KR20210015244A - Led 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치 및 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상, 하수도에 대한 관로를 보수·보강함에 있어 LED 광원의 특정 파장에 선행적으로 광개시 반응하여 경화되는 경화튜브를 구비함으로써 기존 UV램프나 열풍 등을 단독으로 사용하는 보수·보강 방식에 비하여 에너지 사용을 획기적으로 절감하면서 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치 및 공법에 관한 것으로, 상세하게는 보수 대상 관로에 삽입 설치되고 압축공기에 의해 팽창되어 상기 보수 대상 관로의 내주연에 접하도록 배치되는 경화튜브; 및 상기 경화튜브의 내경부를 따라 이동하며 LED 광원에 의해 상기 경화튜브가 경화되도록 하는 경화수단;을 포함하는 것이 특징이다.

Description

LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치 및 공법{Energy saving pipes maintenance and reinforcement apparatus and method using LED light source}

본 발명은 상, 하수도에 대한 관로를 보수·보강함에 있어 LED 광원의 특정 파장에 선행적으로 광개시 반응하여 경화되는 경화튜브를 구비함으로써 기존 UV램프나 열풍 등을 단독으로 사용하는 보수·보강 방식에 비하여 에너지 사용을 획기적으로 절감하면서 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 보수·보강 장치 및 공법에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 매설되어 있는 각종 상.하수관 등은 시간이 지남에 따라 크랙 등이 발생되어 관 외부로 유동하는 하수 등이 유출되어 토양, 지하수를 오염시키는 등 문제가 유발된다.

이와 같이, 크랙 등의 하자가 발생한 관을 보수함에 있어서, 비굴착 보수 공법을 이용하는데, 비굴착 보수 공법은 땅을 굴착하지 않고 하자가 발생한 관에 보수.보강 부재를 부착시킴으로서 하자가 발생한 관을 보수 및 보강하는 공법을 말한다.

이러한 비굴착 보수공법의 예로 대한민국 특허등록 제10-0594825호에서는 하수관의 내부에 호스라이너를 장착하여 경화하는 비굴착식 하수관 보수·보강용 호스라이닝공법에 있어서, 상기 호스라이닝공법은 (a) 내경이 200∼1200mm인 하수관 중에서 보수·보강할 하수관 관로 구간(A)에 CCTV 장착로봇를 투입하여 하수관 내부를 촬영하여 조사하고 파손부위(B)를 확인하는 공정; (b) 보수·보강할 하수관 관로 구간(A)의 상류(C) 측에 차수용 블록장치를 설치하여 상류 하수의 유입을 차단하는 공정; (c) 보수·보강할 하수관 관로 구간을 하수도 세정차를 사용하여 세정하는 공정; (d) 보수·보강할 하수관 관로 구간(A)의 내부에 프리라이너(pre-liner)를 삽입하는 공정; (e) 상기 프리라이너 위에 유리섬유강화플라스틱으로 이루어진 라이너 호스를 삽입시킨 후 상기 라이너 호스에 압축공기를 공급하여 호스를 팽창시키는 공정; (f) 상기 팽창시킨 라이너 호스 내부에 UV광램프 경화차량을 삽입시킨 후 보수·보강할 하수관 관로 구간(A)의 상류(C)측 및 하류(D)측에 차수용 패커를 설치하고 패커에 연결된 콤푸레샤를 작동시켜 패커를 보수·보강할 하수관 관로 구간의 프리라이너 및 라이너에 밀착시키는 공정; UV광램프 경화차량을 이동시키면서 라이너를 경화시키는 공정; (g) 경화 공정이 완료된 후 UV광 램프 경화차량을 이동시킨 후 호스라이너의 양단을 실링장치로 밀봉하여 차수하고 상기 라이너 내부에 물을 주입하여 수밀테스트하는 공정; 및 (h) 상기 라이너 내부에 분쇄로봇를 투입하여 가지관의 유입구를 분쇄하는 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 비굴착식 하수관 보수·보강용 호스라이닝 공법을 제시하고 있다.

그러나 상술한 종래 기술의 경우 경화 공정에서 UV광 램프가 단독으로 적용된 예를 제시하고 있는 바, UV 파장의 빛을 조사하기 위한 램프의 사용에 따라 많은 에너지가 소비되어야 하고, UV광 램프의 특성 상 사용 수명과 교체 주기가 짧은 단점이 있기 때문에 장치를 운용함에 있어서 시공 비용은 물론 유지보수 비용의 상승하여 비경제적인 문제점이 있다.

대한민국 특허등록 제10-0594825호

따라서 본 발명의 목적은 상, 하수도에 대한 관로를 보수·보강함에 있어 LED 광원의 특정 파장에 선행적으로 광개시 반응하여 경화되는 경화튜브를 구비함으로써 기존 UV램프나 열풍 등을 단독으로 사용하는 보수·보강 방식에 비하여 에너지 사용을 획기적으로 절감하면서 내구성을 향상시킬 수 있는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치 및 공법을 제공하는 것이다.

상기 문제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치(이하 '본 발명의 보수·보강 장치'라 칭함)는, 보수 대상 관로에 삽입 설치되고 압축공기에 의해 팽창되어 상기 보수 대상 관로의 내주연에 접하도록 배치되는 경화튜브; 및 상기 경화튜브의 내경부를 따라 이동하며 LED 광원에 의해 상기 경화튜브가 경화되도록 하는 경화수단;을 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 경화튜브는, 하자가 발생한 보수 대상 관로의 내주연에 접하는 토목섬유시트; 및 상기 토목섬유시트에 함침되고 LED 광원에 광개시 반응하여 경화되는 광개시제를 포함하는 경화성수지;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 경화수단은, 이동수단이 구비되는 본체; 및 상기 본체의 전방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 LED 광원이 조사되도록 장착되는 LED 램프;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 경화수단은, 상기 본체에 있어 상기 LED 램프보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 UV(ultraviolet) 파장대의 광원이 조사되도록 장착되는 UV 램프;를 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 경화수단은, 상기 본체에 있어 상기 LED 램프보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 열풍이 분출되도록 장착되는 열풍분출부;를 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 경화수단은, 상기 본체에 있어 상기 LED 램프보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 열이 가해지되도록 장착되는 히팅부;를 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 보수 대상 관로에 배치되는 경화튜브의 노출된 일측 및 타측에 각각 장착되어 경화튜브의 내경부를 밀폐시키면서 상기 경화수단의 이동이 가이드되도록 하는 패커수단;을 더 포함하는 것이 특징이다.

한편 본 발명의 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 공법(이하 '본 발명의 보수·보강 공법'이라 칭함)은, 보수 대상 관로의 내주연을 전처리하는 단계(S10); 상기 보수 대상 관로의 내주연에 상술한 경화튜브를 설치하는 단계(S20); 상기 경화튜브에 압축공기를 주입하여 경화튜브가 상기 보수 대상 관로의 내주연에 밀착되도록 팽창시키는 단계(S30); 상기 경화튜브의 내경부에 상술한 경화수단을 배치시키는 단계(S40); 상기 경화튜브의 노출된 일단과 타단에 각각 패커수단을 장착하는 단계(S50); 상기 경화수단을 작동시켜 상기 경화튜브를 경화시키는 단계(S60); 및 상기 경화튜브의 노출된 일단과 타단에 각각 장착된 패커수단과 경화수단을 분리시키는 단계(S70);를 포함하는 것이 특징이다.

이와 같이 본 발명의 보수·보강 장치 및 공법은 경화수단으로서 LED 광원을 이용하고 LED 광원에 의해 광개시 반응하여 경화튜브의 경화가 수행되도록 구성됨에 따라 기존 UV램프나 열풍 등을 단독으로 사용하는 보수·보강 방식에 비하여 에너지 사용을 획기적으로 절감하면서도 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 LED 램프의 후방에 UV 램프 등 이종의 열 또는 광조사 기기를 설치하여 경화수단을 병행하는 경우, LED 램프에 의해 선행적으로 경화가 진행됨으로써 부가된 이종의 열 또는 광조사 기기의 작동에 사용되는 에너지 비중을 최소화할 수 있게 되어 결과적으로 장치를 운용함에 있어 시공 비용을 절감하면서도 에너지 사용의 최소화로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 보수·보강 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 구성인 경화튜브를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 일 구성인 경화수단을 나타내는 측면도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 경화수단의 실시예를 나타내는 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패커수단의 구성을 나타내는 측단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패커본체를 나타내는 측단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패커본체의 구성을 나타내는 도면.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관체모듈의 구성을 나타내는 도면.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관체모듈의 단위모듈을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버모듈의 구성을 나타내는 도면.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가이드부재의 구성을 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 보수·보강 공법을 나타내는 순서도.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1을 참조하면 본 발명의 보수·보강 장치는 보수 대상 관로(1)의 내주연에 접하여 경화되는 경화튜브(10)와 상기 경화튜브(10)를 경화시키기 위한 경화수단(20)을 포함하여 구성된다.

상기 경화튜브(10)는 하자가 발생한 보수 대상 관로(1)에 삽입 설치되고, 외부로부터 주입되는 압축공기에 의해 팽창되어 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연에 접하도록 배치되며 광조사 또는 열조사 중 선택된 하나 이상에 의해 경화됨으로써 보수 대상 관로(1)에 강성 및 연성이 보강되도록 한다.

상기 경화튜브(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 하자가 발생한 보수 대상 관로의 내주연에 접하는 토목섬유시트(100) 및 상기 토목섬유시트(100)에 함침되고 광 또는 열 중 하나 이상에 반응하여 경화되는 경화성수지(110)를 포함한다.

상기 경화튜브(10)는 도면에 도시된 바 없으나, 맨홀을 통해 보수 대상 관로(1)의 개구된 일측으로 선단이 인입되게 한 후, 인접한 다른 맨홀의 지상에 설치되는 인양기 등을 통해 보수 대상 관로(1)의 개구된 타측에서 선단이 인양되도록 하여 보수 대상 관로(1)의 내경부에 삽입 설치될 수 있다.

먼저 상기 경화성수지(110)는 앞서 언급한 바와 같이 토목섬유시트(100)에 함침된 상태로 구성된다.

이러한 경화성수지(110)는 공지의 광경화성수지나 열경화성수지 또는 광경화성수지와 열경화성수지가 함께 포함되도록 하여 상기 토목섬유시트(100)에 함침된 상태에서 상기 경화수단(20)으로부터 조사되는 광 또는 열에 반응하여 경화되면서 상기 경화튜브(10)가 보수 대상 관로(1)의 내주연에 밀착 되도록 하는 것이다.

상기 토목섬유시트(100)는 하자가 발생한 보수 대상 관로(1)의 내주연에 접하는 것으로 상기 경화성수지(110)에 함침된 상태로 구성된다.

이때 상기 토목섬유시트(100)는 유리섬유시트일 수 있다.

즉 상기 토목섬유시트(100)는 고강도 및 고연성의 유리섬유시트로 구성됨으로써 더욱 강도를 강화시키는 것이며, 탄성(연성)을 증가시켜 연약지반 등에 매설된 관로의 경우 부등침하에 의한 변형을 수용할 수 있게 되는 것이다.

상기 토목섬유시트(100)가 유리섬유시트일 경우 상기 경화성수지(110)는 유리섬유시트를 구성하는 유리섬유사 간 간극에 함침될 수 있으며, 특히 열 또는 광조사에 의한 경화 과정에서 경화성수지(함침수지)가 유리섬유사 간 간극에 충진된 상태에서 경화가 이루어지기 때문에 강성에 더하여 수밀성 역시 배가될 수 있게 된다.

그리고 상기 경화성수지(110)는 LED 광원에 광개시 반응하여 경화되는 광개시제(111)를 포함할 수 있다.

상기 광개시제(111)는 단량체가 빛을 흡수하여 삼중합(triplet) 상태로 라디칼을 형성하는 것으로, 이하에서 설명하는 경화수단(20)으로부터 조사되는 LED 광원에 광개시 반응하여 상기 경화튜브(10)가 경화될 수 있도록 한다.

상기 경화수단(20)은 광 또는 열 중 하나 이상을 조사하여 상기 경화튜브(10)가 경화될 수 있도록 한다.

즉 상기 경화수단(20)은 상기 경화튜브(10)의 내경부를 따라 이동하면서 상기 경화튜브(10)의 경화성수지(110)가 경화 반응이 실시될 수 있도록 열이나 광을 조사하거나 열과 광을 병행 조사할 수 있다.

상기 경화수단(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 이동수단(210)이 구비되는 본체(200) 및 상기 본체(200)의 전방에서 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연을 향해 방사형으로 LED 광원이 조사되도록 장착되는 LED 램프(220)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 LED 램프(220)는 복수의 LED 소자(221)가 본체(200)의 전방 외주연을 따라 장착될 수 있다.

이때 상기 본체(200)의 전방이라 함은, 상기 경화수단(20)이 상기 경화튜브(10)로 삽입되는 방향을 기준으로 전방을 의미한다.

상기 LED 램프(220)에서 조사되는 LED 광원은 상기 경화뷰트(10)의 경화성수지(110)에 포함되는 광개시제(111)를 반응시켜 경화튜브(10)가 경화될 수 있도록 한다.

특히 상기 LED 광원으로부터 조사되는 빛은 UV(ultraviolet) 파장 즉 100 내지 405nm의 빛일 수 있으며, 가장 바람직하게는 UV-A(315 ~ 405nm) 파장의 빛이 조사되도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 경화튜브(10)의 경화성수지(110)는 UV 파장에 경화 반응이 실시되는 광경화성수지일 수 있다.

즉 상기 경화성수지(110)는 광개시제(111)를 포함하는 광경화성수지로 상기 LED 램프(220)의 LED 광원에 의해 선행적으로 광개시 반응하여 경화가 진행됨과 더불어 LED 램프(220)가 UV 파장대의 빛을 조사함으로써 경화튜브(10)의 경화가 완전히 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이처럼 본 발명의 보수·보강 장치에서는 종래 UV 램프를 단독으로 이용한 광경화방식을 LED 램프(220)로 대체할 수 있는 바, 이러한 LED 광원에 의한 광 조사는 일반적인 UV램프 적용 조건보다 에너지 사용을 약 60% 이상 저감시킬 수 있으며, 최장 25,000시간 가동할 수 있을 정도의 긴 수명과 내구성을 가지고 있으므로 유지 보수 측면에서도 더욱 효과적이다.

또한 일반적인 UV램프는 수은이 함유되어 있는 반면에 LED 광원은 어떠한 환경유해물질도 포함하고 있지 않으므로 친환경적으로 장치를 운용할 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 경화수단(20)은 지상에 마련된 제어기기(2)에 케이블 등을 통해 연결되어 전원을 공급받도록 하면서 작업자에 의해 본체(200)의 이동과 함께 열 또는 광 조사가 제어될 수 있다.

한편 본 발명의 보수·보강 장치는 상기 경화수단(20)을 구성함에 있어 상기 LED 램프(220)을 본체(200)의 전방에 설치하여 경화성수지(111)가 광개시 반응으로 경화가 진행되도록 한 후, 후방에 이종의 열 또는 광조사 기기를 부가 설치하여 상기 경화성수지(111)의 열경화 또는 광경화가 완료될 수 있도록 하는 예를 제시한다.

일 예로 경화수단(20)은 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 본체(200)에 있어 상기 LED 램프(220)보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연을 향해 방사형으로 UV(ultraviolet) 파장대의 광원이 조사되도록 장착되는 UV 램프(230)를 더 포함할 수 있다.

또한 다른 예로 상기 경화수단(20)은 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 본체(200)에 있어 상기 LED 램프(220)보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연을 향해 방사형으로 열풍이 분출되도록 장착되는 열풍분출부(240)를 더 포함할 수 있다.

그리고 또 다른 예로 상기 경화수단(20)은 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 본체(200)에 있어 상기 LED 램프(220)보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연을 향해 방사형으로 열이 가해지되도록 장착되는 히팅부(250)를 더 포함할 수 있다.

이때 상기 히팅부(250)는 본체(200)의 외주연을 따라 장착되며 외부의 입력전원에 작동하여 가열되는 히팅코일 또는 히팅판 중 어느 하나일 수 있다.

이처럼 본 발명에서는 내구성이 우수하며 상대적으로 에너지 사용을 최소화할 수 있는 LED 램프(220)를 전방에 설치하여 광개시 반응에 따라 경화튜브(10)의 경화가 선행적으로 진행되도록 한 후, 후방에 UV 램프(230) 등 이종의 열 또는 광조사 기기를 설치하여 연속적으로 경화튜브(10)가 열경화 또는 광경화되어 경화가 완료될 수 있도록 구성되어 있다.

이에 따라 UV램프 등의 작동에 사용되는 에너지 비중을 최소화할 수 있게 되고 결과적으로 장치를 운용함에 있어 기존 UV램프나 열풍 등을 단독으로 사용하는 보수·보강 방식에 비하여 에너지 사용을 획기적으로 절감할 수 있게 되는 효과가 도출될 수 있다.

한편 본 발명의 보수·보강 장치는 상기 보수 대상 관로(1)에 배치되는 경화튜브(10)의 노출된 일측 및 타측에 각각 장착되어 경화튜브(10)의 내경부를 밀폐시키면서 상기 경화수단(20)의 이동이 가이드되도록 하는 패커수단(30)을 더 포함할 수 있다.

상기 패커수단(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 관 형상을 가지며 상기 경화튜브(10)의 개구부에 일부가 삽입되는 관체모듈(300)과, 상기 관체모듈(300)의 노출된 일측 개구부위를 밀폐하면서 중심부에는 상기 경화수단(20)의 제어를 위한 케이블 등이 인입될 수 있도록 하는 인입공(311)이 마련된 커버모듈(310)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 패커수단(30)은 경량화를 도모하면서도 수중 환경에서의 내구성을 갖도록 알루미늄 합금이나 스테인리스강 등 경량 합금 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

이때 상기 패커수단(30)은 상기 관체모듈(300)를 복수의 단위모듈(301)로 구성하면서 이들 단위모듈(301)이 상호 조립형으로 체결 및 분리될 수 있도록 함으로써, 협소한 공간에서의 시공 편의성과 함께 작업자에 대한 안전사고 등을 방지할 수 있도록 한다.

구체적으로 상기 관체모듈(300)은 도 8a 내지 도 8b에 도시된 바와 같이 중심축으로부터 방사형으로 절개되어 호 형상의 단면을 갖는 복수의 단위모듈(301)로 구성될 수 있다.

그리고 선택된 하나의 단위모듈(301)에는 상기 경화튜브(10)의 내부와 연통하는 압축공기연통구(302)가 마련될 수 있다.

상기 압축공기연통구(302)는 맨홀을 통해 유입될 수 있는 압축공기공급관(50)이 체결되어 맨홀 외부로부터 공급되는 압축공기가 관체모듈(300)을 통해 상기 경화튜브(10)의 내경부로 공급되게 함으로써 경화튜브(10)가 보수 대상 관로(1)의 내주연에 밀착될 정도로 팽창시킬 수 있도록 한다.

이때 상기 경화튜브(10)의 팽창은 시공 과정과 시공 환경을 고려하여 한번에 팽창되는 것이 아니라 단계적으로 팽창될 수 있음은 당연하다.

그리고 상기 패커본체(300)는 한 쌍으로 구성되어 상기 경화튜브(10)의 개구된 일측과 타측에 각각 설치될 수 있으며, 선택된 하나의 패커본체(300)를 이용하여 압축공기를 경화튜브(10) 내부로 주입할 수 있다.

이 경우 사용되지 않는 다른 하나의 패커본체(300)에 마련된 압축공기연통구(302)는 별도로 구비된 밀폐구를 통해 내부의 압축공기가 유출되지 않도록 밀폐시킨다.

또한 상기 관체모듈(300) 및 커버모듈(310)을 포함하는 패커수단(30)에는 도면에 도시된 바 없으나, 상기 경화튜브(10)의 내부와 연통할 수 있는 복수의 통공이 마련될 수 있다.

상기 통공에는 감압 밸브, 송풍 호스, 압력 완화기, 압력계 등 시공 과정 중 압력을 제어하기 위한 목적이나 시공 과정에 대한 모니터링의 목적을 위해 사용될 수 있는 부속기기들이 연결될 수 있다.

한편 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 상기 단위모듈(301)은 상호 간 대면하는 부위에 하나 이상의 체결공(301-1)이 구비되는 플랜지면(301-2)이 구성되어 인접하는 타 단위모듈(301)과 볼트 결합되게 함으로써 원형의 관체모듈(300)을 구성할 수 있다.

이때 상기 플랜지면(301-2)과 플랜지면(301-2) 사이에는 가스켓과 같은 기밀부재를 부착시켜 각각의 단위모듈(301)이 상호 결합되어 관체모듈(300)을 형성함에 있어 경화튜브(10) 내부로 공급된 압축공기가 유출되지 않도록 기밀 상태가 유지되도록 함이 바람직하다.

그리고 상기 관체모듈(300)은 도 8a에 도시된 바와 같이 외주연에 원주방향을 따라 적어도 하나 이상의 걸림홈부(303)가 구성되는 것이 바람직하다. 상기 걸림홈부(303)는 경화튜브(10)의 개구된 일측과 타측에 관체모듈(300)이 설치됨에 있어 경화튜브(10)의 외주연에 벨트(60)를 이용하게 되는데, 이 경우 관체모듈(300)의 외주연에서 경화튜브(10)가 상기 걸림홈부(303)에 수용된 상태로 압박 고정되도록 함으로써 잦은 공기압 변화에도 경화튜브(10)의 개구부로부터 관체모듈(300)이 탈리되는 것을 방지하도록 한다.

한편 도 5를 참조하면 상기 커버모듈(310)은 상기 인입공(311)의 전방에 이격 설치되는 인입관(312) 및 상기 인입공(311)에 밀착되게 장착되면서 중공이 형성되는 환형의 패킹부재(313)를 포함할 수 있다.

상기 인입관(312)은 맨홀 외부로부터 인입되는 케이블(40) 등이 안정적인 각도로 상기 인입공(311)에 인입될 수 있도록 유도한다.

상기 패킹부재(313)는 앞서 언급한 바와 같이 환형으로 구성되어 중공을 통해 케이블(40)이 통과되게 하여 경화튜브(10) 내부로 상기 케이블(40)이 인입되도록 하면서 외부로부터 경화튜브(10) 내부로 공급되는 압축공기가 유출되는 것을 방지한다.

여기서 상기 패킹부재(313)는 상기 인입공(311)에 밀착되는 부위 중 일부위가 절개되는 절개공(313-1)을 구성하는 것이 바람직한바, 이는 경화튜브(10)의 팽창 상태가 유지되도록 압축공기가 계속적으로 공급됨에 의해 경화튜브(10) 내부의 공기압이 최대로 유지되면 이러한 경화튜브(10) 내부의 공기압은 상기 케이블(40)의 유동에 방해 요소로 작용할 수 있기 때문에 경화튜브(10) 내부의 압축공기를 일부 유출시켜 케이블(40)의 자유로운 이동이 가능해지도록 하기 위함이다.

그리고 상기 관체모듈(300)은 상기 커버모듈(310)이 체결되는 대향면에 원주방향을 따라 체결플랜지(304)를 구성하고, 상기 체결플렌지(304)의 둘레를 따라 복수의 체결볼트(305)를 마련하도록 함으로써 상기 커버모듈(310)이 상기 체결플랜지(304)에 밀착된 상태에서 볼트 결합될 수 있도록 함으로써 커버모듈(310)의 안정적인 안치와 결합이 이루어질 수 있도록 한다.

한편 상기 패커수단(30)은 상기 인입관(312)의 전방에서 도르래 구조를 갖는 가이드부재(320)를 더 포함함으로써 맨홀 외부로부터 인입되는 케이블(40) 등이 항상 일정하게 정렬이 된 상태로 경화튜브(10)에 인입되도록 하면서도 안정적인 유동이 도모될 수 있도록 한다.

이러한 가이드부재(320)는 도 11a 내지 도 11b에 도시된 바와 같이 상기 인입관(312)보다 상대적으로 큰 직경을 가지고 상기 인입관(312)의 전방에서 인입관(312)의 외주면을 수용하도록 체결되는 가이드관(321)과, 상기 가이드관(321)의 전방에 적어도 둘 이상이 이격되게 체결되어 외부로부터 상기 가이드관(321)으로 인입되는 케이블(40)의 각도를 제어하는 회전롤러(322)로 구성될 수 있다.

이때 복수의 회전롤러(322)는 상기 가이드관(321)의 전방에 이격되게 결합되는 한 쌍의 브라켓(323) 사이에서 각각 핀 결합되어 각 회전롤러의 위치 정렬과 고정이 되록 하며, 바람직하게 상기 브라켓(323)은 'ㄴ' 형상을 갖도록 함으로써 지상으로부터 유입되는 케이블(40)이 패커수단(30)의 전단에서 각도가 변경되어 안정적으로 커버모듈(310)을 통해 인입되도록 하면서도 자유로운 유동이 가능해질 수 있도록 한다.

즉 상기 가이드부재(320)는 맨홀 외부로부터 별도의 도르래를 추가적으로 장착하지 않게 되면서도 케이블(40)이 항상 일정한 위치를 유지한체 경화튜브(10)로 인입되게 함으로써 케이블(40)이 맨홀 벽면과 마찰되거나 꺽임 현상 등에 따른 손상을 최소화할 수 있게 된다.

그리고 상기 경화수단(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 보수 대상 관로(1)의 개구된 일측과 타측에 각각 설치되는 상기 패커수단(30)의 인입공(311)을 통해 경화튜브(10) 내부로 인입되는 한 쌍의 케이블(40)과 양단이 각각 컨넥터 등을 통해 지상의 제어기기(2)에 전기적으로 연결됨으로써 전원을 공급받을 수 있다.

그리고 상기 경화수단(20)은 상기 한 쌍의 케이블(40)을 선택적으로 인장시킴으로써 상기 보수 대상 관로(1)에서 팽창된 경화튜브(10)의 내경부를 이동할 수 있으며, 지상에 마련된 제어기기(2)를 통해 원격 작동되어 광 또는 열을 조사함으로써 상기 경화튜브(10)가 경화되도록 한다.

상기 경화수단(20)은 선택된 하나의 패커수단(30)이 상기 경화튜브(10)에 설치되기 전에 케이블(40)과의 연결은 물론 경화튜브(10) 내부로 위치시킨 후 광조사 또는 열조사 작동을 수행할 수 있다.

도 12는 본 발명의 보수·보강 공법을 나타내는 순서도이다.

한편 본 발명의 관로 보수·보강 공법은, 도 12에 도시된 바와 같이 보수 대상 관로(1)의 내주연을 전처리하는 단계(S10)와, 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연에 상술한 경화튜브(10)를 설치하는 단계(S20)와, 상기 경화튜브(10)에 압축공기를 주입하여 경화튜브(10)가 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연에 밀착되도록 팽창시키는 단계(S30)와, 상기 경화튜브(10)의 내경부에 상술한 경화수단(20)을 배치시키는 단계(S40)와, 상기 경화튜브(10)의 노출된 일단과 타단에 각각 패커수단(30)을 장착하는 단계(S50)와, 상기 경화수단(20)을 작동시켜 상기 경화튜브(10)를 경화시키는 단계(S60) 및 상기 경화튜브(10)의 노출된 일단과 타단에 각각 장착된 패커수단(30)과 경화수단(20)을 분리시키는 단계(S70)를 포함한다.

먼저 상기 S10단계에서는 보수 대상 관로(1)에 대한 전처리 과정으로, 보수 대상 관로(1)의 내주연에 이물질을 제거하는 등의 과정을 수행한다.

상기 상, 하수도에 있어 관로 내주연에는 토사, 유기물, 금속(녹성분 포함) 등 다양한 이물질이 침적되어 있는데 이러한 이물질을 제거함으로써 상기 경화튜브(10)의 배치에 이물질에 의한 걸림 등을 제어하여 배치 과정에서 경화튜브(10)에 대한 파손 등의 하자발생을 제어하면서 시공(배치)이 용이하도록 한다.

본 발명에 있어 보수·보강 대상 구간은 하수도관의 경우에는 양쪽 맨홀 간의 연장길이로 계획하며, 상수도관의 경우에는 시점과 종점의 기설 관로를 터파기 한 후 통상적인 컷터를 사용하여 절단하게 되며 기설 관로의 내부로부터 수돗물이 유출되도록 한 후에 보수·보강 대상 구간에서 물리적 방법 즉 예로 녹제거장치, 스크레이퍼, 브러쉬 등에 의해 보수 대상 관로(1)에 침적된 토사 등 이물질을 제거하는 것이다.

이렇게 사전에 전처리 과정이 완료된 이후 S20단계 및 S30단계 즉, 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연에 상술한 경화튜브(10)를 설치하고, 압축공기를 주입하여 상기 경화튜브(10)가 보수 대상 관로(1)의 내주연에 밀착되도록 팽창시키는 단계를 갖는다.

상기 경화튜브(10)는 도면에 도시된 바 없으나, 맨홀을 통해 보수 대상 관로(1)의 개구된 일측으로 선단이 인입되게 한 후, 인접한 다른 맨홀의 지상에 설치되는 인양기 등을 통해 보수 대상 관로(1)의 개구된 타측에서 선단이 인양되도록 하여 보수 대상 관로(1)의 내경부로 삽입 설치될 수 있다.

그리고 상기 경화튜브(10)는 보수 대상 관로(1)에 삽입 설치된 상태에서 외부로부터 공급되는 압축공기에 의해 팽창되어 상기 경화튜브(10)가 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연에 밀착 배치될 수 있도록 하여, 이후 과정에서 경화수단(20)이 상기 경화튜브(10)의 내주연을 따라 이동할 수 있는 공간을 마련하게 된다.

이때 상기 경화튜브(10)의 팽창은 시공 과정과 시공 환경을 고려하여 한번에 팽창되는 것이 아니라 단계적으로 팽창될 수 있음은 당연하다.

또한 상기 경화튜브(10)의 팽창 과정에서 압축공기의 주입은 도 5 내지 도 11b에서 실시 예로 제시된 패커수단(30)이 이용될 수 있으며, 이 경우 상기 패커수단(30)의 설치는 S30단계에 앞서 선행적으로 수행되어야 함은 당연하다.

이후, 상기 S40단계는 상기 S30단계를 통해 상기 경화수단(20)의 배치 공간이 확보된 상태에서 상기 경화튜브(10)의 노출된 일단을 통해 경화수단(20)을 배치시키는 과정을 수행한다.

그리고 상기 S50단계에서 상기 경화튜브(10)의 노출된 일단과 타단에 각각 패커수단(30)을 장착하는 과정을 수행하게 되고, S60단계에서 상기 경화수단(20)을 작동시켜 상기 경화튜브(10)를 경화시키는 과정을 수행한다.

상기 경화튜브(10)는 앞서 언급한 바와 같이 보수 대상 관로(1)에 삽입 설치되며 외부로부터 공급되는 압축공기에 의해 팽창되면서, 토목섬유시트(100)에 함침되고 광 또는 열 중 하나 이상에 반응하여 경화되는 경화성수지(110)를 포함함으로써 LED 광원을 포함한 광조사 또는 열조사에 의해 경화되어 상기 보수 대상 관로(1)의 내주연에 밀착될 수 있다.

상기 경화튜브(10)의 재질과 상기 경화수단(20)의 광 또는 열 조사에 따른 경화 반응 등은 상기 실시 예에서 설명한 바와 같은 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

다만 본 발명의 보수·보강 공법에서는 도면에 도시된 바 없으나, 상기 S30 내지 S60단계를 수행함에 있어, 외부의 제어기기(2)가 압축공기 주입 기기 및 상기 경화수단(20) 등과 연결되어 이들의 작동을 제어할 수 있으며, 압력센서, 온도센서, 카메라 등을 상기 보수 대상 관로(1)에 사전 설치함으로써 제어 과정 중 압축공기의 주입 상태, 온도 및 영상 등을 관제할 수 있도록 함이 바람직하다.

마지막으로 본 발명의 보수·보강 공법은 상기 S70단계를 수행하게 되는 바, 상기 S70단계에서는, 경화가 완료된 상기 경화튜브(10)의 노출된 일단과 타단에 각각 장착된 패커수단(30)을 분리하고, 상기 경화튜브(10)의 내경부에 배치된 상기 경화수단(20)을 경화튜브(10)로부터 분리시킨다.

이후 상기 보수 대상 관로(1)의 양단에서 노출된 경화튜브(10)의 일측과 타측을 각각 커팅기 등을 이용하여 제거함으로써 상기 경화튜브(10를 마감하도록 한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10 : 경화튜브 20 : 경화수단
30 : 패커수단 100 : 토목섬유시트
110 : 경화성수지 111 : 광개시제
200 : 본체 210 : 이동수단
220 : LED 램프 230 : UV램프
240 : 열풍분출부 250 : 히팅부

Claims (8)

1. 보수 대상 관로에 삽입 설치되고 압축공기에 의해 팽창되어 상기 보수 대상 관로의 내주연에 접하도록 배치되는 경화튜브; 및
   상기 경화튜브의 내경부를 따라 이동하며 LED 광원에 의해 상기 경화튜브가 경화되도록 하는 경화수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 경화튜브는,
   하자가 발생한 보수 대상 관로의 내주연에 접하는 토목섬유시트; 및
   상기 토목섬유시트에 함침되고 LED 광원에 광개시 반응하여 경화되는 광개시제를 포함하는 경화성수지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 경화수단은,
   이동수단이 구비되는 본체; 및
   상기 본체의 전방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 LED 광원이 조사되도록 장착되는 LED 램프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 경화수단은,
   상기 본체에 있어 상기 LED 램프보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 UV(ultraviolet) 파장대의 광원이 조사되도록 장착되는 UV 램프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 경화수단은,
   상기 본체에 있어 상기 LED 램프보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 열풍이 분출되도록 장착되는 열풍분출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 경화수단은,
   상기 본체에 있어 상기 LED 램프보다 상대적으로 후방에서 상기 보수 대상 관로의 내주연을 향해 방사형으로 열이 가해지되도록 장착되는 히팅부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 보수 대상 관로에 배치되는 경화튜브의 노출된 일측 및 타측에 각각 장착되어 경화튜브의 내경부를 밀폐시키면서 상기 경화수단의 이동이 가이드되도록 하는 패커수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 로 보수·보강 장치.
   
8. 보수 대상 관로의 내주연을 전처리하는 단계(S10);
   상기 보수 대상 관로의 내주연에 상기 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 경화튜브를 설치하는 단계(S20);
   상기 경화튜브에 압축공기를 주입하여 경화튜브가 상기 보수 대상 관로의 내주연에 밀착되도록 팽창시키는 단계(S30);
   상기 경화튜브의 내경부에 상기 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 경화수단을 배치시키는 단계(S40);
   상기 경화튜브의 노출된 일단과 타단에 각각 패커수단을 장착하는 단계(S50);
   상기 경화수단을 작동시켜 상기 경화튜브를 경화시키는 단계(S60); 및
   상기 경화튜브의 노출된 일단과 타단에 각각 장착된 패커수단과 경화수단을 분리시키는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에너지 절감형 관로 보수·보강 공법.

Images