리(404)의 내주연에는 십자형상의 추결합판(405)이 형성되어 있으며, 상기 추결합판(405)에는 추결합홀(451,452.453,454)과 결합부 제2중심홀(412)이 있다.
상기 자료수집부(1) 하단에는 결합부(4)를 설치하고 그 결합부(4)에 다른 자료수집부(1) 상단에 설치된 다른 결합부(4)를 연결줄(432)로 연결시키는 방법으로 특정 수심까지 자료수집부(1)를 1개 이상 추가로 확장시킴으로써 표층 아래 특정 수심에서의 단층 또는 다층에 대한 수리·수문자료를 취득할 수 있다. 추가로 확장된 자료수집부(1) 중 가장 깊은 수심에 위치하는 자료수집부(1) 하단의 결합부(4)에는 추(441)를 결합하여 전체적인 무게 중심을 하부로 이동시켜 라그랑주 부자를 안정적으로 부유하도록 할 수 있다. 여기서 결합부(4)와 추(441)의 결합방법은 추결합홀(451,452.453,454)과 추결합홀에 각각 대응하는 추(441)의 홀을 상호 나사결합함이 바람직하다.
상기 자료수집부(1)와 결합부(4)의 결합방법은 다음과 같은데, 먼저 상술한 부력조절부(2)와 자료수집부(1)의 결합방법으로 부력조절부(2)와 결합된 자료수집부(1) 또는 부력조절부(2)와 결합하지 않은 자료수집부(특정 수심에 잠겨 있는 자료수집부)의 하단에 결합부 제1중심홀(411)이 오도록 위치시킨다.
다음으로, 2개의 대칭형인 부력조절부(2)의 복수의 부력조절고정빔(221,222,223,224,225)에 복수의 연결줄(433)의 일단을 각각 묶어 고정시킨 후, 결합부고리(421,422,423,424,425,426)에 복수의 연결줄(433)의 타단을 고정시키는데, 예를 들어 복수의 연결줄(433)의 타단을 결합부고리에 묶거나 매듭 짓거나 또는 일종의 고정구(도시하지 않음)를 복수의 연결줄(433)의 타단에 각각 결합시켜 결합부고리에 고정(이하, '결합부에 연결줄의 고정방법'이라 함)함으로써 부력조절부(2)와 결합된 자료수집부(1)가 결합부(4)와 안정적으로 밀착결합된다. 본 발명의 도 5에서는 일실시예로 결합부고리를 6개로 도시하였다.
한편, 부력조절부(2)와 결합하지 않은 자료수집부(1)와 결합부(4) 간의 결합방법은 자료수집부(1)의 상단과 하단에 결합부 제1중심홀(411)이 오도록 2개의 결합부(4)를 각각 위치시키고 복수의 연결줄(433)의 일단을 각각 자료수집부(1) 상단에 위치한 결합부(4)와 상기 '결합부에 연결줄의 고정방법'으로 결합고정하고 복수의 연결줄(433)의 타단을 각각 자료수집부(1) 하단에 위치한 다른 결합부(4)와 상기 '결합부에 연결줄의 고정방법'과 동일하게 결합고정시킨다.
더불어, 수중에서 특정 수심에 잠겨 있는 자료수집부(1)와 인접한 다른 자료수집부(1)에 각각 밀착결합되어 있는 결합부(4) 상호간을 연결줄(432)로 연결시키려면 결합부 제2중심홀(412)을 삽입통과한 상기 연결줄(432)의 일단은 또 다른 결합부(4)의 결합부 제2중심홀(412)을 삽입통과하도록 한 후 고정시키는데, 예를 들어 연결줄(432)의 일단을 매듭 짓거나 일종의 고정구(도시하지 않음)를 연결줄(432)의 일단에 결합시켜 다른 결합부 제2중심홀(412)에 고정시킨다. 즉 이러한 결합부(4) 상호간의 연결줄(432)을 통한 연결은 부력조절부(2)-자료수집부(1)-결합부(4)-연결줄(432)-결합부(4)-자료수집부(1) 순으로 결합된 부자를 수면에 부유시킬때 활용된다.
특히, 표층 아래 특정 수심에서의 다층에 대한 수리·수문자료를 취득하고자 하는 경우 복수의 자료수집부(1)를 수심에 따른 특정간격으로 결합하게 된다. 즉, 측정하고자 하는 수심의 위치가 1곳 이상인 경우 자료수집부(1)가 측정하고자 하는 수심들에 위치하도록 표층 아래 특정 수심에서의 단층에 대한 수리·수문자료 취득방법에 비해 추가적으로 자료수집부(1)와 결합부(4)를 확장하여 결합한다.
결국 부력조절부(2)-자료수집부(1)-결합부(4)-연결줄(432)-결합부(4)-자료수집부(1)-결합부(4)-연결줄(432)-결합부(4)-자료수집부(1)-결합부(4)-...-자료수집부(4)-결합부(4)-추(441) 순으로 결합된 부자가 수면에 부유된다.
상기 결합부(4) 상호간의 연결줄(432)은 수리·수문자료를 수집하고자 하는 특정 수심을 고려하여 길이를 조절하여야 하고 이러한 결합부(4)에는 목적에 맞는 센서(101)가 장착된 자료수집부(1)가 결합되는 것이다.
한편, 추(331,441)와 라그랑주 부자에 의한 중력이 그 부력보다 커서 부력조절부(2)가 수면 위로 부유하지 못한다면 부력조절부(2) 내에 있는 물의 양을 조절하거나 추(331,441)의 무게를 조절하여 안정적으로 수면에 부유하도록 한다. 더불어 물속에 잠겨 있는 자료수집부(1)에 부력조절부(2)를 장착함으로써 추가되는 부력이 부자의 전체적인 중력을 감쇄시키게 할 수도 있다.
본 발명인 라그랑주 부자를 바다에서 운용하는 경우에는 해면흐름저항부(3)를 반드시 구비하여야 하는데 그 결합방법은 다음과 같다.
해면흐름저항부(3)를 결합하기 전에 우선 상술한 바와 같이 부력조절부(2)와 자료수집부(1)가 안정적으로 결합되고 자료수집부(1)는 또한 결합부(4)와 결합한다.
결합부 제2중심홀(412)을 삽입통과하는 연결줄(431)은 사전에 바다의 주해류의 깊이를 고려하여 길이를 조절하고, 길이가 조절된 결합부 제2중심홀(412)을 삽입통과한 연결줄(431)의 일단을 저항판결합구(311)의 저항판결합구 중심홀(312)로 다시 삽입통과시킨 후 고정시키는데, 예를 들어 연결줄(431)의 일단을 매듭 짓거나 일종의 고정구(도시하지 않음)를 연결줄(431)의 일단에 결합시켜 저항판결합구 중심홀(312)에 고정시킨다.
2개의 해면흐름저항판(301)을 상호 해면흐름저항판 연결홈(302)에 교차하도록 끼움결합하고, 결합부(4)와 연결줄(431)로 연결된 저항판결합구(311)의 십자홈(313)에 십자 모양으로 결합된 해면흐름저항판(301) 윗쪽의 교차부분을 결합하며 십자 모양으로 결합된 해면흐름저항판(301) 아랫쪽의 교차부분도 저항판결합구 십자홈(313)과 결합한다. 또한 아랫쪽의 저항판결합구 중심홀(312)을 통해 삽입통과되는 다른 연결줄(431)에 의해 추가로 결합부(4)가 연결될 수 있다.
바다에서 파고 등의 외력에 의해 저항판결합구(311)와 해면흐름저항판(301) 간의 결합이 해제되지 않게 해면흐름저항판(301) 윗쪽과 아랫쪽에 결합된 저항판결합구(311)의 복수의 저항판결합구 연결홀(314,315,316,317)에 연결줄(321)을 삽입통과시켜 안정적으로 결합되도록 하는데, 여기서도 저항판결합구 연결홀(314,315,316,317)을 삽입통과한 연결줄(321)의 단부를 매듭 짓거나 일종의 고정구(도시하지 않음)를 연결줄(321)의 단부에 결합시켜 저항판결합구 연결홀에 고정시킬 수 있다.
이렇게 해면흐름저항부(3)가 결합부(4)와의 결합이 완료되면 부력조절부(2)-자료수집부(1)-결합부(4)-연결줄(431)-해면흐름저항부(3)-추(331) 순으로 결합된 라그랑주 부자를 해면에 부유시키게 된다. 이러한 부력조절부(2)-자료수집부(1)-결합부(4)-연결줄(431)-해면흐름저항부(해면흐름저항부에 연결줄-결합부-자료수집부가 추가 연결될 수 있음) 순으로 결합된 라그랑주 부자가 해면흐름저항부(3) 또는 결합부(4)에 결합된 추(331,441)로 인한 중력이 그 부력보다 커서 부력조절부(2)-자료수집부(1)의 일부가 해면 위로 부유하지 않으면 부력조절부(2) 내부의 물을 비우거나 추(331,441)의 무게를 조절하여 해면 위로 부유시키고, 이와 반대로 부력조절부(2)-자료수집부(1)-결합부(4)-연결줄(431)-해면흐름저항부(해면흐름저항부에 연결줄-결합부-자료수집부가 추가 연결될 수 있음) 순으로 결합된 라그랑주 부자가 해수의 비중차이로 인해 과도하게 해면 위로 부유하게 되면 바람의 영향으로 자료수집부(1)의 센서의 흔들림이 크게 되므로 부력조절부(2) 내의 물을 더 채우거나 결합부(4) 또는 해면흐름저항부(3) 아랫쪽의 저항판결합구(311)에 결합된 추(331,441)의 무게를 조절하여 안정적으로 부유하도록 한다.
이에 부력조절부(2)-자료수집부(1)-결합부(4)-연결줄(431)-해면흐름저항부(3) 순으로 결합된 라그랑주 부자가 해면에서 취송류와 스톡스 표류로 인해 수평적인 이송이 강할 경우 해면흐름저항부(3) 아랫쪽의 저항판결합구(311)에 상술한 바와 같이 추(331)를 결합하게 되면 부유하면서 해면에 위치한 부력조절부(2)-자료수집부(1)와 수중에 있는 해면흐름저항부(3) 사이의 연결줄(431)의 장력을 증가시켜 해면에서 부유하고 있는 부력조절부(2)-자료수집부(1)의 이송을 억제시키고 이로써 해면에서의 흐름과 주흐름에 대한 오차를 줄여 안정적인 자료수집이 가능하다.
이하에서는 본 발명인 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자의 하천과 바다에서의 운용시 작용효과를 구체적으로 설명한다.
먼저, 하천에서 운용시 대칭형인 두 부분으로 구성되어 있는 부력조절부(2)는 센서(101)가 장착된 자료수집부(1)와 결합해 표층의 수리·수문자료를 취득하게 되는데, 상기 부력조절부(2)는 내부에 물을 양을 조절하여 수면에서 상기 자료수집부(1)의 안정적인 부유를 가능하게 한다.
도 6(a), 도 7(a)와 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 표층/ 표층 아래 특정 수심에서의 단층/ 표층 아래 특정 수심에서의 다층에 대한 수리·수문자료를 취득하기 위해, 표층자료만을 취득할 때에 비해 하나 이상의 '결합부(4)와 자료수집부(1)가 결합된 구성'이 '부력조절부(2)와 자료수집부(1)가 결합된 구성'에 결합부(4) 간의 연결을 통해 추가확장되고 복수의 자료수집부(1) 중 수중에서 맨 아래에 위치하는 자료수집부(1) 하단의 결합부(4)에는 추(441)가 나사결합되어 부자를 원하는 수심 위치에 배치시킬 수 있고 부자를 안정적으로 부유시킬 수 있다. 여기서 복수의 자료수집부(1) 각각에는 각각 다른 목적에 맞는 센서(101)가 장착될 수도 있다.
도 7(a)와 도 8(a)에 도시된, 결합이 완료된 라그랑주 부자를 관측을 위해 하천 측정지점에 내렸을 때 추(441)와 부자에 의한 중력이 그 부력보다 커서 부력조절부(2)가 수면 위로 부유하지 못한다면 부력조절부(2) 내에 있는 물의 양을 조절하거나 추(441)의 무게를 조절하여 안정적으로 수면에 부유하도록 한다.
다음으로, 바다에서 운용시에는 상술한 하천에서의 운용시에 비해 해면흐름저항부(3)가 수중에서 결합부(4)와의 연결을 통해 추가로 배치된다.
도 6(b), 도 7(b)와 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 해면흐름저항부(3)의 저항판결합구(311) 하단에 또는 복수의 자료수집부(1) 중 수중에서 맨 아래에 위치하는 자료수집부(1) 하단의 결합부(4)에 추(331,441)가 결합되어 결합부(4)와 해면흐름저항부(3) 사이의 연결줄(431)의 장력을 조절하면서 해면흐름저항부(3) 또는 자료수집부(1)가 특정 수심에 잠길 수 있도록 한다.
도 7(b)와 도 8(b)에 도시된, 결합이 완료된 라그랑주 부자를 관측을 위해 바다의 측정지점에 내렸을 때 부자가 해면흐름저항부(3) 또는 결합부(4)에 결합된 추(331,441)로 인한 중력이 그 부력보다 커서 부력조절부(2)가 해면 위로 부유하지 않으면 부력조절부(2) 내부의 물의 양을 조절하거나 추(331,441)의 무게를 조절하여 해면 위로 부유시킨다.
이러한 해면흐름저항부(3)와 추(331,441)는 표층과 수중에서의 해류의 주흐름의 특성을 잘 추적할 수 있도록 취송류와 비선형파의 밀림에 저항할 수 있는 기능을 가지고 있는 것이고, 다시 말해 취송류와 비선형파에 의한 밀림(Stokes drift) 효과가 발생하여 바다의 주흐름과 해면에서의 흐름의 크기와 방향이 상이한 경우가 발생하기 때문에 본 발명의 경우 해면흐름저항부(3)와 추(331,441)를 통해 주흐름 추적에 오차를 발생시키는 해면의 흐름에 의한 영향을 저감시켜 부자의 이동시에 바다의 주흐름과 유사한 추적을 가능하게 한다.
1: 자료수집부 101: 센서
2: 부력조절부 201: 부력조절몸체
202: 부력조절주입구 203: 부력조절마개
204: 부력조절결합홈 211: 부력조절고정판
212: 부력조절고정판 내측면 213: 부력조절고정판 외측면
221,222,223,224,225: 부력조절고정빔 231: 밴드
232: 끈
3: 해면흐름저항부 301: 해면흐름저항판
302: 해면흐름저항판 연결홈 303: 흐름저항판 요철
311: 저항판결합구 312: 저항판결합구 중심홀
313: 저항판결합구 십자홈
314,315,316,317: 저항판결합구 연결홀
4: 결합부 401: 결합부몸체
411: 결합부 제1중심홀 412: 결합부 제2중심홀
421,422,423,424,425,426: 결합부고리 451,452.453,454: 추결합홀
321,431,432,433: 연결줄 331,441: 추

Claims (11)

  1. 수계의 표면에 부유하여 수흐름을 따라 이동하며 수계의 정보를 취득하는 라그랑주 자료수집 부자에 있어서,
    하천이나 바다의 수리·수문자료를 취득하기 위해 목적에 맞는 센서가 장착되어 있는 자료수집부(1)와,
    내부의 물의 양 조절에 의한 비중조절을 통해 상기 자료수집부(1)의 안정적인 부유를 가능하게 하는 부력조절부(2), 및
    상기 자료수집부(1) 하단에 설치되는 결합부(4)를 포함하되,
    상기 결합부(4)는,
    복수의 간격유지구(402)와, 상기 간격유지구(402)에 의해 이격되어 있는 2개의 환형고리(403,404)와, 일측 환형고리(403)의 외주연에 형성된 결합부고리 (421,422,423,424,425,426)와, 타측 환형고리(404)의 내주연에 형성된 십자형상의 추결합판(405), 및 상기 추결합판(405)에 구비된 추결합홀(451,452.453,454)과 결합부 제2중심홀(412)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부(4)와 연결줄(431)로 연결되고, 취송류나 비선형파에 의하여 부자가 주흐름을 추적하는데 방해가 되는 요인을 저감시키는 해면흐름저항부(3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 해면흐름저항부(3)는,
    표면에 요철(303)이 형성되어 있고 해면흐름저항판 연결홈(302)에 서로 교차하면서 끼움결합하는 2개의 해면흐름저항판(301)과,
    상기 해면흐름저항판(301) 윗쪽과 아랫쪽 교차부분에 각각 결합하는 2개의 저항판결합구(311), 및
    상기 저항판결합구(311)와 해면흐름저항판(301) 간의 결합이 해제되지 않게 해면흐름저항판(301) 윗쪽과 아랫쪽에 결합된 저항판결합구(311)의 복수의 저항판결합구 연결홀(314,315,316,317)에 삽입통과되어 결합고정하는 연결줄(321)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    자료수집부(1)의 외측면에 두개가 대칭형으로 밀착되는 상기 부력조절부(2)는,
    부력조절주입구(202)를 통해 내부의 물의 양을 조절하는 부력조절몸체(201)와,
    상기 자료수집부(1)의 외측면에 내측면(212)이 밀착하는 부력조절고정판(211)과,
    상기 부력조절몸체(201)와 부력조절고정판(211)을 연결결합하는 부력조절고정빔(221,222,223,224,225), 및
    두개의 대칭형 부력조절부(2) 사이에 있는 자료수집부(1)가 부력조절부(2)와 고정결합되도록 두개의 대칭형 부력조절부(2)를 모두 감싸면서 부력조절고정판 외측면(213)과 부력조절고정빔 사이로 통과하는 밴드(231)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자료수집부(1)와 결합부(4) 간의 결합은 2개의 대칭형인 부력조절부(2)의 복수의 부력조절고정빔(221,222,223,224,225)에 복수의 연결줄(433)의 일단을 각각 묶어 고정시키고, 결합부고리(421,422,423,424,425,426)에 복수의 연결줄(433)의 타단을 고정시키는 방식으로 하는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  7. 제 4 항에 있어서,
    해면흐름저항부(3)의 저항판결합구(311)에 추가적으로 결합부(4)와 자료수집부(1)를 연결줄(431)로 연결하여 해면으로부터 특정 수심에서 수리·수문자료 취득이 안정적으로 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부(4)에 추가적으로 다른 자료수집부(1) 상단에 설치된 결합부(4)를 연결줄(432)로 연결하여 해면으로부터 특정 수심에서 수리·수문자료 취득이 안정적으로 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 자료수집부(1)와 결합부(4) 간의 결합은 복수의 연결줄(433)의 일단을 각각 자료수집부(1) 상단에 위치한 결합부(4)의 결합부고리(421,422,423,424,425,426)에 결합고정하고 복수의 연결줄(433)의 타단을 각각 자료수집부(1) 하단에 위치한 다른 결합부(4)의 결합부고리(421,422,423,424,425,426)에 결합고정하는 방식인 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 자료수집부(1) 하단의 결합부(4)에 결합하는 추(441)를 더 포함하고, 상기 결합부(4)와 추(441)의 결합은 추결합홀(451,452.453,454)과 추결합홀에 각각 대응하는 추(441)의 홀이 상호 나사결합하는 방식으로 하는 것을 특징으로 하는. 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항판결합구(311) 하단에 결합하는 추(331)를 더 포함하고, 상기 추(331)는, 저항판결합구 연결홀(314,315,316,317)을 삽입통과한 연결줄(321)의 일단이 저항판결합구 연결홀에 각각 대응하는 추(331)의 홀을 다시 삽입통과한 후 고정되면서 저항판결합구(311)와 밀착결합되는 것을 특징으로 하는, 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자.
KR1020200178526A 2020-12-18 2020-12-18 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자 KR102233817B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178526A KR102233817B1 (ko) 2020-12-18 2020-12-18 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178526A KR102233817B1 (ko) 2020-12-18 2020-12-18 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102233817B1 true KR102233817B1 (ko) 2021-03-29

Family

ID=75249893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200178526A KR102233817B1 (ko) 2020-12-18 2020-12-18 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102233817B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0499191U (ko) * 1991-01-25 1992-08-27
KR20090082764A (ko) 2008-01-28 2009-07-31 태양기계(주) 해양 관측용 부이
KR101559491B1 (ko) * 2015-07-01 2015-10-19 한국해양과학기술원 표류 부이
KR101675431B1 (ko) * 2016-04-07 2016-11-11 한국해양과학기술원 관측 수심 조절이 가능한 해류 관측용 표류 부이
KR101959935B1 (ko) * 2018-10-24 2019-07-15 (주)대우건설 수질감지부표 및 이를 활용한 통합수질 스마트 실시간 모니터링 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0499191U (ko) * 1991-01-25 1992-08-27
KR20090082764A (ko) 2008-01-28 2009-07-31 태양기계(주) 해양 관측용 부이
KR101559491B1 (ko) * 2015-07-01 2015-10-19 한국해양과학기술원 표류 부이
KR101675431B1 (ko) * 2016-04-07 2016-11-11 한국해양과학기술원 관측 수심 조절이 가능한 해류 관측용 표류 부이
KR101959935B1 (ko) * 2018-10-24 2019-07-15 (주)대우건설 수질감지부표 및 이를 활용한 통합수질 스마트 실시간 모니터링 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107631720B (zh) 海底沙波原位实时观测装置及方法
Weisberg et al. Hurricane storm surge simulations for Tampa Bay
KR101756271B1 (ko) 자왜변위를 이용한 지하수 및 지표수의 수위 측정 센서 및 이를 이용한 지하수 및 지표수의 멀티 측정 시스템
JP2001004649A (ja) Ｇｐｓによる流動体移動の計測システム
CN103052893A (zh) 在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法
Soltanpour et al. Field measurements and 3D numerical modeling of hydrodynamics in Chabahar Bay, Iran
US20160077212A1 (en) Tracking buoy
Cacchione et al. Bottom instrumented tripods: History, applications, and impacts
KR102233817B1 (ko) 플랫폼형 라그랑주 자료수집 부자
Ghosh Tidal hydraulic engineering
CN110987670A (zh) 模拟潜埋管缆受落物冲击效应的实验装置及方法
CN109959945A (zh) 一种管道位置监测装置及监测方法
KR101301743B1 (ko) 해수의 파고 및 파향측정을 위한 해양관측장비
JP2008020279A (ja) 水底土砂厚計測装置および漂砂観測システム
KR102166842B1 (ko) 소형 수환경 측정 장치 및 이를 적용한 수환경 자료 관리 시스템
CN209542642U (zh) 水文地质勘测用水流流速检测仪
Zumberge et al. Time-lapse seafloor gravity and height measurements for reservoir monitoring
KR101058192B1 (ko) 측량정보에 따른 수치지도이미지 내 검출 오류의 실시간 수정 출력이 가능한 편집형 측지측량시스템
CN113008471B (zh) 一种适用于码头和湖泊水域的海底管线泄漏监测试验系统
KR101048872B1 (ko) 기준좌표 대비 측량정보를 기반으로 측량데이터를 갱신하는 측지측량 관리시스템
Sriganesh et al. Coastal Management Information System (CMIS) for South Indian Coastal States
Tom et al. Review of Methodologies to Assess Bridge Safety During and After Floods
Walker Field measurements of local pier scour in a tidal inlet
Gillon The Role of the ROV Within Integrated Geotechnical and Hydrographic Site Investigation
Krause et al. MEASURING WATER VELOCITY PROFILES WITH ACOUSTIC DOPPLER TECHNOLOGY IN A VIRGINIA TAILWATER

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant