KR102186483B1

KR102186483B1 - 스마트 광조사 자동 경화 시스템 및 이를 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법

Info

Publication number: KR102186483B1
Application number: KR1020200037780A
Authority: KR
Inventors: 김정민
Original assignee: 주식회사 힘센기술; 김정민
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2020-12-03

Abstract

본 발명은 스마트 광조사 자동 경화 시스템 및 이를 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법에 관한 것으로, 지중 관로를 광경화수지가 함침된 튜브라이너로 덧대어 보수 보강하며 광경화수지의 경화 등 튜브라이너의 전체적인 시공 공정을 능동적으로 모니터링한 후 그 결과에 맞춰 광경화 조사장치를 운전함으로써 경화 품질과 장비의 효율성을 향상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템은, 지중 관로를 따라 이동하는 캐리어(10)와; 상기 캐리어에 길이방향을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 장착되며 지중 관로에 라이닝된 튜브라이너의 함침 수지를 경화하기 위한 빛을 조사하는 2개 이상의 광조사모듈(20)과; 상기 캐리어와 광조사모듈 중 일측 이상에 설치되며 상기 튜브라이너의 경화 온도, 상기 튜브라이너 내부의 온도, 상기 튜브라이너 내부의 압력, 상기 튜브라이너와의 조사거리, 상기 캐리어의 정지를 위한 거리를 감지하는 복합센서(30)와; 상기 복합센서의 감지 값을 근거로 하여 상기 캐리어의 전후진 구동과 정지, 상기 광조사모듈의 점소등과 발광량, 상기 튜브라이너 내부 공기의 배출과 보충을 제어하는 컨트롤러(40)를 포함한다.

Description

스마트 광조사 자동 경화 시스템 및 이를 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법{SMART OPTICAL INVESTIGATION AUTOMATIC HARDENING SYSTEM AND METHOD FOR REPAIRING UNDERGROUND PIPE USING THIS SAME}

본 발명은 관로 보수 보강을 위한 광조사 경화시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중 관로를 광경화수지가 함침된 튜브라이너로 덧대어 보수 보강하며 광경화수지의 경화 등 튜브라이너의 전체적인 시공 공정을 능동적으로 모니터링한 후 그 결과에 맞춰 광경화 조사장치를 운전하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템 및 이를 이용한 비굴착 관로 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 있다.

광경화식 튜브라이너를 이용한 기술은 빛을 조사하는 광조사장치를 필수적으로 이용하는 것이며, 예를 들어 등록특허 제10-1383855호는 보수할 관로의 내부에 반전삽입되는 광경화성 라이너의 내부로 진입되어 UV광을 조사하여 상기 광경화성 라이너를 광경화시키기 위한 것으로서, 장치 본체와; 상기 장치 본체에 설치되는 UV 램프와; 상기 장치 본체를 지지하며, 상기 관로 내부에 반전삽입되어 팽창되는 광경화성 라이너의 내부면에 대해 상기 장치 본체를 지지하며, 길이 조절이 가능한 복수의 길이 가변형 지지다리; 및 상기 지지다리의 단부에 설치되는 바퀴;를 포함하고, 상기 지지다리는, 상기 장치 본체에 고정 설치되는 고정다리부와; 상기 고정다리부의 내외로 슬라이딩되어 길이 조정 가능하게 연결되는 가변다리부;를 포함하고, 상기 가변다리부는 상기 고정다리부에 대해 잠금 방향으로 회전시켜 상기 고정다리부에 대해 고정상태로 유지하도록 하고, 반대 방향인 잠금해제 방향으로 회전시켜서 잠금 해제시켜서 상기 고정다리부에 대해 수동으로 슬라이딩 이동 가능하게 상태 변화 가능하게 연결되는 반전방식 ＵＶ 경화 관로 보수용 ＵＶ광발생장치이다.

종래 기술에 의한 광경화 튜브라이너를 이용한 기술들은 광조사장치를 점등한 후 튜브라이너를 따라 이동시키는 중에 카메라로 촬영하는 정도에 불과하기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.

- 광경화 조사장치를 점등시킨 상태에서 이동시키는 중에 튜브라이너의 경화 시 발열 온도를 확인하지 못하여 튜브라이너의 경화불량이 발생하고 이를 방지하기 위하여 높은 광량을 유지하나 이는 과열현상을 유발하는 문제점이 있다.

- 광경화 조사장치는 필연적으로 고온의 열을 발생하여 냉각공기를 순환시키고 있으나, 튜브라이너의 내부 대기온도의 실시간 확인없이 냉각공기를 순환시키는 방식이기 때문에 냉각공기의 효율성이 떨어진다.

- 지중 관로는 상부 지반의 침하 등으로 인하여 파손되거나 변형되어 튜브라이너가 전체적으로 균일한 내경을 유지하지 못하며, 따라서, 광경화 조사장치와 튜브라이너 내면 간의 거리가 최적의 거리보다 더 가까워지게 됨으로써 과열 경화 불량이나 광경화 조사장치 및 튜브라이너의 손상을 일으킨다.

- 튜브라이너의 양쪽 개방부 모두가 패커로 밀폐되어 있고 광조사장치 전후면에 장착된 CCTV 카메라로 멈춤 위치를 확인하더라도 작업자가 육안으로 확인하여 광경화 조사장치를 패커 앞에서 정지시키지 못하여 패커에 충돌하게 되면서 광경화 조사 장치의 손상을 일으킨다.

이상에서 설명한 것처럼, 종래 기술은 광경화수지의 경화를 위한 빛만 조사할 뿐이며 튜브라이너의 경화 상태를 능동적으로 모니터링하여 제어하지 못하여 경화 품질과 장비의 효율성이 떨어진다.

등록특허 제10-1383855호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지중 관로를 광경화수지가 함침된 튜브라이너로 덧대어 보수 보강하며 광경화수지의 경화 등 튜브라이너의 전체적인 시공 공정을 능동적으로 모니터링한 후 그 결과에 맞춰 광경화 조사장치를 운전하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템 및 이를 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템은, 튜브라이너의 경화 조건(온도, 압력), 광조사기의 손상 조건, 지중 관로의 형상 변화(관경 축소 등) 등의 정보를 획득하여 능동적으로 제어하면서 튜브라이너를 시공하는 것을 해결원리로 하며, 지중 관로를 따라 이동하는 캐리어와; 상기 캐리어에 길이방향을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 장착되며 지중 관로에 라이닝된 튜브라이너의 함침 수지를 경화하기 위한 빛을 조사하는 2개 이상의 광조사모듈과; 상기 캐리어와 광조사모듈 중 일측 이상에 설치되며 상기 튜브라이너의 경화 온도, 상기 튜브라이너 내부의 온도, 상기 튜브라이너 내부의 압력, 상기 튜브라이너와의 조사거리, 상기 캐리어의 정지를 위한 거리를 감지하는 복합센서와; 상기 복합센서의 감지 값을 근거로 하여 상기 캐리어의 전후진 구동과 정지, 상기 광조사모듈의 점소등과 발광량, 상기 튜브라이너 내부 공기의 배출과 보충을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러의 제어는 경화 온도, 상기 튜브라이너의 내부 온도와 압력, 상기 광조사모듈의 조사거리, 지장물과의 거리에 대한 기준 값을 포함하며, 상기 복합센서의 현재 감지 값과 상기 기준 값의 비교를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템 및 이를 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법에 의하면, 광경화수지가 함침된 튜브라이너를 지중 관로에 라이닝 하는 모든 과정(튜브라이너의 팽창과 경화 및 냉각) 및 광경화 조사장치의 정지를 능동적으로 확인하고 그 확인 결과를 근거로 하여 광경화 조사장치의 이동과 정지 제어, 광조사모듈의 점소등과 발광량 및 조사거리 제어, 압축공기 공급장치와 배출장치의 제어 등 다양한 제어를 자동화함으로써 튜브라이너를 최적의 상태로 경화 라이닝하고 광경화 조사장치의 열화로 인한 손상도 방지하는 등 시공성을 향상하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템이 지중 관로의 튜브라이너에 설치된 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템의 구성을 보인 블록도.
도 4 내지 도 9는 각각 본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템을 이를 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법의 공정도.

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 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템(100)은, 지중 관로(1)의 내주면에 라이닝된 튜브라이너(2)의 내부를 따라 이동하는 캐리어(10), 캐리어(10)에 설치되며 튜브라이너(2)에 함침된 광경화수지에 빛을 조사하는 광조사모듈(20), 튜브라이너(2)의 경화 상태를 감지하는 복합센서(30), 복합센서(30)의 감지 값을 근거로 하여 캐리어(10)와 광조사모듈(20) 등을 제어하는 컨트롤러(40)를 포함한다.

1. 캐리어(10).

캐리어(10)는 지중 관로(1)를 따라 이동하고 광조사모듈(20)과 복합센서(30)를 설치하도록 관이나 봉이나 박스 등으로 이루어지는 몸체(11), 몸체(11)의 둘레부에 다리(13)를 통해 설치되며 튜브라이너(2)의 내부면을 따라 이동하는 바퀴(12)가 포함된다. 바퀴(12)는 튜브라이너(2)의 내경에 맞춰 사용되도록 절첩식 다리(13)(링크식, 스프링에 의한 이중관식 등 다양한 방식으로 공지된 것이므로 구체적인 설명을 생략한다)를 통해 캐리어(10)에 설치된다. 본 발명에서 다리(13)는 컨트롤러(40)의 제어를 통해 절첩되어 광조사모듈(20)을 최적의 위치에 셋팅하는 것도 가능하다.

또한, 캐리어(10)는 2개 이상이 연쇄적으로 연결되어 사용되며, 이 때 연결은 길이변화가 없는 봉, 유연성 있는 관이나 케이블 등이 사용된다.

캐리어(10)는 컨트롤러(40)의 제어를 통해 구동하는 권취장치(전동 릴)(300) 및 견인로프에 의해 일방향 및 양방향으로 이동한다.

2. 광조사모듈(20).

광조사모듈(20)은 캐리어(10)에 바람직하게 방사형으로 배열되면서 길이방향을 따라 다수개가 설치되며, 고정식, 이동식 모두 가능하고, 각종 램프(UV램프, LED 스트립 등)가 사용된다. 광조사모듈(20)은 수동 제어 및 컨트롤러(40)에 의한 자동 제어를 통해 점등과 소등이 제어된다.

3. 복합센서(30).

복합센서(30)는 튜브라이너(2)의 경화 온도센서(31-1,31-2,31-3), 튜브라이너(2)의 내부 온도센서(32), 튜브라이너(2)의 내부 압력센서(33), 튜브라이너(2)와의 거리센서(34), 광조사기(10)의 정지를 위한 정지센서(35)로 구성되며, 각 센서의 기능을 구체적으로 설명한다.

가. 경화 온도센서(31-1,31-2,31-3).

광경화방식의 전체보수 시공은 튜브라이너(2) 내부에서 캐리어(10)가 이동하면서 광조사모듈(20)의 빛을 통해 경화시키는 방식이므로 경화 온도센서(적외선 온도 센서)로 경화관(경화된 튜브라이너)의 표면 온도를 체크해야 경화 완성 여부를 확인할 수 있다.

이 때, 서로 다른 2곳에 2개 바람직하게 3개의 경화 온도센서(31-1,31-2,31-3)로 튜브라이너(2)에 함침된 광경화수지의 경화 상태를 감지하는 것이 바람직하며, 그 위치는 캐리어(10)의 시작, 중간, 끝 지점이고, 적외선 끝점의 표면온도를 측정하는 적외선 온도센서이다.

제1 내지 제3경화 온도센서(21-1,21-2,21-3)의 위치에는 광조사모듈(20)이 각각 설치되는 것이 바람직하다.

광경화식의 튜브라이너(2)는 광조사모듈(20)이 점등되어 광이 조사되어 내부로 광이 투과되면 광경화수지가 반응하여 경화 반응이 일어난다. 이때 경화 발열 반응이 나타나게 되고 광조사모듈(20)의 복사열과 결합하여 초기 섭씨 0~50도, 중기 섭씨 50~100도, 후기 섭씨 80~150도 정도로 튜브라이너(2)(경화관)의 온도가 오르게 된다. 따라서, 캐리어(10)를 일방향으로 이동시키면서 광경화를 진행하면 동일지점을 통과할 때 제1경화 온도센서(31-1), 제2경화 온도센서(31-2), 제3경화 온도센서(31-3)는 각각 다른 온도 값을 감지하게 된다. 즉, 동일지점을 마지막으로 조사하게 되는 제3경화 온도센서(31-3)가 후기 발열 온도(섭씨 80~150도) 기준에 도달하게 되면 광경화가 완성된 것으로 판단하게 된다.

1개의 경화 온도센서만을 이용하는 경우 다수의 광조사기모듈(20)로 구성된 광조사기(캐리어) 전면부에 위치시켜 목표 지점의 최종 경화 온도를 감지하는 것은 가능하지만, 각각의 광조사기모듈(20)이 이동 중에도 적정한 발광량을 유지하는 지 여부와 그에 따라 튜브라이너가 순차적으로 경화 반응하여 광경화가 완성 되었는지 모니터링 할 수 없는 단점이 있다. 그러므로 온도센서는 반드시 2개 이상으로 구성하여 광조사기(캐리어) 시작, 중간, 끝부분에 위치시켜 광조사기(캐리어) 이동 중에 연속적으로 경화 온도를 확인해야 한다.

제1 내지 제3경화 온도센서(31-1,31-2,31-3)는 광경화의 완료 여부를 확인하는 가장 중요한 센서이며, 온도 체크를 통해 광조사모듈(20)의 발광량 제어, 조사 거리 조정, 캐리어(10)의 이동 속도 조정, 전동 릴(300)의 감는 속도 조정, 냉각을 확인하고 제어하게 되는 가장 기초적인 데이터를 제공하게 된다.

나. 내부 온도센서(32).

내부 온도센서(32)는 광조사모듈(20)의 고열에 의한 경화효율 저하 방지 등을 위하여 튜브라이너(2) 내부의 대기 온도를 측정하는 것이다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 광조사모듈(20)의 발열과 튜브라이너(2)의 화학적 발열반응으로 튜브라이너(2) 내부 온도는 상승하게 되며 온도가 과도하게 높아지면 광조사모듈(20)의 광발생 효율이 떨어지고 튜브라이너(2) 내부 열손상의 위험이 있으므로 내부 대기 온도를 측정하여 제어하는 것이 필요하다.

내부 온도센서(32)는 적외선 온도센서인 경화 온도센서와 달리 일반 온도센서가 가능하다.

통상적으로 튜브라이너(2)를 지중 관로(1)의 내벽에 팽창시키기 위하여 압축공기가 튜브라이너(2)의 내부를 순환하며 이 압축공기가 튜브라이너(2) 내부를 냉각시킬 수 있지만 광경화 램프의 발열과 튜브라이너의 화학적 발열반응으로 튜브 내부 온도가 지나치게 높게 되면 광경화 램프의 광발생 효율이 떨어지고 튜브라이너 내부의 고열 손상 위험이 있으므로 내부 대기 온도를 체크하여 제어할 수 있어야 한다.

그러므로, 내부 온도센서(32)는 그 위치가 튜브라이너(2) 내부에서 대기 온도가 가장 높은 곳이며, 캐리어(10)의 이동 방향과 반대측 즉 전면부 카메라(36) 근처에 위치이다. 이 때, 캐리어(10)의 냉각을 위해 압축공기는 캐리어(10)의 이동방향과 반대쪽에서 공급되어 튜브라이너(2)와 광조사모듈(20)을 냉각한다.

다. 내부 압력센서(33).

내부 압력센서(33)는 튜브라이너(2) 내부의 압력을 측정하며, 그 위치는 광조사기(10)의 후방이다.

광경화식 튜브라이너(2)는 압축공기를 튜브라이너(2) 내부에 공급하여 튜브라이너(2)를 팽창시켜 지중 관로(1)의 내주면에 밀착시켜야 하고 또한 팽창을 통해 가지관의 위치를 오목하게 표시해야 하기 때문에 적정한 압력으로 팽창되어야 한다. 이때 튜브라이너(2)의 크기와 두께에 따른 연신율, 팽창 한계치, 튜브라이너(2) 전체 중량에 따른 자중 등을 고려하여 적정한 팽창 압력을 공급하며 유지시켜야 한다. 튜브라이너(2)가 안정적으로 경화되고 냉각 완료 시까지 안정적인 형태를 유지하고 경화품질을 높이기 위해 튜브라이너(2)의 길이방향 양측에 연결되는 압축공기 공급장치(콤프레샤)(200) 혹은 배출장치(210)에 자동밸브(220)를 설치하여 튜브라이너(2) 내부의 대기 압력과 온도 등을 자동으로 제어할 수 있다.

광경화 시 광조사모듈(20)의 발열과 광 경화에 따른 화학반응으로 튜브라이너(2)가 발열하게 되면 튜브라이너(2) 내부 온도는 상승하게 되고 내부 압력 역시 올라가게 된다. 이와 같이 광경화 진행에 따라 튜브라이너(2) 내부의 대기 온도가 상승하게 되면 내부 냉각을 위해 압축공기 공급장치(200)의 공급량을 늘리고 배출장치(210)의 배출량을 늘려서 내부 공기의 이동을 빠르게 하여 내부 압력은 자동으로 유지하면서 뜨거워진 내부 공기를 배출하면서 내부 대기 온도를 낮추고 광조사모듈(20) 역시 냉각시킨다.

라. 거리센서(34).

거리센서(34)는 튜브라이너(2)와의 거리를 측정하여 광조사모듈(20)의 위치 제어를 위하여 제공한다.

거리센서(34)는 주로 직진성이 좋은 적외선 레이저 센서이며 캐리어(10)의 후단부 위쪽에 위치하여 지중 관로(1)의 내주면에 팽창으로 밀착된 튜브라이너(2)의 상단 표면과의 거리를 측정하게 된다.

거리센서(34)는 지중 관로(1)의 이동 중에 관경의 변화를 미리 감지하여 캐리어(10)의 다리(13)를 실시간으로 확장과 축소 제어하도록 하며, 지중 관로(1)가 외부 요인에 따라 눌리거나 파손되었을 경우 이를 감지하지 못하고 이동할 때 발생되는 캐리어(10)와 광조사모듈(20)의 손상 방지와 광 조사 거리의 유지 등을 위함이다.

구체적으로, 일반적인 캐리어는 이동바퀴에 스프링 장치를 두어 관경 변화에 물리적으로 대응하게 되며, 반면, 본 발명은 거리센서(34)를 통해 지중 관로의 변형을 미리 감지하여 컨트롤러(40)를 통해 캐리어(10)가 자동으로 크기를 조절하여 파손을 방지할 수 있고, 광조사모듈(20)의 조사거리를 일정하게 제어하고, 광경화 시 튜브라이너(2)의 광 투과량을 균등하게 제어하고 전체 조사 구간의 균등한 경화 품질을 확보할 수 있다.

또는, 거리센서(34)는 광조사모듈(20)에 설치되는 것도 가능하고, 또한, 광조사모듈(20)은 액추에이터(스크류식, 실린더식 등)를 통해 조사거리 방향 및 반대 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

마. 정지센서(35).

정지센서(35)는 캐리어(10)의 후단부에 배치되며 캐리어(10)가 종점부에 도달하였을 때 종점부 패커와의 거리를 측정하여 자동 정지 제어가 가능하도록 하고, 바람직하게 적외선 레이저 센서이다.

일반적으로 정지센서(35)가 없는 경우 캐리어(10)를 일정한 속도로 잡아당기면서 이동시킬 때 케이블을 전동릴 장치로 제어하기 때문에 팽창된 튜브라이너 종점부의 패커 위치까지 광조사장치가 도달하였는지 후면카메라 장치를 통해 CCTV 모니터로 확인하거나 릴장치의 타코메타를 통해 취득한 측정 거리를 기준으로 멈추게 할 수 있다. 그러나 CCTV 모니터를 작업자가 확인해서 수동으로 멈추는 방식에 대한 사고 가능성과 릴장치의 풀림 거리 측정에 따른 자동 멈춤 기능은 정확성이 떨어지는 한계가 있다. 반면에 정지센서(35)는 전방에 있는 종점부 패커와 매우 정밀한 거리 측정이 가능하고 결국 안전한 위치에서 정지 제어가 가능하다.

바. 카메라(36).

카메라(36)는 캐리어(10)의 앞과 뒤쪽 중 일측 이상에 설치되며 튜브라이너(2)의 내부를 촬영하여 전송하여 모니터에서 영상을 확인하도록 한다.

4. 컨트롤러(40).

컨트롤러(40)는 복합센서(30)의 감지 값을 근거로 하여 캐리어(10)의 전진과 후진과 정지 및 이동 속도 제어, 광조사모듈(20)의 발광량 제어, 광 조사 거리 조정, 권취장치의 감는 속도 조정, 냉각 제어, 압축공기 공급장치(200)와 배출장치(210)를 이용한 압축공기의 양 제어 등 다양한 제어를 하며 다음과 같은 기능을 포함한다.

가. 데이터베이스.

복합센서(30)의 감지 값과 비교를 위한 기준 데이터를 저장한다. 상기 기준 데이터는 빅데이터를 통해 구축 가능하고 비굴착 관로 보수 보강 시작 전에 작업자의 입력 조건도 가능하다. 상기 기준 데이터는 경화 온도, 내부 온도, 내부 압력, 조사거리{튜브라이너(2) 내부면과의 거리}, 정지를 위한 안전거리이다. 상기 기준 데이터는 상한치와 하한치에 의한 범위로 이루어질 수 있다.

나. 제어(하기의 제어가 가능한 자동경화 프로그램).

- 관경에 따른 캐리어 확장과 축소 : 캐리어(10)의 다리(13)는 예를 들어 스프링식으로 구성된 경우 지중 관로(1)의 관경에 따라 자동으로 확장 또는 축소된다.

- 경화 온도 제어 : 제1 내지 제3경화 온도센서(31-1,31-2,31-3)의 감지 값과 기준 경화 온도를 비교하며 특히 마지막으로 통과하는 제3경화 온도센서(31-3)가 감지한 현재 경화 온도가 기준 경화 온도를 만족하면 현재의 경화 작업을 유지하고 현재 경화 온도가 기준 경화 온도보다 낮으면 경화 미숙으로 판단하여 경화 운전을 변경 제어하고, 예를 들어 전동 릴(300)을 통해 캐리어(10)를 정지 또는 감속 제어하거나 광조사모듈(20)의 발광량을 증가 제어한다.

- 튜브라이너 내부 온도 제어 : 내부 온도센서(32)에 의한 현재 내부 온도와 기준 내부 온도를 비교하여 이들이 일치하지 않을 경우 과열로 판단하여 냉각을 제어하며, 예를 들어 압축공기 공급장치(200)나 배출장치(210)의 밸브를 개방하여 압축공기의 공급량을 증가 제어한다.

- 조사거리 제어 : 거리센서(34)로부터 실시간으로 입력되는 튜브라이너(2) 표면과의 현재 거리와 기준 거리의 비교를 통해 광캐리어(10)의 다리(13)를 구동 제어하여 현재 조사거리를 기준 조사거리와 일치{거리센서(34)가 광조사모듈(20)에 설치되는 경우 광조사모듈(20)을 이동시켜 현재 조사거리를 기준 조사거리와 일치시킨다}, 즉 광조사모듈(20)에 의한 빛의 조사거리를 최적으로 유지한다.

- 압력 제어 : 압력센서(33)는 튜브라이너(2)의 내부 압력을 실시간으로 감지하여 컨트롤러(40)에 전송하고, 컨트롤러(40)는 현재 내부 압력과 기준 내부 압력을 비교하여 이들이 일치하지 않는 경우 압축공기 공급장치(200)나 배출장치(210)의 밸브를 개폐 제어하여 압력을 증가 또는 감소시켜 최종 일치시킨다.

- 정지 제어 : 정지센서(35)는 캐리어(10)의 단부에서 전방의 지장물{튜브라이너(2)에 연결된 패커}을 감지하며 패커의 감지 값을 출력하는 경우 컨트롤러(40)는 전동 릴(300)의 정지를 통해 캐리어(10)의 이동을 정지시킨다.

다. 리포트.

상기 제어의 과정 중에서 전술한 이벤트(경화온도 제어 등) 정보를 저장하여 제공하며, 이 때, 각각의 이벤트는 위치 정보와 함께 제공될 수 있다. 상기 위치 정보는 전동 릴(300)의 길이를 통해 확인 가능하다.

물론, 이벤트와 상관없이 복합센서(30)의 모든 감지 값을 저장하여 제공하는 것도 가능하다.

이상의 제어는 하기에서 설명하는 보수 보강 공법에 포함되는 것이다.

본 발명에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템을 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법은 다음과 같다.

(S10) 튜브라이너 견인 설치(도 4 참고).

관로(1)의 길이방향 양쪽에는 맨홀(3,4)이 있으며, 일측의 맨홀(3)을 통해 튜브라이너(2)를 반대쪽으로 견인하여 설치한다.

튜브라이너(2)는 지상의 적재함(400)에 적재되어 있다.

도 4는 2개의 관로를 동시에 튜브라이너(2)로 보수 보강하는 예를 도시한 것이며, 관로(1)들 사이의 맨홀을 통과하는 튜브라이너(2)는 시공 완료 후 제거된다.

(S20) 튜브라이너 커팅(도 5 참고).

튜브라이너(2)의 시작부는 타측 맨홀(4)(초구)의 입구쪽에 배치되며, 견인 작업 완료 후 시공 길이에 맞춰 튜브라이너(2)의 반대측을 일측 맨홀(3)(말구)에 맞춰 커팅한다. 잔여 튜브라이너를 적재함(400)에 다시 적재하여 보관한다.

(S30) 튜브라이너 패커 설치(도 6 참고).

견인이 완료된 튜브라이너(2) 양끝단에 패커(5,6)를 체결하고, 튜브라이너(2) 내부를 외부와 차단 즉 밀봉한다.

(S40) 튜브라이너 팽창(도 7 참고).

패커(6)를 통해 본 발명에 적용된 캐리어(10)와 광조사모듈(20) 및 복합센서(30)의 조립체(이하 "광경화용 조사장치"라 함)를 튜브라이너(2) 내부에 삽입하고 상기 광경화용 조사장치를 전동 릴(300)에 연결하고, 양쪽의 패커(5,6)로 튜브라이너(2) 내부를 밀봉한 상태에서 튜브라이너(2) 내부에 압축공기를 주입하여 튜브라이너(2)를 팽창시킨다. 튜브라이너(2)는 압축공기를 통해 관로(1)의 내벽에 관의 형태로 라이닝되는 상태이다.

이와 같이 튜브라이너(2)를 팽창시키고 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)의 선두쪽은 견인용 로프에 묶고 후미쪽에는 복합 전원 케이블을 연결하고 전동 릴을 풀어주며 견인용 윈치로 끌어 당겨 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)를 튜브라이너(2) 말단부로 이동시킨다. 이때 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)의 전방 카메라(36)로 튜브라이너(2)의 밀착 정도를 확인하기 위해 가지관 부위가 오목하게 들어갔는지 확인하며 이동시킬 수 있다.

(S50) 광경화(도 8 참고).

상기 광경화용 조사장치의 광조사모듈(20)에 전원을 인가한 후 상기 광경화용 조사장치를 튜브라이너(2)의 길이방향을 따라 왕복 이동시켜 튜브라이너(2)의 함침수지를 경화시킨다.

구체적으로 설명하면, 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)가 튜브라이너(2) 시작부로 이동이 완료되면 광조사모듈(20)을 점등하고 전동릴 을 일정한 속도로 감아주면서 이동식 광경화를 진행한다. 이때 제1 내지 제3경화 온도센서를 통해 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)의 이동하는 지점에 따라 목표 온도값에 도달하는지 확인하며 이동시킨다. 목표 온도값 보다 높거나 낮은 경우 이동 속도를 자동으로 조정하며 광경화 완성도를 높일 수 있다. 이와 동시에 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)의 거리센서(34)를 통해 이동 방향의 튜브라이너(2)의 높이를 미리 측정하여 허용값의 범위 보다 높거나 낮은 경우에도 자동으로 상기 광경화용 조사장치(10,20,30) 중심 위치를 조정하여 광조사모듈(20)의 조사거리를 조정하여 광경화 품질을 높일 수 있다.

상기 광경화용 조사장치(10,20,30)가 이동하면서 순차적으로 광경화가 시작되면 광조사모듈(20)의 발열과 경화의 발열반응으로 튜브라이너(2) 내부의 대기 온도가 높아지며 동시에 내부 압력이 상승하게 된다. 또한 광조사모듈(20)의 표면 온도가 500~700도 정도로 최대 발열하게 된다.

이와 같이 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)가 이동에 따라 경화 범위가 넓어지게 되는 경화2단계에 접어들면 배출장치(210)의 밸브를 추가로 열어 공기 배출량을 늘리고 압축공기 공급장치(200)를 통해 주입되는 냉각공기의 양 역시 늘려 주어 튜브라이너(2) 내부의 대기 흐름을 빠르게 하여 내부 대기 온도를 낮춰주어 발열되는 튜브라이너(2)와 광조사모듈(20) 표면을 공기 냉각시킨다.

경화2단계에서는 튜브라이너(2) 내부의 온도와 압력을 수시로 측정하여 자동 화된 압축공기 입출력 제어장치를 통해 튜브라이너(2) 내부의 대기 온도를 적정한 온도와 압력 범위 내에서 조정한다.

(S60) 냉각.

광경화 공정이 완료되면 튜브라이너(2)를 냉각하여야 하며, 압축공기(또는 별도의 냉각공기)를 튜브라이너(2) 내부에 주입하여 튜브라이너(2)를 냉각한다.

상기 광경화용 조사장치(10,20,30)가 튜브라이너(2) 종점부에 도달하면 후면의 정지센서(35)가 패커와의 근접 거리를 측정하여 미리 입력된 제한 거리(기준 정지거리)에 맞춰 자동으로 이동을 멈추게 된다. 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)의 이동이 완료되면 튜브라이너(2) 내부 냉각을 진행한다. 광경화 역시 발열반응으로 경화관 표면 온도가 100도까지 상승하므로 별도의 냉각 작업 없이 압력을 해제한다면 튜브라이너(2)가 고온으로 열화된 상태이므로 형태가 변형되고 눌려지게 된다.

통상 튜브라이너(2) 내부 온도를 영상 40도 미만으로 공기 냉각하면 안정적으로 냉각이 완료된 것으로 간주하게 된다.

이와 같은 경화3단계에서도 튜브라이너(2)의 변형을 최소화하기 위해 튜브라이너(2) 내부의 온도와 압력을 수시로 측정하여 자동화된 압축공기 공급장치(200)를 통해 튜브라이너(2) 내부의 대기 온도를 목표 값 이하로 낮추기 위해 충분한 냉각을 실시해야 하며 냉각 동안 균등한 압력을 유지할 수 있도록 자동밸브를 조정한다.

(S70) 마감.

냉각이 완료되면 튜브라이너(2)의 양쪽 끝단을 절단하여 패커(5,6)를 제거하고 상기 광경화용 조사장치를 지상으로 꺼낸다.

이 때 상기 광경화용 조사장치(10,20,30)에 체결된 견인 로프를 해제하고 튜브라이너(2) 내측의 필름(필름이 있는 경우)을 묶어 윈치로 끌어당겨 내부 필름을 제거한다. 튜브라이너(2) 내부 필름이 코팅되어 튜브형태로 제작되 경화 시 일체화된 경 우 별도의 제거 작업은 필요하지 않다.

위와 같이 전체 경화 공정을 자동화한 자동경화프로그램은 복합 센서(30)와 PLC, 프로그램, 터치 패널 등을 통해 실시간으로 경화 상황을 체크하고 자동으로 제어하며 전체 경화 공정을 마무리하게 된다.

복합센서와 자동 경화 프로그램으로 작동되는 자동경화시스템은 전체 경 화 공정에 대해 실시간 데이터를 기록하고 비정상적인 온도와 압력이 발생 한 위치와 시간, 튜브라이너(2)의 비정상 고저 위치 등을 리포트를 화면에 표시할 수 있어, 경화 후 CCTV조사 시 해당 위치의 이상 여부를 확인할 수 있어 광 경화의 완성도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명은 다음과 같은 튜브라이너를 사용하는 것도 포함될 수 있다.

튜브라이너는 유체(하수, 상수 등)가 닿는 부분에서부터 바깥쪽으로 가면서 내측 광투과 가스차단층 - 광경화 수지가 함침된 함침 튜브층 - 외측 차단층 - 보강층의 층상 구조로 이루어지며, 그 형태는 관로와 동일하게 길이방향의 양측만 개방되는 튜브 형태이고, 상기 내측 광투과 가스차단층은 경화를 위한 광 투과는 가능하면서 상기 함침 튜브층에서 발생하는 유해물질이 내부로 누출되는 것을 차단하는 것이 가능하고, 상기 외측 차단층은 외부로부터 입사되는 광의 차단과 상기 함침 튜브층에서 발생하는 유해물질의 외부 누출 차단이 가능하다.

1. 내측 광투과 가스차단층.

광투과 필름층과 유리섬유 부직포층의 층상 구조이다.

광투과 필름층은 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 부직포층에 1개 층 이상으로 융착하거나, 상기 광투과 필름의 혼합물을 유리섬유 부직포층에 도포 및 경화시켜 제조하는 것으로 이루어진다.

상기 광투과 필름층의 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 필름층은 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.

상기 유리섬유 부직포층은 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 가스차단층은 광투과율이 높은 코팅소재와 유리섬유 부직포를 사용하여 광손실 없이 광경화 작업이 가능함과 아울러, 함침 튜브층의 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(2) 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 가스차단층은 광투과 필름층이 함께 시공되기 때문에 평활도가 떨어지지 않고 높은 평활도를 유지하는 것이 가능하다.

또한, 상기 내측 광투과 가스차단층은 튜브라이너(2) 팽창 시 유리섬유 부직포층이 함침튜브층과 압착되어 광경화수지가 스며들게 되고 결국 광 경화시 함침튜브와 함께 층을 형성하며 일체화됨으로써 튜브라이너(2)의 강도 보강 등에 도움을 주는 것도 가능하고 내측에 있는 튜브의 제거작업이 없어 시공공정의 단축을 통해 시공성을 향상한다.

상기 내측 튜브층의 제조는 광투과 필름층과 유리섬유 부직포층으로 이루어진 코팅시트 2매를 위아래로 겹친 후 폭방향의 좌우 양쪽의 단부만을 고정(바람직하게 열융착)하여 내부에 공간이 있는 내측 튜브 형태로 제조하는 것이다.

2. 함침 튜브층(유리섬유+광경화 수지).

함침 튜브층은 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 튜브층은 내측 광투과 가스차단층을 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)₂와 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 차단층은 안쪽에 있는 상기 함침 튜브층의 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(2)에서 발생하는 유해물질의 영향을 받지 않고 유해물질로 인한 환경오염을 방지하는 친환경 공사가 가능하고, 또한, 함침수지가 함침된 튜브라이너(2)를 장기간 보관하고 운송하는 중에 외부의 광의 입사로 인한 함침수지의 경화를 막아 별도의 광차단필름을 사용하지 않고 튜브라이너(2)를 시공 전까지 정상적인 상태 즉 함침수지가 경화되지 않는 상태로 유지하므로 튜브라이너의 변질로 인한 손실을 막을 수 있다.

상기 외측 차단층은 상기 내측 차단층과 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 - 알루미늄 박막층 - 열가소성 수지층의 층상 구조로 이루어지며 각 층의 특성은 다음과 같다.

알루미늄 증착층 : 수분 및 가스 투과율 0.1% 이하, 광 차단율 95%

알루미늄 박막층 : 수분 및 가스 투과율 0.1% 이하, 광 차단율 100%

열가소성 수지층 : 열가소성 수지와 함께 알루미늄 증착층과 알루미늄 박막층의 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 층의 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 튜브층의 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 차단층은 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.

이와 같은 구성의 튜브라이너는 유해가스가 튜브라이너의 내부와 외부로 누출되지 않는 친환경 제품으로 환경오염 방지에 도움을 준다.

1 : 지중 관로, 2 : 튜브라이너
3,4 : 맨홀, 5,6 : 패커
10 : 캐리어, 11 : 몸체
12 : 바퀴, 13 : 다리
20 : 광조사모듈, 30 : 복합센서
31-1,31-2,31-3 : 제1 내지 제3경화 온도센서,
32 : 내부 온도센서, 33 : 압력센서
34 : 거리센서, 35 : 정지센서
36 : 카메라, 40 : 컨트롤러
100 : 스마트 광조사 자동 경화 시스템,
200 : 압축공기 공급장치,
210 : 배출장치,
300 : 전동 릴,

Claims

지중 관로를 따라 이동하는 캐리어와;
상기 캐리어에 길이방향을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 장착되며 지중 관로에 라이닝된 튜브라이너의 함침 수지를 경화하기 위한 빛을 조사하는 2개 이상의 광조사모듈과;
상기 캐리어와 광조사모듈 중 일측 이상에 설치되며 상기 튜브라이너의 경화 온도, 상기 튜브라이너 내부의 온도, 상기 튜브라이너 내부의 압력, 상기 광조사모듈에서부터 상기 튜브라이너까지의 조사거리, 상기 캐리어의 정지를 위한 거리를 감지하는 복합센서와;
상기 튜브라이너의 경화 온도, 상기 튜브라이너의 내부 온도와 압력, 상기 광조사모듈에서부터 상기 튜브라이너까지의 조사거리, 상기 캐리어의 정지를 위한 거리에 대한 기준 값이 저장되어 있으며, 상기 복합센서에 의한 감지 값과 저장된 기준 값의 비교를 통해 상기 캐리어, 광조사모듈 및 상기 튜브라이너의 내부에 압축공기를 주입하고 배출하기 위한 압축공기 공급장치와 배출장치 중 하나 이상의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는
상기 튜브라이너의 경화 온도 감지 값과 기준 값의 비교를 통해 상기 광조사모듈의 발광량과 조사거리와 상기 캐리어의 전후진 구동과 정지 중 하나 이상을 제어하며,
상기 튜브라이너 내부의 온도와 압력 감지 값과 기준 값의 비교를 근거로 하는 상기 압축공기 공급장치와 배출장치의 제어를 통해 압축공기의 배출과 보충을 제어하고,
상기 캐리어의 정지를 위한 거리 감지 값과 기준 값의 비교를 통해 상기 캐리어의 정지를 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 복합센서는, 상기 캐리어의 길이방향을 따라 상호 간에 일정 간격을 두고 배치되는 2개 이상으로 이루어져 동일 지점을 순차적으로 통과하면서 상기 튜브라이너의 경화 온도를 측정하는 경화 온도센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 경화 온도센서들 중에서 동일 지점을 마지막으로 통과하는 경화 온도센서의 측정 값과 기준 경화온도의 비교를 근거로 하여 상기 캐리어의 이동 속도 및/또는 상기 광조사모듈의 발광량 조절을 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 복합센서는 상기 튜브라이너 내부의 온도와 압력을 측정하는 내부 온도센서와 압력 센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 내부 온도센서와 압력 센서의 현재 측정 값과 기준 값의 비교를 통해 압축공기의 순환량을 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 복합센서는 상기 캐리어의 앞쪽과 뒤쪽 중 일측 이상에 설치되어 상기 튜브라이너의 길이방향 양측에 조립되는 패커를 감지하는 정지센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 정지센서의 현재 측정 값을 근거로 하여 상기 캐리어를 정지 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 복합센서는 상기 튜브라이너의 표면과의 거리를 측정하는 거리센서를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 거리센서의 현재 측정 값과 기준 값을 비교하여 상기 캐리어 또는 상기 광조사모듈을 이동 제어하여 상기 광조사모듈의 조사거리를 기준 조사거리로 유지하는 것을 특징으로 하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템.
청구항 1에 의한 스마트 광조사 자동 경화 시스템을 이용한 친환경 비굴착 전체 보수 보강 공법으로서,
지중의 관로 안에 튜브라이너를 설치하는 제1단계와;
상기 튜브라이너를 상기 관로에 맞춰 커팅하는 제2단계와;
상기 제2단계 후 상기 튜브라이너의 길이방향 양측의 개방부에 패커를 설치함과 아울러 상기 튜브라이너의 내부에 상기 스마트 광조사 자동 경화 시스템의 캐리어와 광조사모듈 및 복합센서의 조립체인 광경화용 조사장치를 삽입하는 한편 컨트롤러를 지상에 설치하고, 상기 광경화용 조사장치의 이동을 위한 전동 릴 및 압축공기의 주입과 배출을 위한 압축공기 공급장치와 배출장치를 지상에 설치하는 제3단계와;
상기 패커를 통해 상기 튜브라이너의 내부를 밀봉하고 압축공기를 주입하여 상기 튜브라이너를 팽창시킨 후 상기 광경화용 조사장치를 가동하면서 이동시켜 상기 튜브라이너를 경화시키는 제4단계를 포함하고,
상기 제4단계 후 상기 튜브라이너 내부를 냉각하는 제5단계를 포함하고,
상기 제4단계와 제5단계는 상기 스마트 광조사 자동 경화 시스템의 복합센서를 통해 상기 튜브라이너의 경화온도, 내부 대기온도와 압력, 조사거리 및 전방의 패커를 감지하며, 컨트롤러는 상기 복합센서의 측정 값을 근거로 하여 캐리어의 전후진 구동과 정지, 광조사모듈의 점소등과 발광량, 튜브라이너 내부 공기의 배출과 보충을 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템을 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법.
청구항 6에 있어서, 상기 제1단계는 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 튜브라이너를 설치하는 것을 특징으로 하는 스마트 광조사 자동 경화 시스템을 이용한 비굴착 관로 전체 보수 보강 공법.