KR102186482B1 - 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법에 관한 것으로, 노후 관로 안에 설치된 후 경화매체(빛)에 의해 경화수지의 경화 중에 발생하는 유해물질(휘발성 유기화합물)이 튜브라이너의 외부로 누출되지 않도록 하는 한편 튜브라이너의 조직을 치밀하게 경화시킴으로써 보수 보강능을 향상함과 아울러 환경오염 방지에 도움을 주는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너는, 길이방향의 양측이 개방되는 튜브 형태이며 빛의 조사에 의해 경화되는 경화수지가 함침된 함침 튜브층(12) 및 상기 함침 튜브층의 경화수지에서 발생되는 유해물질이 상기 함침 튜브층의 밖으로 나오지 않도록 차단하는 차단층을 포함하고, 상기 차단층은 상기 함침 튜브층의 내측과 외측에 각각 배치되는 내측 광투과 가스차단층(11) 및 외부 차단층(13)이며, 상기 내측 광투과 가스차단층은 광경화용 조사장치에서 조사되는 빛이 투과되도록 함과 아울러 가스가 내부로 누출되는 것을 차단하고, 상기 외부 차단층은 상기 함침 튜브층을 통과한 가스가 외부로 누출되는 것을 차단함과 아울러 상기 함침 튜브층을 투과한 빛을 상기 함침 튜브층으로 반사한다.

Description

친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법{Eco reducing the emission of hazardous materials optical curing tube liners and Method for repairing and reinforcing with non excavation using this same}

본 발명은 비굴착 보수 보강 튜브 라이너 및 보수 보강 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광(光)의 조사를 통해 광경화수지가 경화될 때 발생하는 유해물질{휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)}이 튜브라이너의 내부와 외부로 누출되지 않는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

일반적으로, 관로는 식수(상수도관), 하수(하수도관), 우수(빗물), 오수 등을 이동시키기 위한 관으로서, 지하에 매설되어 장착하는 구조물이다.

이러한 관로는 장시간 매설되어 노후되거나 지반 침하나 지반 거동 등에 의해 균열 등이 발생되며, 균열부를 통해 유체의 누출과 지하수의 침투 등이 발생하기 때문에 관로의 보수와 교체가 필요하며, 관로의 교체는 많은 비용과 시간이 소모되기 때문에 굴착에 의해 관로의 교체를 대신하여 관로를 보수하는 방법이 주로 개발되어 사용되고 있다.

종래의 관로 보수 방법으로 비굴착 관로 보수 방법이 있다.

이러한 비굴착 관로 보수 방법은 보수하고자 하는 관로 내부에 튜브라이너(보수 튜브)(경화 수지 함침)를 삽입한 후, 튜브라이너를 관로의 내벽에 붙도록 팽창시키고 튜브라이너 상기 경화 수지를 경화시키기 위한 매체로 광(光)(UV 등) 또는 열을 불어넣어 튜브라이너를 관로 내벽에 경화시켜 관로를 갱생하는 것이다.

이와 같은 비굴착 관로 보수 방법은 경화수지의 종류에 따라 광 경화식 또는 열 경화식으로 구분된다.

열 경화식은 가열 경화 시 상대적으로 오랜 시간(수 시간)에 걸쳐 경화가 이루어지는 장기 경화 방식이기 때문에 가열하여 경화되는 시간 동안 경화수지의 모노머가 휘발되어 재료 손실이 많고, 외부 가열과 내부 화학반응으로 형성된 폴리머가 고온으로 팽창되어 있어 냉각 과정 중에 수축되므로 경화관의 수축률이 매우 높다. 결국 튜브라이너의 조직이 치밀하지 못하고 기존 관로와의 사이에 틈을 생기게 하는 시공불량이 있다.

반면, 광경화 방식은 수초에서 수분 만에 이루어지는 속성 경화 방식으로 올리고머와 모노머가 결합하여 폴리머가 형성되므로 광경화 수지 원료의 손실이 없어 광경화 후 생성된 경화관의 수축이 매우 작은 이점이 있다.

또한, 열경화형 튜브라이너는 공사 현장에서 상온 보관이 어려워 냉동 운송 과정이 필요하여 매번 시공 길이에 맞춰 생산 공장에서 함침 후 즉시 운송해야 하는 불편함이 있는데 반해, 광경화 튜브라이너는 외부 빛만 차단하면 실온에서 6개월까지 장기 보관이 가능하므로 연속 생산된 긴 튜브라이너를 적재함에 적재하여 공사현장으로 이송한 후 각 공사 구간에서 목표 길이만큼 견인한 후 재단하여 사용하고 나머지는 밀폐 후 보관하는 취급상 이점이 있다.

이와 같이 시공과 취급상 이점을 통해 광경화식 튜브라이너 및 이를 이용한 관로 갱생을 선호하고 있으며, 광경화식의 경우에도 광경화 수지(불포화 폴리에스터, 비닐에스터, 에폭시 등)의 경화 과정에서 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)을 발산하게 되는데, 휘발성 유기화합물은 대기오염물질로서 발암성을 지닌 독성 화학물질로 지정되어 있다.

따라서, 비굴착 관로 보수 보강 시 휘발성 유기화합물의 대기 누출을 막기 위한 기술을 요구하고 있으며, 종래에는 튜브라이너의 시공 중에 가스를 포집하여 지표면으로부터 일정 높이에서 배출하는 정도에 불과하여 보다 현실적인 대안이 요구되고 있다.

그리고, 광경화 방식의 튜브라이너의 경우 관로 안에 설치되면 관로가 광이 외부로 투과되는 것을 막아주기 때문에 튜브라이너 자체에는 광이 외부로 투과되는 것을 막기 위한 기술이 포함되어 있지 않으며, 따라서, 지상에서 튜브라이너를 지중의 관로 안에 공급하는 중에 조사되는 외부의 빛에 의해 경화수지가 시공 전 경화될 수 있어 튜브라이너를 감싸거나 외부의 빛을 차단하는 불투명의 보호시설(커버 등)을 함께 사용하는 문제점도 있다.

또한, 함침 튜브의 두께가 빛이 입사되기 어려운 경우 함침 튜브의 바깥쪽에 있는 함침 수지층의 경화가 부족하여 결국 보수보강 효율이 떨어지는 문제점도 있다.

본 발명과 관련된 특허문헌으로 공개특허 제10-2010-0073361호는 광경화성 수지가 함침된 부직포관; 상기 부직포관의 외주면에 코팅되는 외측코팅필름(UV코팅필름); 상기 부직포관의 내주면에 코팅되는 내측코팅필름(고내열성 코팅필름)을 포함하되, 상기 내측코팅필름은 상기 부직포관의 내주면에 융착 코팅되는 고내열성 코팅필름이다.

등록특허 제10-1797974호는 노후관로의 내주연에 접하며 자외선을 차단시키는 재질로 구성된 외피층; 상기 외피층 내주연과 접하면서 경화되는 경화수지층; 상기 경화수지층 내주연에 접하면서 토목섬유로 구성되는 토목섬유보강층; 상기 외피층과 상기 경화수지층 사이에 게재되는 복수의 인장케이블; 을 포함하고, 상기 토목섬유보강층의 토목섬유 간 간극에는 탄산칼슘 피막이 도포된 소성된 석회석 분말 및 탄화규소 분말이 포함되는 것이다.

공개특허 제10-2010-0073361호 등록특허 제10-1797974호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노후 관로 안에 설치된 후 경화매체(빛)에 의해 경화수지의 경화 중에 발생하는 유해물질(휘발성 유기화합물)이 튜브라이너의 외부로 누출되지 않도록 하는 한편 튜브라이너의 조직을 치밀하게 경화시키는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너는, 경화매체에 의해 경화되는 경화수지를 포함하면서 노후 관로의 보수보강을 위하여 상기 경화수지를 경화시킬 때 유해가스를 튜브라이너 안에 포집하는 것을 해결원리로 하고 있으며, 길이방향의 양측이 개방되는 튜브 형태이며 빛의 조사에 의해 경화되는 경화수지가 함침된 함침 튜브층 및 상기 함침 튜브층의 경화수지에서 발생되는 유해물질이 상기 함침 튜브층의 밖으로 나오지 않도록 차단하는 차단층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법에 의하면, 경화수지가 함침된 함침 튜브의 안쪽(내부)과 바깥쪽(외부)에 있는 내측 광투과 가스차단층과 외부 차단층이 함침 튜브를 주변과 단절시켜 함침 튜브의 경화수지가 경화될 때 발생되는 유해물질이 튜브라이너의 외부 즉 유체(상수, 하수 등)와 맞닿는 내부와 지상과 대향되는 외부로 누출되지 못하도록 함으로써 유해물질(휘발성 유기화합물)로 인한 오염을 방지하는 효과가 있고, 또한, 내측 광투과 가스차단층과 외부 차단층을 통해 경화수지의 증발도 막아 함침 튜브층의 조직을 치밀하게 함으로써 보강능을 향상하는 효과가 있다.

그리고, 외측 차단층이 경화수지의 경화를 위한 빛을 반사시켜 함침 튜브층의 뒤쪽 즉 광경화용 조사장치로부터 먼 곳에 있는 경화수지도 경화시켜 경화효율을 향상하며 결과적으로 보수보강을 향상함으로써 장기간 동안 지중 관로의 내구성을 향상하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너에 적용된 내부 차단층의 제조 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너에 적용된 보강층의 제조 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너에 견인줄이 적용되는 예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너의 시공 공정도.
도 7과 도 8은 각각 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 시공 공정 중에 유해물질의 검증을 위한 내부 검증 장치와 외부 검증 장치를 보인 도면.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 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 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너(10)는, 유체(하수, 상수 등)가 닿는 부분에서부터 바깥쪽으로 가면서 내측 광투과 가스차단층(11) - 광경화 수지가 함침된 함침 튜브층(12) - 외측 차단층(13) - 보강층(14)의 층상 구조로 이루어지며, 각각의 층(11,12,13,14)은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며 단 최종 제조 상태는 관로와 동일하게 길이방향의 양측만 개방되는 튜브 형태이고, 내측 광투과 가스차단층(11)은 경화를 위한 광 투과는 가능하면서 함침 튜브층(12)에서 발생하는 유해물질이 내부로 누출되는 것을 차단하는 것이 가능하고 외측 차단층(13)은 외부로부터 입사되는 광의 차단과 함침 튜브층(12)에서 발생하는 유해물질의 외부 누출 차단이 가능하다. 이하 각 층에 대해 구체적으로 설명하며, 도면에서 각각의 층(11,12,13,14) 간의 두께 비율은 이해를 돕기 위하여 도시한 것일 뿐이며 도면에 도시된 두께 비율로 한정되는 것은 아니다.

1. 내측 광투과 가스차단층(11).

광투과 필름층(11a)과 유리섬유 부직포층(11b)의 층상 구조이다.

광투과 필름층(11a)은 광(예를 들어 UV) 투과도가 높고 가스차단 성능이 높은 재질로서 예를 들어 가스차단 원료와 유연성이 좋은 열가소성 수지에 의한 시트 형태의 광투과 필름을 제조한 후 유리섬유 부직포층(11b)에 1개 층 이상으로 융착하거나, 상기 광투과 필름의 혼합물을 유리섬유 부직포층(11b)에 도포 및 경화시켜 제조하는 것으로 이루어진다.

광투과 필름층(11a)의 가스차단 원료(광투과와 가스 차단이 가능한 원료)는 나일론(PA), 에틸렌비닐알코올(EVOH), 폴리케톤 등이고, 상기 유연성이 좋은 원료 (광투과 가능)는 폴리에틸렌(PE), 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 열가소성 엘라스토머(Elastomer) 등이다. 상기 가스차단 원료와 유연성이 좋은 원료는 모두 열가소성 플라스틱 수지로 광투과가 가능하도록 모두 투명 재료이다.

이와 같은 광투과 필름층(11a)은 다층 구조이며 그 형식은 PE/PA/PA/PE, PE/PA/EVOH/PA/PE 등이 가능하고, 이 때 이들의 혼합비율은 광투과와 가스 차단 및 유연성을 위한 최적의 혼합비율로 가스차단 원료 20~35중량%와 유연성이 좋은 원료65~80중량%이다. 상기 가스차단 원료와 유연성이 좋은 원료는 각각 상기에서 나열된 재료들 중 1개 또는 2개 이상의 혼합으로 사용 가능하고 이 때의 혼합비율은 전술한 혼합비율 안에서 자유롭게 조절 가능하다.

유리섬유 부직포층(11b)은 유리섬유 부직포 원단에 의해 이루어지며, 내마모 강도 향상과 평활도 향상을 위하여 매우 입자가 가는 유리섬유 원사로 적층된 부직포 시트가 사용된다.

이와 같은 층상 구조의 내측 광투과 가스차단층(11)은 광투과율이 높은 코팅소재와 유리섬유 부직포를 사용하여 광손실 없이 광경화 작업이 가능함과 아울러, 함침 튜브층(12)의 함침 수지가 경화될 때 발생하는 유해물질의 차단이 가능하고, 튜브라이너의 시공 중 팽창압력에 의해 터짐이 발생하지 않으며, 유체(상수, 하수 등)와 상기 유체에 포함된 부유물의 충돌로 인한 손상을 일으키지 않는 내마모 성능이 우수하고, 조직이 촘촘하고 유리섬유 원사가 가늘어 티슈처럼 부드럽고 얇은 부직포 형태의 제작이 가능하므로 튜브라이너(10) 내부의 요철 없이 평활도를 높일 수 있다. 즉, 기존 튜브라이너에서 함침 수지의 경화 후 내측에 있는 필름이 탈락되어 유리섬유층이 유체와 닿도록 드러나는데 반해, 본 발명의 내측 광투과 가스차단층(11)은 광투과 필름층(11a)이 함께 시공되기 때문에 평활도가 떨어지지 않고 높은 평활도를 유지하는 것이 가능하다.

또한, 내측 광투과 가스차단층(11)은 튜브라이너(10) 팽창 시 유리섬유 부직포층(11b)이 함침튜브층(12)과 압착되어 광경화수지가 스며들게 되고 결국 광 경화시 함침튜브와 함께 층을 형성하며 일체화됨으로써 튜브라이너(10)의 강도 보강 등에 도움을 주는 것도 가능하고 내측에 있는 튜브의 제거작업이 없어 시공공정의 단축을 통해 시공성을 향상한다.

내측 튜브층(11)의 제조는 예를 들어 도 3에서 보이는 것처럼, 광투과 필름층(11a)과 유리섬유 부직포층(11b)으로 이루어진 코팅시트 2매(11-1, 11-2)를 위아래로 겹친 후 폭방향의 좌우 양쪽의 단부만을 고정(바람직하게 열융착)하여 내부에 공간이 있는 내측 튜브 형태로 제조하는 것이다.

2. 함침 튜브층(12)(유리섬유+광경화 수지).

함침 튜브층(12)은 유리섬유 복합매트에 광경화 수지가 함침되는 함침 튜브로 이루어지며, 유리섬유 복합매트는 촙(chop)과 우븐(woven) 형태의 유리섬유 매트를 적층하고 섬유사(예를 들어 폴리에스터 섬유사)로 퀼팅하는 것을 통해 제조된다.

유리섬유 매트를 적층한 후 섬유사로 퀼팅하는 이유는 유리섬유 촙과 우븐 형태의 유리섬유 매트를 적층하여 접착제로 일체화시키는 경우 광경화수지의 성분에 따라 접착제가 녹아 내려 복합매트 형태 유지가 어려워지는 것을 막기 위함이며, 즉, 본 발명은 복합매트에 광경화수지를 함침하여 함침 매트를 감거나 잡아 당겨 함침튜브를 만들 때 복합매트 형태를 유지하기 위해서 폴리에스터 섬유사로 퀼팅하는 것이다.

함침 튜브층(12)은 내측 광투과 가스차단층(11)을 형성하는 내측 튜브의 외면에 전술한 함침 튜브를 랩핑(Wraping) 방식으로 감거나 여러 겹의 함침 시트(상기 함침 튜브와 동일한 재료이며 시트의 형태임)를 적층하는 방식으로 제조된다.

이때 유리섬유 복합매트에 광경화 수지를 함침하여 함침시트를 만드는데 유리섬유와 액상수지의 결합력이 떨어져 유리섬유와 액상수지가 분리될 수 있어 프리프레그(pre-preg) 제조 방식처럼 광경화수지에 무기계열의 증점제를 혼합하여 함침 시트를 제조한다.

상기 증점제는 MgO, Mg(oh)₂, Ca(OH)₂ 와 같은 알칼리토금속의 산화물이나 수산화물이며, 광경화 수지 100중량부에 대하여 0.5 ~ 2 중량부가 첨가되어 함침 시트의 점도의 목표를 500,000 ~ 1,000,000cps 정도의 점도로 한다.

위와 같은 증점제에 의해 함침 시트 제작 공정 중에는 낮은 점도를 유지하여 함침이 용이하게 하고, 점도가 증가한 함침 시트를 여러 겹으로 적층하여 함침 튜브가 제조되면 광경화수지와 유리섬유간의 결합력이 높아지고 함침튜브 역시 안정적인 형태를 유지하게 된다.

또한, 함침튜브의 장기 보관과 원거리 운송 시 적층된 함침튜브의 유동이 적어 적층된 함침 시트가 분리되지 않고 안정적으로 함침튜브 형태를 유지할 수 있고, 시공 작업 시 예를 들어 튜브라이너 폴딩, 견인 공정, 패커 장착 시에도 안정적인 사용이 가능하다.

함침 수지인 광경화 수지는 스티렌 모노머 등이 사용된다.

3. 외측 차단층(가스차단+외부 빛 차단).

외측 차단층(13)은 안쪽에 있는 함침 튜브층(12)의 함침 수지에서 발생하는 유해 가스가 외부로 누출되지 않도록 차단하는 기능 및 외부의 광(光)이 입사되어 함침 수지가 경화되는 것을 막기 위하여 외부의 광을 차단하는 기능 즉, 2가지 기능을 담당한다.

이와 같은 기능에 따라, 튜브라이너(10)에서 발생하는 유해물질의 영향을 받지 않고 유해물질로 인한 환경오염을 방지하는 친환경 공사가 가능하고, 또한, 함침수지가 함침된 튜브라이너(10)를 장기간 보관하고 운송하는 중에 외부의 광의 입사로 인한 함침수지의 경화를 막아 별도의 광차단필름을 사용하지 않고 튜브라이너(10)를 시공 전까지 정상적인 상태 즉 함침수지가 경화되지 않는 상태로 유지하므로 튜브라이너의 변질로 인한 손실을 막을 수 있다.

외측 차단층(13)은 내측 차단층(11)과 달리 외부의 광이 입사되지 않도록 광 차단과 내부의 유해물질의 누출 모두가 가능하도록 알루미늄을 재료로 하며, 바람직하게, 안쪽에서부터 알루미늄층 및 열가소성 수지층으로 이루어지며, 바람직하게 알루미늄 증착층(13a) - 알루미늄 박막층(13b) - 열가소성 수지층(13c)의 층상 구조로 이루어지며 각 층의 특성은 다음과 같다.

알루미늄 증착층(13a) : 수분 및 가스 투과율 0.1% 이하, 광 차단율 95%

알루미늄 박막층(13b) : 수분 및 가스 투과율 0.1% 이하, 광 차단율 100%

열가소성 수지층(13c) : 열가소성 수지와 함께 알루미늄 증착층(13a)과 알루미늄 박막층(13b)의 단점인 유연성을 부여하기 위하여 PE직조 시트나 열가소성 엘라스토머 등의 필름층으로 알루미늄 층의 부족한 유연성 부여하고 융착 성질을 부여한다. 이는 통산 마대라 불리는 PE직조 시트에 알루미늄과 PE층을 코팅하여 제작하므로 알루미늄진공포장지라 부르기도 한다. 이러한 구조는 유해물질의 누출을 차단함과 아울러 터짐을 막는데 도움을 준다.

이들 층(13a,13b,13c)의 제조는, 예를 들어, PE 직조시트에 알루미늄 박막시트를 융착하고 이 알루미늄 박막의 안쪽 또는 바깥쪽 면에 각각 알루미늄을 증착하는 한편 열가소성 수지 필름을 부착하는 방법으로 이루어지고, 최종 시트나 튜브 형태로 제작되어 함침 튜브층(12)의 둘레부에 튜브 형태로 형성된다.

한편, 관로(상하수도관)는 토압이나 기타 하중으로 변형되어 관경이 일정하지 않기 때문에 함침튜브 제작 시 보통 관로의 관경보다 5~20% 정도 작게 만든 후 팽창시켜 튜브라이너가 주름없이 관로 내주면에 밀착되어 경화되도록 하게 되는데, 외부 차단층(13)은 알루미늄의 특성 상 함침튜브 팽창 시 늘어나지 않고 찢어질 수 있으므로 반드시 함침튜브의 목표 팽창 크기를 고려하여 늘어나지 않고 함침튜브의 팽창만큼의 여유 있는 크기로 이루어져 펼쳐지도록 제작된다.

외부 차단층(13)에 따르면 다음과 같은 특성도 부여된다.

<광반사 유도에 의한 경화 효율 향상>

알루미늄으로 이루어지는 외부 차단층(13a)은 함침 수지의 경화를 위하여 조사되는 광 중에서 함침 수지를 통과하는 광을 안쪽으로 반사시켜 함침 튜브층(12)의 후면에 있는 함침 수지도 경화시키게 되므로 함침 튜브층(12)이 두껍더라도 모든 부분에서 효율적인 경화를 유도하는 특징이 있다.

<경화 밀도 향상>

광경화 수지 원료 중 모노머(예:스티렌 모노머)는 휘발성이 강하여 외부로 증발할 수 있으며 외측 차단층(13)은 증발을 차단하여 광경화 후 폴리머의 내부 밀도를 높이고 결국 함침 튜브층(12)은 경화 후 물성이 강해진다.

4. 보강층(견인력 보강, 길이 측정).

도 1, 도 2 및 도 4에서 보이는 것처럼, 보강층(14)은 섬유층(14a)의 일면 이상(바람직하게 내부와 외부의 양면)에 코팅층(14b,14c)이 형성된 구조로서, 2매의 보강층 시트(14-1,14-2)가 상하로 겹쳐진 후 좌우 양쪽만을 열융착 등으로 고정하여 튜브형태로 제조된다. 또한, 튜브라이너(10)의 길이 확인을 위한 길이 표시부(14d)가 포함된다.

구체적으로 설명하면, 섬유층(12a)은 견인 시공 시 찢어짐 등의 손상 방지를 위하여 사용되며, 폴리에스터, 나일론, 아라미드, 탄소섬유 등 인장력이 강한 섬유사로 직조된 섬유 직조 시트이다.

코팅층(14b,14c)은 인장강도가 높고 내마모성이 우수한 나일론, 우레탄, PVC 등의 플라스틱 원료에 무기물(예: 알루미나, 실리카파우더, 탄산칼슘 등)을 5~20중량부로 배합하여 내마모성을 높인 열가소성 수지를 사용하여 압출 코팅하거나 필름형태로 가공 후 열융착하여 제작된다.

보강층(14)은 튜브라이너가 랩핑(Wraping) 방식으로 제작될 경우 견인 시공 시 랩핑된 시트가 풀려 형태 보존이 어렵고 견인 작업이 어려워질 수 있기 때문에 전술한 것처럼, 2매의 결합을 통해 튜브 형태로 제조됨으로써 견인 시공 시 발생할 수 있는 튜브라이너의 손상을 방지한다.

길이 표시부(14d)는 랩핑(Wraping) 방식으로 연속 생산된 함침튜브층(12)의 함침튜브는 보강층(14)의 보강튜브를 씌워 밀봉 융착할 때 튜브라이너의 일면에 전체 길이를 표시해주는 것이며, 그 형태는 눈금이 표시된 테이프를 접착 또는 융착하여 길이를 표시하여 전체 사용량을 측정할 수 있게 한다. 또한, 보강층(14)의 외면에 눈금을 연속적으로 인쇄하는 방법으로도 길이 표시가 가능하다. 종래 튜브 제작 방식은 주문한 길이만큼 건식 튜브를 제작하여 내부에 열경화성수지를 넣어 함침하는 방식으로 생산하므로 제작 길이의 한계가 있고 반드시 냉동 운송해야 하는 문제점이 있으며, 본 발명은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

또한, 길이 표시부(14d)에 따르면 라이너튜브 견인 시 적재함에서 견인으로 이송된 길이를 측정할 수 있어 튜브 견인 작업의 효율과 정확도를 높일 수 있고, 또한, 튜브 라이너의 일차 현장 사용 후 잔여 라이너튜브를 보관하여 다시 사용할 때 잔여 길이를 측정할 수 있어 다음 시공 계획 수립이 용이한 효과도 있다.

이상은 광경화 튜브라이너의 기본 특성과 유해물질 차단 특성을 설명하였으며, 본 발명의 튜브라이너는 견인 시공을 위한 견인줄(20)이 더 포함될 수 있다.

견인줄(20)은 직조 섬유 끈(예를 들어 폴리에스터 리본처럼 폭이 좁은 끈)으로 내측 광투과 가스차단층(11)의 제작 시 내부에 길이방향으로 삽입된다.

도 5에서 보이는 것처럼, 견인줄(20)은 튜브라이너(10)에 대한 견인작업 완료 후 튜브라이너 말구의 단부를 개방하여 광경화 조사장치를 말구쪽으로 끌어 당겨서 이동시키는 와이어 윈치(100)의 윈치 로프(110)를 묶어 초구 방향으로 잡아당길 때 필요한 로프이다.

광경화 방식의 견인식 전체보수공사에서는 통상 튜브라이너(10)를 견인하여 관로(1) 안에 설치하고 일측으로 바람을 불어 넣어 튜브라이너(10)를 부풀린 후 광조사장치를 이동시키는 윈치 로프(110)를 잡아당겨 이동 시키게 된다. 통상 윈치 로프(110)는 높은 인장력을 요구하므로 주로 철와이어나 코팅 철와이어를 사용하게 된다.

본 발명에서는 견인줄(20)과 윈치 로프(110) 모두 인장력이 강한 나일론, 케블라, 아라미드, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 고강력 폴리에스터 등의 열가소성 섬유사로 블레이딩하여 제작된 섬유로프를 사용한다.

이와 같이 섬유 로프를 사용하면 전동 윈치로 견인줄(20)과 윈치 로프(110)를 견인할 때 튜브라이너(10) 내측의 코팅면과 마찰력을 줄일 수 있고 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법은 다음과 같다(도 6 참고).

(S10) 튜브라이너 견인 설치.

관로(1)의 길이방향 양쪽에는 맨홀(2,3)이 있으며, 일측의 맨홀(2)을 통해 튜브라이너(10)를 반대쪽으로 견인하여 설치한다. 튜브라이너 생산 시 이미 견인줄이 내부에 들어 있으므로 따로 연결 작업 없이 일반적인 튜브 견인 작업을 진행한다.

튜브라이너(10)는 지상의 적재함(200)에 적재되어 있으며, 적재함(200)에서 지중의 관로(1) 안에 설치되는 환경은 외부의 광이 있지만 튜브라이너(10)는 외부 차단층(13)이 외부의 광이 내부의 함침 튜브층(12)에 침투하는 것을 차단하기 때문에 견인 과정 중에 함침 수지의 경화가 일어나지 않는다. 즉, 광을 차단하기 위하여 별도의 커버 등을 사용하지 않고 시공이 가능하다.

도 6은 2개의 관로를 동시에 튜브라이너(10)로 보수 보강하는 예를 도시한 것이며, 관로(1)들 사이의 맨홀을 통과하는 튜브라이너(10)는 시공 완료 후 제거된다.

(S20) 튜브라이너 커팅.

튜브라이너(10)의 시작부는 타측 맨홀(3)(초구)의 입구쪽에 배치되며, 견인 작업 완료 후 시공 길이에 맞춰 튜브라이너(10)의 반대측을 일측 맨홀(2)(말구)에 맞춰 커팅한다. 잔여 튜브라이너를 적재함(200)에 다시 적재하여 보관한다.

(S30) 튜브라이너 패커 설치.

견인이 완료된 튜브라이너(10) 양끝단에 패커(30,40)를 체결하고, 견인줄(20)에 윈치 로프(110)를 묶어 잡아 당겨 광경화용 조사장치(300)를 삽입한 후 튜브라이너(10) 내부를 외부와 차단 즉 밀봉한다.

(S40) 튜브라이너 팽창, 광경화.

일측의 패커(30)에 압축공기 주입수단을 연결하고, 상기 압축공기 주입수단의 작동을 통해 튜브라이너(10)를 팽창시킨다. 튜브라이너(10)는 압축공기를 통해 관로(1)의 내벽에 관의 형태로 라이닝되는 상태이다.

이 상태에서 광경화용 조사장치(300)에 전원을 인가한 후 광경화용 조사장치(300)를 튜브라이너(10)의 길이방향을 따라 왕복 이동시켜 튜브라이너(10)의 함침수지를 경화시킨다.

이 과정에서 광은 내측 광투과 가스차단층(11)을 투과하여 함침 튜브층(12)의 함침 수지에 조사되고, 함침 수지는 광경화 반응을 일으키게 된다.

한편, 광이 함침 튜브층(12)을 통과하는 과정 중에 일분의 광은 함침 튜브층(12)을 통과하게 되는데, 이 광은 외부 차단층(13)에 부딪친 후 다시 함침 튜브층(12)으로 반사되어 함침 수지를 광경화시킨다.

또한, 함침 수지의 광경화 시 유해물질이 발생하고, 반면, 튜브 라이너(10)는 내측 광투과 가스차단층(12)와 외부 차단층(13)이 그들 사이에 있는 함침 튜브층(12)을 내부 및 외부와 차단하고 있다.

따라서, 함침 수지의 경화 시 발생하는 유해물질은 내측 광투과 가스차단층(11)을 통과하지 못하고 또한 외측 차단층(13)을 통과하지 못하는 포집 상태이다.

결국, 함침 수지의 특성 및 광경화 특성 상 유해물질이 필연적으로 발생하더라도 튜브라이너(10)의 안에서 외부로 누출되지 못하며, 즉, 유해물질이 튜브라이너(10)의 내부로 누출되지 못하여 관로 내부를 유해물질의 오염으로부터 보호하고 유해물질이 지중 및 지상으로 누출되지 못하여 토양 오염과 대기 오염으로부터 보호하는 것이 가능하다.

또한, 함침 수지의 경화 중에 일부 함침 수지의 증발이 일어날 수 있지만, 함침 수지가 내측 광투과 가스차단층(11) 및 외부 차단층(13)을 통과하지 못하고 함침 튜브층(12)에 남게 되므로 함침 튜브층(12)의 밀도를 높이게 된다.

광경화 공정이 완료되면 패커(30,40)의 제거, 광경화용 조사장치(300)의 지상 인출, 튜브라이너(10)의 마감 작업 등을 한 후 시공을 완료한다.

한편, 본 발명은 이상의 시공 공정 중에 본 발명에 의한 튜브라이너(10)의 성능 확인을 위한 검증 절차를 포함할 수 있다.

유해물질의 누출 검증은 내부 검증과 외부 검증으로 구분된다.

내부 검증은 내측 광투과 가스차단층(11)을 통과하는 유해물질을 검증 즉, 내측 광투과 가스차단층(11)의 성능을 테스트하는 것이고, 외부 검증은 외측 차단층(13)을 통과하는 유해물질을 검증 즉, 외측 차단층(13)의 성능을 테스트하는 것이다.

도 7에서 보이는 것처럼, 내부 검증을 위한 내부 검증장치(400)는, 압축공기 배출장치(600)를 이용하도록 구성된다.

압축공기 배출장치(600)는 튜브라이너(10)를 팽창시키고 광경화 시 발열을 제어하는 목적으로 외부 콤프레샤를 통해 압축공기를 튜브라이너(10) 일측 방향에서 투입하고 튜브라이너(10)의 반대쪽에 배출관(610)을 통해 압축공기 배출장치(600)를 연결하여 일정한 압력을 유지하면서 외부로 배출하게 된다.

내부 검증장치(400)는 압축공기 배출장치(600)에 고정 설치되어 압축공기에 포함된 유해물질의 농도를 검출하는 고정식 가스측정기(410), 휴대용 가스측정기(420)이다.

고정식 가스측정기(410)는 예를 들어, 압축공기 배출장치(600)의 탱크에 구멍을 형성하고 탐침봉을 상기 구멍을 통해 상기 탱크 안에 삽입하고, 이 삽입 상태가 유지되도록 측정모듈을 상기 탱크에 고정하는 것이며, 다량의 공기가 높은 압력으로 빠르게 배출되는 공사의 특성상 정밀한 유해물질(VOCs) 검침이 어려운 단점이 있다.

휴대용 가스측정기(420)는 예를 들어 압축공기 배출장치(600)에 밸브에 의해 개폐되는 배출관(620)을 형성하고 배출관(620)에 포집낭(430)을 연결하여 압축공기를 포집하며 유해물질의 측정 시 측정모듈을 포집낭(430)에 연결된 측정관(440)에 연결하여 포집낭(430)에 모인 압축공기의 유해물질 농도를 검출하도록 구성된다.

포집낭(430)은 가스 및 수분 차단이 가능한 소재로 제작된다.

외부 검증 장치(500)는 튜브라이너(10)의 외부 차단층(13)을 통과하는 유해물질을 검출하는 것이며, 튜브라이너(10)의 외부면에 부착되는 패치형 가스포집 시트(510) 및 가스포집 시트(510)와 연결되며 가스포집 시트(510)에 포집된 가스의 유해물질 농도를 검출하는 검출모듈(520)로 구성된다.

가스포집 시트(510)는 튜브라이너(10)를 향하도록 개방되는 포켓 형태이며 튜브를 통해 검출모듈(520)과 연결된다.

이와 같이 구성된 내부/외부 검증 장치(400,500)를 이용한 검증 방법은 다음과 같다.

튜브라이너(10)의 팽창 공정 중에 내부 검증 장치(400)와 외부 검증 장치(500)를 설치한다. 외부 검증 장치(500)의 가스포집 시트(510)는 튜브라이너(10)의 길이방향 양측 사이에 맨홀이 있는 경우 상기 맨홀을 통해 부착 가능하고, 물론 이에 한정되는 것은 아니다.

전술한 (S40) 튜브라이너 팽창, 광경화 공정 중에 내부/외부 검증 장치(400,500)를 통해 유해물질 농도를 검출하고 검출 전과 후의 농도 비교를 통해 튜브라이너(10)의 내부와 외부에서 누출되는 유해물질을 검증한다.

10 : 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너,
11 : 내측 광투과 가스차단층,
11a : 광투과 필름층, 11b : 유리섬유 부직포층
12 : 함침 튜브층,
13 : 외측 차단층, 13a : 알루미늄 증착층
13b : 알루미늄 박막층, 13c : 열가소성 수지층
14 : 보강층, 14a : 섬유층
14b,14c : 코팅층, 14d : 길이 표시부
100 : 와이어 윈치, 110 : 윈치 로프
200 : 적재함, 300 : 광경화용 조사장치
400 : 내부 검증 장치, 500 : 외부 검증 장치
600 : 압축공기 배출장치,

Claims (10)

1. 길이방향의 양측이 개방되는 튜브 형태이며 빛의 조사에 의해 경화되는 경화수지가 함침된 함침 튜브층 및 상기 함침 튜브층의 경화수지에서 발생되는 유해물질이 상기 함침 튜브층의 밖으로 나오지 않도록 차단하는 차단층을 포함하고,
   상기 차단층은 상기 함침 튜브층의 내측에 배치되며 광경화용 조사장치에서 조사되는 빛은 투과시키는 한편 가스가 내부로 누출되는 것을 차단하는 내측 광투과 가스차단층 및 상기 함침 튜브층의 외측에 배치되며 상기 함침 튜브층을 통과한 가스가 외부로 누출되는 것을 차단함과 아울러 상기 함침 튜브층을 투과한 빛을 상기 함침 튜브층으로 반사하는 외부 차단층이고,
   내측 광투과 가스차단층은 내측에서부터 광투과 필름층 및 유리섬유 부직포층의 층상 구조로 이루어지되, 상기 광투과 필름층은 가스차단 원료와 광투과가 가능한 열가소성 수지의 혼합에 의해 상기 유리섬유 부직포에 부착되거나 도포되어 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너.
2. 삭제
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4. 청구항 1에 있어서, 상기 외부 차단층은 내측에서부터 알루미늄층 및 열가소성 수지층의 층상 구조인 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 알루미늄층은 알루미늄 증착층과 알루미늄 박막층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 외부 차단층의 외부면에 형성되는 보강층을 포함하며, 상기 보강층은 섬유층 및 상기 섬유층의 내부면과 외부면 중 일측 이상에 형성되는 코팅층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 보강층의 외부면에 길이방향을 따라 형성되는 길이 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 내측 광투과 가스차단층의 내부에 삽입되는 견인줄을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너.
9. 
   청구항 1에 의한 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법으로서,
   지중의 관로 안에 상기 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너를 견인 설치하는 제1단계와;
   상기 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너를 상기 관로에 맞춰 커팅하는 제2단계와;
   상기 제2단계 후 상기 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너의 길이방향 양측의 개방부에 패커를 설치함과 아울러 상기 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너의 내부에 광경화용 조사장치를 삽입하는 제3단계와;
   상기 패커를 통해 상기 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너의 내부를 밀봉하고 상기 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너를 팽창시킨 후 상기 광경화용 조사장치를 가동하면서 이동시켜 상기 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너를 경화시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 제4단계는 상기 튜브라이너 주변에서 유해물질을 검출하여 검증하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 유해물질 배출 저감형 광경화 튜브라이너 및 이를 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법.
    
    

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