KR100618665B1 - 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법 및 그에사용되는 프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법 및 그에사용되는 프로그램을 기록한 기록매체 Download PDF

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모악개발 주식회사
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Abstract

본 발명은 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 하수관로의 밀폐된 시험 구간에서 공기압 변화량을 측정한 후, 공기압 변화량과 누수량의 상관관계를 이용하여 누수량을 간편하게 구하고 하수관로의 합격 여부를 자동으로 알려주는 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법은, (a) 에어 플러그를 이용하여 하수관로의 시험 구간을 밀폐시키는 단계; (b) 시험 구간의 내부에 소정 압력이 형성되도록 압축 공기를 주입한 후, 소정 시간 동안 공기압 변화량을 측정하는 단계; (c) 공기압 변화량을 허용 기준치와 비교한 후, 공기압 변화량이 허용 기준치를 초과한 경우에 패커 로봇을 시험 구간에 투입하는 단계; (d) 패커 로봇을 시험 구간 내에서 주행시키면서 패커 로봇의 카메라 유니트를 이용하여 하수관로의 결함을 찾아내는 단계; (e) 하수관로의 결함이 발견되면 패커 로봇의 주행을 정지시키고 패커 로봇의 전,후방 패커를 팽창시킨 후, 전,후방 패커 사이에 압축 공기를 주입하여 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 측정하는 단계; 및 (f) 일정 시간 동안의 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량과 허용 기준치를 비교하여 합격 여부를 판정하는 단계;를 포함한다.
공기압, 누수량, 패커, 하수관로, 수밀 시험

Description

공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체{Leakage test methods for sewage pipe using air pressure and recording medium for computer program used in the same}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압을 이용한 하수관로의 수밀 시험공법을 나타낸 플로우 차트.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 하수관로의 시험 구간에서 수밀시험을 하는 것을 나타낸 단면 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 측정된 공기압 변화량을 나타낸 그래프.
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 패커 로봇을 이용하여 수밀시험을 하는 것을 나타낸 단면 구성도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 공기압 변화량과 누수량의 상관관계를 구하는 데 이용되는 시험용 하수관로를 나타낸 구성도.
도 8a 내지 도 8d는 각각 공기압 변화량과 누수량의 상관 관계를 나타낸 그래프.
도 9a 내지 도 9d는 각각 공기압 변화량과 누수량의 상관 관계를 나타낸 그래프.
도 10은 시험 구간의 체적과 a,b 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하수관로 12 : 시험 공간
20 : 에어 플러그 30 : 맨홀
50 : 패커 로봇 60 : 시험용 하수관로
S : 시험 구간
본 발명은 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 하수관로의 밀폐된 시험 구간에서 공기압 변화량을 측정한 후, 공기압 변화량과 누수량의 상관관계를 이용하여 누수량을 간편하게 구하고 하수관로의 합격 여부를 자동으로 알려주는 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트 흄관, 합성수지로 된 염화비닐관, 도관과 같이 지하에 매설된 하수관로에는 관 자체의 노후화, 지반의 침하, 또는 지상으로부터의 토압의 변동 등에 의해 균열, 파손 또는 그 접속부가 분리되는 결함이 발생될 수 있다. 하수관로에 이러한 결함이 발생되면, 하수관로 내부를 흐르는 오폐수가 결함 부분을 통하여 지반으로 유출된다. 유출된 오폐수는 토양과 지하수를 오염시키게 된다.
결함이 발생된 하수관로를 복구하기 위한 공법은 그 손상부위의 특성 및 주 위 여건에 따라 적절히 선택된다. 직경이 200-600㎜의 비교적 작은 하수관로의 경우에는 작업자가 하수관 내부로 들어갈 수 없기 때문에 그라우팅(grouting) 또는 라이닝(lining) 공법 등이 채택된다. 상기 공법을 적용하기 위해서는 하수관로의 어느 부위가 손상되었는지를 수밀시험 또는 카메라 조사를 통해 먼저 알아보아야만 한다.
상기 수밀시험은 수밀시험 장치에 의하여 이루어진다. 상기 수밀시험은 맨홀과 맨홀을 연결하는 하수관로에 1m 정도의 수두가 확보되도록 물을 채운 후, 채워진 물이 일정 시간동안에 손실되는 양 즉, 누수량을 측정하는 방법이다.
그러나, 물을 이용한 수밀시험은 장기간의 시간이 소요되기 때문에 공사가 지연되고 민원이 발생된다는 문제점이 있다. 즉, 하수관로에 물을 채우는 시간(대략 30분 정도)과, 하수관로를 포화시키는 시간(최소 30분 정도, 콘크리트 관일 경우에만 필요함)과, 시험 시간(대략 10분)이 필요하다. 따라서, 상기 수밀시험을 위해서는 최소 70분의 시간이 필요하다.
또한, 상기 수밀시험은 대량의 물을 확보해야 하고, 사용된 물을 처리해야 하며, 누수 부위를 정확하게 알 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 추운 겨울철에는 물이 얼기 때문에 수밀시험을 할 수 없다는 문제점도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 압축공기를 이용한 수밀시험 공법이 제안되었다. 압축공기를 이용한 수밀시험 공법은 대한민국 특허 제296173호 등에 개시되어 있다.
상기 공법은 먼저, 수밀시험 장치를 하수관로 내부에 위치시킨 후, 제1 팽창 부재와 제2 팽창부재에 압축공기를 공급하여 팽창시킨다. 이어서, 팽창된 제1,2 팽창부재에 의하여 형성된 밀폐 공간에 압축공기를 주입하고, 압축공기의 누출 여부를 측정한다.
상기 공법은 맨홀과 맨홀 사이의 하수관로에서 손상된 부위를 정확하게 찾아낼 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 상기 공법은 압축공기가 누출되는지 여부만을 알 수 있고, 누수량을 정확하게 알 수 없기 때문에 하수관로의 결함 정도 또는 하수관로 이음부의 수밀성이 허용치 내에 있는지를 정확하게 알 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명인 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체는 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하수관로의 수밀시험에 소요되는 시간을 줄이는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 밀폐된 시험 구간에서 공기압 변화량을 측정한 후, 공기압 변화량과 누수량의 상관관계를 이용하여 누수량을 간편하게 구할 수 있는 수밀시험 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 수밀시험을 위하여 물을 사용할 필요가 없는 공법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법은, (a) 에어 플러그를 이용하여 하수관로의 시험 구간을 밀폐시키는 단계; (b) 상기 시험 구간의 내부에 소정 압력이 형성되도록 압축 공기를 주입한 후, 소정 시간 동안 공기압 변화량을 측정하는 단계; (c) 상기 공기압 변화량을 허용 기준치와 비교한 후, 공기압 변화량이 허용 기준치를 초과한 경우에 패커 로봇을 상기 시험 구간에 투입하는 단계; (d) 상기 패커 로봇을 시험 구간 내에서 주행시키면서 패커 로봇의 카메라 유니트를 이용하여 하수관로의 이음부 또는 결함을 찾아내는 단계; (e) 하수관로의 이음부 또는 결함이 발견되면 패커 로봇의 주행을 정지시키고 패커 로봇의 전,후방 패커를 팽창시킨 후, 전,후방 패커 사이에 압축 공기를 주입하여 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 측정하는 단계; 및 (f) 일정 시간 동안의 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량과 허용 기준치를 비교하여 합격 여부를 판정하는 단계;를 포함한다.
바람직하게, 상기 (c) 단계는, 시험 구간의 공기압 변화량을 누수량으로 환산하고, 상기 누수량을 허용 기준치인 허용 기준 누수량과 비교한다.
바람직하게, 상기 (f) 단계는, 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 누수량으로 환산하고, 상기 누수량을 허용 기준치인 허용 기준 누수량과 비교한다.
여기에서, 상기 공법은 공기압 변화량을 누수량으로 환산하기 위해서 다음 식을 사용하는 것이 바람직하다.
Y = △PㆍVㆍ{ ( 47.972ㆍV + 59.576 )ㆍ△P + 6.5856 }ㆍt/10
상기 식에서, Y : 누수량 (ℓ/t)
t : 시험시간 (min)
V : 시험 구간의 하수관 체적 (m3)
△P : t분 동안 압력 변화량(kg/cm2)
바람직하게, 상기 공법은, 시험 구간의 압력 변화량이 연산부에 입력되고, 연산부는 상기 식을 이용하여 누수량을 산출하며, 비교 판정부는 누수량을 허용 기준 누수량과 비교하여 하수관로의 합격 여부를 판정하고, 표시부는 합격 여부를 사용자가 알 수 있도록 표시한다.
바람직하게, 상기 (b) 단계와 (e) 단계는, 압축공기 공급 후 공기압이 0.3 kg/cm2로 떨어지면 압력 측정을 시작한다.
여기에서, 상기 공법은, 공기압 변화량과 누수량의 상관 관계를 구하기 위하여, (m1) 양단이 밀폐된 시험용 하수관로에 소정 수압이 형성되도록 물을 공급하는 단계; (m2) 상기 시험용 하수관로의 유출구를 개방하여 소정 크기의 누수 면적을 형성함으로써 소정 시간동안에 배출되는 물의 양을 측정하는 단계; (m3) 상기 물을 모두 외부로 배출한 후 압축공기를 시험용 하수관로에 주입하고, 상기 유출구를 개방하여 (m2) 단계에서와 동일한 누수 면적을 형성하여 소정시간 동안의 공기압 변화량을 측정하는 단계; 및 (m4) 상기 시험용 하수관로의 체적과 누수면적을 각각 달리하여 상기 (m1) 단계 내지 (m3) 단계를 반복함으로써 공기압 변화량과 누수량의 상관관계를 구하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면인 상기 공법에 사용되는 프로그램을 기록한 기록 매체는, 하수관로의 수밀 시험 구간 또는 패커 로봇의 전,후방 패커 사이의 공기압 변 화량을 이용하여 누수량을 연산하는 제1 기능; 상기 누수량을 허용 기준 누수량과 비교하는 제2 기능; 및 상기 누수량이 허용 기준 누수량 이하이면 합격을 표시하고, 누수량이 허용 기준 누수량을 초과하면 불합격을 표시하는 제3 기능;을 실현시킨다.
바람직하게, 상기 기록매체는 제1 기능에서 공기압 변화량을 누수량으로 환산하기 위해서 다음 식을 사용한다.
Y = △PㆍVㆍ{ ( 47.972ㆍV + 59.576 )ㆍ△P + 6.5856 }ㆍt/10
상기 식에서, Y : 누수량 (ℓ/t)
t : 시험시간 (min)
V : 시험 구간의 하수관 체적 (m3)
△P : t분 동안 압력 변화량(kg/cm2)
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압을 이용한 하수관로의 수밀 시험공법을 나타낸 플로우 차트이다.
도면을 참조하면, 상기 수밀 시험공법은 하수관로의 시험 구간 전체를 대상으로 수밀시험을 행하고, 시험 구간 전체의 누수량이 허용 기준 누수량을 초과하면 패커 로봇을 이용하여 시험 구간을 각 권역별로 세분하여 수밀시험을 행한다. 아래에서는 상기 수밀 시험공법을 각 단계 별로 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2에 나타난 바와 같이, 시험 구간(S)의 양단을 에어 플러그(20)로 밀폐시킨다(S10). 바람직하게, 상기 시험 구간(S)은 맨홀(30)과 맨홀(30)을 서로 연결하는 하수관로(10)이다.
상기 에어 플러그(20)는 압축공기의 유입에 의하여 탄력적으로 팽창되어 하수관로(10)에 밀착된다. 에어 플러그(20)는 하수관로(10)의 수밀시험에 통상적으로 사용되는 것이다. 에어 플러그(20)내의 공기압은 1.5-2.0kg/cm2 정도가 바람직하다. 압축공기는 하수관로(10)의 외부에 설치된 압축기(22)로부터 제1 압축공기 공급관(24)을 통하여 공급된다.
한편, 하수관로(10)에 연결되는 가지관(미도시)이 있는 경우에는 가지관을 에어 플러그(20)를 이용하여 밀폐시킨다. 가지관은 하수관로(10)로부터 분기되는 관이다.
시험 구간(S)을 밀폐시킨 후에는, 제2 압축공기 공급관(25)을 이용하여 시험 구간(S)에 압축공기를 주입하고 소정 시간 동안 공기압 변화량(△P)을 측정한다(S20). 바람직하게, 상기 시험 구간(S)의 공기압이 0.35kg/cm2가 되도록 압축공기를 공급하고, 도 3에 나타난 바와 같이, 공기압이 떨어져 0.3kg/cm2에 도달하면 공기압 변화량(△P)을 측정하기 시작한다. 공기압 변화량(△P)은 공기압이 0.3kg/cm2에 도달한 후부터 소정 시간동안 측정된다. 공기압 변화량(△P)의 측정 시작 압력이 0.2kg/cm2 이하인 경우에는 압력 변화량이 작아 오차가 커진다.
공기압 변화량(△P)을 측정한 후에는 누수량(Y)을 연산한다(S30). 바람직하게, 상기 누수량(Y)은 아래의 수학식 1을 이용하여 구한다. 수학식 1의 유도 과정은 아래에서 설명된다.
Y = △PㆍVㆍ{(47.972ㆍV + 59.576)ㆍ△P + 6.5856}ㆍt/10
상기 식에서, Y : 누수량 (ℓ/t)
t : 시험시간 (min)
V : 시험 구간(S)의 하수관 체적 (m3) V = (D2/4)ㆍπㆍL
D : 관경, L : 시험구간(S)의 길이
△P : t분 동안 공기압 변화량(kg/cm2)
수학식 1을 이용하여 구한 누수량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)과 비교(S40)하 여 Q≥Y 이면 하수관로(10)는 합격 처리되고, Q<Y 이면 하수관로(10)는 불합격 처리된다. 하수관로(10)가 합격 처리(S41)되면, 수밀시험은 종료된다(S42). 이에 비하여, 하수관로(10)가 불합격 처리(S46)되면 시험 구간(S)을 각 권역별로 분할하여 수밀시험을 하기 위해서 패커 로봇(도 4의 50)을 시험 구간(S)에 투입하게 된다(S50).
바람직하게, 상기 수학식 1을 이용하여 누수량(Y)을 연산하는 과정과, 누수량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)과 비교하는 과정 및, 합격 또는 불합격을 표시하는 과정은 컴퓨터(미도시)에서 자동으로 처리된다.
즉, 상기 컴퓨터의 연산부에 공기압 변화량(△P)이 입력되면 연산부는 수학식 1을 이용하여 누수량(Y)을 연산하고, 비교 판정부는 누수량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)과 비교하여 합격 또는 불합격을 결정하고, 표시부는 이러한 합격 또는 불합격을 모니터 상에 표시하게 된다. 한편, 컴퓨터의 저장부에는 관경(D), 시험구간(S)의 길이(L), 시험시간(t), 허용 기준 누수량(Q) 등이 미리 저장되어 있고, 공기압 변화량(△P), 누수량(Y) 등이 각 수밀시험을 하는 동안에 저장된다.
이와 같이, 상기 공법은 압축 공기를 이용하여 수밀시험을 하기 때문에 기존의 물을 이용한 수밀시험에 비하여 시험 시간을 대폭 줄일 수 있다. 전술한 바와 같이, 물을 이용한 수밀시험의 경우에는 최소 70분의 시간과 시험 준비 및 현장 정리 시간이 소요되지만, 상기 공법의 경우에는 5분 정도의 시험시간과 시험 준비 및 현장정리 시간만이 소요된다.
한편, 이상에서는 공기압 변화량(△P)을 이용하여 누수량(Y)을 구하고, 누수 량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)과 비교하여 합격 여부를 결정하였으나, 수학식 1을 이용하여 허용 기준 누수량(Q)에 해당하는 공기압 변화량(△P)을 구한 후 하수관로(10) 시험에서 구한 공기압 변화량(△P)과 비교하여 합격 여부를 결정할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 하수관로(10)가 불합격 처리되면 시험 구간(S)에 패커 로봇(50)이 투입된다(S50). 패커 로봇(50)은 카메라 유니트(51)를 이용하여 시험 구간(S)의 하수관로(10)를 관찰하며 주행하고, 하수관로(10)의 이음부 또는 결함 부위에서 주행을 정지하게 된다(S60).
상기 패커 로봇(50)은 샤프트 조립체(53), 샤프트 조립체(53)의 양단에 설치된 전방 패커(55a)와 후방 패커(55b), 전방에 설치된 카메라 유니트(51), 및 전·후방 패커(55a)(55b) 및 시험공간(12)에 압축 공기를 주입시키기 위한 공기주입수단(57)을 구비한다. 상기 패커 로봇(50)은 대한민국 특허 제296173호 등에 그 구조가 상세히 개시되어 있으므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
하수관로(10)의 이음부 또는 결함이 발견된 부위에서 패커 로봇(50)은, 도 6에 나타난 바와 같이, 패커(55a)(55b)를 팽창시켜 하수관로(10)에 밀착되도록 한다. 패커(55a)(55b)의 팽창에 의하여 밀폐된 시험 공간(12)이 형성된다.
패커(55a)(55b)의 팽창이 완료되면, 시험공간(12)에 압축공기를 주입하고 공기압 변화량(△P)을 측정한다(S70).
이어서, 수학식 1에 공기압 변화량(△P)을 대입하여 누수량(Y)을 연산한다. 바람직하게, 상기 연산과정은 컴퓨터에 의하여 자동적으로 수행되고, 수행된 연산 결과 즉, 누수량(Y)은 허용 기준 누수량(Q)과 비교되며, 하수관로(10)의 합격 여부가 사용자에게 알려질 수 있도록 외부로 표시된다. 상기 과정은 컴퓨터에 의하여 자동적으로 수행될 수 있다.
누수량(Y)이 허용 기준 누수량(Q) 이하이면 시험 공간(12)의 하수관로(10)에 대하여 합격 판정(S91)을 내리고 패커 로봇(50)을 다음 권역으로 이동시킨다(S100). 다음 권역으로 이동된 패커 로봇(50)은 그 권역의 수밀 시험을 위하여 패커(55a)(55b)를 팽창시킨다. 한편, 누수량(Y)이 허용 기준 누수량(Q)을 초과하면 시험 공간(12)의 권역은 재시공 또는 보수가 필요하게 된다. 누수량(Y)이 허용 기준 누수량(Q)을 초과하는 경우에는 시험 공간(12)의 하수관로(10)에 대하여 불합격 판정(S93)을 내리고 패커 로봇()을 다음 권역으로 이동시킨다(S100).
이와 같이, 상기 공법은 시험 구간(S) 전체에 대하여 수밀시험을 행하고, 그 결과에 따라 선택적으로 각 권역별 수밀시험을 행하기 때문에 수밀시험을 신속하고 경제적으로 할 수 있을 뿐만 아니라, 결함이 있는 부분을 정확하게 찾아낼 수 있다.
한편, 상기 수학식 1을 유도하는 과정은 아래와 같다.
먼저, 시험용 하수관로(도 7의 60)에 소정 수압, 바람직하게는 1m 수두가 형성되도록 물을 채운 후 누수 밸브(61)를 조절하여 소정 누수면적이 형성되도록 하여 물을 배출시키면서 배출되는 물의 양(Y)을 측정한다.
다음으로, 물을 모두 배출한 후, 시험용 하수관로(60)에 소정 공기압이 형성되도록 압축 공기를 공급하고, 상기 누수면적과 동일한 누수 면적이 형성되도록 하 여 소정 시간동안 공기를 배출시키면서 공기압 변화량(△P)을 측정한다. 미설명 참조부호 62는 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부이고, 63은 물 공급부이며, 64는 공기압 측정기이다.
아래의 표 1은 직경 300mm인 시험용 하수관로에 대하여 시험을 한 결과를 나타낸다.
관 연장(체적)별 누수량에 따른 10분간 공기압 변화량(∮300mm)
관 연장 (m) 체적 (m3) 10분 후 공기압 변화량
누수량 0.3 (ℓ/10min) 누수량 0.6 (ℓ/10min) 누수량 0.9 (ℓ/10min) 누수량 1.2 (ℓ/10min) 누수량 1.8 (ℓ/10min)
6 0.42 0.069 0.102 0.128 0.152 0.197
12 0.85 0.038 0.061 0.075 0.096 0.119
18 1.27 0.024 0.038 0.054 0.067 0.083
24 1.70 0.019 0.03 0.039 0.05 0.064
36 2.54 0.013 0.021 0.029 0.034 0.046
위 표 1에서 공기압 변화량(△P) 측정은 내부 압력이 0.3kg/㎠이 된 때부터 시작된다. 도 8a 내지 도 8d는 각각 공기압 변화량(△P)과 누수량(Y)의 관계를 나타낸 그래프이다. 각 그래프에서 누수량(Y)은 공기압 변화량(△P)의 2차 함수이다. 즉, 누수량(Y)과 공기압 변화량(△P)은 아래의 수학식 2와 같은 관계를 가진다.
Y = a·(△P)2 + b·(△P)
상기 수학식 2에서, Y = 누수량(ℓ/10min), △P = 공기압 변화량(㎏/(㎠· 10min))이다.
아래의 표 2는 직경 500mm인 시험용 하수관로에 대하여 시험을 한 결과를 나타낸다.
관 연장(체적)별 누수량에 따른 10분간 공기압 변화량(∮500mm)
관 연장 (m) 체적 (m3) 10분 후 공기압 변화량
누수량 1.5 (ℓ/10min) 누수량 2.0 (ℓ/10min) 누수량 2.5 (ℓ/10min) 누수량 3.0 (ℓ/10min) 누수량 4.0 (ℓ/10min)
12 2.4 0.042 0.052 0.061 0.069 0.080
24 4.7 0.024 0.029 0.034 0.038 0.045
30 5.9 0.020 0.023 0.026 0.030 0.036
36 7.1 0.015 0.020 0.022 0.026 0.029
48 9.4 0.012 0.015 0.018 0.020 0.023
위 표 2에서 공기압 변화량(△P) 측정은 내부 압력이 0.3kg/㎠이 된 때부터 시작된다. 도 9a 내지 도 9d는 각각 공기압 변화량(△P)과 누수량(Y)의 관계를 나타낸 그래프이다. 각 그래프에서 누수량(Y)은 공기압 변화량(△P)의 2차 함수이다. 즉, 누수량(Y)과 공기압 변화량(△P)은 수학식 2와 같은 관계를 가진다.
아래의 표 3은 시험용 하수관로의 체적(V)에 따른 a, b의 값을 나타낸 것이고, 도 10은 이러한 상관관계를 그래프로 나타낸 것이다.
관 체적(V)에 따른 a값과 b값
관 체적(m3) a값 b값
0.42 34.363 2.4704
0.85 85.129 4.8649
1.27 150.11 8.7944
1.70 241.09 12.604
2.40 391.14 17.828
2.54 446.22 18.893
4.70 1264.90 31.492
5.90 1987.10 40.422
7.10 2986.80 45.842
9.40 4754.00 59.889
도 10을 참조하면, a와 체적(V)의 상관관계 및, b와 체적(V)의 상관관계는 각각 아래의 수학식 3과 같다.
a = 47.972V2 + 59.576V
b = 6.5856V
수학식 3을 수학식 2에 대입하면,
Y = (47.972V2 + 59.576V)·(△P)2 + (6.5856V )·(△P)
이 된다. 따라서, 누수량 Y는,
Y = △PㆍVㆍ{(47.972ㆍV + 59.576)ㆍ△P + 6.5856}
이 된다. 여기에서, 누수량(Y)은 10분 동안의 누수량이므로, t분 동안의 누수량(Y(ℓ/t))을 구하는 식은 다음과 같은 수학식 1이 된다.
Y = △PㆍVㆍ{(47.972ㆍV + 59.576)ㆍ△P + 6.5856}ㆍt/10
그러면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법을 하수관로에 적용하는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 도 2에 나타난 바와 같이, 에어 플러그(20)를 이용하여 하수관로(10)의 시험 구간(S)을 밀폐시킨다(S10). 에어 플러그(20)에 압축공기를 주입하여 에어 플러그(20)가 하수관로(10)에 밀착되도록 팽창시킨다.
한편, 하수관로(10)가 기존에 매설된 관로이면 에어 펄러그(20)를 설치하기 전에 하수관로(10) 내부를 준설하거나 세정할 수 있다. 또한, 기존 하수관로(10)인 경우에는 하수가 우회하도록 미리 조치를 취한다.
이어서, 시험 구간(S)의 공기압이 0.35kg/cm2가 되도록 압축공기를 주입하고, 공기압이 떨어져 0.3kg/cm2에 도달하면 공기압 변화량(△P)을 측정(S10)하기 시작한다. 소정 시간 경과 후, 바람직하게는 공기압 변화량(△P)을 측정(S10)하기 시작한 때부터 10분이 경과된 때의 공기압 변화량(△P)을 측정한다.
다음으로, 공기압 변화량(△P)을 수학식 1에 대입하여 누수량(Y)을 구하고, 누수량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)와 비교한다(S40). Q≥Y이면 시험 구간(S)의 하수관로()에 대하여 합격 판정(S41)을 내리고 시험을 종료한다(S42). 이에 비하여, Q<Y이면 시험 구간(S)의 하수관로(10)에 대하여 불합격 판정을 내린다(S46).
한편, 본 발명인 수밀시험 공법에서는 공기압 변화량(△P)을 이용하여 누수량(Y)을 구하는 과정과, 누수량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)과 비교하는 과정과, 하수관로(10)의 합격 여부를 사용자가 알 수 있도록 외부로 표시하는 과정이 컴퓨터 의 프로그램에 의해서 자동적으로 수행될 수 있다.
시험 구간(S)의 하수관로(10)가 불합격으로 판정되면, 시험 구간(S)을 각 권역별로 나누어 수밀시험을 하기 위하여 패커 로봇(50)을 시험 구간(S)에 투입한다(S50).
패커 로봇(50)은 카메라 유니트(51)를 이용하여 하수관로(10)를 관찰하며 시험 구간(S)을 주행한다. 패커 로봇(50)은 하수관로(10)의 이음부 또는 결함이 관찰되는 부위에서 정지한다(S60).
즉, 패커 로봇(50)은 하수관로(10)의 이음부 또는 결함이 관찰되는 부위에서 전,후방 패커(55a)(55b)를 팽창시켜 하수관로(10)에 밀착되도록 하고, 전,후방 패커(55a)(55b) 사이의 공간 즉, 시험 공간(12)에 압축공기를 주입한 후 공기압 변화량(△P)을 측정한다(S70).
이어서, 공기압 변화량(△P)을 수학식 1에 대입하여 누수량(Y)을 구하고(S80), 누수량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)와 비교한다(S90). Q≥Y이면 시험 공간(12)의 하수관로(10)에 대하여 합격 판정(S91)을 내린다. 이에 비하여, Q<Y이면 시험 구간(S)의 하수관로(10)에 대하여 불합격 판정을 내린다(S93). 공기압 변화량(△P)을 이용하여 누수량(Y)을 구하는 과정과, 누수량(Y)을 허용 기준 누수량(Q)와 비교하는 과정과, 하수관로(10)의 합격 여부를 사용자가 알 수 있도록 외부로 표시하는 과정이 컴퓨터의 프로그램에 의해서 자동적으로 수행될 수 있음은 전술한 바와 같다.
합격 여부의 판정이 완료되면, 다음 권역의 수밀시험을 위해서 패커 로봇 (50)을 다음 권역으로 이동시킨다(S100).
한편, 이상에서는 수밀시험 공법을 하수관로(10)에 적용하는 것을 예로 들어 설명을 하고 있으나, 상기 수밀시험 공법은 상수관 등 그 밖의 관로에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법 및 그에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 수밀시험에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
둘째, 공기압 변화량을 측정한 후, 공기압 변화량과 누수량의 상관관계를 이용하여 누수량을 간편하게 구할 수 있다.
셋째, 수밀시험을 위하여 물을 사용할 필요가 없다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. (a) 에어 플러그를 이용하여 하수관로의 시험 구간을 밀폐시키는 단계;
    (b) 상기 시험 구간의 내부에 소정 압력이 형성되도록 압축 공기를 주입한 후, 소정 시간 동안 공기압 변화량을 측정하는 단계;
    (c) 상기 공기압 변화량을 허용 기준치와 비교한 후, 공기압 변화량이 허용 기준치를 초과한 경우에 패커 로봇을 상기 시험 구간에 투입하는 단계;
    (d) 상기 패커 로봇을 시험 구간 내에서 주행시키면서 패커 로봇의 카메라 유니트를 이용하여 하수관로의 이음부 또는 결함을 찾아내는 단계;
    (e) 하수관로의 이음부 또는 결함이 발견되면 패커 로봇의 주행을 정지시키고 패커 로봇의 전,후방 패커를 팽창시킨 후, 전,후방 패커 사이에 압축 공기를 주입하여 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 측정하는 단계; 및
    (f) 일정 시간 동안의 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량과 허용 기준치를 비교하여 합격 여부를 판정하는 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계는,
    시험 구간의 공기압 변화량을 누수량으로 환산하고, 상기 누수량을 허용 기준치인 허용 기준 누수량과 비교하며,
    공기압 변화량을 누수량으로 환산하기 위해서 다음 식을 사용하는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법.
    Y = △PㆍVㆍ{ ( 47.972ㆍV + 59.576 )ㆍ△P + 6.5856 }ㆍt/10
    상기 식에서, Y : 누수량 (ℓ/t)
    t : 시험시간 (min)
    V : 시험 구간의 하수관 체적 (m3)
    △P : t분 동안 압력 변화량(kg/cm2)
  3. (a) 에어 플러그를 이용하여 하수관로의 시험 구간을 밀폐시키는 단계;
    (b) 상기 시험 구간의 내부에 소정 압력이 형성되도록 압축 공기를 주입한 후, 소정 시간 동안 공기압 변화량을 측정하는 단계;
    (c) 상기 공기압 변화량을 허용 기준치와 비교한 후, 공기압 변화량이 허용 기준치를 초과한 경우에 패커 로봇을 상기 시험 구간에 투입하는 단계;
    (d) 상기 패커 로봇을 시험 구간 내에서 주행시키면서 패커 로봇의 카메라 유니트를 이용하여 하수관로의 이음부 또는 결함을 찾아내는 단계;
    (e) 하수관로의 이음부 또는 결함이 발견되면 패커 로봇의 주행을 정지시키고 패커 로봇의 전,후방 패커를 팽창시킨 후, 전,후방 패커 사이에 압축 공기를 주입하여 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 측정하는 단계; 및
    (f) 일정 시간 동안의 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량과 허용 기준치를 비교하여 합격 여부를 판정하는 단계;를 포함하고,
    상기 (f) 단계는,
    전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 누수량으로 환산하고, 상기 누수량을 허용 기준치인 허용 기준 누수량과 비교하며,
    공기압 변화량을 누수량으로 환산하기 위해서 다음 식을 사용하는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법.
    Y = △PㆍVㆍ{ ( 47.972ㆍV + 59.576 )ㆍ△P + 6.5856 }ㆍt/10
    상기 식에서, Y : 누수량 (ℓ/t)
    t : 시험시간 (min)
    V : 시험 구간의 하수관 체적 (m3)
    △P : t분 동안 압력 변화량(kg/cm2)
  4. 삭제
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    시험 구간의 압력 변화량이 연산부에 입력되고, 연산부는 상기 식을 이용하여 누수량을 산출하며, 비교 판정부는 누수량을 허용 기준 누수량과 비교하여 하수관로의 합격 여부를 판정하고, 표시부는 합격 여부를 사용자가 알 수 있도록 표시하는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (b) 단계와 (e) 단계는,
    압축공기 공급 후 공기압이 0.3 kg/cm2로 떨어지면 압력 측정을 시작하는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법.
  7. (a) 에어 플러그를 이용하여 하수관로의 시험 구간을 밀폐시키는 단계;
    (b) 상기 시험 구간의 내부에 소정 압력이 형성되도록 압축 공기를 주입한 후, 소정 시간 동안 공기압 변화량을 측정하는 단계;
    (c) 상기 공기압 변화량을 허용 기준치와 비교한 후, 공기압 변화량이 허용 기준치를 초과한 경우에 패커 로봇을 상기 시험 구간에 투입하는 단계;
    (d) 상기 패커 로봇을 시험 구간 내에서 주행시키면서 패커 로봇의 카메라 유니트를 이용하여 하수관로의 이음부 또는 결함을 찾아내는 단계;
    (e) 하수관로의 이음부 또는 결함이 발견되면 패커 로봇의 주행을 정지시키고 패커 로봇의 전,후방 패커를 팽창시킨 후, 전,후방 패커 사이에 압축 공기를 주입하여 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 측정하는 단계; 및
    (f) 일정 시간 동안의 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량과 허용 기준치를 비교하여 합격 여부를 판정하는 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계는,
    시험 구간의 공기압 변화량을 누수량으로 환산하고, 상기 누수량을 허용 기준치인 허용 기준 누수량과 비교하며,
    상기 공기압 변화량과 누수량의 상관 관계를 구하기 위하여,
    (m1) 양단이 밀폐된 시험용 하수관로에 소정 수압이 형성되도록 물을 공급하는 단계;
    (m2) 상기 시험용 하수관로의 유출구를 개방하여 소정 크기의 누수 면적을 형성함으로써 소정 시간동안에 배출되는 물의 양을 측정하는 단계;
    (m3) 상기 물을 모두 외부로 배출한 후 압축공기를 시험용 하수관로에 주입하고, 상기 유출구를 개방하여 (m2) 단계에서와 동일한 누수 면적을 형성하여 소정시간 동안의 공기압 변화량을 측정하는 단계; 및
    (m4) 상기 시험용 하수관로의 체적과 누수면적을 각각 달리하여 상기 (m1) 단계 내지 (m3) 단계를 반복함으로써 공기압 변화량과 누수량의 상관관계를 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 하수관로의 수밀시험 공법.
  8. 삭제
  9. 하수관로의 수밀 시험 구간 또는 패커 로봇의 전,후방 패커 사이의 공기압 변화량을 이용하여 누수량을 연산하는 제1 기능;
    상기 누수량을 허용 기준 누수량과 비교하는 제2 기능; 및
    상기 누수량이 허용 기준 누수량 이하이면 합격을 표시하고, 누수량이 허용 기준 누수량을 초과하면 불합격을 표시하는 제3 기능;을 실현시키고,
    상기 제1 기능에서 공기압 변화량을 누수량으로 환산하기 위해서 다음 식을 사용하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램을 기록한 기록 매체.
    Y = △PㆍVㆍ{ ( 47.972ㆍV + 59.576 )ㆍ△P + 6.5856 }ㆍt/10
    상기 식에서, Y : 누수량 (ℓ/t)
    t : 시험시간 (min)
    V : 시험 구간의 하수관 체적 (m3)
    △P : t분 동안 압력 변화량(kg/cm2)
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