KR102610354B1 - 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템 - Google Patents
지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템 Download PDFInfo
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Abstract
지진 및 진동 발생을 감지하고 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 통해 정확하고 안정적으로 구조물을 유지보수할 수 있도록 한 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템에 관한 것으로서, 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 위한 위치에 설치되어, 탐색 및 진단 상태 정보를 획득하는 복합 감지부, 획득한 기상 정보와 복합 감지부에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보를 기초로 지진 또는 진동 발생을 판단하고, 구조물 취약부 탐색 또는 구조물 불균형을 확인하여 변형률을 진단하고, 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보의 전송을 제어하는 취약부 탐색 및 진단기, 취약부 탐색 및 진단기의 제어에 따라 상기 취약부 탐색 및 진단 정보를 유지보수로 정보로 전송하는 통신 모듈을 포함하여, 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 구축한다.
Description
본 발명은 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템에 관한 것으로, 특히 지진 및 진동 발생을 감지하고 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 통해 정확하고 안정적으로 구조물을 유지보수할 수 있도록 한 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템에 관한 것이다.
일반적으로 소규모의 태양광발전장치, 모듈러 교실, 모듈러 건축물 등의 구조물은 지진이나 진동 등에 안정적으로 설계되어야 한다.
지진 발생 시 콘크리트 구조물을 타고 진동되는 지진력에 의해 유리 기판이나 폴리 실리콘(Polysilicone) 등으로 제작된 태양광 패널에 영향을 끼쳐 태양광 패널이 쉽게 파손될 수 있다. 아울러 공장에서 골조와 마감, 기계 및 전기설비 등을 갖춘 규격화된 건물을 완성하고 현장으로 운송해 단순조립, 설치해 완성하는 임시 교실이나 임시 건축물 등도 지진이나 진동에 취약하여, 지진이나 진동에 쉽게 구조물의 변형이나 손상이 발생할 수 있다.
이와 관련하여 최근에는 지진 발생에 신속히 대응하기 위해 지진응답계측장비의 과학화 등을 통해 선진화된 지진대응시스템 구축은 물론, 3층 이상 건물에 대하여 내진 설계 의무화를 발표하는 등 모든 시설물에 대하여 내진 설계의 강화 정책이 추진되고 있다.
여기서, 시설물 및 발전설비에 대하여 내진 설계란 지진 발생 시 건축물을 통해 시설물 및 발전설비에 전달되는 지진력을 흡수하고 감소 및 소멸시켜서 내진 안전성을 확보하도록 하는 설계기법인 면진 설계를 포함하는 지진에 대한 포괄적인 설계기술을 말한다.
보통 면진은 진동의 특성을 이용하여 대상물의 고유주파수 대역과 회피하도록 설계하여, 상호 간의 공진(共振, resonance)을 피하게 해주는 개념으로서, 시설물이나 발전설비에 진동이 감지되면, 이때의 진동을 저감시키거나 또는 입력된 진동의 특성에 따라 시설물의 강성이나 감쇠력을 조절하여 진동을 저감시킬 수 있다.
이러한 내진형 태양광발전장치는 일체형 설치구조로 이루어져, 부분적 고장위치를 판단하기 어렵다는 단점이 있으며, 지진 및 진동 발생으로 태양광발전장치에 움직임이 발생했을 경우 지진에 의한 움직임인지 아니면 바람 또는 건물 진동, 공진점 일치 등 움직임에 대하여 정확한 사유에 대하여 판단하는 것이 어려운 단점도 있다.
또한, 모듈러 교실 및 모듈러 건축물 역시 내진 설계가 이루어지지 않은 상태로 현장에 설치되는 경우가 대부분이므로, 지진이나 진동에 의해 대처가 어려우며, 지진이나 진동에 의해 구조물의 변형이나 이상 발생 시 이를 확인하는 방법이 없어, 사전 유지보수가 어려운 단점도 있다.
따라서 구조물의 부분적 취약부를 탐색 및 진단하고, 탐색 및 진단 정보를 통해 정확하고 안정적으로 과다비용 지출 없이 유지보수가 가능하도록 하는 기술이 필요하다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 태양광발전장치나 모듈러 교실 및 모듈러 건축물 등에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 지진 및 진동 발생을 감지하고 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 통해 정확하고 안정적으로 구조물을 유지보수할 수 있도록 한 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 통해, 구조물 증개축시 안정적으로 구조물을 유지보수할 수 있도록 한 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템"은,
취약부 탐색 및 진단을 위해 구조물에 설치되어, 탐색 및 진단 상태 정보를 획득하는 복합 감지부;
상기 복합 감지부에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보와 획득한 기상정보를 기초로 지진 또는 진동 발생을 판단하고, 구조물 취약부 탐색 또는 구조물 불균형을 확인하여 변형률을 진단하고, 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보의 전송을 제어하는 취약부 탐색 및 진단기; 및
상기 취약부 탐색 및 진단기의 제어에 따라 상기 취약부 탐색 및 진단 정보를 유지보수로 정보로 전송하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 복합 감지부는,
면진형 태양광발전장치의 진동을 감지하는 진동감지센서와, 현재 설치 위치의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와, 구조물 상단의 설치 위치부터 바닥까지의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 공기질 및 환경 정보를 측정하는 공기질/환경센서와, 압력을 측정하는 압력센서와, 유량을 측정하는 유량센서 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템"은,
상기 취약부 탐색 및 진단기의 제어에 따라 취약부 탐색 및 진단 결과를 화면에 표출해주는 상태 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 통신 모듈은 상기 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보를 구조물을 관리하는 관리 서버 및/또는 구조물을 관리하는 관리자가 휴대한 관리 단말로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 기상정보 수신기에서 획득한 기상정보 및 상기 복합 감지부에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보를 탐색 및 진단을 위한 정보로 취득하여 내부 메모리에 저장한 정보 취합부;
상기 정보 취합부에서 취득한 진동 감지 정보와 기상청에서 제공한 지진 정보를 기초로 진동 또는 지진을 판단하되, 상기 지진 정보와 진동 감지 정보가 동시에 존재하면 지진이라고 판단을 하고, 상기 지진 정보는 없고 진동 감지 정보만 존재하면 진동이라고 판단하는 진동/지진 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 진동 감지 정보를 기초로 구조물 취약부를 탐색하되, 진동발생 크기, 횟수, 그리고 진동발생 크기의 변화 횟수를 기초로 해당 구조물의 취약 여부를 판단하는 구조물 취약부 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 기울기 정보의 변화율 또는 진동감지정보의 편차를 기초로 변형률을 진단하는 변형률 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 기상청에서 획득한 지진발생 상황정보를 기초로 진앙지까지의 직선거리 계산 및 지진세기에 따라 면진형 태양광발전장치에 미치는 영향을 추출하여, 지진이 면진형 태양광발전장치에 미치는 영향을 분석하는 영향 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 진동/지진 판단 정보, 특정 구조물의 취약 탐색 정보, 변형률 진단 정보 및 영향 분석 정보를 취약부 탐색 및 진단 결과정보로 생성하는 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부;
상기 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부에서 생성된 취약부 탐색 및 진단 결과정보의 표시 및 전송을 제어하는 결과 표시 및 전송 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 지진 및 진동 발생을 감지하고 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 통해 취약부 탐색 및 진단 정보를 생성하여 제공해줌으로써, 정확하고 안정적으로 구조물을 유지보수할 수 있도록 도모해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 통해, 구조물 증개축시 안정적으로 구조물을 유지보수할 수 있도록 도모해주는 효과도 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 태양광 발전장치에 적용한 예시이고,
도 1b는 본 발명에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 모듈러 건축물에 적용한 예시이고,
도 2는 본 발명에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템의 실시 예이며,
도 3은 도 2의 취약부 탐색 및 진단기의 실시 예 블록 구성도이며,
도 4는 본 발명에서 거리측정센서로 거리를 측정하는 예시이며,
도 5는 본 발명에 적용되는 지진정보의 지진발생위치 예시이며,
도 6은 본 발명에서 태양광발전장치의 설치 위치와 지진발생 위치까지의 직선거리 예시이며,
도 7은 지진 발생 거리 및 진도에 따른 가중치테이블이며,
도 8은 영향 가중치를 적용하여 실제 발생한 지진의 영향력을 수치화한 테이블이다.
도 1b는 본 발명에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 모듈러 건축물에 적용한 예시이고,
도 2는 본 발명에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템의 실시 예이며,
도 3은 도 2의 취약부 탐색 및 진단기의 실시 예 블록 구성도이며,
도 4는 본 발명에서 거리측정센서로 거리를 측정하는 예시이며,
도 5는 본 발명에 적용되는 지진정보의 지진발생위치 예시이며,
도 6은 본 발명에서 태양광발전장치의 설치 위치와 지진발생 위치까지의 직선거리 예시이며,
도 7은 지진 발생 거리 및 진도에 따른 가중치테이블이며,
도 8은 영향 가중치를 적용하여 실제 발생한 지진의 영향력을 수치화한 테이블이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 태양광 발전장치(1)에 적용한 예시이고, 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템을 모듈러 건축물(2)에 적용한 예시이다.
시스템 적용 대상이 어느 것이던지 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단 동작은 동일하게 이루어지므로, 이하, 설명의 편의를 위해 본 발명을 태양광 발전장치(1)에 적용한 것에 대해서만 설명하기로 한다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 면진 장치(11 - 14)가 복수로 결합된 면진형 태양광발전장치(1)가 특정 위치에 설치된다. 여기서 본 발명은 구조물로 면진형 태양광발전장치에 대해서 설명하나 이것에 한정되는 것은 아니며, 모듈러 교실, 모듈러 건축물 등 다양한 건축물에도 동일하게 적용됨을 당해 분야의 통상의 지식을 가진자라면 자명하다 할 것이다.
여기서 면진 장치(11 - 14)는 4개만 도시하였으나, 이것은 하나의 예시일뿐 이것에 한정되는 것은 아니며, 태양광 발전장치의 규모에 따라 면진 장치의 개수는 조정될 수 있다.
면진 장치는 태양광발전장치 구조물에 영향을 미치는 지진이나 진동, 유체 흐름에 의한 충격 등을 방지하여 태양광발전장치의 구조물을 보호할 수 있는 구조물을 의미하며, 당해 분야에 널리 알려진 기술이므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 면진형 태양광발전장치(1)의 소정 위치에는, 기상정보를 획득하기 위한 기상정보 수신기(3)가 마련될 수 있으며, 아울러 구조물 취약부의 탐색 및 진단을 위한 복합 감지부(30)가 소정 개수로 설치될 수 있다.
여기서 복합 감지부(30)는 진동감지센서(31), 기울기 감지센서(32) 및 거리측정센서(33)가 적어도 하나 이상 복합적으로 구비된 감지장치이다. 복합 감지부(30)는 취약부의 탐색 및 진단을 위한 면진형 태양광발전장치의 다양한 구조물에 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 "지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단 시스템"의 실시 예 블록 구성도로서, 기상정보 수신기(3), 복합 감지부(30), 취약부 탐색 및 진단기(40), 상태 표시기(50), 통신 모듈(60) 및 로컬 모니터링기(PC)(70)를 포함할 수 있다.
여기서 기상정보 수신기(3)는 기상 센서나 통신모듈 등을 이용하여 일사량, 모듈온도, 외기 온도 등을 기상정보로 획득하여 상기 취약부 탐색 및 진단기(40)에 전달해주는 역할을 한다.
복합 감지부(30)는 면진형 태양광발전장치(1)의 취약부 탐색 및 진단을 위한 위치에 설치되어, 탐색 및 진단 상태 정보를 획득하는 역할을 한다.
이러한 복합 감지부(30)는 면진형 태양광발전장치(1)의 진동을 감지하는 진동감지센서(31), 현재 설치 위치의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서(32), 현재 설치 위치에서 바닥까지의 거리를 측정하는 거리측정센서(33), 공기질 및 환경 정보를 측정하는 공기질/환경센서와, 압력을 측정하는 압력센서와, 유량을 측정하는 유량센서 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
취약부 탐색 및 진단기(40)는 상기 획득한 기상 정보와 상기 복합 감지부(30)에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보를 기초로 지진 또는 진동 발생을 판단하고, 구조물 취약부 탐색 또는 구조물 불균형을 확인하여 변형률을 진단하고, 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보의 전송을 제어하는 역할을 한다.
이러한 취약부 탐색 및 진단기(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 획득한 기상정보 및 상기 복합 감지부(30)에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보를 탐색 및 진단을 위한 정보로 취득하여 내부 메모리에 저장한 정보 취합부(41), 상기 정보 취합부(41)에서 취득한 진동 감지 정보와 지진 정보를 기초로 진동 또는 지진을 판단하되, 상기 지진 정보와 진동 감지 정보가 동시에 존재하면 지진이라고 판단을 하고, 상기 지진 정보는 없고 진동 감지 정보만 존재하면 진동이라고 판단하는 진동/지진 판단부(42), 상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 진동 감지 정보를 기초로 구조물 취약부를 탐색하되, 진동발생 크기, 횟수, 그리고 진동발생 크기의 변화 횟수를 기초로 해당 구조물의 취약 여부를 판단하는 구조물 취약부 탐색부(43), 상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 기울기 정보의 변화율 또는 진동감지정보의 편차를 기초로 변형률을 진단하는 변형률 진단부(44), 상기 기상청에서 획득한 지진발생 상황정보를 기초로 진앙지까지의 직선거리 계산 및 지진 세기에 따라 면진형 태양광발전장치에 미치는 영향을 추출하여, 지진이 면진형 태양광발전장치에 미치는 영향을 분석하는 영향 분석부(45)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 취약부 탐색 및 진단기(40)는 상기 진동/지진 판단 정보, 특정 구조물의 취약 탐색 정보, 변형률 진단 정보 및 영향 분석 정보를 취약부 탐색 및 진단 결과정보로 생성하는 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부(46), 상기 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부(46)에서 생성된 취약부 탐색 및 진단 결과정보의 표시 및 전송을 제어하는 결과 표시 및 전송 제어부(47)를 더 포함할 수 있다.
통신 모듈(60)은 상기 취약부 탐색 및 진단기(40)의 제어에 따라 상기 취약부 탐색 및 진단 정보를 유지보수로 정보로 전송하는 역할을 한다. 여기서 취약부 탐색 및 진단 정보는 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 전송할 수 있다.
이러한 통신 모듈(60)은 상기 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보를 구조물을 관리하는 관리 서버(100) 및/또는 구조물을 관리하는 관리자가 휴대한 관리 단말(200)로 전송할 수 있다.
상태 표시기(50)는 상기 취약부 탐색 및 진단기(40)의 제어에 따라 취약부 탐색 및 진단 결과를 화면에 표출해주는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템"의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 로컬 모니터링기(70)는 웹(Web)을 통해 실시간으로 면진형 태양광발전장치(1)가 설치된 위치의 기상정보를 획득하여 상기 취약부 탐색 및 진단기(40)에 전달한다.
도 5는 기상정보 중 지진 정보의 예시이다.
여기서 기상정보는 모니터링기의 웹에서 날씨, 습도, 온도, 지진의 규모, 진도, 위치별 지진정보 등의 기상정보를 수신할 수 있다.
다음으로, 복합 감지부(30)는 면진형 태양광발전장치(1)의 취약부 탐색 및 진단을 위한 위치에 설치된 복합 감지부(30)에서 해당 구조물의 탐색 및 진단 상태 정보를 획득하여 상기 취약부 탐색 및 진단기(40)에 전달한다.
즉, 복합 감지부(30) 내의 진동감지센서(31)는 면진형 태양광발전장치(1)의 진동을 감지한다. 즉, 풍압, 지진, 구조물 및 건축물 진동 등 내외적인 요인에서 발생하는 진동을 감지하여 측정 위치마다 설치된 진동감지센서로 진동을 감지한다. 이때 진동감지는 진동발생 크기 및 횟수를 측정할 수 있는 데, 크기는 전압 또는 전류로 출력될 수 있다.
아울러 기울기 감지센서(32)는 현재 설치 위치의 기울기를 감지한다. 기울기는 초기 설치된 구조물의 기울기에서 이상현상 또는 일정시간 경과 후 해당 구조물의 변형에 대한 불균형을 체크 및 진단하는 정보로 활용될 수 있다.
또한, 거리측정센서(33)는 도 4에 도시한 바와 같이, 구조물 상단에 설치된 설치위치부터 바닥면까지의 거리를 측정한다. 초기 설정시 상부에서 지면까지의 거리 값을 설정한다. 이후, 움직임이 발생하거나 변형이 생겼을 경우 초기 거리값 변경으로 변형을 감지할 수 있다. 여기서 거리측정센서(33)는 초음파 거리 측정센서 또는 적외선 거리측정센서 등을 이용할 수 있다. 지진 발생시 구조물의 흔들림이 발생하는 데, 흔들림은 구조물 최상단에서 발생하기에 연속적으로 측정하고 있던 거리가 흔들림 또는 변형되면 거리가 변경될 수 있다.
또한, 공기질 및 환경 정보를 측정하는 공기질/환경센서를 이용하여 공기질 정보를 획득할 수 있으며, 압력센서를 이용하여 태양광 발전장치에 가해지는 압력을 측정하여 압력 정보를 획득할 수 있으며, 유량센서를 이용하여 유량을 측정하여 유량정보를 획득할 수도 있다.
이렇게 복합 감지부(30)를 통해 감지한 진동 감지 정보, 기울기 감지정보, 거리 측정 정보, 공기질 정보, 압력 정보, 유량 측정 정보 등은 복합적 또는 선택적으로 탐색 및 진단 상태 정보로 취약부 탐색 및 진단기(40)에 전달된다.
상기 취약부 탐색 및 진단기(40)는 상기 획득한 기상 정보와 상기 복합 감지부(30)에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보를 기초로 지진 또는 진동 발생을 판단하고, 구조물 취약부 탐색 또는 구조물 불균형을 확인하여 변형률을 진단하고, 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보의 전송을 제어한다.
즉, 정보 취합부(41)는 상기 획득한 기상정보 및 상기 복합 감지부(30)에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보를 탐색 및 진단을 위한 정보로 취득하여 내부 메모리에 저장한다.
탐색 및 진단 상태 정보가 취득되면, 진동/지진 판단부(42)는 상기 정보 취합부(41)에서 취득한 진동 감지 정보와 기상청에서 제공한 지진 정보를 기초로 진동 또는 지진을 판단한다. 예컨대, 상기 지진 정보와 진동 감지 정보가 동시에 존재하면 지진이라고 판단을 하고, 상기 지진 정보는 없고 진동 감지 정보만 존재하면 진동이라고 판단한다. 지진 및 진동 판단 정보를 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부(46)에 전달된다.
아울러 구조물 취약부 탐색부(43)는 상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 진동 감지 정보를 기초로 구조물 취약부를 탐색한다. 예컨대, 진동발생 크기, 횟수, 그리고 진동발생 크기의 변화 횟수를 기초로 해당 구조물의 취약 여부를 판단할 수 있다. 진동발생 크기의 변화 판단을 위해 미리 설정된 일정 시간 내 3회 이상으로 연속적으로 반복 발생시에는 해당 구조물의 점검 가중치를 증가시켜, 구조물 취약부에 대한 유지보수가 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 구조물 취약부 탐색 정보는 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부(46)에 전달된다.
또한, 변형률 진단부(44)는 상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 기울기 정보의 변화율 또는 진동감지정보의 편차를 기초로 변형률을 진단한다.
예컨대, 기울기 정보를 통해 변형률을 진단할 수 있다. 기울기 변화율은 전압 또는 전류로 출력될 수 있으며, 해당 값이 변화하여 일정시간 경과 후 출력 값이 복귀하지 않을 경우 변형 진단으로 판단할 수 있다.
예를 들어, -90°: 0.5V, +90°: 9.5V, 초기 세팅 값이 5V 가정시 5.45V 이상 출력 값 발생시 변형률 +10%라고 판단을 하며, 변형률이 +10%, -10% 일 때 변형률 점검으로 판단할 수 있다.
또한, 설치된 포스트의 진동 감지 정보에 편차를 이용하여 변형률을 판단할 수 있다. 즉, 4개의 포스트에 설치된 복합 감지부중 3개의 포스트의 진동 감지 센서의 측정값 편차가 5% 이내, 1개의 포스트에 설치된 복합 감지부의 진동 감지 센서의 측정값이 5%를 초과할 경우 변형률이 발생한 것으로 진단할 수 있다.
상기 두 가지 변형률 진단 방법은 어느 하나의 방법만으로도 변형률 진단이 가능하고, 상기 두 가지 변형률 진단 방법을 조합하여 변형률을 진단하는 것도 가능하다.
이렇게 생성된 변형률 진단 정보는 취약부 탐색 및 진단결과 생성부(46)에 전달된다.
아울러 영향 분석부(45)는 상기 기상청에서 획득한 지진발생 상황정보를 기초로 진앙지까지의 직선거리 계산 및 지진 세기에 따라 면진형 태양광발전장치(1)에 미치는 영향을 추출하여, 지진이 면진형 태양광발전장치(1)에 미치는 영향을 분석한다.
면진형 태양광발전장치의 설치 위치에서 진앙지까지의 직선거리 계산은 아래의 [수학식1]과 같은 하버사인(Haversine) 공식을 이용할 수 있다.
도 6은 면진형 태양광발전장치의 설치 위치에서 진앙지까지의 직선거리 계산 결과 예시이다.
다음으로, 발생위치의 거리 및 진도에 따라 면진형 태양광발전장치에 미치는 영향을 수치화한다.
즉, 지진정보가 수신되고, 진동감지센서 및 기울기 감지센서의 동작 여부를 확인하며, 설치 위치에서부터 진앙지까지의 직선거리 계산 후 거리 범위를 확인한다. 거리별 가중치는 도 7과 같다.
이렇게 산출된 가중치를 이용하여 지진이 미치는 영향을 수치화해서 분석한다. 도 8은 상기 가중치 적용별 지진이 면진형 태양광발전장치에 미치는 영향력을 수치화하여 분석한 테이블이다.
이렇게 분석된 영향 분석 정보도 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부(46)에 전달된다.
상기 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부(46)는 상기 진동/지진 판단 정보, 특정 구조물의 취약 탐색 정보, 변형률 진단 정보 및 영향 분석 정보를 종합적으로 취합하여 취약부 탐색 및 진단 결과정보로 생성한다.
예컨대, 수치값 13.5를 기준으로 진동감지센서 또는 기울기 감지센서의 변형률 확인하여, 진도 2의 직선거리 10km 내 수치값이 20 발생했을 경우 면진형 태양광발전장치의 변형으로 알람을 발생한다. 아울러 진동감지센서 또는 기울기 감지센서의 변형률이 5% 미만 일 경우 추후 수치 값이 20 이하로 발생한 경우는 면진형 태양광발전장치에 미치는 영향이 별로 없는 것으로 판단을 하고, 알림을 발생하지 않는다. 또한, 진도 5의 직선거리 100km 내 수치값이 30 발생시 면진형 태양광 발전장치에 영향을 미치는 것으로 알림을 발생하며, 진동감지센서 또는 기울기 감지센서의 변형률이 15% 이상일 경우, 알림 발생 후 추후 문제 발생값으로 이벤트를 기록한다.
국내 지진발생에 대한 정보에서 규모 2.0 미만의 미소지진은 무시한다.
이렇게 취약부 탐색 및 진단 결과 정보를 생성하면, 결과 표시 및 전송 제어부(47)를 통해 생성된 취약부 탐색 및 진단 결과정보의 표시 및 전송을 제어한다.
일정 피로도가 누적되면 유지보수 및 구조물 안전점검 확인 알림을 발생한다. 즉, 미소 진동으로 진동 학습 되었을 때 일정기간 학습결과 구조물에 이상이 없다고 학습되면 그 이하의 진동이 수백번 발생하였더라도 면진형 태양광발전장치에는 이상이 없는 것으로 인식한다. 아울러 학습된 일정 값 이상의 진동이 발생하였을 경우 점검 알림 정보를 생성하고, 이를 표시 및 전송한다.
상기 취약부 탐색 및 진단 정보는 유지보수가 되며, 이는 통신 모듈(60)을 통해 구조물(면진형 태양광발전장치)을 관리하는 관리 서버(100) 및/또는 구조물을 관리하는 관리자가 휴대한 관리 단말(200)로 실시간 전송할 수 있다.
또한, 상태 표시기(50)는 상기 취약부 탐색 및 진단기(40)의 제어에 따라 취약부 탐색 및 진단 결과를 화면에 표출해줄 수 있다.
따라서 태양광발전장치를 관리하는 관리자는 자신이 직접 태양광발전장치가 설치된 장소를 방문하여, 수동으로 태양광발전장치를 일일이 점검할 필요가 없이, 원격으로 실시간 태양광 발전장치의 이상 상태를 인지할 수 있으며, 이에 따라 유지보수 시간을 단축할 수 있다. 특히 이상이 발생한 구조물의 정보를 제공하면 유지보수의 편의성 향상을 도모할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
1: 면진형 태양광발전장치
2: 모듈러 건축물
3: 기상정보 수신기
11 - 14: 면진 장치
30: 복합 감지부
31: 진동감지센서
32: 기울기 감지센서
33: 거리측정센서
40: 취약부 탐색 및 진단기
41: 정보 취합부
42: 진동/지진 판단부
43: 구조물 취약부 탐색부
44: 변형률 진단부
45: 영향 분석부
46: 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부
47: 결과 표시 및 전송 제어부
50: 상태 표시기
60: 통신 모듈
70: 로컬 모니터링기(PC)
100: 관리 서버
200: 관리 단말
2: 모듈러 건축물
3: 기상정보 수신기
11 - 14: 면진 장치
30: 복합 감지부
31: 진동감지센서
32: 기울기 감지센서
33: 거리측정센서
40: 취약부 탐색 및 진단기
41: 정보 취합부
42: 진동/지진 판단부
43: 구조물 취약부 탐색부
44: 변형률 진단부
45: 영향 분석부
46: 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부
47: 결과 표시 및 전송 제어부
50: 상태 표시기
60: 통신 모듈
70: 로컬 모니터링기(PC)
100: 관리 서버
200: 관리 단말
Claims (8)
- 구조물의 취약부 탐색 및 진단을 위한 위치에 설치되어, 탐색 및 진단 상태 정보를 획득하는 복합 감지부;
상기 복합 감지부에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보와 획득한 기상정보를 기초로 지진 또는 진동 발생을 판단하고, 구조물 취약부 탐색 또는 구조물 불균형을 확인하여 변형률을 진단하고, 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보의 전송을 제어하는 취약부 탐색 및 진단기; 및
상기 취약부 탐색 및 진단기의 제어에 따라 상기 취약부 탐색 및 진단 정보를 유지보수로 정보로 전송하는 통신 모듈을 포함하고,
상기 통신 모듈은 상기 진단 결과인 취약부 탐색 및 진단 정보를 구조물을 관리하는 관리 서버 또는 구조물을 관리하는 관리자가 휴대한 관리 단말로 전송하며,
상기 취약부 탐색 및 진단기는 취득한 진동 감지 정보와 기상청에서 제공한 지진 정보를 기초로 진동 또는 지진을 판단하되, 상기 지진 정보와 진동 감지 정보가 동시에 존재하면 지진이라고 판단을 하고, 상기 지진 정보는 없고 진동 감지 정보만 존재하면 진동이라고 판단하는 진동/지진 판단부; 상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 진동 감지 정보를 기초로 구조물 취약부를 탐색하되, 진동발생 크기, 횟수, 그리고 진동발생 크기의 변화 횟수를 기초로 해당 구조물의 취약 여부를 판단하는 구조물 취약부 탐색부; 상기 진동 감지 정보의 편차를 기초로 변형률을 진단하는 변형률 진단부를 포함하며,
상기 구조물 취약부 탐색부는 상기 진동발생 크기의 변화 판단을 위해 미리 설정된 일정 시간 내 복수 회 이상으로 연속적으로 반복 발생시에는 해당 구조물의 점검 가중치를 증가시켜, 구조물 취약부에 대한 유지보수가 이루어지도록 하며,
상기 변형률 진단부는 적어도 4개 이상의 포스트에 설치된 복합 감지부 중 3개의 포스트의 진동 감지 센서의 측정값 편차가 5% 이내이고, 1개의 포스트에 설치된 복합 감지부의 진동 감지 센서의 측정값이 5%를 초과할 경우 변형률이 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템.
- 청구항 1에서, 상기 복합 감지부는,
구조물의 진동을 감지하는 진동감지센서와, 현재 설치 위치의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와, 구조물 상단의 설치 위치에서 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 공기질 및 환경 정보를 측정하는 공기질/환경센서와, 압력을 측정하는 압력센서와, 유량을 측정하는 유량센서 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템.
- 청구항 1에서,
상기 취약부 탐색 및 진단기의 제어에 따라 취약부 탐색 및 진단 결과를 화면에 표출해주는 상태 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템.
- 청구항 1에서, 상기 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 획득한 기상정보 및 상기 복합 감지부에서 획득한 탐색 및 진단 상태 정보를 탐색 및 진단을 위한 정보로 취득하여 내부 메모리에 저장한 정보 취합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템.
- 삭제
- 청구항 1에서, 상기 변형률 진단부는 상기 탐색 및 진단 상태 정보에 포함된 기울기 정보의 변화율로 변형률을 진단하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템.
- 청구항 1에서, 상기 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 기상청에서 획득한 지진발생 상황정보를 기초로 진앙지까지의 직선거리 계산 및 지진 세기에 따라 구조물에 미치는 영향을 추출하여, 지진이 구조물에 미치는 영향을 분석하는 영향 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템.
- 청구항 1에서, 상기 취약부 탐색 및 진단기는,
상기 진동/지진 판단부에서 판단한 진동/지진 판단 정보, 특정 구조물의 취약 탐색 정보, 변형률 진단 정보 및 영향 분석 정보를 취약부 탐색 및 진단 결과정보로 생성하는 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부;
상기 취약부 탐색 및 진단 결과 생성부에서 생성된 취약부 탐색 및 진단 결과정보의 표시 및 전송을 제어하는 결과 표시 및 전송 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020230003317A KR102610354B1 (ko) | 2023-01-10 | 2023-01-10 | 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템 |
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| KR102610354B1 true KR102610354B1 (ko) | 2023-12-06 |
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| KR1020230003317A KR102610354B1 (ko) | 2023-01-10 | 2023-01-10 | 지진 및 진동에 대한 구조물 취약부 탐색 및 진단시스템 |
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