KR20240048121A - 제어반의 내진에 대비한 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제어반의 내진에 대비한 보호장치에 관한 것으로, 제어반을 압축강도와 인장강도가 우수한 철근 콘크리트 구조물과 엮어 지진으로 인한 지반의 거동 시 움직임을 줄여 보호하고 또한 지반의 큰 거동 발생 시 계측제어반에 전달되는 진동을 줄여 보호하는 것을 목적으로 한다.

Description

제어반의 내진에 대비한 보호장치{Protective devices for seismic resistance on the control panel}

본 발명은 제어반의 내진에 대비한 보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 계통의 계측 및 제어를 위한 장비를 안전하게 보호하는 목적으로 계측제어반의 내진 보호시설에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다. 일반적으로 계측제어반에는 디지털 방식 계측 및 제어를 위한 회로장치를 포함한 설비가 구비되며, 이러한 설비들은 진동에 취약하기 때문에 지진의 발생 시 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 종래에는 한국공개특허 제10-2011-0087748호(2011.8.3.공개)의 "제어반의 내진장치"가 개시된 바가 있다.

상기 종래의 기술은 간단한 구조에 의해 지진파를 효과적으로 흡수할 수 있도록 하는 제어반의 내진장치에 관한것이다.

이러한 종래의 제어반의 내진장치는 제어반의 함체 양측에 지면으로부터 입설되는 서포트가 설치되고, 상기 서포트로부터 함체의 측벽을 향하는 수평축이 형성되고, 상기 수평축의 외주와 상기 함체의 측벽에 형성된 결합공의 내주 사이에 축방향 및 회전방향으로 탄성을 가지고 신축하여 서포트로부터 함체로 전달되는 진동을 흡수하는 탄성 가요성 부재가 결합된 구성으로 이루어진다.

이러한 본 발명은, 제어반의 함체를 양쪽 서포트의 수평축과 탄성 가요성 부재로 연결한 형태로 구성되었다.

이러한 구성을 갖는 종래의 제어반의 내진장치는 탄성 가요성 부재에 의한 축방향 신축성과 회전방향 신축성의조합에 의해 지진파를 흡수하여 제어반에 설치된 계기장치들을 보호할 수 있었다.

하지만, 종래의 제어반의 내진장치는 탄성 가요성 부재가 서포트와 연결되기 때문에 지진이 발생하지 않는 평상시에도 계기장치들이 수용되는 함체가 쉽게 흔들려 계기장치들이 오작동되거나 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 상대적으로 작은 지진의 진동은 탄성 가요성 부재가 진동을 흡수할 수 있지만, 지진의 진동이 세질 경우,탄성 가요성 부재에 의해 함체가 진동보다 더 크게 요동되어 계기장치들이 오작동하거나 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 계측제어반을 압축강도와 인장강도가 우수한 철근콘크리트 구조물과 엮어 지진으로 인한 지반의 거동 시 움직임을 줄여 보호하고 또한 지반의 큰 거동 발생 시 계측제어반에 전달되는 진동을 줄여 보호하는 계측제어반의 내진 보호시설을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설은, 지면에 정착되고 계측제어반을 저부에서 지지하는 철근 콘크리트의 받침패널과; 상기 받침패널 위에 올려지며 상기 계측제어반의 슬라이딩을 지지하는 슬라이딩 안내패널과; 상기 받침패널에 형성되는 스프링 홈에 저부가 삽입되며 상부가 상기 계측제어반의 저부를 탄성 지지하는 다수의 완충 스프링과; 상기 계측제어반의 둘레부에 지지되면서 상기 받침패널에 연결되어 상기 받침패널의 상하 종 방향 거동과 좌우 횡방향 거동을 흡수하는 완충 유닛을 포함하고, 상기 완충 유닛은 상기 계측제어반의 둘레부에 고정되며 내부에 거동안내홈이 구비된 판상의 베이스, 일측이 상기 베이스의 거동안내홈에 거동 가능하도록 삽입되는 한편 타측이 상기 받침패널의 외부로 돌출된 철근에 연결되고 횡방향의 신축을 통해 횡방향의 거동을 흡수하는 완충봉, 상기 거동안내홈 안에 상기 완충봉의 둘레부에 대응하도록 설치되며 상기 완충봉을 탄력 지지하는 탄성부재를 포함하며, 상기 완충봉은 상기 거동안내홈에 장착되는 거동판, 상기 받침패널의 철근이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 철근 소켓, 상기 철근 소켓을 관통한 철근에 나사 체결되는 너트, 상기 철근 소켓과 너트 사이에 설치되는 스프링, 길이방향의 양측이 각각 상기 거동판과 상기 철근 소켓에 지지되며 내부의 탄성부재를통해 신축 가능하게 연결되는 제1,2신축봉을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설에 의하면, 지진 시 철근 콘크리트 구조물인 받침패널이 압축강도와 인장강도를 이용하여 지반 침하와 거동에 대해 버팀력을 발휘하여 계측제어반을 보호하고, 또한, 큰 지반 거동으로 인하여 받침패널이 거동할 때 슬라이딩 안내패널과 완충스프링 및 완충유닛을 이용하여 계측제어반의 거동을 줄여줌으로써 계측제어반의 전력기기와 부품을 안전하게 보호하고 전력공급의 이상현상을 방지하는 효과가 있다. 그리고, 받침패널의 철근에 체결된 너트가 풀리는 것을 막고, 연결대를 이용한 완충 유닛의 결속으로 계측제어 반을 보다 안전하게 보호하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설의 설치 상태 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설에 적용된 완충 유닛의단면도.
도 3은 본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설에 적용된 너트의 풀림방지 기술을 보인 정면도와 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설에 적용된 연결대를 보인 평면도와 측면도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설은, 철근 콘크리트 구조물인 받침패널(10), 받침패널(10)의 상면에 설치되며 받침패널(10)의 슬라이딩을 안내하는 슬라이딩 안내패널(20), 받침패널(10)에 설치되며 계측제어반(1)을 저부에서 탄력 지지하는 완충 스프링(30), 지진으로 인한 지반의 거동 시 받침패널(10)의 거동을 흡수하여 계측제어반(1)을 보호하는 완충 유닛(40)을 포함한다.

받침패널(10)은 콘크리트와 철근을 이용하여 큰 압축강도와 인장강도를 확보하는 철근 콘크리트 구조물이며, 콘트리트부(11) 및 콘크리트부(11) 안에 배근되는 철근(12)으로 구성된다.

철근(12)은 콘크리트부(11) 안에 종횡방향 등 다양한 방향으로 배근되는 주철근 등을 포함하며, 완충 유닛(40)과 연결을 위하여 일부 철근(12)은 콘크리트부(11)의 외부로 돌출되고, 바람직하게 계측제어반(1)의 둘레부에 대응하도록 콘크리트부(11)의 가장자리에 상하 종방향으로 돌출된다.

철근(12)은 후술하는 너트(44)가 체결되는 부분을 제외하고 외부로 노출되지 않도록 보호관이 적용된다. 상기 보호관은 너트(44)의 체결위치에 상관없이 철근(12)을 가릴 수 있도록 주름관이 적합하다.

콘크리트부(11)는 완충 스프링(30)의 설치를 위하여 상부를 향해 개방되는 다수의 스프링 홈(13)이 구비된다. 이 스프링 홈은 완충 스프링(30)의 하부의 절반 정도가 삽입되는 깊이이다.

이와 같은 구성의 받침패널(10)은 콘크리트부(11)의 둘레부에 보스가 형성되고 상기 보스를 관통하여 지중에 정착되는 다수의 앵커(14)를 매개로 하여 지반에 고정된다.

받침패널(10)은 프리캐스트 콘크리트 패널, 현장 타설 모두가 가능하다.

슬라이딩 안내패널(20)은 바람직하게 패널 본체의 표면이 불소수지가 코팅(불소수지의 코팅층은 1mm ~ 5mm 등 다양한 두께로 이루어지며 계측제어반(1)의 중량 등에 따라 달라지므로 수치로 한정하지는 않는다)된 것으로, 받침패널(10)의 상면에 접착이나 체결구(볼트 등)를 통해 고정되고, 받침패널(10)의 거동 시 받침패널(10)과 함께 거동하지만 계측제어반(1)은 거동하지 않도록 한다.

상기 패널 본체는 탄성력을 갖는 고무, 철판 등이 가능하다.

슬라이딩 안내패널(20)은 도면에서처럼 완충 스프링(30)이 관통하는 경우 받침패널(10)의 스프링 홈과 연통하는 구멍인 스프링 관통공(21)이 구비된다.

완충 스프링(30)은 바람직하게 통상의 코일스프링으로서 받침패널(10)의 스프링 홈(13)과 슬라이딩 패널(20)의 스프링 관통공(21)에 삽입되어 받침패널(10)을 지지기반으로 하여 계측제어반(1)을 탄력 지지하고, 받침패널(10) 또는 계측제어반(1)의 거동 시 자신의 탄성력을 이용하여 진동을 감쇠한다.

완충 스프링(30)은 두부가 계측제어반(1)을 지지하면서도 계측제어반(1)의 저면과 마찰을 줄이기 위하여 두부에 캡(31)이 씌워진다.

캡(31)은 저부를 향해 개방되어 슬라이딩 안내패널(20)의 스프링 관통공(21)에 삽입되어 스프링 관통공(21)을 폐쇄함으로써 완충 스프링(30)의 두부가 계측제어반(1)의 저면에 닿지 않도록 한다.

캡(31)이 결합된 상태에서 완충 스프링(30)은 슬라이딩 안내패널(20)보다 돌출되어 계측제어반(1)을 탄력 지지한다. 물론, 슬라이딩 안내패널(20)이 탄성력을 갖는 경우 슬라이딩 패널(20)과 동일 선상의 높이로 구성되어 완충 스프링(30)과 슬라이딩 안내패널(20)이 함께 계측제어반(1)을 탄력 지지한다.

캡(31)은 계측제어반(1)의 저면과 닿는 두부가 불소수지로 코팅되어 계측제어반(1)과 마찰저항을 줄여줌으로써 슬라이딩 안내패널(20)의 슬라이딩을 돕는다.

완충 유닛(40)은 받침패널(10)을 지지기반으로 하여 계측제어반(1)을 보호하고 지진으로 인하여 받침패널(10)이 지반과 함께 거동할 때 계측제어반(1)에 전달되는 진동을 줄여 계측제어반(1)을 보호하는 것이며, 계측제어반 (1)의 둘레부에 고정되는 베이스(41), 받침패널(10)에서 돌출된 철근(12)에 연결되는 철근 소켓(42), 베이스(41)와 철근 소켓(42)을 연결하는 신축형의 완충봉(43), 철근 소켓(42)을 관통한 철근(12)에 나사 체결되는 너트(44), 베이스(41) 안에서 완충봉(43)의 상하방향 거동을 완충하는 제1탄성부재(45), 철근(12)에 설치되어 철근 소켓(42)의 상하방향 거동을 완충하는 제2탄성부재(46)로 구성된다.

베이스(41)는 완충봉(43)의 거동을 위한 거동안내홈(41a)이 구비되며 계측제어반(1)에 용접 등으로 고정된다. 거동안내홈(41a)은 완충봉(43)의 거동판(43a)이 거동할 수 있는 여유있는 크기로 이루어지며 도 2에서 거동판(43a)의 상하 거동이 가능한 크기로 도시되었으나, 전후 거동도 가능한 크기로 구성될 수 있다.

거동안내홈(41a)은 도 2에서 보이는 단면이면서 전후 양쪽 중 일측 이상이 개방되어 완충봉(43)의 거동판(43a) 이 장착되며 이후에 개방부에 덮개를 덮어 마감하는 것으로 구성된다.

철근 소켓(42)은 철근(12)이 상하로 관통하는 중공부가 구비된 파이프 형태이고, 상기 중공부는 철근(12)이 큰 마찰없이 상하로 이동하기 위한 내경이며 또는 내부에 상하 이동을 위한 베어링이 추가될 수 있다.

완충봉(43)은 베이스(41)의 거동안내홈(41a)에 장착되는 거동판(43a), 각각 거동판(43a)과 철근 소켓(42)에 고정되며 서로 신축 가능하게 연결되는 제1,2신축봉(43b,43c) 및 제1,2신축봉(43b,43c)의 사이에 개재되는 코일 스프링(43d)으로 구성된다.

제1,2신축봉(43b,43c)은 서로 다른 직경으로 이루어져 신축 가능하게 연결되며 서로 반대쪽이 거동판(43a)과 철근 소켓(42)에 각각 연결되어 마주하는 부분이 신축되도록 연결되는 구조이고, 계측제어반(1)과 철근(12)에 연결되는 구조를 토해 서로 이탈되지 않는다. 물론, 제1,2신축봉(43b,43c)은 이탈 방지를 위한 구조가 적용되는 것도 가능하고, 예를 들어 제1,2신축봉(43b,43c)의 마주하는 단부에 대향면을 향해 턱을 각각 형성하여 이들 턱에 의해 이탈되지 않도록 한다.

코일스프링(43d)은 필요에 따라 선택될 수 있으며, 제1,2신축봉(43b,43c)을 통해 계측제어반(1)을 설치 위치에 유지하는 힘으로 지지한다.

너트(44)는 철근 소켓(42)을 하부에서 상부로 관통한 철근(12)에 나사 체결되어 철근 소켓(42)이 철근(12)에서 이탈되지 않도록 한다.

제1탄성부재(45)는 베이스(41)의 거동안내홈(41a) 안에서 거동판(43a)의 둘레부(상하, 전후)에 설치되어 거동판(43a)을 탄력 지지한다.

제2탄성부재(46)는 코일스프링으로서 철근(12)의 둘레부에 결합되고 철근 소켓(42)과 너트(44)의 사이에서 받침 패널(10)의 상하 거동 시 발생하는 진동을 흡수한다.

제2탄성부재(46)는 철근 소켓(42)과 받침패널(10) 사이에도 설치 가능하다.

완충 유닛(40)은 계측제어반(1)의 1면에 1개 이상이 설치된다.

본 발명에 의한 계측제어반의 내진 보호시설은 다음과 같이 작용한다.

받침패널(10)은 콘크리트부(11)의 압축강성과 철근(12)의 인장강성을 통해 계측제어반(1)을 지지하고, 예를 들어 계측제어반(1)의 하중으로 인한 처짐을 막아 주고 또한 지반의 침하가 발생하더라도 계측제어반(1)의 침하를 막아 준다.

한편, 지진의 발생으로 지반이 상하 종방향 또는 전후좌우의 횡방향으로 거동할 때 받침패널(10)은 자신의 특성으로 계측제어반(1)을 보호하고, 받침패널(10)의 허용응력 이상의 거동이 발생하는 경우 받침패널(10)이 상하로 거동하고 이 때 받침패널(10)의 철근(12)이 상하로 이동하게 되는데 철근(12)이 철근 소켓(42) 안에서 철근 소켓(42)의 상하 이동없이 상하로 이동하게 되므로 계측제어반(1)의 거동은 거의 없거나 적어 계측제어반(1)을 보호한다. 또한, 큰 거동이 발생하는 경우 완충 유닛(40)의 거동판(43a)이 베이스(41)의 거동안내홈(41a) 안에서 제1탄성부재(45)의 지지를 받으면서 움직이게 되며, 따라서, 계측제어반(1)의 움직임이 최소화되므로 계측제어반(1)은 안전하게 보호를 받게 된다.

아울러, 받침패널(10)의 상하 거동 시 완충 스프링(30)에 의한 탄성 변형을 통해 계측제어반(1)은 거동을 일으키지 않게 되며, 따라서, 계측제어반(1)은 상하 거동으로부터 보호된다.

또한, 받침패널(10)의 횡방향 거동 시 슬라이딩 안내패널(20)이 계측제어반(1)의 저면을 따라 슬라이딩 하게 되어 계측제어반(1)은 큰 움직임을 일으키지 않게 되고, 이 때, 완충 유닛(40)의 완충봉(43)이 신축되면서 완충하여 계측제어반(1)의 횡방향 움직임이 거의 발생하지 않도록 한다.

본 발명은 다음과 같이 보호를 위한 구성으로서 풀림방지 기술 및 지지력 확충 기술이 더 포함된다.

너트(44)가 철근(12)에서 풀릴 경우 계측제어반(1)을 안전하게 보호하지 못하게 되며, 이를 해결하기 위하여 도3에서 보이는 것처럼, 완충봉(43)의 제2신축봉(43c)에 세워지는 지지대(47), 지지대(47)에 연결되며 너트(44)의 둘레부에 결합되어 너트(44)의 회전을 구속하는 풀림방지로드(48)가 구성된다.

지지대(47)는 완충봉(43)에 고정되는 한편, 풀림방지로드(48)는 너트(44)에 고정되어 너트(44)와 함께 상승 또는 하강할 수 있으며, 따라서, 지지대(47)는 풀림방지로드(48)가 승강 가능하게 연결되는 승강레일(47a)이 구성되고 풀림방지로드(48)는 승강레일(47a)에 핀(48a)을 통해 승강 가능하게 연결된다. 이 때, 핀(48a)은 풀림방지로드(48)가 회동할 수 있도록 구성되며 왜냐하면 너트(44)의 조임을 간섭하지 않아야 하기 때문이다. 즉, 풀림 방지로드(48)를 젖혀 너트(44)로부터 멀리한 상태에서 너트(44)를 조이고, 너트(44)의 조임을 완료한 후 풀림방 지로드(48)를 너트(44)로 돌려 끼우는 것이다.

풀림방지로드(48)는 너트(44)의 형태에 맞춰 각형의 홀더(48b)가 구비되고 이 홀더(48b)가 너트(44)의 둘레부에 끼워짐으로써 너트(44)의 회전을 구속한다.

또한, 본 발명은 이웃하는 완충 유닛(40)을 연결하여 지지기반을 증가하는 연결대(50)(도 4)가 포함될 수 있다.

완충 유닛(40)은 계측제어반(1)의 둘레를 따라 다수개가 설치되며, 이웃하는 철근 소켓(42)들은 연결대(50)를 통해 연결된다.

연결대(50)는 인장력이 우수한 철근, 강연성이 사용되고 이웃하는 철근 소켓(42)들을 설치 위치로 유지하며 결과적으로 철근 소켓(42)에 결합된 받침패널(10)의 철근(12)들을 지지하여 받침패널(10)을 보호하게 된다. 바람직하게 연결대(50)는 서로 반대 방향의 나사선이 구비되고 이웃하는 완충 유닛(40)에 각각 연결되는 제1,2연결봉 및 상기 제1,2연결봉의 마주하는 부분에 나사 체결되며 상기 제1,2연결봉의 신축을 통해 완충 유닛(40)을 지지하는 너트형의 조절구로 구성되는 턴버클 형태이다.

연결대(50)는 철근 소켓(42)의 둘레부에 돌출된 보스와 겹쳐지면서 볼트와 너트를 통해 고정될 수 있다.

연결대(50)는 완충 유닛(40)을 통해 연쇄적으로 연결됨으로써 모든 완충 유닛(40)을 하나로 결속하고 이를 통해 계측제어반(1)을 더욱 안전하게 보호한다.

또한, 본 발명은 지반이 큰 거동으로 인하여 계측제어반(1)이 손상될 수 있는 경우 경고음을 출력하도록 다음과같이, 완충 유닛(40)의 철근 소켓(42)과 베이스(41) 간의 거리를 감지하는 거리센서, 상기 거리센서의 감지 값이 일정 거리 이이내인 경우 경고음을 출력하는 알람을 포함할 수 있다.

10 : 받침패널, 11 : 콘크리트부
12 : 철근, 20 : 슬라이딩 안내패널
30 : 완충스프링, 40 : 완충 유닛
41 : 베이스, 42 : 철근 소켓
43 : 완충봉, 44 : 너트
45,46 : 제1,2탄성부재, 50 : 연결대

Claims (1)

1. 지면에 정착되고 계측제어반을 저부에서 지지하는 철근 콘크리트의 받침패널(10)과; 상기 받침패널 위에 고정되며 상기 계측제어반의 슬라이딩을 지지하는 슬라이딩 안내패널(20)과; 상기 받침패널에 형성되는 스프링 홈에 저부가 삽입되며 상부가 상기 계측제어반의 저부를 탄성 지지하는 다수의 완충 스프링(30)과; 상기 계측제어반의 둘레부에 지지되면서 상기 받침패널에 연결되어 상기 받침패널의 거동으로 인한 진동을 완충하는 완충 유닛(40)을 포함하고, 상기 받침패널은 콘크리트부(11), 상기 콘크리트부의 내부에 배근되는 한편 일부분이 상기 콘크리트부의 외부로 돌출되는 철근(12) 및 상기 철근을 덮어 노출을 막는 주름관을 포함하며, 상기 완충 유닛은 상기 계측제어반의 둘레부에 고정되며 내부에 거동안내홈(41a)이 구비된 판상의 베이스(41), 상기 받침패널에서 돌출된 철근(12)에 연결되는 철근 소켓(42), 일측이 상기 베이스의 거동안내홈에 거동 가능하도록 삽입되는 한편 타측이 상기 철근 소켓에 연결되고 횡방향의 신축을 통해 횡방향의 거동을 완충하는 완충봉(43), 상기 거동안내홈 안과 상기 철근에 각각 설치되어 상기 완충봉의 횡방향 거동과 종방향 거동을 완충하는 제1,2탄성부재(45,46), 상기 철근 소켓을 관통한 철근에 나사 체결되는 너트(44)를 포함하며,상기 완충봉은 길이방향의 양측이 각각 상기 거동판과 상기 철근 소켓에 지지되며 내부의 탄성부재를 통해 신축 가능하게 연결되는 제1,2신축봉(43b,43c), 상기 제1신축봉에 형성되며 상기 거동안내홈에 장착되어 상기 제1탄 성부재의 지지를 받는 거동판(43a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 계측제어반의 내진 보호시설.