지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치{FIXTURE STRUCTURE FOR REUSABLE UNDERGROUND MICRO-SEISMIC SENSOR}
본 발명은 시추공 내에 삽입하여 설치되는 미소지진센서의 분리 및 재사용이 가능할 수 있도록 구성된 센서고정장치에 관한 것이다.
미소지진에 대한 효과적인 연구와 대비를 위해서는 미소지진음(micro-seismic event)의 발생시 이를 정확하게 감지하고, 관측된 미소지진음 자료를 신속하게 자료분석센터로 전송하는 것이 필수적이다. 미소지진센서는 크게 미소 지진동센서와 기록계로 구성되며, 미소 지진동센서는 지반의 진동속도를 측정하기 위한 속도계와, 진동의 힘을 측정하기 위한 가속도계로 나뉘어진다. 속도계는 사용하는 주파수 대역에 따라서, 단주기, 장주기 그리고 광대역 센서가 있다. 단주기방식은 지역 미소지진관측을 목적으로 설계되는 센서로서 1Hz이상에서 평탄영역을 가진다. 고주파수의 신호를 목적으로 설계되었으므로 원거리 미소지진의 경우는 정확히 감지하지 못한다. 반면, 장주기 방식은 저주파수 대역에서 평탄한 응답을 보이므로, 원거리의 지진 감지에 적합하나 인근에서 발생하는 미소지역의 지진 감지는 어렵다. 광대역 센서는 기계식의 단주기 센서를 피드백회로를 이용해 대역을 저주파수까지 확장한 방식으로 미소지역 지진과 원거리 지진을 동시에 기록할 수 있어 지진연구 목적에 적합하다. 가속도계는 강진동을 감지할 목적으로 설계된 센서로 내진 설계 매개변수 산출에 중요한 자료를 제공한다. 설치 위치에 있어서, 미소지진센서는 지표형 미소지진센서와 지중설치형 미소지진센서가 있다. 지표형 미소지진센서의 경우 지표에 설치하게 되므로, 주변 환경으로부터 영향을 직접적으로 받게 되어 많은 잡음을 포함할 수 있는 단점이 있다. 그에 반해, 지중설치형 미소지진센서는 관측환경이 좋지 못한 곳이라도 공간적으로 설치가 꼭 필요한 지점에 설치하여 양질의 미소지진 데이터를 얻을 수 있는 장점이 있다. 이러한 지중 설치형 미소지진센서는 보어홀을 먼저 형성하고 일정 깊이에 미소지진센서를 임시적으로 고정한 후 그라우팅에 의하여 영구적으로 고정하는 방식이다. 따라서, 미소지진센서는 설치에 의하여 재사용이 불가능하게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출된 것으로, 지중에 설치되는 미소지진센서의 재사용이 가능하도록 함으로써 양질의 미소지진데이터의 획득과 함께 센서의 활용성을 제고시킬 수 있는 센서고정장치를 제시하는 데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치는, 시추공에 삽입 가능하게 형성되며, 미소지진음를 감지하는 센서부가 구비된, 본체; 상기 본체의 일 표면에 구비되는 제1고정부; 상기 제1고정부에 연결되며, 상기 시추공에 주입되는 그라우팅재에 고정될 수 있게 형성되는 제2고정부; 및 상기 제1고정부와 상기 제2고정부 사이에 구비되며, 외력에 의해 상기 제1고정부와 제2고정부를 분리할 수 있게 구성된 분리유닛을 포함한다. 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치는, 상기 분리유닛에 연결되고, 상기 시추공의 입구쪽으로 연장되게 설치되는 튜브를 더 포함할 수 있다. 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 튜브는 가요성의 에어 호스 형태로 형성될 수 있다. 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 분리유닛은 상기 튜브를 통해 공급되는 유체압에 의해 파단 가능하게 설치되는 전단핀(shear pin)을 포함할 수 있다. 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치는, 상기 본체의 주위에 배치되며, 그 내주면은 상기 본체의 외주면에 밀착되고 그 외주면은 상기 시추공의 내주면에 밀착되게 형성된 다이어프램을 더 포함할 수 있다. 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 다이어프램은 고무 재질로 된 원반 형태로 형성될 수 있다. 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 다이어프램의 외경은 상기 시추공보다 크게 형성될 수 있다. 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치는, 분리된 상기 본체를 인양할 수 있도록 상기 본체에 연결되며, 상기 센서부의 전기적 신호를 전달할 수 있게 형성되는 케이블을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치에 의하면, 외부에서 공급되는 유체압에 의하여 제1고정부와 제2고정부를 분리할 수 있게 구성된 분리유닛을 포함함으로써, 공구의 사용이 어려운 깊은 시추공에도 미소지진센서의 분리를 용이하게 할 수 있다. 이러한 미소지진센서의 분리방법에 의하여, 미소지진센서를 재사용할 수 있으므로 센서의 추가 설치에 따른 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치(100)를 보인 것으로,
도 1은 센서고정장치(100)가 시추공(DW)에 설치된 모습을 보인 단면도
도 2는 도 1의 센서고정장치(100)를 분리하기 위해 튜브(160)에 유체압을 가하고 있는 상태를 보인 단면도
도 3은 유체압에 의해 분리유닛(130)이 분리된 상태를 보인 단면도
도 4 내지 도 6은 본 발명과 관련된 다른 일 예에 따른 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치(200)를 보인 것으로,
도 4는 센서고정장치(200)가 시추공(DW)에 설치된 모습을 보인 단면도
도 5는 도 4의 센서고정장치(200)를 분리하기 위해 튜브(260)에 유체압을 가하고 있는 상태를 보인 단면도
도 6은 유체압에 의해 분리유닛(230)이 분리된 상태를 보인 단면도
이하, 본 발명과 관련된 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 3은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치(100)를 보인 것으로, 도 1은 센서고정장치(100)가 시추공(DW)에 설치된 모습을 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 센서고정장치(100)를 분리하기 위해 튜브(160)에 유체압을 가하고 있는 상태를 보인 단면도이며, 도 3은 유체압에 의해 분리유닛(130)이 분리된 상태를 보인 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명과 관련된 센서고정장치(100)는 지상으로부터 지하로 형성된 시추공(DW)의 하부에 설치되어 있다. 본 예에 도시된 센서고정장치(100)는 센서부를 갖는 본체(110)와, 본체(110)의 하부에 구비되는 제1고정부(120) 및 제2고정부(125)와, 제1고정부(120)와 제2고정부(125) 사이에 배치되는 분리유닛(130)을 갖는다. 본체(110)의 일측에는 센서부의 신호를 전송하거나 분리가 완료된 본체(110)를 인양하기 위한 케이블(150)이 연결되어 있다. 분리유닛(130)의 일측에는 시추공(DW)의 입구쪽으로 연장되는 튜브(160)가 설치되어 있다. 이러한 튜브(160)는 외부에서 유체압, 즉, 공기압이나 수압 또는 유압을 제공할 수 있도록 하기 위한 펌프(P)와 연결되어 있다. 튜브(160)는 사용이 완료된 본체(110)의 재사용시 유체를 외부에서 공급하여 분리하기 위하여 구성되었다. 분리유닛(130)은 튜브(160)를 통해 공급되는 유체압에 의해 파단될 수 있는 형태로 형성된다. 그러한 구체적인 제시로서, 분리유닛(130)은 튜브(160)를 통해 공급되는 유체압에 의해 파단 가능한 전단핀(Shear pin)을 포함할 수 있다. 그러한 전단핀은 알려진 것이 사용될 수 있으며, 그에 대한 상세한 구조나 작용에 대한 설명은 생략한다. 이에 따라, 미소지진센서의 재사용을 위한 경우, 사용자는 외부에서 도 2 및 도 3과 같이 압축공기를 공급하여 기준 설정압력 이상을 공급하면, 분리유닛(130)이 제2고정부(125)로부터 분리된다. 도 4 내지 도 6은 본 발명과 관련된 다른 일 예에 따른 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치(200)를 보인 것으로, 도 4는 센서고정장치(200)가 시추공(DW)에 설치된 모습을 보인 단면도이고, 도 5는 도 4의 센서고정장치(200)를 분리하기 위해 튜브(260)에 유체압을 가하고 있는 상태를 보인 단면도이며, 도 6은 유체압에 의해 분리유닛(230)이 분리된 상태를 보인 단면도이다. 이들 도면에 도시된 것과 같이, 본 예에 따른 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치(200)는, 본체(210)와, 본체(210)의 하부에 구비되는 제1고정부(220) 및 제2고정부(225)와, 제1고정부(220)와 제2고정부(225) 사이에 배치되는 분리유닛(230) 외에도 본체(210)의 주위에 배치되며, 그 내주면은 본체(210)의 외주면에 밀착되고 그 외주면은 시추공(DW)의 내주면에 밀착되게 형성된 다이어프램(240)을 갖는다. 여기에서도, 분리유닛(230)은 외력에 의해 파단이 가능한 전단핀을 포함할 수 있다. 다이어프램(240)의 외경은 시추공(DW)의 직경보다 크게 형성되어 있다. 따라서, 다이어프램(240)이 장착된 본체(210)를 시추공(DW)에 압입하면, 도 4와 같이, 다이어프램(240)은 시추공(DW)의 내주면에 대하여 그 중심부가 가장자리 부분에 비하여 낮도록 오목하게 변형된다. 이 상태에서, 도 5와 같이, 펌프(P)를 통하여 유체압을 튜브(260)에 공급하면, 다이어프램(240)의 하부에는 유체압에 의해 팽창력이 발생하게 되고, 본체(210)는 위쪽으로 솟아오르는 방향으로 힘을 받게 된다. 설정된 압력 이상으로 유체압을 가하게 되면, 분리유닛(230)의 전단핀은 파단되고, 그에 따라 본체(210)의 제1고정부(220)는 제2고정부(225)에 대하여 분리된다. 따라서, 본체(210)는 케이블(250)의 인양에 의하여 시추공(DW)의 외부로 인출할 수 있다. 상기와 같이 설명된 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치는 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100,200: 지중 설치형 미소지진센서의 재사용을 위한 센서고정장치
110,210: 본체 120,220: 제1고정부
125,225: 제2고정부 130,230: 분리유닛
150,250: 케이블 160,260: 튜브
240: 다이어프램 G: 그라우팅재
DW: 시추공 P: 펌프 |
