KR102495301B1

KR102495301B1 - 신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장측정 장비 및 방법

Info

Publication number: KR102495301B1
Application number: KR1020210083651A
Authority: KR
Inventors: 손무락
Original assignee: 대구대학교 산학협력단
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2023-02-06
Also published as: KR20230001121A

Abstract

본 발명은 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비 및 방법에 관한 것으로, 현장에서 측정대상물의 강도를 측정하기 위해 측정대상물에 대한 타격시 발생하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 이의 크기인 신호에너지를 이용하여 측정대상물의 비파괴 강도를 측정함으로써 직접적인 강도측정법의 공시체 준비 및 파괴 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 시간지연성, 현장에서의 시편 채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 줄일 수 있으며, 간접적인 강도측정법의 다양한 측정대상물에 대한 강도추정의 제약성과 정확한 강도추정이 어렵다는 문제점을 줄일 수 있으며, 현장에서의 강도측정 대상물에 대한 측정의 신뢰성과 현장 적용성을 동시에 높임으로써 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 경제성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 각별한 장점이 있다. 뿐만 아니라, 강도나 노후화를 파악하고자 하는 구조물이나 시설물의 위치가 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 위치에 있을 경우 강도나 노후화를 확인하기에는 매우 어렵고 번거로움이 있어 이를 보다 용이하고 간편하게 할 수 있는 기술적 특징이 있다.

Description

신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장측정 장비 및 방법{Non-destructive strength field measurement equipment and method to utilize a signal energy}

본 발명은 신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현장에서 측정대상물의 강도를 파악하기 위해 측정대상물을 직접 파괴시키지 않고 측정대상물을 타격할 시 발생하는 신호에너지를 이용하여 측정대상물의 현장강도를 측정하기 위한 것으로 기존의 직접파괴를 통한 강도측정 장치 및 방법과 비교하여 측정의 용이성과 측정시간 단축성을 확보하고 기존의 비파괴 강도측정 장치 및 방법(슈미트해머 등)과 비교하여서는 강도측정의 정확성을 증가시킬 수 있으면서 측정대상물에 대한 손상을 최소화하면서 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 위치 또는 수중 구조물에서도 적용할 수 있는 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비 및 방법에 관한 것이다.

최근 국내외 여러 가지 사고의 잦은 발생으로 인해 안전에 대한 사회적 관심이 많이 증가하고 있으며, 이에 따라 안전사고를 예방하기 위한 정부 및 지자체 등의 다각적인 노력이 대두되고 있다. 특히 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 안전문제는 시민의 생명 및 재산 등과 직접적으로 연관되어 안전에 대한 최우선 대상물로 분류되고 있다.

따라서 구조물 및 시설물의 안전한 설계, 시공 및 유지관리를 위하여 관련 주체는 신설구조물과 기존구조물을 이루고 있는 여러 가지 재료에 대한 강도측정 및 평가를 실시하여 신설구조물은 안전한 설계 및 시공을 유도하고 기존구조물은 노후화 정도를 파악하고 보강시점 및 정도, 범위를 결정함에 판단근거를 제공하여야 한다.

뿐만 아니라, 강도나 노후화를 파악하고자 하는 구조물이나 시설물의 위치가 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 위치 또는 수중 구조물일 경우 강도나 노후화를 확인하기에는 매우 어렵고 번거로움이 있어 이를 보다 용이하고 간편하게 할 수 있는 기술의 필요성이 항상 대두되고 있다.

국내외에서 이용되고 있는 구조물 및 시설물을 이루고 있는 여러 가지 측정대상물에 대한 강도측정방법에는 크게 직접적인 강도측정법과 간접적인 강도측정법이 있다. 직접적인 강도측정법은 측정대상물을 압축강도 시험장치 등을 통해 직접적으로 파괴시켜 강도를 측정하는 것으로서 공시체 준비 및 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 현장에서의 시편 채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 내포하고 있다.

이에 비해 간적접인 강도측정법인 비파괴 검사(NDT, Non-Destructive Testi ng)는 강도측정 절차가 용이하고 측정재료나 제품 또는 대상구조물에 손상을 거의 주지 않으면서 더욱 짧은 시간에 보다 많은 횟수의 강도를 측정할 수 있는 등의 여러 가지 장점이 있다.

현재 실무에서 가장 많이 적용되고 있는 강도측정 비파괴 검사법은 표면 타격법과 초음파법으로 스위스 Proceq사와 미국 NDT James Instruments사의 제품들이 거의 독점적으로 사용되고 있다. 표면 타격법은 슈미트 해머법이라고도 불리는 반발경도법으로서 구조물 등의 측정대상물에 손상을 크게 주지 않으면서 강도를 추정할 수 있는 방법으로 널리 사용되고 있다.

반발경도법의 원리는 타격 시 발생하는 반발력의 크기와 측정대상물의 강도와의 상관관계를 이용하는 것으로서 간단하고 단시간에 강도측정이 가능하지만 금속재료를 바탕으로 개발되어 이와 다른 재료에 적용 시에는 많은 제약이 따를 뿐만 아니라 강도 추정의 정확성이 떨어지면서 상대적으로 강한 타격에너지로 인해 타격대상물에 따라 전체손상 또는 일부 손상도 유발시킬 수 있는 단점이 있다. 또한 일회성 타격특성을 이용하므로 재료의 강도와 직접 관계되는 재료의 에너지 감쇄특성을 파악할 수 없는 단점이 있다. 재료의 에너지 감쇄특성은 초기타격 후 연속적으로 발생하는 반발특성을 파악하는 것이다.

초음파법은 측정대상물 내부의 음파 전달속도와 강도와의 상관관계를 이용하여 강도를 추정하는 방법으로서 초음파의 측정대상물 내부 전달속도는 재료의 구성특징 및 내부구조에 따라 많은 영향을 받아 음파 속도의 변화가 심하고 감쇄성 등으로 인해 정확한 강도추정이 어려운 문제점이 있었다.

한편 한국등록특허 제10-0444269호 '비파괴 타격 검사 시스템 및 검사 방법'와 같은 기술이 개발되어 보다 객관적이고, 보다 정확하며 신속한 검사가 가능하고, 비전공자나 비숙련자라 할지라도 대상물의 정상 여부를 비교적 간단하게 판단할 수 있게 되었으나, 대상물의 표면을 타격체로 타격하여 대상물의 건전도를 조사하는 것을 목적으로 하는 것으로써, 본 발명과 같이 재료의 강도를 측정할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 따라, 한국등록특허 제10-1686735호 '사운드신호를 이용한 재료의 비파괴 강도 측정장치 및 방법'와 같은 기술이 개발되었으나, 천정부를 포함한 다양한 방향으로 강도측정을 수행할 수 있어 현장에서 다양한 방향 및 기울기를 가지는 측정대상물에 대해 적용하기에는 한계가 있었다.

뿐만 아니라, 타격장치와 신호측정부를 비롯하여 신호를 분석하기 위한 신호 분석수단 등이 모두 개별적으로 분리된 형태로서 구성되어 각 구성별로 별도로 설치를 진행해야 함에 따라, 현장에서 적용하기에는 여러 가지 어렵고 불편한 점들이 있었다.

이에 따라, 현장에서 다양한 방향 및 기울기를 가진 측정대상물에 대해 용이하게 강도측정을 수행할 수 있고, 또한 이송 및 설치가 보다 간편한 현장적용성이 높은 강도 측정장치 및 방법의 필요성이 제기되고 있다. 이와 더불어 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 위치 또는 수중 구조물에서 강도측정을 용이하게 할 수 있는 방법의 필요성도 항상 대두되고 있다.

한국등록특허 제10-0444269호 '비파괴 타격 검사 시스템 및 검사 방법' 한국등록특허 제10-1686735호 '사운드신호를 이용한 재료의 비파괴 강도 측정장치 및 방법'

본 발명은 상기한 종래 다양한 측정대상물에 대한 직접적인 강도측정법과 간접적인 강도측정법에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하면서 해당기술을 실질적으로 현장의 측정대상물에 적용하기 위해 발명한 것으로서, 그 목적은 강도 측정의 용이성, 측정시간 단축성, 측정의 정확성, 현장측정성을 증가시키기 위한 것으로서 현장 측정 장비를 이용하여 현장에서 측정대상물을 타격할 시 발생하는 신호에너지와 측정장치에 내장된 강도측정 알고리즘을 이용하여 측정대상물에 대한 현장강도 측정을 수행하는 것으로서, 직접적인 강도측정법의 공시체 준비 및 파괴 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 시간지연성, 현장에서의 시편채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 줄이기 위한 것이며, 공시체 준비 및 파괴 시험과정, 시편채취 등의 문제점은 줄이면서 측정대상물의 강도는 보다 용이하고 정확하면서 신속하게 측정할 수 있는 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 간접적인 강도측정법의 측정대상물에 대한 강도추정의 제약성과 정확한 강도추정이 어렵다는 문제점을 줄이기 위한 것이며, 측정대상물에 대한 간접적인 강도추정의 정확성을 보다 증가시킬 수 있는 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 측정대상물에 대한 강도측정의 신뢰성과 사람의 접근이 용이하지 않은 다양한 위치(높은 빌딩외벽이나 고가대교 천정부, 수중아래 구조물 등)에 대한 현장 적용성을 동시에 높임으로써 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 경제성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비는 현장에서 측정대상물을 초기타격 후 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 반복타격이 연속적으로 일어날 수 있도록 형성된 타격체를 포함하는 타격장치와, 상기 타격장치의 상기 타격체가 상기 측정대상물을 초기 타격할 때와 반발작용에 의한 연속적인 반복타격을 할 때 발생하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 시간에 따라 측정하고 기록하는 신호측정부와, 상기 신호측정부에 의해 측정된 신호로부터 신호에너지를 연산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도산정부와, 상기 강도산정부를 통해 산정된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시하는 강도표시부를 포함하며, 먼 거리 정보전달을 위해서 무선통신부를 추가로 포함하여 구성할 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 타격장치는 전면이 개구되고 중공으로 이루어진 몸체와, 상기 몸체 내부에 형성되며 탄성스프링에 의해 몸체의 개구된 전면으로 돌출되어 상기 측정대상물을 타격하는 타격체와, 상기 몸체 내부에 형성되며 상기 타격체가 상기 몸체의 길이 방향으로만 이송될 수 있도록 지지하는 이송수단(봉형태)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 타격장치는, 몸체의 후면에 형성되어 타격체가 측정대상물을 반복 타격할 수 있도록 잡아당겨서 장전시키는 장전수단과; 상기 몸체 후면에 형성되며 상기 타격체가 장전되었을 때 상기 타격체의 위치를 고정시키는 고정수단과 타격을 위해서 고정을 해제하는 타격수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 타격체 뒤에는 신호감지센서가 결합되고 신호감지센서 뒤에는 방향유도기가 형성되고 방향유도기 뒤에는 이송수단이 결합되며 필요에 따라 이송수단에는 나사선을 형성하여 서로 다른 종류의 무게장치가 결합되어 위치를 변경할 수 있도록 구성한다. 이때 무게장치는 상기 이송수단의 나사산에 결합되어 위치이동이 가능하도록 너트 형태 등으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 고정수단은 상기 몸체의 후미에 타격수단과 함께 복합적으로 결합되며 걸림쇠와 스프링 및 힌지핀으로 구성되어 있다. 걸림쇠에는 작은 홀을 형성시키고 그 홀을 통해 힌지핀을 직각으로 관통시켜 몸체의 외부벽에 위치시키고 스프링은 걸림쇠의 한 쪽에 설치하여 걸림쇠의 다른쪽이 스프링에 의해서 아래방향으로 기울어져 있도록 형성한다. 이 때 대상물체를 타격하기 위해 이송수단 끝에 설치된 손잡이 형태의 장전수단을 뒤로 잡아당기면 이송수단에 형성된 걸림홈이 걸림쇠와 만나 고정되고(고정수단) 타격을 위해서는 걸림쇠의 스프링이 설치된 부분을 눌러주면(타격수단) 이송수단이 대상물체를 통해 발사되면서 타격체가 대상물체를 타격하게 되는 구성을 특징으로 한다. 상기 이송수단에는 걸림홈을 일정간격으로 여러 개 형성시켜 걸림쇠가 서로 다른 걸림홈에 고정될 수 있도록 구성하여 타격력의 크기를 변화시킬 수 있도록 구성할 수 있다. 상기 이송수단의 발사에 의해서 타격체가 대상물체를 타격한 후 반복적 연속타격이 이루어지도록 구성하기 위하여 다수개의 스프링을 조합하여 형성할 수 있으나 본 발명에서는 두 개의 스프링(제1 스프링, 제2 스프링)으로 구성된 타격시스템을 대상으로 설명한다. 대상물체 타격 후 연속적인 반복타격이 이루어지도록 하기 위하여 이송수단이 두 개의 스프링을 통해 관통되도록 형성하되 두 개의 스프링은 이동장치에 결합된 분리장치에 의해서 분리토록 하고 상기 몸체 내의 관통홀에 위치토록 구성한 후,너트장치를 이용하여 관통홀의 좌우를 구속시킨다. 이 때 상기 스프링들은 각각 좌.우 양단에서 고정상태 또는 자유상태 둘 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 물론 이 때 상기 이송수단이 통과할 수 있는 관통홀이 너트에 형성되도록 구성한다. 상기 이송수단에는 나사선을 형성하고 상기 분리장치가 나사선에 너트형태로 결합되어 위치를 변경토록 구성하여 제1 스프링과 제2 스프링의 길이를 달리하여 타격력의 크기를 변화시킬 수 있도록 구성할 수 있음을 특징으로 한다. 물론 분리장치가 일정한 위치에 고정되도록 구성할 수도 있다. 대상물체를 타격하기 위해서 이송수단의 끝에 설치된 손잡이 형태의 장전 수단을 뒤로 잡아당기면 제2 스프링이 압축된 상태에서 이송수단에 형성된 걸림홈이 걸림쇠와 만나 고정되고 걸림쇠의 스프링이 설치된 부분을 눌러주면 이송수단이 대상물체를 통해 발사되면서 타격체가 대상물체를 타격하게 된다. 이 때 타격은 매우 짧은 시간 내에 이루어지며 타격 후 반발력과 제1 스프링과 제2 스프링의 상호작용으로 인하여 슈미트 해머와 같은 일회성 타격인 아닌 연속적 반복타격이 일어나는 특징이 있다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 신호측정부는 타격장치의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 충격력 또는 사운드를 연속적으로 시간에 따라 신호로서 측정하고 기록할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 신호측정부는 마이크로폰, 사운드카드, 사운드신호 분석프로그램으로 형성되어 있으며, 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 사운드는 마이크로폰 및 사운드카드를 통해 입력되어 사운드신호 분석프로그램에서 사운드신호의 크기를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 신호측정부에서 측정되는 사운드 신호는 음압이나 데시벨(dB)의 사운드의 크기를 나타낼 수 있는 지표 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 신호측정부는 신호감지센서, 데이터수집카드, 충격력 분석프로그램으로 형성되어 있으며, 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복적인 반복타격으로부터 발생하는 충격력은 신호감지센서 및 데이터수집카드를 통해 입력되어 충격력 분석프로그램에서 충격력의 크기를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비는 상기 신호측정부에서 측정되는 충격력 신호는 힘의 크기를 나타낼 수 있는 지표 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 강도산정부는 신호측정부에서 측정되고 기록된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하고 기록할 수 있도록 강도산정 프로그램으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 강도산정부는 상기 신호에너지를 계산할 때 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생한 각 시간에 해당하는 신호를 제곱한 후 신호발생 전체시간에 대하여 적분하여 계산되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 강도산정부는 상기 신호에너지를 계산할 때 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생한 각 시간에 해당하는 신호를 신호발생 전체시간에 대하여 절대값으로 적분하여 계산되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비는 상기 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식은 상기 측정대상물의 재질 및 공시체의 크기와 사용하는 타격체의 직경 및 이동거리와 신호측정 장치의 종류에 관련되어 연산되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 강도표시부는 강도산정부에서 측정되고 기록된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 먼거리 무선통신을 필요로 하는 경우에는 무선 통신용 모듈을 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 상기 신호측정부, 강도산정부, 강도표시부가 상호 유기적으로 일괄처리 프로그램을 통해 실행되도록 구성하고 전력의 공급을 위한 에너지 충전장치와 유선 또는 무선으로 구성된 신호 연결장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장측정 방법은 타격장치, 신호측정부, 강도산정부, 강도표시부로 구성된 현장 측정 장비의 타격장치의 전면을 측정대상물에 밀착하여 위치하도록 준비하는 현장측정 준비단계(S1)와, 타격장치의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때가지 타격이 이루어지도록 하는 상기 측정대상물 타격단계(S2)와, 타격장치의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 연속적 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 신호측정부에서 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 기록하는 신호 측정단계(S3)와, 측정된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도 산정단계(S4)와, 산정된 강도를 강도표시부를 통해 디지털 값으로 나타내는 강도 표시단계(S5)로 구성되고 상기 타격체는 일정한 위치에서 탄성스프링의 탄성력에 의해 전면에 위치한 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격에너지가 없어질 때까지 반발에 의한 연속적인 반복타격을 할 수 있도록 구성되어 측정대상물의 강도와 직접적 관계가 있는 에너지 감쇄특성을 파악할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 비파괴강도 현장측정장치를 현장에 적용함에 있어서 사람이 접근하기 용이한 위치에서는 사람이 직접 현장측정을 수행할 수 있지만 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 위치(높은 빌딩외벽이나 고가대교 천정부, 지중 대형 공동구조물, 수중 아래 구조물, 원자력 시설물 등)에서는 드론이나 수중이동용 장치에 탑재하여 구조물의 강도를 비파괴적으로 신뢰성있게 측정할 수 있도록 구성할 수 있다. 이 때 드론이나 수중이동용 장치에 탑재된 비파괴강도 현장측정장치에서 강도를 측정하고 저장하여 향후 사람이 파악하게 할 수도 있지만 무선통신 방식을 이용하여 드론이나 수중이동용 장치에서 측정한 강도 값을 사무실이나 먼거리에 있는 사람이 컴퓨터나 모바일 장치를 이용하여 직접 파악할 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명은, 현장에서 측정 대상물을 타격장치에 의해 초기타격 후 타격 에너지가 없어질 때까지 반발에 의한 반복 타격이 연속적으로 이루어지고, 타격 시 발생되는 신호를 바탕으로 상기 측정 대상물의 강도를 산정하게 되는 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비에 있어서, 상기 타격장치는, 케이싱; 상기 케이싱 내부에 전후진할 수 있도록 설치되어 상기 측정 대상물을 타격함으로써 신호를 발생시키고, 발생된 신호를 측정하는 신호감지센서가 결합된 타격체; 상기 타격체가 전방에 설치되고 상기 케이싱 내부에서 전후진 가능하도록 설치된 작동 로드; 상기 케이싱의 내부 일부가 탄성부로 구획되고 상기 탄성부에 길이 방향을 따라 배치되며, 상기 타격체가 측정 대상물을 타격할 수 있도록 상기 작동 로드를 구동시키는 복수개의 탄성부재; 상기 복수개의 탄성부재 사이에 배치되고 상기 작동 로드에 결합되어 상기 복수개의 탄성부재의 탄성력의 크기를 조절할 수 있도록 설치된 분리판; 상기 작동 로드가 후방으로 이송되어 상기 복수개의 탄성부재 중 일부가 보다 많이 압축된 상태에서 유지될 수 있도록 상기 작동 로드에 형성된 걸림용 홈부에 걸리는 걸림쇠;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 타격체의 후방에 조립되고, 상기 케이싱에 길이 방향을 따라 형성된 가이드 홈에 삽입되는 돌기가 형성되어 상기 타격체의 전후 이송 시 회전을 방지하게 되는 방향 유도기를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 타격체의 후방에는 인접하는 위치에 상기 타격체의 타격 에너지의 크기를 조절할 수 있도록 상기 작동 로드의 나사부에 나사 결합되어 길이 방향을 따라 위치를 조절할 수 있는 중량체를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 분리판은 제1 탄상부재와 제2 탄성부재 사이에 설치되고, 상기 작동 로드에 나사 결합되어 그 위치를 조절할 수 있도록 설치될 수 있다.

이때, 상기 작동 로드에 형성된 걸림용 홈부는 길이 방향을 따라 복수개 형성되어 타격 에너지의 크기를 조절할 수 있다.

이때, 상기 타격체에는 타격시 발생되는 진동 충격에 의한 회전이 방지되도록 회전 방지용 돌기가 형성되고, 상기 케이싱 내부에는 상기 회전 방지용 돌기가 삽입되는 가이드 홈이 형성될 수 있다.

이때, 상기 타격체의 후방에 작동 로드에 조립되는 중량체, 또는 분리판에는 상기 가이드 홈에 삽입되는 상기 회전 방지용 돌기가 형성될 수 있다.

이때, 상기 타격장치가 반복 타격이 가능하도록 상기 작동 로드를 자동으로 당겨 장전 및 발사시키는 자동 타격부가 설치될 수 있다.

이때, 상기 케이싱의 일측에는 전장부를 설치하여 신호에너지를 계산하고, 계산된 신호에너지를 이용하여 강도를 산정할 수 있다.

이때, 상기 전장부는 측정된 결과를 무선으로 송수신하는 무선 송수신 모듈을 포함할 수 있다.

이때, 상기 무선 송수신 모듈을 통하여 자동 타격부를 제어할 수 있다.

이때, 상기 타격장치는 수중 구조물에 적용을 위하여 방수처리될 수 있다.

본 발명은, 타격장치를 포함하는 현장 측정 장비를 측정 대상 위치까지 이동시킨 다음 타격장치를 측정 대상물에 밀착하여 타격을 준비하는 현장측정 준비단계; 상기 타격장치의 타격체가 상기 측정 대상물을 수동 또는 자동으로 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더이상 진행되지 않을 때까지 타격이 이루어지도록 하는 측정 대상물 타격단계; 상기 타격장치의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 연속적 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 신호측정부에서 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 기록하는 신호 측정단계; 측정된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도 산정단계; 상기 강도 산정단계에 의해 연산된 상기 측정대상물의 강도 정보를 표시하거나 무선 송출하는 단계;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 타격장치는 인력이나, 드론 또는 수중 로봇에 탑재되어 타격 위치로 이동될 수 있다.

본 발명은 현장에서 측정대상물의 강도를 측정하기 위해서 현장 측정 장비를 이용하여 측정대상물을 타격할 때 발생하는 신호에너지를 이용하면서 측정된 강도를 측정자가 쉽게 파악할 수 있도록 한 것으로서, 종래의 직접적인 강도측정법의 공시체 준비 및 파괴 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 시간지연성, 현장에서의 시편 채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 줄일 수 있으며, 간접적인 강도측정법의 강도추정의 제약성과 정확한 강도추정이 어렵다는 문제점을 줄일 수 있으며, 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 위치에 있을 경우 또는 수중 구조물을 포함하는 다양한 현장에서 측정대상물에 대한 강도측정의 신뢰성과 현장 적용성을 동시에 높임으로써 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 경제성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 각별한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 타격장치의 사시도이다.
도 2a 도 2b는 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 타격장치의 반단면 사시도와 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 타격장치의 타격이 준비된 상태의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비가 고층 구조물에 적용되는 개념도이다.
도 6은 본 발명에 의한 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비가 지하 구조물에 적용되는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 의한 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비가 수중 구조물에 적용되는 개념도이다.
도 8은 본 발명에 의한 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 전장부의 구성 블록도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 다른 일 실시예에 의한 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비의 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비 및 방법을 설명한다.

본 발명에 일 실시예에 따른 신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비는 현장에서 측정 대상물(1)을 타격장치(10)에 의해 초기타격 후 타격 에너지가 없어질 때까지 반발에 의한 반복 타격이 연속적으로 이루어지고, 타격 시 발생되는 신호를 바탕으로 상기 측정 대상물(1)의 강도를 산정하게 되는 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비이다.

상기 타격장치(10)는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 케이싱(20), 타격체(31), 작동 로드(40), 복수개의 탄성부재(51, 52), 분리판(41), 걸림쇠(60), 신호감지센서(32), 중량체(34), 무선 송출 모듈을 포함할 수 있다.

상기 케이싱(20)은, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 대략 원통형 형태로 이루어진다.

이때, 상기 케이싱(20)은 복수개가 연결되어 이루어질 수 있다. 여기서는 세 개의 케이싱이 연결되어 있다. 즉 상기 케이싱(20)은, 제1 케이싱(21), 제2 케이싱(22), 제3 케이싱(23)이 연결되어 있다.

이때, 3개의 케이싱(21, 22, 23)은 외경은 동일하게 형성되어 있고, 내경은 달리 형성될 수 있다.

이때, 3개의 케이싱(21, 22, 23)은 서로 나사 결합함으로써 조립될 수 있을 것이다. 나사 결합 외에도 다양한 체결 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.

이때, 제1 케이싱(21)은, 제2 케이싱(22)과 나사 결합되어 조립되고, 작동 로드(40)를 안내할 수 있도록 결합 시, 결합 부위에 제1 구속 너트(25)가 함께 조립되어 작동 로드(40)가 케이싱(20) 내부 중앙에서 직선 전후진 작동되도록 조력할 수 있다. 또한 상기 제1 케이싱(21) 내부에는 타격체(31), 신호감지센서(32), 그리고 방향 유도기(33), 그리고 중량체(34)가 위치하게 된다.

이때, 제2 케이싱(22)은 탄성부를 이루게 된다. 상기 제2 케이싱(22)의 전방에는 제1 케이싱(21)이 전술한 바와 같이 조립되어 있고, 상기 제2 케이싱(22)의 후방에는 제3 케이싱(23)이 나사 결합되어 조립된다. 여기서 상기 제2 케이싱(22)과 제3 케이싱(23) 사이에는 제2 구속 너트(26)가 함께 조립되고, 제1 구속 너트(25)와 함께 작동 로드(40)가 케이싱(20) 내부 중앙에서 작동되도록 조력한다. 이때 상기 제2 케이싱(22) 내부에는 2개의 탄성 스프링(51, 52)이 설치되어 있다.

이때, 제3 케이싱(23)은 제2 케이싱(22) 후방에 조립되고, 작동 로드(40)가 관통하며, 동시에 걸림쇠(60)가 설치되어 작동 로드(40)를 이동을 제한할 수 있도록 되어 있다. 즉 작동 로드(40)가 후방으로 이송되어 탄성 스프링(51, 52)에 에너지가 축적된 상태에서 작동 로드(40)가 장전된 상태로 유지시켜 준다. 물론 걸림쇠(60)가 풀리면 작동 로드(40)는 전방으로 발사된다.

상기 타격체(31)는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 케이싱(20) 내부에 직선 전후진할 수 있도록 설치되어 상기 측정 대상물(1)을 타격함으로써 신호에너지를 발생시킬 수 있다.

이때, 상기 타격체(31)의 후방에 조립되고, 상기 제1 케이싱(21)에 길이 방향을 따라 삽입되는 신호선 연결부(32a)가 형성되어 신호감지센서(32)가 조립될 수 있다. 즉 상기 신호선 연결부(32a)가 케이싱 길이 방향을 따라 직선으로 외부 또는 내부로 신호선이 연결될 수 있다.

이때, 상기 타격체(31)는, 도 2를 참고하면, 측면 방향으로 돌출된 회전 방지용 돌기가 형성되고, 상기 회전 방지용 돌기(31a)는 케이싱(20)에 형성된 가이드 홈(20a)에 끼워져 직선으로 안내되는 동시에 타격체(31a)의 회전을 방지한다. 이렇게 타격체(31)의 회전이 방지되기 때문에 반복되는 타격에 의해 타격체(31)와 신호감지센서(32)의 나사 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 방향 유도기(33)는 수평 방향으로 방향 유도용 돌기(33a)가 형성되고, 타격체(31)가 직진으로 이동하는 것을 안내하는 동시에 회전하는 것을 방지할 수 있도록 제1 케이싱(21)에 형성된 가이드 홈(20a)에 상기 방향 유도용 돌기(33a)가 삽입되어 직선 이동을 보장한다.

이때, 상기 타격체(31), 신호감지센서(32), 그리고 방향유도기(33)는 나사 결합에 의해 조립될 수도 있으나, 연속 발생되는 타격 진동에 나사 결합이 풀릴 수 있기 때문에 나사 조립방식 외에 또는 함께 일부가 억지끼움 방식으로 삽입되되 삽입 후 일부가 홈에 걸리는 방식으로 조립 후 빠지지 않도록 할 수도 있다.

이때, 상기 타격체(31a)의 후방에는 인접하는 위치에 상기 타격체(31)의 타격 패턴을 미세 조정할 수 있도록 상기 작동 로드(40)의 나사부(40a)에 나사 결합되어 길이 방향을 따라 위치를 조절할 수 있는 중량체(34)가 설치된다.

이때, 상기 중량체(34)는 상기 작동 로드(40)에 형성된 나사(40a)에 나사 결합되는 너트 형태로 형성될 수 있다. 따라서 나사 결합을 조절함으로써 중량체(34)의 전후방 위치를 조절할 수 있게 된다. 이에 따라 신호에너지 관련 주파수 최적화 세팅 등을 구현하는데 매우 유리하다. 여기서 상기 중량체(34)에도 케이싱의 가이드 홈에 삽입되어 회전을 방지하는 돌기(34a)가 형성될 수 있다. 따라서 중량체는 조립 후 회전이 방지되어 그 위치를 유지함으로써 설계된 값을 항상 유지하게 되어 정확한 신호측정이 가능하게 된다.

상기 작동 로드(40)는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 타격체(31)가 전방에 결합되고 상기 케이싱(20) 내부에서 전후진 가능하도록 설치될 수 있다.

이때, 상기 작동 로드(40)는, 제1, 2 구속 너트(25, 26)에 의해 케이싱(20) 중앙 부분에서 직선 이동될 수 있도록 안내될 수 있다.

이때, 상기 작동 로드(40)의 표면에는 상기 중량체(31)와 관련하여 전방 측에 나사(40a)가 형성될 수 있고, 후방 측에는 걸림쇠(60)가 걸리는 복수개의 걸림용 홈부(40b)가 형성될 수 있다. 또한 후방에는 손잡이(42)가 형성되어 작동 로드(40)를 수동으로 위치 조절할 수 있도록 되어 있다.

이때, 상기 작동 로드(40)는 길이 조절이 가능하도록 형성될 수 있다. 예를 들면 작동 로드(40)는 복수개의 단으로 형성하여 길이를 조절할 수 있을 것이다.

상기 탄성부재는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 케이싱(20)의 내부 일부가 탄성부로 구획되고 상기 탄성부에 길이 방향을 따라 배치되며, 상기 타격체(31)가 타격할 수 있도록 상기 작동 로드(40)를 순간적으로 직진 구동할 수 있다.

이때, 상기 탄성부는 제2 케이싱(22)으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 탄성부재는 복수개의 이루어지는 바, 여기서는 분리판(41)에 의해 분리된 제1, 2 탄성 스프링(51, 52)으로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1, 2 탄성 스프링(51, 52)은 그 양단이 조립 시, 케이스에 설치되어 구속되거나, 또는 자유 상태일 수 있다.

이때, 상기 작동 로드(40)가 후방으로 이동하여 상기 걸림용 홈부(40b) 중 어느 하나가 걸림쇠(60)에 걸리면 작동 로드(40)는 그 위치에서 장전 상태로 되고, 걸림쇠(60)가 해제되면 타격체(31)는 스프링의 탄성 상호작용에 의해서 측정 대상물(1)을 타격하되, 한 번이 아닌 여러 번 타격하게 된다.

상기 분리판(41)은, 상기 제1, 2 탄성 스프링(51, 52) 사이에 배치되고 상기 작동 로드(40)에 결합되어 함께 이동되면서 상기 제1, 2 탄성 스프링(51, 52)을 압축하거나 탄성력을 제공받을 수 있다.

이때 상기 분리판(41)은 상기 작동 로드(40)의 일정 위치에 결합된 상태를 유지하게 되므로 작동 로드(40)가 이동함에 따라 상기 제2 탄성 스프링(52)을 압축할 수 있게 된다.

이때, 상기 분리판(41)은 작동 로드(40)에 나사 결합되어 있기 때문에 그 위치를 조립 시, 가변적으로 작업자가 조절할 수 있음은 물론이다.

이때, 도 2b를 참고하면, 상기 분리판(41) 또한 회전 방지용 돌기(41a)가 케이싱의 가이드 홈(20a)에 삽입되어 조립되도록 함으로써 조립 후 회전을 방지하게 되고, 그 위치를 정확하게 유지하도록 할 수 있다.

상기 걸림쇠(60)는, 상기 작동 로드(40)가 후방으로 이송되어 상기 복수개의 탄성부재(51, 52) 중에 일부가 압축된 상태에서 고정될 수 있도록 상기 작동 로드(40)에 형성된 걸림용 홈부(40b)에 걸리게 된다. 따라서, 상기 걸림쇠(60)가 해제되면 작동 로드(40)는 탄성 스프링(51, 52)의 탄성에너지에 의해 전방으로 발사 및 돌진하여 상기 타격체(31)가 측정대상물(1)을 여러 번 타격하면서 작업을 진행하게 된다.

이때, 상기 걸림쇠(60)는, 제3 케이싱(23)에 힌지 회전할 수 있도록 되어 있고, 후방에는 스프링(61)이 설치되어 전방으로 회전하도록 탄성력을 제공하고, 전방 하부에는 부리 형태로 이루어진 걸림부재(62)가 설치되어 걸림용 홈부(40b)에 걸리도록 되어 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비는, 상기 타격장치(10)를 현장까지 이송시키는 이송수단을 더 포함할 수 있다.

상기 이송수단은 상기 타격장치(10)를 장착하여 실제적으로 현장으로 이동하게 되는 역할을 수행하게 된다.

도 5 내지 도 7을 참고하면, 상기 이송수단은, 도 5를 참고하면 공중에 측정 대상물(1)이 있는 경우에는 드론(100)과 같은 비행체를 사용할 수 있을 것이고, 도 6을 참고하면, 지하에 측정 대상물(2)이 있는 경우에도 드론(100)을 활용하거나 이송 로봇과 같은 로봇 장비를 이용할 수 있을 것이다. 또한 도 7을 참고하면, 수중에 측정 대상물(3)이 있는 경우에는 잠수정(100) 등에 타격장치(10)를 장착하여 측정 작업을 진행할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비는, 상기 타격장치에 의해 이루어지는 타격 신호를 무선으로 송출하는 무선 송출 모듈을 포함할 수 있을 것이다. 즉 무선 송출 모듈이 없는 경우에는 상기 타격장치가 이송수단에 의해 복귀한 다음 그 정보를 직접 타격장치로부터 얻을 수 있으나, 무선 소율 모듈 있는 경우에는 그 결과물을 즉시 수신하여 검토할 수 있을 것이고, 만약 측정이 잘못되었으면 다시 측정을 진행하거나 다른 방향에서 진행하는 등의 대책을 바로 적용할 수 있게 된다.

도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 측정장치는, 타격체가 상기 측정대상물을 초기 타격할 때와 반발작용에 의한 연속적인 반복타격을 할 때 발생하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 시간에 따라 측정하고 기록하는 신호측정부(200)와, 상기 신호측정부(200)에 의해 측정된 신호로부터 신호에너지를 연산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도산정부(300)와, 상기 강도산정부(300)를 통해 산정된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시하는 강도표시부(400)와, 먼 거리 정보전달을 위해서 무선통신부(500)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 신호측정부(200), 강도산정부(300), 강도표시부(400), 통신부(500)는, 도 1을 참고하면, 케이싱(20) 측면에 전장부(80)로 배치 및 설치될 수 있다. 또한 전장부(80)에는 디스플레이 화면(81)이 설치되어 값을 표시할 수 있다.

한편, 도 9를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 전번 실시예에서 작동 로드(40)의 후방 부분의 구성을 달리하여 자동 타격이 가능한 장치로 다른 실시예를 보여준다.

상기 측정장치는, 도 9를 참고하면, 케이싱(120), 자성체(152), 작동 스크류(150), 기어 세트(160), 구동 모터(170)를 더 포함할 수 있다.

상기 케이싱(120)은 전방의 케이싱(20)과 일체로 형성될 수 있으며, 드론 등의 이송수단에 타격 대상물까지 이송될 것이다.

이때, 상기 케이싱(120)은 금속제로 제작하거나 합성수지제를 사용할 수 있음은 물론이다.

이때, 케이싱(120) 전방은 작동 로드 후단판이 전후진할 수 있도록 되어 있고, 중앙 부분에는 상기 작동 스크류(150)의 가이드 홈(151)에 삽입되는 가이드(122)가 내측에 형성되어 있다. 또한, 상기 후단판의 후진 거리를 제한하는 역할도 가이드(122) 수행한다.

상기 후단판은, 상기 작동 로드(40)의 후방에 결합되고 상기 작동 로드(40)와 함께 상기 케이싱(120) 내부에서 전후진하며 후진 시 케이싱(120) 내측면에 형성된 가이드(122)에 걸리게 된다.

이때, 상기 후단판은 강철재로 이루어져 자력에 반응할 수 있도록 되어 있으며 작동 로드(40)에 조립될 수 있다.

상기 작동 스크류(150)는, 상기 후단판의 후방에 자력에 의해 붙을 수 있도록 자성체(152)가 구비되고 몸체에는 길이 방향을 따라 케이싱(120)에 형성된 가이드(122)가 삽입되는 가이드 홈(151)이 형성되어 길이 방향을 따라 전후진할 수 있다.

이때, 상기 작동 스크류(150)는 가이드(122)가 가이드 홈(151)에 끼워져 있기 때문에 회전될 수 없고 전후진만 가능할 수 있다.

이때, 상기 작동 스크류(150)의 표면에는 나사가 형성되고, 출력기어(160) 중앙의 나사와 맞물리게 된다. 여기서, 이러한 기어 세트로서 유성기어 세트를 적용할 수도 있을 것이다.

상기 기어 세트(160)는, 상기 작동 스크류(150)가 물리는 출력기어가 구비되고, 구동 모터(170)의 구동력이 피니언을 통해 출력기어에 전달되어 출력기어가 회전함에 따라 작동 스크류(150)가 전후진하도록 상기 케이싱(120) 내부에 고정될 수 있다.

이러한 구동 모터의 구동력과 자력을 이용한 반복될 수 있는 자동 타격 구성은 전술한 실시예에서 후방의 걸림쇠 부분에 응용하여 설치가 가능할 것이다. 즉 타격을 위한 작동체를 당기는 힘을 제공하는 기술 구성을 접목하여 구성할 수도 있을 것이다.

또한, 여기서는 자동 타격의 구동력으로 구동 모터를 제시하고 있지만 구동 모터 대신에 공압 실린더 등을 충분히 고려할 수 있을 것이다. 이 경우 공압 실린더가 작동체를 후방으로 당기고 자력 등을 이용하여 연결이 끊어지도록 하면 본 실시예에서처럼 자동으로 작동체가 발사되어 여러 번 반복하여 타격이 가능하고 더욱 정확한 측정 결과를 기대할 수 있을 것이다.

한편, 도 10을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정장치가 도시되어 있다. 타격체 후방에서 작동 로드를 구동하는 방식이 다른 실시예이다.

타격체가 여러 번 타격하는 것이 측정에서 바람직한 바, 여러 번 타격을 위하여 작동 로드(40)를 후방으로 당긴 후, 당기는 힘을 해제하여 타격체가 측정 대상물을 자동 타격하고, 이를 반복하도록 구성된 것이다.

상기 작동 로드(40)의 후방에는 직경이 축소된 축경부(242a)가 형성되고, 그로부터 후미에는 테이퍼부(242)가 형성되어 있다.

이때, 상기 작동 로드(40)의 후방에는 케이싱(220) 내부에 리니어 액추에이터(270)가 설치되어 있고, 리니어 액추에이터(270)의 작동단(271)에는 고리 형태의 걸림부(280)가 형성되어 있다.

이때, 걸림부(280)는 유압, 공압, 전기모터 등에 의해 구동되어 벌어지거나 다물어지도록 작동될 수 있다.

이때, 상기 리니어 액추에이터(270) 대신, 유압 실린더, 공압 실린더 등이 채용될 수도 있을 것이다.

상기 리니어 액추에이터(270)의 작동단(271)이 전후진하게 되면, 걸림부(280)가 다물어지거나 벌어지면서 작동 로드(40)를 후방으로 당긴 다음 놓게 되면 자동 타격이 이루어질 수 있다. 물론 이러한 방식을 여러 번 반복하여 반복 타격이 가능하게 된다.

한편, 도 11을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정장치가 도시되어 있다. 타격체 후방에서 작동 로드(40)를 구동하는 방식이 다른 실시예이다.

전술한 실시예와 마찬가지로, 타격체가 여러 번 타격하는 것이 측정에서 바람직한 바, 여러 번 타격을 위하여 작동 로드(40)를 후방으로 당긴 후, 당기는 힘을 해제하여 타격체가 측정 대상물을 자동 타격하고, 이를 반복하도록 구성된 것이다.

상기 작동 로드(40)의 후방에는 직경이 축소된 축경부(342a)가 형성되고, 그로부터 후미에는 테이퍼부(342)가 형성되어 있다.

상기 작동 로드(40) 후방에는 케이싱(320) 내부에 리니어 액추에이터(370)가 고정 설치되어 있고, 그 작동단(371)에는 걸림부(380)가 형성되어 있다.

이때, 상기 걸림부(380)는 작동단(371)에 고정된 고정판에 회전 가능하게 고정되어 있다.

이때, 상기 걸림부(380)의 전방에는 걸림쇠(381)가 형성되고, 중앙에는 회전축(382)이 형성되어 고정판에 대하여 회전할 수 있도록 되어 있으며, 회전축(382) 후방에는 작동단(371)에 일단이 고정된 스프링(383)이 설치되어 있고, 스프링(383)에 의해 걸림부(280)는 회전축(382)에 대하여 도 11을 기준으로 시계 반대 방향으로 탄성력을 제공한다.

이때, 상기 걸림부(280) 최후방에는 해제부(384)가 형성되어 있고, 해제부(384)는 리니어 액추에이터(370)에 형성된 해제버튼(372)에 접하게 되면 회전축(382)을 중심으로 걸림부(380) 전체가 시계방향으로 약간 회전하게 된다.

따라서, 리니어 액추에이터(370)의 작동단(371)이 전진하게 되면 걸림쇠(381)가 테이퍼부(342)를 타고 올라가 결국에는 축경부(342a)에 스프링(383)의 탄성력에 의해 걸리게 된다. 그 후, 리니어 액추에이터(370)의 작동단(371)이 후진하게 되면 작동 로드(400를 후방으로 당겨오게 된다. 작동단(3710이 최후방으로 후진되어 걸림부(380)의 해제부가 해제 버튼(372)에 이르게 되면 걸림부(380)는 전체적으로 시계 반대 방향으로 회전하여 걸림쇠(381)가 축경부(342a0로부터 벗어나 작동 로드(40)는 스프링(383)의 탄성력에 의해 전진하여 타격체가 측정 대상물을 타격하게 된다. 이와 같은 방식을 반복하여 반복 타격 및 측정이 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 에너지를 이용한 비파괴 강도 현장측정 방법은, 타격장치를 포함하는 현장 측정 장비를 이송수단에 탑재하여 측정 대상물까지 이동한 다음 타격장치의 전면을 측정 대상물에 밀착하여 위치하도록 준비하는 현장측정 준비단계와, 상기 타격장치의 타격체가 상기 측정 대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 타격이 이루어지도록 하는 측정 대상물 타격단계와, 상기 타격장치의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 연속적 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 신호측정부에서 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 기록하는 신호 측정단계와, 측정된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도 산정단계와, 상기 강도 산정단계에 의해 연산된 상기 측정대상물의 강도 정보를 무선으로 송출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1, 2, 3 : 측정 대상물
10 : 타격장치 20 : 케이싱
21 : 제1 케이싱 22 : 제2 케이싱
23 : 제3 케이싱 25 : 제1 구속 너트
26 : 제2 구속 너트 31 : 타격체
32 : 신호감지센서 33 : 방향 유도기
34 : 중량체 40 : 작동 로드
41 : 분리판 51 : 제1 탄성 스프링
52 : 제2 탄성 스프링 80 : 전장부
81 : 디스플레이 화면 100 : 이송 수단
150 : 작동 스크류 152 : 자석
160 : 기어세트 170 : 모터
270, 370 : 리니어 액추에이터 271, 371 : 작동단
280, 380 : 걸림부 200 : 신호측정부
300 : 강도산정부 400 : 강도표시부
500 : 통신부

Claims

현장에서 측정 대상물을 타격장치에 의해 초기타격 후 타격 에너지가 없어질 때까지 반발에 의한 반복 타격이 연속적으로 이루어지고, 타격 시 발생되는 신호를 바탕으로 상기 측정 대상물의 강도를 산정하게 되는 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비에 있어서,
상기 타격장치는,
케이싱;
상기 케이싱 내부에 전후진할 수 있도록 설치되어 상기 측정 대상물을 타격함으로써 신호를 발생시키고, 발생된 신호를 측정하는 신호감지센서가 결합된 타격체;
상기 타격체가 전방에 설치되고 상기 케이싱 내부에서 전후진 가능하도록 설치된 작동 로드;
상기 케이싱의 내부 일부가 탄성부로 구획되고 상기 탄성부에 길이 방향을 따라 배치되며, 상기 타격체가 측정 대상물을 타격할 수 있도록 상기 작동 로드를 구동시키는 복수개의 탄성부재;
상기 복수개의 탄성부재 사이에 배치되고 상기 작동 로드에 결합되어 상기 복수개의 탄성부재의 압축력의 크기를 조절할 수 있도록 설치된 분리판;
상기 작동 로드가 후방으로 이송되어 상기 복수개의 탄성부재 중 일부가 보다 많이 압축된 상태에서 유지될 수 있도록 상기 작동 로드에 형성된 걸림용 홈부에 걸리는 걸림쇠; 및
상기 타격체의 후방에 조립되고, 상기 케이싱에 길이 방향을 따라 형성된 가이드 홈에 삽입되는 돌기가 형성되어 상기 타격체의 전후 이송 시 회전을 방지하게 되는 방향 유도기를 포함하는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 타격체의 후방에는 인접하는 위치에 상기 타격체의 타격 에너지의 크기를 조절할 수 있도록 상기 작동 로드의 나사부에 나사 결합되어 길이 방향을 따라 위치를 조절할 수 있는 중량체를 더 포함하는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제1 항에 있어서,
상기 분리판은 제1 탄상부재와 제2 탄성부재 사이에 설치되고, 상기 작동 로드에 나사 결합되어 그 위치를 조절할 수 있도록 설치된, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제1 항에 있어서,
상기 작동 로드에 형성된 걸림용 홈부는 길이 방향을 따라 복수개 형성되어 타격 에너지의 크기를 조절할 수 있는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제1 항에 있어서,
상기 타격체에는 타격시 발생되는 진동 충격에 의한 회전이 방지되도록 회전 방지용 돌기가 형성되고, 상기 케이싱 내부에는 상기 회전 방지용 돌기가 삽입되는 가이드 홈이 형성된, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제6 항에 있어서,
상기 타격체의 후방에 작동 로드에 조립되는 중량체, 또는 분리판에는 상기 가이드 홈에 삽입되는 상기 회전 방지용 돌기가 형성된, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제1 항에 있어서,
상기 타격장치가 반복 타격이 가능하도록 상기 작동 로드를 자동으로 당겨 장전 및 발사시키는 자동 타격부가 설치된, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제1 항에 있어서,
상기 케이싱의 일측에는 전장부를 설치하여 신호에너지를 계산하고, 계산된 신호에너지를 이용하여 강도를 산정하고, 산정된 강도를 표시하도록 하는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제9 항에 있어서,
상기 전장부는 측정된 결과를 무선으로 송수신하는 무선 송수신 모듈을 포함하는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제10 항에 있어서,
상기 무선 송수신 모듈을 통하여 자동 타격부를 제어하는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제1 항에 있어서,
상기 타격장치는 수중 구조물에 적용을 위하여 방수처리된, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장 측정 장비.
제1 항에 따른 타격장치를 이용한 비파괴 강도 현장측정 방법으로서,
상기 타격장치를 포함하는 현장 측정 장비를 측정 대상 위치까지 이동시킨 다음 타격장치를 측정 대상물에 밀착하여 타격을 준비하는 현장측정 준비단계;
상기 타격장치의 타격체가 상기 측정 대상물을 수동 또는 자동으로 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더이상 진행되지 않을 때까지 타격이 이루어지도록 하는 측정 대상물 타격단계;
상기 타격장치의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 연속적 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 신호측정부에서 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 기록하는 신호 측정단계;
측정된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도 산정단계;
상기 강도 산정단계에 의해 연산된 상기 측정대상물의 강도 정보를 표시하거나 무선 송출하는 단계;
를 포함하는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장측정 방법.
제13 항에 있어서,
상기 타격장치는 인력이나, 드론 또는 수중 로봇에 탑재되어 타격 위치로 이동되는, 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장측정 방법.