KR101817719B1

KR101817719B1 - 보강력을 높인 토목 공사용 지오셀 및 제조방법

Info

Publication number: KR101817719B1
Application number: KR1020170114873A
Authority: KR
Inventors: 이부락
Original assignee: 일양산업 주식회사
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-01-11

Abstract

본 발명은 하천의 호안 사면을 보호하는 호안 보호공으로써 망상의 셀 내부에 흙이나 쇄석 암버럭 등을 채우고 포설하여 비탈면을 다짐함으로써 유수에 의한 침식, 쇄굴 외부충격에 의한 파손 등의 변형을 방지하며, 사면과 보의 하천바닥의 쇄굴을 방지하는 보강력을 높인 토목 공사용 지오셀에 관한 것으로서, 연약지반의 토사유실방지와 지반을 보강할 뿐만 아니라 배수가 원활하게 이루어지고, 친환경적인 폴리에스테르(PET) 소재를 사용하므로 자연환경에 전혀 해를 끼치지 않고 연약지반의 토사유실을 방지하며 지반을 보강할 수 있게 된다. 또한 바닥면에 배수 가능한 섬유를 추가적으로 밑면에 부착시키면 더욱더 토사유실방지와 지반을 보강하는 효과가 있다.

Description

보강력을 높인 토목 공사용 지오셀 및 제조방법{Reinforced Geocells and manufacturing methods for public works}

본 발명은 하천 정비사업에서 제방을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위해 설치하는 것으로서, 더욱 상세하게는 하천의 호안 사면을 보호하는 호안 보호공으로써 망상의 셀 내부에 흙이나 쇄석 암버럭 등을 채우고 포설하여 비탈면을 다짐함으로써 유수에 의한 침식, 쇄굴 외부충격에 의한 파손 등의 변형을 방지하며, 사면과 보의 하천바닥의 쇄굴을 방지하는 보강력을 높인 토목 공사용 지오셀에 관한 것이다.

일반적으로 하천 정비사업을 하거나 지반을 보강하기 위한 토목 공사를 실시할 때, 토목섬유(Geotextile, 土木纖維)를 사용하게 되는데, 토목섬유란 인공적으로 만드는 토양구조물의 구성요소로서, 투수성(透水性)의 재료로 기초, 자연상태의 토양, 바위, 토질재료와 함께 사용된다. 토목섬유에는 편물(編物)·직물·부직포(不織布) 등의 3종류가 있으며, 사용방법이 비슷하고 토목섬유류로 취급할 수 있는 웹(web), 매트(mat), 네트(net)·그리드(grid) 및 플라스틱시트 등은 토목섬유 대체품으로 사용되거나, 함께 사용되기도 하여 총칭해서 토목섬유제품이라고도 한다.

사용되는 섬유원료는 물리적 성질, 기계적 성질과 내약품성이 뛰어난 열가소성 섬유가 주류를 이루며, 토목섬유의 역할은 토양구조물에 있어서 물의 여과효과, 토양과 물을 분리시키는 효과, 흙구조물의 보강효과와 물을 외부로 배수시키는 효과 및 목적에 따라 물을 차단시키는 방수효과 등이 있다.

사용종류로는 지오텍스타일, 지오멤브렌, 지오그리드, 지오컴포지트 등으로 나눈다.

상기 지오그리드는 주로 흙구조물이나 지반의 보강에 쓰이며, 고분자 재료를 써서 격자 구조로 만들어지고, 넓은 뜻의 지오텍스타일에 포함되는데, 종래의 수지 네트와 비교하여 강성이 높은 특징이 있다.

상기와 같은 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 제방 및 호안 사면을 보호하기 위해 설치하는 보강재에 관련된 선행기술로는 국내 등록특허공보 등록번호 제10-1083263호에 리브의 접착력을 강화시킨 지오그리드 제조방법은 건축 및 토목공사시 지반이나 콘크리트에 매설시켜 토사의 유실방지나 지반의 보강, 보강토옹벽설치, 방수균열방지, 충격흡수, 기초 콘크리트의 강도 유지 등 다양한 목적으로 사용되는 지오그리드의 수평리브와 수직리브가 교차되는 교차점의 접착력을강화시켜서 인장강도와 내후성, 내충격성을 양호하게 하기 위한 것이며,그 구성은 압출성형기를 통해 고분자 폴리머 칩을 띠 형태로 성형하여 스풀직기에 감아 주라인직기에 수평리브를 보조라인 직기에 수직리브를 규격별로 정렬한 한 수평리브와 수직리브를 1차 챔버에서 발생하는 간접열로 리브의 상하, 좌우 휘어짐을 펴서 수평리브와 수직리브를 격자형으로 교차정렬하여 만나는 교차점에 레이저를 조사하여 교차점에 기포 없이 밀착시킨 후 다시 2차 챔버에 의한 간접 열을 가하면서 프레싱으로 접착하여 구성한 것을 특징으로 하는 리브의 접착력을 강화시킨 지오그리드의 제조방법에 대해서 개시되어 있고, 국내 등록특허공보 등록번호 제10-1147823호에는 지오그리드와 지오그리드 제조장치 및 제조장치를 이용한 지오그리드 제조방법은 토목공사시 옹벽보강, 사면보강, 지반보강 등의 용도로 이용되는 것으로, 위방향으로 평행하게 배치되는 위사부재와 위사부재의 상면 또는 저면에 교차되게 경방향으로 평행하게 배치되는 경사부재로 구성되며, 상기 교차된접점이 열융착에 의해 상호 접합하는, 전체적으로 격자형태를 이루는 지오그리드에 있어서, 상기 위사부재와 경사부재가 상호 접점을 이루는 중앙에는 결합공이 형성되어 상호 연통되며, 상호 연통된 결합공으로 결속구가 설치되어 위사부재와 경사부재의 접점이 상호 분리되지 않도록 고정된 것을 특징으로 하며, 또한, 일실시 예에 따르면, 위사부재와 경사부재의 접합부위가 결속구를 매개로 상호 결합되어 고정되기 때문에 외력에 의해 위사부재와 경사부재의 접점부위가 이격(분리) 되더라도 결속구가 이들을 강제로 고정하고 있어 완전히 이탈되는 것을 방지하여 접점의 결속력을 크게 강화시켜 줄 수 있는 이점이 있는 지오그리드와 지오그리드 제조장치 및 제조장치를 이용한 지오그리드 제조방법에 대해서 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 선행기술의 방법으로 제조된 종래의 지오그리드는 배수가 원활하지 않아 빗물 또는 하천의 유수가 침투되어 다져진 흙들이 침하되면서 지반 및 호안의 사면이 쉽게 붕괴되어 수명이 짧다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 종래 기술들을 보완하기 위하여 안출된 것으로서, 친환경 폴리에스테르(PET)인 고강력 소재를 사용하여 하천의 제방 또는 호안 사면의 연약지반의 토사유실 방지와 지반을 보강할 뿐만 아니라 배수가 원활하게 이루어지도록 하는 보강력을 높인 토목공사용 지오셀 및 제조방법의 제공에 목적이 있다.

본 발명인 보강력을 높인 토목공사용 지오셀의 제조방법은,

a. 에틸렌그리콜(Ethylene Glycol)과 테레프탈산(Terephthalic Acid)을 중축합반응기에 투입하여 폴리에스테르(PET) 칩을 제조하는 중합 단계.

b. a단계의 결과물인 폴리에스테르(PET) 칩을 열로(250 ~ 300℃) 녹여서 압축실린더에 통과시켜서 원사로 나오는 방사 단계.

c. b단계의 결과물인 원사의 열을 식히는 냉각 단계.

d. c단계의 원사를 용도에 맞도록 롤러를 이용하여 늘이는 연신 단계.

e. 상기 c단계와 d단계인 냉각과 연신 과정을 3 ~ 5회 반복하면서 길다란 바형태의 원사로 늘이는 최종 연신 단계.

f. 상기 e단계의 결과물인 길다란 바형태의 원사를 가로와 세로로 배치하여 격자형으로 정렬하고 교차점을 견고하게 결속하며, 교차점과 다음 교차점의 길이는 3 ~ 10㎝ 범위로 형성하는 원사배치 단계.

g. 5 - 20개의 원사를 가공절단하여 바형태 리브a(10)를 제조하는 가공 단계.

h. 바형태리브a(10)와 또 다른 바형태리브인 바형태리브b(20)를 길이방향으로 겹치도록 배치하고 끝부분의 교차점인 결속부a(15) 견고하게 결속하며, 상기 결속부a(15)에서 길이방향으로 50 ~ 70cm 교차점인 결속부b(16)를 견고하게 결속하고, 계속하여 50 ~ 70cm 의 간격으로 결속부b(16)를 견고하게 결속하는 결속 단계.

i. 상기 결속 단계를 또 다른 바형태리브a(10)와 바형태리브b(20)로 실시하고, 결속 단계를 거친 1개의 바형태리브a, b(10, 20)와 또 다른 바형태리브a, b(10, 20)를 겹쳐서 끝부분에서 길이방향으로 25 ~ 35㎝의 교차지점인 1개의 바형태리브a, b(10, 20)와 또 다른 바형태리브a, b(10, 20)가 직접 접촉하는 면만 결속하고, 이후에는 50 ~ 70cm 의 간격으로 교차점을 견고하게 결속하는 겹침 단계.

i. 상기 결속 단계를 통해서 필요에 의한 사이즈대로 제조하고, 이를 수직으로 세워서 흙 또는 쇄석 또는 암버럭 등의 속채움재가 채워질 셀(30)이 나타나게 벌집형상으로 펼쳐서 본체(1)로 완성하는 완성 단계.

상기와 같이 a단계 내지 i단계로 구성되며, 바형태의 원사는 2 ~ 5cm 범위의 너비로 구성되고, 바형태리브a, b(10, 20)의 가로줄에는 5 ~ 20개의 바형태의 원사로 구성되며, 바형태리브a(10)와 바형태리브b(20)는 50 ~ 70cm 의 간격마다 견고하게 결속된 교차점을 갖는 구성으로 이루어진다.

상기 a단계 내지 i단계로 구성된 본체(1)는 인장강도 60kN × 60kN/m 이상이다.

본 발명은 건축 공사 또는 토목 공사시에 하천의 제방 또는 호안 사면을 보호하는 것으로, 연약지반의 토사유실방지와 지반을 보강할 뿐만 아니라 배수가 원활하게 이루어지고, 친환경적인 폴리에스테르(PET) 소재를 사용하므로 자연환경에 전혀 해를 끼치지 않고 연약지반의 토사유실을 방지하며 지반을 보강할 수 있게 되며 배수 가능한 섬유를 추가적으로 밑면에 부착시키면 더욱더 토사유실방지와 지반을 보강하는 효과가 있다.

또한 본 발명인 지오셀은 폴리에스테르(PET)를 사용하여 인장력이 높으므로 날카로운 쇄석이나 암버럭 등으로 인한 마찰이나 중장비에 의한 파괴가 없어서 영구 구조물 안전에 적합한 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 보강력을 높인 토목 공사용 지오셀 및 제조방법의 사시도이다.
도 2는 본 발명인 보강력을 높인 토목 공사용 지오셀 및 제조방법의 또다른 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 또다른 사시도로서, 도 1과 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면,

흙이나 모래 또는 쇄석 및 암버럭 등의 속채움재가 채워지는 셀(30)이 연속해서 형성되는 벌집 형상의 본체(1)로 구성된다.

상기의 본체(1)를 토목공사를 실시하는 현장에 맞도록 적절하게 가공 및 절단하여 제방 또는 호안 사면에 윗면에 셀(30)이 보여지도록 펼쳐서 고정하고, 상기 흙이나 모래 또는 쇄석 및 암버럭 등의 속채움재를 셀(30)에 채움으로써 고정된 본체(1)에 의해서 속채움재가 유실되지 않으므로 제방 또는 호안 사면 등이 유실되지 않게 된다.

또한 본 발명인 본체(1)를 폴리에스테르(PET)로 제조하고, 인장강도는 60kN × 60kN/m 이상이므로 현장에서 작업시에 날카로운 쇄석이나 암버럭 등으로 마찰이나 중장비에 의한 파괴가 없어서 영구 구조물의 안전에 탁월한 효과가 있다.

상기 본체(1)를 제조하는 방법은 먼저 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)과 테레프탈산(Terephthalic Acid)을 중축합반응기에 투입하여 폴리에스테르(PET) 칩을 제조하는 중합 단계를 실시한다. 또는 기존에 제조되어 판매되는 고강력 폴리에스테르(PET) 칩을 사용해도 무방하다.

그리고 상기 중합 단계를 거쳐서 제조된 결과물인 폴리에스테르(PET) 칩을 250 ~ 300℃ 의 열로 녹이면서 압축실린더에 통과시키면서 원사로 제조하는 방사 단계를 실시한다. 이어서 상기 제조된 원사를 급속하게 식히는 냉각 단계와 다시 사용자 임의대로 목적에 맞도록 롤러를 이용하여 원사를 늘이는 연신단계를 실시한다.

상기 냉각 단계와 연신 단계를 3번 내지 5번 반복하면서 원사를 너비가 2 ~ 5㎝ 범위인 길다란 바형태의 원사로 늘이는 최종 연신 단계를 거치게 된다.

상기와 같이 사용자 임의대로 목적에 맞도록 원사를 늘이고 냉각시키고 하는 과정을 3 ~ 5회 반복하여서 제조된 바형태의 원사를 3 ~ 10㎝의 간격으로 한개씩 배치하여 격자형으로 정렬한다.

그물형태의 격자형으로 배치된 바형태의 원사의 가로와 세로의 교차점을 결속하여 가로와 세로의 바형태의 원사를 견고하게 결속하는 원사 배치 단계를 실시하게 된다.

상기 원사 배치 단계를 거친 그물 형태의 격자형으로 완성된 것을 바형태의 원사가 가로줄에 5개 내지 20개가 형성되도록 가공 절단한다. 그러면 가로방향으로 길다란 그물 형태가 되고, 상기의 가로방향이 긴 그물 형태의 바형태리브a(10)로 형성되는 가공 단계를 실시하게 된다.

상기 가공 단계를 거쳐서 형성된 바형태리브a(10)와 또 다른 바형태리브인 바형태리브b(20)를 길이방향으로 서로 포개지도록 배치하고서 끝부분의 교차점인 결속부a(15)를 견고하게 결속하며, 상기 결속부a(15)에서 길이방향으로 50 ~ 70cm 떨어진 교차점인 결속부b(16)를 견고하게 결속하고, 계속하여 50 ~ 70cm 길이의 간격으로 결속부b(16)를 견고하게 결속하는 결속 단계를 실시한다.

상기의 결속 단계를 또 한번 실시하여 또 다른 바형태리브a(10)와 바형태리브b(20)를 이용하여 결속부a(15)와 결속부b(16)를 형성한다.

상기의 결속 단계를 거쳐서 완성된 결속부a(15)와 결속부b(16)를 형성한 1개의 바형태리브a(10)와 바형태리브b(20)와 결속부a(15)와 결속부b(16)를 형성한 또 다른 1개의 바형태리브a(10)와 바형태리브b(20)를 포개지도록 겹쳐서 끝부분에서 길이방향으로 25 ~ 35㎝의 교차지점을 단단하게 결속하는데, 1개의 바형태리브a, b(10, 20)와 또 다른 1개의 바형태리브a, b(10, 20)가 직접 접촉하는 면만 견고하게 결속하고, 이후에는 50 ~ 70cm 의 간격으로 1개의 바형태리브a, b(10, 20)와 또 다른 1개의 바형태리브a, b(10, 20)가 직접 접촉하는 면만 견고하게 결속하는 겹침 단계를 실시한다.

이제 마지막 단계로 상기 결속 단계를 통해서 현장에서 필요로 하는 사이즈로 제조하고, 이를 수직으로 세워서 흙, 모래, 쇄석, 암버럭 등의 속채움재가 채워질 셀(30)이 나타나도록 벌집형상으로 펼쳐서 본체(1)로 완성하는 완성 단계를 실시하여 마무리한다.

상기 바형태 원사의 너비가 2 ~ 5㎝로 얇아 셀(30)과 인접해 있는 또 다른 셀(30) 사이에 무수히 많은 통공이 있어서, 지면에 뿌리 내린 식물의 뿌리가 모든 셀(30)에 무작위로 퍼져가면서 인접해 있는 셀(30)끼리 견고하게 결속이 되며, 이는 곧 인접해 있는 모든 셀(30)이 견고하게 결속이 되는 것이므로 본체(1)가 설치된 지면에 견고하게 결속이 되는 것이다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 하고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1. 본체
10. 바형태리브a
15. 결속부a
16. 결속부b
20. 바형태리브b
30. 셀

Claims

연속된 셀이 벌집형상으로 구성된 토목공사용 지오셀에 있어서,
에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)과 테레프탈산(Terephthalic Acid)을 중축합반응기에 투입하여 폴리에스테르(PET) 칩을 제조하는 중합 단계와;
상기 중합 단계의 결과물인 폴리에스테르(PET) 칩을 열로(250 ~ 300℃) 녹이면서 압축실린더에 통과시켜 원사로 제조하는 방사 단계와;
상기 방사 단계의 결과물인 원사의 열을 식히는 냉각 단계와;
상기 냉각 단계의 원사를 용도에 맞게 롤러를 이용하여 늘이는 연신 단계와;
상기 원사를 냉각 단계와 연신 단계 과정을 3 ~ 5회 반복하면서 길다란 바형태의 원사로 늘이는 최종 연신 단계와;
상기 최종 연신 단계의 결과물인 길다란 바형태의 원사를 가로와 세로로 배치하여 격자형으로 정렬하고 교차점에 레이저를 조사하여 견고하게 결속하며, 교차점과 다음 교차점의 길이는 3 ~ 10㎝ 범위로 형성하는 원사 배치 단계와;
5 - 20 개의 원사를 가공절단하여 바형태 리브a(10)를 제조하는 가공 단계와;
상기 가공 단계의 결과물인 바형태리브a(10)와 또 다른 바형태리브인 바형태리브b(20)를 길이방향으로 겹치도록 배치하고 끝부분의 교차점인 결속부a(15)를 견고하게 결속하며, 상기 결속부a(15)에서 길이방향으로 50 ~ 70cm 교차점인 결속부b(16)를 견고하게 결속하고, 계속하여 50 ~ 70cm 의 간격으로 결속부b(16)를 견고하게 결속하는 결속 단계와;
상기 결속 단계를 통해서 필요에 의한 사이즈대로 제조하고, 이를 수직으로 세워서 속채움재가 채워질 셀(30)이 나타나게 벌집형상으로 펼쳐서 본체(1)로 완성하는 완성 단계를 포함하여 구성되는 보강력을 높인 토목공사용 지오셀의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 최종 연신 단계의 결과물인 바형태 원사의 너비는 2 ~ 5cm 범위이고, 상기 본체(1)의 인장강도는 60kN × 60kN/m 이상인 것을 특징으로 하는 보강력을 높인 토목공사용 지오셀의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(1)의 셀(30)에는 흙 또는 모래 또는 쇄석 또는 암버럭 등의 속채움재가 채워지는 것을 특징으로 하는 보강력을 높인 토목공사용 지오셀의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 바형태 원사의 너비가 2 ~ 5㎝로 얇아 셀(30)의 측면이 또 다른 셀(30)과 통할 수 있는 통공이 무수히 많아서 식물의 뿌리가 모든 셀(30)에 퍼져 본체(1)가 지면에 견고하게 결속이 되는 것을 특징으로 하는 보강력을 높인 토목공사용 지오셀의 제조방법.
청구항 1의 제조방법으로 제조한 본체(1)인 것을 특징으로 하는 보강력을 높인 토목공사용 지오셀.