KR20200081077A - 복합소재를 이용한 맨홀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합소재를 이용한 맨홀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내식성, 내화학성 및 강성이 우수하면서 경량화를 달성할 수 있는 복합소재를 이용한 맨홀에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복합소재를 이용한 맨홀은 수지를 성형하여 파이프 형상으로 형성된 수지관이 구비되고, 상기 수지관의 내부에는 길이방향을 따라 복합소재의 보강로드가 삽입되고, 외주면에는 복합소재의 보강테이프가 와인딩된 맨홀 본체와; 상기 맨홀 본체의 단부를 커버하도록 형성하되, 강화섬유에 수지가 함침되어 형성된 제 1 스킨층, 보강층 및 제 2 스킨층이 순차적으로 적층되어 형성되되, 상기 제 1 스킨층 및 제 2 스킨층보다 보강층의 강성이 크게 형성되는 맨홀 커버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

복합소재를 이용한 맨홀{Manhole using composite material}
본 발명은 복합소재를 이용한 맨홀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내식성, 내화학성 및 강성이 우수하면서 경량화를 달성할 수 있는 복합소재를 이용한 맨홀에 관한 것이다.
일반적으로 차도변이나 보도 등에는 배수를 용이하게 하기 위해 맨홀이 설치되며, 상기 맨홀에는 개구된 상단을 덮는 맨홀뚜껑이 설치된다.
일반적으로 맨홀은 소정의 강도와 오수에 대한 내화학성을 가져야 하기 때문에 금속으로 제작되거나 콘크리트로 제작되고, 맨홀뚜껑은 대부분 중량을 갖는 금속주물로 제작된다.
이렇게 맨홀 및 맨홀뚜껑을 금속으로 제작하는 경우에는 시간이 경과함에 따라 금속이 부식되거나 상당한 중량물이기 때문에 시공에 중장비가 동원되어야 하는 문제가 발생하고, 맨홀을 콘크리트로 제작하는 경우에는 시공에 상당한 시간이 소요되는 문제가 있었다.
그래서, 최근에는 금속대비 내부식성이 우수하면서 내화학성을 갖는 플라스틱 소재로 맨홀을 제작하기도 하였다.
하지만, 플라스틱 소재로 제작된 맨홀은 강도가 금속 및 콘크리트 대비 강도가 약하다는 단점이 있었다.
그래서 최근에는 단순히 플라스틱 소재를 사용하여 맨홀을 제작하는 것이 아니라 복합소재를 사용하여 강도를 향상시킨 맨홀 및 맨홀뚜껑에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
등록특허공보 제10-0686084호 (2007.02.15)
본 발명은 복합소재를 다양한 형태로 적용하여 내식성, 내화학성 및 강성이 우수하면서 경량화를 달성할 수 있는 복합소재를 이용한 맨홀을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복합소재를 이용한 맨홀은 수지를 성형하여 파이프 형상으로 형성된 수지관이 구비되고, 상기 수지관의 내부에는 길이방향을 따라 복합소재의 보강로드가 삽입되고, 외주면에는 복합소재의 보강테이프가 와인딩된 맨홀 본체와; 상기 맨홀 본체의 단부를 커버하도록 형성하되, 강화섬유에 수지가 함침되어 형성된 제 1 스킨층, 보강층 및 제 2 스킨층이 순차적으로 적층되어 형성되되, 상기 제 1 스킨층 및 제 2 스킨층보다 보강층의 강성이 크게 형성되는 맨홀 커버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 보강로드는 다수의 연속섬유 형태의 강화섬유와; 상기 다수의 강화섬유에 수지를 함침시켜서 강화섬유를 둘러싸면서 로드(Rod) 형태로 형성되는 피복로드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 보강테이프는 다수의 연속섬유 형태의 강화섬유와; 상기 다수의 강화섬유에 수지를 함침시켜서 강화섬유를 둘러싸는 필름 형태로 형성되는 피복필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 보강로드 및 보강테이프를 형성하는 수지는 상기 수지관을 형성하는 수지와 동일한 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 보강로드 및 보강테이프를 형성하는 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
상기 보강로드 및 보강테이프를 형성하는 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유인 것을 특징으로 한다.
상기 맨홀 커버에서 상기 제 1 스킨층과 제 2 스킨층은 단섬유 또는 장섬유 형태의 강화섬유에 수지가 함침되어 형성되고, 상기 보강층은 연속섬유 형태의 강화섬유에 수지가 함침되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 스킨층, 제 2 스킨층 및 보강층에 함침되는 수지는 동일한 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 스킨층, 제 2 스킨층 및 보강층에 함침되는 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
상기 제 1 스킨층, 제 2 스킨층 및 보강층을 형성하는 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복합소재를 로드 타입 및 테이프 타입으로 준비하고, 이를 수지로 형성된 파이프 형상의 수지관의 내부에 삽입하거나 외주면에 와인딩하여 수지관의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 내부식성이 우수한 복합소재를 사용함으로써 종래의 금속 맨홀 및 맨홀 뚜껑 대비 사용 기한을 증가시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
그리고, 중량이 가벼운 복합소재를 사용함으로써 종래의 금속 맨홀 및 맨홀 뚜껑 대비 경량화를 달성할 수 있기 때문에 맨홀의 시공을 간편하게 실시할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 이용한 맨홀을 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 이용한 맨홀을 보여주는 수직 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 이용한 맨홀의 요부를 보여주는 수평 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 이용한 맨홀을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 이용한 맨홀을 보여주는 수직 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 이용한 맨홀의 요부를 보여주는 수평 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 이용한 맨홀은 크게 맨홀 본체(100)와 맨홀 커버(200)로 이루어진다.
맨홀 본체(100)는 수지를 파이프 형상으로 성형한 수지관(110)과; 상기 수지관(110)의 내부에는 길이방향을 따라 삽입된 복합소재의 보강로드(120)와; 상기 수지관(110)의 외주면에 와인딩된 복합소재의 보강테이프(130)로 이루어진다.
이때 수지관(110)은 맨홀의 역할을 할 수 있도록 그 형상이 다양하게 변경되어 제작될 수 있다. 예를 들어 빗물 및 오수가 유동될 수 있도록 파이프 형상으로 제작될 수 있다.
수지관(110)은 내부식성 및 내화학성을 갖는 수지를 사용하여 제작되는 것이 바람직하다. 예를 들어 수지관(110)은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)을 사용하여 제작될 수 있다. 물론 수지관(110)을 제작하는데 사용되는 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 한정되는 것이 아니라, 맨홀 본체(100)에서 요구되는 내부식성 및 내화학성을 달성할 수 있는 다양한 종류의 수지가 적용될 수 있다.
보강로드(120)는 수지관(110)의 벽체에 길이방향을 따라 삽입되어 수지관(110)의 강성을 보강하는 수단으로서, 복합소재로 제작된다.
예를 들어 보강로드(120)는 다수의 연속섬유 형태의 강화섬유(121)와; 상기 다수의 강화섬유(121)에 수지를 함침시켜서 강화섬유를 둘러싸면서 로드(Rod) 형태로 형성되는 피복로드(122)로 이루어진다.
강화섬유(121)는 다발로 준비되어 수지의 함침에 의해 형성되는 피복로드(122)에 의해 피복된다. 이때 강화섬유(121)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유가 사용될 수 있다.
피복로드(122)는 수지관(110)과의 결합력을 향상시키기 위하여 수지관(110)을 형성하는 수지와 동일한 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 본 실시예에서는 피복로드(122)를 수지관(110)과 동일하게 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)을 사용하여 제작할 수 있다.
이때 피복로드(122)는 소정의 직경을 갖도록 형성되어 보강로드(120)가 로드(rod)의 형태를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이렇게 구비되는 보강로드(120)는 수지관(110)의 벽체를 따라 등간격으로 이격되어 서로 평행하게 삽입되는 것이 바람직하다. 물론 보강로드(120)가 수지관(110)의 벽체에 삽입되는 형태는 특정 형태로 한정되지 않고, 수지관(110)의 강도를 보강할 수 있는 다양한 형태로 삽입될 수 있다. 예를 들어 보강로드(120)는 격자 형태로 배치되어 수지관(110)의 벽체에 삽입될수도 있을 것이다.
보강테이프(130)는 수지관(110)의 외주면에 와인딩되어 수지관(110)의 강성을 보강하는 수단으로서, 보강로드(120)와 마찬가지로 복합소재로 제작된다.
예를 들어 보강테이프(130)는 다수의 연속섬유 형태의 강화섬유(131)와; 상기 다수의 강화섬유(131)에 수지를 함침시켜서 강화섬유를 둘러싸는 필름 형태로 형성되는 피복필름(132)으로 이루어진다.
강화섬유(131)는 보강로드(120)에 삽입된 강화섬유(121)와 마찬가지로 다발로 준비되어 수지의 함침에 의해 형성되는 피복필름(132)에 의해 피복된다. 이때 강화섬유(131)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유가 사용될 수 있다.
피복필름(132)은 수지관(110)과의 결합력을 향상시키기 위하여 수지관(110)을 형성하는 수지와 동일한 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 본 실시예에서는 피복필름(132)을 수지관(110)과 동일하게 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)을 사용하여 제작할 수 있다.
이때 피복필름(132)은 보강테이프(130)가 수지관(110)의 외주면에 와인딩될 수 있도록 유연성을 갖는 것이 바람직하다. 이를 위하여 피복필름(132)은 강화섬유(131)을 피복할 수 있으면서 가능한 두께를 얇게 하여 유연성을 확보하는 것이 바람직하다.
한편, 맨홀 커버(200)는 맨홀 본체(100)의 개구된 단부를 덮어서 커버하는 수단으로서, 강화섬유에 수지가 함침되어 형성된 제 1 스킨층(210), 보강층(230) 및 제 2 스킨층(220)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 이때 맨홀 커버(200)의 강성을 보강하기 위하여 제 1 스킨층(210) 및 제 2 스킨층(220)보다 보강층(230)의 강성이 크게 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어 제 1 스킨층(210)과 제 2 스킨층(220)은 단섬유 또는 장섬유 형태의 강화섬유에 수지가 함침되어 형성된다. 이때 강화섬유는 매트(Mat)와 같은 형태로 준비되는 것이 바람직하다.
그리고, 보강층(230)은 연속섬유 형태의 강화섬유에 수지가 함침되어 형성된다. 이대 강화섬유는 직조되어 직물 형태로 준비되는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 스킨층(210), 제 2 스킨층(220) 및 보강층(230)에 사용되는 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유가 사용될 수 있다.
그래서, 제 1 스킨층(210)과 제 2 스킨층(220)은 GMT(Glass fiber Mat reinforced Thermoplastics)로 이루어질 수 있고, 보강층(230)은 CFRTPC(Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composite)로 이루어질 수 있다.
그리고, 맨홀 커버(200)를 구성하는 제 1 스킨층(210), 제 2 스킨층(220) 및 보강층(230)에 사용되는 수지는 내부식성 및 내화학성을 갖는 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 스킨층(210), 제 2 스킨층(220) 및 보강층(230)에 사용되는 수지는 상호 간의 결합력을 향상시키기 위하여 서로 동일한 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들어 맨홀 커버(200)에 사용되는 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)을 사용하여 제작될 수 있다. 물론 맨홀 커버(200)를 제작하는데 사용되는 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 한정되는 것이 아니라, 맨홀 커버(200)에서 요구되는 내부식성 및 내화학성을 달성할 수 있는 다양한 종류의 수지가 적용될 수 있다.
한편, 맨홀 커버(200)의 형상은 특정 형상에 한정되지 않고, 전술된 제 1 스킨층(210), 제 2 스킨층(220) 및 보강층(230)으로 이루어지면서 다양한 형상으로 변경되어 구현될 수 있을 것이다.
또한, 맨홀 커버(200)는 전술된 제 1 스킨층(210), 제 2 스킨층(220) 및 보강층(230)이 단층으로 형성되는 것에 한정되지 않고, 제 1 스킨층(210), 제 2 스킨층(220) 및 보강층(230)이 다층으로 형성될 수 있을 것이다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 맨홀 본체 110: 수지관
120: 보강로드 121: 강화섬유
122: 피복로드 130: 보강테이프
131: 강화섬유 132: 피복필름
200: 맨홀 커버 210: 제 1 스킨층
220: 제 2 스킨층 230: 보강층

Claims (10)

  1. 수지를 성형하여 파이프 형상으로 형성된 수지관이 구비되고, 상기 수지관의 내부에는 길이방향을 따라 복합소재의 보강로드가 삽입되고, 외주면에는 복합소재의 보강테이프가 와인딩된 맨홀 본체와;
    상기 맨홀 본체의 단부를 커버하도록 형성하되, 강화섬유에 수지가 함침되어 형성된 제 1 스킨층, 보강층 및 제 2 스킨층이 순차적으로 적층되어 형성되되, 상기 제 1 스킨층 및 제 2 스킨층보다 보강층의 강성이 크게 형성되는 맨홀 커버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강로드는 다수의 연속섬유 형태의 강화섬유와; 상기 다수의 강화섬유에 수지를 함침시켜서 강화섬유를 둘러싸면서 로드(Rod) 형태로 형성되는 피복로드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  3. 청구항 1에있어서,
    상기 보강테이프는 다수의 연속섬유 형태의 강화섬유와; 상기 다수의 강화섬유에 수지를 함침시켜서 강화섬유를 둘러싸는 필름 형태로 형성되는 피복필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 보강로드 및 보강테이프를 형성하는 수지는 상기 수지관을 형성하는 수지와 동일한 수지인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 보강로드 및 보강테이프를 형성하는 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 맨홀 커버에서 상기 제 1 스킨층과 제 2 스킨층은 단섬유 또는 장섬유 형태의 강화섬유에 수지가 함침되어 형성되고, 상기 보강층은 연속섬유 형태의 강화섬유에 수지가 함침되어 형성되는 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 스킨층, 제 2 스킨층 및 보강층에 함침되는 수지는 동일한 수지인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 스킨층, 제 2 스킨층 및 보강층을 형성하는 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유인 것을 특징으로 하는 복합소재를 이용한 맨홀.
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