KR102075295B1 - 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그라우팅 장비에 의해 연약층에 주입되는 배함물의 주입 상태 및 연약층 상부에 위치한 구조물의 상태 변화를 동시에 실시간으로 모니터링하는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 그라우팅 장비에 의해 연약층에 주입되는 배합물의 주입 상태를 감지하여 주입정보를 생성하는 감지부, 상기 연약층 상부에 위치한 구조물의 상태 변화를 계측하여 계측정보를 생성하는 계측부, 상기 주입정보 및 상기 계측정보를 수신하여 저장하는 클라우드 서버 및 상기 클라우드 서버로부터 상기 주입정보 및 상기 계측정보를 수신하는 관리자 단말을 포함한다.

Description

실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템{REAL TIME GROUTING INTEGRATED MONITORING SYSTEM}

본 발명은 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그라우팅 장비에 의해 연약층에 주입되는 배함물의 주입 상태 및 연약층 상부에 위치한 구조물의 상태 변화를 동시에 실시간으로 모니터링 하는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템에 관한 것이다.

연약지반을 개량하기 위해서는 개량공법이 적용되며 대표적인 공법이 그라우팅이다. 그라우팅 공법이라 함은 주입펌프 등을 이용하여 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트(grout)(주입재)를 주입하는 공법으로, 주입관을 지반에 설치하고, 그 주입관을 통해 그라우트를 분산시켜 그라우트재에 의해 지반이 고결되도록 하여 대상 지반의 지내력을 증가시키고, 투수 계수를 감소시켜 차수성을 향상시키며, 압축성을 줄이고 시공 시 발생하는 소음 및 진동을 감소시켜 저진동, 저소음의 공사를 가능케 하며, 공사기간을 단축하는 공법이다.

이러한 공법은, 주로 토류벽 배면, 차수 그라우트, 터널, 댐, 방조제 차수 및 보강 그라우트, 자립식 토류벽용 그라우트 등에 적용된다.

종래의 기술(등록특허 제10-1738922호)(이하 종래 기술)은 비례제어를 이용한 그라우팅 자동 주입 관리 시스템으로, 보다 자세하게는 복수의 배출관이 구비된 그라우트 펌프에 대한 주입재의 압력을 계측하는 압력계와 주입재의 유량값을 계측하는 유량계를 포함하고, 주입되는 주입재의 압력 및 유량이 기준 압력 및 기준 유량을 초과할 경우 그 편차값에 비례하여 펌핑 속도를 제어하는 비례제어모듈을 포함한다.

그러나 종래 기술의 그라우팅 주입 공정에서 공사 영향권 내에 인접건물 또는 구조물이 있는 경우, 그라우팅 시공 중 과잉 또는 부족으로 인해 발생되는 변형(침하) 등으로 인해 발생하는 구조물의 균열손상 등을 미연에 방지하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그라우팅 장비에 의한 그라우팅 시공 시, 연약층에 주입되는 배합물의 주입 상태에 대한 모니터링뿐만 아니라, 연약층 상부에 위치한 구조물의 상태 변화를 동시에 실시간으로 모니터링할 수 있는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 원격에서도 그라우팅 시공을 관리 감독할 수 있는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 작업자의 상태 및 그라우트 장비의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.

본 발명은 그라우팅 장비에 의해 연약층에 주입되는 배합물의 주입 상태를 감지하여 주입정보를 생성하는 감지부, 상기 연약층 상부에 위치한 구조물의 상태 변화를 계측하여 계측정보를 생성하는 계측부, 상기 주입정보 및 상기 계측정보를 수신하여 저장하는 클라우드 서버 및 상기 클라우드 서버로부터 상기 주입정보 및 상기 계측정보를 수신하는 관리자 단말을 포함한다.

또한 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템은 현장 작업자의 상태 및 상기 그라우팅 장비의 상태를 실시간으로 촬영하여 영상정보를 생성하는 촬영부를 더 포함하고, 상기 클라우드 서버는 상기 영상정보를 수신 및 저장하고, 상기 관리자 단말은 상기 클라우드 서버로부터 상기 영상정보를 수신하여 출력할 수 있다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 감지부 및 계측부를 포함함으로써, 그라우팅 장비에 의한 그라우팅 시공 시, 연약층에 주입되는 배합물의 주입 상태에 대한 모니터링뿐만 아니라, 연약층 상부에 위치한 구조물의 상태 변화를 동시에 실시간으로 모니터링할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 클라우드 서버와 클라우드 서버로부터 주입정보 및 계측정보를 수신하는 관리자 단말을 포함함으로써, 원격에서도 그라우팅 시공을 관리 감독할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 작업자의 상태 및 그라우팅 장비의 상태를 촬영하여 클라우드 서버에 송신하는 촬영부를 포함함으로써, 원격 관리자가 그라우팅 시공 현장에 직접 가지 않고도, 영상정보를 통해 그라우팅 시공을 보다 효율적으로 관리 감독할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 관리자 단말을 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 보호막을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템의 개략적인 블록도이다.

이하에서는 설명의 편의상 본원의 일 실시예에 따른 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템을 '본 모니터링 시스템'이라 칭하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 모니터링 시스템(실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템)은 감지부(1), 계측부(2), 클라우드 서버(3) 및 관리자 단말(4)을 포함한다.

감지부(1)는 그라우팅 장비(G)에 의해 연약층에 주입되는 배합물의 주입 상태를 감지하여 주입정보(I1)를 생성한다.

여기에서 연약층이란 오래된 구도심 인구밀집지역과 같이 동공 발생이 빈번한 곳에 생기는 지반의 연약층으로서, 지하수위 저감(지하수 과다 사용으로 인한 지하수위 저감), 증축에 의한 하중증가, 터파기에 의한 토사 유실, 지하철 또는 지하 굴착공사 등과 같이 다양한 이유로 생길 수 있는 것이다.

노후 건축물의 리모델링과 같이 지반의 연약층 부근에서 시공을 하는 경우, 상기 지반의 연약층은 침하, 균열 등의 문제가 발생할 수 있으므로 상기 연약층을 보수보강하는 개량공법이 적용되어야 하며(연약층에 대한 보수보강 없이 노후 건축물의 리모델링과 같은 공사를 하는 경우 침하, 균열 등의 문제가 발생할 수 있다), 대표적인 것이 그라우팅 장비(G)를 이용한 그라우팅(GROUTING) 공법이 있다.

그라우팅 장비(G)는 예시적으로 시멘트, 마사토, 석분 등을 배합하여 배합물(주입재)을 제조하는 배합시스템과, 상기 배합물을 지반 연약층에 주입(충전)하는 주입펌프를 포함할 수 있다.

이때, 상술한 감지부(1)가 상기 주입펌프에 의해 연약층에 주입되는 배합물의 주입 상태를 감지하게 되는데, 배합물의 주입량(I11), 주입압력(I12), 주입시간(I13) 등을 감지할 수 있다. 예시적으로 감지부(1)는 유량 측정용 계측기일 수 있다. 유량 측정용 계측기는 해당 분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상술하였듯이, 감지부(1)는 주입 상태를 감지하여 주입정보(I1)를 생성한다고 하였는데, 주입정보(I1)는 배합물의 주입량(I11), 주입압력(I12), 주입시간(I13) 등을 포함한다.

도 1을 참조하면, 계측부(2)는 상기 연약층 상부에 위치한 구조물(S)의 상태 변화를 계측하여 계측정보(I2)를 생성한다.

여기에서 연약층 상부란 연약층의 직상부(바로 위 상부) 뿐만 아니라, 연약층 부근(연약층 인접건물, 공사영향권 내 건물)의 상부까지 포괄하는 개념으로 이해되는 것이 바람직하다. 구조물(S)은 빌딩, 지하매설관, 도로 등을 의미한다.

계측부(2)는 구조물(S) 또는 구조물(S)의 인근에 구비되어 구조물(S)의 변형률(I21)을 계측하는 변형률계와 구조물(S)의 경사도(I22)를 계측하는 경사도 계측기 등을 포함할 수 있다. 즉 계측부(2)는 구조물(S)의 변형률(I21) 및 경사도(I22)를 계측하여 구조물(S)의 변형률(I21) 및 경사도(I22)를 포함하는 계측정보(I2)를 생성할 수 있다.

도 2는 관리자 단말을 도시한 개략적인 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 클라우드 서버(3)는 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신하여 저장한다. 또한 관리자 단말(4)은 상기 클라우드 서버(3)로부터 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신한다.

도 1을 참조하여 보다 자세히 설명하면, 관리자 단말(4)은 원격 관리자 단말(41) 및 현장 관리자 단말(42)을 포함할 수 있다.

원격 관리자 단말(41)은 상술하였듯이 클라우드 서버(3)로부터 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신하여 출력한다. 즉, 본 모니터링 시스템은 클라우드 서버(3)를 통해 후술할 관리자 단말(4)이 원격에서도 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신하여 출력할 수 있으므로, 현장뿐만 아니라 원격에서도 그라우팅 시공을 모니터링할 수 있다는 이점이 있다.

또한 현장 관리자 단말(42)은 상술하였듯이 클라우드 서버(3)로부터 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신하여 출력한다. 이때 현장 관리자 단말(42)은 감지부(1) 및 계측부(2)와 비교적 근거리에 위치함으로써, 현장 관리자 단말(42)은 와이파이, 블루투스 등과 같은 통신모듈을 통해 감지부(1) 및 계측부(2) 각각과 통신가 능하도록 연결되고, 현장 관리자 단말(42)은 감지부(1) 및 계측부(2)각각으로부터 주입정보(I1) 및 계측정보(I2) 각각을 수신하여 출력할 수 있다(현장 관리자 단말(42)은 감지부(1) 및 계측부(2)로부터 직접 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신할 수 있을 뿐만 아니라 중간의 매개체를 통하여 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신하여 출력할 수 있다).

이와 같이, 본 모니터링 시스템은 감지부(1) 및 계측부(2)를 포함함으로써, 그라우팅 장비(G)에 의한 그라우팅 시공 시, 관리자 단말(4)을 사용하는 관리자(작업자)가 배합물의 주입량(I11), 주입압력(I12), 주입시간(I13) 뿐만 아니라, 구조물(S)의 변형률(I21) 및 경사도(I22) 등을 동시에 확인할 수 있다는 이점이 있다. 보다 자세히 설명하면, 주입정보(I1)만 확인하는 경우, 그라우팅 시공 장소의 인근 구조물(S)에 대한 상태 변화를 실시간으로 확인하기 어렵기 때문에 구조물(S)의 균열, 침하 및 파손발생 등(연약층이 침하 또는 과잉 그라우팅 시공에 의해 발생될 수 있다)을 확인한 후 조치를 해야 한다는 문제점이 있었다. 반면에 본 모니터링 시스템은 계측부(2)를 더 포함하여 그라우팅 시공에 따른 구조물(S)의 실시간 상태 변화를 실시간으로 확인함으로써, 구조물(S)의 상태 변화에 따라 그라우팅 장비(G)를 신속히 제어 가능하여, 그라우팅 시공에 다른 구조물(S)의 균열, 침하 및 파손발생 등을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한 상술하였듯이 본 모니터링 시스템은 클라우드 서버(3)를 포함하므로, 현장 관리자 단말(42)뿐만 아니라 원격 관리자 단말(41)이 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 수신하여 출력할 수 있다. 따라서 원격 관리자 단말(41)을 사용하는 관리자(예시적으로 감독관)가 그라우팅 시공 현장에 직접 가지 않아도 그라우팅 시공 현장을 실시간으로 관리 감독할 수 있기 때문에 보다 전문적인 관리 감독이 가능하다는 이점이 있다.

이때 관리자 단말(4)은 도 2를 참조하면, 주입정보(I1) 및 계측정보(I2)를 출력할 뿐만 아니라 그라우팅 장비(G)를 컨트롤할 수 있는 제어부(B)를 포함할 수 있음은 물론이다. 상기 제어부(B)는 주입펌프를 제어하여 배합물의 주입 여부, 주입량, 주입압력, 주입시간 등을 제어할 수 있다.

여기에서 제어부(B)에는 통상의 기술자에게 알려진 다양한 제어 구성 또는 컴퓨팅 장치(예를 들면, 컴퓨터, 프로세서 등의 다양한 전자 장치 또는 전자 모듈)가 적용될 수 있다. 예시적으로, 제어부(B)는 그에 포함된 프로그램이나 알고리즘에 따라 생성된 신호나 명령을 그라우팅 장피(G)에 전달하는 구성일 수 있다. 예를 들어, 제어부(B)는 관리자 단말(4) 포함(설치)되는 내재적 구성이거나, 관리자 단말(4)과 이웃하는 위치에 관리자 단말(4)과는 별도로 구비되어 그라우팅 장비(G)와 유선 또는 무선으로 연결되는 독립적 구성일 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 모니터링 시스템은 현장 작업자의 상태 및 그라우팅 장비(G)의 상태를 실시간으로 촬영하여 영상정보(VI)를 생성하는 촬영부(5)를 포함할 수 있다.

여기에서 현장 작업자는 상술한 현장 관리자 단말(42)을 사용하는 관리자(작업자)일 수 있으며, 그라우팅 장비(G) 등을 이용하여 그라우팅 시공을 하는 작업자를 의미할 수 있다.

여기에서 현장 작업자의 상태는 그라우팅 시공을 하는 작업자의 위치, 행동 등을 의미할 수 있으며, 그라우팅 장비(G)의 상태는 그라우팅 장비(G)의 위치, 동작 유무, 그라우팅 장비(G)의 외부 상태, 그라우팅 장비(G)의 주변 환경 등을 의미할 수 있다.

즉, 촬영부(5)는 카메라(예시적으로 CCTV)로서, 현장 작업자 및 그라우팅 장비(G)를 촬영하여 이미지 및 비디오의 형태로 현장 작업자의 상태와 그라우팅 장비(G)의 상태가 포함된 영상정보(VI)를 생성하고, 클라우드 서버(3)는 상기 영상정보(VI)를 수신 및 저장함으로써, 상술한 관리자 단말(4)은 클라우드 서버(3)에 저장된 영상정보(VI)를 수신하여 출력할 수 있다.

이와 같이, 본 모니터링 시스템은 감지부(1) 및 계측부(2)에 의해 주입되는 배합물의 주입 상태(주입정보(I1)), 구조물(S)의 상태 변화(계측정보(I2))를 실시간으로 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 촬영부(5)를 포함함으로써, 현장 작업자의 상태 및 그라우팅 장비(G)의 상태를 실시간으로 확인할 수 있어, 그라우팅 시공을 종합적으로 파악할 수 있으며 따라서 그라우팅 시공을 용이하게 관리 감독할 수 있다는 이점이 있다.

또한 촬영부(5)에 의해 생성되는 영상정보(VI)가 클라우드 서버(3)에 저장됨으로써, 원격 관리자 단말(41)이 이를 수신하여 출력하므로, 원격 관리자 단말(41)을 사용하는 관리자(예시적으로 감독관)가 그라우팅 시공 현장에 직접 가지 않아도 그라우팅 시공을 실시간으로 관리 감독할 수 있기 때문에 보다 전문적인 관리 감독이 가능하다는 이점이 있다.

도시되지 않았지만, 본 모니터링 시스템 감지부(1), 계측부(2), 촬영부(5)를 통해 생성된 주입정보(I1), 계측정보(I2), 영상정보(VI)를 수신하여 위험 여부를 판단하는 분석부(미도시)를 포함할 수 있다. 예시적으로 분석부(미도시)는 계측정보(I2)를 수신하여 구조물(S)의 변형 상태가 기 설정된 기준치와 비교하고, 구조물(S)의 변형 상태가 상기 기준치를 초과할 경우, 관리자 단말(4)로 경보가 발생하도록 할 수 있으며, 상술한 제어부(미도시)를 통해 주입펌프를 제어하여 연약층에 배합물을 주입하는 것을 정지시킬 수 있다.

도 3은 보호막을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 클라우드 서버(3)는 데이터(주입정보(I1) 및 계측정보(I2) 등)를 송신 및 수신하기 위한 통신장치와 상기 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장장치 등을 포함하므로 외부의 충격 및 침습 등에 의해 적절히 보호될 필요가 있다. 따라서 상기 클라우드 서버(3)는 하우징(미도시)에 의해 내측에 수용되고, 상기 하우징은 적정 수준의 강성을 구비하기 위해 금속 재질로 형성될 수 있다.

상기 하우징은 외부 환경에 노출됨에 따라 충격, 자상, 침습 등에 의해 파손, 휨, 부식 등이 발생할 수 있다. 상술하였듯이 하우징 내측에 수용되는 클라우드 서버(3)는 데이터(주입정보(I1) 및 계측정보(I2) 등)를 송신 및 수신하기 위한 통신장치와 상기 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장장치 등을 포함하므로 충격 및 침습 등에 보호될 필요가 있는데, 1차적으로 하우징을 충격 및 침습 등으로부터 보호하여 하우징 내측에 수용되는 클라우드 서버(3)를 보호할 필요가 있다.

즉, 클라우드 서버(3)는 하우징 내측에 수용되고, 하우징은 충격 및 침습 등으로부터 보호되기 위해 외면에 보호막(G)을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하여 자세히 설명하면, 하우징은 외면에 보호막(G)을 포함하되, 이 보호막(G)은 하우징의 외면에 침투층(G1), 침투층(G1)의 상부에 구비된 발열층(G2) 및 발열층(G2)의 상부에 구비된 보호층(G3)을 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

이러한 보호막(G)은 자체적으로 완충 및 방수 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 특히 발열층(G2)에 전기를 인가하면 약 300℃로 발열되어 침투층(G1)이 용융되면서 외면의 미세공이나 미세굴곡 등을 채운 후에 소결됨으로써, 향상된 결합력을 가질 뿐만 아니라 들뜸 현상까지 방지하고, 이를 통해 보다 견고한 보호 및 방수를 제공한다.(첨부된 도면에는 미세공 및 미세굴곡이 과장되게 도시되어 있음)

구체적인 실시예로, 침투층(G1)은 폴리에틸렌 100 중량부 대비, 폴리비닐 아세테이트계 저수축제 20 중량부 및 수소첨가 로젠이스테르 수지와 폴리브텐을 포함하는 점착제 50 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 폴리에틸렌은 석유의 나프타로부터 분취되는 구성으로, 열가소성 수지로서 첨가되며, 방수성이 우수하다는 점과 약 130℃ 내외의 녹는점을 가진다는 점에서 채택되었다. 상기 침투층(G1)의 각 조성물은 이 폴리에틸렌 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 폴리비닐 아세테이트계 저수축제는 침투층(G1)의 소결 시에 과도하게 수축되어 들뜸이 발생하는 현상을 방지하기 위한 수축방지제로서 첨가된다. 이러한 폴리비닐 아세테이트계 저수축제는 20 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 수축 방지 효과가 부족하고, 상기 범위를 초과하는 경우 소결이 잘되지 않는 문제가 있다.

그리고 점착제는 침투층(G1)에 점착성을 부여하여 미세공, 미세굴곡 등에의 결착력을 강화하기 위해 첨가되는데, 특히 수소첨가 로젠이스테르 수지(Hydrogenated ester of Resin)와 폴리브텐(Polybutene)을 포함한다. 수소첨가 로젠이스테르는 초기점착성을 부여하면서 소결 후의 내열성이 기여하고, 폴리브텐은 점착성질을 부여한다. 이러한 점착제는 50 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 점착력이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우 소결 후의 점착성이 급격하게 하락하는 문제가 있다.

상기 침투층(G1)은 폴리에틸렌이 용융될 수 있는 130℃ 이상의 온도 하에서 각 조성물들을 폴리에틸렌 용액에 투입하여 교반한 다음 소결하여 형성한다.

다음으로, 발열층(G2)은 이산화루테늄 100 중량부 대비, 은 200 중량부 및 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는 기능성 결착제 200 중량부를 포함한다. 이러한 발열층(G2)을 페이스트의 형태로 침투층(G1) 상부에 도포 시공되는 것을 특징으로 한다.

각 조성물 별로, 이산화루테늄은 백금족의 전이금속으로, 페이스트 형태의 발열층(G2)을 구성하기 위해 분말 형태로 구비된다. 이러한 이산화루테늄은 과도하게 사용되는 경우 발열온도가 너무 과하여 후술하는 보호층(G3)을 손상시킬 수 있기 때문에 발열층(G2) 전체 조성물 대비 20 중량%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 상기 발열층(G2)의 각 조성물은 이 이산화루테늄 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 은(Ag)은 이산화루테늄과 마찬가지로 전이금속으로, 역시 페이스트 형태의 발열층(G2)을 구성하기 위해 분말 형태로 구비된다. 이러한 은은 200 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 발열층(G2)이 전류 생성을 위한 충분히 낮은 저항값을 가지기 어려우며, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 발열 온도가 과도해지는 문제가 있다.

그리고 기능성 결착제는 이산화루테늄 및 은의 결합을 위해 첨가되며, 부가적으로 구성 간의 분산을 용이하게 함과 더불어 발열 포화 시간 단축 및 발열 효과 지속을 제공한다. 기능성 결착제는 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는데, 이산화티타늄은 발열 효과 지속에 기여하고, 특히 이규화몰리브덴은 몰리브덴과 실리콘의 몰비가 1:2로 이루어진 화합물로서, 높은 융점을 가져 발열층(G2)의 발열 시에 발열층(G2)이 용융되는 것을 방지하고, 고온 하에서 실리카를 형성하여 발열 효과 지속은 물론 발열 포화시간을 상당히 단축시킨다. 이러한 기능성 결착제는 200 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 효과 발현이 부족하고, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 고온 발열 시의 전기 흐름이 불안정해지는 문제가 발생한다.

상기 발열층(G2)은 에틸렌글리콜(테르펜), 부틸칼비톨, 에틸셀로솔브, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 메틸에틸케톤, 디옥산, 아세톤, 시클로헥사논, 3-메톡시부틸 아세테이트 등과 같은 유기용매에 상기 조성물들을 혼합한 후 혼련 과정을 거쳐 제조된다.

다음으로, 보호층(G3)은 부틸 합성고무 100 중량부 대비, 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는 충진제 300 중량부, 나프텐 오일 100중량부 및 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는 내열제 50 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 부틸 합성고무는 적정 내한성과 내열성을 갖고, 비교적 고탄성을 구비하며, 단열 효과가 우수하다는 점에서 채용되었다. 상기 보호층(G3)은 부틸 합성고무 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 충진제는 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는데, 탄산칼슘은 방수성을 부가하기 위해 사용되며, 벤토나이트는 양이온 교환능이 상대적으로 우수하여 견고한 결합이 가능하고, 보호층(G3)에 크랙이 발생하는 경우, 흡습을 통해 팽창하면서 누수를 막는 효과를 갖는다. 특히 충진제는 모두 결합력이 우수한 조성물로 구성되어 보호층(G3)과 침투층(G1) 간의 융화가 훌륭하게 이루어질 수 있다. 이러한 충진제는 특별히 그 사용량이 한정되지는 않으나, 결합력 증대 및 경제성 측면에서 300 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

그리고 나프텐 오일은 가소제로서 첨가되며, 고온에서의 증발 손실이 적고, 내한성이 우수하며, 탄성유지 효과를 부가할 수 있다는 점에서 채용되었다. 이러한 나프텐 오일은 100 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 유연성 및 시공성이 저하되고, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 점도가 과도하게 저하되어 발열층(G2)의 동작 시에 흘러내림이 발생하고 또한 보호층(G3)의 울음 현상이 발생하게 된다.

그리고 내열제는 발열층(G2)의 발열에 보호층(G3)이 용융되지 않고 견딜 수 있도록 내열 특성을 부가하기 위해 첨가되며, 특히 보호층(G3)이 300℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있도록 한다. 상기 내열제는 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는데, 바룸알루미네이트는 지르코니아를 기타 조성물과 결합시키는 결합재로서 부가되고, 지르코니아는 녹는점이 약 2700℃로, 급격한 온도 변화에 대한 저항성이 우수하며, 최소 1000 ℃ 이상의 고온 하에서도 낮은 열전도도와 내열성 및 내화성을 통해 보호층(G3)이 견딜 수 있도록 하기 위해 부가된다. 특히 상기 내열제에 의하여 보호층(G3)은 복수의 내부 기공을 갖게 되고, 이러한 기공들은 열전도도를 낮추고 내열성을 부가하게 된다. 이러한 내열제는 50 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나 사용되는 경우 내열 특성이 오히려 저하되는 현상이 나타났다.

상기 보호층(G3)은 각 조성물을 분말형태로 구비하여 나프텐 오일에 혼화하는 방식으로 제조되며, 필요에 따라 소정의 기능성 첨가제를 더 포함할 수도 있다.

상기 보호막(G)의 시공에 관한 실시예로, 미세공과 미세굴곡을 형성한 시험용 블록에 침투층(G1)을 적층하고, 그 상부에 발열층(G2)을 도포한 후, 그 상부에 보호층(G3)을 적층한 다음, 발열층(G2)에 전기를 인가하여 보호막(G)을 형성하였다. 보호막(G)이 형성된 시험용 블록을 잘라 단면을 확대 관찰한 결과, 미세공과 미세굴곡 내에 침투층(G1)이 침투되어 경화된 것을 확인할 수 있었다. 또한 형성된 보호막(G)에 크로스-컷(cross-cut) 시험, 스크래칭 시험, 물 분사를 통한 내부 침습도 시험을 수행한 결과, 박리율은 0.5% 미만이었으며, 파손율은 3% 미만이었고, 내부 침습이 전혀 검출되지 않았다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

감지부: 1
계측부: 2
클라우드 서버: 3
관리자 단말: 4
원격 관리자 단말: 41
현장 관리자 단말: 42
촬영부: 5
공사정보: CI
주입정보: I1
계측정보: I2
영상정보: VI
그라우팅 장비: G
구조물: S

Claims (4)

1. 그라우팅 장비에 의해 연약층에 주입되는 배합물의 주입 상태를 감지하여 주입정보를 생성하는 감지부;
   상기 연약층 상부에 위치한 구조물의 상태 변화를 계측하여 계측정보를 생성하는 계측부;
   상기 주입정보 및 상기 계측정보를 수신하여 저장하는 클라우드 서버; 및
   상기 클라우드 서버로부터 상기 주입정보 및 상기 계측정보를 수신하는 관리자 단말;
   를 포함하고,
   상기 주입정보는 상기 배합물의 주입량, 주입압력 및 주입시간을 포함하고, 상기 계측정보는 상기 구조물의 변형률 및 경사도를 포함하고,
   상기 관리자 단말은 상기 그라우팅 장비의 주입펌프를 제어하여 배합물의 주입여부, 주입량, 주입압력, 주입시간을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 계측정보, 상기 주입정보를 수신하여 위험 여부를 판단하는 분석부를 포함하되, 상기 분석부는 상기 계측정보를 수신하여 구조물의 상태 변화를 기 설정된 기준치와 비교하고, 구조물의 상태 변화가 상기 기 설정된 기준치를 초과할 경우, 상기 관리자 단말로 경보를 발생시키고, 상기 제어부를 통해 상기 주입펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   현장 작업자의 상태 및 상기 그라우팅 장비의 상태를 실시간으로 촬영하여 영상정보를 생성하는 촬영부를 더 포함하고,
   상기 클라우드 서버는 상기 영상정보를 수신 및 저장하고,
   상기 관리자 단말은 상기 클라우드 서버로부터 상기 영상정보를 수신하여 출력하는 것을 특징으로 하는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 클라우드 서버는 하우징 내측에 수용되고, 하우징은 외면에 보호막을 포함하되, 상기 보호막은 상기 하우징 외면에 접하는 침투층, 상기 침투층의 상부에 구비된 발열층 및 상기 발열층의 상부에 구비된 보호층을 포함하고,
   상기 침투층은 폴리에틸렌 100 중량부 대비, 폴리비닐 아세테이트계 저수축제 20 중량부 및 수소첨가 로젠이스테르 수지와 폴리브텐을 포함하는 점착제 50 중량부를 포함하고,
   상기 발열층은 이산화루테늄 100 중량부 대비, 은 200 중량부 및 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는 기능성 결착제 200 중량부를 포함하고,
   상기 보호층은 부틸 합성고무 100 중량부 대비, 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는 충진제 300 중량부, 나프텐 오일 100중량부 및 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는 내열제 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 그라우팅 통합 모니터링 시스템.

Images