KR101691433B1 - 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지열로 인해 땅속에서 평균기온 이상의 온도로 데워져 솟아나는 온천수 또는 일반 지하수 등에 사용되는 펌프와 관련되는 기술이며, 더욱 상세하게는 설치시공 및 유지보수가 용이하며 토출되는 온천수의 수온 하강을 효과적으로 방지할 수 있고, 토출 시에 토출관에서 일어나는 결로현상을 방지할 수 있으며, 불필요한 경비와 에너지를 절감할 수 있는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법은, 굴착장비를 이용하여 고온수가 생성되는 깊이까지 온천공을 굴착하도록 하는 굴착단계; 열융착으로 연결된 합성수지재의 흡입관을 상기온천공 내부로 집어넣도록 하는 흡입관 삽입단계; 상단과 하단이 개구된 케이스의 상기 상단을 통해 펌프를 삽입시키되, 상기 펌프가 케이스의 상단에 지지되어 상기 케이스의 내부에 매달린 상태로 내장되게 하는 온천 개발용 펌프 조립단계; 상기 케이스의 하단을 상기 흡입관 상단과 연결하도록 하는 온천 개발용 펌프 연결단계; 상기 케이스의 상단을 통해 돌출된 상기 펌프의 토출구에 이중 보온되는 토출관을 연결하도록 하는 토출관 연결단계; 상기 토출관의 내부 공간에 단열을 위한 충전제를 주입하도록 하는 단열 충전제 주입단계; 및 상기 흡입관의 하단이 상기 온천공 바닥 부근까지 도달되도록 일체로 연결된 흡입관, 온천 개발용 펌프 및 토출관을 하강시키도록 하는 위치잡기 단계를 포함한다.

Description

결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법{CONSTRUCTION METHOD OF A PUMP FOR HOT SPRING DEVELOPMENT FOR PREVENTING DEW CONDENSATION}

본 발명은 지열로 인해 땅속에서 평균기온 이상의 온도로 데워져 솟아나는 온천수 또는 일반 지하수 등에 사용되는 펌프와 관련되는 기술이며, 더욱 상세하게는 설치시공 및 유지보수가 용이하며 토출되는 온천수의 수온 하강을 효과적으로 방지할 수 있고, 토출 시에 토출관에서 일어나는 결로현상을 방지할 수 있으며, 불필요한 경비와 에너지를 절감할 수 있는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법에 관한 것이다.

인간 생존의 필수적인 요소의 하나가 물이며, 현재도 일부 지역에서는 심각한 물 부족으로 인해 고통을 받고 있기도 하다. 즉, 물은 하나의 중요한 자원이며 특히 식수로 사용되는 양질의 물의 확보는 중요한 문제가 되어가고 있다.

현재로도 수많은 지하수가 개발되고 있고 온천수를 찾기 위한 탐사가 이루어지고 있다. 특히, 대한민국 역시 물 부족 국가로 분류되고 있으므로 앞으로 더욱 부족한 양질의 물을 확보하기 위한 연구와 개발이 이루어질 것으로 예상된다.

일반적으로 지하수 개발에 비해 온천수 개발을 위해서는 지하 깊이 온천공을 뚫어야 하는데, 우리나라의 경우 대략 500~1000m 정도의 깊이까지 내려가야만 대략 30~40℃ 정도의 온천수를 얻을 수 있다고 알려져 있다.

현재 우리나라 온천의 약 80% 이상은 뽑아 올린 온천수를 곧바로 사용하지 못하고 뽑아 올린 후 재가열하는 과정을 거치도록 하는데, 이것은 온천수의 온도 자체가 낮은 경우도 있지만 온천수를 뽑아 올리는 과정 중에 온천공 상부에 형성되는 냉수층을 통과하면서 수온이 떨어지기 때문이다.

따라서 막대한 비용을 들여 지하수 및 온천을 개발하였지만 상업적 이용을 위해 추가적으로 고비용을 들여 뽑아 올린 지하수 및 온천수를 재 가열해야만하므로 비용 부담이 될 뿐 아니라 불필요한 에너지 낭비를 유발하고 있는 것이다.

첨부되는 도 1은 일반적인 온천수 개발 시의 시공도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 지층구조는 지표로부터 보통 표토층, 풍화대층, 연암층, 경암층, 극경암층의 순서로 형성된다고 알려져 있다. 온천수로 활용될 정도의 수온인 40℃ 이상의 온천수는 경암층 이하 부근인 대략 1000m 이상의 깊이에서 얻을 수 있다.

따라서 일반적인 온천공 시공은 표토층에 정호맨홀을 형성하고, 정호맨홀로부터 겉 케이싱을 대략 연암층 깊이까지 설치하고, 겉 케이싱 내부에 내부 케이싱을 경암층 중간 정도까지 설치한다.

온천공은 대략 1000m이상 깊이까지 형성되며, 내부 케이싱을 통해 펌프를 통상적으로 대략 굴착 깊이의 80%선인 500~800m 깊이까지 설치하게 된다. 즉, 지상으로부터 삽입되는 양수파이프의 하부 끝단에 펌프를 연결한 상태로 온천수를 뽑아 올리게 된다.

기존의 이러한 온천공 시공방식에 의하면 펌프를 가급적 온천공 깊이까지 내려서 설치해야하므로 정기적 사후관리 및 고장 시 펌프를 교체/수리해야 하는 경우 총무게가 약 5톤 내지 10톤 정도에 달하므로 대형 크레인을 이용하여 지상으로 펌프를 끌어올려야 하므로 높은 유지보수비가 발생된다는 문제점이 있었다.

또한 온천공 깊이 설치되는 펌프는 아무런 보호막이 없는 상태로 수중에 노출되어 있기 때문에 파손될 가능성이 높으며, 정호벽면에 붙어 작동되므로 펌프에 충력이 작용할 수 있고 고압으로 흡입 양수하므로 우물공 일부분에서 파쇄대 균열층 및 토사나 암석 슬러지가 떨어지는 경우 펌프의 흡입구를 막거나 정상적인 작동을 방해하게 된다는 문제점도 있다.

또한 기존에는 양수 파이프를 단일관인 스텐관이나 백관, 일반 강관을 이용하므로 펌프에 의해 뽑아 올리어지는 온천수 등은 냉수층 구간을 통과하면서 급격한 수온 하강이 이루어지므로 최종적으로 지상으로 토출되는 온천수의 수온은 대략 24~30℃ 정도에 불과하게 된다. 따라서 뽑아 올린 온천수를 별도의 열원(가스, 전기, 유류 등)을 이용하여 재가열한 후 공급해야 하므로 추가적인 비용 부담이 발생하고 에너지를 크게 낭비하고 있다 는 현실적 문제점이 있다.

그리고 펌프는 고심도에 설치되기 때문에 고마력을 이용해야 하므로 전기료도 비쌀 수밖에 없으며, 양수 파이프의 내부에 스케일이 많이 생성되어 정기적인 청소 혹은 교체 작업이 요구되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-008984호 (1995년 10월 4일)

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 온천수의 양수과정 중에 냉수대에 의한 수온 하강을 최소화할 수 있도록 하여 뽑아 올린 온천수를 재가열할 필요가 없도록 함으로써 연료비를 절감할 수 있도록 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 토출관을 구성하는 이중관의 외관과 내관의 사이에 단열 충전제가 주입되어, 온천수의 양수과정 중에 토출관 내부에서 발생하는 결로현상을 방지하도록 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법은, 굴착장비를 이용하여 고온수가 생성되는 깊이까지 온천공을 굴착하도록 하는 굴착단계; 열융착으로 연결된 합성수지재의 흡입관을 상기온천공 내부로 집어넣도록 하는 흡입관 삽입단계; 상단과 하단이 개구된 케이스의 상기 상단을 통해 펌프를 삽입시키되, 상기 펌프가 케이스의 상단에 지지되어 상기 케이스의 내부에 매달린 상태로 내장되게 하는 온천 개발용 펌프 조립단계; 상기 케이스의 하단을 상기 흡입관 상단과 연결하도록 하는 온천 개발용 펌프 연결단계; 상기 케이스의 상단을 통해 돌출된 상기 펌프의 토출구에 이중 보온되는 토출관을 연결하도록 하는 토출관 연결단계; 상기 토출관의 내부 공간에 단열을 위한 충전제를 주입하도록 하는 단열 충전제 주입단계; 및 상기 흡입관의 하단이 상기 온천공 바닥 부근까지 도달되도록 일체로 연결된 흡입관, 온천 개발용 펌프 및 토출관을 하강시키도록 하는 위치잡기 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프 시공방법은, 상기 토출관 연결단계에서는, 금속, 비철금속, 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 외부 파이프와, 상기 외부 파이프 내부에 삽입되는 합성수지 재질의 내부 파이프와, 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이 공간을 밀폐시켜 보온층을 형성시키기 위한 에폭시 마개를 포함하여 상기 토출관을 시공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프 시공방법은, 상기 단열 충전제 주입단계에서는, 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프를 예열하는 단계와, 저면이 상기 에폭시 마개로 밀폐되고, 상면이 개구되는 상기 외부 파이프와 내부 파이프의 사이의 공간에 상기 단열 충전제를 주입하는 단계와, 상기 단열 충전제를 포함하는 상기 토출관을 냉각시키는 단계를 포함하며, 상기 단열 충전제에 의하여 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이의 공간에서 발생되는 결로가 방지되고, 상기 내부 파이프 내부의 온도변화가 방지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프 시공방법은, 상기 토출관 연결단계에서는, 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프의 사이에 마련되며, 상기 토출관에서 누수가 발생할 시에, 이를 감지하여 누수 감지 신호 및 누수 이탈위치 안내 신호를 외부로 발생시키는 누수 감지기가 더 포함하여 상기 토출관을 시공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프 시공방법은, 상기 누수감지기는, 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 배치되어, 누수여부 및 누수위치 전달 신호를 생성하는 누수감지 센서와, 상기 내부 파이프의 외주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 외주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제1 고정홈이 형성되는 제1 감지관과, 상기 외부 파이프의 내주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 상기 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 상기 제1 고정홈에 대응하여 내주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제2 고정홈이 형성되는 제2 감지관과, 직사각형의 판의 형상으로 형성되어, 일단이 상기 제1 고정홈에 결합되고, 타단이 상기 제1 고정홈에 대응하는 위치의 상기 제2 고정홈에 결합되는 복수개의 이격판과, 상기 누수감지 센서에 전원을 공급하며, 상기 감지 와이어에 의하여 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프의 누수 및 파손을 감지하는 상기 누수감지 센서로부터 신호를 전달받아, 감지된 신호를 외부로 전송하는 컨트롤러를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법은 펌프를 안전하게 보호하여 고장발생 가능성을 줄일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법은, 펌프 자체는 온천공 하부까지 내려 설치하지 않아도 되므로 설치시나 유지보수 시 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법에서는 흡입관을 합성수지재를 사용하므로 전체적인 중량을 대폭 줄일 수 있으며 영구설치 이용할 수 있고 지하실이나 좁은 면적에서도 설치 인양할 수 있다는 효과도 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법은 흡입관을 통해 고온의 온천수를 뽑아 올리되, 펌프 이후의 토출관은 이중구조의 보온관 형식으로써 내부관을 합성수지 재질로 함으로써 내구성과 단열효과로 냉수대에 의한 수온 하강을 최소화하여 높은 연료비 절감 효과 및 에너지 낭비를 줄일 수 있게 하고 유지관리비도 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 토출관을 구성하는 이중관의 외관과 내관의 사이에 단열 충전제가 주입되어, 온천수의 양수과정 중에 토출관 내부에서 발생하는 결로현상을 방지하도록 하는 결로현상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법은 이중구조의 토출관에서 발생할 수 있는 누수 및 파손을 빠르고 정확하게 파악할 수 있으며, 또한 누수 및 파손이 발생하는 위치를 찾는 것이 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일반적인 온천수 개발 시의 시공도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 작업 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 온천 개발용 펌프를 나타내는 시공 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 온천 개발용 펌프를 나타내는 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 토출관의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물의 토출관에 누수감지기가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온천 개발용 펌프 시공방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 작업 공정도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 온천 개발용 펌프를 나타내는 시공 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 온천 개발용 펌프를 나타내는 상세 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법의 누수감지기가 포함되지 않는 토출관의 구성도이다.

본 발명에 의한 온천 개발용 펌프 시공방법은 크게 굴착단계(S1), 흡입관 삽입단계(S2), 온천 개발용 펌프 조립단계(S3), 온천 개발용 펌프 연결단계(S4), 토출관 연결단계(S5), 단열 충전제 주입단계(S6) 및 위치잡기 단계(S7)를 포함한다.

그리고 본 발명의 온천 개발용 펌프 시공방법은 지하수, 온천수 등의 개발 시에 활용이 가능한 기술이며, 이하 온천수 개발 시를 구체적인 예로 제시하며, 이하 설명에서 공지의 기술인 경우에는 이에 대한 구체적인 설명은 생략하는 것으로 한다.

굴착단계(S1)에서는 굴착장비를 이용하여 소정의 깊이까지 온천공(1)을 뚫도록 하는데, 보통 1000M 정도 깊이까지 굴착을 해야 28~40℃의 고온수가 생성되므로 상황에 맞게 적당한 깊이의 온천공을 굴착하면 된다.

보통 이러한 굴착 시에는 소정 깊이까지 겉 케이싱(10)을 박도록 하고, 겉 케이싱(10) 내부를 통해 보다 깊이 내부 케이싱(20)을 박도록 하여 각종 오염원이 온천공(1) 속으로 유입되는 것을 차단하도록 한다.

굴착단계(S1)가 완료되면 흡입관 삽입단계(S2)가 뒤따른다.

기본적으로 흡입관(100)은 합성수지재의 파이프를 사용하며, 후술될 토출관 등의 길이를 고려하여 최종적으로는 온천공(1) 바닥 근처까지 도달될 수 있도록 열융착으로 길게 연결하도록 한다. 준비된 흡입관(100)의 일단을 온천공(1) 내부로 집어넣도록 한다. 시공 환경에 따라 공간이 좁거나 천정이 있는 경우 등에도 본 발명의 방법에 의하면 무리 없이 흡입관(100)를 연속적으로 연결할 수 있다.

즉, 흡입관(100)은 합성수지재 파이프이므로 어느 정도 탄성이 있어 구부릴 수가 있으며, 적당한 길이로 잘라서 열융착 방식으로 연결이 가능하다는 장점을 가진다.

바람직하게 흡입관(100)은 합성수지로 제작되는 것으로 하여 중량이 가볍고도 부식이 방지되고 내부에 스케일이 잘 형성되지 않도록 한다. 구체적으로 흡입관(100)은 PEM 파이프를 이용하는데, PEM 파이프는 폴리에틸렌 계열의 파이프로서 많은 장점을 가지고 있다.

즉, PEM 파이프는 산, 알칼리, 염분 등에 부식되지 않아 화학적 안정성이 높으며, 재질 자체에 철분이나 기타 유출될 수 있는 유해성분이 없기 때문에 매우 위생적이고, 유연성이 좋다는 장점이 있고, 가벼워 취급 및 설치가 용이하고, 열융착 방식으로 연속적으로 연결하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그 외 내식성 및 내충격성이 강하고 내마모성이 우수하다는 장점을 가지고 있어 온천수 개발용으로 사용되기에 적합하다.

바람직하게 흡입관 삽입단계(S2) 시에 흡입관(100)의 상단에는 금속성 재질의 흡입연결관(200)을 결합시키도록 한다. 흡입관(100)와 흡입연결관(200)의 결합은 암수 형태로 체결되는 다양한 공지의 기술이나 플랜지 결합 방식 등이 사용될 수 있다.

흡입관(100)를 온천공(1) 속으로 집어넣되 온천공 외부로 흡입관(100)의 상단이 노출되도록 하여, 클램프(미도시)를 이용하여 흡입연결관(200)을 잡아 고정시키도록 한다. 최소 수백 미터에 달하는 길이의 흡입관(100)이 온천공(1) 속으로 삽입된 상태이므로 흡입관(100) 만의 중량도 상당하게 된다. 따라서 이후 작업을 위해 손상의 위험성이 낮은 흡입연결관(200)에 클램프를 채워서 지지할 수 있도록 한다.

한편, 흡입연결관(200)의 외면에 연결고리(210)를 둘 수 있으며, 연결고리(210)에 낙하방지 로프(220)의 일단을 연결하도록 하고 낙하방지 로프(220)의 타단은 흡입관(100)에 연결하도록 함이 바람직하다.

흡입관(100)와 흡입연결관(200)의 결합부에 손상이 발생되거나 하여 그 결합이 해제되는 경우 흡입관(100)은 온천공 속으로 낙하될 수 있다. 이런 경우 다시 흡입관(100)를 꺼내는 것은 매우 어려운 작업이 되므로 예비적으로 낙하방지 로프(220)를 이용하여 흡입관(100)와 흡입연결관(200)을 구속시켜두도록 한다.

다음으로 온천 개발용 펌프 조립단계(S3)가 이어진다.

본 단계에서는 케이스(310)의 내부에 펌프(320)를 삽입시켜 케이스(310)에 펌프(320)가 내장되도록 조립하는 것이다.

구체적으로 온천 개발용 펌프(300)는 케이스(310), 펌프(320) 및 전선 설치공(330)을 포함하여 이루어진다.

케이스(310)는 길다란 중공관 형상으로 상단과 하단만이 개구되고 외면은 완전히 밀폐된 상태를 이룬다. 그리고 케이스(310)의 하단에 제1 플랜지(311)가 형성된다.

케이스(310) 내부에 내장되는 펌프(320)는 본체(321)와 본체(321)의 상부에 마련되는 토출구(322)를 포함하고, 토출구(322) 중간에 밀폐용 덮개(323)가 일체로 결합되는 구조를 이룬다. 케이스(310)의 상단으로부터 펌프(320)를 집어넣게 되며, 밀폐용 덮개(323)가 케이스(310)의 상단과 접촉될 때까지 집어넣은 후 케이스(310) 상단과 밀폐용 덮개(323)를 밀폐 결합시키도록 한다.

바람직하게 완전한 밀폐를 위해 케이스(310)의 상단면에 오링과 같은 씰링재를 마련하여 밀폐용 덮개(323)의 가장자리가 오링에 밀착되는 상태가 되게 하여 체결시키도록 할 수 있다.

펌프(320)를 케이스(310)의 상부로부터 집어넣게 되면 밀폐용 덮개(323)가 케이스(310) 상단에 접촉되고 더 이상 펌프(320)의 본체(321)는 내려가지 않고 케이스(310) 내부에 매달린 상태로 설치된다.

펌프(320)는 전기공급을 받아 동작되므로 지상으로부터 펌프(320)로 전기를 공급하기 위해 밀폐용 덮개(323)에 전선 설치공(330)을 두도록 하고, 전선 설치공(330)을 통해 전선(331)이 삽입되어 배설되도록 하고, 전선 설치공(330)을 완전히 밀폐시키도록 함이 바람직하다.

바람직하게 온천 개발용 펌프 조립단계(S3)에서 토출구(322)의 상단에 금속성 재질의 토출연결관(400)을 결합시키도록 한다. 본 실시예의 경우 토출구(322)와 토출연결관(400)의 결합은 플랜지를 이용하는 것으로 하는데, 이에 한정되는 것은 아니며 공지의 다양한 결합방식이 사용될 수 있다.

토출구(322)의 상단에 제3플랜지(322-1)를 마련하고, 토출연결관(400)의 하단에는 제4 플랜지(410)를 두어서 제3 플랜지(322-1)와 제4 플랜지(410)가 서로 체결될 수 있도록 한다.

온천 개발용 펌프(300)의 조립이 완료되면, 연이어 온천 개발용 펌프 연결단계(S4)가 이어지게 된다.

온천 개발용 펌프 연결단계(S4)에서는 케이스(310)의 하단을 흡입관(100) 상단과 연결하게 되는데, 케이스(310)의 하단에 형성되는 제1 플랜지(311)를 흡입관(100)와 연결시키도록 한다.

바람직하게 흡입관(100)의 상단에는 흡입연결관(200)이 결합될 수 있는데, 이런 경우 흡입연결관(200)의 상단에 제2 플랜지(230)를 형성시켜서 제1 플랜지(311)와 제2 플랜지(230)를 상호 밀폐 결합되도록 한다.

온천 개발용 펌프 연결단계(S4)에서는 흡입연결관(200)을 클램프로 잡아 고정시키도록 하고, 준비된 온천 개발용 펌프(300)를 크레인과 같은 수단으로 지상 높이 들어 올려서 케이스(310)의 제1 플랜지(311)를 흡입연결관(200)의 제2 플랜지(230)에 맞추어서 볼트 등으로 체결시키도록 한다.

흡입연결관(200)에 온천 개발용 펌프(300)를 체결한 후에는 전체적으로 온천공(1) 속으로 집어넣도록 하며, 온천 개발용 펌프(300)의 상단 부근이 온천공 외부로 노출되게 지지 고정시키도록 한다.

온천 개발용 펌프(300)의 지지 고정을 위해 토출구(322)에 연결되는 금속성 재질의 토출연결관(400)을 클램프로 잡아 고정시키도록 한다. 이때 흡입연결관(200)을 잡아 고정해주던 클램프는 제거된다.

클램프로 토출연결관(400)을 고정한 상태에서 토출관 연결단계(S5)가 진행된다.

토출관 연결단계(S5)는 이중 보온되는 토출관(500)을 토출구(322)에 연결하도록 하는 것이며, 본 실시예의 경우 토출구(322)에 결합되는 토출연결관(400)에 토출관(500)의 하단을 연결하도록 한다.

토출관(500)와 토출연결관(400)의 결합은 공지의 플랜지간 결합이나 소켓 형태의 수단들이 사용될 수 있다.

보다 구체적으로 본 발명에서의 토출관(500)은 이중관 구조로 이루어지는데, 외부 파이프(510), 내부 파이프(520) 및 에폭시 마개(530)로 이루어질 수 있다.

외부 파이프(510)는 금속, 비철금속 또는 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 파이프로서, 백관, 강관, 스텐관 등의 것들이 사용될 수 있다. 외부 파이프(510)의 상단 및 하단에는 연결을 위한 결합수단(540)이 마련된다. 결합수단(540)은 암수 형태로 체결되는 커플링과 같은 것이 활용될 수 있다.

외부 파이프(510) 내부로 삽입되는 내부 파이프(520)가 마련되며, 내부 파이프(520)는 합성수지 재질을 사용토록 함이 바람직하고, PEM 파이프를 이용할 수 있다.

외부 파이프(510)의 내경보다 내부 파이프(520)의 외경이 작게 하여 내외부 파이프(520,510) 사이에 빈 공간이 형성될 수 있도록 하고, 이 빈공간을 완전히 밀폐시킴으로써 보온층이 형성되도록 한다.

내외부 파이프(520,510)사이에 형성되는 보온층 밀폐를 위해 내외부 파이프(520,510) 각 끝단을 에폭시 마개(530)로 막도록 한다. 토출관(500)을 이중관 구조로 함으로써 보온층에 의한 뛰어난 단열효과를 거둘 수있고, 뽑아 올려지는 온천수가 냉수대 구간을 통과하더라도 온도 강하를 최소화할 수 있게 된다.

또한 도 6에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 다른 실시예에 따라 토출관(500)에는 단열 충전재(600) 이외에도 내부 파이프(530)의 외측과 외부 파이프(520)의 내측의 사이에는 내외부 파이프(530,520)에서 일어날 수 있는 누수의 감지를 위해, 누수감지기(550)가 배치된다.

구체적으로 누수감지기(550)에 포함되는 누수감지 센서(551), 감지 와이어(552), 제1 감지관(553), 제2 감지관(554), 이격판(555), 컨트롤러(556)에 의하여, 내부 파이프(520) 및 외부 파이프(510)의 파손과 상태 및 위치를 정확하게 파악할 수 있으며, 이외의 기능은 각 부재들을 후술함으로써 설명하도록 한다.

누수감지 센서는(551)는 내부 파이프(520)와 외부 파이프(510) 사이, 바람직하게는 상단의 에폭시 마개(530) 하부나, 하단의 에폭시 마개(530) 상부에 배치될 수 있고, 후술할 컨트롤러(556) 및 감지 와이어(552)와 전기적으로 연결되며 누수여부 및 누수위치 전달 신호를 생성한다.

감지 와이어(552)는 일단이 누수감지 센서(551)의 일측에 전기적으로 연결되며 누수감지 센서(551)로 정확한 누수상태 및 누수위치를 전달한다. 또한 누수위치를 최대한 정확하게 전달하도록 제1 감지관(553)과, 제2 감지관(554)의 내부에 조밀하게 삽입시킬 수 있으며, 이를 위하여 감지 와이어(552)의 두께를 0.1mm~1mm 사이로 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 서로 접촉되어 누수감지 센서(551)로 잘못된 위치정보가 전달되는 일이 없도록 감지와이어(552)의 두께길이 이상으로 일정간격 이격시켜 삽입되도록 해야 한다.

제1 감지관은(553)은 내주면의 둘레가 내부 파이프(520)의 외주면에 맞추어 형성되도록 하되, 상하가 개구되어 내부 파이프(520) 상에 제1 감지관(553)이 체결되도록 형성된다. 또한 누수감지 센서(551)와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어(552)가 일정 간격으로 이격되어 삽입될 수 있도록 복수개의 와이어 삽입홈이 마련되며, 제1 감지관(553)의 외주면에는 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제1 고정홈(553-1)이 형성되도록 한다.

제2 감지관은(554)은 외주면의 둘레가 외부 파이프(510)의 내주면을 맞추어 형성되도록 하되, 상하가 개구되어 제2 감지관(554) 상에 외부 파이프(510)가 체결되도록 형성된다. 또한 누수감지 센서(551)와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어(552)가 일정 간격으로 이격되어 삽입될 수 있도록 복수개의 와이어 삽입홈이 마련되며, 제2 감지관(554)의 내주면에는 제1 고정홈(553-1)에 대응하여 내주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되어 각각의 고정홈(553-1)과 마주하는 복수개의 제2 고정홈(554-1)이 형성되도록 한다.

이격판(555)은 직사각형의 판의 형상으로 형성되어, 일단이 제1 고정홈(553-1)에 결합되고, 타단이 제1 고정홈(553-1)에 대응하는 위치의 제2 고정홈(554-1)에 결합되어, 제1 감지관(553)과 제2 감지관(554)의 이탈을 방지하며, 내부 파이프(520)와 외부 파이프(510)가 일정거리로 이격되는 것을 유지시킬 수 있다.

컨트롤러(556)는 누수감지 센서(551)에 전원을 공급하며, 감지 와이어(552)에 의하여 내부 파이프(520)와 외부 파이프(510)의 누수 및 파손을 감지하는 누수감지 센서(551)로부터 신호를 전달받아, 감지된 신호를 외부로 전송하여 즉시 수리가 가능하도록 할 수 있어, 이에 따라 누수로 인한 피해의 최소화가 가능하다.

이때, 제1 감지관(553)의 내주면과 제2 감지관(554)의 외주면에는 단열효과를 가지는 접착제를 각각 도포하여 접착제를 매개로 내부 파이프(520)과, 외부 파이프(510)에 연결되는 것이 가능하다. 이를 통하여, 내외부 파이프(520,510)와 누수감지기(550)의 각 부재들의 서로 이탈하는 것을 방지될 수 있으며, 접착제와 제1 감지관(553), 제2 감지관(554)을 통하여 단열효과도 증가될 수 있음은 물론이다.

전술한 누수감지기(550)의 부재들은 일련의 단계에 따라, 순서대로 토출관(500) 내부로 배치된다.

구체적으로, 토출관(500)의 내부의 외주면과 내주면을 상하로 가로지르는 복수개의 감지부재가 접합되는 단계로, 내부 파이프(520)의 외주면과 내부 파이프(520)의 내주면의 전체에 걸쳐서 복수개의 감지 와이어(552)가 상하로 가로질러 접합되되, 바람직하게는 이후에 배치될 제1 감지관(553)과, 제2 감지관(554)에 형성되는 와이어 삽입공의 위치에 대응하여 접합되도록 하는 것이다.

다음 단계는, 복수개의 감지부재 각각의 일단과 전기적으로 연결되는 센서부재가 장착되는 단계로, 누수감지 센서(551)의 내측으로 컨트롤러(556)가 결합되고, 누수감지 센서(551)가 컨트롤러(556)와 함께 토출관(500) 상단의 에폭시 마개(530) 하부나, 하단의 에폭시 마개(530) 상부에 배치되며, 내부 파이프(520)에 접합된 복수개의 감지 와이어(552) 각각의 일단이 누수감지 센서(551)의 내부 파이프(520)의 외주면을 마주하는 측면으로 연결되도록 결합되고, 외부 파이프(510)에 접합된 복수개의 감지 와이어 각각의 일단이 누수감지 센서(551)의 외부 파이프(510)의 내주면을 마주하는 측면으로 연결되도록 결합하는 것이다.

다음 단계는, 감지부재의 접합되지 않은 일측과 토출관(500) 내부의 외주면과 내주면을 둘러싸는 단열부재가 장착되는 단계로, 제1 감지관(553)이 내부 파이프(520)의 외주면과 내부 파이프(520)에 접합되는 감지 와이어(552)를 함께 감싸도록, 내부 파이프(520) 상에 제1 감지관(553)을 체결하고, 제2 감지관(554)이 외부 파이프(510)의 내주면과 외부 파이프(510)에 접합되는 감지 와이어(552)를 함께 감싸도록, 외부 파이프(510)의 내부로 제2 감지관(554)을 체결시키는 것이다.

다음 단계는, 단열부재가 토출관(500)에 장착된 위치에서 이탈되지 않도록 고정하는 고정부재가, 단열부재에 마련된 홈에 결합되는 단계로, 복수개의 이격판(555) 각각의 양단이 제1 감지관(553)에 형성되는 제1 고정홈(553-1)과, 제2 감지관(554)에 형성되며 제1 고정홈(553-1)과 마주하는 위치하는 제2 고정홈(554-1)의 사이로 결합되도록 하는 것을 마지막으로, 누수감지기(550)의 각 부재들이 토출관(500) 내부로 배치되는 것이 가능한 것이다.

토출관 연결단계(S5) 다음으로 단열 충전제 주입단계(S6)가 이어진다.

토출관(500)의 내부 공간에 단열과 결로를 위한 충전제를 주입하도록 하는 절차로, 구체적으로 외부 파이프(510)와 내부 파이프(520)를 예열하는 단계와, 저면이 에폭시 마개(530)로 밀폐되고, 상면이 개구되는 상기 외부 파이프(510)와 내부 파이프(520)의 사이의 공간에 상기 단열 충전제(600)를 주입하는 단계와, 단열 충전제(600)를 포함하는 토출관(500)을 냉각시키는 단계를 포함하여 이루어 진다.

토출관(500)은 해당 절차를 거쳐 주입되는 단열 충전제(600)에 의하여, 외부 파이프(510)와 내부 파이프(520)의 사이의 공간에서 발생되는 결로가 방지되는 것을 물론이고, 내부 파이프(520) 내부의 온도변화가 방지할 수 있는 단열 기능을 포함한다.

이때, 주입되는 충전제는 에폭시 수지 재질을 포함하도록 하는 것이 적합하다. 에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기를 갖는 열경화성 수치의 총칭이다. 열경화성 수지는 열을 가하면 단단해지고, 힘을 가해도 변형되지 않으며, 용제에도 녹지 않는다. 또한, 내열성, 접착성, 전기 절연성, 내약품성, 내수성이 뛰어난 특성을 갖고 있으며, 무기물과의 융화력이 좋기 때문에 실리카와 산화티탄 같은 충전제 또는 보강제와 조합하여 사용되는 경우가 많다.

단열 충전제 주입단계(S6) 다음으로 위치잡기단계(S7)가 이어진다.

설치를 마무리하기 위한 절차로 흡입관(100)의 하단이 온천공(1) 바닥 부근까지 도달되도록 일체로 연결된 흡입관(100), 온천 개발용 펌프(300) 및 토출관(500)을 하강시키도록 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 온천 개발용 펌프 시공방법은 펌프(320)를 온천공(1) 바닥까지 내려서 설치할 필요가 없이 펌프를 대략 200~400M 부근에 설치할 수 있고, 그 이후로는 경량의 합성수지재 흡입관(100)를 연결함으로써 중량을 획기적으로 낮출 수 있고, 따라서 설치시 대형 크레인을 사용하지 않아도 되고, 유지보수를 위해 온천 개발용 펌프(300) 및 흡입관(100) 등을 꺼낼 때도 소형 크레인을 이용할 수 있어 비용절감을 이룰 수 있다.

그리고 본 발명에서는 펌프(120)가 작동되면 흡입관(300) 하단부를 통해서 고온수가 곧바로 뽑아 올려지므로, 냉수대와 고온의 온천수간 직접적인 접촉이 없어 고온 상태의 온천수를 곧바로 뽑아 올려 사용이 가능하게 된다.

그리고 토출관(500)은 이중관 구조를 이루기 때문에 온천수가 뽑아 올려지는 과정 중에 냉수대에 의한 급격한 온도 하강을 방지할 수 있어 뽑아올린 온천수를 재가열하지 않아도 된다는 장점을 가진다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

S1 : 굴착단계
S2 : 흡입관 삽입단계
S3 : 온천 개발용 펌프 조립단계
S4 : 온천 개발용 펌프 연결단계
S5 : 토출관 및 누수감지기 연결단계
S6 : 단열 충전제 주입단계
S7 : 위치잡기단계
1 : 온천공
10 : 겉 케이싱
20 : 내부 케이싱
100 : 흡입관
200 : 흡입연결관
210 : 연결고리
220 : 낙하방지 로프
230 : 제2 플랜지
300 : 온천 개발용 펌프
310 : 케이스
311 : 제1 플랜지
320 : 펌프
321 : 본체
322 : 토출구
322-1 : 제3 플랜지
323 : 밀폐용 덮개
330 : 전선 설치공
331 : 전선
400 : 토출연결관
410 : 제4 플랜지
500 : 토출관
510 : 외부 파이프
520 : 내부 파이프
530 : 에폭시 마개
540 : 결합수단
550 : 누수감지기
551 : 누수감지 센서
552 : 감지 와이어
553 : 제1 감지관
553-1 : 제1 고정홈
554 : 제2 감지관
554-1 : 제2 고정홈
555 : 이격판
556 : 컨트롤러
600 : 단열 충전제

Claims (5)

1. 굴착장비를 이용하여 고온수가 생성되는 깊이까지 온천공을 굴착하도록 하는 굴착단계;
   열융착으로 연결된 합성수지재의 흡입관을 상기온천공 내부로 집어넣도록 하는 흡입관 삽입단계;
   상단과 하단이 개구된 케이스의 상기 상단을 통해 펌프를 삽입시키되, 상기 펌프가 케이스의 상단에 지지되어 상기 케이스의 내부에 매달린 상태로 내장되게 하는 온천 개발용 펌프 조립단계;
   상기 케이스의 하단을 상기 흡입관 상단과 연결하도록 하는 온천 개발용 펌프 연결단계;
   상기 케이스의 상단을 통해 돌출된 상기 펌프의 토출구에 이중 보온되는 토출관을 연결하도록 하는 토출관 연결단계;
   상기 토출관의 내부 공간에 단열을 위한 충전제를 주입하도록 하는 단열 충전제 주입단계; 및
   상기 흡입관의 하단이 상기 온천공 바닥 부근까지 도달되도록 일체로 연결된 흡입관, 온천 개발용 펌프 및 토출관을 하강시키도록 하는 위치잡기 단계;를 포함하며,
   상기 토출관 연결단계에서는,
   금속, 비철금속, 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 외부 파이프와, 상기 외부 파이프 내부에 삽입되는 합성수지 재질의 내부 파이프와, 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이 공간을 밀폐시켜 보온층을 형성시키기 위한 에폭시 마개를 포함하여 상기 토출관을 시공하고,
   상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프의 사이에 마련되며 상기 토출관에서 누수가 발생할 시에 이를 감지하여 누수 감지 신호 및 누수 이탈위치 안내 신호를 외부로 발생시키는 누수 감지기가 더 포함하여 상기 토출관을 시공하되,
   상기 누수감지기는,
   상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 배치되어, 누수여부 및 누수위치 전달 신호를 생성하는 누수감지 센서와,
   상기 내부 파이프의 외주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 외주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제1 고정홈이 형성되는 제1 감지관과,
   상기 외부 파이프의 내주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 상기 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 상기 제1 고정홈에 대응하여 내주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제2 고정홈이 형성되는 제2 감지관과,
   직사각형의 판의 형상으로 형성되어, 일단이 상기 제1 고정홈에 결합되고, 타단이 상기 제1 고정홈에 대응하는 위치의 상기 제2 고정홈에 결합되는 복수개의 이격판과,
   상기 누수감지 센서에 전원을 공급하며, 상기 감지 와이어에 의하여 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프의 누수 및 파손을 감지하는 상기 누수감지 센서로부터 신호를 전달받아, 감지된 신호를 외부로 전송하는 컨트롤러를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 단열 충전제 주입단계에서는,
   상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프를 예열하는 단계와,
   저면이 상기 에폭시 마개로 밀폐되고, 상면이 개구되는 상기 외부 파이프와 내부 파이프의 사이의 공간에 상기 단열 충전제를 주입하는 단계와,
   상기 단열 충전제를 포함하는 상기 토출관을 냉각시키는 단계를 포함하며,
   상기 단열 충전제에 의하여 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이의 공간에서 발생되는 결로가 방지되고, 상기 내부 파이프 내부의 온도변화가 방지되는 것을 특징으로 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 시공방법.
4. 삭제
5. 삭제

Images