KR20030005935A - 환경친화형 배전선로용 전주 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 재질을 복합재료로 하되, 보강철근을 포함시키지 않고도 균일한 강도 유지 및 강한 굽힘강도를 갖도록 인발 또는 필라멘트와인딩 공법을 이용하여 성형 제조하고, 기하학적인 단면과 자외선 3중 차단 구성으로, 복합재료의 특성인 경량체로서의 시공성 등의 잇점을 갖으면서 자외선에 의한 피해가 다중으로 차단되어 수명 및 강도가 극대화되며, 환경오염이 방지되도록 하는 환경친화형 배전선로용 전주 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래 기술의 복합재료 전주는 강성유지를 위하여 수직 철근을 엮어서 복합재료 내외면층 중간에 매립형성시키므로써 결국 중량이 무거워지며, 자외선(UV)으로 일정기간이 경과되면 제품의 표면이 변하게 되어 다시 도장처리를 하여야 함으로써, 미려함을 상실하게 되고, 제품의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명은, 복합재료로 이루어진 배전선로용 전주에 있어서, 글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 배전선로용 전주에 있어서, 글라스화이버 보강재가 혼합된 복합재료 최외측에 자외선 차단베일을 부여하여 몸체를 구성하고, 상기 자외선 차단베일이 형성된 몸체의 외표면에 자외선 차단제 코팅층이 형성되어 이루어지며, 상기 자외선 차단베일이 부여된 몸체는 굽힘강도를 크게 하기 위하여 그 단면형상의 외곽이 다각형 등의 기하학적 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 것으로서, 그 제조방법은 글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 전주의 제조방법에 있어서, 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 다중으로 중첩되는 글라스화이버 보강재를 함침시키되, 상기 다중의 글라스 화이버 보강재 최외각에는 자외선 차단베일을 부여하여 금형에 투입 인발성형하여 소정 길이로 절단하는, 인발성형에 의한 몸체 성형단계와; 상기 성형단계를 마친 복합재료 몸체의 표면에 자외선 차단도료를 코팅하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 몸체 성형단계는 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 보강재인 글라스화이버를 다중으로 함침시킨 후, 맨드렐에 순차적으로 감아 경화시키는 필라멘트와인딩 공법으로 성형될 수도 있는 것임.

Description

환경친화형 배전선로용 전주 및 그 제조방법 {An Environment Friendly Electric Utility Pole and Method of Manufacturing thereof}

본 발명은 배전선로, 통신주 등의 지주인 전주에 관한 것으로서, 특히 그 재질을 복합재료로 하되, 보강철근을 포함시키지 않고도 균일한 강도 유지 및 강한 굽힘강도를 갖도록 인발 또는 필라멘트와인딩 공법을 이용하여 성형 제조하고, 기하학적인 단면과 자외선 3중 차단 구성으로, 복합재료의 특성인 경량체로서의 시공성 등의 잇점을 갖으면서 자외선에 의한 피해가 다중으로 차단되어 수명 및 강도가 극대화되며, 환경오염이 방지되도록 하는 환경친화형 배전선로용 전주 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴(Pole)형 전주는 그 대부분이 일체로 이루어진 콘크리트 구조물로, 규모가 길이는 약 16M에 이르고 중량이 2톤을 상회하는 중량체여서 취급, 운반 및 시공이 어려운 문제점이 있었다.

또한 오염 등으로 인하여 발생하는 내오손 및 풍화로 인한 강도 저하로 장기적인 신뢰성 문제가 대두되고, 절연애자의 절연파괴시 장기간의 수분흡수로 인한 섬락 및 전기절연의 문제점이 있으며, 이에 따른 콘크리트주의 도괴 등 사고가 발생하고 있다,

거기에 상기 콘크리트주의 내오손 및 풍화는 화학물질 등을 토양으로 유출시켜 토양 및 수질을 오염시켜 환경을 파괴하는 문제점이 있었다.

콘크리트주의 대안으로 사용되는 강관전주의 경우에 있어서는, 콘크리트주보다 강도면이나 중량면에서는 우수하나, 재료특성상 전도성을 가지는 문제점이 있으며, 부식방지를 위한 도금공정 등이 가해짐으로써 가격이 고가로 되는 단점을 가지고 있다.

이러한 문제점들에 대한 대안으로 글라스화이버를 포함하는 복합재료의 전주가 제안된 바 있다.

상기 복합재료 전주는 합성수지와 글라스화이버를 이용하여, 견고하고 특히 중량이 가벼운 특성을 가짐으로써 운반 및 시공성이 우수한 장점을 가진다.

그러나, 이러한 장점을 가진 종래 기술의 복합재료 전주는 자외선(UV)에 대해 매우 취약하여 자외선에 노출되었을 경우, 제품의 표면이 열화되어 변색이 오며 흠집이나 크랙 등이 발생하고, 결국 제품이 부스러지면서 파괴되는 현상이 발생하여 강성유지가 어렵다는 문제점을 가지고 있다.

그 때문에 수직 철근을 엮어서 복합재료 내외면층 중간에 매립형성시켜 전주의 강성유지를 꾀하고 있으나 중량이 무거워지는 한편, 자외선(UV) 차단을 위하여 초기 제품 성형시 자외선 차단제만을 수지와 혼합 사용하여 일정기간(약 3년)이 경과되면 제품의 표면이 변하게 되어 다시 도장처리를 하여야 한다.

따라서, 제품 초기의 미려함을 상실하게 되고, 제품의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은, 배전선로 등에 사용되는 전주를 운반 및 시공이 용이한 경량체의 복합재료를 사용하여 형성하되, 그 제작방법을 철근 보강을 하지 않아도 강도, 특히 굽힘강도가 강하도록 인발, 또는 필라멘트와인딩 공법을 사용하여 성형하며, 다단계의 자외선 차단처리를 함으로써,

경량체인 복합재료 재질의 잇점으로서 운반 및 시공을 용이하게함과 아울러, 균일한 강도유지 및 내구성을 향상시켜, 수명을 극대화하도록 하고, 외관도 미려하며, 특히, 화학물질 등을 토양으로 유출시키지 않아 수질오염의 염려가 없는 환경친화형 배전선로용 전주 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 단면을 보이는 구성도로서,

(a)도는 필라멘트와인딩 공법에 의한 원형상,

(b)도는 인발성형에 의한 기하학적인 형상의 구성도.

(c)도는 (b)도의 A부 상세도.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 제조방법의 한 단계인 인발성형 공정의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 제조방법의 한 단계인 필라멘트와인딩 공정의 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 환경친화형 배전선로용 전주 21: 수지조

22: 금형 23: 인발기

24: 절단기 31: 맨드렐

32: 아이 100: 몸체

110: 자외선 차단제 등이 혼합된 수지 120: 글라스화이버 보강재

121: 베일 122: 로빙

123: 매트 125: 자외선 차단베일

200: 자외선 차단제 코팅층

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 환경친화형 배전선로용 전주는,

글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 배전선로용 전주에 있어서,

글라스화이버 보강재가 혼합된 복합재료 최외측에 자외선 차단베일을 부여하여 몸체를 형성하고,

상기 자외선 차단베일이 부여된 몸체의 외표면에 자외선 차단제 코팅층이 형성되어 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일 실시예로서,

상기 자외선 차단베일이 부여된 몸체는 굽힘강도를 크게 하기 위하여 그 단면형상의 외곽이 다각형 등의 기하학적 형상으로 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 일 실시예의 환경친화형 배전선로용 전주의 제조방법은,

글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 전주의 제조방법에 있어서,

각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 다중으로 중첩되는 글라스화이버 보강재를 함침시키되, 상기 다중의 글라스화이버 보강재 최외각에는 자외선 차단베일을 부여하여 금형에 투입 인발성형하여 소정 길이로 절단하는, 인발성형에 의한 몸체 성형단계와;

상기 성형단계를 마친 복합재료 몸체의 표면에 자외선 차단도료를 코팅하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일 실시예로서,

상기 몸체 성형단계는 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 보강재인 글라스화이버를 다중으로 함침시킨 후, 맨드렐에 순차적으로 감아 경화시키는 필라멘트와인딩 공법으로 성형될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예로서,

상기 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 함침되는 상기 다중의 글라스화이버 보강재는 전주의 가장 내측에 위치하게 될 베일로부터 로빙, 매트, 베일, 자외선 차단베일의 순으로 중첩됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 환경친화형 배전선로용 전주 및 그 제조방법에 대한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 환경친화형 배전선로용 전주의 단면을 보이는 구성도로서, (a)도는 필라멘트와인딩 공법에 의한 원형상, (b)도는 인발성형에 의한 기하학적인 형상으로 구성된 단면을 보이는 구성도이며, (c)도는 (b)도의 A부 상세도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 환경친화형 배전선로용 전주는,

글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 배전선로용 전주에 있어서,

글라스화이버 보강재(120)가 혼합된 복합재료 최외측에 자외선 차단베일(125)층을 부여하여 몸체(100)를 구성하고,

상기 자외선 차단베일이 부여된 몸체(100)의 외표면에 자외선 차단제 코팅층(200)을 형성하였다.

상기 자외선 차단베일(125)이 부여된 몸체는 상기 도 1의 (a)도에 도시된 바와 같이, 원형상으로 형성할 수도 있으나, 굽힘강도를 크게 하기 위하여 (b)도에 도시된 바와 같이, 그 단면형상의 외곽을 다각형 등의 기하학적 형상으로 형성함이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 환경친화형 배전선로용 전주(1)의 제조방법의 한 단계인 인발 성형단계를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예의 환경친화형 배전선로용 전주(1)의 제조방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 전주의 제조방법에 있어서,

각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 보강재로서 전주의 가장 내측에 위치하게 될 베일(121)층으로부터 로빙(122), 매트(123), 베일(121), 자외선 차단베일(125)의 순으로 중첩된 글라스화이버 보강재(120)를 함침, 금형(22)에 투입 인발성형하여 소정 길이로 절단하는, 인발성형에 의한 몸체 성형단계와;

상기 성형단계를 마친 복합재료 몸체의 표면에 자외선 차단도료를 코팅하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 인발성형공법에 의한 전주의 제조방법을 좀더 자세히 살펴보면,

글라스화이버 보강재(120)의 금형 투입시 글라스화이버가 긴 형태로 되어 있는 로빙(roving)과 직조된 매트(mat)와 이보다 얇은 베일(veil), 자외선 차단베일 등을 이용하여 제품의 안쪽으로부터 베일(121), 로빙(122), 매트(123), 상기 매트(123) 위에 다시 베일(121)과 최외각으로 자외선 차단베일(125)을 부여하는 형태이다.

이렇게 인발성형된 복합재료로 이루어진 몸체(100)는 도1의 (b)에 도시된 바와 같이 가운데 중공부를 형성한 소정 형상의 단면 형태로 형성되며, 자외선 차단제가 함유된 플라스틱 수지(110)로 인발성형된 수직봉상으로 되고, 몸체(100)의 단면상 소정 간격마다 그 길이 방향으로 자외선 차단베일(125)을 비롯한 여러 가닥의 강화 글라스화이버 보강재(120)가 매설된다.

이러한 인발공법에 의해 제조되는 본 발명에 따른 전주(1)는 금형을 이용, 그 단면을 기하학적인 형상으로 인발성형하여, 굽힘파괴하중을 향상시키며, 소형의경우 1단으로 형성되기도 하고, 규모가 큰 경우에는 서로 다른 두가지 규격으로 형성하여 2단으로 조립형성한다. 미설명 부호 (23)은 인발기, (24)는 절단기이다.

본 발명에 따른 일 실시예의 환경친화형 배전선로용 전주(1)의 제조방법에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 글라스화이버 보강재(120)를 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 PE수지(110)에 함침시킨 후, 아이(32)를 통하여 맨드렐(31)에 순차적으로 감아 경화시키는 필라멘트와인딩 공법으로 성형한다.

이 때 아이(32)는 좌우로 횡운동을 하며, 맨드렐(31)과 아이(32) 사이의 각도와 장력에 의해 제품의 강도가 결정되게 되는데, 맨드렐(31)에 감기는 글라스화이버 보강재(120)의 각도를 0°~ 90°까지 변화시킴으로써 전주의 강도를 결정할 수 있다.

일례로 55°각도의 와인딩을 함으로써 비강도를 높일 수 있다. 이 각도는 맨드렐의 형태 등 필요에 따라 변화시킬 수 있다.

글라스화이버(120) 스플과 아이(32) 사이에는 인발시와 같이 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 PE수지(110)가 담긴 수지조가 구비되나 도면에서는 생략되었다.

최종 경화된 복합재료 몸체(100)는 경화로에서 완전 경화 후 중심부축에 있는 맨드렐을 분리시키는 탈형공정을 거쳐서 뽑아냄으로써 전주의 성형이 완료된다. 이후 몸체의 양끝단 가공과 필요에 따라 발판볼트구멍을 뚫은 후, 최종적으로 자외선 차단제를 코팅하여 자외선 차단제 코팅층(200)을 형성하고 발판볼트를 위치시킴으로써 제품이 완성 된다.

상기 필라멘트와인딩 공법에 의하여 구성된 전주는 도1의 (a)도에 도시된 바와 같이 전체적인 형상은 중공형의 원통형으로 되어 있으며, 중공이 형성되어 있는 전주코어의 외면은 자외선차단베일(125)로 감싸여져 있고 이는 다시 자외선 차단제로 코팅되는 것이다.

즉, 전주 몸체(100)의 구성이 중공 둘레로 자외선차단제가 함유된 고성능 플라스틱수지(일례로 불포화폴리에스테르 수지)에 함침된 글라스화이버 보강재(120)가 나선형으로 감겨지고, 길이 방향으로 단면적이 변화될 수 있는 전주 몸체코어의 외주면에 자외선 차단베일(125)이 감싸지며, 상기 자외선 차단베일층 위에 자외선 차단제가 코팅된다.

상기한 구성 및 제조공법으로 제작된 본 발명에 따른 환경친화형 배전선로용 전주의 특성을 살펴 본다.

본 발명에 따른 전주는 인발공법 또는 필라멘트와인딩 공법으로 제작됨으로써 균일한 강도를 유지하고, 전주의 강도를 예측가능케하여 하중에 의한 파괴를 미리 예측할 수 있으며, 단면형상을 도 1의 (b)도에 도시된 바와 같이, 다각형 등의 기하학적인 형상으로 구성함으로써, 굽힘파괴하중이 11M 길이에서 1000㎏ 이상으로, 굽힘강도를 현저히 향상시킬 수 있어 철근 보강이 불필요하였다.

한편, PE수지에 자외선 차단제가 혼합, 성형되어 1차 자외선 차단 처리를 하고, 몸체(100) 표면에 자외선 차단베일을 포함하는 외각 보강재(12)가 덧입혀져 2차 자외선 차단처리를 하며, 3차로 자외선 차단 코팅처리를 하여, 복합재료의 취약점인 자외선에 대한 보호처리를 3중으로 중첩 형성해줌으로써 전주를 자외선으로부터 안전하여 보호하여 수명을 극대화시키게 된다.(콘크리트 전주의 수명: 20년, 본 발명에 의한 전주의 수명: 약 80년)

또한, 몸체의 구성을 글라스화이버 보강재가 다중으로 매설된 복합재료로 형성함으로써,

첫째, 16M 길이의 전주의 중량이 200 ∼ 375㎏ 정도로 표 1에 나타난 바와 같이, 타재료에 비하여 현저히 경량이어서 하중으로 인한 도괴의 위험이 없으며, 소수의 인원으로도 작업이 가능토록 하고,

둘째, 비전도체이고 수분의 흡수가 없어 우중에도 안전하며,

셋째, 외관의 색상을 자유롭게 형성할 수 있어 전주가 설치되는 산악, 도시 등의 환경을 미려하게 하고,

넷째, 전주의 손상시, 파손부위가 작을 경우에는 퍼티 등을 사용하고, 비교적 심한 경우 수지와 보강재로 훼손부위를 보수할 수 있는 등 보수작업이 매우 용이하며,

다섯째, 비교적 고탄성으로 충돌시에도 안전한 특성을 갖는 등의 잇점을 갖게 된다.

종 류	무 게(Kg)
콘크리트	2.223
나무	900
철	490
복합재료 전주	375

즉, 본 발명은 수직 봉체 내부에 보강철조를 매설한 종래 기술과는 달리, 보강재 역할을 하는 여러 가닥의 화이버글라스를 전주의 길이방향으로 매설시킴으로서 구조적 강도를 견고하게 하면서도 단위중량을 보다 가볍게 할 수 있다. 여기서 복합재료 몸체(100)의 단면은 8각형으로 예시하고 있으나, 이외의 여러가지 다른 형태로 만들 수 있다.

이와 같은 본 발명은 종래 기술 콘크리트 전주 등에서의 문제점인 화학물질 등을 토양으로 유출시키지 않아 토양오염 및 수질오염이 방지되는 환경친화적인 전주이다.

본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실제예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 복합재료 전주는

재질을 복합재료로 하여 복합재료의 다양한 장점, 즉 경량체이어서 콘크리트 전주의 운반이 어려운 도심 골목길, 산간지역 등에도 운반 및 시공이 용이하며, 아름다운 색상조정으로 도시 등의 미관을 미려하게 하고, 비전도체임으로 우중에도 안전하며, 무엇보다 화학물질 등을 토양으로 유출시키지 않아 환경친화적인 등의 장점을 가지면서,

복합재료질의 취약점인 굽힘강도를 제조공법에 의하여 보강하여 보강철근이 불필요하게 하며, 자외선에 대한 보호처리를 3중으로 중첩 조치하여 전주의 수명을 극대화하고, 전주의 신뢰성을 향상시켜 사회적 국가적인 예산을 절감토록 하는 잇점을 갖는 기술이다.

Claims (5)

1. 글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 배전선로용 전주에 있어서,

   글라스화이버 보강재가 혼합된 복합재료 최외측에 자외선 차단베일을 부여하여 몸체를 구성하고,

   상기 자외선 차단베일이 형성된 몸체의 외표면에 자외선 차단제 코팅층이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 배전선로용 전주.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 자외선 차단베일이 부여된 몸체는 굽힘강도를 크게 하기 위하여 그 단면형상의 외곽이 다각형 등의 기하학적 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 배전선로용 전주.
3. 글라스화이버를 포함하는 복합재료로 이루어진 전주의 제조방법에 있어서,

   각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 다중으로 중첩되는 글라스화이버 보강재를 함침시키되, 상기 다중의 글라스 화이버 보강재 최외각에는 자외선 차단베일을 부여하여 금형에 투입 인발성형하여 소정 길이로 절단하는, 인발성형에 의한 몸체 성형단계와;

   상기 성형단계를 마친 복합재료 몸체의 표면에 자외선 차단도료를 코팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 배전선로용 전주의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 몸체 성형단계는 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 보강재인 글라스화이버를 다중으로 함침시킨 후, 맨드렐에 순차적으로 감아 경화시키는 필라멘트와인딩 공법으로 성형됨을 특징으로 하는 배전선로용 전주의 제조방법.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 각종 첨가제(경화제, 난연제, 자외선차단제 등)가 혼합된 수지에 함침되는 상기 다중의 글라스화이버 보강재는 전주의 가장 내측에 위치하게 될 베일로부터 로빙, 매트, 베일, 자외선 차단베일의 순으로 중첩됨을 특징으로 하는 배전선로용 전주의 제조방법.