KR102532249B1 - 천막 구조물 - Google Patents

Abstract

천막 구조물이 개시되며, 상기 천막 구조물은, 상기 천막 구조물의 횡 방향으로 연장되되 상기 천막 구조물의 종 방향으로 간격을 두고 교번하며 배치되는 제1 프레임부와 제2 프레임부, 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부 사이에서 상기 종 방향으로 연장되며 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부를 연결하는 제3 프레임부를 포함하는 천장 구조체 및 상기 천장 구조체를 지지하는 기둥 구조체를 포함하는 골조; 종 방향 일단이 상기 제1 프레임부에 결합되고 종 방향 타단이 탈착 가능하게 상기 제2 프레임부에 결합되며 횡 방향으로 연장되는 천 구조체를 복수개 포함하는 천막천부; 및 제어부를 포함하되, 상기 제3 프레임부는 상기 제2 프레임부의 상기 제1 프레임부에 대한 상대적 위치를 조절 가능하고, 상기 천 구조체의 종 방향 타단의 상기 제2 프레임부에 대한 탈거 상태시, 상기 천 구조체의 종 방향 타단과 상기 제2 프레임부 사이에 개방이 이루어진다.

Description

천막 구조물{TENT STRUCTURE}

본원은 천막 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 천막 구조물은 운동경기장, 야외 공연장 등을 위해 실외에 설치되는 것으로, 다각형 구조, 지붕형 구조, 가옥형 구조, 반원형 구조 또는 돔형 구조 등으로 구현되며, 이 중에서 지붕형 구조 등이 가장 많이 사용되고 있다.

천막 구조물의 구조를 간략하게 살펴보면, 크게 뼈대를 형성하는 골조에 지붕의 기능을 하는 천막천이 연결되는 구조를 취하고 있다.

여기서, 천막 구조물의 골조는 프레임을 연결하여 완성하며, 천막천은 팽팽한 상태로 프레임에 연결되어 지붕의 기능을 수행하게 된다.

그런데, 천막 구조물의 사용시 필요에 따라 지붕의 개방이 필요한 경우가 발생하는데, 종래의 천막 구조물은, 지붕의 개방이 이루어지지 않는 측면이 있었다.

본원의 배경이 되는 기술은 등록특허공보 제10-2180521호에 기재되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지붕의 개방이 자동으로 이루어질 수 있는 천막 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 천막 구조물은, 상기 천막 구조물의 횡 방향으로 연장되되 상기 천막 구조물의 종 방향으로 간격을 두고 교번하며 배치되는 제1 프레임부와 제2 프레임부, 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부 사이에서 상기 종 방향으로 연장되며 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부를 연결하는 제3 프레임부를 포함하는 천장 구조체 및 상기 천장 구조체를 지지하는 기둥 구조체를 포함하는 골조; 종 방향 일단이 상기 제1 프레임부에 결합되고 종 방향 타단이 탈착 가능하게 상기 제2 프레임부에 결합되며 횡 방향으로 연장되는 천 구조체를 복수개 포함하는 천막천부; 및 제어부를 포함하되, 상기 제3 프레임부는 상기 제2 프레임부의 상기 제1 프레임부에 대한 상대적 위치를 조절 가능하고, 상기 천 구조체의 종 방향 타단의 상기 제2 프레임부에 대한 탈거 상태시, 상기 천 구조체의 종 방향 타단과 상기 제2 프레임부 사이에 개방이 이루어질 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 천 구조체의 종 방향 타단이 제2 프레임부로투버 탈거되고 제3 프레임부에 의해 제2 프레임부가 제1 프레임부로부터 멀어짐으로써 제2 프레임부와 제1 프레임부 사이에 개방이 이루어질 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물의 개략적인 저면 사시도이다.
도 3은 도 1의 A의 개략적인 확대도이다.
도 4는 도 1의 A와 대응되는 도 2의 B의 개략적인 확대도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물의 형상기억 전개형 튜브 구조체의 개략적인 개념 사시도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물의 형상기억 전개형 튜브 구조체의 전개를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물의 스티프너를 포함하는 형상기억 전개형 튜브 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물의 천 구조체의 종 방향 일단부가 제1 프레임부와 결합된 것을 도시한 개념 단면도이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물의 천 구조체의 종 방향 타단부가 제2 프레임부와 결합된 것을 도시한 개념 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 상부, 상단, 하측, 하부, 하단 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면, 도 1를 보았을 때, 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 12시 방향을 향하는 부분이 상부, 전반적으로 12시 방향을 향하는 단부가 상단, 전반적으로6시 방향이 하측, 전반적으로6시 방향을 향하는 부분이 하부, 전반적으로6시 방향을 향하는 단부가 하단 등이 될 수 있다.

본원은 천막 구조물에 관한 것이다.

이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 천막 구조물(이하 '본 천막 구조물'이라 함)에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 천막 구조물(10)은 테니스장, 족구장, 게이트볼장 또는 배드민턴장 등과 같은 고정식 실내체육시설, 또는 각종 공연이나 행사 또는 휴식의 장소 제공용으로 사용되는 구조물로, 골조(100)에 소정 면적의 천막천부(200)가 연결되어 구현될 수 있다.

골조(100)는 천막 구조물(10)에 의해 제공되어야 하는 내부공간의 크기, 천막 구조물(10)에 가해지는 하중 등을 예상하여 안전한 구조물이 되도록, 복수개의 프레임을 서로 연결하여 구현할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 예를 들어, 골조(100)는 천장 구조체를 포함한다. 천장 구조체는 천막 구조물의 횡 방향으로 연장되되 천막 구조물의 종 방향으로 간격을 두고 교번하여 배치되는 제1 프레임부(110)와 제2 프레임부(120), 제1 프레임부(110)와 제2 프레임부(120) 사이에서 종 방향으로 연장되며 제1 프레임부(110)와 제2 프레임부(120)를 연결하는 제3 프레임부(130)를 포함할 수 있다. 제1 프레임부(110) 및 제2 프레임부(120)는 천막 넓게 퍼진 U자형 지붕을 형성하기 위해 소정 길이로 형성되고 서로 나란하게 배치될 수 있다. 참고로, 제1 프레임(110) 및 제2 프레임부(120)는 각각에 길이 방향으로 중공부가 형성된 부재일 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 골조(100)는 천장 구조체를 지지하는 기둥 구조체를 포함할 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 천막 구조물은, 천막천부를 포함할 수 있다. 천막천부는 종 방향 일단이 제1 프레임부(110)에 결합되고, 종 방향 타단이 탈착 가능하게 제2 프레임부(120)에 결합되며 횡 방향으로 연장되는 천 구조체(200)를 포함한다. 본 천막 구조물은 천 구조체(200)를 복수 개 포함한다. 제1 프레임부(110)와 제2 프레임부(120)는 쌍을 이룰 수 있고, 본 천막 구조물은 제1 프레임부(110)와 제2 프레임부(120)가 이루는 쌍을 복수개 포함할 수 있는데, 복수의 천 구조체(200) 각각은 상기 쌍 복수 개 각각에 대하여 구비될 수 있다.

예를 들어, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 프레임부(110)는 제2 프레임부(110)의 일측에 구비될 수 있고, 도 5를 참조하면, 제1 프레임부(110)는 제2 프레임부(120)를 향하는 타측부에 타측으로 개구되는 관통구(112)가 횡 방향(길이 방향)을 따라 연장 형성될 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 천 구조체(200)는 제1 프레임부(110)의 관통구(112) 내에 배치되며 횡 방향으로 연장되는 장착 부재(213) 및 종 방향 타단부가 장착 부재(213)를 감싸며 장착 부재(213)와 결합되는 천 부재(210)를 포함할 수 있다. 천 구조체(200)는 지붕의 기능을 수행하는 구성요소로서, 천막 구조체(200)의 천 부재(210)는 제1 프레임부(110)와 제2 프레임부(120) 사이를 폐쇄할 수 있다. 천 부재(210)는 합성 섬유 등 다양한 재질로 구현될 수 있으며, 지붕의 특성을 고려하여 당업자가 천부재(210)가 될 재질을 적절하게 선택할 수 있다. 이때, 관통구(112)는 장착 부재(213)가 관통구(112)의 외측으로 이동되지 않도록 개구되는 부분이 장착부재(213)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 천 구조체(200)의 종 방향 일단부는 탈거되지 않게 제1 프레임부(110)에 결합될 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 천 구조체(200)는 종 방향 타단이 탈착(탈거 및 장착) 가능하게 제2 프레임부(120)에 결합될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.

또한, 도 4를 참조하면, 제3 프레임부(130)는 제2 프레임부(120)의 제1 프레임부(110)에 대한 상대적 위치를 조절 가능하다. 제3 프레임부(130)는 골조(100)를 구성하는 구성요소인 동시에 유압 등에 의해 작동되는 장비인 인장기에 의한 상태 변화에 의해 상기 제1 프레임부(110)와 상기 제2 프레임부(120) 사이의 이격 거리를 증가시킬 수 있다.

이에 따라, 천 구조체(200)의 종 방향 타단부가 제2 프레임부(120)에 탈거되지 않는 상태에서 제2 프레임부(120)가 제1 프레임부(110)로부터 이격되면, 천 부재(210)는 장력이 증가할 수 있다(팽팽한 상태가 될 수 있음).

또한, 천 구조체(200)의 종 방향 타단부가 제2 프레임부(120)로부터 탈거 가능한 상태에서 제2 프레임부(120)가 제1 프레임부(110)로부터 이격되면 천 구조체(200)의 종 방향 타단부가 제2 프레임부(120)로부터 탈거되어 멀어지며 천 구조체(200)의 종 방향 타단부와 제2 프레임부(120) 사이에 개구부가 형성될 수 있다.

이에 따라, 본원에 의하면, 천 구조체(200)의 종 방향 타단의 제2 프레임부(120)에 대한 탈거 상태에서, 천 구조체(200)의 종 방향 타단과 제2 프레임부(120) 사이에 개방이 이루어진다.

참고로, 천 부재(210)는 장력을 증가하게 하기 위한 제2 프레임부(120)의 이동량과 천 구조체(200)의 종 방향 타단과 제2 프레임부(120) 사이를 개방하기 위한 제2 프레임부(120)의 이동량은 서로 다를 수 있다. 천 부재(210)의 장력을 증가하게 하기 위해서는 제2 프레임부(120)가 상기 개방을 위한 이동량 대비 더 작은 이동량(미세한 이동량)으로 이동될 수 있다.

또한, 본 천막 구조물은 제어부를 포함한다.

한편 제2 프레임부(120)과 천 부재(210)의 종 방향 타단의 탈착 가능한 결합은 다음과 같이 이루어질 수 있다.

예를 들어, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제2 프레임부(120)는 제1 프레임부(110)의 타측에 구비될 수 있고, 도 6을 참조하면, 제2 프레임부(120)는 제1 프레임부(110)를 향하는 일측부에 일측으로 개구되는 관통구(122)가 횡 방향(길이 방향)을 따라 연장 형성될 수 있다. 참고로, 제2 프레임부(120)에 형성되는 관통구(122)는 제1 프레임부(110)에 형성되는 관통구(112)와 다른 형태일 수 있는데, 제1 프레임부(110)에 형성되는 관통구(112)는 천 구조체(200)의 종 방향 일측의 장착 부재(212)의 탈거가 방지되게 형성될 수 있는 반면, 제2 프레임부(120)에 형성되는 관통구(122)는 천 구조체(200)의 종 방향 타측의 장착 부재(212)의 출입이 자유롭도록 형성될 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 천 구조체(200)는 관통구(122) 내에 배치되며 횡 방향으로 연장되는 장착 부재(212) 및 종 방향 타단부가 장착 부재(212)를 감싸며 장착 부재(212)와 결합되는 천 부재(210)를 포함할 수 있다. 천 구조체(200)는 지붕의 기능을 수행하는 구성요소로서, 천막 구조체(200)의 천 부재(210)는 제1 프레임부(110)와 제2 프레임부(120) 사이를 폐쇄할 수 있다. 천 부재(210)는 합성 섬유 등 다양한 재질로 구현될 수 있으며, 지붕의 특성을 고려하여 당업자가 천부재(210)가 될 재질을 적절하게 선택할 수 있다.

참고로, 제3 프레임부(130)의 인장기에 의해 상태 변화에 의해, 제2 프레임부(20)가 제1 프레임부(110)로부터 멀어질 수 있는데, 이를 구현하기 위해, 제3 프레임부(130)는 일측단이 제1 프레임부(110)에 고정되는 제3-1프레임(132) 및 타측단이 제2 프레임부(120)에 고정되는 제3-2 프레임(134)을 포함할 수 있다. 제3-1 프레임(132)은 타측단이 제3-2 프레임(134)의 일측단에 삽입되어 슬라이딩될 수 있으며, 이로 인해 상기 제3 프레임부(130)의 상태 변화가 구현될 수 있다.

구체적으로, 제3-2 프레임(134)은 제3-1 프레임(132)을 기준으로 슬라이딩 될 수 있으며, 이로 인해 제3 프레임부(130)의 상태 변화가 구현될 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 제2 프레임부(120)는 관통구(122) 내에서 천 구조체(200)의 종 방향 타측에 배치되는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)를 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 관통구(122)내에 일단이 고정될 수 있다. 또한, 현상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 관통구(122) 내에 고정되는 일단을 중심으로 와인딩된 상태로 배치되되 타단은 천 구조체(200)의 종 방향 타단부와 결합될 수 있다. 이에 따라, 천 구조체(200)의 종 방향 타단부는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)에 의해 관통구(122)와 결합된 상태를 가질 수 있다.

또한, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 미리 설정된 온도를 기준으로 저온인 제1 상태에서는 와인딩되고, 미리 설정된 온도를 기준으로 고온인 제2 상태에서는 전개될 수 있다.

구체적으로, 도 7을 참조하면, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 내부가 중공인 튜브 본체(91)를 포함할 수 있다. 튜브본체(91)는 튜브 형상으로 형성될 수 있다. 여기서 튜브 형상이라 함은 중공형의 실린더 형상 또는 파이프 형상을 의미할 수 있다. 또한 튜브본체(91)는 그 양단 중 적어도 하나 이상이 개방될 수 있다. 또한, 튜브본체(91)는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)가 최대한 컴팩트하게(얇은 두께로) 폴딩(folding) 또는 와인딩(winding)될 수 있도록(도 8 참조), 초박막의 스킨 형태로 구비될 수 있다.

이러한 튜브본체(91)는 TWF(Triaxially Woven Fabric) 탄소섬유와 실리콘 레진이 혼합된 박막 복합재료(TWFS:Triaxially Woven Fabric Silicon)를 포함하는 재질일 수 있다. 예시적으로, 튜브본체(91)는 소정의 얇은 두께를 갖는 초박막 스킨을 이용하여, 원형(타원형을 포함) 단면을 가지는 붐 구조로 제작될 수 있다.

TWFS는 재료의 손상 없이 고변형률(high strain)을 견디고, 탄성복원력에 의해 변형 뒤 초기의 형상을 회복하는 초탄성의 특성을 가지고 있다. 이러한 튜브본체(91)를 후술할 형상의 형상기억부재와 조합함으로써, 소정의 온도 미만(제1 상태)에서는 수납을 위한 폴딩이 용이하면서도 소정의 온도 이상(제2 상태)에서는 비틀림 강성(torsional stiffness)과 굽힘 강성(bending stiffness)을 크게 향상시킬 수 있는 가변 전개형 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)가 제공될 수 있다.

또한, 튜브본체(91)의 표면에는 알루미늄이 코팅된 캡톤(kapton)필름(미도시)이 형성될 수 있다. 캡톤필름은 극심한 온도변화를 방지하여 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 형상기억재료를 이용한 형상기억부재(920)를 포함할 수 있다.

형상기억부재(920)는 횡단면이 형상으로 형성되고, 튜브 본체(91)의 내부에 길이방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 더 상세하게 설명하면, 형상기억부재(920)는 튜브본체(91)의 내주에 맞닿아 배치되되, 일정거리 이격되어 대향하도록 배치되는 상하부 플랜지(21; 상부 플랜지 및 하부 플랜지)와, 상하부 플랜지(921)를 상호 연결하는 웨브(922)를 포함할 수 있다. 상하부 플랜지(921)와 웨브(922)는 서로 직각을 이루도록 배치될 수 있다. 또한, 웨브(922)는 상하부 플랜지(921)의 중간(도 7을 참조하면, 중앙)을 상호 연결할 수 있다.

또한, 상하부 플랜지(921)는 튜브본체(91)가 미리 설정된 두께 이하의 두께를 가지며 폴딩(또는 와인딩)될 수 있는 두께 및 돌출길이를 가질 수 있다. 여기서, 상하부 플랜지(921)의 두께는 도 7 기준 상하 방향으로의 두께를 의미하고, 상하부 플랜지(921)의 돌출길이는 웨브(922)를 기준으로 좌우 방향으로 돌출된 길이를 의미한다. 또한, 상하부 플랜지(921)는 미리 설정된 굽힘 강성을 확보할 수 있는 두께 및 돌출길이를 가지도록 구비될 수 있다. 즉, 상하부 플랜지(921)는 컴팩트하게 폴딩(또는 와인딩)되어야 한다는 측면에서는 얇은 두께 또는 짧은 돌출길이를 가짐이 바람직하나, 소정의 굽힘 강성을 확보하여야 한다는 측면에서는 두꺼운 두께 및 긴 돌출길이를 가짐이 바람직하다. 따라서, 상하부 플랜지(921)는 이러한 양 측면을 함께 고려하여 적정한 두께 및 돌출길이를 가지도록 설계될 수 있다.

또한, 형상기억부재(920)는WF(Woven Fabric) 탄소섬유와 SMP 레진을 혼합한 형상기억고분자 복합재료(SMPC:Shape Memory Polymer Composite)를 포함하는 재질일 수 있다.

또한 형상기억부재(920)는 튜브본체(91)의 길이방향을 따라 연장되는 초기 형상을 가질 수 있다. 또한 형상기억부재(920)는 미리 설정된 온도 미만에서, 작용되는 외력에 의해 쉽게 변형될 수 있도록 미리 설정된 온도 이상의 온도에서의 강성보다 작은 강성을 가질 수 있다. 즉, 형상기억부재(920)는 미리 설정된 온도 미만의 온도에서, 강성이 낮아져 작용되는 외력에 대응하여 쉽게 변형되고 재료의 손상없이 고변형률(high strain)를 견딜 수 있으며, 외력이 제거되면 다시 초기 형상으로 복원되려는 초탄성(superelasticity)의 탄성복원력을 가질 수 있다.

또한, 형상기억부재(920)는, 미리 설정된 온도 이상의 온도에서, 탄성복원력이 소실될 수 있다. 즉 형상기억부재(920)는 미리 설정된 미만의 온도에서 쉽게 변형을 일으키고, 온도를 미리 설정된 온도 이상으로 높이면 변형되기 전의 형태(초기 형상)로 되돌아갈 수 있다.

또한, 도 8을 참조하면, 형상기억부재(920)는, 미리 설정된 온도 미만의 온도인 제1 상태에서, 외력 부가시 쉽게 폴딩이 가능한 낮은 강성을 가지고, 미리 설정된 온도 이상의 제2 상태에서 변형전 초기 형상으로 자동 전개될 수 있다.

또한, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 열선을 포함할 수 있다. 열선은 형상기억부재(920)에 소정의 열을 제공할 수 있다. 열선은 형상기억부재(920)의 상하부 플랜지(921) 및 웨브(922) 중 적어도 하나 이상에 접촉 배치될 수 있다. 또한, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 열선(미도시)과 전기적으로 연결되는 전원부(미도시)를 포함할 수 있다. 전원부와 열선은 제2 프레임부의 중공을 통해 연장되는 전선에 의해 연결될 수 있다. 전원부는 천막 구조물의 내부 또는 외부에 구비될 수 있고, 이러한 전원부로부터 연장되는 열선이 제2 프레임부(120)를 통해 연장되어 중공부와 관통구(122)를 연결하는 연통부를 통해 관통구(122) 내로 연장되어 열선에 연결될 수 있다.

열선과 전원부를 통해 형상기억부재(920)에 열이 제공됨에 따라, 형상기억부재(920)의 전개속도 및 형상이 온도조절을 통해 제어될 수 있다.

또한, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 튜브 본체(91)의 길이 방향으로 연장되어 배치되고 탄성을 갖는 스티프너(930)를 포함할 수 있다. 스티프너(930)는 튜브본체(91)의 길이방향으로 연장되는 봉 형상일 수 있다. 또한, 스티프너(930)는 복수 개 구비될 수 있는데, 복수의 스티프너(930)는 튜브본체(91)의 둘레를 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 이와 같이, 튜브본체(91)의 둘레에 스티프너(930)가 배치됨으로써, 튜브본체(91)의 중심으로부터 최대한 이격된 위치에 보강이 이루어져, 높은 단면 2차모멘트가 확보될 수 있고, 이에 따라 높은 굽힘 강성을 갖는 구조가 구축될 수 있다. 예시적으로, 복수의 스티프너(930)는 튜브본체(91)의 내주를 따라 배치될 수 있다.

또한 복수의 스티프너(930)는 형상기억부재(920)의 상하부 플랜지(921)가 배치되지 않은 튜브본체(91)의 영역에 배치됨이 바람직하다. 또한, 복수의 스티프너(930)는 횡단면 상에서 보았을 때 상호 대칭으로 배치되는 쌍을 가질 수 있다. 예시적으로 도 9의 하측에 도시된 횡단면도를 참조하면, 복수의 스티프너(930)는 4개가 2개씩 쌍을 이루어 좌우 대칭으로 배치될 수 있다.

또한 스티프너(930)는 초탄성 재질(superelastic material)을 갖는 와이어일 수 있다. 초탄성(superelasticity)이란 매우 큰 변형 뒤에도 탄성복원력을 발휘하여 원래의 초기 형상으로 되돌아오게 하는 성질을 의미할 수 있다. 또한, 스티프너(930)는 외력이 작용되면 해당 스프링 상수에 맞게 압축되고, 작용되는 외력이 제거되면 탄성 복원되는 통상적인 스프링 구성일 수 있다.

또한, 형상기억부재(920)는 열선의 on시 제2 상태가 되고, 열선의 off시 제1 상태가 될 수 있다. 즉, 제어부는 입력되는 명령에 따라, 전원부를 on하여 열선을 on할 수 있고, 열선이 on되면 형상기억부재(920)는 가열되며 제2 상태가 될 수 있다. 또한, 제어부는 입력되는 명령에 따라 전원부를 off하여 열선을 off 할 수 있고, 열선이 off되면 형상기억부재(920)는 자연적으로 냉각되며 제1 상태가 될 수 있다.

또한, 형상기억부재(92)는 제1 상태에서 와인딩되고, 제2 상태에서 전개될 수 있다. 또한, 스티프너(930)는 형상기억부재(920)의 전개시 탄성 변형되게 구비될 수 있다.

구체적으로, 형상기억부재(920)가 제1 상태(외력 작용에 따라 쉽게 변형되는 저온 상태)일때의 스프링 상수는 스티프너(930)의 스프링 상수보다 작고, 형상기억부재(92)가 제2 상태(초기 형태를 유지하려는 상태)일때의 스프링 상수는 스티프너(930)의 스프링 상수보다 클 수 있다.

다시 말해, 스티프너(930)의 탄성 복원력은 형상기억부재(920)가 제2 상태일 때의 탄성 복원력보다 작고, 스티프너(930)의 탄성 복원력은 형상기억부재(920)가 제1 상태일때의 탄성 복원력보다 클 수 있다. 이에 따라, 스티프너(930)가 복수개 구비되는 경우, 복수의 스티프너(930)의 탄성 복원력의 합은 형상기억부재(920)가 제2 상태일 때의 탄성 복원력보다 작을 수 있다. 또한, 복수의 스티프너(930)의 탄성 복원력의 합은 형상기억부재(920)가 제1 상태일때의 탄성 복원력보다 클 수 있다.

전술한 바와 같이, 형상기억부재(920)는 미리 설정된 온도보다 저온인 제1 상태에서는 외력이 가해지면 초기 형태를 유지하지 못하고 가해진 외력에 따라 변형 가능하고, 미리 설정된 온도보다 고온인 제2 상태에서는 다시 초기 형태로 복원되려는 형상 기억 효과(shape memory effect)를 가질 수 있다. 이에 따라, 형상기억부재(920)가 제1 상태(외력 작용에 따라 쉽게 변형되는 저온 상태)일 때의 스프링 상수는 형상기억부재(920)가 제2 상태(초기 형태를 유지하려는 상태)일 때의 스프링 상수보다 작을 수 있다.

또한, 스티프너(930)는 튜브 본체(910)의 길이보다 작은 길이를 가지고 길이 방향 일단이 튜브 본체(910)의 길이 방향 일단에 연결되고 길이 방향 타단이 튜브 본체(91)의 길이 방향 타단에 연결될 수 있다. 이에 따라, 저온 상태(제1 상태)에서 튜브 본체(910) 및 스티프너(930)는 와인딩된 상태를 가질 수 있다. 반면에 고온 상태(제2 상태)가 되면 형상기억부재(920)는 초기 형태로 돌아가며 펴질 수 있고, 이때, 복수의 스티프너(930)의 탄성 복원력의 합은 형상기억부재(920)가 제2 상태일 때의 탄성 복원력보다 작으므로, 복수의스티프너(930)가 탄성변형되며 튜브(910)는 펴질 수 있다(신장). 또한, 제2 상태에서 제1 상태가 되면, 복수의 스티프너(930)의 탄성 복원력의 합은 형상기억부재(920)가 제1 상태일때의 탄성 복원력보다 크므로, 복수의 스티프너(930)의 탄성 복원력에 의해 형상기억부재(920)는 와인딩되며 튜브(910)는 와인딩될 수 있다. 이에 따라, 제2 상태에서 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 신장될 수 있고, 제1 상태에서 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 와인딩될 수 있다.

또한, 제3 프레임부(130)는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)의 제2 상태시, 제2 프레임부(120)를 제1 프레임부(110)로부터 이격시킬 수 있다. 또한, 제3 프레임부(130)는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)의 제1 상태시, 제2 프레임부(120)를 초기 위치로 복원할 수 있다.

즉, 제어부는 본 천막 구조물의 구성들을 제어할 수 있는데, 천장 구조체를 개방할 필요가 있을 때, 제어부는 열선을 on하여 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)를 제2 상태로 만들고, 제2 프레임부(120)를 제1 프레임부(110)로부터 이격시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 프레임부(120)가 제1 프레임부(110)로부터 이격되며, 제2 프레임부(120)의 관통구(122)에 삽입되어 있던 장착 부재(212)가 관통구(122)로부터 빠질 수 있고, 이때, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)가 전개되며 장착 부재(212)의 관통구로부터의 탈거가 허용될 수 있다. 이에 따라, 제2 프레임부(120)와 제1 프레임부(110) 사이에 개방이 이루어질 수 있다.

또한, 천장 구조체가 개방된 상태에서, 천장 구조체가 폐쇄될 필요가 있을 때, 제어부는 열선을 off할 수 있고, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 자연적으로 냉각되어 제1 상태로 될 수 있고, 스티프너(930)의 탄성 복원력에 의해 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 와인딩 가능한 상태가 될 수 있고, 제어부는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)의 제1 상태시, 제2 프레임부(120)를 초기 위치로 복원시킬 수 있고, 이에 따라, 제2 프레임부(120)는 제1 프레임부(110)에 가까워디며, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 와인딩될 수 있고, 제2 프레임부(120)는 관통구(122)에 재 삽입될 수 있다. 이에 따라, 제2 프레임부(120)와 제1 프레임부(110) 사이가 다시 폐쇄될 수 있다.

한편, 제어부는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)의 제1 상태시, 제2 프레임부(120)를 초기 위치로 복원시킬 수 있는데, 이를 위해, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는, 상부 플랜지(921), 하부 플랜지(921) 및 웨브(922) 중 적어도 하나에 접촉 배치되는 온도 감지 센서를 포함할 수 있고, 온도 감지 센서에 의해 측정되는 온도가 미리 설정된 온도 미만이되면, 제어부는 제2 프레임부(120)를 초기 위치로 복원시킬 수 있다.

또한, 천 구조체(200)의 종 방향 타단과 제2 프레임부(120) 사이를 개방하기 위한 제2 프레임부(120)의 이동시, 제2 프레임부(120)는 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)의 전개시 신장되는 길이를 고려하여, 신장되는 길이 미만으로 이동될 수 있다.

또한, 형상기억 전개형 튜브 구조체(900)는 상부 플랜지(921), 하부 플랜지(921) 및 웨브(922) 중 적어도 하나에 접촉 배치되는 냉각선을 포함할 수 있다. 냉각선은 on시 형상기억부재(920)를 냉각시킬 수 있ㄷ다. 이에 따라, 제2 상태에서 제1 상태로의 전환시 제어부는 냉각선을 on하여 형상기억부재(920)의 제1 상태로의 전환이 더 빨리 이루어지게 할 수 있다. 또한, 형상기억부재(920)가 제1 상태가 되면 형상기억부재(920)의 온도가 미리 설정된 온도 미만이 된 것이므로 냉각선을 off할 수 있다. 냉각선은 통상의 기술자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략한다.

참고로, 미리 설정된 온도는, 열선의 가열이 이루어지지 않는 상황에서 형상기억부재(920)가 가질 수 있는 최고 온도보다 높은 온도로 설정될 수 있다. 형상기억부재(920)가 자연적으로 가질 수 있는 최고 온도보다 높은 온도가 미리 설정된 온도로 설정됨으로써, 열선에 의한 형상기억부재(920)의 제2 상태로의 제어가 이루어질 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 천막 구조물
100: 골조
110: 제1 프레임
112: 관통구
120: 제2 프레임
122: 관통구
130: 제3 프레임
200: 천막천부
210: 제1 천막천
212: 장착 부재
213: 장착 부재
900: 형상기억 전개형 튜브 구조체
900: 형상기억재료를 이용한 가변 전개형 튜브
910: 튜브본체
920: 형상기억부재
930: 스티프너

Claims (7)

1. 천막 구조물에 있어서,
   상기 천막 구조물의 횡 방향으로 연장되되 상기 천막 구조물의 종 방향으로 간격을 두고 교번하며 배치되는 제1 프레임부와 제2 프레임부, 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부 사이에서 상기 종 방향으로 연장되며 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부를 연결하는 제3 프레임부를 포함하는 천장 구조체 및 상기 천장 구조체를 지지하는 기둥 구조체를 포함하는 골조;
   종 방향 일단이 상기 제1 프레임부에 결합되고 종 방향 타단이 탈착 가능하게 상기 제2 프레임부에 결합되며 횡 방향으로 연장되는 천 구조체를 복수개 포함하는 천막천부; 및
   제어부를 포함하되,
   상기 제3 프레임부는 상기 제2 프레임부의 상기 제1 프레임부에 대한 상대적 위치를 조절 가능하고,
   상기 천 구조체의 종 방향 타단의 상기 제2 프레임부에 대한 탈거 상태시, 상기 천 구조체의 종 방향 타단과 상기 제2 프레임부 사이에 개방이 이루어지고,
   상기 제2 프레임부는 상기 제1 프레임부를 향하는 일측부에 일측으로 개구되는 관통구가 상기 횡 방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 천 구조체는,
   상기 관통구 내에 배치되며 상기 횡 방향으로 연장되는 장착 부재; 및
   종 방향 타단부가 상기 장착 부재를 감싸며 상기 장착 부재와 결합되는 천 부재를 포함하고,
   상기 제2 프레임부는,
   상기 관통구 내에서 상기 천 구조체의 종 방향 타측에 배치되며, 상기 관통구 내에 고정되는 일단을 중심으로 와인딩된 상태로 배치되되 타단은 상기 천 구조체의 종 방향 타단부와 결합되는 형상기억 전개형 튜브 구조체를 더 포함하며,
   상기 형상기억 전개형 튜브 구조체는,
   내부가 중공인 튜브 본체;
   상부 플랜지, 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하며 횡단면이 I형상으로 형성되고, 상기 튜브 본체의 내부에 길이 방향으로 연장되어 배치되는 형상기억부재;
   상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지 및 상기 웨브 중 적어도 하나에 접촉 배치되는 열선;
   상기 열선과 전기적으로 연결되는 전원부;
   상기 튜브 본체의 길이 방향으로 연장되어 배치되고, 탄성을 갖는 스티프너; 및
   상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지 및 상기 웨브 중 적어도 하나에 접촉 배치되는 온도 감지 센서를 포함하되,
   상기 형상기억부재는,
   상기 열선의 on시 미리 설정된 온도를 기준으로 고온인 제2 상태가 되고, 상기 열선의 off시 미리 설정된 온도를 기준으로 저온인 제1 상태가 되며,
   상기 제1 상태에서 스티프너의 스프링 상수보다 작은 스프링 상수를 가지고 스티프너의 외력 작용에 따라 폴딩이 가능한 낮은 강성을 가져 와인딩 가능하고, 상기 제2 상태에서 상기 스티프너의 스프링 상수보다 큰 스프링 상수를 가져 초기 형상으로 자동 전개되며,
   상기 제어부는,
   상기 열선을 on하여 상기 형상기억부재를 상기 제2 상태로 만들고, 상기 제2 프레임부를 상기 제1 프레임부로부터 이격시켜 상기 천장 구조체를 개방하고,
   상기 열선을 off하여 상기 형상기억부재를 상기 제1 상태로 만들며, 상기 온도 감지 센서에 의해 측정되는 온도가 미리 설정된 온도 미만이 되면, 상기 제2 프레임부를 초기 위치로 복원시켜 상기 천장 구조체를 폐쇄하는 것인, 천막 구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 형상기억부재가 상기 제1 상태일때의 탄성 복원력은 상기 스티프너의 탄성 복원력보다 작고, 상기 형상기억부재가 상기 제2 상태일때의 탄성 복원력은 상기 스티프너의 탄성 복원력보다 큰 것인, 천막 구조물.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제3 프레임부는,
   상기 형상기억 전개형 튜브 구조체의 상기 제2 상태시, 상기 제2 프레임부를 상기 제1 프레임부로부터 이격시키고,
   상기 형상기억 전개형 튜브 구조체의 상기 제1 상태시, 상기 제2 프레임부를 초기 위치로 복원하는 것인, 천막 구조물.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 형상기억 전개형 튜브 구조체는,
   상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지 및 상기 웨브 중 적어도 하나 이상에 접촉 배치되는 냉각선을 더 포함하는 것인, 천막 구조물.

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