KR101355202B1 - 관 비굴착 보수장치 및 이에 사용되는 보수부재, 이를 이용한 관 비굴착 보수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관 비굴착 보수장치에 관한 것으로서 컵 구조로 된 제 1실린더와 외주연의 직경이 상기 제 1실린더의 내주연에 대응되며 상기 제 1실린더와 대향하여 삽입되는 컵 구조로 된 제 2실린더로 구성되는 실린더몸체;와 일단은 상기 제 1실린더에 고정되고 타단은 상기 제 2실린더에 고정되어 상기 제 2실린더가 제 1실린더에 삽입된 상태로 피스톤 왕복운동 하도록 제어하는 에어숍업쇼바;와 상기 실린더몸체의 일측면에 형성되는 에어주입구;와 상기 실린더몸체의 측면을 감싸며 상기 에어주입구와 연통하는 튜브;와 상기 튜브의 외주연을 감싸도록 배치되는 보수부재; 및 상기 실린더몸체의 양끝단에 각각 결합되며 이송바퀴, LED램프 및 레이저포인터를 구비하는 회전장치를 포함하여 보수부재를 관의 내주연에 가압하는 수단인 튜브에 공급되는 에어를 실린더몸체의 수축 및 팽창 작용에 기해 튜브의 팽창과 수축을 제어가 가능하므로 별도의 에어펌프 등의 구성이 제거되며, 섬유 펠트 및 포직에 의해 상재하중 등에 대한 내하력이 향상되며 연약지반 등에 있어 관 변형에 대한 수용성이 향상되고 프라이머로 액상 폴리에스테르 수지에 충진재를 첨가함으로써 경화시 밀실한 구조를 제공하여 수밀성이 향상되고, 열차단에 따른 시공후 열변형에 의한 부재의 탈리가 방지될 수 있는 관 비굴착 보수장치 및 이에 사용되는 보수부재, 이를 이용한 관 비굴착 보수공법에 관한 것이다.

Description

관 비굴착 보수장치 및 이에 사용되는 보수부재, 이를 이용한 관 비굴착 보수공법{PIPE REPAIRING DEVICE AND MATERIAL USED THEREOF AND METHOD OF REPAIRING PIPE WITH USE THEREOF}

본 발명은 관 비굴착 보수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하자가 발생한 관의 내주연에 지수 및 보강을 위한 관 비굴착 보수장치에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 매설되어 있는 각종 상.하수관 등은 시간이 지남에 따라 크랙 등이 발생되어 관 외부로 유동하는 하수 등이 유출되어 토양, 지하수를 오염시키는 등 문제가 유발된다.

이와 같이, 크랙 등의 하자가 발생한 관을 보수함에 있어서, 비굴착 보수 공법을 이용하는데, 비굴착 보수 공법은 땅을 굴착하지 않고 하자가 발생한 관에 보수.보강 부재를 부착시킴으로서 하자가 발생한 관을 보수 및 보강하는 공법을 말한다.

상기 비굴착 보수 공법은 일반적으로 프라이머에 펠트를 함침하여 형성되는 보수.보강 부재를 하자가 발생한 관의 내주연에 부착하는 것으로 이러한 보수.보강 부재를 관의 내주연에 부착할 시에는 무인 보수.보강 장치가 이용되는 바, 일 예로 특허출원 제2001-72697호에서는 무인 보수.보강 장치를 매설된 관에 투입하여 무인 보수.보강 장치를 감싸는 형태로 장착되는 시트를 구성하되, 상기 시트는 폴리에스터 펠트 및 폴리에스테르 수지를 사용하여 함침함으로써 상기 시트가 하자가 발생된 관의 내주연에 부착이 되도록 하는 기술을 제시한다.

그러나, 이러한 기술들에 있어 외부온도변화에 기해 콘크리트 재질의 관과 수지재질의 시트사이에서 열팽창계수의 차에 기해 시트에 크랙이 발생하거나, 관의 내주연에서 시트가 들뜨는 현상이 발생되므로 결국 누수가 발생하고, 취성적으로 파괴가 발생되며, 이러한 취성적인 거동에 기해 연약지반 등에 매설된 관의 경우 부등침하 등 변형에 기해 보수.보강 부재와 관 간에 취약부가 형성되는 문제가 있다.

대한민국 특허출원 제2001-72697

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 관으로부터 열전달이 차단되어 온도변화에 따른 크랙, 들뜸이 발생하지 않으며, 강도 및 연성이 보강되어 내구성이 향상되고, 관의 내주연에서 부착이 용이하고 견고한 관 비굴착 보수장치 및 이에 사용되는 보수부재, 이를 이용한 관 비굴착 보수공법을 제공하고자 함이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치는 컵 구조로 된 제 1실린더와 외주연의 직경이 상기 제 1실린더의 내주연에 대응되며 상기 제 1실린더와 대향하여 삽입되는 컵 구조로 된 제 2실린더로 구성되는 실린더몸체;와 일단은 상기 제 1실린더에 고정되고 타단은 상기 제 2실린더에 고정되어 상기 제 2실린더가 제 1실린더에 삽입된 상태로 피스톤 왕복운동 하도록 제어하는 에어숍업쇼바;와 상기 실린더몸체의 일측면에 형성되는 에어주입구;와 상기 실린더몸체의 측면을 감싸며 상기 에어주입구와 연통하는 튜브;와 상기 튜브의 외주연을 감싸도록 배치되는 보수부재; 및 상기 실린더몸체의 양끝단에 각각 결합되며 이송바퀴, LED램프 및 레이저포인터를 구비하는 회전장치를 포함하는 이 특징이다.

또한 상기 회전장치는 베어링 구조로 구성되어 내륜은 상기 실린더몸체에 고정되고 외륜은 상기 이송바퀴에 고정되는 것이 특징이다.

한편, 관 비굴착 보수장치에 사용되는 상기 보수부재로써, 상기 보수부재는 하자가 발생한 관의 내주연에 접하는 접착시트와; 상기 접착시트에 도포되며 액상 폴리에스테르수지에 경화재 및 충진재가 첨가된 프라이머와; 상기 프라이머에 함침되는 유리섬유로 구성되는 것이 특징이다.

아울러 상기 보강시트 상부에는 마감시트가 구성되며, 상기 마감시트는 유리섬유 포직 인 것이 특징이다.

또한, 충진재로 광물분말과 세라믹나노분말이 포함되되, 광물분말은 송이분말 또는 현무암분말이며, 세라믹나노분말은 규산마그네슘 또는 카올린인 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 프라이머는 액상 폴리에스테르수지 100중량부에 대해 광물분말 15 내지 30중량부, 세라믹나노분말 5 내지 20중량부를 포함하되, 소듐 실리코네이트가 1내지 5중량부가 더 포함되는 것이 특징이다.

한편 관 비굴착 보수공법으로는 관 비굴착 보수장치를 관 내부 하자부분에 배치하는 단계와; 실린더몸체의 수축을 통해 튜브를 팽창시켜 보수부재를 하자부분에 부착하는 단계; 상기 관 비굴착 보수장치로부터 보수부재를 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 관 비굴착 보수장치 및 이에 사용되는 보수부재, 이를 이용한 관 비굴착 보수공법은 보수부재를 관의 내주연에 가압하는 수단인 튜브에 공급되는 에어를 실린더몸체의 수축 및 팽창 작용에 기해 튜브의 팽창과 수축을 제어가 가능하므로 별도의 에어펌프 등의 구성이 제거되는 장점이 있다.

또한, 섬유 펠트 및 포직에 의해 상재하중 등에 대한 내하력이 향상되며 연약지반 등에 있어 관 변형에 대한 수용성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 프라이머로 액상 폴리에스테르 수지에 충진재를 첨가함으로써 경화시 밀실한 구조를 제공하여 수밀성이 향상되고, 열차단에 따른 시공후 열변형에 의한 부재의 탈리가 방지될 수 있는 장점이 있다.

또한, 액상 폴리에스테르, 경화재 및 접착시트가 상온에서 반응하에 접착이 이루어짐으로서 하자가 발생한 관에 부착이 용이하며 견고한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 관 비굴착 보수장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치가 관에 적용되는 예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일구성인 회전장치의 일 실시 예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치의 실시 예를 나타내는 도면.
도 5는 관 비굴착 보수부재를 나타내는 분해사시도.
도 6은 도 4에 도시된 관 비굴착 보수부재가 하자가 발생한 관의 내주연에 부착된 상태를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 관 비굴착 보수장치 및 이에 사용되는 보수부재, 이를 이용한 관 비굴착 보수공법을 나타내는 블록도.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 관 비굴착 보수장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치가 관에 적용되는 예를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 구성인 회전장치의 일실 예를 나타내는 도면이다. 또한 도 4는 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치의 실시 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 관 비굴착 보수부재를 나타내는 분해사시도이고며, 도 6은 도 5에 도시된 관 비굴착 보수부재가 하자가 발생한 관의 내주연에 부착된 상태를 나타내는 단면도이다. 또한 도 7은 본 발명의 관 비굴착 보수장치 및 이에 사용되는 보수부재, 이를 이용한 관 비굴착 보수공법을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 관 비굴착 보수장치는 도 1에서 보는 바와 같이 제 1실린더(112)와 외주연의 직경이 상기 제 1실린더(112)의 내주연에 대응되며 상기 제 1실린더(112)와 대향하여 삽입되는 컵 구조로 된 제 2실린더(114)로 구성되는 실린더몸체(110)와, 일단은 상기 제 1실린더에 고정되고 타단은 상기 제 2실린더(114)에 고정되어 상기 제 2실린더(114)가 제 1실린더(112)에 삽입된 상태로 피스톤 왕복운동 하도록 제어하는 에어숍업쇼바와 상기 실린더몸체(110)의 일측면에 형성되는 에어주입구(116)와, 상기 실린더몸체(110)의 측면을 감싸며 상기 에어주입구(116)와 연통하는 튜브(130)와 상기 튜브(130)의 외주연을 감싸도록 배치되는 보수부재와 상기 실린더몸체(110)의 양끝단에 각각 결합되며 이송바퀴, LED램프 및 레이저포인터를 구비하는 회전장치를 포함하여 구성됨에 특징이 있다.

구체적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실린더몸체(110)는 제 1실린더(112)에 제 2실린더(114)가 삽입되도록 구성되며 실린더몸체(110)의 내부에 마련된 에어숍업쇼바(120)가 수축 또는 팽창함에 따라 상기 제 1실린더(112)에 일부가 삽입되어 수축 및 팽창되는 제 2실린더(114)에 의해 실린더몸체(110)의 외주연을 감싸는 튜브(130)의 수축 또는 팽창의 제어가 가능하도록 할 수 있게 된다.

이때, 상기 제 1실린더(112)의 내주연과 제 2실린더(114)의 외주연에는 오링(도면 미도시)을 구성하여 제 1실린더(112)에 삽입되는 제 2실린더(114)의 수축 또는 팽창 시 공기가 외부로 누출 되지 않도록 구성함이 바람직하다.

한편 본 명세서 전체에서 실린더몸체(110)의 수축이라 함은 에어숍업쇼바(120)가 수축하여 제 1실린더(112)에 삽입되는 제 2실린더(114)를 당겨 튜브(130)를 팽창시키는 것을 의미하는 것이고, 실린더몸체(110)의 팽창이라 함은 에어숍업쇼바(120)가 팽창하여 제 1실린더(112)에 삽입되는 제 2실린더(114)를 밀어 튜브(130)를 수축시키는 것을 의미하는 것이다.

일례로, 상기 실린더몸체(110)가 수축하게 되면 실린더몸체(110) 내부 공간이 축소되고 실린더몸체(110) 내부에 저장된 공기가 에어주입구(116)를 통해 튜브(130)로 이동되어 튜브(130)가 팽창하게 되고, 상기 실린더몸체(110)이 팽창하게 되면 상술한 바와 반대의 원리로 상기 튜브(130)가 수축되면서 에어주입구(116)를 통해 튜브(130)에 채워졌던 공기가 실린더몸체(110) 내부로 이동하게 되게 된다.

한편, 상기 튜브(130)의 외주연에는 이하에서 구체적으로 설명하게 될 관 보수부재(200)가 감싸지도록 배치시키고 튜브(130)의 팽창에 의하여 관(1)의 내주연에 상기 보수부재(200)가 가압되도록 하고, 또한 관(1)의 노후로 관(1) 내주연에 굴곡이 형성되더라도 튜브(130)의 변형성에 기해 관 보수부재(200)가 굴곡이 형성된 관(1)의 내주연에 견고하게 부착될 수 있게 된다.

그러므로 본 발명에서는 튜브(130)를 팽창 또는 수축시키기 위한 별도의 에어펌프 및 에어관 등의 구성이 불필요하게 되는데, 이는 실린더 형의 실린더몸체(110)의 구조가 수축 또는 팽창됨에 의해 다양한 사이즈의 관 직경에 맞게 튜브(130)를 팽창시켜 보수부재(200)를 관(1)의 내주연에 가압할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 실린더몸체(110)의 양끝단에는 이송바퀴(146), LED램프(142) 및 레이저포인터(144)를 구비하는 회전장치(140)가 구성된다.

상기 이송바퀴(150)는 관(1)의 내주연에 접지하여 상기 관 비굴착 보수장치(100)의 이송이 가능토록 배치되는 것으로 본 실시 예에서는 관 비굴착 보수장치(100)의 전, 후방에 각각 두개씩 구성되는 예를 제시하였으나 본 발명에서는 이에 한정되는 것은 아니며 관 비굴착 보수장치(200)의 이송이 가능하도록 구성되는 것이라면 이송바퀴(250)의 위치 및 개수는 제한되지 않는다.

도면에 도시된 바는 없으나 상기 이송바퀴(250)는 이송바퀴(250)에 자체적인 동력원이 마련될 수도 있으며, 또한 별도의 견인장치(도면 미도시)에 의해 관 비굴착 보수장치(200)가 수동으로 이송가능 하도록 구성할 수도 있음은 당연하다.

한편, 상기 회전장치(140)는 상기 튜브(130)가 팽창하여 관(1)의 내주연을 가압하게 됨에 따라 상기 이송바퀴(146)의 소폭 상승을 유발하여 이송바퀴(146)의 접지력이 감소시키게 되고 아울러 실린더몸체(110)는 튜브(130)가 팽창하여 관(1)의 내주연을 가압하는 과정에서 회전력이 발생되고 발생된 회전력은 이송바퀴(146)에 전가되어 접지력이 감소된 이송바퀴(146)가 접지면을 이탈하여 돌아가게 될 수 있게 되어 이송바퀴(146)를 통한 관 비굴착 보수장치의 이송 불능 상태가 된다.

이를 방지하기 위해 도 3에서는 본 발명의 일 실시 예로써, 상기 회전장치(140)를 베어링 구조로 구성하여 내륜(147)에 실린더본체(110)가 결합되고 외륜(148)에 이송바퀴(146)가 결합 되도록 하여 상기 튜브(130)가 팽창하여 관(1)의 내주연을 가압하게 됨에 따라 상기 이송바퀴(146)의 접지력이 감소 및 실린더몸체(110)가 회전하게 되더라도 상기 회전장치(140)가 베어링 구조로 구성되어 이송바퀴(146)의 접지 방향을 유지할 수 있으므로 보수작업 후 관 비굴착 보수장치(100)의 원활한 이송이 가능할 수 있게 된다.

이때, 상기 이송바퀴(146)에 무게 추 등을 구비하여 튜브(130)의 팽창에 기하여 이송바퀴(146)의 소폭상승시 접지방향을 유지할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

그러므로 관 보수부재(200)를 가압하여 관(1)의 내주연에 부착시키는 공정이 끝난 후에 상기 튜브(130)의 수축과 더불어 관 비굴착 보수장치(200)를 회전시킴에 따라 관 보수부재(200)와 관 비굴착 보수장치(200)의 분리가 원만히 이루어질 수 있게 된다.

본 실시 예에서는 회전장치(140)가 볼베어링 구조로 된 것을 제시하였으나 본 발명에서는 그 밖에도 다양한 베어링 구조가 적용될 수 있음은 물론이고 상기 실린더몸체(110)와 이송바퀴(146)가 연동되지 않도록 하기 위한 다양한 구성이 적용될 수 있음은 자명한 바이다.

또한 상기 회전장치(140)에는 LED램프(142)와 레이저포인터(144)가 구성되게 되는데, 이는 관(1)의 하자부분(C, C1)을 정확하게 찾기 위한 수단인 것으로, LED램프(142)의 조명에 의하여 어두운 관(1)내부의 하자부분(C, C1)을 파악할 수 있게되고, 이에 더하여 레이저포인터(144)에 의한 정확한 하자부분(C, C1)의 표시를 통해 사용자로 하여금 정밀한 관 보수시공이 가능할 수 있게 된다.

이에 더하여, 본 발명에서는 도면에 도시된 바는 없으나 관 비굴착 보수장치(100)에는 관로(1)의 내부 상태를 파악할 수 있는 카메라와, 이동하는 관로의 내부를 정리하는 분무장치 및 상기 관로 내 돌출물을 제거하는 제거수단이 더 구비될 수 있다.

또한 도면에 도시된 바는 없으나, 상기 관 비굴착 보수장치(100)는 실린더본체(110)와 튜브(130)사이에 고무보다 가벼운 재질인 타포린(Tarpaulin) 소재의 매트릭스를 더 구성할 수 있는데, 이는 대형관로의 내경에 맞춰 고무소재의 튜브(130)만을 구성하는 경우보다 자중을 현저히 줄일 수 있어 시공용이성이 있으며, 또한 에어압의 경우도 대구경에 맞춰 고무소재의 튜브(130)만을 구성하는 경우보다 훨씬 적은 에어압을 요하므로 에너지면에서도 유리한 장점이 있다.

이하에서는 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치의 다양한 실시 예를 설명한다.

우선 도 4a에서는 소형관로에 관 비굴착 보수장치(100)가 관로(1) 상에 투입되어 관(1)의 하자부분(C, C1)을 보수하는 예를 나타낸 것으로, 상기 관 비굴착 보수장치(100)를 LED램프(142) 및 레이저포인터(144)를 통해 하자부분(C, C1)에 대한 위치를 선정한 후 하자부분(C, C1)에 관 보수부재(200)가 대응되도록 유동시킨다.

이때 사용자는 상기 보수장치(100)에 장착된 카메라(도면에 도시되지 않음)가 촬영하여 전송한 화면을 통해 관(1)의 상황을 파악함과 더불어 LED램프(142) 및 레이저포인터(144)의 표시 등에 의해 정밀한 하자부분(C, C1)의 위치를 제공받을 수 있게 된다.

그 후, 도면에 도시된 바와 같이 관 보수부재(200)의 위치를 하자부분(C, C1)에 대응되도록 배치시킨 후 상술하였던 에어숍업쇼바(120)의 수축에 의한 튜브(130)의 팽창에 기해 하자부분(C, C1)이 포함된 관(1)의 내주연에 상기 관 보수부재(200)를 가압함으로써 하자부분(C, C1)이 포함되는 관(1)의 내주연에 관 보수부재(200)가 부착되고 이후, 끝으로 튜브(130)를 수축시켜 튜브(130)와 관 보수부재(200)를 분리시킨다.

도 4b 내지 4c에서는 다양한 사이즈로 구성될 수 있는 관(1)의 내경에 따라 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치(100)가 다양하게 적용되는 예를 나타낸 것으로, 특히 도 4b는 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치가 중형관로에 적용되는 것을 나타낸 것이고, 도 4c는 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치가 대형관로에 적용되는 것을 나타낸 것으로, 도면에서 보는 바와 같이 상기 관 비굴착 보수장치(100)가 하자부분(C, C1)에 도달한 후, 관(1)의 내경에 상기 관 보수부재(200)가 밀착할 수 있도록 에어숍업쇼바(120)가 수축함으로써, 그에 따른 실린더몸체(110)의 수축 및 튜브(130)의 팽창에 기해 관 보수부재(200)가 관 하자부분(C, C1)이 포함되는 관(1)의 내경에 밀착되는 것을 나타낸 것이다.

그러므로 본 발명에 따른 관 비굴착 보수장치(200)는 다양한 사이즈로 구성될 수 있는 관(1)의 내경에 따라 적절히 대응 할 수있도록 구성하여 기존에 관(1)의 내경 별로 마련되야 하는 관 비굴착 보수장치에 비하여 경제성과 작업성 및 취급성이 우수한 것이 특징이다.

본 발명의 관 보수부재(200)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 하자가 발생한 관의 내주연에 접하는 접착시트(210)와, 상기 접착시트(210)에 도포되며 액상 폴리에스테르수지(221)에 경화재(222) 및 충진재(223)가 첨가된 프라이머(220)와, 상기 프라이머(220)에 함침되는 보강시트(230)로 구성되어 상기 접착시트와 상기 프라이머가 상온에서 반응을 하여 하자가 발생한 관에 부착이 용이하고 견고하며, 보강시트(230)에 의해 그 강성 및 연성이 보강되는 보수부재에 관한 것이다. 본 발명의 관 보수부재(200)에 있어 보수라함은 보수 및 보강을 통칭하는 개념으로 하자가 발생된 관에 부착되어 보수는 물론 유리섬유로 구성되는 보강시트(230) 등에 의해 강성 및 연성이 보강되는 것이다.

상기 접착시트(210)는 프라이머(220)를 구성하는 액상 폴리에스테르수지(221)와 상온에서 반응을 함으로써 액화되면서 하자가 발생한 관의 크랙부분에 충진이 되는 것이며, 시간이 경과하여 경화됨에 의해 상기 프라이머(220)의 작용에 더하여 본 부재(200)가 관의 내주연에 견고하게 부착이 되도록 하는 것이다.

상기 프라이머(220)는 액상 폴리에스테르수지(221)에 경화재(222) 및 충진재(223)를 첨가하는 구성으로 이하에서 설명할 보강시트(230)를 함침한 상태에서 상기 접착시트(100)에 적층 및 부착을 하는 구성에 해당하는 것이다.

상기 프라이머(220)는 상기 액상 폴리에스테르수지(221)에 경화재(222)가 첨가된 것으로 상기 보강시트(230)를 함침하는 경우 상기 경화재(222)의 작용에 기해 상기 액상 폴리에스테르수지(221)가 경화되면서 상기 보강시트(230)가 하자가 발생한 관의 내주연에 부착이 되도록 하는 것이다. 이렇게 액상 폴리에스테르수지(221)를 경화재(222)를 이용하여 상온에서 경화시킴에 의해 별도의 가열기구 등이 필요가 없게 되어 관의 내주연에서 하자의 비굴착 보수가 용이하게 되는 것이다.

또한, 상기 프라이머(220)는 상기 액상 폴리에스테르수지(221)를 주제로 하여 충진재로 광물분말, 세라믹나노분말이 포함되도록 함에 특징이 있다.

상기 충진재(223)로서 다공성구조의 광물분말이 첨가됨으로써 콘크리트로 구성된 관거와 열팽창계수가 유사하고, 다공에 기해 흡열이 되므로 관거로부터의 열전달이 차단되어 열팽창계수의 차이로 인한 시공후 부착력이 저하되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다. 이에 더하여 광물분말이 형성된 다공에 폴리에스테르수지(221)가 충진되어 이질의 재질간의 부착력도 강화된다.

상기 광물분말은 현무암 분말 또는 송이 분말인 것이 바람직하다. 특히 현무암 분말의 경우 기계적 강성이 높아 상기 프라이머(220)에서 프레임으로서 기능을 수행하게 되며, 여기에 상기 세라믹 나노분말이 간극을 충진시킴으로써 견고하고 밀실한 구조가 제공될 수 있는 것이다.

또한, 상기 프라이머(220)에는 세라믹나노분말을 더 배합함으로써 다공성구조의 광물분말 간을 밀실하게 충진하여 견고한 구조가 제공되도록 하는 것이다.

바람직하게는 상기 세라믹나노분말은 규산마그네슘 또는 카올린인 것이 타당하다. 상기에서 언급한 바와 같이 상기 세라믹나노분말의 경우는 광물분말에 의해 형성되는 간극에 충진됨으로써 밀실한 접착층을 형성하도록 하는 것이며, 특히 상기 세라믹나노분말은 열팽창계수가 낮아 열차단 기능을 프라이머(220)에 부여하기 위한 것으로, 이렇게 세라믹 나노분말이 배합됨으로써 관거로부터의 열전달을 차단하여 보강시트(230)의 열에 의한 수축 및 팽창을 제어하게 되는 것이다.

여기서 상기 광물분말은 10 내지 50㎛의 입경을 가지도록 한정하는 것이 타당하다. 이와 같이 한정하는 이유는 이보다 작은 입경을 가지는 경우 충분한 프레임으로서 기능이 미미하며, 이를 초과하는 경우는 비중이 너무 커져서 분산성이 저하되어 비균일한 물성이 발현될 수 있으므로 이와 같이 한정하는 것이다.

또한, 상기 세라믹 나노분말은 30 내지 200㎚의 입경을 가지도록 한정하는 것이 타당하다. 여기서 세라믹 나노분말이 30㎚ 미만일 경우에는 평균 입도의 분포가 너무 낮아 가격이 고가이므로 비경제적인 문제가 있으며, 200㎚를 초과할 경우에는 평균 입도의 분포가 커서 공극을 제대로 충진하지 못하여 밀실한 구조를 저해하게 되므로 이와 같이 한정한다.

한편 충진재로 상기에서 언급한 입도범위의 광물분말과 세라믹 나노분말이 사용됨에 따라 노후된 관거에 기 형성된 미세균열에는 세라믹나노분말이 충진되는 것이며, 비교적 큰 균열에는 광물분말이 충진되어 사후에 발생할 수 있는 반사균열을 근원적으로 차단하게 되는 것이다.

상기 프라이머(220)는 액상 폴리에스테르수지 100중량부에 대해 광물분말 15 내지 30중량부, 세라믹나노분말 5 내지 20중량부를 포함하되, 소듐 실리코네이트가 1 내지 5중량부 더 포함되도록 하는 것이 타당하다.

여기서 세라믹나노분말이 5중량부 미만인 경우에는 상기 광물분말에 충분한 충진이 가능하지 않으며, 미세한 간극의 충진효과가 미미하고, 특히 열차단의 기능이 미미하게 발현되는 문제가 있으며, 20중량부를 초과하는 경우에는 경제성이 떨어질 뿐만 아니라, 오히려 상기 프라이머(220)의 신율의 저하로 접착층에 크랙발생 등 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에 이와 같이 한정한다.

한편 상기 프라이머(220)에는 액상 폴리에스테르수지, 광물분말, 세라믹나노분말 외에 소듐 실리코네이트가 더 배합되도록 함이 타당하다. 소듐 실리코네이트는 강알카리 환경을 조성함으로써 노후된 관거에 발생할 수 있는 콘크리트 중성화를 방지할 수 있어 열화를 방지할 수 있도록 한다.

한편 상기 보강시트(230)에는 마감시트(240)가 더 적층될 수 있는 바, 이 경우에 상기 보강시트(230)는 유리섬유 펠트이며, 상기 마감시트(240)는 유리섬유 포직으로 구성됨이 타당하다.

여기서 "유리섬유 펠트"는 유리섬유 섬유를 직조 등에 의해 제조하되 비교적 섬유 간에 형성된 간극이 큰 시트를 정의하는 것이며, "유리섬유 포직"은 유리섬유를 직조 등에 의해 제조하되 비교적 섬유 간 형성된 간극이 작은 시트를 정의하는 것으로, 결국 "유리섬유 펠트"가 "유리섬유 포직"에 비해 섬유 간 형성된 간극이 큰 것을 말한다. 이렇게 보강시트(230)를 유리섬유 펠트로 구성하는 것은 상기 프라이머(220)에 상기 보강시트(230)를 함침 시 섬유 간 간극으로 상기 프라이머(220)가 양방향으로 침투하여 각각 접착시트(210) 및 마감시트(240)와의 접착반응이 용이하도록 하는 것이며, 상기 마감시트(240)를 유리섬유 포직으로 구성하는 것은 상기 프라이머(220)가 상기 마감시트(240) 외측으로 침투됨으로서 상기 프라이머(220)에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 것이며, 이렇게 이물질의 부착에 의해 유동하는 하수 등으로부터 부유물 등이 마감시트(240) 외측에 침적되는 것을 방지하는 것이다. 또한 섬유 간 간극을 작게 하여 그 강성 및 탄성을 높이기 위함이다.

이렇게 보강시트(230) 및 마감시트(240)를 고강도 및 고연성의 유리섬유로 구성함에 의해 본 부재(100)의 강도를 강화시키는 것이며, 탄성(연성)을 증가시켜 연약지반 등에 매설된 관의 경우 부등침하에 의한 변형을 수용할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 관 비굴착 보수공법을 제시하는 바, 이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 공법에 대하여 설명한다.

광 비굴착 보수공법은 상기 관 비굴착 보수장치를 관 내부 하자부분에 배치하는 단계(S10)와 실린더몸체의 압축을 통해 튜브를 팽창시켜 보수부재를 하자부분에 부착하는 단계(S20) 및 상기 관 비굴착 보수장치로부터 보수부재를 분리하는 단계(S30)를 거쳐 보수작업이 완료된다.

먼저 관 비굴착 보수장치를 관 내부 하자부분에 배치하는 단계는 관 내부로 배치되는 관 비굴착 보수장치가 이송바퀴의 작동 및 LED램프(142)와 레이저포인터(144)를 통해 하자부분(C, C1)에 대한 위치를 선정한 후 하자부분(C, C1)에 관 보수부재(200)가 대응되도록 유동시키게 된다.

이후, 상술하였던 에어숍업쇼바(120)의 수축에 의한 튜브(130)의 팽창에 기해 하자부분(C, C1)이 포함된 관(1)의 내주연에 상기 관 보수부재(200)를 가압함으로써 하자부분(C, C1)이 포함되는 관(1)의 내주연에 관 보수부재(200)가 부착되는 실린더몸체(110)의 수축을 통해 튜브를 팽창시켜 보수부재를 하자부분에 부착하는 단계가 실시되는데 본 단계에서는 튜브(130)가 팽창하여 관(1)의 내주연을 가압하게 됨에 따라 상기 이송바퀴(146)의 소폭 상승을 유발하여 이송바퀴(146)의 접지력이 감소시키게 되고 아울러 실린더몸체(110)는 튜브(130)가 팽창하여 관(1)의 내주연을 가압하는 과정에서 회전력이 발생되고 발생된 회전력은 이송바퀴(146)에 전가되어 접지력이 감소된 이송바퀴(146)가 접지면을 이탈하여 돌아가게 될 수 있게 되어 이송바퀴(146)를 통한 관 비굴착 보수장치의 이송 불능상태가 될 수 있는데 이를 방지하기 위해 상기 회전장치(140)를 베어링 구조로 구성하게 된다.

끝으로 실린더몸체(110)의 팽창을 통해 튜브(130)의 수축시켜 관 비굴착 보수장치로부터 보수부재(200)를 분리하는 단계를 통해 작업을 완료할 수 있게 된다.

이때 보수부재(200)와 튜브(130)의 원활한 분리를 위해 튜브(130)의 수축시 회전장치(140)를 통해 실린더몸체(110)에 회전력을 가하도록 구성할 수도 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 관 100 : 관 비굴착 보수장치
110 : 실린더몸체 120 : 에어숍업쇼바
130 : 튜브 140 : 이송바퀴
200 : 보수부재

Claims (7)

1. 컵 구조로 된 제 1실린더와 외주연의 직경이 상기 제 1실린더의 내주연에 대응되며 상기 제 1실린더와 대향하여 삽입되는 컵 구조로 된 제 2실린더로 구성되는 실린더몸체;
   일단은 상기 제 1실린더에 고정되고 타단은 상기 제 2실린더에 고정되어 상기 제 2실린더가 제 1실린더에 삽입된 상태로 피스톤 왕복운동 하도록 제어하는 에어숍업쇼바;
   상기 실린더몸체의 일측면에 형성되는 에어주입구;
   상기 실린더몸체의 측면을 감싸며 상기 에어주입구와 연통하는 튜브;
   상기 튜브의 외주연을 감싸도록 배치되는 보수부재;
   상기 실린더몸체의 양끝단에 각각 결합되며 이송바퀴, LED램프 및 레이저포인터를 구비하는 회전장치를 포함하는 관 비굴착 보수장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전장치는 베어링 구조로 구성되어 내륜은 상기 실린더몸체에 고정되고 외륜은 상기 이송바퀴에 고정되는 것을 특징으로 하는 관 비굴착 보수장치.
   
3. 제 1항의 관 비굴착 보수장치에 사용되는 상기 보수부재로써,
   하자가 발생한 관의 내주연에 접하는 접착시트와;
   상기 접착시트에 도포되며 액상 폴리에스테르수지에 경화재 및 충진재가 첨가된 프라이머와;
   상기 프라이머에 함침되는 유리섬유로 구성된 보강시트로 구성됨을 특징으로 하는 관 비굴착 보수부재.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 보강시트 상부에는 마감시트가 구성되며, 상기 마감시트는 유리섬유 포직 인 것을 특징으로 하는 관 비굴착 보수부재.
   
5. 제 3항에 있어서,
   충진재로 광물분말과 세라믹나노분말이 포함되되, 광물분말은 송이분말 또는 현무암분말이며, 세라믹나노분말은 규산마그네슘 또는 카올린인 것을 특징으로 하는 관 비굴착 보수부재.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 프라이머는 액상 폴리에스테르수지 100중량부에 대해 광물분말 15 내지 30중량부, 세라믹나노분말 5 내지 20중량부를 포함하되, 소듐 실리코네이트가 1내지 5중량부가 더 포함됨을 특징으로 하는 관 비굴착 보수부재.
   
7. 제 1항 또는 제 2항의 관 비굴착 보수장치를 관 내부 하자부분에 배치하는 단계와; 실린더몸체의 수축을 통해 튜브를 팽창시켜 보수부재를 하자부분에 부착하는 단계; 상기 관 비굴착 보수장치로부터 보수부재를 분리하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 관 비굴착 보수장치를 이용한 관 비굴착 보수공법.
   

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