KR20000036977A - 자기장을 이용한 매설 배관 위치 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매설 배관에 대한 위치 탐지를 위한 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 매설 배관에 일정간격으로 부착시킨 영구 자성체를 이용하여 지표면에서 자기장을 측정하고 측정으로 얻은 신호를 가공함으로써 매설 배관의 위치를 측정하게 된다. 또한, 배관의 위치 측정을 위하여 따로 전원을 공급해 주어야 하는 불편이 없고 안정된 자력선의 장을 통하여 매설 배관의 위치를 측정하므로 자계와 무관한 소음이나 진동, 습도 등의 실험조건의 영향을 받지 않으며 구현이 간단하다.

Description

자기장을 이용한 매설 배관 위치 측정 시스템 { System for detecting a pipe under ground using magnetic field }

본 발명은 지하에 매설된 배관 위치를 측정하기 위한 매설 배관 위치 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성체에서 발생하는 자기장을 이용하는 매설 배관의 위치를 측정할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

도시화가 급속히 이루어지고, 생활의 질을 향상시키는 과정에서 사회의 간접자본을 이루는 도로와 상하수도, 가스 및 전기, 통신 시설의 정비가 급속히 이루어지고 있다. 이들 시설은 생활과 산업에 필수적인 것으로, 도시화, 산업화가 이루어지는 초기 단계에서는 지역사회의 자연적인 발전과 함께 비계획적으로 형성되는 경향이 있었다.

그러나, 이들 상하수도, 가스, 전기, 통신 등의 시설은 많은 공간에 걸쳐서 이루어지므로 근래에는 이들 시설물에 대한 계획적인 설치가 요청되고 있으며, 특히, 공간의 효율적 이용을 필요로 하는 도시지역에서는 지하 매설물로 설치되는 것이 일반화되고 있다. 또한 시설물의 보호라는 목적하에서도 지하에 매설되는 경우가 많이 있다. 이들 시설의 근간을 이루는 주요 구역에서는 공동화된 관리가 이루어지도록 터널화된 지하 공간을 마련하고 이들을 함께 설치하는 방법도 사용되고 있다.

그러나, 기존의 많은 시설 부분이 비계획적으로 이루어졌고, 이들 시설을 말단부까지 모두 계획적으로 설치할 수는 없다. 그리고, 설치되는 지역의 부분적인 특수 사정에 따라 시설의 설치 경로가 변경되는 경우가 많다. 또한, 지하는 가시적인 공간이 아니므로 지하에 매설되는 다종 다양한 매설물을 정확히 파악하고 관리하는 것이 어려울 때가 많이 있다. 경우에 따라서는 새로운 시설물 시공이나, 건축물 시공시 기존의 시설물들을 정확히 파악하지 못하고 공사가 진행되면서 시설물을 파괴하여 생활의 불편과 경제적 손실을 초래하며, 인명적 손실이 발생할 수도 있다.

따라서, 관련 정부 기관이나 시설물 관리 기관에서는 기존의 상황에서 새롭게 시설물 설치 상황을 파악하고 체계적으로 관리하려는 노력이 이루어지고 있다. 이에 따라 지하 매설물에 대한 정확한 파악 방법이나 장치가 요구되고 있다. 또한, 전체적인 시설물 관리의 관점이 아니라도 당면한 새로운 공사를 시작하기 전에 기존의 시설물을 손상시키지 않고 불편이나 위험을 예방하기 위해 특정 지역의 지하 매설물을 정확히 파악해야 할 경우가 많이 있다.

지하 매설물 파악의 한 방법으로 지하의 배관을 찾는 방법이 연구되어 왔다. 배관은 상하수나 도시가스의 분급시설로 많이 사용되며, 전기선이나 통신선을 설치할 때에도 보호 및 관리의 편의를 위해 배관을 많이 사용하기 때문이다. 그러나 배관도 다양한 재질과 형태를 가지며, 시공의 형태도 다양하기 때문에 일률적인 방법을 사용할 수 없다는 어려움이 있다. 현재 지하 매설 배관을 탐사하기 위하여 사용되는 방법은 지중레이더 탐사법(Ground penetration radar method), 전자유도 탐사법, 음파 탐사법 등이 있다.

이들 가운데 지중레이더 탐사법은 전자기파가 반사되는 성질을 이용하여 지중의 각종 현상을 밝히는 방법이다. 그러나, 지하 매질은 공기보다 물리적으로 매우 불균질하므로 반사체의 형태와 위치가 매우 복잡하다. 따라서, 지하에서 반사되어 온 신호들이 많은 잡음을 포함하고 있으므로 정확한 지하 매설 배관을 탐지하는 데 어려움이 있다.

또한, 전자유도 탐사법은 전도체에 전기가 흐르면 도체 주변에 자장이 형성되는 원리를 이용하는 방법이다. 전자유도 탐사법은 매설 배관이 비금속 관로나 공관로인 경우에도 소형 발진기인 탐침을 이용하여 탐사할 수 있으므로 현재 가장 많이 사용되는 방법 가운데 하나이다. 그러나, 일반적 탐사기 성능을 고려할 때 배관 매설의 깊이가 3m를 초과하면 사용하기 어렵다. 또한, 고압선, 가드 레일, 울타리 등 전자파 장애가 있는 지역에서는 사용에 어려움이 있으며, 시설물이 비금속 배관인 경우, 동일선상에 배관이 겹쳐있는 경우 등에서는 사용이 적합하지 않고 사용시 고전류를 필요로하는 문제가 있다.

그리고, 음파 탐사법은 물로 가득찬 관로에 음파신호를 보내고 탐지기로 배관에 흐르는 음파신호를 측정하여 매설된 관의 위치를 탐지하는 방법이다. 그러나, 음파 탐사법은 관로에 물이 가득 차 있는 경우에만 사용이 가능하고 매설 깊이는 측정하기 어렵다는 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 매설 배관 탐사법의 문제점들을 보완할 수 있는 새로운 매설 배관 위치 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 주위 환경의 진동, 소음, 습기 등의 영향을 받지 않고, 별도의 전원을 필요로 하지 않는 매설 배관 위치 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 매설 배관 위치 측정 시스템을 개략적으로 표현하는 구성도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 자성체 12 : 전류 자기 센서

13 : 신호 처리 장치 14 : 계산부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 매설 배관에 부착되어 자기장을 생성하는 자성체, 지상에 위치하며 자성체의 자기장을 감지하여 전기신호로 변환해주는 전류 자기 센서, 전류 자기 센서를 통해 전달된 전기신호를 증폭 및 필터링 하는 신호 처리 장치 및 처리된 신호를 분석하여 매설 배관의 위치를 계산하는 계산부를 구비하여 이루어진다.

특별한 자성 물질이 없는 경우에도 지구 자기장이 존재하므로 본 발명에 사용될 수 있는 자성체는 지구 자기장(0.3 내지 0.6 Gauss)의 흐름을 변화시켜 특이점으로 인정될 수 있을 정도의 자기장 크기를 가져야 한다. 또한, 매설되는 것이므로 자성 물질은 자기장에 영향을 주지 않으며 주위 환경에 견디는 케이스에 넣어지거나 자체가 환경에 의해 부식되지 않는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 매설 배관 위치 측정 시스템의 개념적 구성을 나타내는 도면이다.

매설 배관의 위치 측정 시스템은 매설 배관에 부착되어 주위에 일정 크기 이상의 자기장을 형성시키는 자성체(11)를 지하에 구비하게 된다. 또한 지상에는 자성체(11)에서 발생된 자기장을 전기신호로 변환해주는 전류 자기 센서(12)와 전류 자기 센서에서 자기장이 전기신호로 변환되어 전달된 신호를 증폭 및 필터링 해주는 신호처리 장치(13)와 신호처리된 신호를 분석하여 매설 배관의 위치를 계산하는 계산부(14)인 컴퓨터가 구비된다.

자성체는 일종의 영구자석이다. 재질은 금속이나 비금속, 경우에 따라서는 자성물질을 포함하는 합성수지를 사용할 수도 있다. 전류 자기 센서로 흔히 자장계(magnetometer)를 사용할 수 있다. 자장계는 권선형 코일에 전류계 혹은 전압계와 같은 측정장치를 연결하고, 코일을 회전시키거나 기타 운동시켜 코일을 지나는 자속을 변화시키는 원리를 이용한 것이다.

자성체의 자기장이 강할수록 위치의 탐지가 용이할 것이나 큰 자기장을 형성하는 것은 비용가 관계되는 문제이므로 대개 자성체에 의해 형성되는 자기장은 미약한 경우가 많다. 따라서 자장계에서 발생되는 전기신호도 미약하기 쉽고, 이 미약한 신호를 증폭하고 주변의 잡음신호의 영향을 받지 않고 구분될 수 있도록 하는 것이 신호 처리 장치가 된다. 신호 처리 장치는 주로 미약한 신호를 처리하기 좋도록 증폭시키는 증폭회로와 원하는 영역이나 패턴의 신호만을 선별하는 필터링 회로를 위주로 구성된다.

이상의 구성을 통해 본 실시예에서는 상기 자성체로 인하여 매설 배관이 위치해 있는 부분에서는 항상 특유의 자기장이 형성되며 자기 측정용 전류 자기 센서를 이용함으로써 이를 검출하여 매설 배관의 위치를 탐지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 자성체를 이용한 매설 배관 위치 측정 시스템은 전자 유도 탐사와 비슷하지만 배관의 위치 측정을 위하여 외부에서 전원을 공급해 주어야 하는 불편이 없고, 안정된 자기장을 통하여 측정하므로 자계와 무관한 소음이나 진동, 습도 등의 실험조건에 크게 영향을 받지 않으며 구현이 간단하다는 특징이 있다.

Claims (2)

1. 매설 배관에 설치되며, 위치 측정을 위한 자기장을 형성하는 자성체,

   상기 자기장을 감지하여 전기신호로 변환시켜주는 전류 자기 센서,

   상기 전류 자기 센서에 의해 전기신호로 변환된 신호를 처리하는 신호 처리 장치 및

   상기 처리된 신호를 받아 재처리하여 매설 배관의 위치를 계산하여주는 계산부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 매설 배관 위치 측정 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호 처리 장치는 증폭 회로 및 필터링 회로를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 매설 배관 위치 측정 시스템.