KR20230026806A - 전력구 점검 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력구 점검 장치에 관한 것으로, 드론이 가이드레일에 구속되는 특징이 있다. 따라서 드론 비행시 발생하는 난류의 영향이 감소되어 드론의 정확한 포지셔닝이 가능함으로써 전력구내 전력설비의 점검이 정확하게 이루어질 수 있다.
가이드레일은 대용량 배터리가 내장되는 중량박스에 설치되며, 드론이 중량박스 위로 착륙시 대용량 배터리로부터의 충전이 가능하다.

Description

전력구 점검 장치{Inspection device for Underground power tunnel}

본 발명은 전력구 점검 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론을 이용한 전력구 점검 장치에 관한 것이다.

전력구는 다회선의 케이블 및 부속재 등을 수용하고 케이블의 접속 공간을 겸하는 기능을 가지는 것으로 사람이 내부에 통행할 수 있도록 만든 상부가 막힌 형태의 지하 구조물이다.

일반적으로 전력구 점검은 2인 1조의 작업자가 직접 전력구내 순시보도를 따라 걸으면서 육안 및 열화상 카메라를 이용하여 실시하였다.

그러나 통신이 두절되는 협소 공간 내에서 장시간 도보로 이동하면서 작업해야 하므로 점검 작업에 어려움이 많았다.

따라서 전력구의 천정에 궤도 레일을 설치하고 궤도 레일을 따라 이동하는 순시로봇을 설치하거나, 바퀴 또는 캐터필러를 구비한 바닥 주행형 순시로봇을 개발하여 적용하였으나 궤도 레일형의 경우 레일 설치비용이 과도하고, 바닥 주행형 순시로봇의 경우 카메라의 위치가 너무 낮아 높은 곳의 전력설비 점검에 적절하지 않았다.

이에 드론을 이용한 전력구 점검을 시도하였으나, 전력구와 같은 협소한 실내 공간에서는 드론 비행시 발생하는 난류에 의해 드론의 정확한 포지셔닝(Positioning)이 어렵고, 따라서 드론에 설치된 광학 카메라 및 열화상 카메라로 선명한 영상을 얻기 어렵기 때문에 정확한 점검이 불가한 문제점이 있었다.

또한, 전력구라는 제한된 공간 내에서 사용되는 것이어서 소형 드론을 사용할 수밖에 없었다. 따라서 드론의 배터리 용량이 작아 비행거리 및 비행시간이 짧기 때문에 점검 작업 가능 시간이 짧은 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-2006132호(2019.08.01. 공고)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비행시 발생한 난류의 영향을 극복하고 정확한 위치 유지가 가능하여 선명한 촬영 영상을 얻을 수 있으며, 대용량 배터리에 의한 전원 공급이 가능하여 장시간의 점검 작업이 가능하도록 된 전력구 점검 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력구 점검 장치는, 전력구 점검수단을 구비한 드론과; 상기 드론의 부양력에 의해 떠오르지 않는 중량을 가지는 중량박스와; 상기 중량박스와 드론을 연결하여 드론을 구속하는 가이드레일;을 포함한다.

상기 전력구 점검수단은 광학 카메라와 열화상 카메라일 수 있다.

상기 중량박스에 대용량 배터리가 내장되고, 중량박스의 상면에 대용량 배터리와 연결된 충전단자가 설치되며, 드론의 하부에 충전단자에 접촉되는 접촉단자가 구비되어, 드론이 중량박스에 착륙시 대용량 배터리로부터 드론의 배터리로 충전이 이루어진다.

상기 가이드레일은 다수의 관형부재가 텔레스코픽 구조로 조립되어 길이의 신축이 가능하다.

상기 가이드레일의 최상측 부재에 드론의 결합부재가 고정되고, 상기 결합부재는 베어링을 매개로 드론에 설치된다.

상기 중량박스가 전력구내 순시보도를 따라 주행할 수 있는 주행장치에 설치된다.

또한, 본 발명에 따른 전력구 점검 장치는, 전력구 점검수단을 구비한 드론과; 상기 드론에 연결되어 드론을 구속하는 가이드레일과; 상기 가이드레일의 하단에 설치되는 이중힌지장치;를 포함한다.

상기 이중힌지장치는 하단의 제1힌지와, 제1힌지에 힌지 연결된 제2힌지와, 제2힌지에 힌지 연결된 레일마운트를 포함하고, 상기 제1힌지와 제2힌지를 연결하는 힌지축과 상기 제2힌지와 레일마운트를 연결하는 힌지축은 90도의 회전 각도 차이를 가지며, 상기 레일마운트에 가이드레일의 최하측 부재가 결합된다.

상기 이중힌지장치가 전력구내 순시보도를 따라 주행할 수 있는 주행장치에 설치된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 드론이 가이드레일에 연결됨으로써 비행시 발생하는 난류의 영향이 감소되어 원하는 비행 위치를 정확히 유지할 수 있게 된다. 따라서 양질의 촬영 영상을 얻을 수 있게 됨으로써 정확한 전력구 점검이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한 상기 가이드레일의 하단에 중량박스가 연결되고, 중량박스에는 대용량 배터리가 내장된다. 이러한 중량박스는 난류에 대항 가능한 소정의 중량을 가지므로 드론의 위치 유지 성능이 더욱 향상되고, 또한 드론이 중량박스에 착륙하면 상기 대용량 배터리에 의한 충전이 이루어짐으로써 드론의 비행거리 및 비행시간이 증가되어 보다 오랜 시간 동안의 점검 작업이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한 상기 중량박스가 주행장치에 설치됨으로써 드론은 착륙한 상태에서 전력구의 순시보도를 따라 이동할 수 있으며, 이에 드론에 의한 전력 소비량이 감소되어 점검 작업 가능 시간이 증가되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전력구 점검 장치의 사시도로서, (a)는 드론 착륙 상태, (b)는 드론 이륙 상태를 도시한 도면.
도 2는 전력구 점검 장치가 주행장치에 설치된 상태를 도시한 것으로, (a)는 드론 착륙 상태, (b)는 드론 이륙 상태를 도시한 도면.
도 3은 가이드레일에 결합된 드론의 평면도.
도 4는 도 3의 저면 사시도.
도 5는 가이드레일의 하단에 이중힌지장치가 설치된 상태를 도시한 도면.
도 6은 상기 이중힌지장치가 주행장치에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 7은 가이드레일에 다른 형태의 드론이 설치된 실시예를 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력구 점검 장치는 전력구 점검수단을 구비한 드론(10)과, 상기 드론(10)의 부양력에 의해 떠오르지 않는 중량을 가지는 중량박스(20)와, 상기 중량박스(20)와 드론(10)을 연결하여 드론(10)을 구속하는 가이드레일(30)을 포함한다.

상기 드론(10)은 복수의 프로펠러와, 프로펠러를 회전시키는 모터, 모터에 전력을 공급하는 배터리, 상기 부품들을 설치하기 위한 바디를 포함하고, 원거리에서 작업자가 무선통신을 통해 이륙과 비행 및 착륙을 제어할 수 있도록 된 것이다.

또한 드론(10)은 전력구내 케이블과 접속함 등 전력설비들을 점검할 수 있는 전력구 점검수단을 구비하는데, 상기 전력구 점검수단으로는 광학 카메라와 열화상 카메라를 예로 들 수 있다. 도 2와 같이, 드론(10)의 일측면에는 광학 카메라(12)와 열화상 카메라(13)가 설치되어 전력설비들의 외관 및 열화상을 촬영할 수 있고, 촬영 데이터를 작업자측 제어장치로 전달하여 제어장치의 일 구성인 디스플레이화면에 재생할 수 있도록 되어 있다.

상기 중량박스(20)는 박스 자체의 중량을 가짐과 더불어 그 내부에 대용량 배터리가 내장됨으로써 드론(10)의 비행에 대항하여 뜨지 않고 정위치를 유지하는데 충분한 중량을 보다 쉽게 가질 수 있다.

상기 대용량 배터리는 외부 전원에 연결되어 충전 가능한 것으로 도 2와 같이 중량박스(20)의 상면에는 드론(10)을 충전하기 위한 충전단자(21)가 구비된다. 대용량 배터리를 중량박스(20) 내부에 삽입 설치하면 대용량 배터리와 상기 충전단자(21)가 전기적으로 연결될 수 있도록 접속구조가 적용되어 있다.

이에 대응하여 드론(10)의 하면에는 착륙시 상기 충전단자(21)에 접촉되는 접촉단자(11)가 구비된다. 따라서 드론(10)이 중량박스(20)의 상면에 착륙하면 상기 접촉단자(11)가 충전단자(21)에 접촉되어 대용량 배터리로부터 드론(10)의 배터리로 충전이 이루어질 수 있다.

상기 가이드레일(30)은 드론(10)의 비행에 따라 자체의 길이가 가변될 수 있는 길이 가변형 가이드레일(30)이다.

상기 가이드레일(30)은 동일한 평단면 형상을 가지는 다수의 관형부재(도 1에는 원형 관형부재, 도 2에는 사각 관형부재가 적용됨)가 서로 텔레스코픽(telescopic) 구조로 겹쳐져 이루어진 것으로 그 길이가 자유로이 신축 가능하다. 즉, 안테나와 같은 구조로 이루어져 길이 조절이 용이하다.

가이드레일(30)의 관형부재 중 최하측 부재(31)는 상기 중량박스(20)에 고정되고, 최상측 부재(32)에는 드론(10)이 연결된다.

도 3 및 도 4와 같이, 드론(10)의 중앙에는 가이드레일(30)의 최상측 부재(32)의 외주에 고정되는 결합부재(14)가 구비된다. 즉, 최상측 부재(32)가 결합부재(14)에 삽입되고, 이들은 스크류, 탄성후크와 걸림턱, 클램프 등 다양한 체결수단에 의해 서로에 대해 고정될 수 있으며, 그 고정 구조에 별다른 제한은 없다.

상기 결합부재(14)와 드론(10)의 바디 사이에는 베어링(15)이 설치된다. 즉 , 베어링(15)의 내륜(15a)에는 결합부재(14)가 삽입 고정되고, 베어링(15)의 외륜(15b)은 드론(10)의 바디 중앙에 형성된 설치홀에 삽입 고정된다.

따라서 드론(10)의 바디와 결합부재(14)는 베어링(15)에 의해 서로에 대해 자유로이 회전될 수 있으며, 이에 결합부재(14)가 장착되는 가이드레일(30)에 대해 드론(10)이 자유로이 회전될 수 있다.

따라서 드론(10) 비행시 중량박스(20)로부터 드론(10)까지의 비행 거리에 따라 가이드레일(30)은 자유로이 신축되면서 길이가 조절되며(화살표 A), 또한 드론(10)은 가이드레일(30)을 중심축으로 하는 좌우 회전 즉, 요잉(Yawing)(화살표 B)이 가능하다. 이때 중량박스(20)에서 드론(10)까지의 거리는 가이드레일(30)의 최대 신장 길이 범위 내로 제한됨은 물론이다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전력구 점검 장치는 가이드레일로서 길이 가변형 가이드레일(30)을 사용할 수 있고, 가이드레일(30)의 하단에는 중량박스(20)가 설치될 수 있다.

또한 도 2와 같이, 상기 중량박스(20)는 전력구 내의 순시보도를 따라 주행하는 주행장치(60)에 탑재될 수 있다. 주행장치(60)는 작업자가 원거리에서 무선통신을 통해 주행과 정지 및 방향 전환 등 주행 작동을 제어할 수 있는 것으로 바퀴나 무한궤도 형태의 주행수단을 갖추어 작업자가 원하는 곳으로 이동시킬 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6과 같이, 상기 가이드레일(30)의 하단에 이중힌지장치(50)가 설치될 수 있다.

도시하지 않았으나 이중힌지장치(50)는 중량박스(20)의 상면에 장착될 수 있으며, 이 경우 이중힌지장치(50)의 상단에 충전단자가 마련되고, 그 충전단자와 중량박스(20) 내측의 대용량 배터리는 전선에 의해 연결될 수 있다.

또한 도 6과 같이, 별도의 중량박스(20) 없이 이중힌지장치(50)가 직접 주행장치(60)에 장착될 수도 있으며, 이 경우에는 주행장치(60)의 배터리를 드론(10) 충전용 전원으로 활용할 수도 있다.

상기 이중힌지장치(50)는 제1힌지(51)와 제2힌지(52) 및 레일마운트(53)를 포함한다. 제1힌지(51)는 가장 아래에 위치하여 중량박스(20)나 주행장치(60)에 장착되는 부분으로서 U형상의 포크부가 형성된다.

상기 제1힌지(51)의 포크부에 힌지핀을 매개로 제2힌지(52)의 몸체 하부가 회동 가능하게 연결된다. 제2힌지(52)의 상부에는 제1힌지(51)의 포크부와 동일한 형상의 포크부가 형성되는데, 조립 상태에서 제1힌지(51)의 포크부와 제2힌지(52)의 포크부는 90° 회전된 각도 차이를 갖는다.

상기 제2힌지(52)의 포크부에 레일마운트(53)의 몸체 하부가 힌지핀을 매개로 회동 가능하게 연결되며, 레일마운트(53)의 상단에는 가이드레일(30)의 하단부가 고정된다. 가이드레일(30)과 레일마운트(53)는 상호 고정되기만 하면 되고 그 고정구조는 다양한 방식으로 구현 가능하므로 별도 설명은 생략한다.

상기 제1힌지(51)에 대해 제2힌지(52)는 화살표C 방향으로 회동되고, 제2힌지(52)에 대해 레일마운트(53)는 화살표D 방향으로 회동된다. 이때 두 회동 중심축 즉, 제1힌지(51)와 제2힌지(52) 및 제2힌지(52)와 레일마운트(53)를 연결하는 두 힌지핀은 90°의 각도차를 가지므로 상기 레일마운트(53)는 제1힌지(51)를 중심으로 하는 임의의 반구면 상에 위치한 모든 점을 가리킬 수 있다.

따라서 레일마운트(53)에 장착된 가이드레일(30)에 설치된 드론(10)은 제1힌지(51)를 중심으로 하는 임의의 반구면 상의 모든 위치로 이동할 수 있으며, 이에 더해 드론(10)은 가이드레일(30)의 길이가 가변될 수 있으므로 제1힌지(51)를 중심으로 하는 임의의 반구 공간 내부의 모든 위치로 이동할 수 있다.

따라서 드론(10)을 목표하는 임의의 위치로 자유롭고 용이하게 이동시킬 수 있고 다양한 자세(경사도)를 취할 수 있으며, 가이드레일(30)에서 드론(10)이 회전 가능하므로 드론(10)에 설치된 점검수단(카메라 장치들)이 점검 대상을 원하는 각도에서 정확하게 촬영할 수 있다.

또한 상기 이중힌지장치(50)는 중량박스(20)와 같이 가이드레일(30)의 하단을 잡아주는 중량체 역할을 할 수 있다.

위에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력구 점검 장치는 중량체(중량박스(20), 이중힌지장치(50), 주행장치(60))에 가이드레일(30)을 매개로 구속되므로 비행시 발생하는 난류의 영향이 감소하여 보다 정확하게 원하는 위치에서 비행 상태를 유지할 수 있다. 즉, 전력구와 같은 협소한 실내 공간에서도 드론(10)의 포지셔닝이 정확하게 이루어지는 효과가 있다.

따라서 점검 대상을 흔들림 없이 선명하게 촬영할 수 있으므로 보다 정확한 점검이 가능하다.

또한 상기 중량박스(20)에 대용량 배터리를 내장하여 중량박스(20)가 충분한 중량을 용이하게 확보할 수 있다.

또한 중량박스(20)에 대용량 배터리와 연결된 충전단자(21)를 마련하고 드론(10)에 접속단자(12)를 설치함으로써 드론(10)이 비행하지 않고 중량박스(20)에 착륙한 상태에서는 상기 단자들이 접촉되어 드론(10)의 충전이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

따라서 드론(10) 비행 가능 시간이 증가됨으로써 드론(10)의 전원 공급 문제에 대한 우려 없이 충분히 오랜 시간동안 전력구 점검 작업을 수행할 수 있다.

또한 드론(10)과 가이드레일(30) 및 중량박스(20)가 주행장치(60)에 탑재될 수 있으므로 드론(10)을 작동시키지 않고도 드론(10) 및 그 부속장치(가이드레일, 중량박스 등)들을 전력구 내의 원하는 위치로 신속하고 용이하게 이동시킬 수 있게 된다.

따라서 드론(10)의 소비 전력을 보다 감소시킬 수 있으므로 드론(10)을 이용한 점검 작업 가능 시간이 더욱 증가된다.

또한 드론(10)이 가이드레일(30)의 길이 방향으로 이동 가능함과 더불어 가이드레일(30)을 중심으로 회전(Yawing)할 수 있으므로 다양한 높이와 다양한 방향으로 점검 대상의 촬영이 가능하다.

즉, 길이 가변형 가이드레일(30)이 적용되어, 가이드레일(30)이 신축 변형 가능하고 드론(10)의 결합부재(14)가 가이드레일(30)의 최상측 부재(32)에 고정됨으로써 드론(10)의 비행에 추종하여 가이드레일(30)의 길이가 증감될 수 있다.

또한 상기 결합부재(14)가 베어링(15)을 매개로 드론(10)에 설치됨으로써 드론(10)이 가이드레일(30)을 중심으로 양방향으로 회전 가능하다.

또한 가이드레일(30)의 하단에 이중힌지장치(50)가 설치된 경우, 드론(10)을 가이드레일(30)의 최대 길이 범위 내의 모든 공간으로 이동시킬 수 있으며, 드론(30)의 각도 제어도 가능하므로 점검 대상을 보다 적절한 위치에서 정확히 촬영 가능하다.

한편, 도 7은 다른 형태의 드론(10′)이 가이드레일(30)에 설치된 실시예를 도시한 것이다. 도시된 드론(10′)은 동축반전 2프로펠라 타입의 드론으로서, 상하 위치 및 요잉의 제어가 가능하다. 이 경우에도 가이드레일(30)에 결합되는 결합부재(14′)는 베어링(15′)을 매개로 드론의 바디에 장착되어 드론(10′)이 가이드레일(30)을 중심으로 회전할 수 있도록 되어 있다. 이와 같이 드론의 종류가 바뀌는 경우에도 드론(10′)에 점검을 위한 광학 카메라(12′)와 열화상 카메라(13′)가 설치됨은 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 전력구 점검 장치는 가이드레일(30)을 전주 상부의 전력설비를 점검하기에 충분한 길이를 갖는 것으로 적용할 경우, 전주의 전선 및 전력설비를 점검하는데도 이용할 수 있다.

특히, 일반 드론의 경우 인구 밀집 지역에서는 안전 및 사생활 침해 등의 이유로 드론 비행 허가가 제한되고 있는데, 본 발명은 드론(10)이 가이드레일(30)에 구속되어 가이드레일(30)의 길이 범위 내로 비행 범위가 제한되어 있기 때문에 별도로 비행 승인을 받지 않고도 전주 상부의 전력설비를 점검할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 드론 11 : 접촉단자
12 : 광학 카메라 13 : 열화상 카메라
14 : 결합부재 15 : 베어링
20 : 중량박스 30 : 가이드레일
31 : 최하측 부재 32 : 최상측 부재
50 : 이중힌지장치 51 : 제1힌지
52 : 제2힌지 53 : 레일마운트
60 : 주행장치

Claims (9)

1. 전력구 점검수단을 구비한 드론과;
   상기 드론의 부양력에 의해 떠오르지 않는 중량을 가지는 중량박스와;
   상기 중량박스와 드론을 연결하여 드론을 구속하는 가이드레일;
   을 포함하는 전력구 점검 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전력구 점검수단은 광학 카메라와 열화상 카메라인 것을 특징으로 하는 전력구 점검 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 중량박스에 대용량 배터리가 내장되고, 중량박스의 상면에 대용량 배터리와 연결된 충전단자가 설치되며, 드론의 하부에 충전단자에 접촉되는 접촉단자가 구비되어, 드론이 중량박스에 착륙시 대용량 배터리로부터 드론의 배터리로 충전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력구 점검 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드레일은 다수의 관형부재가 텔레스코픽 구조로 조립되어 길이의 신축이 가능한 것을 특징으로 하는 전력구 점검 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 가이드레일의 최상측 부재에 드론의 결합부재가 고정되고, 상기 결합부재는 베어링을 매개로 드론에 설치된 것을 특징으로 하는 전력구 점검 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 중량박스가 전력구내 순시보도를 따라 주행할 수 있는 주행장치에 설치된 것을 특징으로 하는 전력구 점검 장치.
7. 전력구 점검수단을 구비한 드론과;
   상기 드론에 연결되어 드론을 구속하는 가이드레일과;
   상기 가이드레일의 하단에 설치되는 이중힌지장치;
   를 포함하는 전력구 점검 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 이중힌지장치는 하단의 제1힌지와, 제1힌지에 힌지 연결된 제2힌지와, 제2힌지에 힌지 연결된 레일마운트를 포함하고, 상기 제1힌지와 제2힌지를 연결하는 힌지축과 상기 제2힌지와 레일마운트를 연결하는 힌지축은 90도의 회전 각도 차이를 가지며, 상기 레일마운트에 가이드레일의 최하측 부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전력구 점검 장치.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 이중힌지장치가 전력구내 순시보도를 따라 주행할 수 있는 주행장치에 설치된 것을 특징으로 하는 전력구 점검 장치.
   

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