KR100572402B1 - 수도용 노후관 갱생방법 - Google Patents

Abstract

노후된 관로(1)의 내부에 카메라(111)와 라이트(112)가 부착된 검사용 로봇(110)을 투입하여 주행하면서 관로(1)의 내부를 검사하여 관로(1)의 내부의 정보를 검사하는 내부 검사단계(S1)와, 상기 내부 검사단계(S1)에서 제공되는 관로(1) 내부의 손상 및 슬러지 누적 정보에 따라 연마롤(121c)이 형성된 연마부(121)를 회전시키면서 자주로 움직이는 연마 로봇(120)으로 슬러지를 제거하는 제청 단계(S2)와, 상기 제청 단계(S2)에서 관로(1) 내부에 슬러지를 제거한 상태에서 관로(1) 내부에 손상된 부분인 핀홀을 연마롤(121c)의 회전으로 연마시켜 표면을 매끄럽게 처리하도록 연마롤(121c)이 형성된 연마 로봇(120)으로 관로(1)의 내부 표면을 균일한 면으로 표면 처리하는 표면처리 단계(S3)와, 상기 표면 처리단계(S3)에서 표면 처리된 관로(1) 내부의 전면부에 도료를 고압으로 회전 분사하는 분사노즐(131)과 카메라(132)를 설치하여 분사노즐(131)을 회전시키도록 부착된 노즐 회전부(133)를 형성하고, 노즐 회전부(133)를 암(134)으로 암 구동모터(135)와 결합시켜 노즐 회전부(133)가 암 구동모터(135)의 구동에 따라 암(134)이 상하로 작동하도록 형성하며, 연마로봇(120)의 하부에 주행모터(136)와 바퀴(137)를 형성하여 자주식으로 주행하도록 형성하고, 카메라(132)로 관로(1)의 표면을 관찰하면서 암(134)과 노즐 회전부(133)의 작동으로 고압으로 분사되는 분사노즐(131)의 각도와 위치를 조절하여 관로(1)의 중심부에 정확하게 무용재 수중 경화용 도료를 분사시켜서 관로(1) 내부를 도장하는 도장단계(S4)와, 상기 도장단계(S4)에서 관로(1) 내부의 표면을 도장한 후에 무용재 수중 경화용 도료가 일정시간 양생되도록 하는 양생단계(S5)와, 상기 양생단계(S5)에서 도료의 양생이 마치면 물을 통과시켜 통과된 물이 음용수로 사용가능 한지 검사하는 통수 검사단계(S6)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

수도, 노후관, 갱생, 로봇, 수중경화

Description

수도용 노후관 갱생방법 {Method of regenerating a corroded water supplying pipe}

도 1은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법을 나타내는 공정도.

도 2는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 내부 검사 단계를 나타내는 측면도.

도 3은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 제청 단계를 나타내는 측면도.

도 4는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 표면처리 단계를 나타내는 측면도.

도 5는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 도장 단계를 나타내는 측면도.

도 6은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 양생단계를 나타내는 측면도.

도 7은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 통수 검사단계를 나타내는 측면도.

도 8은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 제청 단계와 표면처리단계의 연마로봇을 나타내는 정면도.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법을 시행하기 전에 노후 관을 나타내는 사진.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 제청 및 표면처리를 실시하는 것을 나타내는 사진.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 도장단계를 실시하는 것을 나타내는 사진.

도 18 내지 도 20은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 갱생이 완료된 관로의 내부를 나타내는 사진.

*도면의 주요부분을 나타내는 부호의 설명*

1 : 관로 110 : 검사용 로봇

111 : 카메라 112 : 라이트

113 : 모터 114 : 바퀴

120 : 연마 로봇 121 : 연마부

121a : 연마모터 121b : 회전링크

121c : 연마롤 121d : 연동수단

122 : 지지부 122a : 지지롤

122b : 지지링크 122c : 완충봉

122d : 완충스프링 123 : 주행부

123a : 주행 모터 123b : 연동수단

123c : 주행바퀴 124 : 집진부

125 : 에어콤프레셔 126 : 카메라

130 : 도장로봇 131 : 분사노즐

132 : 카메라 133 : 노즐 회전부

134 : 암 135 : 암구동모터

136 : 주행모터 137 : 바퀴

138 : 도료공급부

본 발명은 수도용 노후관 갱생방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부검사, 제청 및 도장까지의 모든 작업을 자주식 로봇을 이용하여 시공함으로 시공속도가 빠르고 관로 내부로 인력이 투입되지 않아 안전하며, 전공정을 건조 상태에서 실시하고, 나오는 부산물을 집진 처리하여 환경오염을 최소화하면서 내구성을 강화하며 건조공정을 축소하여 시공속도를 증대하고, 분사용 로봇으로 관로 내부를 카메라로 확인하면서 무용재의 수중 경화용 도료를 사용하여 도장하므로, 도장후 결로, 박리 현상이 최소화되어 날씨에 상관없이 시공이 가능하고, 수중에서 경화됨으로 시공시간을 단축시키며 무독, 무취의 도료로 도장함으로 음용수 관로 시공후 맛과 냄새의 문제를 해결하도록 노후관을 갱생하는 수도용 노후관 갱생방법을 제공한다.

일반적으로, 가정 및 건물 등의 물을 공급하고 사용된 물을 배출하도록 형성된 수도는 상수도와 하수도로 나누게 된다.

상기 상수도는 보건위생 및 소화(消火)가 주요 목적인 계통적인 급수설비를 말하는 것으로, 일반적으로 수도라고 하면 상수도를 가리키나, 하수나 공업용 수도와 구별할 때는 상수도라고 한다. 수도법에는 파이프에 의하여 음료수를 공급하는 것이 수도의 조건으로 되어 있다. 수도는 3가지로 분류하는데, 급수인구 5,000명 이상을 상수도라 하고, 5,000명 이하 100명 이상의 수도를 간이수도라 하며, 기숙 사, 사택 등 100명 이하에 공급하는 자가용 수도를 전용수도라 한다.

이러한, 수도는 도시생활 및 공업생산에 절대적일 뿐만 아니라 건강상에도 큰 이익을 가져오게 된다. 즉, 수도가 보급되면 장티푸스, 콜레라, 이질 등의 소화기계의 전염병을 비롯하여 풍토병, 눈병, 유아 사망률이 크게 감소된다. 반면에 관리가 불충분하면 막을 수 있는 전염병균이 수도를 통해 폭발적으로 전염되기도 한다.

수도가 통과하는 수도관은 그 내부의 물이 정체되어 있는 것이 아니고, 상용 수압이 4~10kg/cm ² 의 매우 빠른 유속으로 장시간 흐르고 있으므로 관로의 내부의 표면에 도포된 실링재가 몇 개월 내에 유실되며, 관로의 표면이 유수(流水)에 노출된 상태에서 공기중의 탄산가스나 수돗물 중에 있는 염소이온(Cl - ) 또는 가압수로 흐르는 물 등에 접촉되어 수산화칼슘의 용출과 화학반응에 의해서 수소 이온농도(PH)가 11이하로 낮아지면 녹이 발생하게 되고, 녹이 발생되면 녹에 의해서 철의 2.5배 체적이 팽창하므로 관로 내부에 도포된 녹방지 물질의 파괴 또는 균열을 일으키며, 수도관의 경우에는 라이닝 두께가 매우 얇으므로 그 공극 사이로 녹물이 용출되어 나와 녹물의 방지 목적을 상실하는 문제가 발생한다

또한, 국내의 수돗물은 살균을 위해서 계절과 원수(취수원)의 환경에 따라 다량의 염소(Chlorine)를 투입함으로서, 그로 인하여 수돗물 중의 염소이온(Cl - )은 정수장에서 하절기에는 1.0~2.0ppm, 동절기에는 0.8~1.5ppm 정도를 투입하고 관의 말단(수도꼭지)에서는 0.2ppm 정도가 남아 살균 작용을 하게 된다.

그러므로, 수도관의 통수 과정에서 염소가 소멸되는 양은 0.8~1.8ppm으로 모르타르 라이닝중의 수산화칼슘과 반응하여 수산화칼슘을 용해시키고, 노출된 수도관내로 침투하여 공극을 더욱 크게 만들고 녹을 발생시키며, 수도기자재를 마멸시키는 현상도 감지되고 있다.

상기와 같이, 일정 기간이 지나면 수도관의 내부에 녹 및 마멸이 발생하여 수돗물에서 악취와 독성이 검출되어 음용수에 심각한 문제를 초래하였으므로, 일반적으로 일정한 시간이 되면 매설된 수도관을 파내어 교체하는 작업을 수행하여야 함에 따라, 많은 장비와 인력이 소요되고 공사기간이 길어져서 수도를 장시간 차단하여야 하는 불편이 가중되며 공사비와 수도차단에 따른 비용이 증대하는 문제점이 있었다.

이에, 최근에는 노후된 관을 교체하지 않고 갱생(更生)시키는 여러 공법들이 개발되어 시행되고 있는 추세이며, 그 공법에는 시멘트 몰탈 라이닝 공법, 폴리에틸렌 라이닝 공법, 에폭시 라이닝 공법 등이 있다.

상기 시멘트 몰탈 라이닝 공법은 가장 많이 사용되는 공법으로 관내부의 이물질을 제거하는 세관(洗管)작업 후에 미리 반죽된 시멘트 몰탈을 분사한 후에 건조공정을 거쳐 강도가 높은 시멘트 몰탈 라이닝을 내부에 형성시키는 공법으로, 구조적인 보강효과가 있어 핀홀 등이 발생된 관체에도 적용이 가능하고, 상대적으로 오랜 경험과 실적이 있어 신뢰성이 높으며, 부식을 방지하고 습윤면에서도 시공이 가능한 장점이 있다.

그러나, 상기 시멘트 몰탈 라이닝 공법은 분사후 경화 및 양생기간이 장시간 소요되어 실제 양생작업에 많은 시간이 소요됨에 따라 단수시간이 길어지고, 소구경관에서는 마무리가 성공적이지 못하며, 라이닝 두께에 따라 통수능력의 차이가 있고, 라이닝 작업 시에 기존 누수공으로 칩입수가 계속 침투할 경우 시공이 곤란한 문제점이 있었다.

상기 폴리에틸렌 라이닝 공법은 고밀도 폴리에틸렌의 특성을 이용한 관체 팽창공정을 개량화 한 기술로서 기존관 내부에 삽입시켜, 증기와 고압 공기의 압송을 통해 폴리에틸렌 파이프를 확대, 융착 접합시키는 공법으로써, 구조적 보강효과가 있어 핀홀 등이 발생된 관체에도 적용이 가능하고 수명이 매우 긴 장점이 있다.

그러나, 상기 폴리에틸렌 라이닝 공법은 분기관 및 45°이상의 곡관 등은 굴착시공을 시행하여야 하고, 공법 중 가장 고가임으로 소구경관 같은 경우 신관 교체비용과 거의 같으며, 동절기에 열에 의한 융착이 불가능하여 시공이 곤란한 문제점이 있었다.

상기 에폭시 라이닝 공법은 관 내부에 이물질을 제거하는 세관(洗管)작업 후에 에폭시와 경화제를 적당한 점도를 가진 액상 에폭시 수지로 혼합하여 분사헤드를 통하여 관 내부 표면에 고속의 원심력 분사로 도막을 관로의 내부에 형성하는 것으로, 공사비가 저렴하고, 공사기간이 짧으며 곡관 및 분사관 등에도 시공이 가능하며 통수능력의 차이가 거의 없는 장점이 있다.

그러나. 에폭시 라이닝 공법은 완전 건조되지 않는 상태에서 도장할 경우 경화제에 함유된 "아민" 성분이 용출되어 수돗물에 함유되며, 그 독성으로 인해 인체에 해가 될 수 있으며, 대구경관에는 분사노즐의 분사력 차이로 인해 균일한 도막 이 형성되기 곤란하여 적용이 어렵고, 에폭시 도장후에 핀홀 발생 가능성으로 인해 도막이 탈거될 수 있는 문제점이 있었다.

이와 같은, 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 주 목적은 카메라가 부착된 자주식 로봇을 이용하여 관로 내부를 기계식으로 원격 조작하여 카메라로 관로의 내부를 관찰하면서 내부검사, 제청, 표면처리 및 도장 작업을 수행함으로써, 작업자가 관로의 내부로 들어가지 않으므로 안전하고, 카메라에 의해 모든 면을 다 점검하면서 작업함에 따라 도장되는 면이 평탄하여 관로의 박리에 의한 누수를 최소화 하므로 도장효율을 증대 시키는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 노후된 관내를 연마롤이 형성된 연마부를 회전시키면서 자주식 로봇에 의해 제청 작업 및 표면 처리 작업을 수행하여 노후관의 관내 표면에 발생되는 핀홀 및 녹발생부 등을 면밀히 카메라로 관찰하면서 연마부를 회전시켜 제거한 상태로 도장면을 형성함으로써 도장내부의 공극을 최소화하고, 도장면의 평탄성을 증대하며, 표면처리시에 연마재와 관로 내부의 마찰로 인해 발생한 마찰열이 도료 분사 후 경화속도를 증대시켜 박리현상을 최소화하여 작업효율과 도장효율을 증대시키는데 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 제청 및 표면처리를 하도록 연마재가 부착된 로봇에 에어콤프레셔를 연결하여 발생되는 슬러지와 먼지를 집진하여 배출하는 방식으로 건조 상태에서 작업이 진행되어 별도의 건조공정이 필요하지 않으므로 건조공정에 따른 시간과 비용을 절감하고, 관내의 표면처리 면에 이물질이 잔존되지 않도록 주행하면서 지속적으로 집진 하므로써, 도장면에 이물질을 제거한 상태에서 도장작업이 실시되어 도장효율을 향상하면서 공정을 축소하여 갱생에 따른 비용을 감소시키는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제청, 표면처리가 된 노후관의 내부에 카메라와 고압의 에어스프레이 회전 분사 노즐이 형성된 자주식 도장 로봇으로 노후관의 표면 처리된 부분을 관찰하면서 회전 분사 노즐에 의해 강한 압력에 의해서 관로의 중심부에 정확하게 분사시켜 도료의 흡착력이 향상됨으로써, 관로 내부에 고른 도막이 형성되어 시공 후에 박리를 최소화 하고, 분사 압력, 노즐의 회전, 도장속도, 도막 두께 등의 조절이 용이하며, 미세입자로 분무되므로 도장면의 핀홀의 발생을 억제하고, 노후관 표면에 발생되는 핀홀에 대한 도장처리도 가능하여 도장수명을 증대하는데 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 노후관에 제청 및 표면 처리 후에 무용재 수중 경화용 도료를 도장 로봇으로 도포하여 도장작업을 실시함으로 도료의 양생 경화 시에 휘발성 용재를 사용하지 않음에 따라 습도막과 건도막의 차이가 없어 고형분 비율에 따라 발생되는 재료의 손실을 최소화 하고, 물의 친화력이 우수하여 습기가 있는 곳에서도 도장이 가능하여 물속에서도 양생 경화 되므로 도장후 양생 경화 공정의 시간을 단축시키며, 도장 후 결로 발생을 방지하여 날씨와 온도에 상관 없이 도장이 가능하여 단수시간을 최소화하고, 날씨와 온도의 영향을 받지 않고 시공되어 날씨에 따른 대기 온도변화의 영향을 받지 않고 수중에서도 경화됨으로 바로 물을 공급함에 따라 시공기간을 축소하여 단수로 인한 손해를 최소화 하는데 있다.

이와 같은, 목적을 달성하고자 안출된 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법은 노후된 관로의 내부에 카메라와 라이트가 부착된 검사용 로봇을 투입하여 주행하면서 관로의 내부를 검사하여 관로의 내부 정보를 검사하는 내부 검사단계와, 상기 내부 검사단계에서 제공되는 관로 내부의 손상 및 슬러지 누적 정보에 따라 연마롤이 형성된 연마부를 회전시키면서 자주로 움직이는 연마 로봇으로 슬러지를 제거하는 제청 단계와, 상기 제청 단계에서 관로 내부에 슬러지를 제거한 상태에서 관로 내부에 손상된 부분인 핀홀을 연마롤의 회전으로 연마시켜 표면을 매끄럽게 처리하도록 연마롤이 형성된 연마 로봇으로 관로의 내부 표면을 균일한 면으로 표면 처리하는 표면처리 단계와, 상기 표면 처리단계에서 표면 처리된 관로 내부의 전면부에 도료를 고압으로 회전 분사하는 분사노즐과 카메라를 설치하여 분사노즐을 회전시키도록 부착된 노즐 회전부를 형성하고, 노즐 회전부를 암으로 암 구동모터와 결합시켜 노즐 회전부가 암 구동모터의 구동에 따라 암이 상하로 작동하도록 형성하며, 연마로봇의 하부에 주행모터와 바퀴를 형성하여 자주식으로 주행하도록 형성하고, 카메라로 관로의 표면을 관찰하면서 암과 노즐 회전부의 작동으로 고압으로 분사되는 분사노즐의 각도와 위치를 조절하여 관로의 중심부에 정확하게 무용재 수중 경화용 도료를 분사시켜서 관로 내부를 도장하는 도장단계와, 상기 도장단계에서 관로 내부의 표면을 도장한 후에 무용재 수중 경화용 도료가 일정시간 양생되도록 하는 양생단계와, 상기 양생단계에서 도료의 양생을 마치면 물을 통과시켜 통과된 물이 음용수로 사용가능한지 검사하는 통수 검사단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제청단계와 표면처리 단계에서 사용되는 연마 로봇은 전면에 관로 내부를 접촉하도록 연마 모터와 결합되어 회전하는 회전링크의 상하에 형성된 연마롤을 연동수단으로 연마 모터와 연동되도록 결합시켜 회전되는 회전링크의 반대방향으로 역회전하면서 관로 내부의 표면을 연마하도록 연마부를 형성하고, 연마로봇의 상부에는 연마 시에 연마로봇의 유동을 방지하도록 관로 내부에 지지롤이 접촉되도록 지지링크의 단부를 형성하며, 지지링크 사이에는 완충스프링으로 결합된 완충봉이 결합되어 완충역할을 하면서 지지하는 지지부를 형성하고, 연마로봇의 하부에는 주행모터를 연동수단으로 주행바퀴를 결합하여 자주로 주행하도록 형성하여 관로 내부의 표면을 전면에 형성된 카메라로 관찰하면서 스케일과 이물질을 제거하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제청단계와 표면처리 단계에서 사용되는 연마부가 회전하면서 스케일을 제거하고 표면처리를 실시하는 연마롤이 부착된 연마 로봇은 관로가 건조된 건조상태로 작업을 실시하고 연마된 스케일과 관로 내부 표면에 부착된 부산물은 연마로봇의 전면부에 형성된 집진부와 연결된 에어콤프레셔에서 지속적으로 집진하여 관로 내부의 이물질을 제거하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 도장단계에서 도장로봇에 의해 분사되는 도료는 휘발성 용재가 사용되지 않고 수중에서 경화하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법을 나타내는 공정도이고, 도 2는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 내부 검사 단계를 나타내는 측면도이며, 도 3은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 제청 단계를 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 표면처리 단계를 나타내는 측면도이며, 도 5는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 도장 단계를 나타내는 측면도이고, 도 6은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 양생단계를 나타내는 측면도이며, 도 7은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 통수 검사단계를 나타내는 측면도이고, 도 8은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 제청 단계와 표면처리단계의 연마로봇을 나타내는 정면도이다.

도 1 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법은 노후된 관로(1)를 주행하면서 검사하는 내부 검사단계(S1)와, 상기 내부 검사단계(S1)에서 검사된 자료를 토대로 내부의 슬러지를 제거하는 제청단계(S2)와, 상기 제청 단계(S2)에서 관로(1) 내부 표면에 슬러지가 제거된 상태에서 표면을 평탄하게 처리하는 표면처리 단계(S3)와, 상기 표면처리 단계(S3)에서 평탄화 된 표면에 무용재 수중경화용 도료를 도장로봇(130)으로 도포하는 도장단계(S4)와, 상기 도장단계(S4)에서 도장된 도료를 경화시키는 양생단계(S5)와, 상기 양생단계(S5)에서 도료가 경화 양생된 후에 물을 통과하여 음용수로 사용가능한지 검사하는 통수검사 단계(S6)를 포함하여 구성한다.
본 발명에서 사용되는 '제청'이라는 용어를 설명하면, 금속의 대부분은 그때의 환경에 따라 다른물질과 결합되어 안전한 화합물이 될려고하는 성질을 갖고 있다. 이것을 우리는 산화작용이라고 하며 물질이란 산소와 결합하는 반응을 가지고 있기 때문에 금속표면에 녹이 발생하게 된다.
이러한 산화물을 제거시키는 작업이 제청(

; Descaling)작업이다.

상기 내부 검사단계(S1)는 노후된 관로(1)의 내부에 카메라(111)와 라이트(112)가 부착된 검사용 로봇(110)을 투입하여 모터(113)에 연동된 바퀴(114)를 구동시켜서 관로(1) 내부를 주행하면서 검사하도록 구성한다.

상기 제청단계(S2)는 내부 검사단계(S1)에서 제공되는 관로(1) 내부의 손상 및 슬러지 누적 정보에 따라 연마롤(121c)이 형성된 연마부(121)를 회전시키면서 자주로 움직이는 연마 로봇(120)으로 관로(1) 내부의 슬러지를 제거하도록 구성한다.

상기 표면처리 단계(S3)는 제청 단계(S2)에서 관로(1) 내부에 슬러지를 제거한 상태에서 관로(1) 내부에 손상된 부분인 핀홀을 연마롤(121c)의 회전으로 연마시켜 표면을 매끄럽게 처리하도록 연마롤(121c)이 형성된 연마 로봇(120)으로 관로(1)의 내부 표면을 균일한 면으로 표면을 처리하도록 구성한다.

여기서, 제청단계(S2)와 표면처리 단계(S3)에서 사용되는 연마 로봇(120)은 전면에 관로(1) 내부를 접촉하도록 연마 모터(121a)와 결합되어 회전하는 회전링크(121b)의 상하에 형성된 연마롤(121c)를 연동수단(121d)으로 연마 모터(121a)와 연동되도록 결합시켜 회전되는 회전링크(121b)의 반대방향으로 역회전하면서 관로(1) 내부의 표면을 연마하도록 연마부(121)를 형성하고, 연마로봇(120)의 상부에는 연마 시에 연마로봇(120)의 유동을 방지하도록 관로(1) 내부에 지지롤(122a)이 접촉되도록 지지링크(122b)의 단부를 형성하며, 지지링크(122b) 사이에는 완충스프링(122d)으로 결합된 완충봉(122c)이 결합되어 완충역할을 하면서 지지하는 지지부(122)를 형성하며, 연마로봇(120)의 하부에는 주행모터(123a)를 연동수단(123b)으로 주행바퀴(123c)와 결합하여 자주로 주행하도록 형성하여 관로(1) 내부의 표면을 전면에 형성된 카메라(126)로 관찰하면서 스케일과 이물질을 제거하도록 한다.

아울러, 제청단계(S2)와 표면처리 단계(S3)에서 사용되는 연마부(121)가 회전하면서 스케일을 제거하고 표면처리를 실시하는 연마롤(121c)이 부착된 연마 로봇(120)은 관로가 건조된 건조상태로 작업을 실시하고 연마된 스케일과 관로(1) 내부 표면에 부착된 부산물은 연마로봇(120)의 일측에 형성된 집진부(124)와 연결된 에어콤프레셔(125)에서 지속적으로 집진하여 관로(1) 내부의 이물질을 제거하도록 구성한다.

상기 도장단계(S4)는 상기 표면 처리단계(S3)에서 표면 처리된 관로(1) 내부의 전면부에 도료를 고압으로 회전 분사하는 분사노즐(131)과 카메라(132)를 설치하여 분사노즐(131)을 회전시키도록 부착된 노즐 회전부(133)를 형성하고, 노즐 회전부(133)를 암(134)으로 암 구동모터(135)와 결합시켜 노즐 회전부(133)가 암 구동모터(135)의 구동에 따라 암(134)이 상하로 작동하도록 형성하며, 연마로봇(120)의 하부에 주행모터(136)와 바퀴(137)를 형성하여 자주식으로 주행하도록 형성하고, 카메라(132)로 관로(1)의 표면을 관찰하면서 암(134)과 노즐 회전부(133)의 작동으로 고압으로 분사되는 분사노즐(131)의 각도와 위치를 조절하여 관로(1)의 중심부에 정확하게 무용재 수중 경화용 도료를 분사시켜서 관로(1) 내부를 도장하도록 구성한다.

여기서, 도장로봇(130)에 의해 분사되는 도료는 휘발성 용재가 사용되지 않고 수중에서 경화하도록 구성한다.

상기 양생단계(S5)는 도장단계(S4)에서 관로(1) 내부의 표면을 도장한 후에 무용재 수중 경화용 도료가 일정시간 양생되도록 구성한다.

상기 통수 검사단계(S6)은 양생단계(S5)에서 도료의 양생이 마치면 물을 통과시켜 통과된 물이 음용수로 사용가능한지 검사하여 가능하다고 판단되면 물을 통과시켜 가정에 공급되도록 구성한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 관로(1)의 내부에 카메라(111)와 라이트(112)가 형성된 검사용 로봇(110)을 투입시켜서 모터(113)의 구동에 의해 바퀴(114)가 연동되어 카메라(111)로 관로(1)의 내부를 관찰하면서 관로(1)의 노후화 정도와 스케일 축적 정보를 내부 검사 단계(S1)에서 검사한 후에 연마재가 부착된 연마롤(121c)이 결합된 회전링크(121b)를 조절하여 관로(1)의 상하로 접촉하도록 형성하고, 연마 로봇(120)은 전면에 관로(1) 내부를 접촉하도록 연마 모터(121a)와 결합되어 회전하는 회전링크(121b)의 상하에 형성된 연마롤(121c)를 연동수단(121d)으로 연마 모터(121a)와 연동되도록 결합시켜 회전되는 회전링크(121b)의 반대방향으로 역회전하면서 카메라(126)로 관로(1)의 내부를 관찰하면서 연마재가 부착된 연마롤(121c)을 자체의 자전과 회전링크(121b)를 중심으로 하는 공전을 하면서 회전하여 관로(1) 내부의 스케일을 제거하며, 연마로봇(120)의 상부 측으로 형성된 지지링크(122b)를 펼쳐서 단부에 형성된 지지롤(122a)을 관로(1)에 접촉한 상태에서 지지링크(122b)의 사이에 완충스프링(122d)이 형성된 완충봉(122c)으로 중앙을 완충하면서 연마로봇(120)의 상부를 지지하여 유동을 억제하고 관로(1) 내부의 거친 면을 주행하여도 완충스프링(122d)이 형성된 완충봉(122c)으로 완충되어 파손을 방지하면서 원활히 주행하도록 하며, 카메라(126)로 관로(1)의 내부를 관찰하면서 하부의 주행부(123)로 주행하여 관로(1)의 내부의 스케일 및 이물질을 제거하는 연마로봇(120)으로 관로(1)의 내부를 카메라(126)로 관찰하면서 제청단계(S2)에서 스케일을 제거하도록 한다.

이렇게, 스케일을 제청단계(S2)에서 제거한 상태에서 관로(1)의 내부에 핀홀 등과 같이 표면의 거친면을 가공하기 위해서 연마로봇(120)의 카메라(126)로 관찰하면서 연마롤(121c)을 구동하여 표면을 가공시켜 평탄한 면으로 표면처리 단계(S3)에서 표면 처리하도록 한다.

여기서, 제청단계(S2)와 표면처리 단계(S3)는 건조상태로 연마롤(121c)이 회전하여 연마하는 연마 로봇(120)으로 가공하고 가공 후에 발생하는 스케일과 이물질을 에어콤프레셔(125)가 연결된 집진부(124)에서 지속적으로 집진하여 이물질을 제거함으로써, 건조공정을 축소하고 관로(1) 내의 이물질이 없는 상태를 유지한다.

상기와 같이 제청과 표면처리를 마친 관로(1) 내부에 카메라(132)와 고압의 에어스프레이 회전 분사 노즐(131)이 형성된 도장 로봇(130)을 관내로 투입하여 주행모터(136)와 바퀴(137)로 주행하고, 카메라(132)로 관로(1)의 내부를 관찰하면서 도료 공급부(138)에서 공급된 무용재 수중경화 도료를 암구동모터(135)로 구동되는 암(134)과 분사노즐(131)을 회전하는 노즐 회전부(133)로 분사노즐(131)의 위치 및 각도를 조절하면서 강한 압력으로 분사하는 도장단계(S4)에서 관로(1)의 내부를 도장한다.

여기서, 표면처리 단계(S3)에서 연마롤(121c)과 관로(1) 내부의 마찰로 인하여 발생한 마찰열이 관로(1) 내부에 잔존하는 상태에서 도장로봇(130)을 투입하여 분사 노즐(131)에서 무용재 수중경화 도료를 분사시켜 도장함으로써, 마찰열에 의 해 도료의 부착력을 향상시키도록 한다.

또한, 도장단계(S4)에서 도장로봇(130)은 휘발성 용재가 사용되지 않고 수중에서 경화하는 도료를 분사하여 내부에 수분이 잔존하여도 경화가 되고, 휘발성 용재를 사용하지 않음에 따라 통수 시에 오염물질의 발산을 억제하고 경화 시에도 환경을 보호하도록 한다.

이렇게, 무용재 수중경화 도료를 도장단계(S4)에서 도장한 후에 일정 시간동안 도료가 양생되도록 지체시키는 양생단계(S5)를 거쳐서 도장이 양생된 관내에 물을 통과하여 음용수로 합당한지 검사하는 통수 검사단계(S6)에서 통과된 물을 검사하여 물이 기준치에 합당한 수치가 되면 노후관이 무용재 수중경화 도료로 도장되어 갱생된 상태로 단수를 풀고 수도를 공급하여 시공을 마친다.

<실시예>

본 발명에 따른 수도용 노후관 갱생방법의 효과를 입증하기 위하여 관로공사(Φ3000mm)에서 시험을 실시하였다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법을 시행하기 전에 노후관을 나타내는 사진이고, 도 12 내지 도 14는 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 제청 및 표면처리를 실시하는 것을 나타내는 사진이며, 도 15 내지 도 17은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 도장단계를 실시하는 것을 나타내는 사진이고, 도 18 내지 도 20은 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법에서 갱생이 완료된 관로의 내부를 나타내는 사진이다.

도 9 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 노후관 갱생방법을 실시하기 전에 노후관을 살펴보면 내부에 슬러지와 핀홀 등과 같은 수돗물 오염 소재들이 관로 내부에 잔존함을 확인할 수 있으며, 이를 내부검사 단계(S1)에서 검사용 로봇(110)으로 확인하였다.

상기 내부검사 단계(S1)에서 관로(1)의 내부를 검사한 다음에 연마로봇(120)으로 제청단계(S2)와 표면처리 단계(S3)를 거친 상태를 도 12 내지 도 14에서 도시한 바와 같이, 관로(1) 내부 표면에 슬러지 및 핀홀이 제거되어 균일한 면이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

상기 표면처리 단계(S3)을 마치고 슬러지 및 핀홀이 제거된 상태에서 도 15 내지 도 17에서 도시한 바와 같이, 도장로봇(130)을 관로의 내부에 투입하여 무용재 수중경화 도료를 분사노즐(131)로 분사하여 도장단계(S4)를 실시하였다.

상기 도장단계(S4)를 마치고 일정시간 동안 양생하는 양생단계(S5)를 거쳐서 내부에 물을 통수시켜 관 통과 후에도 음용수로 합당한지 검사하는 통수검사 단계(S6)를 거쳐서 도 18 내지 도 20에서 도시한 바와 같이, 갱생방법에 의해 갱생된 노후관을 확인할 수 있었다.

시험 평가 결과, 도장 내부의 공극이 최소화 되고 도장되는 면이 평탄하여 관로의 박리에 의한 누수 등이 거의 발생하지 않았다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 수도용 노후관 갱생방법은 카메라가 부착된 자주식 로봇을 이용하여 관로 내부를 기계식으로 원격 조작하여 카메라로 관로의 내 부를 관찰하면서 내부검사, 제청, 표면처리 및 도장 작업을 수행함으로써, 작업자가 관로의 내부로 들어가지 않으므로 안전하고, 카메라에 의해 모든 면을 다 점검하면서 작업함에 따라 도장되는 면이 평탄하여 관로의 박리에 의한 누수를 최소화 하므로 도장효율을 증대 시키는 효과를 제공한다.

또한, 노후된 관로 내부를 연마롤이 형성된 연마부를 회전시키면서 자주식 로봇에 의해 제청 작업 및 표면 처리 작업을 수행하여 노후관의 관내 표면에 발생되는 핀홀 및 녹발생부 등을 면밀히 카메라로 관찰하면서 연마부를 회전시켜 제거한 상태로 도장면을 형성함으로써 도장내부의 공극을 최소화하고 도장면의 평탄성을 증대하며, 표면처리시에 연마재와 관로 내부의 마찰로 인해 발생한 마찰열이 도료 분사 후 경화속도를 증대시켜 박리현상을 최소화하여 작업효율과 도장효율을 증대시키는 효과를 제공한다.

그리고, 제청 및 표면처리를 하도록 연마재가 부착된 로봇에 에어콤프레셔를 연결하여 발생되는 슬러지와 먼지를 집진하여 배출하는 방식으로 건조 상태에서 작업이 진행되어 별도의 건조공정이 필요하지 않으므로 건조공정에 따른 시간과 비용을 절감하고 관내의 표면처리 면에 이물질이 잔존되지 않도록 주행하면서 지속적으로 집진 하므로써, 도장면에 이물질을 제거한 상태에서 도장작업이 실시되어 도장효율을 향상하면서 공정을 축소하여 갱생에 따른 비용을 감소시키는 효과를 제공한다.

또한, 제청, 표면처리가 된 노후관의 내부에 카메라와 고압의 에어스프레이 회전 분사 노즐이 형성된 자주식 도장 로봇으로 노후관의 표면 처리된 부분을 관찰 하면서 회전 분사 노즐에 의해 강한 압력에 의해서 관로의 중심부에 정확하게 분사시켜 도료의 흡착력이 향상됨으로써, 관로 내부에 고른 도막이 형성되어 시공 후에 박리를 최소화 하고, 분사 압력, 노즐의 회전, 도장속도, 도막 두께 등의 조절이 용이하며, 미세입자로 분무되므로 도장면의 핀홀의 발생을 억제하고, 노후관 표면에 발생되는 핀홀에 대한 도장처리도 가능하여 도장수명을 증대하는 효과를 제공한다.

아울러, 노후관에 제청 및 표면 처리 후에 무용재 수중 경화용 도료를 도장 로봇으로 도포하여 도장작업을 실시함으로 도료의 양생 경화 시에 휘발성 용재를 사용하지 않음에 따라 습도막과 건도막의 차이가 없어 고형분 비율에 따라 발생되는 재료의 손실을 최소화 하고, 물의 친화력이 우수하여 습기가 있는 곳에서도 도장이 가능하여 물속에서도 양생 경화 되므로 도장후 양생 경화 공정의 시간을 단축시키며, 도장 후 결로 발생을 방지하여 날씨와 온도에 상관없이 도장이 가능하여 단수시간을 최소화하고, 날씨와 온도에 영향을 받지 않고 시공되어 날씨에 따른 대기 온도변화에 영향을 받지 않고 수중에서도 경화됨으로 바로 물을 공급함에 따라 시공기간을 축소하여 단수로 인한 손해를 최소화 하는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 노후된 관로(1)의 내부에 카메라(111)와 라이트(112)가 부착된 검사용 로봇(110)을 투입하여 주행하면서 관로(1)의 내부를 검사하여 관로(1)의 내부 정보를 검사하는 내부 검사단계(S1)와,

   상기 내부 검사단계(S1)에서 제공되는 관로(1) 내부의 손상 및 슬러지 누적 정보에 따라 연마롤(121c)이 형성된 연마부(121)를 회전시키면서 자주로 움직이는 연마 로봇(120)으로 슬러지를 제거하는 제청 단계(S2)와,

   상기 제청 단계(S2)에서 관로(1) 내부에 슬러지를 제거한 상태에서 관로(1) 내부에 손상된 부분인 핀홀을 연마롤(121c)의 회전으로 연마시켜 표면을 매끄럽게 처리하도록 연마롤(121c)이 형성된 연마 로봇(120)으로 관로(1)의 내부 표면을 균일한 면으로 표면 처리하는 표면처리 단계(S3)와,

   상기 표면 처리단계(S3)에서 표면 처리된 관로(1) 내부의 전면부에 도료를 고압으로 회전 분사하는 분사노즐(131)과 카메라(132)를 설치하여 분사노즐(131)을 회전시키도록 부착된 노즐 회전부(133)를 형성하고, 노즐 회전부(133)를 암(134)으로 암 구동모터(135)와 결합시켜 노즐 회전부(133)가 암 구동모터(135)의 구동에 따라 암(134)이 상하로 작동하도록 형성하며, 연마로봇(120)의 하부에 주행모터(136)와 바퀴(137)를 형성하여 자주식으로 주행하도록 형성하고, 카메라(132)로 관로(1)의 표면을 관찰하면서 암(134)과 노즐 회전부(133)의 작동으로 고압으로 분사되는 분사노즐(131)의 각도와 위치를 조절하여 관로(1)의 중심부에 정확하게 무용재 수중 경화용 도료를 분사시켜서 관로(1) 내부를 도장하는 도장단계(S4)와,

   상기 도장단계(S4)에서 관로(1) 내부의 표면을 도장한 후에 무용재 수중 경화용 도료가 일정시간 양생되도록 하는 양생단계(S5)와,

   상기 양생단계(S5)에서 도료의 양생을 마치면 물을 통과시켜 통과된 물이 음용수로 사용가능한지 검사하는 통수 검사단계(S6)를 포함하여 구성되는 수도용 노후관 갱생방법에 있어서,

   상기 제청단계(S2)와 표면처리 단계(S3)에서 사용되는 연마 로봇(120)은 전면에 관로(1) 내부를 접촉하도록 연마 모터(121a)와 결합되어 회전하는 회전링크(121b)의 상하에 형성된 연마롤(121c)를 연동수단(121d)으로 연마 모터(121a)와 연동되도록 결합시켜 회전되는 회전링크(121b)의 반대방향으로 역회전하면서 관로(1) 내부의 표면을 연마하도록 연마부(121)를 형성하고, 연마로봇(120)의 상부에는 연마 시에 연마로봇(120)의 유동을 방지하도록 관로 내부에 지지롤(122a)이 접촉되도록 지지링크(122b)의 단부를 형성하며, 지지링크(122b) 사이에는 완충스프링(122d)으로 결합된 완충봉(122c)이 결합되어 완충역할을 하면서 지지하는 지지부(122)를 형성하고, 연마로봇(120)의 하부에는 주행모터(123a)를 연동수단(123b)으로 주행바퀴(123c)를 결합하여 자주로 주행하도록 형성하여 관로(1) 내부의 표면을 전면에 형성된 카메라(126)로 관찰하면서 스케일과 이물질을 제거하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수도용 노후관 갱생방법.
3. 삭제
4. 삭제

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