KR101707676B1 - 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하에서 시추공 가속도 지진계의 Y축 방향을 나침반이 표시하는 진북방향과 일치시키기 위해 상기 시추공 가속도 지진계의 방위각을 보정하는 정향장치에 있어서,
강재로 제작되며 케이블에 연결된 상기 시추공 가속도 지진계가 삽입되고 상기 시추공 가속도 지진계를 보호하면서, 지하에서의 지진을 측정하기 위해 상기 시추공 가속도 지진계를 지하로 인도하는 관체형의 케이싱; 및 상기 케이싱을 관통하며 상기 시추공 가속도 지진계와 연결된 상태로 상기 케이싱의 상단부에 설치되어, 상기 시추공 가속도 지진계의 Y축 방향을 상기 나침반의 진북방향으로 보정하여 일치시키는 방위각 조절유닛;을 포함하여 구성되어,
케이싱의 내부에 시추공 가속도 지진계를 삽입하고 지하로 케이싱을 매설하여 지하에서 지진의 정확한 방위각 측정이 가능하고, 방위각 조절유닛을 이용하여 시추공 가속도 지진계의 Y축방향을 나침반이 측정한 지표상의 진북방향으로 보정하여 일치시킬 수 있다.

Description

시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치{ORIENTATION DETERMINING DEVICES FOR BOREHOLE SEIEMIC ACCELERATION INSTALLED TRUE NORTH DIRECTION}

본 발명은 시추공 가속도 지진계를 진북방향으로 일치시키기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 시추공 가속도 지진계를 진북방향으로 설치하기 위한 시추공 가속도 지진계 진북방향 설치를 위한 정향장치에 관한 것이다.

일반적으로 지진이란, 지구 내부에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 것을 말하며, 학술적으로는 "탄성 에너지원으로부터 지진파가 전파됨으로써 발생하는 지구의 진동"이라고 정의할 수 있다. 지진의 규모는 민감한 지진계로만 검출되는 아주 작은 규모의 지진부터 광범위한 지역에 큰 피해를 주는 대규모의 지진까지 다양하다.

전 세계적으로 매일 지구상에서 발생하는 지진은 수천 개에 이르며, 대부분의 지진은 오랜 기간에 걸쳐 대륙의 이동, 해저의 확장, 산맥의 형성 등에 작용하는 지구 내부의 커다란 힘에 의하여 발생된다.

최근 50년간 세계 각지에서 발생한 규모 7이상의 천발 지진은 약 500회에 이르며 지진에 대한 피해는 점점 그 강도가 높아지고 있다. 지진피해의 예로 지난 2011년 3월 11일 일본 후쿠시마에서 규모 9.0의 지진이 발생하여 지진해일 등으로 인하여 많은 인명피해가 발생하였다. 우리나라도 대규모 지진은 발생하진 않았으나, 규모 3.0의 지진은 연 2회정도 발생하고 있는 실정이다.

이러한 지진을 감지하기 위한 지진 감시 시스템은 센싱한 센서 값을 지진 감시 시스템에 포함된 메모리에 저장하고, 관리자가 휴대용메모리(USB)를 이용하여 주기적으로 저장된 센서 값을 다운로드 받아 가는 형태의 감시가 이루어지고 있을 뿐이어서, 실시간으로 지진 시 발생하는 진동을 센싱한 센서값을 통해 지진 발생 여부를 감시하는 방법이 절실히 요구되고 있다.

한편, 최근 한반도 주변에서 많은 지진이 발생하고 있으며, 이에 지진에 대한 인식이 변화하고 있다. 지진은 발생하는 시점을 확인하기 어려우나 그 신호특성을 분석함으로서 국내에서 발생할 수 있는 지진영향범위를 예측하여 피해를 최소화 할 수 있다. 이를 위해서는 국가 지진 관측망 구축이 우선시되며, 지표에 설치되는 감지 센서 및 원지반에 설치하는 센서 등을 기준에 맞게 바르게 설치하는 것이 중요하다.

지진은 예측불가능하면서 큰 규모의 피해를 야기하는 자연재해이다. 이러한 자연재해인 지진을 이해하고 분석하여 지진발생시 피해를 최소화하기 위해서는 고품질의 지진관측자료를 획득하여 분석, 연구 및 활용하여야 한다.

고품질의 지진관측자료를 획득하기 위해서는 매우 조용한 곳의 암반에 지진계를 설치하여야 한다. 그러나 매우 조용한 곳에 지진관측소를 설치하는 것은 전기선이나 통신선의 접근이 어렵기 때문에 부지를 확보하기가 쉽지 않다.

지표에서 발생하는 잡음은 보통 고주파수 잡음이며 이러한 잡음은 지하로 내려갈수록 급격히 감소한다. 따라서, 지표형 지진계와 동일한 성능을 보유하는 시추공형 지진계를 시추공에 지하에 설치 후 지진관측을 한다면 고품질의 지진관측자료를 획득 할 수 있다.

시추공 지진계는 고품질의 지진관측자료를 획득할 수 있는 장점이 있으나 시추공 지진계 설치 시 우리가 볼 수 없는 지하에 설치하기 때문에 우리가 원하는 방향으로 설치를 할 수 없다. 지진관측용 지진계는 보통 3축(X, Y, Z)으로 구성되어 있으며, 지표형 지진계는 수평성분인 X, Y축을 동서와 남북방향에 일치시켜 설치한다.

이는 지진파를 분석 후 지진파의 후방방위각을 결정하여 지진파가 어느 방향에서 온 것인지 확인하기 위한 것이다. 이렇듯 지진파의 후방 방위각을 계산하기 위해서는 지진계의 Y축 방향이 진북방향과 일치되게 설치되어야 한다.

그러나, 시추공 지진계는 Y축을 진북방향과 일치되게 설치하기가 매우 어렵기 때문에 지진관측자료는 고품질일 수 있으나 후방방위각을 계산할 수 없다.

고품질의 지진관측자료를 활용하여 후방방위각을 결정하기 위해서는 시추공 지진계의 Y축이 진북방향과 일치되게 설치하여야 한다. 시추공 지진계의 Y축 방향이 물리적으로 진북방향과 일치되게 설치가 된다면 고품질의 지진관측자료를 획득한 후 더욱 정확한 후방 방위각을 계산 할 수 있을 것이다.

그러나, 현실적으로 아무 부가장치 없이 시추공 지진계의 Y축을 진북방향과 일치되게 설치할 수 없으므로 이렇게 설치하기 위해서는 부가장치가 필요하다.

대한민국 특허등록번호 제10-1514817호(발명의 명칭: 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 지하에서 방위각에 따른 정확한 지진의 측정이 가능하도록 지진계를 지하로 인도하는 기능이 구비된 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 지진계의 방위각과 지표상의 진북방향을 측정하고 지진계의 방위각을 진북방향에 맞추도록 보정이 가능한 기능이 구비된 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치는, 지하에서 시추공 가속도 지진계의 Y축 방향을 나침반이 표시하는 진북방향과 일치시키기 위해 상기 시추공 가속도 지진계의 방위각을 보정하는 정향장치에 있어서, 강재로 제작되며 케이블에 연결된 상기 시추공 가속도 지진계가 삽입되고 상기 시추공 가속도 지진계를 보호하면서, 지하에서의 지진을 측정하기 위해 상기 시추공 가속도 지진계를 지하로 인도하는 관체형의 케이싱; 및 상기 케이싱을 관통하며 상기 시추공 가속도 지진계와 연결된 상태로 상기 케이싱의 상단부에 설치되어, 상기 시추공 가속도 지진계의 Y축 방향을 상기 나침반의 진북방향으로 보정하여 일치시키는 방위각 조절유닛;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 방위각 조절유닛은, 상기 케이싱을 중심에서 편심되게 관통하면서 상기 시추공 가속도 지진계에 연결되고 타단이 상기 케이싱의 외부로 노출되어 외력에 의해 움직임의 제어되는 로드; 일부분에 상기 로드의 단면에 대응하여 상기 로드가 끼워지는 홈이 형성되어 있고 외력을 통해 회전되면서 상기 로드를 회전시키는 원형의 회전판; 및 상기 로드의 단면에 대응하는 사각형상의 프레임으로 제작되어 상기 로드가 관통되면서 상기 회전판의 상부에 놓여서 상기 시추공 가속도 지진계의 Y 축방향의 방위각을 상기 회전판에 표시하는 방향지시부재;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 로드는, 일단이 포크 형상으로 제작되어 상기 시추공 가속도 지진계에 결합되고 외력에 의해 상기 시추공 가속도 지진계를 편심하여 회전시키는 방향조정대; 상기 케이싱을 관통하면서 상기 방향조정대의 타단에 분리가능하게 결합되어 상기 방향조정대의 움직임을 외력으로 제어하는 복수의 연결봉; 및 상기 연결봉들을 분리가능하게 연결시키는 연결부재;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는, 상기 연결봉들에 마련된 홀에 대응하는 홀이 형성되며 상기 연결봉들의 측면에 부착되어 상기 연결봉들을 연결시키는 한 쌍의 연결바; 상기 각각의 연결바에 형성된 홀과 상기 연결봉들에 형성된 홀을 관통하면서 상기 연결봉들을 결합시키는 결합볼트; 및 상기 결합볼트에 체결되어 상기 연결봉들을 고정시키는 결합너트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 방위각 조절유닛의 일부분에 설치되어 지하에서 상기 시추공 가속도 지진계의 상태를 모니터링하고 외부로 출력하는 카메라;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치는, 케이싱의 내부에 시추공 가속도 지진계를 삽입하고 지하로 케이싱을 매설하여서 지하에서 지진의 정확한 방위각 측정이 가능하다.

또한, 방위각 조절유닛을 이용하여 시추공 가속도 지진계의 Y축방향을 나침반이 측정한 지표상의 진북방향으로 보정하여 일치시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치의 개념도.
도 2는 상기 방위각 조절유닛의 상세도.
도 3은 상기 연결부재의 분해사시도.
도 4는 상기 방위각 조절유닛이 시추공 가속도 지진계에 결합된 모습을 나타낸 도면.
도 5는 상기 회전판과 상기 방향지시부재가 사용되는 모습을 나타낸 도면.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.　이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.　본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.　예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.　또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.　따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.　도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치의 개념도이고, 도 2는 상기 방위각 조절유닛의 상세도이며, 도 3은 상기 연결부재의 분해사시도이고, 도 4는 상기 방위각 조절유닛이 시추공 가속도 지진계에 결합된 모습을 나타낸 도면이며, 도 5는 상기 회전판과 상기 방향지시부재가 사용되는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 지하에서 시추공 가속도 지진계(30)의 Y축 방향을 진북방향과 일치시키기 위해 가속도 지진계(30)의 방위각을 보정하는 정향장치(10)에 있어서, 본 발명은 케이싱(100)과 방위각 조절유닛(200)을 포함할 수 있다.

여기서, 지진계(Seismograph)란, 지진파를 기록할 목적으로 만들어진 기구로써 센서와 기록부로 구성되어 있다. 센서는 지반의 운동을 감지하는 장치이고, 기록부는 지진자료를 저장시키는 장치이다.

센서는 속도계와 속도계에 시간요소를 더한 가속도계가 있는데 용도에 따라 사용한다. 보통 지진학 연구에 속도계를 사용하고, 지진공학에 가속도 센서를 사용한다.

상기 케이싱(100)은 강재로 제작되며 시추공 가속도 지진계(30)가 삽입되고 시추공 가속도 지진계(30)를 보호하면서, 지하에서의 지진을 측정하기 위해 가속도 지진계(30)를 지하로 인도하는 관체형의 구조일 수 있다.

상기 방위각 조절유닛(200)은 시추공 가속도 지진계(30)와 연결된 상태로 케이싱의 상단부에 설치되어, 시추공 가속도 지진계(30)의 Y축 방향을 나침반의 진북방향으로 보정하여 일치시킬 수 있다.

방위각 조절유닛(200)은 로드(210), 회전판(220) 및 방향지시부재(230)를 포함할 수 있다.

상기 로드(210)는 케이싱(100)을 중심에서 편심되게 관통하면서 가속도 지진계(30)에 연결되고 타단이 케이싱(100)의 외부로 노출되어 외력에 의해 움직임의 제어될 수 있다.

또한, 로드(210)는 방향조정대(212), 연결봉(214) 및 연결부재(216)를 포함할 수 있다.

상기 방향조정대(212)는 일단이 포크 형상으로 제작되어 시추공 가속도 지진계(30)에 결합되고 외력에 의해 가속도 지진계(30)를 편심하여 회전시킬 수 있다.

구체적으로, 작업자는 방향조정대(212)의 말단에 형성된 결합돌기와 시추공 가속도 지진계(30)의 상부에 구비된 결합홀이 분리가능하게 결합되고 고정되면서 시추공 가속도 지진계(30)의 회전운동의 제어가 가능하다.

상기 연결봉(214)은 케이싱(100)을 관통하면서 방향조정대(212)의 타단에 분리가능하게 결합되어 방향조정대(212)의 움직임을 외력으로 제어하는 복수의 구성일 수 있다.

상기 연결부재(216)는 연결봉(214)들을 분리가능하게 연결시킬 수 있다.

연결부재(216)는 다시 연결바(216-1), 결합볼트(216-2) 및 결합너트(216-3)를 포함할 수 있다.

상기 연결바(216-1)는 연결봉(214)들에 마련된 홀에 대응하는 홀이 형성되며 연결봉(214)들의 측면에 부착되어 연결봉(214)들을 연결시키는 한 쌍의 구성일 수 있다.

상기 결합볼트(216-2)는 각각의 연결바(216-1)에 형성된 홀과 연결봉(214)들에 형성된 홀을 관통하면서 연결봉(214)들을 결합시킬 수 있다.

상기 결합너트(216-3)는 결합볼트(216-2)에 체결되어 연결봉(214)들을 고정시킬 수 있다.

본 발명의 정향장치(10)는 카메라(300)를 더 포함할 수 있다.

상기 카메라(300)는 방위각 조절유닛(200)의 일부분에 설치되며 외부와 무선이나 유선으로 연결되어 지하에서 시추공 가속도 지진계(30)의 상태를 모니터링하고 외부로 출력할 수 있다.

본 발명 가속도 지진계 진북방향 설치를 위한 정향장치의 작동방법은, 작업자는 방향조정대(212)를 시추공 가속도 지진계(30)에 마련되 고정부위에 고정하고, 케이싱(100)의 내부에 삽입하여 케이싱(100)을 지하에 매설하고 시추공 가속도 지진계(30)를 지하로 안내하여 지하에서 측정한 지진의 방위각을 확인할 수 있다.

이때, 작업자는 방위각 조절유닛(200)에 설치된 카메라(300)를 확인하면서 시추공 가속도 지진계(30)의 지하에서의 상태의 확인이 가능하다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

10 : 정향장치
30 : 시추공 가속도 지진계
50 : 케이블
100 : 케이싱
200 : 방위각 조절유닛
210 : 로드
212 : 방향조정대
214 : 연결봉
216 : 연결부재
216-1 : 연결바
216-2 : 결합볼트
216-3 : 결합너트
220 : 회전판
230 : 방향지시부재
300 : 카메라

Claims (5)

1. 지하에서 시추공 가속도 지진계의 Y축 방향을 나침반이 표시하는 진북방향과 일치시키기 위해 상기 시추공 가속도 지진계의 방위각을 보정하는 정향장치에 있어서,
   강재로 제작되며 케이블에 연결된 상기 시추공 가속도 지진계가 삽입되고 상기 시추공 가속도 지진계를 보호하면서, 지하에서의 지진을 측정하기 위해 상기 시추공 가속도 지진계를 지하로 인도하는 관체형의 케이싱; 및
   상기 케이싱을 관통하며 상기 시추공 가속도 지진계와 연결된 상태로 상기 케이싱의 상단부에 설치되어, 상기 시추공 가속도 지진계의 Y축 방향을 상기 나침반의 진북방향으로 보정하여 일치시키는 방위각 조절유닛;을 포함하고,
   상기 방위각 조절유닛은,
   상기 케이싱을 중심에서 편심되게 관통하면서 상기 시추공 가속도 지진계에 연결되고 타단이 상기 케이싱의 외부로 노출되어 외력에 의해 움직임이 제어되는 로드;
   일부분에 상기 로드의 단면에 대응하여 상기 로드가 끼워지는 홈이 형성되어 있고 외력을 통해 회전되면서 상기 로드를 회전시키는 원형의 회전판; 및
   상기 로드의 단면에 대응하는 사각형상의 프레임으로 제작되어 상기 로드가 관통되면서 상기 회전판의 상부에 놓여서 상기 시추공 가속도 지진계의 Y 축방향의 방위각을 상기 회전판에 표시하는 방향지시부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 로드는,
   일단이 포크 형상으로 제작되어 상기 시추공 가속도 지진계에 결합되고 외력에 의해 상기 시추공 가속도 지진계를 편심하여 회전시키는 방향조정대;
   상기 케이싱을 관통하면서 상기 방향조정대의 타단에 분리가능하게 결합되어 상기 방향조정대의 움직임을 외력으로 제어하는 복수의 연결봉; 및
   상기 연결봉들을 분리가능하게 연결시키는 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 연결부재는,
   상기 연결봉들에 마련된 홀에 대응하는 홀이 형성되며 상기 연결봉들의 측면에 부착되어 상기 연결봉들을 연결시키는 한 쌍의 연결바;
   상기 각각의 연결바에 형성된 홀과 상기 연결봉들에 형성된 홀을 관통하면서 상기 연결봉들을 결합시키는 결합볼트; 및
   상기 결합볼트에 체결되어 상기 연결봉들을 고정시키는 결합너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 방위각 조절유닛의 일부분에 설치되어 지하에서 상기 시추공 가속도 지진계의 상태를 모니터링하고 외부로 출력하는 카메라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시추공 가속도 지진계의 진북방향 설치를 위한 정향장치.

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