KR20190045537A

KR20190045537A - 초경량 무인비행장치를 이용한 가선장치 및 가선방법

Info

Publication number: KR20190045537A
Application number: KR1020170138249A
Authority: KR
Inventors: 김동석; 홍은표; 오현영; 최준영
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-05-03
Also published as: KR102194304B1

Abstract

본 발명은 무인비행체를 이용하여 로프를 이송시키는 이송유닛, 상기 로프를 철탑에 고정시키는 고정유닛을 포함하는 무인비행체를 이용한 가선장치 및 상기 이송유닛에 의해 이송된 상기 로프를 상기 고정유닛으로 고정하는 로프고정단계, 상기 고정유닛에서 상기 로프를 고정 해제하는 로프고정 해제단계, 상기 이송유닛이 목표지점에 도착하면 권선장치로 상기 로프를 당기는 권선단계를 포함하는 가선방법에 관한 것으로, 상기 고정유닛에 의해 상기 로프를 고정시켜가며 가선 작업함으로써 일정길이의 상기 로프의 장력만이 상기 무인비행체에 전달되는 것을 특징으로 한다.

Description

초경량 무인비행장치를 이용한 가선장치 및 가선방법{WIRING APPARATUS WITH DRONE AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 송전선로 공사 시 철탑 수경간 가선하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는 초경량 무인비행장치(무인멀티콥터, 이하 무인비행체)를 이용하여 로프를 이송시키는 이송유닛, 각 철탑에 설치되어 로프를 고정시키는 고정유닛를 포함하는 가선장치 및 가선방법에 관한 것이다.

종래의 송전선로 가선방식은 인력가선과 헬기가선으로 나눌 수 있다.

인력가선의 경우, 작업자가 직접 메신저 로프를 운반하고, 각 철탑 사이의 지상에서 메신저 로프를 연결한 뒤 양쪽에서 메신저 로프를 잡아당겨 공중으로 띄운 후 가선작업을 하는 방식으로, 작업자가 직접 로프를 운반하기 때문에 작업 준비시간이 많이 소요되고, 지상과 연결된 로프를 공중으로 띄우는 과정에서 삼림훼손이 발생하는 문제점을 가지고 있다.

헬기가선의 경우, 와이어 드럼을 장착한 헬기를 이용한 방법으로 와이어에 모레마대 또는 물주머니 등을 연결하여 철탑 위에서 낙하시켜 가선작업을 하는 방식으로, 작업장 부지 이외에 헬기 이착륙을 위한 장소, 헬기 사용료 및 임대비용 등이 추가적으로 발생하며, 조종미숙이나 기상악화에 따른 헬기사고(안전사고)가 발생할 가능성이 있으며, 헬기 소음에 따른 민원발생 등의 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 종래의 가선작업의 문제점을 극복한 가선장치 및 가선방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 가선작업을 수행함에 있어서, 헬기 사용을 위한 별도의 추가 공간이나 운용비용이 발생하지 않으며, 작업자가 직접 로프를 띄우거나 이동시킬 필요가 없어 경제적 손실이 적고 작업효율이 높은 가선장치 및 가선방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 무인비행체를 이용하여 로프를 이송시키는 이송유닛과 로프를 철탑에 고정시키는 고정유닛을 포함하고, 고정유닛에 의해 로프를 고정시켜가며 가선 작업함으로써 일정길이의 로프의 장력만이 무인비행체에 전달되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치이다.

본 발명에 따르면 로프 이송에 무인비행체를 적용하여 작업자에 의한 직접 이송이나 헬기 사용을 대신할 수 있다.

또한, 각 철탑에 고정유닛을 설치하여 로프를 고정시켜줌으로써 가선작업 중 상기 무인비행체에는 일정길이의 로프의 장력만이 전달되어 큰 장력을 감당하기 위한 종래의 헬기가선 작업방식 보다 작업공간과 장비규모를 줄일 수 있음은 물론 운용비용의 감소효과도 기대할 수 있다.

또한, 무인비행체의 적용으로 작업자의 안전문제를 해결할 수 있음은 물론, 소음발생에 따른 민원을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이송유닛의 도면(정면)이다.
도 2는 본 발명에 따른 이송유닛의 하부 확대 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 고정유닛의 로프고정단계의 작동 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고정유닛의 로프고정 해제단계의 작동 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 권선장치의 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 이송유닛의 위치에 따른 가선작업의 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 무인항공기를 이용한 가선장치의 가선방법의 순서도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 무인비행체(11)를 이용하여 로프(500)를 이송시키는 이송유닛(100)과 상기 로프를 철탑에 고정시키는 고정유닛(200)을 포함하고, 상기 고정유닛에 의해 상기 로프를 고정시켜가며 가선 작업함으로써 일정길이의 상기 로프의 장력만이 상기 무인비행체에 전달되는 것을 특징으로 하는 가선장치에 관한 것으로, 상기 일정길이는 상기 고정유닛에 의해 고정된 위치부터 상기 이송유닛까지의 길이이다.

도 1은 본 발명에 따른 이송유닛의 정면모습이고, 도 2는 상기 이송유닛의 하부의 확대 도면이다. 도 1 및 도 2를 참고하여 상기 이송유닛을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 이송유닛(100)은 상기 무인비행체(11), 상기 로프를 감거나 푸는 릴구조의 가선릴(12), 상기 무인비행체와 체결되어 상기 이송유닛의 착륙 시 지면을 지지하여 안정적인 착륙을 돕는 고정부재(13), 상기 가선릴을 상기 고정부재에 체결시키는 가선릴 부착부재(14), 상기 로프를 상기 가선장치의 진행방향과 수평하게 기설정 된 거리만큼 임시 고정시키는 로프가이드(15)를 포함하며, 상기 로프가이드의 각도는 조절 가능하다. 상기 가선릴은 일정크기 이상의 장력에 의해 회전하여 상기 로프(500)가 풀리도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기 일정크기는 상기 로프(500)의 제원에 따라 변경할 수 있으며, 상기 제원으로는 로프의 종류, 굵기, 하중 등이 있다. 또한, 상기 가선릴(12)에 장력조절장치를 적용함으로써 설정값 이상에서 상기 가선릴이 회전하며 상기 로프(500)가 풀리도록 할 수 있으며, 상기 설정값은 로프 제원 및 기상여건(풍속 등)에 따라 작업자가 변경할 수 있다.

상기 로프가이드(15)는 도 2와 같이 선단에 상기 로프가 관통하는 링형상의 링부재를 포함할 수 있다. 상기 링부재는 가선작업 중 상기 가선릴(12)에서 풀린 상기 로프(500)를 통과시켜 임시고정 시킴으로써 상기 무인비행체(11)에서 발생되는 바람 또는 자연 발생하는 돌풍 등에 의해 상기 로프가 무인비행체의 본체 또는 프로펠러 등에 꼬이는 것을 방지하고, 상기 철탑 위의 작업자가 상기 로프를 취하는 작업을 하는데 용이하도록 돕는다.

도 2를 참고하면 알 수 있듯이, 상기 가선릴 부착부재(14)는 상기 무인비행체(11)의 이동방향(상하좌우, 전후진)의 변화 또는 바람에 의해 상기 로프(500)가 상기 가선릴(12) 방향으로 역행하는 것을 방지하는 로프 역행방지 장치(16)를 포함할 수 있다. 상기 로프 역행방지 장치(16)는 상기 가선릴 부착부재(14)의 하면에 돌출되어 위치하며 상기 가선릴(12)의 중심축 보다 낮게, 상기 로프가이드(15)보다 높게 위치한다. 상기 로프 역행방지 장치(16)는 상기 로프(500)가 상기 로프가이드의 역방향으로는 풀리지 않는 구조로 형성되며, 상기 로프 역행방지 장치(16)의 선단에는 상기 로프를 관통시켜 한번 더 고정시켜주는 제2링부재(도면 미표시)를 더 포함할 수 있다.

상기 가선장치는 상기 가선릴(12)에 상기 로프(500)를 감아주는 권선장치(300)를 더 포함할 수 있으며, 도 5는 상기 권선장치의 도면으로, 이를 참고하여 상기 권선장치를 설명하면 다음과 같다. 상기 권선장치(300)는 상기 가선릴(12)이 체결되는 가선릴 고정부(31), 상기 로프(500)가 상기 가선릴의 일부분에 집중되어 감기지 않도록 상기 로프의 권선방향을 이동시키는 권선 가이드부(32), 상기 권선장치의 동력원인 모터(33)를 포함하며, 상기 모터로 상기 가선릴을 회전시켜 상기 로프를 감아주는 것을 특징으로 한다. 상기 권선 가이드부(32)는 표면에 다방향으로 형성된 홈을 포함할 수 있으며, 상기 홈은 상기 로프(500)가 상기 가선릴(12) 전체에 균형있게 감기도록 돕는다. 상기 권선장치(300)는 상기 가선릴(12)에 상기 로프(500)를 균형있게 감아 상기 이송유닛(100)에 체결하여 바로 적용할 수 있도록 할 뿐 아니라, 가선작업을 완료한 후에 상기 로프를 당기거나 풀어서 전체적으로 상기 로프의 장력을 조절할 수 있다.

상기 고정유닛(200)은 상기 철탑에 체결되는 체결부(21), 상기 가선장치의 진행방향 또는 진행 반대방향으로 상기 로프(500)의 이동이 가능한 로프 통과부(23), 상기 로프를 고정시켜 장력을 제한하는 장력 제한장치(25)를 포함한다. 도 3은 본 발명에 따른 고정유닛(200)의 로프고정단계의 작동 순서도이고, 도 4는 상기 고정유닛의 로프고정 해제단계의 작동 순서도로, 이를 참고하여 상기 고정유닛을 설명하면 다음과 같다. 상기 체결부(21)는 두 개 이상의 장방형의 체결홀(22)을 포함하는데, 상기 체결홀에 볼트 등을 삽입하여 다양한 사양의 철탑에 상기 고정유닛(200)을 체결할 수 있다. 상기 로프 통과부(23)는 상기 가선장치의 진행방향과 수직되게 설치된 한 개 이상의 회전롤(24)을 포함하며, 상기 회전롤은 상하좌우로 대칭되게 설치하는 것이 바람직하다. 도 3 및 도 4는 상기 회전롤(24)이 총 8개(4쌍)가 적용된 실시예의 도면으로, 설치위치에 따라 상기 철탑의 상단 높이가 상하좌우로 변경될 경우에도 상기 회전롤에 의해 상기 로프(500)를 쉽게 이동시킬 수 있다.

상기 장력 제한장치(25)는 상기 로프 통과부(23)의 상측에 위치하는 고정부(27), 상기 고정부에 일측 고정되어 전개되거나 겹쳐지는 전개부(26), 상기 고정부에 삽입되어 고정되거나 분리되는 분리부(28)를 포함하며, 도 3 및 도 4에서는 두개의 상기 회전롤(24)이 상기 분리부의 하면에 위치하며, 상기 분리부를 상기 고정부에서 분리하면 상기 로프(500)를 상기 로프 통과부로 이동시킬 수 있다.

고정부와 분리부 상부에는 로프의 손상을 방지하는 고무재질의 패드가 부착되어 있다.

또한, 상기 고정부(27)에 상기 분리부(28)를 삽입하여 고정하였을 때 상기 고정부의 상면과 상기 분리부의 상면의 높이는 동일하며, 상기 고정부 및 분리부의 상면과 상기 전개부(26)의 하면을 겹쳐 밀착시킴으로써 상기 로프(500)를 고정시킬 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 무인비행체를 이용한 가선장치를 이용한 가선 방법으로, 상기 이송유닛(100)에 의해 이송된 로프(500)를 상기 고정유닛(200)으로 고정하는 로프고정단계, 상기 고정유닛에서 상기 로프를 고정 해제하는 로프고정 해제단계, 상기 이송유닛이 목표지점에 도착하면 상기 권선장치(300)로 상기 로프를 당기는 권선단계를 포함하며 상기 고정유닛에 의해 상기 로프를 고정시켜가며 가선 작업함으로써 일정길이의 상기 로프의 장력만이 상기 이송유닛에 전달되는 것을 특징으로 한다.

상기 로프고정단계는 상기 장력 제한장치의 고정부(27) 및 분리부(28)의 상면과 상기 장력 제한장치의 전개부(26)의 하면 사이에 상기 로프(500)를 끼워 고정하는 단계이다.

상기 로프고정 해제단계는 상기 고정부(27)에서 상기 분리부(28)를 분리하는 분리부 분리단계, 상기 로프(500)를 상기 로프 통과부(23)로 삽입하는 로프 삽입단계, 상기 분리부를 상기 고정부에 체결하는 분리부 체결단계를 포함한다.

상기 권선단계 이전에 상기 가선릴(12)을 상기 이송유닛(100)에서 상기 권선장치(300)로 이동시키는 가선릴 이동단계를 진행한다.

도 6은 본 발명에 따른 이송유닛의 위치에 따른 가선작업의 개략도이고, 도 7은 본 발명에 따른 가선방법의 순서도이다. 도 6과 같이 세 개의 철탑에 가선작업을 할 경우, 권선된 상기 가선릴(12)을 포함하는 상기 이송유닛(100)이 상기 로프(500)를 풀며 이동(S10)하여 제1철탑 (첫번째)부근에 도착하면(S20) 제1고정유닛(첫번째)에 상기 로프를 고정시키고(S30) 상기 이송유닛은 다시 상기 로프를 풀며 제2철탑 부근까지 이동하여(S40, S50) 제2고정유닛에 상기 로프를 고정시킨 후 상기 제1고정유닛에서 상기 로프의 고정을 해제시킨다.(S60)

도 6의 (a)에서 상기 로프는 상기 제2고정유닛에 고정된 상태이고, 상기 제1고정유닛에서는 고정 해제된 상태이다. 이처럼, 상기 이송유닛의 이동단계부터 상기 로프고정단계(및 이전 고정유닛의 로프고정 해제단계)(S10-S30, S40-S60, S70-S90)는 철탑의 개수에 따라 반복하여 진행될 수 있으며, 반복의 횟수와 상관없이 상기 이송유닛(100)에 의해 이송된 상기 로프(500)의 길이가 일정길이 이상이 되면 상기 고정유닛(200)에 의해 고정되므로 상기 이송유닛은 항상 일정길이(철탑 간격)이하의 상기 로프의 장력만을 전달받게 되어 안정적으로 가선작업을 할 수 있는 것이다.

도 6의 (b)는 상기 로프(500)가 상기 제1고정유닛 내지 제3고정유닛에서 모두 고정이 해제된 상태로, 상기 이송유닛(100)이 이미 목표지점에 도달한 한 후 상기 권선장치(300)에 의해 상기 권선단계(S110)를 진행하는 상태의 도면이다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 이송유닛
200 : 고정유닛
300 : 권선장치
500 : 로프
11 : 무인비행체
12 : 가선릴
13 : 고정부재
14 : 가선릴 부착부재
15 : 로프가이드
16 : 로프 역행방지 장치
21 : 체결부
22 : 체결홀
23 : 로프 통과부
24 : 회전롤
25 : 장력 제한부
26 : 전개부
27 : 고정부
28 : 분리부
31 : 가선릴 고정부
32 : 권선 가이드부
33 : 모터

Claims

무인비행체를 이용하여 로프를 이송시키는 이송유닛;
상기 로프를 철탑에 고정시키는 고정유닛; 을 포함하고
상기 고정유닛에 의해 상기 로프를 고정시켜가며 가선 작업함으로써 일정길이의 상기 로프의 장력만이 상기 무인비행체에 전달되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제1항에 있어서,
상기 일정길이는 상기 고정유닛에 의해 고정된 위치부터 상기 이송유닛까지의 길이인 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제1항에 있어서,
상기 이송유닛은
상기 무인비행체;
상기 로프를 감거나 푸는 릴구조의 가선릴;
상기 무인비행체와 체결되어 착륙 시 지지대 역할을 하는 고정부재;
상기 가선릴을 상기 고정부재에 체결시키는 가선릴 부착부재; 를 포함하며
상기 가선릴은 일정크기 이상의 장력에 의해 회전하여 상기 로프가 풀리도록 하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제3항에 있어서,
상기 가선릴 부착부재는
상기 로프가 상기 가선릴 방향으로 역행하는 것을 방지하는 로프 역행방지 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제3항에 있어서,
상기 일정크기는 상기 로프의 제원에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제5항에 있어서,
상기 이송유닛은
상기 로프를 상기 가선장치의 진행방향과 수평하게 기설정 된 길이만큼 임시 고정시키는 로프가이드; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제3항에 있어서,
상기 가선장치는
상기 가선릴에 상기 로프를 감아주는 권선장치; 를 더 포함하며
상기 권선장치는
상기 가선릴이 체결되는 가선릴 고정부; 를 포함하며
모터로 상기 가선릴을 회전시켜 상기 로프를 감아주는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제1항에 있어서,
상기 고정유닛은
상기 철탑에 체결되는 체결부;
상기 가선장치의 진행방향 또는 진행 반대방향으로 상기 로프의 이동이 가능한 로프 통과부;
상기 로프를 고정시켜 장력을 제한하는 장력 제한장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제8항에 있어서,
상기 체결부는 두 개 이상의 장방형의 체결홀; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제8항에 있어서,
상기 로프 통과부는 상기 가선장치의 진행방향과 수직되게 설치된 한 개 이상의 회전롤; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제8항에 있어서,
상기 장력 제한장치는
상기 로프 통과부의 상측에 위치하는 고정부;
상기 고정부에 일측 고정되어 전개되거나 겹쳐지는 전개부;
상기 고정부에 삽입되어 고정되거나 분리되는 분리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제11항에 있어서,
상기 고정부에 상기 분리부를 고정하면 상기 고정부의 상면과 상기 분리부의 상면의 높이는 동일한 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제11항에 있어서,
상기 고정부에서 상기 분리부를 분리하면 상기 로프가 상기 장력 제한장치에서 상기 로프 통과부로 이동하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 가선장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 무인비행체를 이용한 가선장치를 이용한 가선방법에 있어서,
이송유닛에 의해 이송된 로프를 고정유닛으로 고정하는 로프고정단계;
상기 고정유닛에서 상기 로프를 고정 해제하는 로프고정 해제단계;
상기 이송유닛이 목표지점에 도착하면 권선장치로 상기 로프를 당기는 권선단계; 를 포함하며
상기 고정유닛에 의해 상기 로프를 고정시켜가며 가선 작업함으로써 일정길이의 상기 로프의 장력만이 상기 이송유닛에 전달되는 것을 특징으로 하는 가선방법.
제14항에 있어서,
상기 일정길이는 상기 고정유닛에 의해 고정된 위치부터 상기 이송유닛까지의 길이인 것을 특징으로 하는 가선방법.
제14항에 있어서,
상기 로프고정단계는
장력 제한장치의 고정부 및 분리부의 상면과 상기 장력 제한장치의 전개부의 하면 사이에 상기 로프를 고정하는 단계인 것을 특징으로 하는 가선방법.
제14항에 있어서,
상기 로프고정 해제단계는
상기 고정부에서 상기 분리부를 분리하는 분리부 분리단계;
상기 로프를 상기 로프 통과부로 삽입하는 로프 삽입단계;
상기 분리부를 상기 고정부에 체결하는 분리부 체결단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가선방법.
제14항에 있어서,
상기 권선단계 이전에 가선릴을 상기 이송유닛에서 상기 권선장치로 이동시키는 가선릴 이동단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 가선방법.