KR20120066138A

KR20120066138A - 월파량의 자동 연속 계측장치 및 이를 이용한 월파량 자동 연속 계측방법

Info

Publication number: KR20120066138A
Application number: KR1020100127338A
Authority: KR
Inventors: 김영택; 함장호
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-06-22
Also published as: KR101210651B1

Abstract

본 발명은 항만구조물의 설계를 위하여, 수리모형실험을 수행하거나 또는 현장 설치에 의한 관측실험을 수행함에 있어서, 월파수의 보관 및 그에 따른 수조의 필요성 및 수위 저하의 문제를 해결하여 장시간 동안 자동적으로 연속하여 실시간으로 누적 월파량을 계측할 수 있는 월파량 자동 연속 계측장치 및 계측방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 파랑을 막기 위하여 설치되는 방파구조체(1)와; 방파구조체(1)를 월류하는 월파수를 저장하는 월파수 저장조(2)와; 상기 월파수 저장조(2)에 저장되는 월파수가 사전 설정된 수위에 이르게 되면 자동적으로 동작하여 월파수를 외부로 배출하는 배출펌프(3)와; 월파수를 배출하는 배출관(4)과; 배출되는 월파수의 유량을 측정하는 유량계(5)를 포함하여 구성되어; 파랑이 상기 방파구조체(1) 방향으로 내습하여 방파구조체(1)를 넘어서서 월류하게 되면 상기 방파구조체(1)를 월류한 월파수는 상기 월파수 저장조(2)에 담겨지고, 상기 월파수 저장조(2)에 담겨진 월파수 수위가 사전 설정된 수위 이상이 되면, 상기 배출펌프(3)가 작동하게 되어 배출관(4)을 통해 월파수가 월파수 저장조(2) 외부로 배출되면서 상기 유량계(5)가 배출되는 월파수의 유량을 측정하여 실시간 월파량을 연속적으로 계측하는 것을 특징으로 하는 월파량 계측장치 및 이를 이용하여 월파량을 계측하는 방법이 제공된다.

Description

월파량의 자동 연속 계측장치 및 이를 이용한 월파량 자동 연속 계측방법{AUTOMATICAL MEASURING DEVICE AND METHOD FOR CONTINUOUS WAVE OVERTOPPING}

본 발명은 월파량을 계측하기 위한 장치 및 방법으로서, 구체적으로는 항만구조물의 설계를 위하여, 수리모형실험을 수행하거나 또는 현장 설치에 의한 관측실험을 수행함에 있어서, 월파수의 보관 및 그에 따른 수조의 필요성 및 수위 저하의 문제를 해결하여 장시간 동안 자동적으로 연속하여 실시간으로 누적 월파량을 계측할 수 있는 월파량 자동 연속 계측장치 및 계측방법에 관한 것이다.

월파량(越波量)의 계측은 방파제 등의 항만구조물을 설계함에 있어 항만구조물의 마루높이를 산정하고, 배수시설의 규모 등을 정할 때 활용되는 매우 중요한 설계 인자이다. 월파량의 예측 및 이에 근거한 항만구조물의 최적 설계를 위해서는 수리모형실험을 통한 월파량 계측 또는 실제 해역에서의 현장 계측이 필요하다.

월파량을 계측하는 종래 방법으로는, 파랑을 막기 위하여 설치된 방파구조체를 파랑이 월류한 물("월파수")을 집수한 후 그 집수된 월파수의 무게를 측정하여 부피를 환산함으로써 월파량을 계측하거나, 월파수를 집수한 후 그 부피를 직접 측정하여 월파량을 계측하는 방법이 있다. 그러나 위와 같은 종래 방법에서는, 계측 실험을 시작한 때로부터 실험 종료시까지 집수한 월파수 전체를 보관한 후, 보관된 월파수 전체의 무게 또는 부피를 측정하여야 한다. 따라서 집수된 월파수 전체를 보관하기 위한 대형 수조가 필요하고, 무게를 측정하기 위한 대형 저울 등도 필요하게 된다. 결국 월파량 계측을 위해서는 넓은 설치면적을 소요로 하는 큰 규모의 수리모형이 설치되거나 또는 현장에서 넓은 실험 면적을 확보해야 하는 문제가 발생하게 된다.

무엇보다도 종래 기술에서는 장시간 월파량을 계측할 때, 계측기간 동안 월파수를 집수하여 집수된 월파수 전체를 보관하여야 하므로, 특히 수리모형실험의 경우 파랑을 인위적으로 발생시키기 위한 원수의 수위가 낮아지게 되어 결국 계측 오차가 발생하게 되는 치명적인 단점이 있다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 수리모형실험을 통한 월파량 계측 또는 실제 해역에서의 현장 계측을 수행함에 있어서, 실시간으로 누적 월파량을 높은 정확도록 측정하면서도, 장시간 월파를 계측하여도 원수의 수위 저하가 발생하지 않고, 월파수 전체를 보관할 필요가 없도록 함으로써, 수리모형 설치에 필요한 면적이나 현장 실험 면적을 축소할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 파랑을 막기 위하여 설치되는 방파구조체와; 상기 방파구조체의 후방에 설치되어 방파구조체를 월류하는 월파수를 저장하는 월파수 저장조와; 상기 월파수 저장조에 저장되는 월파수가 사전 설정된 수위에 이르게 되면 자동적으로 동작하여 월파수를 외부로 배출하는 배출펌프와; 상기 배출펌프와 연통되어 월파수를 배출하는 배출관과; 상기 배출관에 구비되어 배출되는 월파수의 유량을 측정하는 유량계를 포함하여 구성되어; 파랑이 상기 방파구조체 방향으로 내습하여 방파구조체를 넘어서서 월류하게 되면 상기 방파구조체를 월류한 월파수는 상기 월파수 저장조에 담겨지고, 상기 월파수 저장조에 담겨진 월파수 수위가 사전 설정된 수위 이상이 되면, 상기 배출펌프가 작동하게 되어 배출관을 통해 월파수가 월파수 저장조 외부로 배출되면서 상기 유량계가 배출되는 월파수의 유량을 측정하여 실시간 월파량을 연속적으로 계측하는 것을 특징으로 하는 월파량 계측장치가 제공된다.

이와 같은 본 발명의 월파량 계측장치에서, 상기 월파수 저장조에는, 월파수 수위의 증가에 따라 함께 부유 높이가 증가하게 되며 상기 배출펌프와 연결되어 있는 플로터가 설치되어 있어, 월파수 저장조의 월파수 수위가 사전 설정된 것 이상이 되면 플로터가 배출펌프의 작동 스위치를 온으로 만들어서 배출펌프의 월파수 배출 작동이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

또한 본 발명에서는, 위와 같은 본 발명의 월파량 계측장치를, 방파구조체가, 수리실험모형에서 파랑을 일으키는 원수를 담아두는 원수 수조에 인접하여 설치하고; 배출관에 의해 배출되는 월파수를 담아두는 배출수조를 수리실험모형에 설치하되, 상기 배출수조와 상기 원수 수조는 서로 연통되도록 하며; 파랑을 만들어서 파랑이 상기 방파구조체 방향으로 내습하도록 하고; 내습된 파랑이 방파구조체를 넘어서서 월류하게 되면 상기 방파구조체를 월류한 월파수를 월파수 저장조에 담아 두며; 상기 월파수 저장조에 담겨진 월파수 수위가 사전 설정된 수위 이상이 되면, 상기 배출펌프가 작동되도록 만들어서, 배출관을 통해 월파수가 월파수 저장조 외부의 상기 배출수조로 배출되도록 하여, 배출되는 월파수의 유량을 상기 유량계에 의해 측정하여 실시간 월파량을 연속적으로 계측하는 것을 특징으로 하는 월파량 계측방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 월파량의 계측 시작부터 종료까지 발생한 월파수를 보관한 후 부피 또는 중량을 계산해야 하는 후처리 과정 없이도, 수리실험모형이나 실제 해역에서 월파량을 연속적으로 계측할 수 있으며, 실시간으로 누적 월파량도 측정할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 월파수 전체를 보관하는 것이 아니라, 월파수를 배출하면서 그 유량을 측정하므로, 월파수 저장조가 월파수 전체를 모두 보관할 만큼 대형화될 필요가 없으며, 따라서 과도하게 넓은 수리모형 설치 면적이나 현장 실험 면적이 필요하지 않게 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명을 수리실험모형에 적용하는 경우, 배출관을 통해서 월파수가 배출되는 배출수조와, 파랑을 일으키는 원수를 담아두는 원수 수조를 연통시켜두면, 배출수조로부터 물이 계속하여 원수 수조로 공급되므로, 원수 수조에 담겨있던 원수의 고갈 및 그에 따른 수위 변화가 발생하지 않게 되고, 월파량 계측값에도 오차가 발생되지 않게 된다. 따라서 장시간 월파량 계측시에도 수위 변화로 인한 오차가 발생되지 아니한, 정확도가 높은 월파량 계측값을 획득할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명에 따른 월파량 계측장치가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.

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.

도 1에는 본 발명에 따른 월파량 계측장치(100)가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 월파량 계측장치(100)는, 수리모형실험장비의 원수저장 수조 또는 실제 해역에 설치되는데, 도면에 도시된 것처럼, 파랑을 막기 위하여 설치되는 방파구조체(1)와, 상기 방파구조체(1)의 후방에 설치되어 방파구조체(1)를 월류하는 월파수를 저장하는 월파수 저장조(2)와, 상기 월파수 저장조(2)에 저장되는 월파수가 사전 설정된 수위에 이르게 되면 자동적으로 동작하여 월파수를 외부로 배출하는 배출펌프(3)와, 상기 배출펌프(3)와 연통되어 월파수를 배출하는 배출관(4)과, 상기 배출관(4)에 구비되어 배출되는 월파수의 유량을 측정하는 유량계(5)를 포함하여 구성된다. 참고적으로 본 명세서에서 방파구조체(1)를 기준으로 파랑이 내습하게 되는 방향을 "방파구조체(1)의 전방"이라고 명명하고, 이에 반대되는 방향을 "방파구조체(1)의 후방"이라고 명명한다.

본 발명에 따른 월파량 계측장치(100)의 구성을 더욱 상세히 살펴보면, 우선 상기 방파구조체(1)는 방파제 등과 같이 파랑이 직접 내습하게 되는 구조물을 모사하는 부재로서, 상기 방파구조체(1)는 수리모형실험장비의 원수저장 수조의 바닥 또는 해역의 바닥에 직립하여 설치된다.

상기 방파구조체(1)의 후방에는 월파수 저장조(2)가 설치된다. 파랑이 상기 방파구조체(1)의 전방으로부터 방파구조체(1) 방향으로 내습할 때, 상기 방파구조체(1)의 높이를 넘어서서 월류하게 되는 월파수는 상기 월파수 저장조(2)에 담기게 된다. 상기 월파수 저장조(2)에는 배출펌프(3)가 설치되어 있다. 상기 배출펌프(3)는 월파수 저장조(2)에 담겨진 월파수가 사전 설정된 수위 미만일 경우에는 작동하지 않다가, 월파수의 수위가 사전 설정된 것 이상이 되면 자동적으로 작동하여 월파수를 월파수 저장조(2)로부터 배출하게 된다.

이와 같은 배출펌프(3)의 자동 작동을 위하여, 도면에 도시된 것처럼, 플로터(floater)(31)를 이용할 수 있다. 즉, 월파수 저장조(2)에 부유하는 플로터(31)를 설치하고, 상기 플로터(31)와 배출펌프(3)를 연결하여, 월파수 저장조(2)에 월파수가 담겨짐에 따라 플로터(31)의 부유 높이도 증가하여, 월파수의 수위가 사전 설정된 것 이상이 되면 플로터(31)가 배출펌프(3)의 작동 스위치를 온(on)으로 만들어서 배출펌프(3)의 월파수 배출 작동이 이루어지게 만들 수 있는 것이다. 상기 배출펌프(3)에는 배출관(4)이 연결되어 있어, 배출펌프(3)에 의해 빨아들여진 잉여 월파수는 배출관(4)을 통해서 월파수 저장조(2)의 외부로 배출된다.

본 발명에서는 상기 배출관(4)을 통해서 배출되는 월파수의 배출 유량을 측정하기 위하여, 상기 배출관(4)에는 유량계(5)가 설치된다. 즉, 배출관(4)에 설치된 유량계(5)에 의하여, 월파수 저장조(2)로부터 외부로 배출되는 월파수의 유량을 연속적으로 그리고 실시간으로 측정하게 되는 것이다.

배출펌프(3)를 통해서 공기가 유입될 경우, 유량계(5)에서의 유량 계측에 오차가 발생할 수 있으므로, 필요에 따라서는 유량계(5)의 후방으로 배출관(4)에는, 일방향으로 개방되는 체크밸브(6)를 설치하여, 배출관(4)의 배출단부로부터 공기가 역으로 유입되지 않도록 함으로써, 공기의 유입으로 인한 유량계(5)의 유량 측정 오차 발생을 최소화시킬 수 있다. 즉, 유량계(5)로부터 배출관(4)의 배출단부로는 유체가 흐를 수 있으나, 반대로 배출관(4)의 배출단부로부터는 유량계(5) 방향으로 공기나 유체가 흐를 수 없도록 하는 체크밸브(6)를 설치함으로써, 배출단부로부터 공기가 역으로 유입되는 것을 방지하게 되는 것이다.

상기한 구성을 가지는 본 발명의 월파량 계측장치(100)를 수리실험모형에 설치하는 경우에는 방파구조체(1)를 파랑을 일으키는 원수를 담아두는 원수 수조에 인접하여 설치하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 월파량 계측장치(100)가 수리모형실험장비에 설치되는 경우, 도 1에서 A로 표시된 영역이 상기 A로 표시된 영역은 파랑을 형성하기 위한 원수가 담겨있는 원수저장 수조에 해당하게 되고, 도 1에서 B로 표시된 영역이, 배출관(4)을 통해서 배출되는 월파수를 담을 수 있는 배출수조에 해당하게 된다. 이 때, 상기 배출수조는 상기 원수 수조와 연통된다.

이와 같이 본 발명의 월파량 계측장치(100)를 수리실험모형에 설치한 상태에서 원수 수조에 파랑을 일으키고, 파랑이 방파구조체(1) 방향으로 내습하여 방파구조체(1)를 넘어서서 월류하게 되는 경우, 방파구조체(1)를 월류한 월파수는 상기 월파수 저장조(2)에 담겨지게 된다. 월파수 저장조(2)에 담겨진 월파수 수위가 사전 설정된 수위 이상이 되면, 월파수 저장조(2) 내에서 부유하던 플로터(31)에 의해 배출펌프(3)가 작동하게 되어 배출관(4)을 통해 월파수가 배출수조로 배출된다. 이 때, 유량계(5)는 배출되는 월파수의 유량을 측정하여 월파수의 부피 즉, 월파량을 계측하게 된다. 이와 같은 과정을 지속적으로 수행함으로써, 월파량을 연속적으로 계측하게 되면, 실시간으로 누적 월파량도 측정할 수 있게 된다.

종래 방법에서는 월파량의 계측 시작부터 종료까지 발생한 월파수를 보관한 후 부피 또는 중량을 계산해야 하는 후처리 과정이 필요하였으나, 본 발명에 의하면, 유량계(5)를 이용하므로, 종래와 같은 후처리 과정 없이, 즉시 그리고 실시간으로 월파량의 계측이 가능하게 된다.

특히, 본 발명에서는 월파수 전체를 보관하는 것이 아니라, 월파수를 배출하면서 그 유량을 측정하므로, 월파수 저장조(2)가 월파수 전체를 모두 보관할 만큼 대형화될 필요가 없으며, 따라서 과도하게 넓은 수리모형 설치 면적이나 현장 실험 면적이 필요하지 않게 되는 장점이 있다.

한편, 수리실험모형의 경우, 종래 기술에서는 파랑을 일으키는 원수를 담아두는 원수 수조에 인접하여 방파구조체를 설치하고, 방파구조체를 월류한 월파수를 계측 실험을 시작한 때로부터 실험 종료시까지 계속 집수하여 보관하게 된다. 따라서 실험이 계속 진행될수록 원수 수조에 담겨져 있던 원수가 줄어들어 원수 수조의 수위가 저하되고, 그로 인하여 파랑의 발생 높이가 변화되어 결국 실험에 의해 계측된 월파량에 오차가 발생하는 문제가 있다.

그러나 위와 같이 본 발명에서는 월파수가 배출관(4)을 통해서 배출되는데, 앞서 설명한 것처럼 수리실험모형에서 배출관(4)을 통해서 월파수가 배출되는 배출수조와, 파랑을 일으키는 원수를 담아두는 원수 수조를 연통시켜두면, 배출수조로부터 물이 계속하여 원수 수조로 공급되므로, 원수 수조에 담겨있던 원수의 고갈 및 그에 따른 수위 변화가 발생하지 않게 되고, 월파량 계측값에도 오차가 발생되지 않게 된다. 따라서 장시간 월파량 계측시에도 수위 변화로 인한 오차가 발생되지 아니한, 정확도가 높은 월파량 계측값을 획득할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 본 발명의 월파량 계측장치(100)는 실제 해역에 설치하여 사용할 수도 있는데, 이와 같이 실제 해역에 본 발명에 따른 월파량 계측장치(100)를 설치하여 월파량을 계측하는 경우에는, 위와 같은 원수 수조의 수위 저하 현상이 발생하지 않게 되므로, 배출수조를 별도로 구비할 필요는 없다.

1: 방파구조체
2: 월파수 저장조
3: 배출펌프
4: 배출관
5: 유량계

Claims

파랑을 막기 위하여 설치되는 방파구조체(1)와;
상기 방파구조체(1)의 후방에 설치되어 방파구조체(1)를 월류하는 월파수를 저장하는 월파수 저장조(2)와;
상기 월파수 저장조(2)에 저장되는 월파수가 사전 설정된 수위에 이르게 되면 자동적으로 동작하여 월파수를 외부로 배출하는 배출펌프(3)와;
상기 배출펌프(3)와 연통되어 월파수를 배출하는 배출관(4)과;
상기 배출관(4)에 구비되어 배출되는 월파수의 유량을 측정하는 유량계(5)를 포함하여 구성되어;
파랑이 상기 방파구조체(1) 방향으로 내습하여 방파구조체(1)를 넘어서서 월류하게 되면 상기 방파구조체(1)를 월류한 월파수는 상기 월파수 저장조(2)에 담겨지고, 상기 월파수 저장조(2)에 담겨진 월파수 수위가 사전 설정된 수위 이상이 되면, 상기 배출펌프(3)가 작동하게 되어 배출관(4)을 통해 월파수가 월파수 저장조(2) 외부로 배출되면서 상기 유량계(5)가 배출되는 월파수의 유량을 측정하여 실시간 월파량을 연속적으로 계측하는 것을 특징으로 하는 월파량 계측장치.
제1항에 있어서,
상기 월파수 저장조(2)에는, 월파수 수위의 증가에 따라 함께 부유 높이가 증가하게 되며 상기 배출펌프(3)와 연결되어 있는 플로터(31)가 설치되어 있어,
월파수 저장조(2)의 월파수 수위가 사전 설정된 것 이상이 되면 플로터(31)가 배출펌프(3)의 작동 스위치를 온(on)으로 만들어서 배출펌프(3)의 월파수 배출 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 월파량 계측장치.
파랑을 막기 위하여 설치되는 방파구조체(1)와, 상기 방파구조체(1)의 후방에 설치되어 방파구조체(1)를 월류하는 월파수를 저장하는 월파수 저장조(2)와, 상기 월파수 저장조(2)에 저장되는 월파수가 사전 설정된 수위에 이르게 되면 자동적으로 동작하여 월파수를 외부로 배출하는 배출펌프(3)와, 상기 배출펌프(3)와 연통되어 월파수를 배출하는 배출관(4)과, 상기 배출관(4)에 구비되어 배출되는 월파수의 유량을 측정하는 유량계(5)를 포함하여 구성되어 있는 월파량 계측장치를, 상기 방파구조체(1)가, 수리실험모형에서 파랑을 일으키는 원수를 담아두는 원수 수조에 인접하여 설치하고;
상기 배출관(4)에 의해 배출되는 월파수를 담아두는 배출수조를 수리실험모형에 설치하되, 상기 배출수조와 상기 원수 수조는 서로 연통되도록 하며;
파랑을 만들어서 파랑이 상기 방파구조체(1) 방향으로 내습하도록 하고;
내습된 파랑이 방파구조체(1)를 넘어서서 월류하게 되면 상기 방파구조체(1)를 월류한 월파수를 상기 월파수 저장조(2)에 담아 두며;
상기 월파수 저장조(2)에 담겨진 월파수 수위가 사전 설정된 수위 이상이 되면, 상기 배출펌프(3)가 작동되도록 만들어서, 배출관(4)을 통해 월파수가 월파수 저장조(2) 외부의 상기 배출수조로 배출되도록 하여, 배출되는 월파수의 유량을 상기 유량계(5)에 의해 측정하여 실시간 월파량을 연속적으로 계측하는 것을 특징으로 하는 월파량 계측방법.