KR20170043707A

KR20170043707A - 석션기초를 이용한 이동식 해저지반조사시스템 및 조사방법

Info

Publication number: KR20170043707A
Application number: KR1020150142798A
Authority: KR
Inventors: 지성현; 김동준; 윤준웅; 이규열; 최재형
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2017-04-24
Also published as: KR101735949B1

Abstract

본 발명은 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치, 지반조사시스템 및 조사방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 해저 지반에 착저식 콘을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사장치에 있어서, 상부는 상판으로 덮혀있고 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며 기둥면은 해저지반에 관입되는 스커트부로 구성된 본체와, 상기 상판 일측에 구비되어 본체 내부의 해수를 배수하거나 내부로 해수를 주입시키는 배수주입수단을 갖는 복수의 석션기초; 일측에 복수의 석션기초 각각이 설치되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 구비되어 조사모드에서 상기 해저지반으로 착저식 콘이 관입되어 지반을 조사하는 지반조사장비; 및 이동모드에서, 복수의 석션기초와 지반조사장비가 장착된 상기 고정프레임을 해저지반 상에서 이동시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치에 관한 것이다.

Description

석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치, 지반조사시스템 및 조사방법{Moving system for investingating geological features of the sea bottom using suction bucket foundation}

본 발명은 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치, 지반조사시스템 및 조사방법에 대한 것이다.

해상기초에는 모노파일, 석션기초, 중력식 기초 및 자켓기초 등을 이용한다.석션기초(Suction Bucket Foundation)는 파일 내부의 물이나 공기와 같은 유체를 외부로 배출시킴으로써 발생된 파일 내부와 외부의 압력차를 이용하여설치되는 파일을 말한다. 해저층에 시공되어 석유시추 플랫폼(platform), 해상 풍력발전 기초와 같은 해양 고정식 및 부유식 구조물 지지 또는 앵커(anchor)를 위해 사용되고 있다. 도 1a는 종래의 석션기초의 관입 상태를 종단면으로 도시한 개념도이다. 또한, 도 1b는 대수심용 해상풍력 석션기초 사진을 도시한 것이고, 도 1c는 Offshore Platform 중력식 석션기초를 도시한 것이고, 도 1d는 부유체 계류에 사용된 석션기초의 사진을 도시한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 석션기초(1)의 형상은 석션압을 가하기 용이하도록 상단부는 상판으로 밀폐되고 하단부가 열린 컵을 엎어놓은 모양을 하고 있다. 현재까지 시공된 석션기초(1) 중 가장 큰 것은 직경이 32m, 길이가 37m에 이르며 수심300m 해저층에 시공되어 석유시추 플랫폼의 기초로 사용되었다. 이때, 석션기초(1)는 해수의 배출과 주입을 위해 배출구와 주입구를 상단부의 상판이나 측면에 구비할 수 있고, 인발 시 작용점으로 사용하기 위한 고리를 상단부 중앙이나 측면에 구비할 수 있다.

또한 도 1a에 도시된 바와 같이 석션기초(1)의 설치 매커니즘은 다음과 같다. 석션기초(1)를 해저층(40)에 안착시키면 파일 자중에 의하여 파일 하단부가 해저층(40)에 일정 깊이까지 관입되게 된다. 이 상태에서 석션기초(1) 두부에 설치된 배수 장치를 이용해서 석션기초(1) 내부의 해수를 외부로 배수시킨다. 석션기초(1)의 구조가 파일 하단부를 제외한 부분들은 해수의 흐름이 완전히 차단되어 있으므로 배수된 해수는 석션기초(1) 하단부의 해저층(40)을 통해서만 유입될 수 있다.

하지만 해저 지반의 투수성은 매우 낮기 때문에 배수된 해수가 유입되어 회복되는 것을 방해받게 되어 석션기초(1) 내부의 압력이 석션기초(1) 외부의 압력보다 저하되게 된다. 그 결과 석션기초(1) 내부와 외부의 압력차가 발생하게 되고, 이로 인하여 석션기초(1)는 관입되게 된다.

이러한 석션기초는 ①설치장비가 간단하여 수심에 제약을 받지 않고, 최대 1600m 수심에 설치된 예가 있으며, ②석션기초의 크기에 관계없이 설치가 가능하며, 상판 면적이 클수록 작은 석션압으로도 큰 관입력이 발생하고, ③수시간에 1본의 설치가 가능할 정도로 설치속도가 빠르며, ④석션기초 내부로 물을 주입시켜 발생된 양압력으로 인발할 수 있어서 필요시 제거가 용이하며 재사용이 가능하고, ⑤설치시 석션기초 하단부 해저층의 침투류(Seepage)에 의하여 관입저항력이 감소되는 장점이 있다.

또한 이러한 석션기초를 이용한 구조물은 ①수심에 관계없이 시행할 수 있는 점, ②단시간에 설치가 가능하고, 대규모 기초를 해저지반 중에 설치할 수 있는 등 시공성도 우수한 점, ③설치 후 석션기초 내부가 밀폐상태가 되므로 인발에 의하여 석션기초 내부에 석션압이 발생하고, 이 석션압이 저항력(또는 지절력(地切力))으로 작용하여 근입에 의한 안정성이 증가하는 점, ④지반 개량을 할 필요가 없는 경우가 있는 점(특히 표층에 연약지반이 있고 하층에 사질토인 토층 구조에 유리), ⑤설치 후 석션압을 활용한 선행재하 및 재하실험이 가능한 점의 장점이 있다.

이러한 장점으로 인하여 석션기초는 도 1b, 도 1c, 도 1d에 도시된 바와 같이, Oil & Gas 분야의 고정식 대형 Platform 기초 및 부유체 계류용 Anchor, 심해저 Subsea 장비의 기초로서 주로 활용되고 있으며, 최근에는 해상풍력발전 등 Renewable 분야 적용을 위해 활발한 기술개발이 수행되고 있다.

도 2는 종래 공개된 JP 특개 2000-230237에 기재된 석션기초(1)의 사시도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, JP 특개 2000-230237에 기재된 석션기초(1)는 상판(11), 측벽부(3), 저판부(4), 스커트부(12)를 하방측으로 돌출길이조절이 가능한 가동통체(5)를 구비하여 석션기초의 레벨조절과 관입량이 조절가능하게 됨을 알 수 있다.

그러나, 이러한 종래 석션기초는 이동하면서 시공을 할 수 없고 지지력확보가 어려우며, 지반조사에 적용될 수 없고, 단기간에 시공될 수 없는 문제점이 있다.

또한, 해저층의 지반조사를 위해 지반조사장치가 적용되게 된다. 수중에서 사용되는 지반조사시험은 다운 홀 방식이나 착저형 방식 등의 기법이 활용되는데,다운 홀 방식은 선박이나 플랫폼 위에서 수중지반까지 로드를 연결하여 피에조콘을 수중지반으로 내리고 유압식 관입장치를 이용하여 관입시키는 방식이고, 착저형은 피에조콘 관입기가 해저 바닥 면에서 직접 관입시키는 방식이다.다운 홀 방식은 수면 위에서 관입을 위한 전용선박에서 흔들림을 제어할 수 있는 특수한 장비를 사용하여 시험기가 파랑이나 바람에 흔들리지 않도록 하여야하기 때문에 수심이 깊을수록 시험이 불가능하다.

착저형 방식은 깊은 수심에서 다운 홀 방법의 문제점을 개선하기 위한 방법으로 수중 지반에 장비를 내려 상기 수중에서 콘을 관입할 수 있는 수중 착저식 콘 관입 시스템을 이용하여 착저식 콘을 연속적으로 관입할 수 있으므로 양질의 시험결과를 얻을 수 있다.

도 3은 종래 해저층 지반조사용 착저식 콘(대한민국 등록특허 제1130833호)의 사시도를 도시한 것이다. 즉, 도 3은 해저의 지반분석 등 해저 지질을 조사할 때 이용되며 해양에서 해저의 표준관입 시험을 할 수 있는 해저 지질조사용 표준관입시험장치에 대한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 액추에이터(6))의 작동에 따라 그리퍼(7)가 이동하며 해머(8)를 걸고 상승하고 최고높이까지 그리퍼(7)가 상승하면 그립해제부재에 의해 해머(8)를 잡고 있는 상태가 해제되어 해머(8)가 자유낙하하면서 연결로드(9)를 타격하여 지질조사를 수행하는 구조를 제공하며, 또한 밀폐케이스가 제공되어 물이 밀폐가스의 내부로 유입되는 것을 차단함으로써 해양에서 육상과 동일한 조건으로 해저의 지질조사를 용이하게 수행할 수 있다고 기재하고 있다.

그러나 이러한 종래 지반조사장치는 착저식 콘을 이동시킬 수 없으며, 유속이 불안정하거나 빠른지역에서 착저식 콘을 지지할 수 없게 되며, 착저식 콘의 위치, 수직도를 조절할 수 없는 문제점이 존재한다.

도 4는 종래 피에조 콘(50)을 수중지반에 관입하는 수중지반조사장치(대한민국 공개특허 제2010-35864호)의 분해 사시도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 피에조콘(50)의 상부에 관입과 하중재하 목적으로 하는 로드(60)를 부착하고 로드(60)의 상부를 와이어로브로 연결하여 피에조콘(50)을 수중지반에 연직으로 착저시키고 로드의 자중으로 수중지반에 피에조콘(50)을 관입하므로 고가의 구중관입시스템이 필요없고 저렴한 비용으로 피에조콘(50)을 이용한 수중의 지반조사를 수행할 수 있다고 기재하고 있다.

그러나 이러한 종래 지반조사장치 역시 착저식 콘을 이동시킬 수 없으며, 유속이 불안정하거나 빠른지역에서 착저식 콘을 지지할 수 없게 되며, 착저식 콘의 위치, 수직도를 조절할 수 없는 문제점이 존재한다.

대한민국 등록특허 제1130833호 대한민국 공개특허 제2010-35864호 대한민국 등록특허 제0719300호 일본 공개특허 JP 특개 2000-230237호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 해저층에서 이동하면서 지반조사를 효율적으로 신속하게 가능하게 하며, 고정프레임 내에 석션기초 이동수단을 구비하여 석션기초를 상하, 좌우로 이동시켜 원하는 위치에 반력 앵커로서 석션기초를 이용할 수 있는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치, 지반조사시스템 및 조사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 석션기초를 지반조사용 착저식 콘의 반력 앵커로서 사용하게 됨으로써 유속이 불안정하거나 빠른 경우에도 강한 지지력을 확보할 수 있는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치, 지반조사시스템 및 조사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 다수의 석션기초와 착저식 콘이 체인형바퀴로 구성된 이송수단에 연결되어 있어 경사진 해저층에서도 이동이 가능하며, 다수의 석션기초 들의 관입깊이를 조절하여 착저식 콘의 수직도를 조절, 확보할 수 있는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치, 지반조사시스템 및 조사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 해저 지반에 착저식 콘을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사장치에 있어서, 상부는 상판으로 덮여있고 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며 기둥면은 해저지반에 관입되는 스커트부로 구성된 본체와, 상기 상판 일측에 구비되어 본체 내부의 해수를 배수하거나 내부로 해수를 주입시키는 배수주입수단을 갖는 복수의 석션기초; 일측에 복수의 석션기초 각각이 설치되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 구비되어 조사모드에서 상기 해저지반으로 착저식 콘이 관입되어 지반을 조사하는 지반조사장비; 및 이동모드에서, 복수의 석션기초와 지반조사장비가 장착된 상기 고정프레임을 해저지반 상에서 이동시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 고정프레임 상에서 상기 석션기초의 위치를 이동시키는 석션기초 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 조사모드에서, 석션기초 이동수단에 의해 복수의 석션기초를 상기 해저지반에 안착시키고, 배수주입수단에 의해 석션기초 내부의 해수를 배수시켜 상기 석션기초 각각을 해저지반으로 관입하여 반력 앵커로서 지지력을 확보하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 복수의 상기 석션기초의 관입량을 조절하여 상기 지반조사장치의 착저식 콘의 수직도를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 이송수단은 체인형 바퀴로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 착저식 콘은 상기 석션기초에 의해 지지력과 수직도가 조절된 상태에서 콘 관입수단에 의해 상기 해저지반으로 관입되어 지반조사를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 조사모드가 완료된 후, 착저식 콘을 인발하고, 배수주입수단에 의해 셕션기초의 내부로 해수를 주입하여 상기 석션기초를 인발하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 해저 지반에 착저식 콘을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사시스템에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 지반조사장치; 석션기초 이동수단을 제어하여 상기 지반조사장치의 고정프레임에 장착된 복수의 석션기초의 위치를 조절하고, 상기 석션기초의 배수주입수단을 제어하여 상기 석션기초의 관입량을 조절하는 제어부; 및 상기 지반조사장치의 착저식 콘에서 측정된 측정데이터를 기반으로 해저지반을 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사시스템으로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 조사모드에서, 상기 석션기초 이동수단을 제어하여 고정프레임에 장착된 복수의 석션기초 각각을 해저지반 상에 안착시키고, 상기 배수주입수단을 제어하여 복수의 석션기초의 관입량을 조절하여 상기 착저식 콘의 수직도를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 조사모드 완료 후에, 콘 관입수단을 제어하여 상기 착저식 콘을 인발하고, 배수주입수단을 제어하여 셕션기초의 내부로 해수를 주입시켜 상기 석션기초를 인발하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 이동모드에서, 상기 지반조사장치의 이송수단을 제어하여 이동속도, 주행방향을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 착저식 콘에서 측정된 측정데이터를 상기 분석수단으로 전송하는 무선통신수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 해저 지반에 착저식 콘을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사방법에 있어서, 이송수단에 의해, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 지반조사장치를 해저지반 상에서 이동시키는 단계; 상기 지반조사장치의 착저식 콘이 설정된 위치에 도달하면, 석션기초 이송수단에 의해 복수의 석션기초를 해저지반 상에 착저시키는 단계; 배수주입수단에 의해 상기 석션기초를 해저지반에 관입시켜 지지력을 확보하는 단계; 및 고정프레임에 구비된 지반조사장비의 착저식 콘을 설정된 위치로 관입시켜 지반조사를 실행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법으로서 달성될 수 있다.

그리고, 상기 지지력을 확보하는 단계에서, 복수의 상기 석션기초의 관입량을 조절하여 상기 착저식 콘의 수직도를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 지반조사를 실행하는 단계가 완료된 후, 상기 착저식 콘과 상기 석션기초를 인발하고, 이송수단에 의해 지반조사장치를 해저지반 상에서 또 다른 설정된 위치로 이동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 해저층에서 이동하면서 지반조사를 효율적으로 신속하게 가능하게 하며, 고정프레임 내에 석션기초 이동수단을 구비하여 석션기초를 상하, 좌우로 이동시켜 원하는 위치에 반력 앵커로서 석션기초를 이용할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 석션기초를 지반조사용 착저식 콘의 반력 앵커로서 사용하게 됨으로써 유속이 불안정하거나 빠른 경우에도 강한 지지력을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 다수의 석션기초와 착저식 콘이 체인형바퀴로 구성된 이송수단에 연결되어 있어 경사진 해저층에서도 이동이 가능하며, 다수의 석션기초 들의 관입깊이를 조절하여 착저식 콘의 수직도를 조절, 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1a는 종래의 석션기초의 관입 상태를 종단면으로 도시한 개념도,
도 1b는 대수심용 해상풍력 석션기초 사진,
도 1c는 Offshore Platform 중력식 석션기초의 사진,
도 1d는 부유체 계류에 사용된 석션기초의 사진,
도 2는 종래 공개된 JP 특개 2000-230237에 기재된 석션기초의 사시도,
도 3은 종래 해저층 지반조사용 착저식 콘(대한민국 등록특허 제1130833호)의 사시도,
도 4는 종래 피에조 콘을 수중지반에 관입하는 수중지반조사장치(대한민국 공개특허 제2010-35864호)의 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 평면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법의 흐름도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 이동모드 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도,
도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초가 착저된 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도,
도 9c는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초가 관입된 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도,
도 9d는 본 발명의 일실시예에 따른 조사모드 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도,
도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 해저층을 이동하는 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도,
도 10b는 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 해처층에서 석션기초가 관입되어 수직도를 유지한 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도,
도 10c는 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 해저층에 착저식 콘이 관입되어 해저층을 조사하는 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치의 측면도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 평면도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 해저 지반에 착저식 콘(21)을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사장치(100)에 있어서, 이송수단(40)에 의해 해저지반 상에서 이동이 가능하며 복수의 셕션기초(1)를 반력 앵커로서 기능하게 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)에 대한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 셕션기초(1)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상부는 상판(11)으로 덮여있고 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며 기둥면은 해저지반에 관입되는 스커트부(12)로 구성된 본체와, 상판(11) 일측에 구비되어 본체 내부의 해수를 배수하거나 내부로 해수를 주입시키는 배수주입수단(13)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

이러한 복수의 석션기초(1)는 고정프레임(30) 일측에 각각이 설치되게 된다. 이러한 고정프레임(30)은 셕션기초(1)를 장착할 수 있다면 그 구체적인 형상, 수치는 제한되지 않는다.

그리고, 지반조사장비(20)는 고정프레임(30)에 구비되어 조사모드에서 해저지반으로 착저식 콘(21)이 관입되어 지반을 조사하게 된다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 구체적실시예에서는 고정프레임(30)에 설치된 2개의 석션기초(1) 사이에 지반조사장비(20)가 구비되게 됨을 알 수 있다.

이송수단(40)은 이동모드에서, 복수의 석션기초(1)와 지반조사장비(20)가 장착된 고정프레임(30)을 해저지반 상에서 이동시키게 된다.

그리고, 셕션기초 이동수단(110)은 고정프레임(30) 상에서 상기 석션기초(1)의 위치를 이동시키게 된다. 후에 설명되는 바와 같이, 이동모드에서 조사모드로 전환되게 되면, 이동식 지반조사장치(100)는 특정위치에서 정지하게 되고, 셕션기초 이동수단(110)에 의해, 고정프레임(30)에 고정설치되어 있던 복수의 석션기초(1)를 이동시켜 해저지반 상에 안착시키게 된다.

즉, 조사모드에서, 석션기초 이동수단(110)에 의해 고정프레임(30)에 고정되어 있던 복수의 석션기초(1)를 해저지반에 안착시키게 되고, 석션기초(1)의 배수주입수단(13)에 의해 석션기초(1) 내부의 해수를 배수시켜 석션기초(1) 각각을 해저지반으로 관입하여 반력 앵커로서 지지력을 확보하게 된다.

또한, 후에 설명되는 바와 같이, 경사진 해저층(101)의 경우, 복수의 상기 석션기초(1) 각각의 관입량을 조절하여 지반조사장비(20)의 착저식 콘(21)의 수직도를 조절할 수 있다. 따라서, 착저식 콘(21)은 석션기초(1)에 의해 지지력과 수직도가 조절된 상태에서 콘 관입수단(22)에 의해 해저지반으로 관입되어 지반조사를 수행하게 된다.

그리고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이,이송수단(40)은 다수의 구동 바퀴와 다수의 구동바퀴를 일체로 감싸는 체인으로 구성된 무한궤도 형태의 체인형 바퀴로 구성될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 조사모드가 완료된 후, 콘 관입수단(22)에 의해 착저식 콘(21)을 인발하고, 배수주입수단(13)에 의해 셕션기초(1)의 내부로 해수를 주입하여 석션기초(1)를 인발하게 된다.

또한, 본 발명은 제어부(200) 등과 함께, 시스템화되어 실시되어 질 수 있다. 즉, 제어부(200)는 석션기초 이동수단(110)을 제어하여 지반조사장치(100)의 고정프레임(30)에 장착된 복수의 석션기초(1)의 위치를 조절하고,석션기초(1)의 배수주입수단(13)을 제어하여 석션기초(1)의 관입량을 조절하게 된다.

그리고, 분석수단을 포함하여, 지반조사장비(20)의 착저식 콘(21)에서 측정된 측정데이터를 기반으로 해저지반을 분석하게 된다.

제어부(200)는 조사모드에서, 석션기초 이동수단(110)을 제어하여 고정프레임(30)에 장착된 복수의 석션기초(1) 각각을 해저지반 상에 안착시키고, 배수주입수단(13)을 제어하여 복수의 석션기초(1)의 관입량을 조절하여 상기 착저식 콘(21)의 수직도를 조절하게 된다.

그리고, 제어부(200)는 조사모드 완료 후에, 콘 관입수단(22)을 제어하여 상기 착저식 콘(21)을 인발하고, 배수주입수단(13)을 제어하여 셕션기초(1)의 내부로 해수를 주입시켜 상기 석션기초(1)를 인발하게 된다.

또한, 제어부(200)는 이동모드에서, 지반조사장치(100)의 이송수단(40)을 제어하여 이동속도, 주행방향을 조절하게 된다. 그리고, 무선통신수단을 포함하여, 착저식 콘(21)에서 측정된 측정데이터를 상기 분석수단으로 전송하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법에 대해 설명하도록 한다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(200)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법은 먼저, 이송수단(40)에 의해, 앞서 언급한 석션기초를 이용한 지반조사장치(100)를 해저지반 상에서 이동시키게 된다(S1). 도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 이동모드 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 해저층(101)을 이동하는 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이다.

그리고, 지반조사장비(20)의 착저식 콘(21)이 설정된 위치에 도달하면, 석션기초 이송수단(40)에 의해 복수의 석션기초(1)를 해저지반 상에 착저시키게 된다(S2). 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(1)가 착저된 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이다.

그리고, 배수주입수단(13)에 의해 석션기초(1) 내의 물을 배수시켜, 석션기초(1)를 해저지반에 관입시켜 지지력을 확보하게 된다(S3). 도 9c는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(1)가 관입된 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이다. 이러한 단계에서 앞서 언급한 바와 같이, 복수의 상기 석션기초(1)의 관입량을 조절하여 착저식 콘(21)의 수직도를 조절할 수 있다. 즉, 착저식 콘(21)이 수직으로 해저지반으로 관입될 수 있도록, 다수의 셕션기초(1)의 관입량을 서로 다르게 할 수 있다. 도 10b는 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 해처층에서 석션기초(1)가 관입되어 수직도를 유지한 상태의 석션기초(1)를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이다.

그리고, 고정프레임(30)에 구비된 지반조사장비(20)의 착저식 콘(21)을 설정된 위치로 관입시켜 지반조사를 실행하게 된다(S4). 도 9d는 본 발명의 일실시예에 따른 조사모드 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이다. 또한, 도 10c는 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 해저층(101)에 착저식 콘(21)이 관입되어 해저층(101)을 조사하는 상태의 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치(100)의 측면도를 도시한 것이다.

그리고, 지반조사를 실행하는 단계가 완료된 후(S5), 다른 위치에서의 지반조사가 더 필요한 경우(S6), 착저식 콘(21)과 석션기초(1)를 인발하고(S7), 이송수단(40)에 의해 지반조사장치(100)를 해저지반 상에서 또 다른 설정된 위치로 이동시키게 된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:석션기초
2:해저지반
3:측면부
4:저판부
5:가동통체
6:액추에이터
7:그리퍼
8:해머
9:연결로드
11:상판
12:스커트부
13:배수주입수단
20:지반조사장비
21:착저식 콘
22:콘 관입수단
30:석션기초 고정프레임
40:이송수단
50:피에조콘
60:로드
100:석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치
101:해저층
110:석션기초 이동수단
200:제어부

Claims

해저 지반에 착저식 콘을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사장치에 있어서,
상부는 상판으로 덮여있고 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며 기둥면은 해저지반에 관입되는 스커트부로 구성된 본체와, 상기 상판 일측에 구비되어 본체 내부의 해수를 배수하거나 내부로 해수를 주입시키는 배수주입수단을 갖는 복수의 석션기초;
일측에 복수의 석션기초 각각이 설치되는 고정프레임;
상기 고정프레임에 구비되어 조사모드에서 상기 해저지반으로 착저식 콘이 관입되어 지반을 조사하는 지반조사장비; 및
이동모드에서, 복수의 석션기초와 지반조사장비가 장착된 상기 고정프레임을 해저지반 상에서 이동시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치.
제 1항에 있어서,
상기 고정프레임 상에서 상기 석션기초의 위치를 이동시키는 석션기초 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치.
제 2항에 있어서,
조사모드에서,
석션기초 이동수단에 의해 복수의 석션기초를 상기 해저지반에 안착시키고,
배수주입수단에 의해 석션기초 내부의 해수를 배수시켜 상기 석션기초 각각을 해저지반으로 관입하여 반력 앵커로서 지지력을 확보하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치.
제 3항에 있어서,
복수의 상기 석션기초의 관입량을 조절하여 상기 지반조사장비의 착저식 콘의 수직도를 조절하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치.
제 1항에 있어서,
상기 이송수단은 체인형 바퀴로 구성되는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치.
제 5항에 있어서,
상기 착저식 콘은 상기 석션기초에 의해 지지력과 수직도가 조절된 상태에서 콘 관입수단에 의해 상기 해저지반으로 관입되어 지반조사를 수행하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치.
제 6항에 있어서,
상기 조사모드가 완료된 후,
상기 착저식 콘을 인발하고, 배수주입수단에 의해 셕션기초의 내부로 해수를 주입하여 상기 석션기초를 인발하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사장치.
해저 지반에 착저식 콘을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사시스템에 있어서,
제 2항에 따른 지반조사장치;
석션기초 이동수단을 제어하여 상기 지반조사장치의 고정프레임에 장착된 복수의 석션기초의 위치를 조절하고, 상기 석션기초의 배수주입수단을 제어하여 상기 석션기초의 관입량을 조절하는 제어부; 및
지반조사장비의 착저식 콘에서 측정된 측정데이터를 기반으로 해저지반을 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사시스템.
제 8항에 있어서,
상기 제어부는 조사모드에서,
상기 석션기초 이동수단을 제어하여 고정프레임에 장착된 복수의 석션기초 각각을 해저지반 상에 안착시키고,
상기 배수주입수단을 제어하여 복수의 석션기초의 관입량을 조절하여 상기 착저식 콘의 수직도를 조절하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사시스템.
제 9항에 있어서,
상기 제어부는 조사모드 완료 후에,
콘 관입수단을 제어하여 상기 착저식 콘을 인발하고, 배수주입수단을 제어하여 셕션기초의 내부로 해수를 주입시켜 상기 석션기초를 인발하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사시스템.
제 10항에 있어서,
상기 제어부는 이동모드에서, 상기 지반조사장치의 이송수단을 제어하여 이동속도, 주행방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사시스템.
제 11항에 있어서,
상기 착저식 콘에서 측정된 측정데이터를 상기 분석수단으로 전송하는 무선통신수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사시스템.
해저 지반에 착저식 콘을 관입하여 해저 지반을 조사하기 위한 지반조사방법에 있어서,
이송수단에 의해, 제 1항의 지반조사장치를 해저지반 상에서 이동시키는 단계;
지반조사장비의 착저식 콘이 설정된 위치에 도달하면, 석션기초 이송수단에 의해 복수의 석션기초를 해저지반 상에 착저시키는 단계;
배수주입수단에 의해 상기 석션기초를 해저지반에 관입시켜 지지력을 확보하는 단계; 및
고정프레임에 구비된 지반조사장비의 착저식 콘을 설정된 위치로 관입시켜 지반조사를 실행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법.
제 13항에 있어서,
상기 지지력을 확보하는 단계에서,
복수의 상기 석션기초의 관입량을 조절하여 상기 착저식 콘의 수직도를 조절하는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법.
제 14항에 있어서,
상기 지반조사를 실행하는 단계가 완료된 후,
상기 착저식 콘과 상기 석션기초를 인발하고, 이송수단에 의해 지반조사장치를 해저지반 상에서 또 다른 설정된 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 석션기초를 이용한 이동식 지반조사방법.