KR100711200B1 - 역ｊ형 탈기반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방수처리된 콘크리트 시공부위에서 발생하는 기포 및 수증기를 외부로 배출시키기 위한 탈기반에 관한 것으로서, 베르누이(Bernoulli) 정리를 응용하여 콘크리트 시공부위의 강제건조를 가능하게 하여 탈기능력을 극대화시키고, 강한 바람이 불 때 형성되는 부압에 의한 평면 지붕 방수층이 들뜸이나 날림(Wind Up-lift)을 방지하며, 통기관 내로 빗물이 유입되는 것을 방지하기 위해 통기관의 상단을 구부려 하향하도록 형성한 역J형 탈기반에 관한 것이다.

본 발명은 방수처리된 콘크리트 시공면에 설치되어 기포 및 수증기를 외부로 배출하는 탈기반에서, 상기 콘크리트 시공면위에 설치되는 중공형 지지부; 및 하단은 상기 지지부와 연결되고 상단은 구부러져 하향하도록 구성되며, 관경이 73.6mm인 통기관; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역J형 탈기반을 제공한다.

벤츄리 효과, 탈기반, 에어벤트

Description

역Ｊ형 탈기반{Reversed J shape air vent}

도1은 콘크리트에서 발생하는 수증기압에 의해 방수층이 파손되는 양상 및 탈기반의 작용에 대한 모식도이다.

도2는 베르누이 정리를 응용하여 본 발명에 적용한 과정의 개념도이다.

도3은 종래의 탈기반에 대한 모식도이다.

도4는 본 발명에 따른 역J형 탈기반의 사시도이다.

도5a는 탈기반 성능 시험장치의 사시도이다.

도5b는 탈기반 성능 시험장치로 탈기반의 탈기능력을 시험하는 내용을 모식적으로 도시한 것이다.

도6은 여러가지 탈기반의 탈기능력을 시험한 결과이다.

도7은 다양한 치수의 역J형 탈기반의 탈기능력을 시험한 시험결과 그래프이다.

본 발명은 방수처리된 콘크리트 시공부위에서 발생하는 기포 및 수증기를 외부로 배출시키기 위한 탈기반에 관한 것으로서, 베르누이(Bernoulli) 정리를 응용하여 콘크리트 시공부위의 강제건조를 가능하게 하여 탈기능력을 극대화시키고, 강한 바람이 불 때 형성되는 부압에 의한 평면 지붕 방수층이 들뜸이나 날림(Wind Up-lift)을 방지하며, 통기관 내로 빗물이 유입되는 것을 방지하기 위해 통기관의 상단을 구부려 하향하도록 형성한 역J형 탈기반에 관한 것이다.

콘크리트를 타설, 양생한 후 방수층을 시공할 때 콘크리트의 건조가 충분하지 않은 경우에는 도1의 (a)에 도시된 바와 같이 콘크리트에서 발생하는 수증기압에 의해 방수층이 볼록해지면서 파손될 우려가 있다. 상기한 바와 같은 방수층의 파손을 막기 위해서는 콘크리를 충분히 건조시킨 후 방수시공을 해야 할 것이나, 공기(工期)단축 및 견고하고 높은 품질의 방수층 시공을 위해서는 도1의 (b)에 도시된 바와 같이 탈기반을 설치하여 콘크리트에서 발생한 수증기를 외부에 배출하는 방법이 많이 이용되고 있다.

그러나, 종래의 탈기반은 단지 자연건조되는 수증기의 배출통로만 제공하였을 뿐, 강제건조 기능은 없었고, 강한 바람이 불어올 때에는 방수막 위에 형성되는 부(-)압에 대응하지 못하여 방수막이 뜰뜨거나 아주 날아가버리는 경우도 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 베르누이(Bernoulli) 정리를 응용하여 탈기성능을 극대화시키고, 강한 바람이 불 때 형성되는 부압에 대응하며, 우천시에도 관내로 빗물이 침투할 염려가 없는 탈기반을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 아울러, 다양한 관경의 탈기반에 대한 탈기능력을 시험하여 도출한 현장시공시의 최적 데이터를 이용하여 구성된 탈기반을 제공함에도 그 목적이 있다.

본 발명의 발명자는 가장 효과적인 탈기반을 개발하기 위해 여러가지 아이디어를 가지고 실험을 하던 중 도2의 (a)에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 바람을 불어 넣으면 유리컵의 물이 빨려 올라와서 강제 분출되는 현상에 주목하게 되었다.

도2의 (a)에 개략적으로 도시된 실험내용은 유체역학의 기본원리 중 베르누이(Bernoulli) 정리로 설명할 수 있다. 베르누이 정리는 점성을 무시할 수 있는 완전유체가 규칙적으로 흐르는 경우 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 항상 일정하므로, 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고, 반대로 유체의 속력이 감소하면 압력이 높아진다는 내용으로서, 횡방항의 관에 바람을 불면, 공기의 속력이 빨라져 상기 횡방향 관 내부의 압력이 감소하고, 물에 담근 종방향 관 내부의 압력은 상대적으로 높아지므로 상기 종방향 관의 공기가 횡방향 관으로 이동할 때 물이 빨려 올라가는 것이다. 이 때 불어주는 바람을 강하게 하면(즉, 유속을 빠르게 하면) 횡방향 관과 종방향 관의 압력차는 더 커지므로 더 많은 양의 물이 분출된다.

본 발명의 발명자는 위와 같은 현상을 건축 구조물 등의 방수구조에 적용하기 위해 도2의 (b)에 도시된 바와 같은 실험을 하였다.

즉, 바탕면에 물을 뿌리고 도시된 바와 같이 파이프를 세우고 투명필름의 가장자리를 바탕면과 실링처리하고, 상기 파이프와 투명필름이 만나는 부위도 실링처리하며 점착시킨 후 선풍기로 바람을 일으켜본 결과 도2의 (a)와 같이 바탕면에 뿌려진 물이 강제로 증발되는 현상을 관찰할 수 있었다.

그러나, 종래의 탈기반에서는 통기구 내부로 빗물 등이 유입되거나 오물이 투척되는 것을 막기 위한 덮개부가 필수적이었고, 상기 덮개부는 도3에 도시된 종형, 마름모형, 갓형, 팔랑개비형 등의 여러가지 형태로 구성되어 왔다.

상기 덮개부는 모두 외부 공기의 흐름을 차단하므로 종래의 탈기반에서는 외부에서 바람이 어떻게 불건 간에 베르누이 정리를 응용한 콘크리트 바탕면의 강제건조 효과를 기대하기 어려웠다. 즉, 종래의 탈기반은 상기 베르누이 정리와는 전혀 무관하다고 할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명자는 상기 베르누이 정리를 응용하여 바람이 불 때 적극적인 강제건조 효과가 발생하도록 하기 위해 도4에 도시된 바와 같은 역J형 탈기반(200)을 안출하게 된 것이다.

즉, 본 발명은 방수처리된 콘크리트 시공면에 설치되어 기포 및 수증기를 외부로 배출하는 탈기반에서, 상기 콘크리트 시공면위에 설치되는 중공형 지지부(220); 및 하단은 상기 지지부와 연결되고 상단은 구부러져 하향하도록 구성된 통기관(210); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역J형 탈기반(200)을 제공한다.

상기 통기관(210)의 상단이 구부러져 하향하도록 구성된 이유는 우천시 통기관(210) 내로 빗물이 들어가거나 상기 통기관(210) 내로 오물이 투입되지 않도록 한 것이다. 즉, 도3에 도시된 종래의 탈기반과 같이 종형의 덮개부를 두는 대신 적극적인 강제건조를 유도하는데 지장을 주지 않도록 구성하였다.

따라서, 상기 역J형 탈기반(200)을 이용하는 경우에는 콘크리트의 자연건조 이외에도 베르누이 정리를 응용한 강제건조 효과도 얻을 수 있음은 물론 바람이 아주 강하게 불어 방수막 위에 강한 부(-)압이 발생하더라도 방수막 자체가 들뜨거나 날아가는 대신 상기 역J형 탈기반(200)을 통한 수증기 증발 효과가 커지므로 방수막 시공상태의 유지에도 유리한 효과가 있다.

한편, 본 발명자는 종래의 탈기반과 상기 역J형 탈기반(200)의 탈기능력 비교하여 탈기능력의 차이를 가시화하고, 탈기성능 및 경제성 면에서 가장 유효 적절한 역J형 탈기반의 관경을 알아내기 위해 "탈기반 성능 시험장치"를 개발하였으며, 2006년 7월 14일자로 "탈기반 성능 시험장치 및 이를 이용한 탈기반 성능 시험방 법"을 발명의 명칭으로 하여 특허출원한 바 있다. (출원번호 : 10-2006-0066176)

도5를 참조하여 상기 탈기반 성능 시험장치(100) 및 탈기반 성능 시험방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 탈기반 성능 시험장치(100)는 시험박스(110), 흡기관(120) 및 풍속계(130)로 구성된다.

상기 시험박스(110)는 속이 비어있고 상면에는 탈기구(111) 및 흡기구(112)가 형성되어 있다. 상기 흡기관(120)은 관로가 형성되어 있는 부재로서 하단이 상기 흡기구와 연결된다. 외부의 공기가 상기 흡기관(120) 및 흡기구를 통해 시험박스에 유입되도록 구성된 것이다. 상기 풍속계(130)는 흡기관 내에 설치되어 유입되는 공기의 풍속을 측정하는 것으로서 도시된 예는 단위시간당 회전수를 측정하여 간편하게 유입공기의 풍속을 측정하도록 구성된 예이다.

위와 같은 탈기반 성능 시험장치(100)로 탈기반의 성능을 시험하는 방법은 다음과 같다.

(a)단계는 피실험 탈기반을 상기 탈기반 성능 시험장치(100)에 형성된 탈기구(111)와 연결시키는 단계이다.

(b)단계는 상기 피실험 탈기반과 일정 간격으로 배치된 송풍기(300)를 작동시켜 상기 피실험 탈기반 주변에 일정한 속도의 기류를 형성시키는 단계이다. 위에서 설명한 베르누이 정리에 따르면 상기 송풍기(300)에 의해 형성된 일정 속도의 기류에 의해 피실험 탈기반 주변의 기압은 낮아지므로 상기 시험박스(110) 내부의 공기가 상기 탈기구(111) 및 피실험 탈기반을 통해 외부로 배출되는 기류가 형성되는 것이다.

(c)단계는 상기 기류에 의해 상기 피실험 탈기반을 통해 배출되는 시험박스(110)의 공기량과 같은 양으로 상기 흡기관(120)을 통해 유입되는 공기의 유입속도를 측정하는 단계이다. 상기 (b)단계에서 상기 시험박스(110) 내부와 외부의 기압차에 의해 상기 피실험 탈기반을 통해 외부로 배출되는 기류가 형성되면서 상기 시험박스(110) 내부의 기압도 낮아지게 되므로 외부로부터 상기 흡기관(120) 및 흡기구(112)를 통해 유입되는 기류가 발생하므로 상기 흡기구(120) 내부의 풍속을 측정함으로서 피실험 탈기반의 성능(탈기능력)을 진단할 수 있는 것이다.

본 발명자는 상기 탈기반 성능 시험장치(100) 및 시험방법을 이용하여 상기 역J형 탈기반(200) 및 다양한 형태로 구성된 종래의 탈기반의 탈기능력을 비교하였다.(도6 참조) 시험에 사용된 시험박스는 36cm×75cm×10cm 크기로 제작된 것이며, 프로펠러가 장착된 회전형 풍속계(130) 및 디지털계수기(140)를 사용하였다. 송풍기(300)는 220V, 30W 송풍기 날개 개수 6개, 날개 크기 20cm인 것을 탈기반과 30cm 이격하도록 배치하여 시험하였다. 시험에 이용한 각 통기관의 관경은 150mm로 동일하게 하였고, 바람의 세기도 일정하게 맞추었다. 도6에 도시된 [회전수]는 회전형 풍속계(130)의 프로펠러가 10초에 회전하는 횟수를 디지털계수기(140)로 측정한 것이다. 시험 대상은 역J형 탈기반(200), 종형 탈기반, 팔랑개비형 탈기반 및 마름모 형 탈기반을 대상으로 하였다.

도6에 도시된 시험결과는, 강제 탈기능력면에서 상기 역J형 탈기반이 가장 우수하다는 것을 증명한다.

또한, 본 발명자는 상기한 바와 같은 탈기반 성능 시험장치 및 시험방법을 이용하여 다양한 치수의 역J형 탈기반(200)의 탈기능력을 측정하였다. 시험에 사용된 시험박스는 36cm×75cm×10cm 크기로 제작된 것이며, 프로펠러가 장착된 회전형 풍속계(130) 및 디지털계수기(140)를 사용하였다. 송풍기는 220V, 30W 송풍기 날개 개수 6개, 날개 크기 20cm인 것을 탈기반과 30cm 이격하도록 배치하여 시험하였다.

상기한 조건으로 행한 시험의 결과는 도7의 그래프에 도시된 바와 같다.

시험 결과를 보면 상기 통기관(210)의 관경이 73.6mm일 때를 기점으로 탈기성능의 향상률이 감소함을 알 수 있다. 상기 통기관(210)의 관경을 크게 할수록 탈기성능은 향상되나 탈기성능과 함께 경제성, 시공성을 종합적으로 고려하면, 상기 통기관의 관경을 70mm이상 80mm이하로 한정하는 것이 합리적이며, 관경이 73.6mm일때가 가장 바람직하다는 결론이 도출된다. 통기관의 관경이 73.6mm보다 작으면 탈기반의 탈기능력이 떨어지고, 관경이 73.6mm보다 크면 탈기능력이 향상되기는 하나 그 향상율이 낮고, 대신 통기관의 크기가 커짐으로서 탈기반 설치 시 점유공간이 커지고 큰 사이즈로 인해 운반 및 시공이 불편할 수 있으며, 제작시에 자재의 소요가 많아지므로 경제성이 떨어지기 때문이다.

한편, 상기 통기관(210)의 상단은 구부러져 하향하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 통기관(210)의 높이가 너무 낮으면 빗물이 바닥에서 튀겨 상기 통기관 내부로 들어갈 우려가 있다. 따라서, 상기 통기관(210)의 높이를 200mm이상 400mm이하로 제작하면 빗물의 침투가능성을 배제하면서, 경제성, 시공성면에서도 유리하 다.

또한, 상기 지지부(220)는 하면에 요철부(221)가 형성된 것을 사용하면 상기 지지부(220)가 콘크리트 시공면 위에 설치될 때 상기 콘크리트 시공면과 상기 지지부(220) 하면이 접하는 부위 이외에서는 모두 공기 유통이 가능하므로 탈기반의 탈기능력이 더욱 증진된다. (도4 참조)

아울러, 상기 지지부(220)의 상면은 엠보싱 처리를 하여 상기 지지부(220) 상면에 접착되는 방수막이 잘 붙도록 할 수 있다.

상기한 "역J형 탈기반"을 이용하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 베르누이 정리를 응용하여 콘크리트를 강제건조 시킴으로서 종래의 탈기반에 비해 탈기성능이 월등하게 향상된다.

둘째, 강한 바람이 불 때 방수막의 들뜸이나 날림을 방지할 수 있다.

셋째, 탈기성능, 경제성, 시공성을 모두 고려하여 최적화된 통기관의 직경(73.6mm) 및 높이를 제공한다.

넷째, 지지부의 하면에 요철부를 형성함으로서 탈기반이 콘크리트 바탕에 접하는 면을 최소화하고, 공기유통량을 늘릴 수 있으며, 상기 지지부의 상면은 엠보싱처리를 함으로써 방수막과의 접착력을 증대시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 방수처리된 콘크리트 시공면에 설치되어 기포 및 수증기를 외부로 배출하는 탈기반에서,

   상기 콘크리트 시공면위에 설치되는 중공형 지지부; 및

   하단은 상기 지지부와 연결되고 상단은 구부러져 하향하도록 구성되며, 관경이 73.6mm인 통기관; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역J형 탈기반.
3. 제2항에서,

   상기 통기관의 높이는 200mm이상 400mm이하인 것을 특징으로 하는 역J형 탈기반.
4. 제2항 또는 제3항에서,

   상기 지지부는 하면에 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 역J형 탈기반.
5. 제4항에서,

   상기 지지부는 상면이 엠보싱 처리된 것을 특징으로 하는 역J형 탈기반.

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