게시판
경사계 장비의 중요성 (Inclinometer Pro…
작성자
newgeovan
작성일
2018-07-29 17:03
조회
4014
"토목계측에서 경사계 장비만큼 중요하고 신뢰성 높은 데이터를 제공하는 장비는 찾기 쉽지않다.
이 중에서 지중수평변위를 계측하는 일명 경사계 장비 (Digitilt Inclinometer Probe)는 토목 및 건설 계측의 일대 혁신을 가져다 주었다고 해도 과언이 아닐 만큼 뛰어난 현장 정보를 제공하기 때문이다.
미국 Slope Indicator (일명 Sinco사)에서 제조하는 경사계 장비는 표준장비로써 손색이 없을 뿐만 아니라, 미국 ASTM D6230-98 “Standard Test Method for Monitoring Ground Movement Using Probe - Type Inclinometers”에도 수록 언급된 유명한 장비이기도 하다.
주로 경사계 장비는 시공 중 발생하는 횡 방향 변위의 위치와 방향, 속도 등을 계측하여 수평방향의 지반이완 영역 및 인접 구조물의 안정성을 파악하기 위해 사용되는 계측기기 이다.
경사계 장비의 작동 원리는 내부 위치감지기가 자기장의 한 질점에 놓이는데, 경사계 프로브가 위치 변동을 일으키면 질점(mass) 위치가 변화하여 중력 작용 방향으로 기울어지게 되어 이로 인해 센서에 전류의 변화가 발생하게 되고 이는 신호 증폭기를 통해 복원코일로 전달하게 된다. 이 때 질점은 초기 상태의 영점 위치로 복원하고자 하는 동일한 전자기력을 반대방향으로 가지게 되므로 평형이 이루어져 움직이지 않게 되며 동시에 전류가 저항기를 통과할 때의 전압을 측정할 수 있으며 전압은 질점을 평형상태로 유지하려는 힘과 정비례하게 된다.
경사계 장비 못지 않게 지중수평 변위를 측정하는 경사계관 (ABS Inclinometer Casing) 품질 또한 매우 중요하다.
경사계 케이싱은 품질이 검증된 회사 제품을 사용하여야 정확한 데이터를 제공 가능하므로 현장 시공에 실질적으로 많은 영향을 끼친다고 하겠다.
경사계용 케이싱을 선정 시 중요한 판단 기준은 다음과 같다.
1 비틀림(Spiral)이 기준 이내 제품인지의 여부
; 3미터 1본당 0.3도 이내의 비틀림을 가질 것
허용 비틀림 이상의 케이싱을 사용할 경우, 데이터 신뢰성이 떨어짐은 물론이거니와 현장에 심각한 징후가 포착되어도 측정 데이터가 무용지물이 될 수도 있으며 심지어는 붕괴 발생 우려 현장에 아무런 사전적 자료 제공 역할도 못한다.
2 제품 포장이 제대로 되었는지의 여부
; 경사계 케이싱은 생산, 출하, 설치까지의 시간이 사실상 오래 걸리므로 이 과정에서 부적절한 포장은 직사광선이나 복사열에 의해 제품 생산 후 휘어짐이나 비틀림 등이 발생하게 하는 원인을 제공하므로 견고한 박스에 잘 포장되어 있어야 한다.
3 품질 인증마크를 획득한 회사의 제품인지 여부
; ISO등 품질 인정을 받지 못한 제품은 잘 사도 본전이 될 확률이 높다.
안정적이고 항구적인 품질 관리가 되는 회사의 제품이 아니라면 예산이외의 비용이 들어갈 개연성이 매우 높다.
실례로 많이 비틀린 케이싱을 사용하게 되면 정확한 변위량과 변위 방향 파악에 애로사항을 겪게 되며, 프로브가 타고 내려가는 홈(groove)이 얕아 쉽사리 프로브가 이탈되기도 한다. 뿐만 아니라 일체화 되지 않은 연결부위의 턱이 프로브가 상하 이동시 충격을 주게 되어 센서 망실로도 이어지게 된다. 제조사 측은 품질의식이 없다보니 원재료에 이물질이나 과도한 재생물질을 혼합, 생산함으로써 완성품의 물성치를 열악하게 하고 케이싱 설치 후, 얼마 가지 못해 현장의 미미한 수평변위에도 설치된 케이싱 공(borehole)이 파손되어 계측 수행을 망치게도 한다. 물론 이에 따른 추가 보링비와 자재비는 고스란히 계측수행자의 몫으로 부메랑이 되어 오기도 한다.
이 밖에도 가격이 싸다고 중고 경사계장비를 구매하여 사용하는 경우가 비일비재한데 경사계 장비 속성상 구매하면 장기사용이 불가피하고 현장이 끝날 때까지 장비를 변경할 수가 없다.
그런데 중고 장비의 경우 내구성이 크게 떨어지고 기타 구성을 이루는 부품은 소모성이므로 구매후 얼마가지 않아 이것 저것 수리하고 부품을 갈다 보면 사용하는 동안 신품 장비보다 정확도는 떨어지면서 원가는 오히려 비싸게 들기도 하므로 이러한 점을 유의하지 않으면 안된다.
일부 국산화된 경사계 장비의 경우 다음과 같은 문제점을 크게 내포하여 현장의 안전이 위험할 수 있다.
1. 측정각도의 범위가 좁다
; 지중경사계 설치시 천공수직도가 아무리 좋아도 부득이하게 약간 기울어져 시공될 수 밖에 없다.
이런 경우 측정 범위가 20 ~ 30Deg 불과한 장비는 현장 계측시 범위초과가 (Over Range)가 되어 측정이 불가능
하다. 이는 MEMS 경사센서를 내장한 경사계 장비에서도 비슷한 결점이 있다.
계속해서 각도의 선형이 20Deg 이내로 대폭 좁을 뿐만 아니라 A축과 B축이 동시에 계측이 되어 벡터(Vector) 변위를 찾아야 함에도 불구하고 벡터 인지가 되지 않는 경우가 있어 정확하고 올바른 데이터 수집이 어렵다.
2. 케이블의 내구성이 낮고 자주 반복해서 사용하다 보면 뱀이 쥐를 먹듯 외관 피복으로 내부심선의 뭉침현상이 돌출해 나타나면서 측정할 때마다 케이블 길이가 짧아지는 현상을 겪게되어 정확한 심도별 데이터 비교가 불가능해진다. 그만큼 케이블의 내구성은 측정결과에 매우 중요한 요소로 작용하며 장기현장의 경우 데이터 보정을 지속적으로 해줘야 하는데 이는 현실적으로 불가능에 가까우니 최초의 단추를 잘 끼워야 하듯이 조심하지 않으면 안된다.
3. 측정기의 측정속도가 빠르다고들 말하지만 이는 역설적으로 안정성이 떨어진다는 설명이고, 센서가 홀 내부에서 워밍업 타임 이후부터 심도별 구간이동을 하게 되는데 이때 측정되는 싯점에서의 안정화 속도는 매우 중요한 데이터 결정 요소이며 이러한 불안정 요소는 데이터 흔들림으로 나타나며 일부 제조한 제품의 경우 게이지 상수가 25000이 아니고 8000을 사용하여 현저히 분해능이 낮기까지 하다. 정확하지 않은 데이터는 세계화 추세에 역행하여 외국계 엔지니어에게 웃음거리를 제공할 소지가 다분하여 주의하지 않으면 않된다.
이 중에서 지중수평변위를 계측하는 일명 경사계 장비 (Digitilt Inclinometer Probe)는 토목 및 건설 계측의 일대 혁신을 가져다 주었다고 해도 과언이 아닐 만큼 뛰어난 현장 정보를 제공하기 때문이다.
미국 Slope Indicator (일명 Sinco사)에서 제조하는 경사계 장비는 표준장비로써 손색이 없을 뿐만 아니라, 미국 ASTM D6230-98 “Standard Test Method for Monitoring Ground Movement Using Probe - Type Inclinometers”에도 수록 언급된 유명한 장비이기도 하다.
주로 경사계 장비는 시공 중 발생하는 횡 방향 변위의 위치와 방향, 속도 등을 계측하여 수평방향의 지반이완 영역 및 인접 구조물의 안정성을 파악하기 위해 사용되는 계측기기 이다.
경사계 장비의 작동 원리는 내부 위치감지기가 자기장의 한 질점에 놓이는데, 경사계 프로브가 위치 변동을 일으키면 질점(mass) 위치가 변화하여 중력 작용 방향으로 기울어지게 되어 이로 인해 센서에 전류의 변화가 발생하게 되고 이는 신호 증폭기를 통해 복원코일로 전달하게 된다. 이 때 질점은 초기 상태의 영점 위치로 복원하고자 하는 동일한 전자기력을 반대방향으로 가지게 되므로 평형이 이루어져 움직이지 않게 되며 동시에 전류가 저항기를 통과할 때의 전압을 측정할 수 있으며 전압은 질점을 평형상태로 유지하려는 힘과 정비례하게 된다.
경사계 장비 못지 않게 지중수평 변위를 측정하는 경사계관 (ABS Inclinometer Casing) 품질 또한 매우 중요하다.
경사계 케이싱은 품질이 검증된 회사 제품을 사용하여야 정확한 데이터를 제공 가능하므로 현장 시공에 실질적으로 많은 영향을 끼친다고 하겠다.
경사계용 케이싱을 선정 시 중요한 판단 기준은 다음과 같다.
1 비틀림(Spiral)이 기준 이내 제품인지의 여부
; 3미터 1본당 0.3도 이내의 비틀림을 가질 것
허용 비틀림 이상의 케이싱을 사용할 경우, 데이터 신뢰성이 떨어짐은 물론이거니와 현장에 심각한 징후가 포착되어도 측정 데이터가 무용지물이 될 수도 있으며 심지어는 붕괴 발생 우려 현장에 아무런 사전적 자료 제공 역할도 못한다.
2 제품 포장이 제대로 되었는지의 여부
; 경사계 케이싱은 생산, 출하, 설치까지의 시간이 사실상 오래 걸리므로 이 과정에서 부적절한 포장은 직사광선이나 복사열에 의해 제품 생산 후 휘어짐이나 비틀림 등이 발생하게 하는 원인을 제공하므로 견고한 박스에 잘 포장되어 있어야 한다.
3 품질 인증마크를 획득한 회사의 제품인지 여부
; ISO등 품질 인정을 받지 못한 제품은 잘 사도 본전이 될 확률이 높다.
안정적이고 항구적인 품질 관리가 되는 회사의 제품이 아니라면 예산이외의 비용이 들어갈 개연성이 매우 높다.
실례로 많이 비틀린 케이싱을 사용하게 되면 정확한 변위량과 변위 방향 파악에 애로사항을 겪게 되며, 프로브가 타고 내려가는 홈(groove)이 얕아 쉽사리 프로브가 이탈되기도 한다. 뿐만 아니라 일체화 되지 않은 연결부위의 턱이 프로브가 상하 이동시 충격을 주게 되어 센서 망실로도 이어지게 된다. 제조사 측은 품질의식이 없다보니 원재료에 이물질이나 과도한 재생물질을 혼합, 생산함으로써 완성품의 물성치를 열악하게 하고 케이싱 설치 후, 얼마 가지 못해 현장의 미미한 수평변위에도 설치된 케이싱 공(borehole)이 파손되어 계측 수행을 망치게도 한다. 물론 이에 따른 추가 보링비와 자재비는 고스란히 계측수행자의 몫으로 부메랑이 되어 오기도 한다.
이 밖에도 가격이 싸다고 중고 경사계장비를 구매하여 사용하는 경우가 비일비재한데 경사계 장비 속성상 구매하면 장기사용이 불가피하고 현장이 끝날 때까지 장비를 변경할 수가 없다.
그런데 중고 장비의 경우 내구성이 크게 떨어지고 기타 구성을 이루는 부품은 소모성이므로 구매후 얼마가지 않아 이것 저것 수리하고 부품을 갈다 보면 사용하는 동안 신품 장비보다 정확도는 떨어지면서 원가는 오히려 비싸게 들기도 하므로 이러한 점을 유의하지 않으면 안된다.
일부 국산화된 경사계 장비의 경우 다음과 같은 문제점을 크게 내포하여 현장의 안전이 위험할 수 있다.
1. 측정각도의 범위가 좁다
; 지중경사계 설치시 천공수직도가 아무리 좋아도 부득이하게 약간 기울어져 시공될 수 밖에 없다.
이런 경우 측정 범위가 20 ~ 30Deg 불과한 장비는 현장 계측시 범위초과가 (Over Range)가 되어 측정이 불가능
하다. 이는 MEMS 경사센서를 내장한 경사계 장비에서도 비슷한 결점이 있다.
계속해서 각도의 선형이 20Deg 이내로 대폭 좁을 뿐만 아니라 A축과 B축이 동시에 계측이 되어 벡터(Vector) 변위를 찾아야 함에도 불구하고 벡터 인지가 되지 않는 경우가 있어 정확하고 올바른 데이터 수집이 어렵다.
2. 케이블의 내구성이 낮고 자주 반복해서 사용하다 보면 뱀이 쥐를 먹듯 외관 피복으로 내부심선의 뭉침현상이 돌출해 나타나면서 측정할 때마다 케이블 길이가 짧아지는 현상을 겪게되어 정확한 심도별 데이터 비교가 불가능해진다. 그만큼 케이블의 내구성은 측정결과에 매우 중요한 요소로 작용하며 장기현장의 경우 데이터 보정을 지속적으로 해줘야 하는데 이는 현실적으로 불가능에 가까우니 최초의 단추를 잘 끼워야 하듯이 조심하지 않으면 안된다.
3. 측정기의 측정속도가 빠르다고들 말하지만 이는 역설적으로 안정성이 떨어진다는 설명이고, 센서가 홀 내부에서 워밍업 타임 이후부터 심도별 구간이동을 하게 되는데 이때 측정되는 싯점에서의 안정화 속도는 매우 중요한 데이터 결정 요소이며 이러한 불안정 요소는 데이터 흔들림으로 나타나며 일부 제조한 제품의 경우 게이지 상수가 25000이 아니고 8000을 사용하여 현저히 분해능이 낮기까지 하다. 정확하지 않은 데이터는 세계화 추세에 역행하여 외국계 엔지니어에게 웃음거리를 제공할 소지가 다분하여 주의하지 않으면 않된다.
전체 0