KR102074562B1 - 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는 현장타설말뚝 시공시 설치되는 CSL용 소닉 파이프를 활용한 쿨링 자동화시스템에 있어서, 지반굴착 후, 굴착된 천공에 철근망과 함께 설치되는 다수의 소닉 파이프; 및 다수의 소닉 파이프를 하부끝단을 서로 연결하는 하부 연결배관;을 갖는 냉각 파이프를 포함하여, 콘크리트 타설 후, 상부로 노출된 상기 소닉파이프의 상부끝단으로 냉각수를 유입하여 상기 하부연결배관을 통해 상기 냉각수가 또 다른 소닉파이프로 유동한 후, 상기 또 다른 소닉파이프의 상부끝단으로 배출되어, 콘크리트 양생과정에서 중심부와 외곽부 간의 온도차이를 저감시키는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템에 관한 것이다.

Description

현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템{Auto cooling system using sonic pipe of cast­in place pile}

본 발명은 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템 및 그 쿨링자동화 시스템을 적용한 현장타설말뚝 시공방법에 대한 것이다.

토질 및 기초 분야에서 깊은 기초는 말뚝기초, 현장타설말뚝 및 케이슨 (Caisson) 기초로 나누어지고 있는 바, 상기 말뚝기초는 재료에 따라 강관, PHC 및 RC 말뚝으로 구분되고 말뚝기초에서 시공법에 따라 타입(항타)말뚝과 매입말뚝으로 구분한다.

통상적으로 구조물에서 지지력은 항타말뚝일 경우, 공사비 측면에서 경제적이고 지지력 발휘가 큰데 비하여 소음 진동의 영향으로 공사 여건이 쉽지 않다. 그리고, 지층상에 자갈이나 단단한 층이 있을 때 항타할 경우, 말뚝이 부러지는 경우가 발생함으로 적용 여건이 쉽지 않다.

따라서, 상기 조건에 맞지 않을 때에는 매입이나 현장 타설말뚝을 쓰게 되는 바, 상기 매입은 지반을 선굴착후 말뚝을 삽입하는데에 SIP, SDA 및 PRD등 시공방법이 발달되어 지층조건 등에 따라 적용공법이 많다. 상기 현장타설말뚝은 기성제품이 아닌 현장에서 타설하는 관계로 시공관리와 품질관리에 어려움이 많으며, 대체적으로 교량에서는 대구경으로 많이 사용되고 있다.

부재의 단면이 큰 매스콘크리트 구조물은 시멘트 수화열에 의해 온도가 높은 중심부와 내외부 온도차이에 의해 온도균열이 발생할 수 있게 된다. 대구경 현장타설말뚝의 온도균열에 의한 결함은 말뚝이 설계하중을 지지하지 못할 수 있고, 구조물 전체의 안전성과 사용성에 심각한 문제를 야기할 수 있다.

일반적으로 현재 현장타설말뚝을 시공하는 과정에서 수화열을 저감시키기 위한 방법을 적용하고 있지 않다. 도 1은 현장타설말뚝 사진을 도시한 것이고, 도 2는 현장타설말뚝의 수화열과 주변지반의 온도 그래프를 도시한 것이다. 도 3은 재령시간에 따른 내부온도와 표면 온도값 그래프를 도시한 것이고, 도 4는 직경에 따른 온도시간 그래프를 도시한 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 대구경 현장타설말뚝과 같은 매스콘크리트(두께 약 80cm 이상)는 부재의 단면이 커서 말뚝 내외부 온도차에 의한 온도균열로 인하여 말뚝의 구조적 성능을 저하시킬 가능성이 크나, 현재 수화열 제어를 위한 별도의 조치가 없는 상황이다.

대한민국 등록특허 제1489707호 대한민국 공개특허 제2010-0072511호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, CSL(Srosshole Sonic Logging)을 위해 매설해야하는 기존 소닉파이프(Sonic Pipe)를 활용하여 수화열 저감을 위한 파이프 쿨링방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기존 각각 분리된 소닉파이프를 쿨링파이프로 기능할 수 있도록 모두 연결하되, 대구경 현장타설말뚝의 경우 구각별 적정온도의 냉각수 사용을 위해 파이프에 조절밸브를 적용하여 국부적인 제어를 가능하도록 하고, 쿨링제어는 현장타설말뚝에 온도센서를 장착하여 자동으로 조절이 가능하도록 하며, 이를 통합적으로 제어하는 자동화시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 현장타설말뚝 시공시 설치되는 CSL용 소닉 파이프를 활용한 쿨링 자동화시스템에 있어서, 지반굴착 후, 굴착된 천공에 철근망과 함께 설치되는 다수의 소닉파이프; 및 다수의 소닉 파이프의 하부끝단을 서로 연결하는 하부 연결배관;을 갖는 냉각 파이프를 포함하여, 콘크리트 타설 후, 상부로 노출된 상기 소닉파이프의 상부끝단으로 냉각수를 유입하여 상기 하부연결배관을 통해 상기 냉각수가 또 다른 소닉파이프로 유동한 후, 상기 또 다른 소닉파이프의 상부끝단으로 배출되어, 콘크리트 양생과정에서 중심부와 외곽부 간의 온도차이를 저감시키는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고, 콘크리트 양생과정에서 상기 중심부의 온도를 실시간으로 측정하는 중심부온도센서와, 상기 외곽부의 온도를 실시간으로 측정하는 외곽부온도센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 소닉파이프로 냉각수를 공급시키기 위한 냉각수공급수단; 및 소닉파이프 내부 일측에 구비되는 제1조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 중심부온도센서와 상기 외곽부 온도센서에서 측정된 값을 기반으로 중심부와 외곽부의 온도차이를 산출하고, 상기 온도차이를 기반으로 상기 냉각수공급수단과 상기 제1조절밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 기 설정된 온도차이 범위가 저장되는 데이터베이스와 상기 측정된 값을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도차이가 상기 기 설정된 온도차이 범위가 되도록 상기 냉각수공급수단과 상기 제1조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 냉각파이프는, 제1소닉파이프와 제2소닉파이프를 갖는 냉각 파이프쌍을 복수로 포함하고, 상기 하부연결배관을 상기 제1소닉파이프와 상기 제2소닉파이프의 하단을 서로 연결하도록 구비되며, 특정 냉각파이프쌍의 제2소닉파이프와 다른 특정 냉각파이프쌍의 제1소닉파이프의 상단을 서로 연결하는 상부연결배관을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 제1소닉파이프와 상기 제2소닉파이프의 상부로 탈부착가능한 수직 연장배관을 더 포함하고, 상기 상부연결배관은 상기 수직연장배관 사이에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 수직연장배관은 유연호스 또는 플라스틱 호스로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 제1조절밸브는 상기 수직연장배관에 구비되고, 상부연결배관 내 일측에 구비되는 제2조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 제어부는 상기 온도차이를 기반으로, 상기 제1조절밸브와 상기 제2조절밸브를 제어하여 상기 냉각수가 냉각파이프 전체를 유동하여 배출되거나, 특정 냉각파이프쌍 일부만 유동하여 배출되도록 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 쿨링 자동화 시스템을 이용한 현장타설말뚝 시공방법에 있어서, 굴착수단에 의해 지반을 굴착하는 단계; 굴착된 천공 내로 철근망과, 앞서 언급한 제1목적에 따른 냉각파이프를 설치하는 단계; 콘크리트를 타설하여 양생이 시작되는 단계; 콘크리트 양생과정에서 중심부온도센서가 중심부의 온도를 실시간으로 측정하고, 외곽부온도센서가 외곽부의 온도를 실시간으로 측정하고 제어부가 온도차이를 산출하는 단계; 및 상기 온도차이가 설정된 온도차이 범위를 초과하는 경우, 냉각수 공급수단에 의해, 상부로 노출된 냉각 파이프의 소닉파이프 상부끝단으로 냉각수를 유입하여 상기 하부연결배관을 통해 상기 냉각수가 또 다른 소닉파이프로 유동한 후, 상기 또 다른 소닉파이프의 상부끝단으로 배출되어, 온도차이를 저감시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿨링 자동화 시스템을 이용한 현장타설말뚝 시공방법으로서 달성될 수 있다.

그리고, 온도차이를 저감시키는 단계는, 상기 제어부가 상기 온도차이를 기반으로 데이터 베이스에 저장된 온도차이 범위가 되도록 상기 냉각수공급수단과 상기 소닉파이프 일측에 구비되는 제1조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 냉각파이프는, 제1소닉파이프와 제2소닉파이프를 갖는 냉각 파이프쌍을 복수로 포함하고, 상기 하부연결배관을 상기 제1소닉파이프와 상기 제2소닉파이프의 하단을 서로 연결하도록 구비되며, 특정 냉각파이프쌍의 제2소닉파이프와 다른 특정 냉각파이프쌍의 제1소닉파이프의 상단을 서로 연결하는 상부연결배관을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 제1소닉파이프 상부와 상기 제2소닉파이프 상부 측에 탈부착되는 수직 연장배관을 더 포함하며, 상기 제1조절밸브는 상기 수직 연장배관에 구비되고, 상기 상부연결배관 내 일측에 구비되는 제2조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 온도차이를 저감시키는 단계에서 상기 제어부가 상기 온도차이를 기반으로, 상기 제1조절밸브와 상기 제2조절밸브를 제어하여 상기 냉각수가 냉각파이프 전체를 유동하여 배출되거나, 특정 냉각파이프쌍 일부만 유동하여 배출되도록 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템 및 그 쿨링자동화 시스템을 적용한 현장타설말뚝 시공방법에 따르면,CSL(Srosshole Sonic Logging)을 위해 매설해야하는 기존 소닉파이프(Sonic Pipe)를 활용하여 대구경 현장타설말뚝의 수화열 제어 및 온도 균열을 저감할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템 및 그 쿨링자동화 시스템을 적용한 현장타설말뚝 시공방법에 따르면, 기존 각각 분리된 소닉파이프를 쿨링파이프로 기능할 수 있도록 모두 연결하되, 대구경 현장타설말뚝의 경우 구각별 적정온도의 냉각수 사용을 위해 파이프에 조절밸브를 적용하여 국부적인 제어를 가능하도록 하고, 쿨링제어는 현장타설말뚝에 온도센서를 장착하여 자동으로 조절이 가능하도록 하며, 이를 통합적으로 제어할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템 및 그 쿨링자동화 시스템을 적용한 현장타설말뚝 시공방법에 따르면, 기존 CSL(Crosshole Sonic Logging)용 Pipe를 재사용 함으로써 경제적인 수화열 제어 가능하고, 자동제어 시스템을 활용하여 발생 수화열 및 냉각수 온도에 따른 효율적인 운영 가능하며, 현장타설말뚝의 온도균열 저감을 통한 건전도 확보 및 기초 구조적 성능 저하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 현장타설말뚝 사진,
도 2는 현장타설말뚝의 수화열과 주변지반의 온도 그래프,
도 3은 재령시간에 따른 내부온도와 표면 온도값 그래프,
도 4는 직경에 따른 온도시간 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템의 개념 사시도,
도 6은 CSL용 소닉파이프가 설치된 현장타설말뚝 사진,
도 7은 현장타설말뚝 건전도 측정을 위한 CSL의 개념도,
도 8a는 CSL용 소닉파이프가 설치된 현장타설말뚝 사진,
도 8b는 CSL용 소닉파이프가 설치된 철근망 사진,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템의 사시도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템의 평면도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 수직 연장배관과 상부연결배관의 사시도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 쿨링자동화 시스템을 적용한 현장타설말뚝 시공방법의 흐름도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이부에서 표시되는 중심부와 외곽부의 시간에 따른 온도 그래프,
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 국부적으로 냉각이 실행되고 있는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템의 사시도,
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 전체 냉각이 실행되고 있는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템의 사시도,
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템(100)의 개념 사시도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 쿨링 자동화시스템(100)은 현장말뚝 시공시 설치되는 Crosshole Sonic Logging(이하 CSL)용 소닉 파이프를 활용한 것을 특징으로 한다.

도 6은 CSL용 소닉파이프가 설치된 현장타설말뚝(1) 사진을 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 현장타설말뚝 건전도 측정을 위한 CSL의 개념도를 도시한 것이다. 또한, 도 8a는 CSL용 소닉파이프가 설치된 현장타설말뚝(1) 사진이고 도 8b는 CSL용 소닉파이프가 설치된 철근망(2) 사진이다.

CSL은 일반적으로 현장타설말뚝(1) 건전도를 측정하기 위해 설치되며 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 현장타설말뚝(1)의 길이방향을 따라 원주방향으로 서로 특정간격이격되어 설치되게 된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 현장타설말뚝(1) 시공시 철근망(2)에 소닉파이프를 결합하여 굴착된 천공에 삽입되게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 쿨링자동화 시스템(100)은 이러한 기 설치된 CSL용 소닉파이프를 황용하게 된다. 파이프 쿨링 공법을 적용하기 위하여 전체 소닉파이프를 연결하고 발생수화열 크기에 따른 쿨링범위를 조절하기 위한 조절밸브와 제어부(70)를 통한 조절밸브의 개폐를 통해 국부 냉각과 전체 냉각이 가능하게 된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템(100)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템(100)의 평면도를 도시한 것이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템(100)은, 지반굴착 후, 굴착된 천공에 철근망(2)과 함께 설치되는 다수의 소닉 파이프와, 다수의 소닉 파이프의 하부끝단을 서로 연결하는 하부연결배관(30)을 갖는 냉각 파이프를 포함하여 구성된다.

따라서 콘크리트 타설 후, 상부로 노출된 소닉파이프의 상부끝단으로 냉각수를 유입하여 상기 하부연결배관(30)을 통해 상기 냉각수가 또 다른 소닉파이프로 유동한 후, 또 다른 소닉파이프의 상부끝단으로 배출되어, 콘크리트 양생과정에서 중심부와 외곽부 간의 온도차이를 저감시키게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 콘크리트 양생과정에서 중심부의 온도를 실시간으로 측정하는 중심부온도센서(71)와, 외곽부의 온도를 실시간으로 측정하는 외곽부온도센서(72)를 포함하여 구성된다.

그리고, 소닉파이프로 냉각수를 공급시키기 위한 냉각수공급수단(3)와, 소닉파이프 내부 일측에 구비되는 제1조절밸브(61)를 포함하여 구성된다. 따라서 중심부온도센서(71)와 상기 외곽부 온도센서(72)에서 측정된 값을 기반으로 제어부(70)는 중심부와 외곽부의 온도차이를 산출하고, 이러한 온도차이를 기반으로 상기 냉각수공급수단(3)과 제1조절밸브(61)를 제어하게 된다.

또한, 기 설정된 온도차이 범위가 저장되는 데이터베이스(73)와 측정된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(74)를 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(70)는 온도차이가 기 설정된 온도차이 범위가 되도록 냉각수공급수단(3)과 제1조절밸브(61)를 제어하게 된다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 소닉파이프는, 제1소닉파이프(21)와 제2소닉파이프(23)를 갖는 냉각 파이프쌍(20)으로 구성될 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 하부연결배관(30)을 제1소닉파이프(21)와 제2소닉파이프(23)의 하단을 서로 연결하도록 구비된다. 따라서 제1소닉파이프(21) 상부 끝단의 유입단(22)을 통해 냉각수가 유입되며 제1소닉파이프(21), 하부연결배관(30), 제2소닉파이프(23)를 유동한 후, 냉각수가 제2소닉파이프(23) 상부 끝단의 배출단(24)을 통해 배출되게 된다.

이러한 냉각 파이프쌍(20)은 복수로 구성될 수 있다. 예를 들어, 그리고, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 총 4개의 냉각파이프쌍(20)(소닉파이프 8개)으로 구성될 수 있다.

그리고, 특정 냉각파이프쌍(20)의 제2소닉파이프(23)와 다른 특정 냉각파이프쌍(20)의 제1소닉파이프(21)의 상단을 상부연결배관(40)으로 통해 서로 연결하게 된다. 따라서 특정 냉각파이프쌍(20)의 제1소닉파이프(21)의 유입단(22)을 통해 냉각수가 유입되면 하부연결배관(30)과 상부연결배관(40)을 통해 모든 소닉파이프를 순환하여 배출될 수 있게 된다.

그리고, 이러한 소닉파이프의 상단 내부 일측에 제1조절밸브(61)가 설치되며, 상부연결배관(40)에는 제2조절밸브(62)가 설치되게 된다. 또한, 제1소닉파이프(21)와 제2소닉파이프(23)의 상부로 탈부착가능한 수직 연장배관(50)을 포함할 수 있고, 이러한 상부연결배관(40)은 수직연장배관(50) 사이에 구비되도록 구성될 수 있다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수직 연장배관과 상부연결배관(40)의 사시도를 도시한 것이다.

수직연장배관(50)은 유연호스 또는 플라스틱 호스로 구성될 수 있으며, 소닉파이프 상단과 수직연장배관(50) 사이는 고무 커플링을 통해 긴밀을 유지하면서 탈부착되어질 수 있도록 구성된다. 그리고 앞서 언급한 제1조절밸브(61)는 수직연장배관(50)에 설치될 수 있고, 제2조절밸브(62)는 상부연결배관(40) 내 일측에 구비될 수 있다. 따라서 수직연장배관(50)와 제1조절밸브(61), 상부연결배관(40)과 제2조절밸브(62)가 일체로, 기 설치된 소닉파이프 상단에 부착될 수 있어 기존의 소닉파이프를 그대로 활용하면서 쿨링시스템(100)으로 적용될 수 있게 된다.

또한, 제어부(70)는 중심부 온도센서(71)에서의 측정값과 외곽부 온도센서(72)에서의 측정값에 의한 온도차이를 기반으로, 제1조절밸브(61)와 제2조절밸브(62)를 제어하여 냉각수가 냉각파이프(10) 전체를 유동하여 배출되거나, 특정 냉각파이프쌍(20) 일부만 유동하여 배출되도록 조절할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 쿨링자동화 시스템(100)을 적용한 현장타설말뚝(1) 시공방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이부(74)에서 표시되는 중심부와 외곽부의 시간에 따른 온도 그래프를 도시한 것이다. 또한, 도 14는 본 발명의 실시예에 따라 국부적으로 냉각이 실행되고 있는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템(100)의 사시도를 도시한 것이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따라 전체 냉각이 실행되고 있는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템(100)의 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 제어부(70)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 쿨링 자동화 시스템(100)을 이용한 현장타설말뚝 시공방법은, 먼저, 굴착수단에 의해 지반을 굴착하고(S1), 굴착된 천공 내로 철근망(2)과, 앞서 언급한 제1소닉파이프(21)와 제2소닉파이프(23)가 하부연결배관(30)으로 연결된 냉각파이프 쌍(20)이 복수로 상부연결배관(40)에 의해 연결된 냉각파이프(10)를 설치하게 된다(S2).

그리고 내부로 콘크리트를 타설하여 양생이 시작되게 된다(S3). 콘크리트 양생과정에서 중심부온도센서(71)가 중심부의 온도를 실시간으로 측정하고, 외곽부온도센서(72)가 외곽부의 온도를 실시간으로 측정하고 제어부(70)가 온도차이를 산출하게 된다(S4).

그리고 제어부(70)는 산출된 온도차이가 설정된 온도차이 범위를 초과하는 경우, 냉각수 공급수단(3)을 작동시켜, 상부로 노출된 특정 제1소닉파이프(21) 상부끝단의 유입단(22)으로 냉각수를 공급하여 하부연결배관(30)과 상부연결배관(40)을 통해 냉각수가 다수의 소닉파이프로 유동한 후, 마지막 제2소닉파이프(23)의 상부끝단의 배출단(24)으로 배출되도록 하여, 온도차이를 저감시키게 된다(S5).

또한, 제어부(70) 온도차이를 기반으로 데이터 베이스(73)에 저장된 온도차이 범위가 되도록 냉각수공급수단(3)과 소닉파이프 일측에 구비되는 제1조절밸브(61) 및 제2조절밸브(62)를 제어할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 냉각파이프(10)는, 제1소닉파이프(21)와 제2소닉파이프(23)를 갖는 냉각 파이프쌍(20)을 복수로 포함하여 구성될 수 있으며, 하부연결배관(30)은 제1소닉파이프(21)와 상기 제2소닉파이프(23)의 하단을 서로 연결하도록 구비되며, 특정 냉각파이프쌍(20)의 제2소닉파이프(23)와 다른 특정 냉각파이프쌍(20)의 제1소닉파이프(21)의 상단은 상부연결배관(40)을 통해 서로 연결되어 진다.

그리고, 제어부(70)은 상기 온도차이를 기반으로, 제1조절밸브(61)와 상기 제2조절밸브(62)를 개폐 제어하여 도 15에 도시된 바와 같이, 냉각수가 냉각파이프(10) 전체를 유동하여 배출되거나, 필요에 따라 특정 냉각파이프쌍(20) 일부만 유동하여 배출되도록 조절할 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:현장타설말뚝
2:철근망
3:냉각수공급수단
10:냉각파이프
20:냉각파이프쌍
21:제1소닉파이프
22:유입단
23:제2소닉파이프
24:배출단
30:하부연결배관
40:상부연결배관
50:수직 연장배관
61:제1조절밸브
62:제2조절밸브
70:제어부
71:중심부온도센서
72:외곽부온도센서
73:데이터베이스
74:디스플레이부
100:현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템

Claims (15)

1. 현장타설말뚝 시공시 설치되는 CSL용 소닉 파이프를 활용한 쿨링 자동화시스템에 있어서,
   지반굴착 후, 굴착된 천공에 철근망과 함께 설치되는 다수의 소닉파이프; 및
   다수의 소닉 파이프의 하부끝단을 서로 연결하는 하부 연결배관;을 갖는 냉각 파이프를 포함하여,
   콘크리트 타설 후, 상부로 노출된 상기 소닉파이프의 상부끝단으로 냉각수를 유입하여 상기 하부연결배관을 통해 상기 냉각수가 또 다른 소닉파이프로 유동한 후, 상기 또 다른 소닉파이프의 상부끝단으로 배출되어, 콘크리트 양생과정에서 중심부와 외곽부 간의 온도차이를 저감시키고,
   상기 냉각파이프는, 제1소닉파이프와 제2소닉파이프를 갖는 냉각 파이프쌍을 복수로 포함하고, 상기 하부연결배관을 상기 제1소닉파이프와 상기 제2소닉파이프의 하단을 서로 연결하도록 구비되며, 특정 냉각파이프쌍의 제2소닉파이프와 다른 특정 냉각파이프쌍의 제1소닉파이프의 상단을 서로 연결하는 상부연결배관을 포함하며,
   상기 제1소닉파이프와 상기 제2소닉파이프의 상부로 탈부착가능한 수직 연장배관을 포함하고, 상기 상부연결배관은 상기 수직연장배관 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   콘크리트 양생과정에서 상기 중심부의 온도를 실시간으로 측정하는 중심부온도센서와, 상기 외곽부의 온도를 실시간으로 측정하는 외곽부온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 소닉파이프로 냉각수를 공급시키기 위한 냉각수공급수단; 및
   상기 소닉파이프 내부 일측에 구비되는 제1조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 중심부온도센서와 상기 외곽부 온도센서에서 측정된 값을 기반으로 중심부와 외곽부의 온도차이를 산출하고, 상기 온도차이를 기반으로 상기 냉각수공급수단과 상기 제1조절밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   기 설정된 온도차이 범위가 저장되는 데이터베이스와 상기 측정된 값을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 온도차이가 상기 기 설정된 온도차이 범위가 되도록 상기 냉각수공급수단과 상기 제1조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 수직연장배관은 유연호스 또는 플라스틱 호스로 구성되는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
   
9. 제 5항에 있어서,
   상기 제1조절밸브는 상기 수직연장배관에 구비되고,
   상기 상부연결배관 내 일측에 구비되는 제2조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도차이를 기반으로, 상기 제1조절밸브와 상기 제2조절밸브를 제어하여 상기 냉각수가 냉각파이프 전체를 유동하여 배출되거나, 특정 냉각파이프쌍 일부만 유동하여 배출되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 소닉 파이프를 이용한 쿨링 자동화시스템.
    
11. 쿨링 자동화 시스템을 이용한 현장타설말뚝 시공방법에 있어서,
    굴착수단에 의해 지반을 굴착하는 단계;
    굴착된 천공 내로 철근망과, 제 1항에 따른 냉각파이프를 설치하는 단계;
    콘크리트를 타설하여 양생이 시작되는 단계;
    콘크리트 양생과정에서 중심부온도센서가 중심부의 온도를 실시간으로 측정하고, 외곽부온도센서가 외곽부의 온도를 실시간으로 측정하고 제어부가 온도차이를 산출하는 단계; 및
    상기 온도차이가 설정된 온도차이 범위를 초과하는 경우, 냉각수 공급수단에 의해, 상부로 노출된 냉각 파이프의 소닉파이프 상부끝단으로 냉각수를 유입하여 상기 하부연결배관을 통해 상기 냉각수가 또 다른 소닉파이프로 유동한 후, 상기 또 다른 소닉파이프의 상부끝단으로 배출되어, 온도차이를 저감시키는 단계;를 포함하고,
    상기 냉각파이프는, 제1소닉파이프와 제2소닉파이프를 갖는 냉각 파이프쌍을 복수로 포함하고, 상기 하부연결배관을 상기 제1소닉파이프와 상기 제2소닉파이프의 하단을 서로 연결하도록 구비되며, 특정 냉각파이프쌍의 제2소닉파이프와 다른 특정 냉각파이프쌍의 제1소닉파이프의 상단을 서로 연결하는 상부연결배관을 포함하며,
    상기 제1소닉파이프 상부와 상기 제2소닉파이프 상부 측에 탈부착되는 수직 연장배관을 포함하며, 제1조절밸브는 상기 수직 연장배관에 구비되고, 상기 상부연결배관 내 일측에 구비되는 제2조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿨링 자동화 시스템을 이용한 현장타설말뚝 시공방법.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 온도차이를 저감시키는 단계는, 상기 제어부가 상기 온도차이를 기반으로 데이터 베이스에 저장된 온도차이 범위가 되도록 상기 냉각수공급수단과 상기 소닉파이프 일측에 구비되는 제1조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 쿨링 자동화 시스템을 이용한 현장타설말뚝 시공방법.
    
13. 삭제
14. 삭제
15. 제 12항에 있어서,
    상기 온도차이를 저감시키는 단계에서 상기 제어부가 상기 온도차이를 기반으로, 상기 제1조절밸브와 상기 제2조절밸브를 제어하여 상기 냉각수가 냉각파이프 전체를 유동하여 배출되거나, 특정 냉각파이프쌍 일부만 유동하여 배출되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 쿨링 자동화 시스템을 이용한 현장타설말뚝 시공방법.

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