KR102517365B1 - 추진비행 모듈에 의한 자력 이동이 가능한 유도자기장 형성-유도전압 측정식 스마트 텐던진단장치, 및 이를 이용한 텐던진단방법 - Google Patents
추진비행 모듈에 의한 자력 이동이 가능한 유도자기장 형성-유도전압 측정식 스마트 텐던진단장치, 및 이를 이용한 텐던진단방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 강봉, 철사, 철근 등의 선재(線材)가 복수개로 집합되어 다발을 이루고 있으며 교량의 케이블, 인장보강을 위한 보강재 등으로 사용되는 텐던에 대하여 유도자기장을 인가하여, 텐던의 손상이나 또는 텐던 내의 긴장응력(단면력)의 변화로 인하여 발생하는 유도자기장의 변화 및/또는 그로 인한 유도전압을 측정하고, 이를 기반으로 텐던의 손상여부를 판단하거나, 또는 텐던의 단면력 크기 및 변화를 측정함으로써 텐던을 진단하여 텐던의 상태를 파악하되, 추진비행 모듈을 구비하고 있어서 추진비행 모듈에 의한 추진력에 의해 자력으로 텐던을 따라 이동하면서 텐던의 상태를 파악하여 진단할 수 있으며, 긴급제동 모듈을 구비하여 불측의 상황에서 이동방향과 반대로 후퇴하는 것을 방지하여 안전사고를 예방할 수 있는 "텐던진단장치"와, 이를 이용한 "텐던진단방법"에 관한 것이다.
Description
본 발명은 사장교, 현수교 등과 같이 케이블 교량에 구비되어 하중을 지지하는 케이블에 사용되거나 기타 다양한 용도로 긴장력을 도입하기 위하여 사용되는 텐던(tendon)의 상태를 모니터링하여 진단하기 위한 기술에 관한 것으로서, 구체적으로는 강봉, 철사, 철근 등의 선재(線材)가 복수개로 집합되어 다발을 이루고 있으며 교량의 케이블, 인장보강을 위한 보강재 등으로 사용되는 텐던에 대하여 유도자기장을 인가하여, 텐던의 손상이나 또는 텐던 내의 긴장응력(단면력)의 변화로 인하여 발생하는 유도자기장의 변화 및/또는 그로 인한 유도전압을 측정하고, 이를 기반으로 텐던을 진단하여 텐던의 상태를 파악하는 텐던진단장치에서 추진비행 모듈을 더 구비하고 있어서, 추진비행 모듈에 의한 추진력에 의해 자력으로 텐던을 따라 측정이동방향으로 이동하면서 텐던의 상태를 파악하여 진단할 수 있으며, 더 나아가 긴급제동 모듈을 구비하여 불측의 상황에서 측정이동방향과 반대로 후퇴하는 것을 방지하여 안전사고를 예방할 수 있는 "텐던진단장치"와, 이를 이용한 "텐던진단방법"에 관한 것이다.
사장교, 현수교 등과 같은 케이블 교량에 설치된 케이블을 이루거나 또는 기타 다른 형식의 교량이나 거더에 긴장력을 도입하기 위한 텐던(tendon/ 강재 긴장재)의 부식 내지 손상 여부 등을 파악하기 위한 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-2178721호를 통해서는 유도전압 측정을 이용한 텐던의 손상 탐지 기술에 제안되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-2275062호, 제10-2292726호, 제10-2312616호 등을 통해서는 이러한 기술에 기반하여 현장에서 적용할 수 있도록 구체화된 텐던진단장치가 제안되어 있다. 도 1에는 대한민국 등록특허 제10-2275062호의 텐던진단장치(100)에 대한 개략도가 도시되어 있고, 도 2에는 대한민국 등록특허 제10-2292726호의 텐던진단장치(100)에 대한 개략도가 도시되어 있다. 해외의 관련 기술로는 일본 공개특허 특개2020-183897호가 있으며, 위와 같은 텐던진단장치로부터 측정된 데이터에 대하여 딥러닝 방식의 인공지능 학습 모델을 이용하여 덕트의 공동을 정확히 탐지하는 매우 유용한 기술이 대한민국 등록특허 제10-2241879호를 통해서 공지되어 있다.
일반적으로 실제 현장에서 텐던은 종방향으로 길게 연장되어 있는 상태에 있으므로, 상기한 텐던진단장치를 이용하여 텐던을 진단하기 위해서는 텐던진단장치가 텐던이 연장되는 방향으로 텐던을 따라 용이하게 이동하면서 유도자기장 인가 및 유도전압 측정에 의한 텐던의 진단 작업이 수행되어야 한다. 편의상 텐던의 진단을 위해 텐던진단장치가 텐던을 따라 이동하는 방향을 "측정이동방향"이라고 기재한다.
특히 사장교의 케이블의 경우에는 텐던에 의해 만들어진 케이블이 교량 경간의 일측단에서부터 시작하여 주탑까지 경사지게 배치되므로 텐던진단장치의 측정이동방향이 상향 경사를 가지게 되는데, 이렇게 텐던진단장치를 상향 경사를 따라 계속 이동시키면서 텐던 진단 작업을 수행하는 것은 매우 어렵고 비효율적인 작업이 된다. 무엇보다도 케이블 교량의 경우에는 교량의 주탑이 수십m의 높이에 이를 수 있고, 이 경우 주탑 부근에서는 수십m의 높이에서 교량 케이블을 따라 텐던진단장치를 이동시켜야 하는 상황이 발생하게 되는데, 이 때 작업자가 수작업에 의해 텐던진단장치를 교량 케이블을 따라 이동시키려면 결국 수 십m에서 작업자가 고소작업을 수행하여야 하며, 그만큼 작업 위험성이 커지는 문제점이 있다. 위에서 예시한 교량 케이블의 경우 이외에도 진단 대상이 되는 텐던이 고소에 위치하거나 기타 텐던진단장치를 텐던에 설치하여 그 텐던진단장치를 원하는 방향으로 이동시키기가 매우 곤란한 상황이 발생할 수 있다.
또한 경사지게 배치된 교량 케이블의 경우, 텐던진단장치는 낮은 위치에서 텐던에 설치되고, 상향 경사방향을 따라서 텐던진단장치가 상승하면서 이동하게 된다. 이 때 불측의 상황으로 인하여 텐던진단장치가 원래의 측정이동방향과 반대로 후퇴하게 되면 자칫 안전사고가 발생할 수 있다.
텐던진단장치에는 텐던의 외면에 밀착되는 바퀴가 존재하지만, 텐던진단장치의 규모가 커져서 그 무게가 증가하게 되면 바퀴와 텐던에서 미끄러짐이 발생할 수 있으며, 작업자가 직접 텐던진단장치를 이동시키데에 상당한 힘이 들게 되는 바, 작업자의 인력에 의해 텐던진단장치를 이동시키는 것에는 한계가 있을 수밖에 없다. 위와 같은 문제점은 비단 케이블 교량의 경우에만 국한되는 것이 아니라, 경사지게 설치된 텐던이나, 작업자가 접근하기 어려운 구간을 가지는 텐던의 경우에도 동일하게 발생하는 것이다.
본 발명은 위와 같은 문제적 상황에 효율적으로 대처하기 위하여 개발된 것으로서, 텐던이 연장되는 종방향으로 텐던과 평행한 형태의 유도자기장을 인가하고, 텐던의 손상이나 텐던의 단면력 변화로 인한 유도자기장의 변화 및/또는 그로 인한 유도전압을 정밀하게 측정함으로써 텐던의 상태를 파악하여 진단하는 텐던진단장치에 대하여, 텐던진단장치가 자체적인 추진력에 의해 텐던을 따라 용이하게 이동하면서 텐던 진단 작업을 효율적으로 수행할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 종방향으로 길게 연장되어 경사지게 배치되어 있는 교량 케이블의 텐던과 같이 경사지거나 작업자의 접근이 어려운 텐던에 대해서도, 텐던을 따라 텐던진단장치를 용이하게 이동시키면서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있으며, 특히 작업자가 접근하기 어렵거나 위험한 고소에서도 용이하게 텐던진단장치를 이동시켜서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있게 함으로써 고소(高所) 작업과 같이 어렵거나 힘든 작업을 최소화시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더 나아가 본 발명은 텐던진단장치가 불측의 상황으로 인하여 측정이동방향과 반대로 후퇴하는 것을 즉각적으로 저지함으로써 안전사고가 발생하는 것을 예방할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 텐던진단장치의 규모가 커져서 그 무게가 증가하더라도, 텐던에서의 슬립 없이 안정적으로 그리고 용이하게 이동시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 중공을 가지며 종방향으로 연장된 원통부재의 본체, 상기 본체에 원주방향으로 감겨져 있는 서치코일, 유도자기장을 형성하는 복수개의 자기장 형성체, 및 상기 자기장 형성체의 단부가 결합되도록 본체의 종방향 양단면에 구비되는 단부연결링을 포함하며; 상기 본체의 종방향 전방단부에 결합 구비되는 결합 링부재, 상기 결합 링부재의 외측에 복수개로 구비되는 연결프레임, 및 상기 연결프레임의 자유단부에 구비되어 추진력을 발생시키는 추진체를 포함하여 구성된 추진비행 모듈을 구비하여; 텐던의 외부를 감싸도록 설치되고 솔레노이드 코일에 전압을 인가하여 유도자기장을 형성한 상태에서, 추진비행 모듈에서 발생하는 자체적인 추진력에 의해 텐던을 따라 추진이동방향으로 이동하면서 텐던의 단면력 변화 또는 텐던의 손상으로 인한 유도자기장의 변화에 따른 유도전압을 서치코일에 의해 측정하여 텐던을 진단하는 것을 특징으로 하는 텐던진단장치가 제공된다.
또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 텐던의 손상 발생 여부, 손상 정도 및 손상 발생 위치를 파악하기 위한 텐던진단방법으로서, 상기한 본 발명의 텐던진단장치를 텐던에 설치하여 측정이동방향으로 이동시키면서 텐던의 단면력 변화 또는 텐던의 손상으로 인한 유도자기장의 변화에 따른 유도전압을 서치코일에 의해 측정하여 텐던의 손상 발생 여부, 손상 정도 및 손상 발생 위치를 파악하게 되는 것을 특징으로 하는 텐던진단방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 텐던진단장치에는 추진비행 모듈이 결합된 단부와 종방향으로 반대쪽에 위치하는 단부에는 접철되도록 구비되어 텐던진단장치의 중공 방향으로 접혀지거나 그 반대로 펴지는 형태로 작동하는 스톱퍼 부재를 포함하여 구성된 긴급제동 모듈이 구비되어 있으며, 텐던진단장치의 측정이동방향 전방에 이동을 방해하는 장애상태가 존재하여 텐던진단장치의 진행을 멈추어야 하는 상황, 추진비행 모듈의 추진력이 소실되는 상황, 또는 텐던진단장치의 상향이동에 충분하지 못한 추진력만을 발휘하는 상황에서는, 스톱퍼 부재가 텐던진단장치의 중공 방향으로 더욱 접혀지면서 텐던의 외면에 밀착되어 가압력을 작용하면서 텐던을 움켜쥐는 형태로 되어서 텐던진단장치의 이동을 중지시키게 되는 구성을 가질 수 있다. 이 때, 긴급제동 모듈에서 스톱퍼 부재는 동력장치에 의해 그 접철 작동이 이루어지도록 텐던진단장치의 단부에 결합되어 있는 구성을 가질 수도 있고, 이와 달리 긴급제동 모듈의 스톱퍼 부재가 동력장치 없이 단순히 힌지구조로 텐던진단장치의 단부에 결합되어 있는 구성을 가질 수도 있다.
더 나아가 본 발명에 있어서, 추진비행 모듈의 추진체가 연결프레임에 대하여 회전가능하게 결합 설치되어 있어서, 추진체가 연결프레임에 대하여 회전하게 되면 추진체에 의해 만들어지는 추진력의 방향이 변화될 수도 있고, 이와 별도로 또는 이와 병행하여 연결프레임 자체가 결합 링부재에 대하여 회전가능하게 결합 설치되어 있어서, 연결프레임이 결합 링부재에 대하여 회전하게 되면 추진체에 의해 만들어지는 추진력의 방향이 변화될 수도 있다.
본 발명의 텐던진단장치는 추진비행 모듈을 구비하고 있어서 자체적인 추진력에 의해 텐던을 따라 측정이동방향으로 자력 이동할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 텐던진단장치가 텐던에 설치되어 텐던이 연장되는 종방향으로 텐던과 평행한 형태의 유도자기장을 인가하고, 텐던의 손상이나 텐던의 단면력 변화로 인한 유도자기장의 변화 및/또는 그로 인한 유도전압을 정밀하게 측정함으로써 텐던의 상태를 파악하여 진단하되, 텐던진단장치가 자체적인 추진력에 의해 텐던을 따라 용이하게 이동하면서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있게 되는 장점이 있다.
특히, 본 발명을 종방향으로 길게 연장되어 경사지게 배치되어 있는 교량 케이블의 텐던과 같이 상향 경사지거나 또는 작업자가 텐던을 따라 이동하기 어려운 상황에 존재하는 텐던에 적용하였을 경우에도, 텐던을 따라 텐던진단장치를 용이하게 이동시키면서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있으며, 작업자가 접근하기 어렵거나 위험한 고소에서도 용이하게 텐던진단장치를 이동시켜서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있게 되어 고소(高所) 작업처럼 위험하거나 어려운 작업을 작업자가 직접 수행하는 것을 최소화시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
본 발명은 긴급 제동 작동을 수행하는 긴급제동 모듈을 구비하고 있으므로, 텐던진단장치가 원래의 측정이동방향과 반대방향으로 후퇴하는 것을 방지하거나 억제할 수 있게 되고, 그에 따라 텐던의 진단 작업 수행 중에 위험한 안전사고가 발생하는 것을 효율적으로 예방할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.
또한 본 발명에 의하면, 텐던진단장치의 규모가 커져서 그 무게가 증가하더라도, 텐던에서의 슬립(slip) 없이 안정적으로 그리고 용이하게 이동시킬 수 있게 되는 장점을 가진다.
도 1은 대한민국 등록특허 제10-2275062호의 텐던진단장치에 대한 개략도이다.
도 2는 대한민국 등록특허 제10-2292726호의 텐던진단장치에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 텐던진단장치가 텐던으로 이루어진 케이블에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 텐던진단장치를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 6은 측정이동방향에서 후방을 향하여 바라본 본 발명의 텐던진단장치의 개략적인 평면도이다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 텐던진단장치에서 추진비행 모듈을 분리한 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 텐던진단장치에서 추진비행 모듈을 분리한 상태를 측정이동방향에서 후방을 향하여 바라본 상태의 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 텐던진단장치에서 추진력의 발생 방향이 바뀌도록 연결프레임에 결합된 추진체가 회전한 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 텐던진단장치에서 추진력의 발생 방향이 바뀌도록 연결프레임 자체가 결합 링부재에 대하여 회전한 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 12는 긴급제동 모듈이 회동하는 상태를 보여주는 도 4의 원 M부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 2는 대한민국 등록특허 제10-2292726호의 텐던진단장치에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 텐던진단장치가 텐던으로 이루어진 케이블에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 텐던진단장치를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 6은 측정이동방향에서 후방을 향하여 바라본 본 발명의 텐던진단장치의 개략적인 평면도이다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 텐던진단장치에서 추진비행 모듈을 분리한 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 텐던진단장치에서 추진비행 모듈을 분리한 상태를 측정이동방향에서 후방을 향하여 바라본 상태의 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 텐던진단장치에서 추진력의 발생 방향이 바뀌도록 연결프레임에 결합된 추진체가 회전한 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 텐던진단장치에서 추진력의 발생 방향이 바뀌도록 연결프레임 자체가 결합 링부재에 대하여 회전한 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 12는 긴급제동 모듈이 회동하는 상태를 보여주는 도 4의 원 M부분에 대한 개략적인 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 청구범위를 포함한 본 명세서의 개시내용에서 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다. 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. 또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다. 예를 들면, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다. 특히 본 명세서에서 사용되는 '…유닛', '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 텐던진단장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 대한민국 등록특허 제10-2275062호 및 제10-2292726호에 각각 개시된 "텐던진단장치"와 그 기본적인 구성을 같이 하고 있는 바, 아래에서 본 발명의 텐던진단장치(100)를 설명함에 있어서, 상기한 대한민국 등록특허 제10-2275062호 및 제10-2292726호에 개시된 "텐던진단장치"와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명은 생략한 채, 간단한 부재 내지 구성의 명칭만 기재하며, 상기한 종래의 텐던진단장치와 구별되는 차이점을 중심으로 상세히 서술한다.
도 3은 본 발명의 텐던진단장치(100)가 텐던(200)에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다. 도 4 내지 도 9는 도 3에 도시된 본 발명의 텐던진단장치(100)의 일 실시예에 대한 도면으로서, 도 4 및 도 5에는 각각 본 발명의 텐던진단장치(100)를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 조립 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 측정이동방향에서 후방을 향하여 바라본 상태의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 7 및 도 8에는 각각 본 발명의 텐던진단장치(100)에서 추진비행 모듈(400)을 분리한 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 추진비행 모듈(400)을 분리한 상태를 측정이동방향에서 후방을 향하여 바라본 상태의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 본 명세서에서 "종방향"은 텐던이 길게 연장되는 방향을 의미하며, "횡방향"은 종방향과 직교하는 방향으로서 후술하는 것처럼 텐던진단장치(100)가 2개로 분할되어 서로 결합 또는 분리되는 방향을 의미하며, "연직방향"은 이러한 종방향으로 바라볼 때 횡방향과 직교하는 방향을 의미한다. 또한 "원주방향"은 후술하는 원통형 본체(1)의 원주를 따라가는 방향을 의미한다.
대한민국 등록특허 제10-2275062호 및 제10-2292726호에 개시된 텐던진단장치와 마찬가지로, 본 발명에 따른 텐던진단장치(100)는 중공을 가지며 종방향으로 연장되어 있는 원통부재로 이루어진 본체(1), 상기 본체(1)에 원주방향으로 감겨져 있으며 유도자기장의 변화로 인한 유도전압을 측정하기 위한 서치코일(2), 유도자기장을 형성하는 복수개의 자기장 형성체(3), 및 유도자기장의 자기력선이 텐던을 따라 종방향으로 집중되어 흐르도록 유도하기 위하여 상기 본체(1)의 종방향 양단면에 각각 결합되는 단부연결링(4)을 포함하여 구성되어 전체적으로는 중공을 가지는 파이프 형태로 이루어져서 텐던의 외부를 감싸도록 설치된다. 도면에서 부재번호 30 및 31은 각각 코어부재(30) 및 솔레노이드 코일(31)이다.
본 발명에 구비된 본체(1), 서치코일(2), 자기장 형성체(3), 단부연결링(4), 코어부재(30) 및 솔레노이드 코일(31)의 상세한 구성 및 그 기능, 그리고 본 발명의 텐던진단장치(100)가 텐던에 설치되는 구성, 유도자기장 형성과 그에 후속하는 유도전압 등의 물리량 측정값 취득 등에 대해서는 역시 대한민국 등록특허 제10-2275062호 및 제10-2292726호의 개시 내용을 참고할 수 있다.
본 발명에 따른 텐던진단장치(100)는 대한민국 등록특허 제10-2275062호 및 제10-2292726호에 개시된 텐던진단장치와는 달리, 추진력을 발생시켜서 텐던진단장치(100)를 자력으로 텐던을 따라 측정이동방향으로 이동시킬 수 있는 추진비행 모듈(400)이 더 구비되어 있다.
추진비행 모듈(400)은 텐던진단장치(100)의 본체(1)의 종방향 전방단부에 결합 구비되는 결합 링부재(40), 상기 결합 링부재(40)의 외측에 복수개로 구비되는 연결프레임(41), 및 상기 연결프레임(41)의 자유단부에 구비되어 추진력을 발생시키는 추진체(42)를 포함하는 구성을 가진다.
결합 링부재(40)는 텐던진단장치(100)의 종방향 전방단부에서 텐던진단장치(100)의 외면을 감으면서 결합되는 부재로서, 도면에 예시된 것처럼 텐던진단장치(100)의 종방향 전방단부에 구비된 단부연결링(4)과, 상기 단부연결링(4)에 고정되어 있는 자기장 형성체(3)의 코어부재(30) 단부를 감싸도록 결합 설치될 수 있다. 이 때, 결합 링부재(40)는 횡방향으로 2개의 부재로 분할된 것이 조립되어 원통형상의 텐던진단장치(100) 종방향 전방단부를 감싸게 되는 것이 바람직하다.
도면에 예시된 것처럼 결합 링부재(40)가 단부연결링(4)과는 처음부터 분리되어 있다가 위에서 설명한 것처럼 단부연결링(4)을 감싸도록 조립될 수도 있지만, 경우에 따라서는 결합 링부재(40)가 애초부터 단부연결링(4)과 일체화된 상태로 구비될 수도 있다. 즉, 텐던진단장치(100)의 본체(1)는 횡방향으로 분할되어 하프 파이프(half pipe) 형태를 가지는 2개의 부재가 조립되어 원통형상을 이루게 되는데, 추진비행 모듈(400)도 횡방향으로 두 개로 분할되어서, 각각의 분할된 것이 하프 파이프 형태를 가지는 2개의 부재 각각에서 단부연결링(4)에 미리 부착되어 있어서, 하프 파이프 형태의 2개 부재가 조립될 때, 2개로 분할되어 있던 추진비행 모듈(400)도 횡방향으로 조립되어 하나의 부재가 되도록 구성될 수도 있는 것이다.
결합 링부재(40)의 외측에서 반경방향으로는 연결프레임(41)이 구비되는데, 연결프레임(41)은 결합 링부재(40)의 원주를 따라 간격을 두고 복수개로 구비될 수 있으며, 특히 도면에 예시된 것처럼 반경방향으로 길게 연장된 막대부재로 이루어질 수 있다. 연결프레임(41)의 자유단부에는 추진체(42)가 일체로 구비되어 있다. 추진체(42)는 텐던진단장치(100)가 측정이동방향으로 이동할 수 있게 하는 추진력을 발생시키는 장치로서, 도면에 예시된 실시예의 경우에는 회전익(回轉翼)을 구비하고 있어 회전익의 회전에 의해 추진력이 발생하는 구성을 가지고 있으나, 추진체(42)는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 화염 방사에 의해 추진력을 발생시키는 등의 다양한 형태로 추진력을 발생시키는 장치가 추진체(42)로서 활용될 수 있다.
추진력은 일반적으로 종방향으로 발생되는데, 본 발명은 추진체(42)에서 발생하는 추진력의 방향이 종방향으로부터 일정 각도로 변화될 수 있는 구성을 가질 수 있다. 이 때 추진체(42)는 연결프레임(41)에 대하여 회전가능할 수도 있고, 연결프레임(41) 자체가 결합 링부재(40)에 대하여 회전가능할 수도 있다. 물론 추진체(42)와 연결프레임(41) 모두가 회전가능하게 설치될 수도 있다.
도 10에는 본 발명의 텐던진단장치(100)에서 추진력의 발생 방향이 바뀌도록 연결프레임(41)에 결합된 추진체(42)가 연결프레임(41)에 대하여 회전한 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 10에서 점선은 추진체(42)가 회전하기 전의 상태를 보여주는 것이다. 도 10에 예시된 것처럼 연결프레임(41)의 자유단부에는 추진체(42)가 결합 설치됨에 있어서, 추진체(42)는 연결프레임(41)에 대하여 회전가능하게 결합 설치될 수 있는 것이다. 이러한 구성에 의하면, 추진체(42)가 회전하여 추진체(42)의 위치가 달라지면 그에 따라 추진력의 방향도 달라진다. 이러한 구성에 의하면, 예를 들어, 경사진 교량 케이블을 따라 본 발명의 텐던진단장치(100)가 이동할 경우에는, 케이블의 경사 방향에 따라 추진력이 향하는 방향을 바꿀 수 있도록 추진체(42)의 방향이 조정될 수 있으며, 그에 따라 텐던진단장치(100)가 더욱 원활하게 전방으로 이동할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
앞서 언급한 것처럼 본 발명에서는 연결프레임(41) 자체가 결합 링부재(40)에 대하여 회전가능할 수도 있다. 도 11에는 본 발명의 텐던진단장치(100)에서 추진력의 발생 방향이 바뀌도록 연결프레임(41) 자체가 결합 링부재(40)에 대하여 회전한 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 11에서 점선은 연결프레임(42)이 회전하기 전의 상태를 보여주는 것이다. 도 11에 예시된 것처럼 연결프레임(41) 자체가 결합 링부재(40)에 대하여 회전가능하게 결합 설치될 수 있는 것이다. 연결프레임(41)이 회전하게 되면 그에 따라 추진체(42)에 의해 만들어지는 추진력의 방향도 달라진다. 이와 같이 연결프레임(41)이 회전하는 구성에 있어서, 그 회전이 일어나는 부분은 연결프레임(41)와 결합 링부재(40)의 결합 부분이 될 수도 있고, 연결프레임(41) 자체의 임의의 중간 부분이 될 수도 있다. 더 나아가 본 발명에서는 연결프레임(41) 자체가 결합 링부재(40)에 대하여 회전가능한 구성과, 추진체(42)가 연결프레임(41)에 대하여 회전가능한 구성은 이 중 어느 하나만을 구비할 수도 있고, 2가지 모두를 구비할 수도 있다.
본 발명에 따른 텐던진단장치(100)에는 텐던에 설치되어 이동하면서 텐던진단장치(100)의 전방에서의 텐던 외부 상태를 파악할 수 있는 전방인지 센서모듈(300)이 더 구비될 수 있다. 텐던에 결합된 텐던진단장치(100)가 종방향으로 이동함에 있어서, 그 이동방향으로의 전방에서 텐던의 외부에는 장애물이나 함몰부 등과 같이 텐던진단장치(100)의 이동에 지장을 주는 여러 형태의 이동장애 상황이 존재할 수도 있다. 본 발명의 텐던진단장치(100)에는 전방인지 센서모듈(300)이 더 구비됨으로써, 전방인지 센서모듈(300)을 통해서 종방향으로의 전방에서 텐던의 외부 상태를 파악하여 장애물, 함몰부 등과 같은 이동에 지장을 주는 상황의 존재 여부를 인지하게 된다. 상기 전방인지 센서모듈(300)은 전방의 장애물까지의 거리를 측정할 수 있는 전방 거리센서, 전방의 상황을 영상으로 촬영할 수 있는 라이다 센서나 카메라 등의 영상센서 등을 포함하여 구성될 수 있다. 도면에 예시된 실시예처럼 전방인지 센서모듈(300)은 추진비행 모듈(400)에 부착 설치될 수 있다.
도면에서 부재번호 500은 추진비행 모듈(400)의 작동 제어, 센서모듈(500)의 작동 제어, 및 후술하는 긴급제동 모듈(700)의 작동 제어를 포함한 텐던진단장치(100)의 전체적인 작동 제어 기능을 수행하는 제어모듈(500)이다, 제어모듈(500)은 관리자의 원격조정에 의해 텐던진단장치(100)의 작동을 제어할 수 있다. 제어모듈(500)은 필요에 따라 도면에 예시된 실시예처럼 원주 방향으로 연결프레임(41) 사이의 공간에 설치될 수 있는데, 제어모듈(500)의 설치 위치는 이에 한정되지 않는다.
도면에서 부재번호 600은 추진비행 모듈(400)을 포함하여 텐던진단장치(100)의 필요한 부분에 전원을 공급할 수 있는 전원장치(배터리)(600)이다. 도면에 예시된 실시예에서는 전원장치(600)가 원주 방향으로 연결프레임(41) 사이의 공간에 설치되어 있어서, 텐던진단장치(100)의 전체적인 구성이 매우 콤팩트한 형태를 가지고 있지만, 전원장치(600)의 설치 위치는 이에 한정되지 않는다.
위와 같이 본 발명의 텐던진단장치(100)는 추진비행 모듈(400)을 구비하고 있어서 자체적인 추진력에 의해 텐던진단장치(100)를 측정이동방향으로 이동시킬 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 텐던이 연장되는 종방향으로 텐던과 평행한 형태의 유도자기장을 인가하고, 텐던의 손상이나 텐던의 단면력 변화로 인한 유도자기장의 변화 및/또는 그로 인한 유도전압을 정밀하게 측정함으로써 텐던의 상태를 파악하여 진단하되, 텐던진단장치가 자체적인 추진력에 의해 텐던을 따라 용이하게 이동하면서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있게 된다.
특히, 본 발명을 종방향으로 길게 연장되어 경사지게 배치되어 있는 교량 케이블의 텐던에 적용하였을 경우에도, 교량 케이블을 따라 텐던진단장치를 용이하게 이동시키면서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있으며, 작업자가 접근하기 어렵거나 위험한 고소에서도 용이하게 텐던진단장치를 이동시켜서 텐던 진단 작업을 수행할 수 있게 되어 위험한 고소(高所) 작업을 최소화시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
본 발명에 따른 텐던진단장치(100)에는 긴급 상황에서 텐던진단장치(100)의 이동을 중지시킬 수 있는 긴급제동 모듈(700)이 더 구비된다. 도 12에는 긴급제동 모듈(700)이 회동하는 상태를 보여주는 도 4의 원 M부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼 텐던진단장치(100)에서 추진비행 모듈(400)이 결합된 단부와 반대쪽에 위치하는 단부에는 긴급제동 모듈(700)이 구비된다. 긴급제동 모듈(700)은 텐던진단장치(100)의 단부에서 접철되도록 구비되어 텐던진단장치(100)의 중공 방향으로 접혀지거나 그 반대로 펴지는 형태로 작동하는 스톱퍼 부재를 포함하여 구성된다. 긴급제동 모듈(700)을 이루는 스톱퍼 부재는 도면에 예시된 것처럼 판부재로 이루어지고, 텐던진단장치(100)의 원통형 원주를 따라 복수개가 간격을 두고 구비될 수 있다. 긴급제동 모듈(700)에서 스톱퍼 부재는 모터 등과 같은 동력장치에 의해 그 접철 작동이 이루어지도록 텐던진단장치(100)의 단부에 결합될 수도 있지만, 동력장치 없이 단순히 힌지구조로 텐던진단장치(100)의 단부에 결합될 수도 있다.
경사진 형태로 배치된 텐던에 텐던진단장치(100)가 결합되고 추진비행 모듈(400)의 추진력에 의해 텐던진단장치(100)가 측정이동방향으로 이동하면서 텐던에 대한 진단 작업을 수행함에 있어서, 불측의 상황으로 인하여 추진비행 모듈(400)의 추진력이 소실되거나 또는 텐던진단장치(100)의 상향이동에 충분하지 못한 추진력만을 발휘하는 상태가 발생할 수 있다. 이 경우 긴급제동 모듈(700)에 의해 긴급 제동 작동이 이루어지게 되고, 그에 따라 텐던진단장치(100)가 원래의 측정이동방향과 반대방향으로 후퇴하는 것을 방지하거나 억제하여 위험한 안전사고가 발생하는 것을 효율적으로 예방할 수 있게 된다.
아래에서는 긴급제동 모듈(700)의 긴급 제동 작동을 좀더 구체적으로 설명한다. 긴급제동 모듈(700)의 스톱퍼 부재가 모터 등과 같은 동력장치에 의해 그 접철 작동이 이루어지는 경우를 우선 살펴보면, 긴급 제동이 필요한 상황 즉, 텐던진단장치(100)의 측정이동방향 전방에 이동을 방해하는 장애상태가 존재하여 텐던진단장치(100)의 진행을 멈추어야 하는 상황이나, 추진비행 모듈(400)의 추진력이 소실되거나 또는 텐던진단장치(100)의 상향이동에 충분하지 못한 추진력만을 발휘하는 상황이 도래하면, 제어모듈(500)에서는 긴급제동 모듈(700)을 작동시켜서 스톱퍼 부재가 텐던진단장치(100)의 중공 방향으로 접혀지도록 움직이거나, 또는 이미 스톱퍼 부재가 텐던의 외면에 밀착되어 있는 경우라면 더욱 강하게 밀착될 수 있도록 가압력이 작용되고, 그에 따라 스톱퍼 부재가 텐던의 외면에 강하게 밀착하여 텐던을 움켜쥐는 형태가 되어서 텐던진단장치(100)의 움직임이 정지된다. 이 때 긴급 제동이 필요한 상황이 도래하였음은 센서모듈(300)을 통해서 감지할 수 있으며, 이를 위하여 센서모듈(300)에는 자이로 센서, 속도 센서 등과 같이 텐던진단장치(100)의 움직임을 모니터링할 수 있는 센서가 구비된다. 특히, 센서모듈(300)은 전방의 장애물까지의 거리를 측정할 수 있는 거리센서, 전방의 상황을 영상으로 촬영할 수 있는 라이다(LiDAR) 센서나 카메라 등과 같은 영상센서 등을 포함하는 구성을 가지고 있어서, 측정이동방향으로의 전방에서 텐던진단장치(100)의 이동에 지장을 주는 상황의 존재 여부를 인지하게 되는 바, 이러한 센서모듈(300)의 신호에 따라 제어모듈(500)은 긴급 제동 상황으로 파악하여 긴급제동 모듈(700)을 제거하고, 그에 따라 긴급제동 모듈(700)이 긴급 제동 동작을 수행할 수 있다. 이렇게 장애물 등으로 인하여 텐던진단장치(100)의 이동이 힘든 상태에서 긴급제동 모듈(700)의 작동에 의해 텐던진단장치(100)의 이동이 중지된 상태에서는 필요에 따라 추진비행 모듈(400)의 작동을 일시 정지함으로써 전원의 소비를 최소화시킬 수도 있다. 긴급 제동해야 할 상황이 개선되어 텐던진단장치(100)를 다시 이동시켜야 할 때가 되면, 작업자의 유,무선 지시에 의해 스톱퍼 부재의 접철을 제어하는 동력장치를 작동시켜서 스톱퍼 부재를 다시 원상태로 복귀시킬 수 있다.
긴급제동 모듈(700)의 스톱퍼 부재가 동력장치 없이 단순히 힌지구조로 텐던진단장치(100)의 단부에 결합되어 있는 경우, 텐던진단장치(100)가 이동할 때 스톱퍼 부재는 텐던진단장치(100)의 중공 방향으로 기울어진 상태에서 그 단부가 이미 텐던의 외면과 접촉하고 있는 상태가 되는데, 추진비행 모듈(400)의 추진력이 소실되어 텐던진단장치(100)가 진행방향과 반대방향으로 후퇴하기 시작하면, 스톱퍼 부재의 단부가 텐던의 외면과 접촉하고 있는 상태에서 더욱 강하게 텐던의 외면을 가압하게 되고, 그에 따라 스톱퍼 부재가 텐던을 강하게 움켜쥐는 형태가 되어서 텐던진단장치(100)의 움직임이 정지된다. 이와 같이 긴급제동 모듈(700)의 스톱퍼 부재가 동력장치 없이 단순히 힌지구조로 결합 구비되어 있는 경우에는, 센서모듈(300)에 의해 텐던진단장치(100)의 움직임을 모니터링하지 않고서도, 텐던진단장치(100)의 작은 후퇴 이동만으로도 상기한 텐던진단장치(100)를 정지시키는 제동 작동이 자동적으로 수행된다. 다만, 이와 같이 스톱퍼 부재가 동력장치 없이 접철하여 긴급 제동 작동을 하는 경우, 긴급 제동해야 할 상황이 개선되어 텐던진단장치(100)를 다시 이동시켜야 할 때에는 작업자의 수작업에 의해 스톱퍼 부재를 원상 복귀시킬 수 있다. 물론 경우에 따라서는 스톱퍼 부재의 긴급 제동 작동이 위와 같이 동력장치 없이 이루어지지만, 텐던진단장치(100)를 다시 이동시키기 위해 스톱퍼 부재를 원상복귀 시키기 위해서만 사용되는 별도의 동력장치(예를 들면, 모터)를 설치하여, 앞서 설명한 것처럼 작업자의 유,무선 지시에 의해 스톱퍼 부재의 접철을 제어하는 동력장치를 작동시켜서 스톱퍼 부재를 다시 원상태로 복귀시킬 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 긴급 제동 작동을 수행하는 긴급제동 모듈(700)을 구비하고 있으므로, 텐던진단장치(100)가 원래의 측정이동방향과 반대방향으로 후퇴하는 것을 방지하거나 억제할 수 있게 되고, 그에 따라 텐던의 진단 작업 수행 중에 위험한 안전사고가 발생하는 것을 효율적으로 예방할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.
한편, 본 발명의 텐던진단장치(100)에는 이동거리 측정센서(800)가 더 구비될 수 있다. 즉, 텐던진단장치(100)가 측정 개시시점으로부터 어느 정도의 거리를 이동해왔는지를 측정할 수 있는 이동거리 측정센서(800)가 더 구비될 수 있는 것이다. 도 4 및 도 5에서는 이동거리 측정센서(800)가 텐던진단장치(100)의 본체(1)에 부착 구비되어 있는 것으로 도시하였으나, 이동거리 측정센서(800)의 부착 위치는 이에 한정되지 않는다.
100: 텐던진단장치
400: 추진비행 모듈
500: 제어모듈
700: 긴급제동 모듈
800: 이동거리 측정센서
400: 추진비행 모듈
500: 제어모듈
700: 긴급제동 모듈
800: 이동거리 측정센서
Claims (7)
- 중공을 가지며 종방향으로 연장된 원통부재의 본체(1), 상기 본체(1)에 원주방향으로 감겨져 있는 서치코일(2), 유도자기장을 형성하는 복수개의 자기장 형성체(3), 및 상기 자기장 형성체(3)의 단부가 결합되도록 본체(1)의 종방향 양단면에 구비되는 단부연결링(4)을 포함하며;
상기 본체(1)의 종방향 전방단부에 결합되는 결합 링부재(40), 상기 결합 링부재(40)의 외측에 복수개로 구비되는 연결프레임(41), 및 상기 연결프레임(41)의 자유단부에 구비되어 추진력을 발생시키는 추진체(42)를 포함하는 추진비행 모듈(400)을 구비하여;
텐던의 외부를 감싸도록 설치되고 솔레노이드 코일에 전압을 인가하여 유도자기장을 형성한 상태에서, 추진비행 모듈(400)에서 발생하는 자체적인 추진력에 의해 텐던을 따라 추진이동방향으로 이동하면서 텐던의 단면력 변화 또는 텐던의 손상으로 인한 유도자기장의 변화에 따른 유도전압을 서치코일에 의해 측정하여 텐던을 진단하는데;
추진비행 모듈(400)에서 추진체(42)가 연결프레임(41)에 대하여 회전가능하게 결합 설치되어 있어서, 추진체(42)가 연결프레임(41)에 대하여 회전하게 되면 추진체(42)에 의해 만들어지는 추진력의 방향이 변화되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 텐던진단장치. - 제1항에 있어서,
텐던진단장치에서 추진비행 모듈(400)이 결합된 단부와 반대쪽에 위치하는 단부에는 접철되도록 구비되어 텐던진단장치(100)의 중공 방향으로 접혀지거나 그 반대로 펴지는 형태로 작동하는 스톱퍼 부재를 포함하여 구성된 긴급제동 모듈(700)이 구비되어 있으며;
텐던진단장치(100)의 측정이동방향 전방에 이동을 방해하는 장애상태가 존재하여 텐던진단장치(100)의 진행을 멈추어야 하는 상황, 추진비행 모듈(400)의 추진력이 소실되는 상황, 또는 텐던진단장치(100)의 상향이동에 충분하지 못한 추진력만을 발휘하는 상황에서는, 스톱퍼 부재가 텐던진단장치(100)의 중공 방향으로 더욱 접혀지면서 텐던의 외면에 밀착되어 가압력을 작용하면서 텐던을 움켜쥐는 형태로 되어서 텐던진단장치(100)의 이동을 중지시키게 되는 것을 특징으로 하는 텐던진단장치. - 제2항에 있어서,
긴급제동 모듈(700)에서 스톱퍼 부재는 동력장치에 의해 그 접철 작동이 이루어지도록 텐던진단장치(100)의 단부에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 텐던진단장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
텐던진단장치(100)가 측정 개시시점으로부터 이동해온 거리를 측정할 수 있는 이동거리 측정센서(800)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 텐던진단장치. - 삭제
- 삭제
- 텐던의 손상 발생 여부, 손상 정도 및 손상 발생 위치를 파악하기 위한 텐던진단방법으로서,
청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 텐던진단장치를 텐던에 설치하여 텐던진단장치를 측정이동방향으로 이동시키면서 텐던의 단면력 변화 또는 텐던의 손상으로 인한 유도자기장의 변화에 따른 유도전압을 서치코일에 의해 측정하여 텐던의 손상 발생 여부, 손상 정도 및 손상 발생 위치를 파악하게 되는 것을 특징으로 하는 텐던진단방법.
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