KR100925821B1 - 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재 및 그 연결방법 - Google Patents

허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재 및 그 연결방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재 및 그 연결방법에 관한 것으로, 물탱크 제조시 물탱크 내부를 향하는 박판 형상의 제 2 PP 판재(150); 상기 제 2 PP 판재 상면에 부착되는 우레탄 재질의 일정 두께를 갖는 신축판(140); 상기 신축판(140) 상면에 부착되는 박판 형상의 박판 형상의 제 1 PP 판재(130); 연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되고, 일정한 두께를 갖지며, 상기 제 1 PP판재(130) 상면에 부착되는 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120); 및 상기 신축판 상면에 접착되어, 물탱크 제조시 물탱크 외부를 향하는 박판 형상의 FRP 판재(110);를 구비하는 것을 특징으로 한다.
PP판재, 허니콤 구조, 신축판, 물탱크용 판재

Description

허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재 및 그 연결방법{WATER TANK PANEL EQUIPPED WITH HONEYCOMB STRUCTURE AND SHOCK-ABSORBING PLATE AND LINKING METHOD THEREOF}
본 발명은 물탱크용 판재 및 그 연결방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물탱크 내부의 강한 수압과 외부의 충격 등으로부터 안전하고 견고하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라 가벼워 시공성이 우수한 물탱크용 판재와 물탱크 시공시 다수의 물탱크용 판재를 연결하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수도물은 각 가정 또는 건물에 설치되는 저장소에 일정량이 저장되었다가 각 가정에 공급되고 있으며 이러한 저장소를 저수조 또는 물탱크라고 한다.
과거 연립주택이나 소형 건물 옥상에서는 합성수지로 이루어진 둥근 또는 원통형의 물탱크가 설치된 것을 많이 볼 수 있었으나 최근에는 물 사용량의 증가와 대형 건물의 증가로 물의 압력에 효과적으로 내구성을 유지하기 위하여 대용량의 물탱크가 요구되어 점차 이러한 둥근 또는 원통형의 물탱크는 감소하는 추세이다.
최초 대용량의 물탱크는 콘크리트를 사용하여 저수조를 만든 다음 내부에 방 수도장 처리한 것이 많이 사용되었으나, 이는 시멘트의 양생 기간을 고려하면 공사기간이 길며, 배부에 별도의 보강 수단이 없어 청소를 위하여 작업자가 활동할 수 있는 공간의 확보는 용이하나 도장의 들뜸, 또는 청소중에 도장이 벗겨지는 등의 문제점으로 장기간 사용시 유지 보수 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
이에, 최근에는 물탱크용 판재를 이어 물탱크를 제조하는 방법이 일반화되었다. 그러나, 다수의 물탱크용 판재를 이어 물탱크를 제조하는 경우 내부의 수압에 약하며, 내식성의 문제도 발생할 수 있다.
이에 내구성과 내식성이 뛰어난 물탱크용 판재의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 내구성과 내식성이 향상된 물탱크용 판재 및 이를 이용한 물탱크용 판재 연결방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재는 물탱크 제조시 물탱크 내부를 향하는 박판 형상의 제 2 PP 판재(150);
상기 제 2 PP 판재 상면에 부착되는 우레탄 재질의 일정 두께를 갖는 신축판(140);
상기 신축판(140) 상면에 부착되는 박판 형상의 박판 형상의 제 1 PP 판재(130);
연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되고, 일정한 두께를 갖지며, 상기 제 1 PP판재(130) 상면에 부착되는 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120);
상기 신축판 상면에 접착되어, 물탱크 제조시 물탱크 외부를 향하는 박판 형상의 FRP 판재(110);를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재는 물탱크 제조시 물탱크 내부를 향하는 박판 형상의 PP 판재(130);
연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되고, 일정한 두께를 가지는 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120)를 상기 PP 판재 상면에 부착한 다음, 상기 허니콤 구조의 내부에 우레탄(140)을 충진함으로써 이루어진 신축판; 및
상기 신축판 상면에 접착되어, 물탱크 제조시 물탱크 외부를 향하는 박판 형상의 FRP 판재(110);를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 연결방법의 일측면은 일측 방향으로 길게 절단된 3장의 PP 판재를 PP 용접하여 H빔(200)을 생성하는 단계;
상기 H빔 양측에 형성된 판재 삽입부(210)에 실리콘(220)을 도포하는 단계;
물탱크 제조시 물탱크 내부를 향하는 박판 형상의 제 2 PP 판재(150); 상기 제 2 PP 판재 상면에 부착되는 우레탄 재질의 일정 두께를 갖는 신축판(140); 상기 신축판(140) 상면에 부착되는 박판 형상의 박판 형상의 제 1 PP 판재(130); 연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되고, 일정한 두께를 갖지며, 상기 제 1 PP판재(130) 상면에 부착되는 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120); 상기 신축판 상면에 접착되어, 물탱크 제조시 물탱크 외부를 향하는 박판 형상의 FRP 판재(110);를 구비하는 물탱크용 판재(100) 2장을 상기 판재 삽입부(210)에 각각 삽입하는 단계; 및
상기 H빔(200)과 상기 물탱크용 판재(100)가 인접하는 부분을 PP 용접하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 연결방법의 일측면은 일측 방향으로 길게 절단된 3장의 PP 판재를 PP 용접하여 H빔(200)을 생성하는 단계;
상기 H빔 양측에 형성된 판재 삽입부(210)에 실리콘(220)을 충진하는 단계;
물탱크 제조시 물탱크 내부를 향하는 박판 형상의 PP 판재(130); 연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되고, 일정한 두께를 가지는 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120)를 상기 PP 판재 상면에 부착한 다음, 상기 허니콤 구조의 내부에 우레탄(140)을 충진함으로써 이루어진 신축판; 및 상기 신축판 상면에 접착되어, 물탱크 제조시 물탱크 외부를 향하는 박판 형상의 FRP 판재(110);를 구비하는 물탱크용 판재(100) 2장을 상기 판재 삽입부(210)에 각각 삽입하는 단계; 및
상기 H빔(200)과 상기 물탱크용 판재(100)가 인접하는 부분을 PP 용접하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 물탱크용 판재 내부에 허니콤 구조를 구비함으로써 판재 내외부로 가해지는 압력을 용이하게 분산시키며, 이에 더하여 신축판 을 구비함으로써 수압에 의한 충격을 흡수하여 판재의 변형이나 파손을 막아 내구성을 극대화하는 효과가 있다.
아울러, 알루미늄 재질의 허니콤 구조를 채택함으로써 단가의 상승 없이도 내구성이 뛰어난 물탱크용 판재의 제공이 가능하며, 경량소재의 신축판을 구비함으로써 내구성이 크게 향상되는 반면 무게의 증가분은 크지 않아 작업성을 훼손하지 않는다는 효과가 있다.
나아가, H빔 형태의 PP판재를 이용하여 두장의 물탱크용 판재를 연결함으로써 밀폐성을 극대화하며, 두 장의 판재 사이의 틈에 가해지는 압력을 용이하게 지탱할 수 있다는 효과가 있다.
이하에서는 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 구성을 상세히 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 결합관계를 나타내는 개념도이다.
도 1에 도시된 바에 의하면 맨 아래에 박판 형상의 제 2 PP 판재(150)를 깔고, 그 위에 신축판(140)을 접착제에 의해 접착하여 적층한 다음, 그 위에 다시 제 1 PP 판재(130)를 접착제를 이용하여 접착하여 적층한다. 다음, 그 위에 허니콤 판재(120)를 역시 접착제를 이용하여 접착하여 적층하고, 맨 위에 FRP 판재(110)로 마감한다. 접착제는 통상 에폭시 계열의 접착제가 이용되나, 특별히 제한을 두지 아니한다.
한편, 맨 아래의 제 2 PP 판재(150)는 물탱크용 판재(100)를 이용한 물탱크 제조시 물탱크의 내측면을 바라보게 된다. 따라서, FRP 판재(110)은 물탱크 제조시 물탱크의 외부를 향하게 됨은 당연하다.
물탱크용 판재는 내부의 수압에 얼마나 견딜 수 있는가 하는 내구성이 가장 중요한 특성 가운데 하나이다. 본 발명에서 충분한 내구성을 확보하기 위해 가장 중요한 구성요소는 허니콤 판재(120)와 신축판(140)이다.
우선, 허니콤 판재(120)에 대하여 살펴보면 육각형의 형상이 반복적으로 나타나므로 FRP 판재(110) 및 제 1 PP 판재(130)의 사이에서 압력을 용이하게 분산시킬 수 있다는 구조적 특성을 갖는다. 이에, 종래에도 허니콤 구조를 물탱크용 판재에 사용해 왔는데 이러한 종래기술에 의한 허니콤 구조는 물탱크의 조립시 방수성과 용접의 용이성을 확보하기 위해 PP, PE 또는 FRP와 같은 수지로 제조되는 것이 일반적이었다. 일부, 금속재질을 허니콤 구조에 사용한 예도 있으나, 스틸 또는 그 합금의 경우 강도가 높은 대신 대체로 밀도가 높아 무겁다는 단점이 있다. 물탱크용 판재의 무게는 물탱크 조립시 작업성을 헤치므로 치명적이다.
따라서, 본 발명에서는 허니콤 판재(120)의 재질로 저밀도로 가벼우면서 동시에 충분한 강도를 갖는 알루미늄 합금(Aluminium Alloy)을 채택하였다. 물론, 상기와 같은 조건을 만족하는 소재로는 티타늄, 듀랄루민 등도 있으나 기존에 사용되던 FRP나 PP, PE에 비하여 단가가 지나치게 높아 비현실적이다.
한편, 알루미늄 합금은 구리, 망간, 규소, 마그네슘, 아연의 함량에 따라서 다양하게 나눠지는데 다양한 알루미늄 합금을 이용하여 허니콤 구조를 만들고, 다시 이를 구비한 물탱크용 판재(100)를 제조하여 내구성 테스트를 한 결과, 알루미늄 합금 가운데 AL6061과 AL7075가 압출에 의한 박판 제조가 용이하므로 이를 이용하여 허니콤 구조를 제조하는 것이 쉽고, 또한 석출경화(Precipitation Hardening)되는 특성이 있어 높은 강도를 가질 수 있어 가장 적합한 것으로 결론을 내릴 수 있었다.
이와 같이 허니콤 판재(120)의 재질로 FRP 대신 AL6061 또는 AL7075를 채택할 경우, 종래의 FRP 재질의 경우에 비하여 크게 무게가 증가하지는 않으나 내압에 견디는 내구성은 크게 향상되었다.
한편, 제 1 PP 판재(130) 및 제 2 PP 판재(150)의 내부에 부착되는 신축판(140)은 바람직하게는 물탱크 내부의 수압에 의한 물탱크 판재의 팽창에 효과적으로 대응하기 위하여 충분한 탄력성을 갖는 우레탄을 그 재질로 하나, 일정한 두께를 갖는 판재의 제작이 간편한 스티로폼이나 폼 스폰지를 대용품으로 사용할 수도 있다.
종래기술에 의한 물탱크용 판재는 두장의 PP, PE판재 내부에 내구성 확보를위한 구조가 형성되는 것이 일반적이며, 충분한 강성을 갖는 재질로 이루어져 물탱크 내부의 수압에 매우 강하게 버티는 것이 일반적이었다.
그러나, 본 발명에 의한 물탱크용 판재(100)는 내부에 탄력성있는 신축판(140)을 구비함으로써 물의 출렁임이나 수압에 의한 변형시 신축판(140)의 탄력성에 의하여 그 압력이나 충격을 흡수하게 된다.
즉, 물탱크 내부에서 물의 출렁임이 발생하거나 또는 내부의 수압에 의하여 제 1 PP 판재(130) 또는 허니콤 판재(120), 그리고 가장 외측의 FRP 판재(110)에 압력이 가해질 때에, 어느 하나가 그 압력을 견디지 못한다면 균열이 발생하여 크게 파손되는 일이 발생할 수 있다. 탄력성이 없는 PP판재나 알루미늄 합금은 피로가 누적되면 파손될 수 있기 때문에 물탱크의 완성 후에도 유지보수의 필요성이 발생하곤 한다. 그러나, 물탱크의 내부에 탄력성있는 신축판(140)을 구비하면, 제 2 PP판재(150)에 가해지는 압력을 신축판(140)이 압력에 반대로 움직임으로써 상쇄하기 때문에 제 1 PP 판재(130) 및 허니콤 판재(120)로 압력을 전달되지 않도록 한다. 이에 의하여 완성된 물탱크의 내구성은 비약적으로 향상될 수 있다. 특히나, 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120)가 갖는 단점의 하나인 피로한계가 낮아 파손의 염려가 있다는 점을 이러한 신축판(140)에 의해 보완할 수 있다.
뿐만 아니라, 폼 스폰지나, 스티로폼, 우레탄과 같은 재질은 상대적으로 가벼워 무게의 증가분이 작업성을 헤치지 않는 정도이다. 즉, 그 두께에 비하여 무게의 증가분은 무시할 수 있는 정도이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 이 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 구성을 상세히 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 이 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 제조과정을 설명하는 개념도이다.
도 2에 도시된 바에 의하면, 우선 박판 형상의 PP 판재(130)를 깔고 그 위에 접착제를 이용하여 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120)를 접착한다. 이때, 허니콤 판재(120)는 연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되며 그 재질 기타의 특성과 관련해서는 일 실시예에서 설명한 바와 같다.
이후, 상기 허니콤 구조의 위에서 액상의 우레탄(140)을 부어 충진시킨다. 작업의 용이성을 감안할 때에 우레탄을 이용하는 것이 바람직하나, 폼 스폰지나 스티로폼을 잘라서 삽입하는 방법도 가능하다. 이와 같이 허니콤 판재(120) 내부에 우레탄(140)이 충진되어 하나의 신축판을 형성하게 된다.
일 실시예와 비교할 때, 부피가 절반으로 줄어들기 때문에 물탱크의 조립시 작업성이 향상되며, 알루미늄으로 이루어진 허니콤 판재(120)에 압력이 가해질 때 우레판(140)이 이를 직접 흡수하므로 허니콤 판재(120)가 파손되거나 변형되는 일이 줄어든다.
한편, 우레탄(140)이 충진된 허니콤 판재(120)의 상면에 접착제에 의하여 FRP 판재(110)를 접착함으로써 마감한다.
이하에서는 첨부하는 도면을 참조하여 상기와 같은 구조를 갖는 물탱크용 판재(100)의 연결방법을 살펴보기로 한다. 도 3은 본 발명에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 연결방법을 시계열적으로 나타내는 플로우차트이며, 도 4는 물탱크용 판재와 PP H빔을 연결하는 과정을 설명하는 참고도이다.
일반적으로 물탱크의 조립시 다수의 물탱크용 판재(100)를 연결함으로써 조립이 이루어지는데, 통상 다수의 판재를 연결한 다음 외부에 보강심재를 부착하는 방식으로 조립된다.
물탱크용 판재의 연결방법에 관한 종래기술로는 본 출원인의 특허등록번호 제871418호가 있는데, 상기 특허에 의할 경우 물탱크용 판재의 형상을 서로 엇갈리게 제조하여 이를 연결하는 방식을 채용하고 있다.
그러나, 이러한 종래기술에 의하면 비록 방수성과 조립 내구성은 확보할 수 있으나, 조립과정이 까다로와 시공시 시공자가 정확하게 시공하지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 물탱크용 판재의 모양이 각각 달라 판재 단가가 상승한다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명에서는 보강심재로 이용되는 H빔(H-Beam)의 형상에 착안하여 PP판재를 길게 세로로 잘라 3장의 판재를 만든 다음, 이를 도 4에 도시된 바와 같이 서로 직교하도록 세워 PP용접함으로써 H빔(200)을 제조한다(S110).
한편, 제조된 H빔(200)의 양측면에 형성된 판재 삽입부(210) 내측면에 실리콘(220)을 얇게 도포한다(S120).
이후, 상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 물탱크용 판재(100) 2장을 도 4의 (b)와 같이 H빔(200)의 양측면 판재 삽입부(210)로 끼워넣는다(S130). 물탱크 내부의 물이 외부로 새어나가려면 판재 삽입부(210)와 물탱크용 판재(100)의 틈새로 새어야 하는데, 그 틈새가 ㄷ형상을 이루면서 실리콘이 넓게 도포되어 있어 밀폐성이 일차로 확보된다.
다음, 상기 H빔(200)과 상기 물탱크용 판재(100)가 인접하는 부분을 PP 용접(230)하여 밀폐성을 이차로 확보한다(S140).
상기에서 설명한 바와 같이 물탱크용 판재를 연결하면, 물탱크 내부의 수압에 의해 판재 사이의 틈이 벌어지지 않도록 H빔(200)이 지탱하므로 내구성이 향상된다는 효과가 있다.
이상 몇가지의 실시예를 들어 본 발명을 상세히 살펴보았으나, 본 발명은 이러한 실시예에 국한되어 해석되지 아니하며 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범위 내에서 자유롭게 변형, 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 제조과정을 설명하는 개념도,
도 2는 본 발명의 이 실시예에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 구조를 설명하는 개념도,
도 3은 본 발명에 의한 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 연결방법을 시계열적으로 나타내는 플로우차트,
도 4는 물탱크용 판재와 PP H빔을 연결하는 과정을 설명하는 참고도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 물탱크용 판재
110 : FRP 판재 120 : 허니콤 판재
130 : 제 1 PP 판재 140 : 신축판
150 : 제 2 PP 판재
200 : PP H빔
210 : 판재 삽입부 220 : 실리콘
230 : PP 용접부위

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. PP(Poly-Propylene) 판재를 이용하여 H빔(200)을 제작하는 단계;
    상기 H빔 양측에 형성된 판재 삽입부(210)에 실리콘(220)을 도포하는 단계;
    물탱크 제조시 물탱크 내부를 향하도록 설치되는 박판 형상의 제 2 PP 판재(150); 상기 제 2 PP 판재 상면에 부착되는 우레탄 재질의 일정 두께를 갖는 신축판(140); 상기 신축판(140) 상면에 부착되는 박판 형상의 제 1 PP 판재(130); 연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되고, 일정한 두께를 가지며, 상기 제 1 PP판재(130) 상면에 부착되는 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120); 상기 허니콤 판재(120) 상면에 접착되어, 물탱크 제조시 물탱크 외부를 향하도록 설치되는 박판 형상의 FRP(Fiber-glass Reinforced Plastic) 판재(110);를 구비하는 물탱크용 판재(100) 2장을 상기 판재 삽입부(210)에 각각 삽입하는 단계; 및
    상기 H빔(200)과 상기 물탱크용 판재(100)가 접하는 부분을 PP 용접하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 연결방법.
  8. PP(Poly-Propylene) 판재를 이용하여 H빔(200)을 제조하는 단계;
    상기 H빔 양측에 형성된 판재 삽입부(210)에 실리콘(220)을 도포하는 단계;
    물탱크 제조시 물탱크 내부를 향하도록 설치되는 박판 형상의 PP 판재(130); 연속된 육각형 형상을 갖는 허니콤(Honeycomb) 구조가 수직으로 형성되고, 일정한 두께를 가지는 알루미늄 합금 재질의 허니콤 판재(120)를 상기 PP 판재 상면에 부착한 다음, 상기 허니콤 구조의 내부에 우레탄(140)을 충전함으로써 이루어진 신축판; 및 상기 신축판 상면에 접착되어, 물탱크 제조시 물탱크 외부를 향하도록 설치되는 박판 형상의 FRP 판재(110);를 구비하는 물탱크용 판재(100) 2장을 상기 판재 삽입부(210)에 각각 삽입하는 단계; 및
    상기 H빔(200)과 상기 물탱크용 판재(100)가 접하는 부분을 PP 용접하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 허니콤 구조 및 신축판을 구비한 물탱크용 판재의 연결방법.
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