KR20140128720A

KR20140128720A - 동적 콘관입기를 이용한 계측 시스템 및 이를 이용한 전달 에너지 보정 방법

Info

Publication number: KR20140128720A
Application number: KR1020130047507A
Authority: KR
Inventors: 이종섭; 변용훈
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2014-11-06
Also published as: KR101481074B1

Abstract

본 발명에 따른 동적 콘관입기를 이용한 계측 시스템에서 전달 에너지 보정 방법은 (A) 동적 콘 관입기를 계측하고자 하는 지반에 동적 관입함에 따라, 상기 동적 콘 관입기에 연결된 제어부가 스트레인 및 가속도를 동기화하여 검출하는 단계, (B) 상기 제어부가 상기 동기화된 스트레인 및 가속도를 하중(Fs) 및 입자속도(Va)로 환산하는 단계 및 (C) 상기 제어부가 상기 하중(Fs) 및 입자속도(Va)를 이용하여 상기 동적 콘 관입기의 두부 및 선단부에 전달된 에너지를 산정하고 보정하는 단계를 포함한다.

Description

동적 콘관입기를 이용한 계측 시스템 및 이를 이용한 전달 에너지 보정 방법{Measuring system using Dynamic Cone Penetrometer and method for calibrating Transfer Energy thereof}

본 발명은 동적 콘관입기를 이용한 계측 시스템 및 이를 이용한 전달 에너지 보정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 국내외에서 지반 강성을 평가하기 위한 시험법으로 표준관입시험 및 콘 관입시험 등이 널리 보급되어 있다. 하지만 이러한 방법들은 모래지반이나 연약점토지반에 대해서만 적용할 수 있다. 따라서, 중간토 지반이나 암반과 같이, 강성이 높은 지반의 강성을 계측할 때는 암반의 샘플을 시추한 뒤, 그 코어를 측정하여 지반의 강성을 측정해야만 했다. 이러한 지반 샘플은 해머가 장착된 관입시험장치를 통하여 채취하게 되는데, 일반적으로 동적 관입장치의 경우, 지지대에 고정된 권취 드럼에 감긴 로프의 단부에 해머를 승강 및 하강 가능하게 설치하였다. 이러한 해머는 가이드 장치를 통해 일정 경로를 승강 및 하강하게 되는데, 가이드 장치의 하부에 샘플러를 결합하여 해머의 가격으로 인해 샘플러가 지반에 관입될 수 있도록 하였다.

그러나 종래의 관입장치는 작업자가 수동으로 일정 높이에서 해머를 낙하시켜야했기 때문에, 작업자가 아무리 숙련되었다 하더라도, 해머의 낙하 높이가 일정치 않다는 문제점이 있었다. 따라서, 지반의 샘플을 채취하면서 암반의 강성을 구할 때, 지반의 특성을 알아내기 어렵다는 문제점이 있었다.

종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 일정 높이에서 자동으로 해머가 승강 및 하강할 수 있는 장치를 장착하였다. 그러나 이러한 승하강 장치를 관입 장치에 장착하더라도 단단한 지반을 정확하게 계측하기 위해서는 원지반에서 관입장치의 샘플러를 통하여 시추된 지반 시료 샘플에 일축 또는 삼축압축실험을 실시하여 강성특성을 파악해야만 한다는 번거로움이 있었다.

또한, 연약지반의 특성을 계측하고자 할 경우에는, 별도의 관입시험장치를 장착하여야만 했기 때문에, 관입시험장치의 교체 및 실험을 통한 강성 측정 등으로 인하여, 지반의 특성을 계측하는데 오랜 시간이 소요되었다.

뿐만 아니라, 지반의 특성에 따라 관입시험장치의 계측 방법을 달리하여, 지반의 공학적 정수를 산정하기 위해 표준관입실험, 콘관입실험, 딜라토미터실험과 같은 다양한 원위치실험에 따른 계측방법을 이용하지만, 지반의 특성을 모르는 상태에서 원지반에 적합한 관입시험장치의 선택을 숙련자의 경험 및 자의적 판단에 맡기는 수밖에 없었다.

특히, 종래에 동적 관입실험은 해머의 자유낙하과정에서 에너지 손실이 발생하기 때문에 두부에 전달된 타격 에너지를 측정한 동적효율분석에 대한 연구가 진행되어 왔지만, 두부의 타격 에너지도 콘 선단까지 연결된 로드를 통해 전달되는 동안 에너지 손실이 발생한다는 점에서 정확한 지반조사가 불가능하다는 문제점이 있었다.

특허문헌 1: 등록특허공보 제 10-0423119호(2004년 9월 7일 등록)

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 동적 콘관입기를 이용한 지반조사에서 로드를 통해 전달되는 에너지의 손실을 보정하면서 지반 특성을 계측하는 계측 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 동적 콘관입기를 이용한 지반조사에서 로드를 통해 전달되는 에너지의 손실을 보정하는 전달 에너지 보정 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 계측시스템은 동적 콘관입기; 상기 동적 콘관입기에 구비된 스트레인게이지로 이루어진 제 2 계측센서와 제 3 계측센서에 연결된 브릿지 박스(Bridge box); 상기 동적 콘관입기에 구비된 가속도계로 이루어진 제 1 계측센서와 제 4 계측센서에 연결된 증폭기(Amplifier); 및 상기 브릿지 박스와 증폭기에 연결되어 측정 결과를 연산 제어하는 제어부;를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 계측시스템에서 상기 제 1 계측센서와 제 2 계측센서는 상기 동적 콘관입기의 선단부에 장착되고, 상기 제 3 계측센서와 제 4 계측센서는 상기 동적 콘관입기의 두부에 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 계측시스템에서 상기 제어부는 동기화부와 연산 제어부를 포함하고, 상기 동기화부는 상기 브릿지 박스와 증폭기로부터 전달된 스트레인과 가속도 데이터를 동기화하여 상기 연산 제어부로 전달하며, 상기 연산 제어부는 상기 동기화된 스트레인과 가속도 데이터를 하중(Fs) 및 입자속도(Va)로 환산하고, 상기 하중(Fs) 및 입자속도(Va)를 F-V 적분법으로 연산하여 상기 동적 콘 관입기의 두부 및 선단부에 각각 전달된 에너지를 산정 및 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 계측시스템에서 상기 동기화부는 오실로스코프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 계측시스템에서 상기 제 2 계측센서, 상기 제 3 계측센서 및 제 4 계측센서는 각각 쌍으로 구비되어 편심 하중에 의한 오차 영향을 해소하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 계측시스템에서 상기 제 2 계측센서 또는 상기 제 3 계측센서는 휘트스톤 브릿지(Wheatstone Bridge) 연결방식으로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법은 (A) 동적 콘 관입기를 계측하고자 하는 지반에 동적 관입함에 따라, 상기 동적 콘 관입기에 연결된 제어부가 스트레인 및 가속도를 동기화하여 검출하는 단계; (B) 상기 제어부가 상기 동기화된 스트레인 및 가속도를 하중(Fs) 및 입자속도(Va)로 환산하는 단계; 및 (C) 상기 제어부가 상기 하중(Fs) 및 입자속도(Va)를 이용하여 상기 동적 콘 관입기의 두부 및 선단부에 전달된 에너지를 산정하고 보정하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법은 (D) 상기 제어부가 상기 선단부에 전달된 에너지의 보정 결과를 이용하여 지반 특성을 계측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에서 상기 (A) 단계는 (A-1) 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 장착된 제 1 계측센서와 상기 동적 콘관입기의 두부에 장착된 제 4 계측센서를 통해 검출된 가속도 데이터를 증폭기를 거쳐 동기화부에서 동기화하여 검출하는 단계; 및 (A-2) 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 장착된 제 2 계측센서와 상기 동적 콘관입기의 두부에 장착된 제 3 계측센서를 통해 검출된 스트레인을 브릿지 박스를 거쳐 동기화부에서 동기화하여 검출하는 단계;를 포함하고, 상기 (A-1) 단계와 (A-2) 단계는 상기 동기화부에서 동일한 샘플링 레이트로 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에서 상기 (B) 단계는 (B-1) 상기 동기화된 스트레인의 변화에 따른 출력 전압의 변화(△V_out)를

(α상수는 계측하고자하는 지반에 따라 기설정된 값 또는 상온에서 상기 동적 콘 관입기를 이용한 교정실험을 통해 획득한 선단 저항력과 상기 출력전압의 변화(△V_out) 사이의 기울기임)

의 비례관계에 따라 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 가해진 선단부 하중(Fs_선단) 및 상기 동적 콘 관입기의 두부에 가해진 두부 하중(Fs_두부)으로 나타낼 수 있는 하중(Fs)으로 환산하는 단계; (B-2) 상기 동기화된 가속도 데이터를 상기 동적 콘 관입기의 선단부 및 두부 각각에 대해 시간변화에 따라 적분하여 상기 동적 콘 관입기의 선단부 입자속도(Va_선단) 및 상기 동적 콘 관입기의 두부 입자속도(Va_선단)로 나타낼 수 있는 상기 입자속도(Va)로 환산하는 단계; 및 (B-3) 상기 입자속도(Va)와 임피던스(EA/C)를 곱하여

(E는 상기 동적 콘 관입기의 탄성계수이고, A는 상기 동적 콘 관입기의 단면적이며, C는 응력파가 상기 동적 콘 관입기를 따라 전달되는 파속임)

상기 동적 콘 관입기의 선단부에 작용하는 힘(Fa_선단) 및 상기 동적 콘 관입기의 두부에 작용하는 힘(Fa_두부)으로 나타낼 수 있는 작용힘(Fa)으로 환산하는 단계;를 포함하고, 상기 (B-1) 단계 내지 (B-3) 단계는 상기 동적 콘 관입기의 선단부와 두부에 대해 별도로 수행될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에서 상기 (C) 단계는 (C-1) 상기 제어부가 상기 동적 콘 관입기의 선단부와 두부에 대해 별도로 환산된 하중(Fs) 및 입자속도(Va)를

으로 표현되는 F-V 적분법으로 연산하여 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 전달된 에너지(E1)와 두부에 대한 전달 에너지(E2)를 각각 산정하는 단계; 및 (C-2) 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 전달된 에너지(E1)와 상기 선단부에 가해진 선단부 하중(Fs_선단)에 대해

(R은 상기 선단부 전달 에너지의 보정치이고, E1은 상기 선단부에 전달된 에너지이며, Fs_선단은 상기 선단부에 가해진 선단부 하중임)

의 관계식으로 정의한 에너지 보정치(R)를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 계측 시스템은 에너지 손실의 영향 없이 동적 콘관입기를 이용하여 해머 타격에 의한 선단부의 전달 에너지를 명확하게 검출하고, 해머 타격에 독립적인 지반 자체의 특성을 계측할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 전달 에너지 보정 방법은 동기화 검출된 스트레인과 가속도 데이터를 연산하고, F-V 적분법을 이용하여 선단부에 전달된 에너지를 산정하고 에너지 보정치를 연산하여, 에너지 손실의 영향 없이 해머 타격에 의한 선단부의 전달 에너지를 명확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 계측 로드의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 두부 로드의 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 콘 관입 시험기의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 동적 콘관입기를 이용하여 지반의 특성을 계측하는 시스템의 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 동적 콘관입기의 두부에서 검출된 스트레인의 변화로 산정된 두부 하중과 가속도 변화로 산정된 힘에 관한 그래프.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 동적 콘관입기의 선단부에서 검출된 스트레인의 변화로 산정된 선단부 하중과 가속도 변화로 산정된 힘에 관한 그래프.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 콘 관입 시험기의 두부 및 선단부에 대해 산정된 에너지 그래프.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 콘 관입 시험기의 관입 깊이에 따른 두부 및 선단부의 전달 에너지 변화 그래프.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법이 적용되기 전의 관입 깊이에 따른 선단부 하중을 검출한 그래프.
도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법이 적용된 후의 관입 깊이에 따른 선단부 하중에 대해 에너지 보정치로 보정한 그래프.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 계측 로드의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 두부 로드의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 콘 관입 시험기의 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 동적 콘 관입기는 도 1에 도시된 계측 로드(100), 도 2에 도시된 두부 로드(200), 도 3에 도시된 해머부(300) 및 길이조절용 로드(400)를 포함한다.

구체적으로, 계측 로드(100)는 원뿔 형상으로 형성된 콘(111)과 콘(111)의 바닥면으로부터 돌출되도록 형성된 제 1 결합부(113)를 포함하는 관입 선단(110), 및 횡단면이 일정한 관형으로 형성된 본체(121)와 본체(121)의 일단으로부터 돌출 형성되어 제 1 결합부(113)에 결합되는 제 2 결합부(123)와 타단에 돌출 형성된 제 3 결합부(160)를 포함하는 로드(120)를 포함한다.

콘(111)은 로드(120)의 일단에 결합되는 부재로서, 로드(120)의 타단에 하중이 가해질 때, 지반에 관입 된다. 여기서, 콘(111)은 원뿔 형상으로 형성되는데, 지반에 관입이 용이하도록 직원뿔의 형상일 수 있다. 이때, 직원뿔의 모선과 밑면이 이루는 선단각(θ)은 특정 각도에 제한되는 것은 아니고, 지반조건 및 지반조사 목적에 따라 조절이 가능하다.

로드(120)는 콘(111)과 결합하는 부재로서, 로드(120)의 타단에 하중이 가해질 때, 그 하중을 콘(111)에 전달한다. 따라서, 로드(120)에 하중이 가해지면, 콘(111)은 지반에 관입하고, 로드(120)는 저항력이 생겨서 변형한다. 이와 같이, 물체에 외력이 작용하면 물체는 저항력이 생겨서 변형하는데, 이러한 변형의 정도를 스트레인(strain)이라고 한다.

로드(120)의 본체(121)는 횡단면이 일정한 관형으로 형성되어 있다. 여기서, 일정한 관형의 의미는 본체(121)의 길이 방향을 따라 횡단면의 외경(D) 및 내경(M)이 각각 수학적으로 완전히 동일하다는 것을 의미하는 것은 아니고, 본체(121)의 제조 공정에서 발생하는 가공오차 등에 의한 미미한 외경(D) 및 내경(M)의 변화를 포함하는 의미로 사용된다. 이때, 본체(121)의 외경(D)과 내경(M)의 치수, 길이 및 재질 등은 지반조건 및 지반조사 목적에 따라 조절이 가능하다.

로드(120)의 단면이 복잡하게 형성되는 경우, 하중에 의해서 로드(120)가 지반에 관입할 때, 로드(120)의 복잡한 구조로 인해서 하중에 의한 에너지가 소실됨으로써, 스트레인의 변화가 부정확하게 된다. 따라서, 본체(121)의 횡단면을 일정한 관형으로 형성함으로써, 하중에 의한 에너지의 소실을 방지할 수 있으므로, 정확한 선단 저항력을 측정할 수 있다.

또한, 본체(121)는 제 2 결합부(123)가 제 1 결합부(113)에 결합함으로써, 콘(111)과 결합한다. 여기서, 제 2 결합부(123)와 제 1 결합부(113)는 나사 결합할 수 있다. 이때, 제 1 결합부(113)와 제 2 결합부(123)가 결합된 영역의 횡단면을 본체(121)의 횡단면과 동일하게 함으로써, 로드(120)의 단면이 일정하게 유지되므로, 하중에 의한 에너지 소실을 방지한다. 이로 인해, 정확한 선단 저항력을 측정할 수 있다.

이러한 로드(120)는 가해지는 하중에 의해 콘(111)에 전달되는 에너지를 측정하는 제 1 계측센서(130)를 구비할 수 있다. 이때, 제 1 계측센서(130)는 콘(111)의 바닥면에 장착됨으로써, 로드(120)의 단면에 영향을 받지 않으면서 하중에 의한 에너지 소실을 방지할 수 있다. 따라서, 제 1 계측센서(130)는 정확한 선단 저항력을 측정하는데 이용될 수 있다.

또한, 제 1 계측센서(130)가 콘(111)의 바닥면에 장착됨으로써, 로드(120) 길이에 따른 에너지 손실을 고려하지 않아도 되므로, 지반에 전달되는 충격 에너지를 정확하게 측정할 수 있다. 여기서, 제 1 계측센서(130)는 가속도계일 수 있고, 가속도계는 콘(111)의 바닥면에 나사 결합으로 장착될 수 있다.

한편, 관입 선단(110)에 근접한 로드(120)에는 제 2 계측센서(140)를 장착하여 선단 저항력을 측정할 수 있다. 여기서, 선단 저항력은 로드(120)가 하중을 받아서 지반에 관입할 때 관입 선단(110)에 생기는 저항으로서, 지반의 강성을 평가할 수 있는 요소이다.

이러한 제 2 계측센서(140)는 스트레인게이지로서, 선단 스트레인게이지(141)와 후단 스트레인게이지(142)를 포함할 수 있다.

로드(120)에 하중이 가해지고 선단 스트레인게이지(141)를 로드(120)에 장착하여 선단 저항력을 측정하는 경우, 하중에 의해 로드(120)에 발생하는 스트레인의 변화를 선단 스트레인게이지(141)와 후단 스트레인게이지(142)가 전기 저항의 변화로 변환시킴으로써, 하중을 전기적 신호로 측정할 수 있다. 이때, 전기적 신호는 하중으로 환산되고, 환산된 하중은 콘(111)의 단면적으로 나뉘어 심도에 따른 선단 저항력으로 검출될 수 있다.

이때, 제 2 계측센서(140)는 로드(120)의 내부에 장착됨으로써, 하중에 의해서 로드(120)가 관입할 때, 지반과의 마찰력 등의 영향을 받지 않게 되므로, 정확한 선단 저항력을 측정할 수 있다.

구체적으로, 제 2 계측센서(140)의 선단 스트레인게이지(141)는 콘(111)에 근접하게 장착되어 선단 저항력을 검출할 수 있고, 후단 스트레인게이지(142)는 선단 스트레인게이지(141)로부터 로드(120)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 장착됨으로써, 선단 저항력과 주면 마찰력의 합력을 측정할 수 있다. 여기서, 주면 마찰력은 로드(120)의 주면을 따라 작용하는 마찰력으로, 후단 스트레인게이지(142)에서 검출한 값과 선단 스트레인게이지(141)에서 검출한 값의 차이를 이용하여 구할 수 있다. 물론, 제 2 계측센서(140)는 후단 스트레인게이지(142)가 없이 선단 스트레인게이지(141) 만을 장착하여 선단 저항력만을 검출할 수 있다.

두부로드(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 로드(120)의 횡단면과 동일한 관형으로 일측 내부에 형성된 제 4 결합부(260)와 타측에 돌출 형성된 제 5 결합부(250)를 구비한 본체(210), 본체(210)의 외주면에 결합된 커플러(220), 본체(210)의 내주면 일측에 장착된 제 3 계측센서(230), 및 커플러(220)에 장착된 제 4 계측센서(240)를 포함한다.

구체적으로, 두부로드(200)의 제 4 결합부(260)는 계측 로드(100)의 제 3 결합부(160)의 외경(D) 및 내경(M)과 서로 맞물려 결합되고, 제 5 결합부(250)는 하중을 가하는 해머부(300)에 결합 연결된다. 이때, 제 3 결합부(160)와 제 4 결합부(260)가 결합된 영역의 횡단면이 본체(210)의 횡단면과 동일하고, 로드(120)의 단면과 동일하게 형성되므로, 하중에 의한 에너지 소실을 방지하여 정확한 선단 저항력을 측정할 수 있다.

제 3 계측센서(230)는 헤드 부분에 해당하는 두부로드(200)의 내주면에 장착되는 스트레인게이지이다. 하중에 의해 동적 콘 관입기가 지반에 관입될 때, 로드(120)의 선단부와 헤드에서 각각 측정되는 저항력이 다르기 때문에, 로드(120)의 선단부와 헤드 각각의 저항력을 비교하기 위해, 제 3 계측센서(230)는 두부로드(200)에 가해지는 저항력을 측정할 수 있다. 이때, 제 3 계측센서(230)는 두부로드(200)의 내주면에서 쌍으로 장착될 수 있다.

제 4 계측센서(240)는 커플러(220)의 양측에 장착되어 헤드에서의 가속도를 측정하기 위한 가속도계이고, 하중에 의해 동적 콘 관입기가 관입될 때, 로드(120)의 선단부와 헤드에서 측정되는 가속도가 다르므로, 두부로드(200)에 가해지는 가속도를 측정하기 위한 것이다. 여기서, 헤드에서 저항력과 가속도를 측정하기 위해서, 제 4 계측센서(240)는 제 3 계측센서(230)와 동일한 높이에 장착될 수 있다.

여기서, 제 4 계측센서(240)는 두부로드(200)의 외주면에 결합된 커플러(220)에 장착됨으로써, 두부로드(200)의 본체(210) 외주면과 이격되게 장착됨으로써, 본체(210)에 하중이 가해질 때, 직접적인 영향을 받지 않을 수 있다.

또한, 제 2 계측센서(140), 제 3 계측센서(230) 및 제 4 계측센서(240)는 각각 쌍으로 장착됨으로써, 편심 하중에 의한 오차를 줄일 수 있다. 구체적으로, 제 2 계측센서(140), 제 3 계측센서(230) 및 제 4 계측센서(240)는 각각 자체적으로 2축(biaxial)으로 구성되고, 온도와 외부 요소에 의한 영향이 억제되도록, 액티브-더미(active-dummy)법을 이용하여 장착될 수 있다.

특히, 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230)는 각각 미세한 변화량에 따른 출력 값을 증폭하기 위하여 휘트스톤 브릿지(Wheatstone Bridge) 연결방식을 이용하여 회로를 구성할 수 있다. 여기서, 휘트스톤 브릿지는 저항의 변화에 따라 대각선 방향으로 전위차가 발생하는 원리를 이용한 것이다.

이때, 휘트스톤 브릿지는 대각선 방향으로 마주 보게 되는 점의 전위차가 0 값을 갖기 위해서는 저항이 어떠한 특정한 저항값을 갖더라도 서로 마주보는 저항값의 곱이 항상 같은 값을 갖는 원리로서, 저항의 역할을 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230) 각각을 구성하는 스트레인게이지가 담당함으로써, 스트레인을 전압의 상태로 바꾸는 것이다.

하중을 가하는 해머부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 해머(310) 및 두부로드(200)의 본체(210)와 해머(310) 사이에 결합되는 앤빌(320)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 해머부(300)는 두부로드(200)의 제 5 결합부(250)에 결합 연결되어 두부로드(200)의 타단을 가격하는 유압장치를 이용할 수 있다. 여기서, 유압장치는 여러 가지를 채택할 수 있는데, 유압장치가 두부로드(200)에 하중을 가하면 로드(120)가 지반에 삽입된다.

앤빌(320)은 두부로드(200)에 해머(310)의 힘을 전달함과 동시에 해머(310)에 의해서 두부로드(200)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 앤빌(320)은 해머(310)가 낙하하는 방향으로 해머가이드(330)가 돌출 구비될 수 있다. 이때, 해머가이드(330)는 해머(310)를 관통하는 구조로 형성되어 있으므로, 해머(310)가 해머가이드(330)를 따라 이동하면서 앤빌(320)을 타격하도록 한다.

즉, 해머(310)가 해머가이드(330)를 따라 일정한 경로로 앤빌(320)을 타격하도록 구비되므로, 동일한 에너지가 콘 관입 시험기에 전달되고, 계측센서(130,140,230,240)를 이용하여 관입되는 지반의 강성 및 기타 특성을 정확하게 측정할 수 있다.

길이조절용 로드(400)는 횡단면이 계측로드(100)와 두부로드(200)의 횡단면과 동일하게 구비함으로써, 하중에 의한 에너지 손실을 방지하여 정확한 선단 저항력을 측정할 수 있다. 이때, 길이조절용 로드(400)는 관입되는 깊이에 따라서 길이가 선택될 수 있다.

이와 같이 구성된 동적 콘 관입기는 로드를 횡단면이 일정한 관형으로 형성하고 로드 내부에 계측센서를 장착함으로써, 계측시 로드 자체의 영향을 배제하여 지반의 특성 평가를 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 동적 콘 관입기는 콘에 가속도계를 장착함으로써, 로드 길이에 의한 에너지 손실의 영향을 받지 않고, 관입시에 관입 선단에 전달되는 에너지를 측정하여, 측정 데이터의 객관성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 콘관입기를 이용하여 지반의 특성을 계측하는 시스템에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 동적 콘관입기를 이용하여 지반의 특성을 계측하는 시스템의 개략도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 동적 콘관입기를 구비한 계측 시스템은 도 3에 도시된 동적 콘관입기, 스트레인게이지로 이루어진 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230)에 연결된 브릿지 박스(Bridge box: 500), 가속도계로 이루어진 제 1 계측센서(130)와 제 4 계측센서(240)에 연결된 증폭기(Amplifier: 600), 및 브릿지 박스(500)와 증폭기(600)에 연결되어 측정 결과를 연산 제어하는 제어부(700)를 포함한다.

구체적으로, 브릿지 박스(500)는 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230)에 연결되어 스트레인게이지를 통해 검출된 하중에 따른 스트레인의 변동을 전압으로 검출하여 제어부(700)로 전달한다.

제어부(700)는 동기화부(710)와 연산 제어부(720)를 포함하고, 브릿지 박스(500)와 증폭기(600)로부터 전달된 스트레인과 가속도 데이터를 동기화하고 선단 부분 및 두부 부분의 전달에너지를 각각 연산 보정할 수 있다.

구체적으로, 동기화부(710)는 브릿지 박스(500)와 증폭기(600)로부터 전달된 스트레인과 가속도 데이터를 동일한 샘플링 레이트(sampling rate)로 검출하기 위해 브릿지 박스(500)와 증폭기(600)에 동시에 연결된 4채널의 오실로스코프를 이용할 수 있다. 물론, 동기화부(710)는 오실로스코프 이외에, 브릿지 박스(500)와 증폭기(600)로부터 전달된 스트레인과 가속도 데이터를 동일한 샘플링 레이트로 검출할 수 있는 다른 장치 또는 연산 제어부(720)와 통합된 부품일 수 있다.

연산 제어부(720)는 동기화부(710)에 연결된 컴퓨터로서, 동기화부(710)에서 동일한 샘플링 레이트로 검출된 스트레인과 가속도 데이터를 연산하고, F-V 적분법을 이용하여 선단부 및 두부에 전달된 에너지를 산정한 후 보정할 수 있다.

이에 따라, 연산 제어부(720)는 에너지 손실의 영향 없이 해머(310) 타격에 의한 선단부의 전달 에너지를 명확하게 검출하고, 해머(310) 타격에 독립적인 지반 자체의 특성을 측정할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 대해 도 5 내지 도 10b를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 동적 콘관입기의 두부에서 검출된 스트레인의 변화로 산정된 두부 하중과 가속도 변화로 산정된 힘에 관한 그래프이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 동적 콘관입기의 선단부에서 검출된 스트레인의 변화로 산정된 선단부 하중과 가속도 변화로 산정된 힘에 관한 그래프이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 콘 관입 시험기의 두부 및 선단부에 대해 산정된 에너지 그래프이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법에 따라 콘 관입 시험기의 관입 깊이에 따른 두부 및 선단부의 전달 에너지 변화 그래프이며, 도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법이 적용되기 전의 관입 깊이에 따른 선단부 하중을 검출한 그래프이며, 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법이 적용된 후의 관입 깊이에 따른 선단부 하중에 대해 에너지 보정치로 보정한 그래프이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법은 도 4에 도시된 동적 콘관입기를 구비한 계측 시스템을 이용하여 전달 에너지를 검출 보정하여 해머 타격에 독립적인 지반 자체의 특성을 검출할 수 있는 에너지 보정 방법이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법은 먼저 동적 콘 관입기를 계측하고자 하는 지반에 동적 관입함에 따라, 스트레인 및 가속도를 동기화하여 검출한다(S510).

구체적으로, 동적 콘 관입기를 계측하고자 하는 지반에 설치하고, 해머(310)의 힘을 두부로드(200)에 전달하여 동적 관입함에 따라, 동적 콘 관입기에 구비된 제 1 계측센서(130), 제 2 계측센서(140), 제 3 계측센서(230) 및 제 4 계측센서(240)를 통해 스트레인 및 가속도를 검출한다.

이때, 제 1 계측센서(130)와 제 4 계측센서(240)를 통해 검출된 가속도 데이터는 증폭기(600)에서 증폭되어 제어부(700)의 동기화부(710)로 전달되고, 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230)를 통해 검출된 스트레인은 브릿지 박스(500)에서 증폭되어 제어부(700)의 동기화부(710)로 전달된다.

이후, 제어부(700)의 동기화부(710)는 브릿지 박스(500)와 증폭기(600)에 동시에 연결된 상태에서 예를 들어 20 kHz의 동일한 샘플링 레이트(sampling rate)로 스트레인 및 가속도를 동기화하여 검출한다.

스트레인 및 가속도를 동기화한 후, 제어부(700)의 연산 제어부(720)는 동기화하여 검출된 스트레인 및 가속도 데이터를 하중(Fs) 및 입자속도(Va)로 환산한다(S520).

구체적으로, 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230)를 이루는 스트레인게이지는 장착된 동적 콘 관입기에 가해지는 하중의 변화를 전기 저항의 변화로 전환하게 된다. 미소한 하중을 측정할 경우, 스트레인의 작은 변동은 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230) 각각의 연결방식, 즉 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge) 연결방식을 이용하여 증폭할 수 있다.

측, 휘트스톤 브리지에서 입력전압과 출력전압 사이에는 아래의 [수학식 1]과 같은 관계가 성립한다.

여기서, Rx와 △Rx은 각각 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230) 각각을 이루는 x번째 스트레인게이지의 저항 및 저항 증가량을 나타내고, Vin과 Vout은 각각 입력 전압 및 출력 전압을 의미한다. 제 2 계측센서(140)와 제 3 계측센서(230)를 이루는 각 스트레인게이지의 저항 및 저항 증가량 간의 관계는 [수학식 2]와 같이 탄성체에서의 변형률로 표현될 수 있다.

여기서, K는 스트레인게이지의 게이지 상수(gauge factor)로써 스트레인게이지가 갖는 고유치이다. 또한, ε₁, ε₂, ε₃, 및 ε₄는 각 스트레인게이지에서 측정된 스트레인이다.

스트레인게이지는 하중에 따른 스트레인의 변화를 출력전압의 변화(△V_out)로 나타나게 한다. 이러한 출력전압의 변화(△V_out)는 하중(Fs)과 비례 관계를 갖는 특성이 있으므로, 아래의 [수학식 3]에서처럼 α상수와 연산하여 하중(Fs)으로 산정될 수 있다.

여기서, α상수는 상온에서 동적 콘 관입기를 이용한 교정실험을 통해 획득한 콘(111)의 선단 저항력과 출력전압의 변화(△V_out) 사이의 기울기이다.

이에 따라 산정된 하중(Fs)은 동적 콘 관입기의 선단 스트레인게이지(141)로부터 검출된 출력전압의 변화(△V_out)에 의해 산정된 선단부 하중(Fs_선단) 및 동적 콘 관입기의 제 3 계측센서(230)로부터 검출된 출력전압의 변화(△V_out)에 의해 산정된 두부 하중(Fs_두부)으로 나타낼 수 있다.

반면에, 연산 제어부(720)는 제 1 계측센서(130)와 제 4 계측센서(240) 각각을 통해 검출된 가속도 데이터를 적분하여 시간변화에 따른 동적 콘 관입기의 선단부 입자속도(Va_선단) 및 동적 콘 관입기의 두부 입자속도(Va_두부)로 나타낼 수 있는 입자속도(Va)로 환산한다.

이때, 동적 콘 관입기의 선단부 및 두부 각각에 환산된 입자속도(Va)는 아래의 [수학식 4]에서처럼 콘 관입기의 임피던스(EA/C)를 곱해줌으로써, 콘 관입기의 선단부에 작용하는 힘(Fa_선단) 및 동적 콘 관입기의 두부에 작용하는 힘(Fa_두부)로 나타낼 수 있는 작용힘(Fa)으로 표현될 수 있다.

(E는 콘관입기의 탄성계수이고, A는 콘관입기의 단면적이며, C는 응력파가 콘 관입기를 따라 전달되는 파속이다)

이러한 동적 콘관입기의 두부 및 선단부에서 검출된 스트레인의 변화로 산정된 하중(Fs)과 가속도 변화로 산정된 힘(Fa)에 대해 각각 도시할 수 있고, 예를 들어 도 6에서처럼 동적 콘관입기의 두부에서 검출된 스트레인의 변화로 산정된 두부 하중(Fs_두부)과 가속도 변화로 산정된 힘(Fa_두부)으로 도시할 수 있다. 도 6에서처럼 동적 콘관입기의 두부에서는 초기에는 지반저항 및 동적 콘관입기의 임피던스 변화에 의한 파의 반사가 발생하지 않기 때문에 "Ⅰ"로 표시한 두부 하중(Fs_두부)과 "Ⅱ"로 표시한 힘(Fa_두부)이 동시에 증가한다.

그러나, 비례구간 이후 힘(Fa_두부)은 증가하는 반면에 두부 하중(Fs_두부)는 감소한다. 이는 해머(310)의 타격 에너지가 충분히 발휘되기 위한 길이보다 동적 콘관입기의 전체 길이가 짧아 초기에 발생한 인장파의 영향인 것으로 판단된다.

한편, 도 7에서처럼 동적 콘관입기의 선단부에서는 지반저항으로 인해 "Ⅰ"로 표시한 선단부 하중(Fs_선단)의 이력과 "Ⅱ"로 표시한 힘(Fa_선단)의 이력 사이에 비례 관계를 갖지 않고, 선단부 하중(Fs_선단)이 두부에 작용하는 힘(Fa_두부)보다 2배 이상으로 검출된다.

이는 선단부의 지반저항이 작으므로 전달된 압축파가 인장파로 바뀌면서 중첩효과가 반영된 것이고, 5ms 부근에서는 해머(310)의 2차 타격(Second impact)의 영향으로 선단부 하중(Fs_선단)과 선단부에 작용하는 힘(Fa_선단) 모두 증가하는 경향이 관찰되었다.

이러한 결과에 대해, 연산 제어부(720)는 동적 콘관입기의 두부 및 선단부에 전달된 타격 에너지를 동시에 산정하고 보정한다(S530).

구체적으로, 연산 제어부(720)는 동적 콘관입기의 두부 및 선단부 각각에 전달된 타격 에너지를 F-V 적분법으로 동시에 산정한다.

연산 제어부(720)는 동적 콘관입기의 두부에 전달된 타격 에너지를 산정하기 위해, 두부에 장착된 제 3 계측센서(230)와 제 4 계측센서(240)를 통해 검출된 스트레인 및 가속도 데이터를 환산한 두부 하중(Fs_두부) 및 입자속도(Va_두부)를 아래의 [수학식 5]에 따라 연산한다.

동시에, 연산 제어부(720)는 동적 콘관입기의 선단부에 전달된 타격 에너지를 산정하기 위해, 선단부에 장착된 제 1 계측센서(130)와 선단 스트레인게이지(141)를 통해 검출된 가속도 데이터 및 스트레인을 환산한 선단부 하중(Fs_선단) 및 입자속도(Va_선단)를 아래의 [수학식 5]에 따라 연산한다.

이러한 F-V 적분법으로 동적 콘관입기의 두부 및 선단부 각각의 전달 에너지(E2,E1)를 동시에 산정하기 위해, 전술한 바와 같이 동기화부(710)에 연결된 상태에서 "dt"의 동일한 시간간격으로 스트레인 및 가속도 데이터를 검출하는 것이 필요하다. 이에 따라, 동일한 샘플링 레이트로 스트레인 및 가속도 데이터를 검출하는 오실로스코프와 같은 동기화부(710)가 연결 구비되어 해결할 수 있다.

F-V 적분법의 산정 결과, 도 8에 도시된 바와 같이 해머(310)의 이론적 위치에너지는 45 Nm인 반면에, “E2”로 표시한 동적 콘관입기의 두부에 전달된 에너지는 33 Nm이고, “E1”으로 표시한 동적 콘관입기의 선단부에 전달된 에너지는 23 Nm로 나타난다.

이러한 에너지의 손실은 동적 콘관입기의 관입 깊이에 따라 다르게 검출되어, 도 9에 도시된 바와 같이 선단부의 전달 에너지(E1)는 두부에 전달된 에너지(E2)보다 항상 작게 나타나고 있다. 이는 동적 콘관입기의 동적 관입에 의한 지반 평가시 에너지 손실을 고려하여 선단부에 전달된 에너지(E1)를 보정하는 것이 필요함을 보여주고 있다.

이에 따라, 에너지 손실을 고려하지 않고 지반 평가를 수행할 수 있는 파라미터로서 선단부에 가해진 선단부 하중(Fs_선단)과 선단부에 전달된 최대 에너지(E1)에 관한 에너지 보정치(R)를 아래의 [수학식 6]과 같이 정의한다.

(R은 선단부 전달 에너지의 보정치이고, E1은 선단부에 전달된 최대 에너지이며, Fs_선단은 선단부에 가해진 선단부 하중이다.)

이러한 에너지 보정치(R)에 관한 [수학식 6]에 따라, 예를 들어 도 10a에 도시된 관입 깊이에 따라 선단부에서 검출한 선단 저항력과 같은 선단부에 가해진 선단부 하중(Fs_선단)과 선단부에 전달된 최대 에너지(E1)을 연산하여, 도 10b에 도시된 바와 같이 관입 깊이에 따른 선단부 에너지의 보정치(R)의 그래프로 나타낼 수 있다.

이러한 선단부 에너지의 보정치(R) 그래프로부터 지반 특성을 계측할 수 있다(S540).

예를 들어, 도 10a에 도시된 관입 깊이에 따라 선단부에서 검출한 선단 저항력과 같은 선단부에 가해진 선단부 하중(Fs_선단)의 그래프와 도 10b에 도시된 선단부 에너지의 보정치(R) 그래프를 비교하여, 도 10b에 도시된 선단부 에너지의 보정치(R) 그래프로부터 400 ~ 550 mm의 중간 관입깊이에 연약 지반층이 존재하는 것이 면밀하게 계측될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법은 동기화 검출된 스트레인과 가속도 데이터를 연산하고, F-V 적분법을 이용하여 선단부에 전달된 에너지를 산정 보정하여, 에너지 손실의 영향 없이 해머(310) 타격에 의한 선단부의 전달 에너지를 명확하게 검출할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 에너지 보정 방법은 해머(310) 타격에 독립적인 지반 자체의 특성을 계측할 수 있는 에너지 보정치(R)를 제공하여, 신뢰성이 향상된 지반평가 방법으로 활용될 수 있다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 계측 로드 110: 관입 선단
111: 콘 120: 로드
121, 210: 본체 130: 제 1 계측 센서
140: 제 2 계측 센서 141: 선단 스트레인게이지
142: 후단 스트레인게이지 200: 두부 로드
220: 커플러 230: 제 3 계측 센서
240: 제 4 계측 센서 300: 해머부
310: 해머 320: 앤빌
400: 길이조절용 로드 500: 브릿지 박스
600: 증폭기 700: 제어부

Claims

동적 콘관입기;
상기 동적 콘관입기에 구비된 스트레인게이지로 이루어진 제 2 계측센서와 제 3 계측센서에 연결된 브릿지 박스(Bridge box);
상기 동적 콘관입기에 구비된 가속도계로 이루어진 제 1 계측센서와 제 4 계측센서에 연결된 증폭기(Amplifier); 및
상기 브릿지 박스와 증폭기에 연결되어 측정 결과를 연산 제어하는 제어부;
를 포함하는 계측시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 계측센서와 제 2 계측센서는 상기 동적 콘관입기의 선단부에 장착되고,
상기 제 3 계측센서와 제 4 계측센서는 상기 동적 콘관입기의 두부에 장착되는 것을 특징으로 하는 계측시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 동기화부와 연산 제어부를 포함하고,
상기 동기화부는 상기 브릿지 박스와 증폭기로부터 전달된 스트레인과 가속도 데이터를 동기화하여 상기 연산 제어부로 전달하며,
상기 연산 제어부는 상기 동기화된 스트레인과 가속도 데이터를 하중(Fs) 및 입자속도(Va)로 환산하고, 상기 하중(Fs) 및 입자속도(Va)를 F-V 적분법으로 연산하여 상기 동적 콘 관입기의 두부 및 선단부에 각각 전달된 에너지를 산정 및 보정하는 것을 특징으로 하는 계측시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 동기화부는 오실로스코프를 포함하는 것을 특징으로 하는 계측시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 계측센서, 상기 제 3 계측센서 및 제 4 계측센서는 각각 쌍으로 구비되어 편심 하중에 의한 오차 영향을 해소하는 것을 특징으로 하는 계측시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 계측센서 또는 상기 제 3 계측센서는 휘트스톤 브릿지(Wheatstone Bridge) 연결방식으로 구비되는 것을 특징으로 하는 계측시스템.
(A) 동적 콘 관입기를 계측하고자 하는 지반에 동적 관입함에 따라, 상기 동적 콘 관입기에 연결된 제어부가 스트레인 및 가속도를 동기화하여 검출하는 단계;
(B) 상기 제어부가 상기 동기화된 스트레인 및 가속도를 하중(Fs) 및 입자속도(Va)로 환산하는 단계; 및
(C) 상기 제어부가 상기 하중(Fs) 및 입자속도(Va)를 이용하여 상기 동적 콘 관입기의 두부 및 선단부에 각각 전달된 에너지를 산정하고 보정하는 단계;
를 포함하는 전달 에너지 보정 방법.
제 7 항에 있어서,
(D) 상기 제어부가 상기 선단부에 전달된 에너지의 보정 결과를 이용하여 지반 특성을 계측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 에너지 보정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 (A) 단계는
(A-1) 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 장착된 제 1 계측센서와 상기 동적 콘관입기의 두부에 장착된 제 4 계측센서를 통해 검출된 가속도 데이터를 증폭기를 거쳐 동기화부에서 동기화하여 검출하는 단계; 및
(A-2) 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 장착된 제 2 계측센서와 상기 동적 콘관입기의 두부에 장착된 제 3 계측센서를 통해 검출된 스트레인을 브릿지 박스를 거쳐 동기화부에서 동기화하여 검출하는 단계;
를 포함하고,
상기 (A-1) 단계와 (A-2) 단계는 상기 동기화부에서 동일한 샘플링 레이트로 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전달 에너지 보정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 (B) 단계는
(B-1) 상기 동기화된 스트레인의 변화에 따른 출력 전압의 변화(△V_out)를

(α상수는 상온에서 상기 동적 콘 관입기를 이용한 교정실험을 통해 획득한 선단 저항력과 상기 출력전압의 변화(△V_out) 사이의 기울기임)
의 비례관계에 따라 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 가해진 선단부 하중(Fs_선단) 및 상기 동적 콘 관입기의 두부에 가해진 두부 하중(Fs_두부)으로 나타낼 수 있는 하중(Fs)으로 환산하는 단계;
(B-2) 상기 동기화된 가속도 데이터를 상기 동적 콘 관입기의 선단부 및 두부 각각에 대해 시간변화에 따라 적분하여 상기 동적 콘 관입기의 선단부 입자속도(Va_선단) 및 상기 동적 콘 관입기의 두부 입자속도(Va_두부)로 나타낼 수 있는 상기 입자속도(Va)로 환산하는 단계; 및
(B-3) 상기 입자속도(Va)와 임피던스(EA/C)를 곱하여

(E는 상기 동적 콘 관입기의 탄성계수이고, A는 상기 동적 콘 관입기의 단면적이며, C는 응력파가 상기 동적 콘 관입기를 따라 전달되는 파속임)
상기 동적 콘 관입기의 선단부에 작용하는 힘(Fa_선단) 및 상기 동적 콘 관입기의 두부에 작용하는 힘(Fa_두부)으로 나타낼 수 있는 작용힘(Fa)으로 환산하는 단계;
를 포함하고,
상기 (B-1) 단계 내지 (B-3) 단계는 상기 동적 콘 관입기의 선단부와 두부에 대해 별도로 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 전달 에너지 보정 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 (C) 단계는
(C-1) 상기 제어부가 상기 동적 콘 관입기의 선단부와 두부에 대해 별도로 환산된 하중(Fs) 및 입자속도(Va)를

으로 표현되는 F-V 적분법으로 연산하여 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 전달된 에너지(E1)와 두부에 대한 전달 에너지(E2)를 각각 산정하는 단계; 및
(C-2) 상기 동적 콘 관입기의 선단부에 전달된 에너지(E1)와 상기 선단부에 가해진 선단부 하중(Fs_선단)에 대해

(R은 상기 선단부 전달 에너지의 보정치이고, E1은 상기 선단부에 전달된 에너지이며, Fs_선단은 상기 선단부에 가해진 선단부 하중임)
의 관계식으로 정의한 에너지 보정치(R)를 연산하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 에너지 보정 방법.