토목 분야에서 꼭 기억해야 할 "레벨 기"의 모든 것

1. 레벨 기란?

 

 

 

레벨 기는 토목 분야에서 건축물이나 도로 등을 건설할 때 사용되는 측량 기기 중 하나로, 지면의 절대 고도나 높이를 측정하는 데 사용된다. 레벨 기는 물리학의 "수평선원의 원리"와 "유효인장의 원리"를 기반으로 하며, 주로 측량사와 조율사가 사용한다.

 

레벨 기는 여러 종류가 있다. 대표적으로 광선레벨 기, 디지털 레벨 기, 좌표 레벨 기, 라인 레벨 기 등이 있다. 광선레벨 기는 적외선 광선을 이용한 레벨 기로, 높이를 측정할 때 광선을 이용해 거리를 측정한다. 디지털 레벨 기는 디지털 센서를 이용한 레벨 기로, 높이를 직접 측정해 값을 나타낸다. 좌표 레벨 기는 GPS 등의 위성 정보를 이용한 레벨 기로, 높이 뿐만 아니라 위치도 함께 측정한다. 라인 레벨 기는 라인 레벨을 이용한 레벨 기로, 평면상의 높이 값을 측정할 때 사용된다.

 

레벨 기는 건설 현장에서 필수적으로 사용되는 측량 기기 중 하나로, 정확한 측정에 따라 건축물이나 도로 등의 안정성을 유지하며 안전한 건설을 가능하게 한다.

 

 

 

2. 레벨 기의 종류

 

 

 

레벨 기는 크게 수평레벨 기와 수직레벨 기로 나뉩니다. 각각의 종류들에 대해 알아봅시다.

 

1) 수평레벨 기

 

수평레벨 기는 건축물의 배치나 제작에 필수적인 수평면을 만들어주기 위한 작업입니다. 대표적으로 다음과 같은 종류가 있습니다.

 

- 라쏘레벨기

 

레벨을 먼저 설치하고, 레벨로부터 라인(라쏘)을 긋는 방식으로 작업합니다. 이 방식은 빠르게 작업할 수 있지만, 정확도가 떨어지는 문제가 있습니다.

 

- 매니토반 레벨기

 

초자연 정밀도를 갖는 레벨기로, 정확도가 높아 안정적인 작업이 가능합니다. 매우 정밀하게 작업해야 하는 경우에는 필수적으로 사용되는 방식입니다.

 

2) 수직레벨 기

 

수직레벨 기는 건축물의 건조 높이나 수직방향의 진행 등에 필수적으로 사용됩니다. 대표적으로 다음과 같은 종류가 있습니다.

 

- 수직 자동 레벨

 

전동레벨에 컴퓨터가 붙어 있어, 자동으로 수평을 찾아주는 방식입니다. 건축현장에서는 주로 이 방식을 사용하여 작업합니다.

 

- 매니토 밀리멘터

 

수직선 상에서 순간적으로 높이를 측정해주는 작업도 수평선과 마찬가지로 중요합니다. 여기에서 매니토 밀리멘터는 레벨과 연계되어 사용되는 수직 밀리멘터 방식입니다.

 

위와 같은 레벨 기들이 적절히 사용되어 안정적이고 정확한 건축물 제작에 필수적인 역할을 합니다.

 

 

 

3. 레벨 기 사용법

 

 

 

1) 준비물 확인

 

레벨 기 사용에 앞서 준비물을 확인해야 한다. 필요한 준비물은 다음과 같다.

 

- 레벨 기

 

- 삼각대

 

- 레벨 스텝

 

- 레벨 기를 광선으로 비추는 레이저 포인트

 

2) 레벨 기 셋팅

 

레벨 기를 판을 위에 올리고 레벨 스텝을 사용하여 수평을 맞춘다. 그리고 이어진 레이저 포인트를 골목이나 건물의 벽면 등 원하는 위치로 이동시킨다.

 

3) 레벨 기 측정

 

레이저 포인트를 이동시킨 후, 레벨 스텝을 이용하여 정확한 위치를 찾는다. 이때 이전에 수평을 맞춘 스텝을 기준으로 측정한다. 그리고 이 위치를 기록해둔다.

 

4) 측정 결과 처리

 

데이터 처리를 위해서는 측정된 결과를 세밀하게 정리해야 한다. 이를 위해서는 컴퓨터나 인터넷에 접속하여 데이터를 수집하고, 복사 및 붙여넣기 기능을 사용해 필요한 데이터를 나열하도록 한다.

 

5) 레벨 기 보관

 

레벨 기는 사용 후 적절한 위치에 보관해야 한다. 삼각대나 레벨 스텝은 길이를 조절하여 레벨 기와 함께 보관한다. 레이저 포인트는 별도로 보관한다.

 

※ 레벨 기는 정확도가 매우 중요한 기기이기 때문에, 사용에 앞서 제대로 셋팅하고 사용해야 한다. 또한, 측정 결과는 측정시점의 기상상황 등 다양한 변수에 따라 차이가 있을 수 있기 때문에 세밀한 측정이 필요하다.

 

 

 

4. 레벨 기의 측정 오차와 보정

 

 

 

레벨기의 측정결과는 항상 어느정도의 오차를 동반하게 된다. 따라서, 측정결과를 검증하고 보정하는 일이 필요하다.

 

먼저 측정 오차의 종류를 알아보자.

 

① 인스측정 오차: 레벨기의 불평행성 때문에 생기는 오차

 

② 연속측정 오차: 측정기의 정확도와 사용자의 실수 등에 의한 오차

 

③ 간섭측정 오차: 타겟판의 변형, 고도 체계의 외부 간섭 등으로 인한 오차

 

레벨기 측정결과 보정의 순서는 다음과 같다.

 

① 유일한 통제지점을 정하고 식별한다.

 

② 각 측량선에 대하여, 측정된 높이와 실제 높이를 비교하여 그 차이를 계산한다.

 

③ 각 측량선의 선형회귀 ("이차근 접근법"이나 "최소제곱법")를 이용하여, 기울기(Il1)와 절편(Il2)을 추정한다.

 

④ 계산한 기울기와 절편을 이용하여, 측정될때의 오차를 보정할 수 있다.

 

따라서, 토목분야에서 레벨기를 사용하는 상황에서는 측정결과를 검증하고 보정하여 신뢰도를 높이는 것이 중요하다.

 

 

 

5. 레벨 기의 활용 분야

 

 

 

① 건축 분야: 건축물의 수평면을 측정하여 건축물의 수평 정확도를 유지하고 건축물의 높이를 측정하는 등의 용도로 활용된다.

 

② 도로 및 교량 분야: 도로 및 교량의 경사도를 측정하여 안전한 도로 및 교량을 건설하는 등의 용도로 활용된다.

 

③ 하천 분야: 하천의 유속, 수위 등을 측정하여 침수 피해를 줄이는 등의 용도로 활용된다.

 

④ 지도 제작 분야: 지도 제작 시 지형의 높낮이 및 경사도 등을 측정하여 정확한 지도를 제작하는 등의 용도로 활용된다.

 

⑤ 농업 분야: 밭의 경사도를 측정하여 토양 이용 계획 및 작물의 배치 등에 활용되며, 물고기 양식 시 수조의 기울기를 측정하여 물의 움직임을 조절하는 등의 용도로 활용된다.

 

⑥ 측량 분야: 건축물, 도로, 교량, 하천 등의 측량 작업에서 가장 기본적인 도구로 활용된다.

 

 

 

6. 레벨 기 관련 용어 정리

 

 

 

1) 레벨 기: 토양, 건축물, 교량 등의 위치 측정과 공정도를 기록하는 데 사용되는 측량 장비

 

2) 불휘기: 레벨 기를 사용할 때 측정 기둥이 일의 진동이나 외부 요인에 의해 움직이지 않도록 고정하는 작업

 

3) 불휘기 기둥: 레벨 기 측정 시에 사용하는 고정 장치로, 정확한 측정을 위해서는 기둥의 안정성을 유지해야 함

 

4) BM(기준점, Bench Mark): 측량을 위한 기준점으로, 높이나 위치를 나타내는 지점

 

5) 측량선: 건축물, 도로 등을 이어가며 측정되는 선으로, 레벨 기가 수평을 유지할 수 있도록 해당 구간에 설치됨

 

6) 높이: 레벨 기 측정 시 상대적인 높이를 측정하며, 이는 BM을 기준으로 측정함

 

7) 삼각점: 측량 작업을 하기 위해 사용되는 등고선이 교차하는 지점으로, 측량을 시작할 때 기준점을 선정하는 중요한 지점

 

8) 등고선: 같은 고도면 상에 위치하는 점들을 연결한 선으로, 지형도나 지도를 작성할 때 매우 중요한 정보를 제공함

 

9) 측정 오차: 레벨 기를 사용한 측정 시 발생할 수 있는 측정 값의 차이를 의미하며, 최소화하기 위해 정확한 측정을 위한 불휘기 작업과 정확한 기둥 사용이 필요함.