KR102302420B1

KR102302420B1 - 인공 강우 시험 설비

Info

Publication number: KR102302420B1
Application number: KR1020210024270A
Authority: KR
Inventors: 이천주
Original assignee: 이천주
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2021-09-14

Abstract

자연 강우와 같이 물방울 형태로 인공 강우를 분사할 수 있도록, 뼈대를 이루는 골조의 바닥에 마련되어 강우 시험을 위한 지반을 형성하는 토조, 상기 골조 상부에 배치되어 상기 토조의 지반으로 물을 분사하는 강우부, 상기 골조 일측에 마련되어 상기 강우부로 물을 공급하는 공급부를 포함하고, 상기 강우부는 상기 토조 상부에 일정 간격으로 배열되어 토조로 물을 분사하는 복수개의 분사노즐, 상기 분사노즐에 연결되어 각 분사노즐로 물을 공급하는 공급라인, 상기 공급부와 상기 공급라인 사이를 연결하여 공급부로부터 물을 공급라인으로 공급하는 공급관, 상기 분사노즐에 설치되어 분사노즐의 출측 관로를 반복적으로 개폐하여 분사노즐에서 분사되는 물을 물방울 형태로 구현하는 솔레노이드밸브를 포함하는 인공 강우 설비를 제공한다.

Description

인공 강우 시험 설비{APPARATUS FOR TESTING ARTIFICIAL RAINFALL}

본 개시내용은 인공 강우 시험 설비에 관한 것이다.

최근 들어 이상 기후로 인한 집중호우가 빈번히 발생하고 있다. 이로 인해, 토양이 침식되면서 여러 가지 사고나 환경 문제가 발생하고 있다. 이와 같은 강우에 의한 지표의 침투성이나, 토양 침식 등의 특성을 시험하기 위해 강우를 모사한 인공 강우를 토사 등에 뿌려주기 위한 시험 설비가 필요하다.

인공 강우 시험 설비는 물을 분사하는 복수개의 분사노즐을 구비하여 하부에 마련된 지반 등에 물을 균일하게 분사함으로써 강우를 모사한다. 보다 정확한 시험을 실시하기 위해서는 강우 환경을 실제와 같이 정확하게 모사할 필요가 있다.

그러나, 종래에는 단지 복수개의 노즐을 균일하게 배치하여 물을 분사하는 구조로, 실제 강우와 같은 모사 환경을 제공하지 못하였다.

실제 자연 강우의 경우 빗물이 물방울 형태로 떨어지는 데 반해 종래에는 단순하게 물을 분사할 뿐 실제와 같이 물방울 형태로 강우를 구현하지 못하였다.

이에, 종래에는 작업자가 분사노즐 아래쪽에 별도로 격자망을 설치하는 등 물방울 형태를 구현하기 위해 많은 시도들을 하고 있다.

그러나, 격자망과 같은 구조물을 별도로 설치해야 하므로 작업이 어려우며, 노즐에서 분사된 인공 강우가 별도로 구비한 구조물에 거침에 따라 전체 토사에 균일하게 뿌려지지 않는 등 정작 가장 중요한 시험 조건을 충족하지 못해 강우 시험의 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다.

본 과제는 자연 강우와 같이 물방울 형태로 인공 강우를 분사할 수 있도록 된 인공 강우 시험 설비를 제공하는 것이다.

본 과제는 지반 전 영역에 걸쳐 항상 강우를 고르고 균일하게 분사할 수 있도록 된 인공 강우 시험 설비를 제공하는 것이다.

본 구현예의 시험 설비는, 뼈대를 이루는 골조의 바닥에 마련되어 강우 시험을 위한 지반을 형성하는 토조, 상기 골조 상부에 배치되어 상기 토조의 지반으로 물을 분사하는 강우부, 상기 골조 일측에 마련되어 상기 강우부로 물을 공급하는 공급부를 포함할 수 있다.

상기 강우부는 상기 토조 상부에 일정 간격으로 배열되어 토조로 물을 분사하는 복수개의 분사노즐, 상기 분사노즐에 연결되어 각 분사노즐로 물을 공급하는 공급라인, 상기 공급부와 상기 공급라인 사이를 연결하여 공급부로부터 물을 공급라인으로 공급하는 공급관, 상기 분사노즐에 설치되어 분사노즐의 출측 관로를 반복적으로 개폐하여 분사노즐에서 분사되는 물을 물방울 형태로 구현하는 솔레노이드밸브를 포함할 수 있다.

상기 공급부는 골조 저부에 마련되어 물이 저장되는 저류조, 상기 저류조 내의 물을 상기 공급라인으로 공급하는 공급펌프, 상기 공급라인에 적어도 하나 이상 설치되어 공급라인을 따라 각 분사노즐로 공급되는 물의 공급압과 공급유량을 균일하게 유지하는 유량제어부를 포함할 수 있다.

상기 유량제어부는 상기 공급라인 일측에 설치되어 유량을 제어하는 비례제어밸브와 부스터, 부스터 내부 압력을 검출하는 압력센서를 포함할 수 있다.

상기 강우부는 상기 솔레노이드밸브를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 공급라인으로 공급되는 물의 공급압과 공급유량에 따라 상기 솔레노이드밸브의 개폐 회수를 제어하는 구조일 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 솔레노이드밸브를 3 내지 6회/초(sec) 개폐하는 구조일 수 있다.

상기 강우부는 상기 골조에 설치되고 상기 강우부와 연결되어 상기 지반의 높이에 따라 상기 강우부의 물 분사 높이를 조정하는 위치가변부를 포함할 수 있다.

상기 위치가변부는 상기 토조 상부에 수평으로 배치되는 메인프레임, 상기 메인프레임에 설치되며 상기 분사노즐을 지지하는 노즐프레임, 상기 메인프레임에 설치되어 상기 강우부의 분사노즐과 상기 지반 사이 거리를 검출하는 검출부, 상기 검출부의 신호에 따라 상기 메인프레임을 상하로 이동시키는 승강부를 포함할 수 있다.

상기 승강부는 골조 상부에 설치되는 구동모터, 상기 구동모터의 회전축에 연결되어 회전되는 구동축, 상기 구동축에 직각으로 배치되어 골조 상에 회전가능하게 설치되는 피동축, 상기 구동축과 상기 피동축 사이에 설치되어 서로 맞물려 동력을 전달하는 베벨기어박스, 상기 골조 상부에 수직으로 배치되어 회전가능하게 설치되고 상기 메인프레임에 설치된 암나사부재에 나사 결합되어 상기 메인프레임을 승하강시키는 이송스크류, 상기 피동축에 설치되는 웜, 상기 이송스크류에 설치되어 상기 웜에 맞물리는 웜기어를 포함할 수 있다.

상기 승강부는 상기 구동축의 양 단부에 각각 베벨기어박스를 매개로 피동축이 설치되고, 각각의 피동축은 중심부에 상기 베벨기어박스가 설치되어 양 단부가 반대방향으로 연장되며, 상기 피동축의 양 단부에 웜이 설치되고, 피동축의 각 웜에 이송스크류가 웜기어를 매개로 연결되어, 하나의 구동모터의 작동으로 4개의 이송스크류가 동시에 회전되는 구조일 수 있다.

상기 시험 설비는 강우부를 수평방향으로 유동하기 위한 수평유동부를 더 포함할 수 있다.

상기 수평유동부는 상기 메인프레임을 따라 설치되는 이송레일, 상기 이송레일에 안착되어 이송레일을 따라 이동되는 구동휠이 설치되고 하단은 상기 노즐프레임에 연결되어 노즐프레임을 수평으로 이동시키기 위한 이동브라켓, 상기 메인프레임 일측에 설치되고 상기 노즐프레임에 연결되어 노즐프레임을 수평으로 왕복 이동시키는 엑츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 시험 설비는 상기 토조 바닥에 설치되어 토조 바닥으로 지하수를 공급하는 지하수공급라인, 상기 지하수공급라인에 연결되어 저수조의 물을 지하수공급라인으로 공급하는 지하수펌프를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 자연 강우의 빗방울과 같이 인공 강우를 물방울 형태로 분사함으로써, 실제 강우와 같은 보다 정확한 모사 환경을 제공하여 시험을 정밀하게 실시할 수 있게 된다.

지반 전 영역에 걸쳐 강우를 고르고 균일하게 분사할 수 있게 된다.

강우량에 관계없이 물방울 형태로 인공 강우를 분사할 수 있어, 실험 조건에 관계없이 강우 시험을 항상 정확하고 정밀하게 실시할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 인공 강우 시험 설비를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 인공 강우 시험 설비의 물 공급 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 인공 강우 시험 설비의 비례제어밸브 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 인공 강우 시험 설비의 분사노즐을 도시한 개략적인 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 실시예에 따른 인공 강우 시험 설비의 강우부 이동 구조를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 인공 강우 시험 설비의 구성을 개략적으로 나타내고 있으며, 도 2는 본 실시예의 분사노즐 구조를 나타내고 있다. 또한, 도 3과 도 4눈 본 실시예에 따른 인공 강우 시험 설비의 물 공급 구조를 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 시험 설비는, 뼈대를 이루는 골조(10)의 바닥에 마련되어 강우 시험을 위한 지반을 형성하는 토조(20), 골조(10) 상부에 배치되어 토조(20)의 지반으로 물을 물방울 형태로 분사하는 강우부(30), 골조(10) 일측에 마련되어 강우부(30)로 물을 공급하는 공급부(40)를 포함한다.

골조(10)는 복수개의 수평빔과 수직빔이 가로 세로로 연결되어 설비의 뼈대를 이룰 수 있다. 골조(10) 내부에 인공 강우 시험을 위한 공간이 마련된다. 골조(10)의 바닥에는 토사가 채워지는 토조(20)가 마련된다. 토조(20)에 토사가 채워져 인공 강우 시험을 위한 지반을 형성한다. 본 실시예에서, 토조(20)는 예를 들어 가로 10m 세로 20m의 직사각형태의 대형 크기로 형성될 수 있다. 토조(20)의 크기나 그 형태 및 깊이 등은 다양하게 변형될 수 있다.

골조(10)의 상부에는 강우부(30)가 설치된다. 강우부(30)는 대략 토조(20) 상부에 배치될 수 있다. 강우부(30)는 시험에 필요한 양의 인공 강우를 하부에 위치한 토조(20)의 지반으로 분사한다.

본 실시예의 강우부(30)는 토조 상부에 일정 간격으로 배열되어 토조로 물을 분사하는 복수개의 분사노즐(36), 분사노즐(36)에 연결되어 각 분사노즐(36)로 물을 공급하는 공급라인(38), 공급부(40)와 공급라인(38) 사이를 연결하여 공급부(40)로부터 물을 공급라인(38)으로 공급하는 공급관(43), 분사노즐(36)에 설치되어 분사노즐(36)의 출측 관로(37)를 반복적으로 개폐하여 분사노즐(36)에서 분사되는 물을 물방울 형태로 구현하는 솔레노이드밸브(50)를 포함할 수 있다.

공급부(40)는 공급라인(38)으로 강우 분사용 물을 공급한다. 공급부(40)는 골조(10) 저부에 마련되어 물이 저장되는 저류조(41), 저류조 내의 물을 공급라인(38)으로 공급하는 공급펌프(42)를 포함할 수 있다. 저류조(41)의 위치나 크기 등은 다양하게 변형될 수 있다. 이에, 공급펌프(42)가 구동되면 저류조(41)에 수용되어 있는 물이 공급라인(38)으로 가압 펌핑되고, 분사노즐(36)을 통해 토조(20)의 지반 위로 뿌려지게 된다.

공급펌프(42)와 공급라인(38) 사이에는 공급관(43)가 연결 설치된다. 본 실시예에서 공급관(43)는 상하로 이동되는 메인프레임(32)을 따라 신축 가능하도록 플렉시블 호스로 이루어질 수 있다. 이에, 메인프레임(32)이 상하로 이동되더라도 공급관이 자체적으로 신축되어, 공급라인(38)으로 원활하게 물을 공급할 수 있다.

공급부(40)는 공급라인(38)와 저류조 사이에 연결되어 공급된 물을 회수하는 회수라인이 더 구비될 수 있다.

본 실시예의 설비는, 토조(20) 바닥에 설치되어 토조(20) 바닥으로 지하수를 공급하는 지하수공급라인(44), 지하수공급라인(44)에 연결되어 저수조의 물을 지하수공급라인으로 공급하는 지하수펌프(45)를 더 포함할 수 있다.

지하수공급라인(44)은 토조(20)의 바닥에 복수개가 간격을 두고 배열 설치될 수 있다. 지하수공급라인(44)을 따라 복수개의 노즐이 설치되어 토조(20) 전체로 지하수를 배출할 수 있다. 이에, 지하수펌프(45)가 구동되면 저수조의 물이 지하수공급라인(44)으로 공급되어 노즐을 통해 토조(20)쪽으로 배출된다. 이에, 지하수에 의한 토조(20) 내 지반의 영향에 대해 필요한 시험을 실시할 수 있다.

또한, 토조(20) 아래에는 침전조(46)가 설치되고, 골조(10) 일측에는 토조(20)를 거친 물이 배출되는 집수조(47)가 마련될 수 있다.

분사노즐(36)은 토조 상부에 수평 배치된 노즐프레임(34)에 설치되어 그 배열 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 수평으로 배치된 노즐프레임(34)에 의해 모든 분사노즐(36)은 토조(20)의 지반에 대해 동일한 높이에 배치된다. 이에, 노즐프레임(34)의 전체 분사노즐(36)을 통해 토조(20)의 지반 전 영역에 고르게 인공 강우를 분사할 수 있다.

노즐프레임(34)은 복수개의 바가 직각으로 교차되어 연결된 구조일 수 있다. 직각으로 교차된 노즐프레임(34)의 각 바를 따라 복수개의 분사노즐(36)이 일정 간격을 두고 배열 설치될 수 있다.

노즐프레임(34)은 토조(20)의 골조(10)에 설치된 메인프레임(32)에 연결될 수 있다. 메인프레임(32)은 분사노즐(36)이 설치된 노즐프레임(34)을 지지한다. 메인프레임(32) 하부에 노즐프레임(34)이 배치된다. 공급라인(38)은 노즐프레임(34)을 따라 분기되어 노즐프레임(34)에 설치된 각 분사노즐(36)에 연결될 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따라 복수개의 분사노즐(36)이 연결된 공급라인(38)의 일부를 나타내고 있다. 본 실시예의 시험 설비에는 토조의 크기에 따라 도 2의 공급라인(38)이 적어도 하나 이상 복수개가 배치될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공급라인(38)을 따라 복수개의 분기라인(39)이 연결되고, 각 분기라인(39) 선단에 분사노즐(36)이 연결된다. 공급라인(38) 일측에 공급관(43)이 연결된다. 공급관(43)에서 공급된 물은 공급라인(38)을 따라 흐르면서 분기라인(39)에 설치된 분사노즐(36)에 공급된다.

본 실시예의 공급부(40)는 공급라인(38)에 적어도 하나 이상 설치되어 공급라인을 따라 각 분사노즐(36)로 공급되는 물의 공급압과 공급유량을 균일하게 유지하는 유량제어부(52)를 더 포함할 수 있다.

공급라인(38)의 일측에 유량제어부(52)가 설치된다. 유량제어부(52)에 의해 각 공급라인을 따라 설치된 분사노즐(36)을 통해 인공 강우를 균일하게 분사할 수 있게 된다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 유량제어부(52)는 상기 공급라인(38) 일측에 설치되어 유량을 제어하는 비례제어밸브(53)와 부스터(54), 부스터 내부 압력을 검출하는 압력센서(55)를 포함할 수 있다.

비례제어밸브(53)는 설정된 압력값으로 부스터(54)에 압력을 전달하고, 이 압력에 맞춰 부스터(54)를 통해 물이 공급라인(38)으로 공급된다. 이 과정에서 압력센서(55)는 부스터(54) 내부의 실제 압력값을 검출하여, 비례제어밸브(53)로 인가한다. 비례제어밸브(53)는 설정된 압력값과 부스터 내부의 실제 압력값을 비교하여 압력값을 미세하게 조절할 수 있다. 따라서 공급라인(38) 전체적으로 균등한 압력으로 물을 공급할 수 있게 된다.

따라서, 공급관(43)이 연결된 위치에 관계없이 공급라인(38) 전체적으로 공급되는 물의 공급압과 공급유량은 균일하게 유지할 수 있다. 종래의 경우 공급관과 가까운쪽에서는 물 공급압이 높고 먼 위치에서는 물 공급압이 낮아져 토조 전체적으로 인공 강우를 균일하게 뿌려주기 어려웠다.

이에, 본 실시예와 같이 대형의 토조를 갖춰 복수개의 공급라인이 배치된 실험 설비의 경우에도, 토조 전체에 걸쳐 균일하게 인공 강우를 분사할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서, 분사노즐(36)은 솔레노이드밸브(50)가 설치된 구조로, 공급라인(38)을 통해 공급된 물을 물방울 형태로 분사할 수 있다. 솔레노이드밸브(50)는 분사노즐(36)에 각각 설치된다.

도 4는 분사노즐(36)에 솔레노이드밸브(50)가 설치된 구조를 나타내고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 솔레노이드밸브(50)는 분사노즐(36)의 관로(37) 상에 연결 설치되는 몸체(51)와, 전류 인가시 몸체 내부를 왕복 이동하는 스풀(57), 스폴(57)에 설치되어 스풀 이동에 따라 분사노즐(36)의 관로(37)를 개폐하는 밸브체(58)를 포함할 수 있다. 스풀(57)의 이동에 따라 밸브체(58)가 관로(37)를 짧은 시간 동안 반복적으로 개폐하여 물의 단속적인 흐름을 만들게 된다.

솔레노이드밸브(50)는 분사노즐(36)의 관로(37) 상에 설치되어 관로(37)를 반복적으로 개폐한다. 솔레노이드밸브(50)의 구동에 의해 분사노즐(36)의 관로(37)는 개방과 폐쇄가 반복적으로 이루어진다. 이에, 관로(37)를 통해 물이 연속적으로 흐르지 못하고 단속적으로 흐르게 된다. 분사노즐(36)을 통해 물이 단속적으로 분사되면서 물방울 형태로 뿌려지게 된다.

따라서, 분사노즐(36)을 통해 뿌려지는 인공 강우를 실제 빗물과 같이 물방울 형태로 구현할 수 있게 된다.

솔레노이드밸브(50)는 컨트롤러(56)에 의해 제어되어 초당 설정된 횟수만큼 개폐 구동되어, 분사노즐(36)을 통한 물의 단속적인 분사 회수를 조절할 수 있다.

컨트롤러(56)는 공급라인(38)으로 공급되는 물의 공급압에 따라 솔레노이드밸브(50)의 개폐 회수를 제어하는 구조일 수 있다. 보다 상세하게 컨트롤러(56)는 공급라인(38)에 설치된 유량제어부(52)의 공급압에 따라 솔레노이드밸브(50)를 제어 구동하는 구조일 수 있다. 예를 들어, 유량제어부(52)를 통해 공급라인(38)으로 공급되는 물의 공급압을 높인 경우, 컨트롤러(56)는 솔레노이드밸브(50)의 개폐 구동 회수를 증가시킬 수 있다. 반대로, 유량제어부(52)를 통해 공급라인(38)으로 공급되는 물의 공급압을 낮춘 경우, 컨트롤러(56)는 솔레노이드밸브(50)의 개폐 구동 회수를 줄일 수 있다.

이와 같이, 공급라인(38)을 통해 공급되는 물의 공급압에 맞춰 솔레노이드밸브(50)를 제어 구동함으로써, 자연 상태의 빗물과 같은 최적화된 물방울 형태로 물을 분사할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 컨트롤러(56)는 솔레노이드밸브(50)를 3 내지 6회/초(sec) 개폐 구동할 수 있다.

솔레노이드밸브(50)의 개폐 구동회수가 초당 3회 보다 작은 경우에는, 공급라인을 통해 물 공급압이 너무 약해 실험이 정상적으로 이루어지지 못하거나, 단속 간격이 길어져 물이 연결되어 분사되면서 물방울 형태로 구현되지 않는다.

솔레노이드밸브(50)의 개폐 구동회수가 초당 6회를 넘는 경우에는, 물방울 형태로 구현하는 효과의 상승은 기대하기 어렵고 솔레노이드밸브(50)가 쉽게 고장나며 유지 보수를 위한 비용이 증가할 수 있다.

솔레노이드밸브(50)가 구동함에 따라 분사노즐(36)을 통해 물이 단속적으로 분사되어 물방울 형태로 떨어지게 된다. 이에, 인공 강우를 실제 빗물과 같은 형태로 토조에 분사하여 보다 정확한 강우 환경을 모사할 수 있다. 따라서, 강우 실험을 정확하고 정밀하게 실시할 수 있게 된다.

한편, 토조(20) 내에 채워지고 다져지는 지반의 높이에 따라 분사노즐(36)과 지반 사이 거리가 달라진다. 시험 종류나 대상에 따라 토조(20) 내에 채워지는 토사의 종류, 다짐 정도 채워지는 양 등이 달라진다. 이에, 토조(20) 내 지반의 높이는 시험 시마다 변하며, 분사노즐(36)과 지반 사이 거리가 변동된다. 즉, 시험에 따라 분사노즐(36)에서부터 지반까지 인공 강우의 낙하 거리가 달라지고 되고, 그에 따라 지반에 대한 각 분사노즐(36)의 인공강우 분사 영역의 크기에 변동이 발생된다. 이에, 지반에 대한 분사노즐(36)의 상하 위치에 따라 지반에 대한 분사영역의 크기가 달라진다. 예를 들어, 인공강우 낙하 거리가 길면 이웃하는 분사노즐(36)의 인공강우 분사영역이 크기가 커져 지반에서 서로 겹치게 된다. 반대로, 인공강우 낙하 거리가 짧아지면 이웃하는 분사노즐(36)의 인공강우 분사영역 크기가 작아져 지반에는 인공강우가 미분사되는 영역이 나타난다.

본 실시예의 시험 설비는 위치가변부를 구비하여, 토조(20) 내 지반의 높이에 따라 분사노즐(36)의 위치를 상하로 조정하여 지반과 분사노즐(36) 사이 거리를 일정하게 유지하는 구조로 되어 있다.

위치가변부는 골조(10)에 설치되고 강우부(30)와 연결되어 지반의 높이에 따라 강우부(30)의 물 분사 높이를 조정한다.

이와 같이, 위치가변부가 분사노즐(36)의 위치를 상하로 조정함으로써, 지반과 분사노즐(36) 사이 거리, 즉, 분사노즐(36)로부터 인공강우의 낙하 거리가 일정하게 유지될 수 있다. 이에, 지반의 높이에 관계없이 지반 전 영역에 인공강우 분사영역이 빠지거나 겹치지 않고 균일하게 분포되어, 인공 강우를 지반에 고르게 뿌려줄 수 있게 된다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 실시예의 위치가변부에 대해 설명한다.

본 실시예에서 위치가변부는 강우부(30)의 메인프레임(32)을 상하로 이동시킴으로써, 분사노즐(36)의 위치를 상하로 가변하여 인공강우의 낙하 거리를 조정하는 구조로 되어 있다.

이를 위해, 위치가변부는 복수개의 분사노즐(36)이 설치되는 메인프레임(32)에 설치되어 강우부(30)의 분사노즐(36)과 지반 사이 거리를 검출하는 검출부(69), 검출부(69)의 신호에 따라 메인프레임(32)을 상하로 이동시키는 승강부(60)를 포함할 수 있다.

종래의 경우 강우조절케이스를 설치하여 분사노즐의 인공 강우 분사 각도를 조절함에 따라 구조가 매우 복잡하고, 작업이 힘들어 제대로 분사영역을 조정하기 어려웠다.

그러나, 언급한 바와 같이 본 실시예의 시험 장치는 간단히 메인프레임(32)의 위치를 상하로 이동하는 것으로, 지반에 대한 인공 강우 분사 영역의 크기를 조절할 수 있게 된다. 따라서, 설비의 구성을 보다 단순화하고, 간단한 조작으로 보다 정확하게 인공 강우를 균일하게 분사할 수 있게 된다.

승강부(60)는 골조(10) 상부에 설치되는 구동모터(61), 구동모터(61)의 회전축에 연결되어 회전되는 구동축(62), 구동축(62)에 직각으로 배치되어 골조(10) 상에 회전가능하게 설치되는 피동축(63), 구동축(62)과 피동축(63) 사이에 설치되어 서로 맞물려 동력을 전달하는 베벨기어박스(64), 골조 상부에 수직으로 배치되어 회전가능하게 설치되고 메인프레임(32)에 설치된 암나사부재(65)에 나사결합되어 메인프레임(32)을 승하강시키는 이송스크류(66), 피동축(63)에 설치되는 웜(67), 이송스크류(66)에 설치되어 웜(67)에 맞물리는 웜기어(68)를 포함할 수 있다.

이에, 구동모터(61)가 작동되면 구동축(62)이 회전되고, 구동축(62)이 회전되면 베벨기어박스(64)를 매개로 동력이 전달되어 피동축(63)이 회전된다. 피동축(63)이 회전함에 따라 피동축(63)에 웜(67)과 웜기어(68)를 매개로 연결된 이송스크류(66)가 회전된다. 따라서, 이송스크류(66)에 대해 암나사부재(65)를 매개로 결합되어 있는 메인프레임(32)이 이송스크류(66)를 따라 상하로 이동된다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 이송스크류(66)는 4개가 구비되어 메인프레임(32)의 모서리쪽에 각각 설치될 수 있다. 또한, 구동모터(61)는 하나만 구비되며, 단일 구동모터(61)의 동력을 4개의 이송스크류(66)로 전달하여 같이 회전 구동시키는 구조로 되어 있다.

구동모터(61)와 연결되는 구동축(62)의 양 단부에 각각 베벨기어박스(64)를 매개로 피동축(63)이 설치된다. 그리고, 각각의 피동축(63)은 중간 부분에 베벨기어박스(64)가 설치되어 구동축(62)과 연결된다. 피동축(63)의 양 단부에 각각 웜(67)이 설치된다. 피동축(63)의 각 웜(67)에 이송스크류(66)가 웜기어(68)를 매개로 연결된다. 따라서, 하나의 구동모터(61)의 작동으로 4개의 이송스크류(66)가 동시에 회전될 수 있다.

검출부(69)는 예를 들어, 분사노즐(36)에 대한 지반의 거리를 검출하는 거리센서를 포함할 수 있다. 검출부(69)는 분사노즐(36)에 대한 지반의 거리를 검출할 수 있으면 다양하게 변형될 수 있다.

분사노즐(36)과 토조(20)의 지반 사이 거리는 검출부(69)에 의해 실시간으로 검출된다.

검출부(69)에서 측정된 검출 신호에 따라 최적 거리와 실제 거리 간의 차이를 연산할 수 있다. 최적 거리는 각 분사노즐(36)에 의한 분사 영역이 서로 겹치거나 이격되지 않고 서로 접하여 인공강우가 지반 전 영역에 고르게 분사될 때의 분사노즐(36)과 지반 사이의 거리를 의미한다. 실제 거리는 검출부(69)에서 측정된 실제 분사노즐(36)과 지반 사이 거리를 의미할 수 있다.

이에, 검출부(69)의 출력값을 인가받은 컨트롤러(56) 등은 기 저장되어 있는 연산식을 통해 최적 거리와 검출된 실제 거리를 비교하여 분사노즐(36)의 위치를 조정할 수 있다.

컨트롤러(56)의 출력 신호에 따라 구동모터(61)가 작동되면 분사노즐(36)이 설치되어 있는 메인프레임(32)이 최적거리와 실제거리의 차이만큼 전체적으로 상하로 이동된다. 따라서, 분사노즐(36)과 지반 사이 거리가 최적 거리에 맞춰 지게 된다.

이와 같이, 토조(20) 내 지반의 높이 변화에 관계없이 지반과 분사노즐(36) 사이 거리를 일정하게 유지하여, 지반 전체에 고르게 인공 강우를 분사할 수 있게 된다.

이에, 다양한 시험 환경에 따라 지반의 높이에 변동이 발생되더라도 인공강우를 균일하게 지반에 분사함으로써, 정확한 시험을 실시할 수 있고, 시험의 정밀도와 신뢰도를 높일 수 있다.

또한, 본 실시예의 시험 설비는 분사노즐(36)을 수평방향으로 유동시켜 인공 강우에 대한 바람의 영향을 모사하는 구조일 수 있다.

이를 위해, 본 실시예의 시험 설비는 강우부(30)를 수평방향으로 유동하기 위한 수평유동부를 더 포함할 수 있다.

수평유동부(70)는 메인프레임(32)을 따라 설치되는 이송레일(72), 이송레일(72)에 안착되어 이송레일(72)을 따라 이동되는 구동휠(76)이 설치되고 하단은 노즐프레임(34)에 연결되어 노즐프레임(34)을 수평으로 이동시키기 위한 이동브라켓(74), 메인프레임(32) 일측에 설치되고 노즐프레임(34)에 연결되어 노즐프레임(34)을 수평으로 왕복 이동시키는 엑츄에이터(78)를 포함할 수 있다.

수평유동부(70)는 메인프레임(32)이 고정된 상태에서 노즐프레임(34)을 수평방향으로 유동시킴으로써, 분사노즐(36)의 높이는 변하지 않는다.

도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 메인프레임(32) 하부에 장축 방향을 따라 두 개의 이송레일(72)이 연장 설치될 수 있다. 이송레일(72)은 하단이 개방된 채널형 빔 구조물로, 개방된 하단은 내측으로 절곡된 구조로 되어 있다. 이동프레임 상단에 구동휠(76)이 자유롭게 회전가능하게 설치된다. 구동휠(76)은 이송레일(72)의 내측으로 절곡된 하단에 걸려 이송레일(72)을 따라 굴러 이동될 수 있다. 이동브라켓(74)은 복수개가 구비되어 간격을 두고 배치될 수 있다. 이동브라켓(74)은 아래에 연결된 노즐프레임(34) 전체를 충분히 지지하면서 원활하게 이동시킬 수 있으면 충분하며, 그 설치 개수는 다양하게 변형될 수 있다.

이동브라켓(74)의 하단에 노즐프레임(34)이 설치된다. 이에, 노즐프레임(34)은 메인프레임(32)에 분리된 상태로 이동브라켓(74)을 매개로 이송레일(72)에 이동가능하게 결합된다. 따라서, 엑츄에이터(78)가 작동되면, 이동브라켓(74)의 구동휠(76)이 이송레일(72)을 따라 구르면서 노즐프레임(34)이 메인프레임(32)에 대해 수평 이동될 수 있다.

엑츄에이터(78)는 노즐프레임(34)을 직선 왕복 이동시킬 수 있는 구조면 모두 적용될 수 있다. 예를 들어, 엑츄에이터(78)는 서보모터를 포함하여 서보모터의 회전력을 이용한 구조일 수 있다.

본 실시예에서, 엑츄에이터(78)는 노즐프레임(34)을 수평 방향으로 대략 50 내지 100mm 의 범위 내에서 유동하는 구조일 수 있다. 또한, 엑츄에이터(78)는 5회/초(sec)의 횟수로 노즐프레임(34)을 유동시키는 구조일 수 있다.

이와 같이, 분사노즐(36)이 설치된 노즐프레임(34)을 전후로 유동시켜, 분사노즐(36)을 흔들어줌으로써, 분사노즐(36)에서 분사되는 인공 강우를 마치 바람에 의해 흩날리는 것과 같은 효과를 부여할 수 있다.

즉, 수평유동부(70)를 통해 인공강우에 대해 바람의 영향을 동일하게 모사할 수 있게 된다. 이에, 바람의 영향에 대한 강우 시험을 보다 정확하고 정밀하게 수행할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 골조 20 : 토조
30 : 강우부 32 : 메인프레임
34 : 노즐프레임 36 : 분사노즐
37 : 관로 38 : 공급라인
39 : 분기라인 40 : 공급부
42 : 공급펌프 43 : 공급관
50 : 솔레노이드밸브 52 : 유량제어부
53 : 비례제어밸브 54 : 부스터
55 : 압력센서 56 : 컨트롤러
57 : 스풀 58 : 밸브체
59 : 검출부 60 : 승강부
61 : 구동모터 62 : 구동축
63 : 피동축 64 : 베벨기어박스
65 : 암나사부재 66 : 이송스크류
67 : 웜 68 : 웜기어
70 : 수평유동부 72 : 이송레일
74 : 이동브라켓 76 : 구동휠
78 : 엑츄에이터

Claims

뼈대를 이루는 골조의 바닥에 마련되어 강우 시험을 위한 지반을 형성하는 토조, 상기 골조 상부에 배치되어 상기 토조의 지반으로 물을 분사하는 강우부, 상기 골조 일측에 마련되어 상기 강우부로 물을 공급하는 공급부를 포함하고,
상기 강우부는 상기 토조 상부에 일정 간격으로 배열되어 토조로 물을 분사하는 복수개의 분사노즐, 상기 분사노즐에 연결되어 각 분사노즐로 물을 공급하는 공급라인, 상기 공급부와 상기 공급라인 사이를 연결하여 공급부로부터 물을 공급라인으로 공급하는 공급관, 상기 분사노즐에 설치되어 분사노즐의 출측 관로를 반복적으로 개폐하여 분사노즐에서 분사되는 물을 물방울 형태로 구현하는 솔레노이드밸브를 포함하고,
상기 솔레노이드밸브는 상기 분사노즐의 출측 관로에 대한 개방과 폐쇄를 반복적으로 수행하여, 상기 관로를 통해 물이 연속적으로 흐르지 못하고 단속적으로 분사되면서 물방울 형태로 뿌려지도록 하는 구조의 인공 강우 시험 설비.
제 1 항에 있어서,
상기 공급부는 골조 저부에 마련되어 물이 저장되는 저류조, 상기 저류조 내의 물을 상기 공급라인으로 공급하는 공급펌프, 상기 공급라인에 적어도 하나 이상 설치되어 공급라인을 따라 각 분사노즐로 공급되는 물의 공급압과 공급유량을 균일하게 유지하는 유량제어부를 포함하는 인공 강우 시험 설비.
제 2 항에 있어서,
상기 강우부는 상기 솔레노이드밸브를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 공급라인으로 공급되는 물의 공급압과 공급유량에 따라 상기 솔레노이드밸브의 개폐 회수를 제어하는 구조의 인공 강우 시험 설비.
제 3 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 솔레노이드밸브를 3 내지 6회/초(sec) 개폐 구동하는 구조의 인공 강우 시험 설비.
제 1 항에 있어서,
상기 강우부는 상기 골조에 설치되고 상기 강우부와 연결되어 상기 지반의 높이에 따라 상기 강우부의 물 분사 높이를 조정하는 위치가변부를 더 포함하고,
상기 위치가변부는 상기 토조 상부에 수평으로 배치되는 메인프레임, 상기 메인프레임에 설치되며 상기 분사노즐을 지지하는 노즐프레임, 상기 메인프레임에 설치되어 상기 강우부의 분사노즐과 상기 지반 사이 거리를 검출하는 검출부, 상기 검출부의 신호에 따라 상기 메인프레임을 상하로 이동시키는 승강부를 포함하는 인공 강우 시험 설비.
제 5 항에 있어서,
상기 강우부를 수평방향으로 유동하기 위한 수평유동부를 더 포함하고,
상기 수평유동부는 상기 메인프레임을 따라 설치되는 이송레일, 상기 이송레일에 안착되어 이송레일을 따라 이동되는 구동휠이 설치되고 하단은 상기 노즐프레임에 연결되어 노즐프레임을 전후로 수평 이동시키기 위한 이동브라켓, 상기 메인프레임 일측에 설치되고 상기 노즐프레임에 연결되어 노즐프레임을 전후 수평으로 왕복 이동시키는 엑츄에이터를 포함하는 인공 강우 시험 설비.