KR101867737B1 - 구조물 부식 진단 및 예방용 드론 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 현장에서 접근하기 힘든 대형 건축 구조물의 부식 진행 정도를 측정할 수 있는 화학 조성 분석 장치를 탑재하여 구조물의 부식 진단 및 예방을 할 수 있는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 부식 진단 및 예방용 드론은 비행을 수행하는 드론 본체, 착륙한 구조물의 화학 조성을 분석하는 화학 조성 분석기, 외부의 스마트 단말기와 통신하여 대상 구조물의 경로 위치 정보 및 분석 지점 위치 정보에 따라 비행을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 구조물의 부식을 진단하거나 예방할 수 있는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론에 관한 것이다.
부식(corrosion)이란 그 주위 환경(environment)의 여러가지 물질과 화학적 반응이나 전기 화학적 반응에 의해 발생되는 열화(degradation)되는 현상을 말한다. 이로 인해 부품 및 구조물의 파괴가 일어나거나 내구성 감소에 의해 경제적 손실을 가져온다. 부식으로 인한 경제적 손실은 선진국에서도 GNP의 약 4%에 이른다. 부식은 모든 생산 및 소비분야에서 일어나고 있기 때문에 산업적, 사회적 안정성의 문제가 매우 크다. 이를 예방하기 위한 기술의 개발은 매우 중요하며 많은 국가에서 부식으로 인한 경제적 손실을 줄이기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.
최근 들어 건축물의 노후화 등에 따라 부식 진단 및 예방을 위해 화학 조성(chemical composition) 분석요구가 늘어나고 있다. 부식을 막기 위해 다양한 소재들이 개발되었고 이러한 소재들이 설계대로 잘 시공이 되었는지 확인하는 작업과 열화 과정 중에 나타나는 화학적인 변화를 정확하게 분석하고자 하는 현장의 요구가 매우 크다. 하지만 대형 강관이나 건물의 철골 등에서 분석용 샘플을 준비하는 것은 굉장히 어렵다. 왜냐하면 화학 조성 분석을 하기 위해 설비나 건물의 분석용 샘플을 쉽게 채취 할 수 없기 때문이다. 이러한 어려움을 반영하여 실험실에서 고정된 형태로 사용되던 다양한 화학 조성 분석 기기를 소형화 하여 현장에서 측정할 수 다양한 휴대용 이동식 화학 조성 분석장치를 제공하였으나, 육안으로 안전을 점검하기 힘든 대형 구조물(교량, 원전, 댐 등)에 대해서는 휴대용 화학 조성 분석 장치를 가지고 현장에 접근하기가 쉽지 않기 때문에 부식, 결함이 발생하여도 진단 및 예방 작업을 하는 것이 매우 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현장에서 접근하기 힘든 대형 건축 구조물의 부식 진행 정도를 측정할 수 있는 화학 조성 분석 장치를 탑재하여 구조물의 부식 진단 및 예방을 할 수 있는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론이 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 부식 진단 및 예방용 드론은 비행을 수행하는 드론 본체, 착륙한 구조물의 화학 조성을 분석하는 화학 조성 분석기, 외부의 스마트 단말기와 통신하여 대상 구조물의 경로 위치 정보 및 분석 지점 위치 정보에 따라 비행을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 접근하기 힘든 구조물의 부식을 진단하거나 예방 조치할 수 있고, 방사선 노출 등 재난 환경에서 특정 화학 성분 분석할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 부식 진단 및 예방 제어 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 부식 진단 및 예방 제어 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 부식 진단 및 예방 제어 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론(100)은 드론 몸체(110), 제어부(120), 화학 조성 분석기(130)를 포함할 수 있고, 시편 채집기(140), 중력 가속도 센서(150) 및 지지대(160)를 더 포함할 수 있다.
드론 몸체(110)는 복수의 프로펠러를 구비하여 양력을 발생시킬 수 있고, 제어부(120)의 제어에 따라 비행할 수 있다.
제어부(120)는 드론의 비행 경로를 제어하여 드론의 운행을 제어할 수 있다. 한다. 도시되지 않았지만, 드론에 부착된 카메라를 통하여 대형 구조물을 촬영하고 촬영된 영상 정보와 촬영 지점의 위치 정보 및 촬영시간 정보를 무선 통신 프로토콜을 이용해 스마트 단말기(A)로 전송한다. 스마트 단말기는 촬영된 영상을 바탕으로 비행 경로 및 상세한 위치 정보를 데이터 베이스(Data Base;DB)화 하여 측정하고자 하는 위치에 정확하게 드론이 날아갈 수 있도록 제어부(120)에 피드백을 한다(도 2의 S10, S20).
드론(100)은 진단하고자 대형 구조물의 영상 정보와 위치 DB를 이용하여 측정하고자 하는 위치까지 비행하여 날아간다.
드론(100)은 위치 정보에 대한 오차를 줄이기 위해 무선 통신 프로토콜을 이용하여 영상 정보 DB의 특징점을 추출하여 비교 분석한다. 드론(100)이 분석하고자 하는 위치에 도달 하였을 때 안전하게 착륙하여 고정된 상태로 실험을 수행할 수 있도록 중력 가속도 센서(150) 및 지지대(160)가 구비될 수 있다(도 2의 S30, S40).
즉, 드론(100)은 고정된 상태를 유지하기 위해 중력 가속도 센서(150) 및 고정장치가 있는 지지대(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
안테나 형태의 다리를 이용하면 90도 각도의 벽면에도 안전하게 착륙하고 데이터 수집이 가능한 장점이 있다(도 2의 S50).
중력 가속도계 센서를 이용하면 물체에 접촉하는 순간 충격의 세기를 알 수 있으며 여러가지 현장 상황들로 인해 추락 혹은 이상 비행 요인이 발생했을 때에도 피드백을 통해 안전한 비행상태를 유지할 수 있는 특징을 나타낼 수 있다.
드론(100)이 고정된 상태에서 측정하고자 하는 부분에 대한 영상을 촬영하고 시험자는 스마트 단말기(A)를 통해 촬영된 영상 결과를 바탕으로 최종 측정 위치를 결정한다(도 2의 S60).
드론(100)은 화학 조성 분석기(130)를 포함하여, 최종 측정 위치의 화학 조성을 분석할 수 있다. 화학 조성 분석기(130)가 형광 X선 분석기일 경우, 측정하고자 하는 물체에 거의 닿을 수 있도록 센서를 이용하여 내부 장비와 측정 위치 간의 거리를 조정한 후 X선 광원을 조사하여 발생하는 형광 X선을 수집하여 사전에 구축해 놓은 DB를 이용하여 화학 조성 분석 결과 값을 스마트 단말기(A)로 전송한다. 원소번호 12 마그네슘(Mg)에서 원소번호 92 우라늄(U)까지의 원소를 검출하며 X선 분석 장치의 경우 진단 부위를 파괴하지 않는 장점을 가진다.
화학 조성 분석기(130)가 레이져 유발 분광 분석기의 경우 상기 기기의 이동 없이 영상 정보를 이용하여 초점을 맞춘 다음 레이저를 조사하여 원소번호 1 수소(H) 부터 원소번호 92 우라늄(U)까지의 원소 정보를 획득한다. 레이져 유발 분광분석기의 경우 시료를 일부 파괴하는 단점이 있지만 X선 분석법에 비해 더 넓은 범위의 화학 조성 분석을 할 수 있는 장점이 있다.
화학 조성 분석기(130)에 의한 시험 결과는 스마트 단말기(A)로 전송되어 사전에 설정된 데이터 베이스를 참고로 하여 분석값을 비교하여, 구조물의 해당 위치의 부식을 진단하거나 예방할 수 있다(도 2의 S70)
측정을 완료한 후 더 확장된 분석을 위해 시편을 채취할 필요가 있을 경우 드론(100)에 내장된 시편 채집기(140)를 이용하여 원하는 부위의 영상 정보를 통해 시편을 채취한다(도 2의 S80).
이때 구조물에 영향을 주지 않는 범위 내에서 시편을 채취하며 채취한 시편은 드론 내에 안전하게 보관될 수 있도록 하여 시편이 안전하게 시험자에게 운반될 수 있도록 한다(도 2의 S90).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 접근하기 힘든 구조물의 부식을 진단하거나 예방 조치할 수 있고, 방사선 노출 등 재난 환경에서 특정 화학 성분 분석할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 드론
110: 드론 몸체
120: 제어부
130: 화학 조성 분석기
140: 시편 채집기
150: 중력 가속도 센서
160: 지지대
110: 드론 몸체
120: 제어부
130: 화학 조성 분석기
140: 시편 채집기
150: 중력 가속도 센서
160: 지지대
Claims (7)
- 비행을 수행하는 드론 본체;
구조물의 화학 조성을 분석하는 화학 조성 분석기; 및
외부의 스마트 단말기와 통신하여 구조물의 경로 위치 정보 및 분석 지점 위치 정보에 따라 비행을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 화학 조성 분석기는 분석 결과를 상기 스마트 단말기에 전송하는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론.
- 제1항에 있어서,
구조물의 분석 지점의 시편을 채집하는 시편 채집기를 더 포함하는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론.
- 제1항에 있어서,
자세를 유지하는 중력 가속도 센서; 및
착륙한 지점에서 고정된 상태를 유지하는 고정장치를 갖는 지지대
를 더 포함하는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론.
- 제1항에 있어서,
상기 화학 조성 분석기는 원소번호 12 마그네슘부터 원소번호 92 우라늄까지의 원소를 검출하는 형광 X선 분석기인 구조물 부식 진단 및 예방용 드론.
- 제1항에 있어서,
상기 화학 조성 분석기는 원소번호 1 수소부터 원소번호 92 우라늄까지의 원소를 검출하는 레이져 유발 분광분석기인 구조물 부식 진단 및 예방용 드론.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 드론 본체가 고정된 지점의 위치 정보와 촬용된 영상 정보를 상기 스마트 단말기에 전송하고, 사용자가 결정한 시험 위치를 전송받는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 화학 조성 분석기의 원소 정보를 상기 스마트 단말기에 전송하고, 사전에 설정된 데이터 베이스를 참고하여 분석값을 비교하는 구조물 부식 진단 및 예방용 드론.
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