WO2021112293A1

WO2021112293A1 - 노후관 제관용 제관장치 및 이를 이용한 노후관 갱생제관방법

Info

Publication number: WO2021112293A1
Application number: PCT/KR2019/017105
Authority: WO
Inventors: 황문기; 박점옥; 조규홍; 박준하
Original assignee: 주식회사 뉴보텍
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-06-10

Abstract

본 발명에 따르면, 갱생제관과 상, 하수관 내부와의 밀착성을 높일 수 있으며, 갱생제관의 설치 후 IoT기술을 이용하여 실시간으로 감시하고, 유지관리 가능한 노후관 갱생 및 IoT에 기반한 유지관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 노후관의 내부를 조사하고, 구조계산을 통해 재관경을 결정하는 단계와, 세정기를 통해 상기 노후관 내 오염물질 및 기타 부착물을 제거하는 전처리단계와, 상기 노후관의 내주연을 따라 밀착되도록 부력방지수단을 상기 노후관의 길이 방향을 따라 설치하는 단계와, 상기 결정된 재관경에 따라 제관장치를 조립하고, 상기 노후관 내에 설치하는 단계와, 상기 제관장치에서 공급되는 프로파일을 제관 압출하여 상기 부력방지수단을 따라 안으로 회전 전진하여 갱생제관을 생성하는 단계와, 상기 갱생제관과 상기 노후관의 사이에 관로감지수단을 설치하는 단계와, 상기 부력방지수단을 통하여 상기 갱생제관의 중심과 상기 노후관의 중심이 일치하는 상태에서 상기 노후관과 상기 갱생제관의 사이에 충진재가 균일하게 주입되어 고정하는 단계와, 상기 갱생제관의 단부를 마무리하는 단계와, 상기 관로감지수단을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하는 단계를 포함하는 것이다.

Description

노후관 제관용 제관장치 및 이를 이용한 노후관 갱생제관방법

본 발명은 노후관 제관용 제관장치 및 이를 이용한 노후관 갱생제관방법 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노후관내 프로파일을 나선형으로 제관하면서 노후관과 프로파일 사이 빈 공간에 모르타르를 추가로 주입하는 시공 방법에 있어서, 갱생제관과 상, 하수관 내부와의 밀착성을 높일 수 있으며, 갱생제관의 설치 후 IoT기술을 이용하여 실시간으로 감시하고, 유지관리 가능한 노후관 갱생제관방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수관거 등의 땅속에 매설되는 관에 대해서는, 설치로부터 햇수(年數)의 경과에 따른 여러 가지 변형, 예를 들면, 어긋남에 의한 단차의 발생이나 지름의 변화 등이 생기는 것은 불가피한 것이다. 그리고, 특히 변형이 생기지 않더라도 노후화에 따라 교환이 필요하게 되고, 나아가서는, 관로를 대형화하기 위하여 지름이 큰 관으로의 이행이 필요하게 된다. 이와 같은 여러 가지 사정으로부터, 기설관은 소정의 시기에 어떤 보수가 필요하게 되는 것이 현재의 상태이다.

이 기설관의 보수 기술로서, 지면(地面)을 대규모 굴착하지 않은 채로, 기설관을 갱생시키는 방법, 예를 들어 특허문헌 1에는, 갱생 방법의 일례로서, SPR(Spiral Pipe Renewal Method) 공법 및 해당 공법용의 제관장치가 개시되어 있다. 이 제관 장치는, 합성 수지제의 띠상 프로파일 부재를 기설관의 내벽을 따라 나선상으로 권회하면서, 선행하여 나선관상으로 형성된 선행 나선관부와 후속 띠부와의 서로 인접하는 테두리끼리를 요철 감합에 의해 접합시키고 있다. 제관 장치가 나선상으로 자주(自走)됨으로써, 제관이 진행된다.

이어서 제관이 진행된 후에는 띠상으로 형성된 갱생제관과 노후관과의 사이 빈 공간에 모르타르를 채워넣어 상, 하수관 내부와의 밀착성을 높이게 된다.

그러나, 모르타르의 주입 시 나선형으로 제관되는 갱생제관이 고정되어 있지 않기에 부력이 발생하고 이로 인하여 노후관의 중심으로부터 편중 위치되어 균일한 모르타르의 주입이 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 갱생제관의 설치로 노후관이 보수되었지만, 다시 파손이나 누수가 발생할 가능성이 높다.

따라서 실시간으로 파손이나 누수를 모니터링하고 문제 발생시 해결할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 갱생제관의 상부 또는 갱생제관을 중심으로 원주 방향을 따라 갱생제관을 중심로부터 고정시킬 수 있는 부력방지수단이 설치됨으로써, 갱생제관의 부력이 방지되어 균일한 모르타르의 주입이 가능하도록 한 노후관 제관용 제관장치 및 이를 이용한 노후관 갱생제관방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는, 노후관의 다양한 관 형상에 상관없이 적합한 제관이 가능한 노후관 제관용 제관장치 및 이를 이용한 노후관 갱생제관방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적으로 노후관과 갱생제관 사이에 관로감지수단을 설치한 후, 충진재의 주입으로 완료된 노후관의 갱생 후에도 누수 및 파손 부위를 실시간으로 감지할 수 있는 노후관 제관용 제관장치 및 이를 이용한 노후관 갱생제관방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 노후관을 따라 회전 및 이동하면서 프로파일을 상기 노후관의 내주면을 따라 나선형으로 감아 제관하는 제관장치에 있어서, 구동수단에 의해 회전하며, 마주하는 한 쌍의 제관프레임의 사이에 개재되어 양측단이 상기 제관프레임에 자유 회전 가능하도록 설치되어 상기 노후관의 내주면을 따라 구름 접촉되는 다수의 롤러로 구성되는 제관부와, 상기 제관부에 설치되며, 상기 제관부를 따라 회전하면서 상기 프로파일의 단부를 고정하여 접합 고정하는 접합장치부와, 상기 제관프레임에 설치되어 상기 노후관의 형상에 따라 제관이 이루어지도록 돕는 형상유지부를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 형상유지부는 상기 제관프레임의 일면을 따라 한 쌍의 제1가이드링롤러가 다수개 돌출 설치되고, 상기 한 쌍의 제1가이드링롤러 사이에 설치되어 상기 노후관의 형상에 따라 형상 변경되는 제1가이드바와, 상기 제관프레임의 타면에 설치되되, 상기 롤러 방향을 향하도록 설치되며 한 쌍의 제2가이드롤러가 다수개 설치되고, 상기 한 쌍의 제2가이드링롤러 사이에 설치되어 상기 노후관의 형상에 따라 형상 변경되는 제2가이드바로 구성되는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 기술적 수단으로서, 노후관의 내부를 조사하고, 구조계산을 통해 재관경을 결정하는 단계와, 세정기를 통해 상기 노후관 내 오염물질 및 기타 부착물을 제거하는 전처리단계와, 상기 노후관의 내주연을 따라 밀착되도록 부력방지수단을 상기 노후관의 길이 방향을 따라 설치하는 단계와, 상기 결정된 재관경에 따라 제관장치를 조립하고, 상기 노후관 내에 설치하는 단계와, 상기 제관장치에서 공급되는 프로파일을 제관 압출하여 상기 부력방지수단을 따라 안으로 회전 전진하여 갱생제관을 생성하는 단계와, 상기 갱생제관과 상기 노후관의 사이에 관로감지수단을 설치하는 단계와, 상기 부력방지수단을 통하여 상기 갱생제관의 중심과 상기 노후관의 중심이 일치하는 상태에서 상기 노후관과 상기 갱생제관의 사이에 충진재가 균일하게 주입되어 고정하는 단계와, 상기 갱생제관의 단부를 마무리하는 단계와, 상기 관로감지수단을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하는 단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 노후관의 내부를 조사하는 단계에서, 상기 노후관의 내부를 정밀스캔장비로 노후데이터를 획득하여 상기 노후관의 전체보수 또는 부분보수를 실시할지 판단하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 부력방지수단은 상기 노후관의 내측면에 위치하여 체결수단을 통해 설치되는 원호판상과, 상기 원호판상의 원주 방향을 따라 직교 방향으로 설치되는 다수개의 간격지지대로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 원호판상은 상기 갱생제관의 상부측과 상기 노후관의 사이에 설치되되, 상기 노후관의 길이 방향을 따라 다수개가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 부력방지수단은 다수개의 4방향연결구를 매개로 원호의 철근이 연결되는 링본체와, 상기 링본체가 상기 노후관의 길이 방향을 따라 배치되고, 상기 각 4방향연결구에 삽입되어 상기 링본체를 연결하는 연결체로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 링본체는 상기 노후관의 내측면을 따라 밀착 위치될 수 있는 직경으로 제작될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 프로파일은 경질의 염화비닐재에 복합안정제를 배합하여 압축 제작되며, 지상의 프로파일드럼으로부터 공급되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 관로감지수단은 상기 갱생제관의 원주 방향을 따라 다수개가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 관로감지수단은 유입되는 유량의 총량 및 유출되는 유량을 실시간으로 측정할 수 있는 유량계와, 관로 내의 수압을 실시간으로 측정하는 압력계를 포함하는 누수감지센서와, 상기 갱생제관의 진동을 감지하는 진동센서와, 상기 누수감지센서와 상기 진동센서에 연결 설치되는 유,무선송신부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 진동센서는 광섬유진동센서와 가속도계를 이용하여 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 충진재는 라텍스를 포함하는 모르타르로 채워지는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 관로감지수단을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하는 단계에서, 유량, 수압, 진동을 측정한 데이터를 상기 유,무선송신부를 통하여 상기 관로감지수단으로부터 실시간으로 수집하고, 수집된 데이터를 바탕으로 미리 저장된 알고리즘들을 이용하여 상기 갱생제관의 모니터링, 분석 및 유지관리를 위하여 분석을 하며, 상기 분석된 결과를 전송하는 웹서버와, 통신을 통하여 상기 웹서버에 접속하여 상기 결과를 출력하는 사용자단말기 및 상기 통신을 통하여 상기 웹서버와 연동하여 상기 상수도 관망의 상수도 관망도를 제공하는 GIS(Geographic Information System)서버를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 알고리즘은 상기 상수도관망의 노후도를 평가하기 위해서 전반적인 관 제원, 매설환경, 수리/수질 사고이력에 대한 자료 및 유압, 수압, 진동 정보가 수집 배열되어 있는 것이다.

본 발명에 의한 노후관 제관용 제관장치 및 이를 이용한 노후관 갱생제관방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째로, 갱생제관의 상부 또는 갱생제관을 중심으로 원주 방향을 따라 갱생제관을 중심로부터 고정시킬 수 있는 부력방지수단이 설치됨으로써, 갱생제관의 부력이 방지되어 균일한 모르타르의 주입이 가능하여 밀착력을 높일 수 있다.

둘째로, 원형, 박스형 및 마제형의 노후관 형상에 따라 적합한 제관이 가능한 제관장치를 이용하여 시공 효율성이 향상될 수 있다

셋째로, 노후관과 갱생제관 사이에 관로감지수단을 설치한 후, 충진재를 주입하여 갱생이 완료된 후에도 누수 및 파손 부위를 실시간으로 파악할 수 있게 되어 갱생관 전부의 보수가 아닌 부분 누수 부위를 정확히 판단하여 보수할 수 있다.

넷째로, 상수도 관망의 상수도 관망도를 제공하는 GIS(Geographic Information System)서버를 원격 관리할 수 있으며, 각각의 단위 블록내의 누수지역을 신속히 판단할 수 있고, 누수지역의 빠른 누수관 교체를 통한 적정 수압을 유지할 수 있는 효과가 있다.다섯째로, 상수도관의 노후도 평가가 항목별 평가점수 범위와 가중치, 다양한 알고리즘들을 통해 개략평가와 정밀평가로 이루어짐에 따라 노후관로 선정과 정비 및 개량사업의 우선순위선정의 객관성을 확보할 수 있으며, 상수도관의 노후도 평가와 정비 및 개량사업의 우선순위선정을 통해 효율적이고 합리적이며 장기적으로 편리한 정비 및 개량사업의 계획을 수립할 수 있고, 상수관로의 효과적이고 체계적인 관리가 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노후관의 갱생제관방법의 공정도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노후관의 갱생제관방법의 개략적으로 예시한 전체 구성도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 갱생제관 과정을 보여주는 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 제관장치의 정면도이고,

도 5는 도 4에서 제관장치의 일부분 확대 평면도이고,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부력방지수단의 사시도이고,

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부력방지수단이 노후관에 설치된 상태의 정면도이고,

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부력방지수단의 분리 사시도이고,

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부력방지수단이 노후관에 설치된 상태의 정면도이고,

도 10는 도 7에서 충진재의 주입과 같이 관로감지수단이 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노후관의 갱생제관방법의 공정도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노후관의 갱생제관방법의 개략적으로 예시한 전체 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 갱생제관 과정을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 제관장치의 정면도이고, 도 5는 도 4에서 제관장치의 일부분 확대 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부력방지수단의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부력방지수단이 노후관에 설치된 상태의 정면도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부력방지수단의 분리 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부력방지수단이 노후관에 설치된 상태의 정면도이고, 도 10는 도 7에서 충진재의 주입과 같이 관로감지수단이 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 노후관의 내부를 조사하고, 구조계산을 통해 재관경을 결정하는 단계(S100)와, 세정기를 통해 상기 노후관 내 오염물질 및 기타 부착물을 제거하는 전처리단계(S110)와, 상기 노후관의 내주연을 따라 밀착되도록 부력방지수단을 상기 노후관의 길이 방향을 따라 설치하는 단계(S120)와, 상기 결정된 재관경에 따라 제관장치를 조립하고, 상기 노후관 내에 설치하는 단계(S130)와, 상기 제관장치에서 공급되는 프로파일을 제관 압출하여 상기 부력방지수단을 따라 안으로 회전 전진하여 갱생제관을 생성하는 단계(S140)와, 상기 갱생제관과 상기 노후관의 사이에 관로감지수단을 설치하는 단계(S150)와, 상기 부력방지수단을 통하여 상기 갱생제관의 중심과 상기 노후관의 중심이 일치하는 상태에서 상기 노후관과 상기 갱생제관의 사이에 충진재가 균일하게 주입되어 고정하는 단계(S160)와, 상기 갱생제관의 단부를 마무리하는 단계(S170)와, 상기 관로감지수단을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하는 단계(S180)를 포함하는 것이다.

여기서 노후관의 내부를 조사하고, 구조계산을 통해 재관경을 결정하는 단계(S100)에서는, 먼저, 노후관(100)로는 하수도관, 상수도관, 농업용수관, 가스관 등을 들 수 있으며, 노후관(100)를 향하여 일부 구간 절개공을 형성하거나 맨홀을 이용하여 노후관(100)의 내부 상태를 조사하게 된다.

예컨대, 노후관(100)의 내부를 정밀스캔장비로 파손 상태 또는 퇴적물의 정도 등의 노후데이터를 획득하여 전체보수 또는 부분보수를 할지를 판단하게 되고, 이어서 선형, 법선, 직경 등을 측량하여 재관경을 결정하게 되며, 이는 제관장치(400)를 투입하기 전 상태의 통상의 과정이므로 자세한 설명은 생략한다.

그리고 세정기를 통해 상기 노후관 내 오염물질 및 기타 부착물을 제거하는 전처리단계(S110)에서는, 미도시된 고압의 세정기를 노후관(100)의 내부로 넣고, 고압수로 오염물질 세정 및 기타 부착물 제거하여 갱생제관(500)의 시공을 가능하게 한다.

이어서 단계(S120)에서는 노후관(100)의 내주연을 따라 밀착되도록 부력방지수단(600)을 노후관(100)의 길이 방향을 따라 설치하게 되는 것으로서, 부력방지수단(600)은 노후관(100)의 내주연으로 설치되는 갱생제관(500)이 하기에서 설명하는 충진재의 주입 시 고정되어 있지를 않기에 상부로 떠오르는 부력이 발생할 수 있기에 이를 방지하기 위한 것이다.

먼저, 부력방지수단(600)에 대하여 보다 자세히 설명하기로 한다.

여기서 본 발명에 따른 제1 실시예의 부력방지수단(600)은 도 6에서와 같이, 원호판상(610)과 원호판상(610) 상에 설치되는 간격지지대(612)로 구성될 수 있다.

원호판상(610)은 판상의 금속재가 일정 길이의 원호 상태로 제작되며, 원호판상(610)의 원주 방향을 따라 직교 방향으로 수직하게 다수개의 간격지지대(612)가 용접 등을 통하여 설치되는 것이다.

그리고 원호판상(610)은 바람직하게 갱생제관(500)의 상부측과 노후관(100)의 사이에 설치되되, 노후관(100)의 길이 방향을 따라 다수개가 이격 설치될 수 있다.

덧붙여 원호판상(610)에는 볼트(613)가 용접 설치되고, 상기 볼트(613)는 노후관(100)을 관통시켜서 너트(614)로 고정시키게 된다.

그리고 본 발명에 따른 제 2 실시예의 부력방지수단(600)은 도 8에서와 같이, 노후관(100)의 내측면에 밀착되어 길이 방향을 따라 설치되는 링본체(620)와 이들 링본체(620)를 길이 방향으로 연결하는 연결체(624)로 구성될 수 있다.

링본체(620)는 적어도 4개에서 6개 정도의 4방향연결구(622)가 마련되고, 이들 4방향연결구(622)를 원호의 철근으로 연결하여 링 형상으로 제작하게 된다.

링본체(620)의 직경은 미리 측정 계산된 노후관(100)의 내경에 맞추어 밀착 위치 될 수 있으면 바람직하다.

상기와 같은 링본체(620)는 자립을 위하여 연결이 필요하며, 4방향연결구(622)에 철근과 같은 금속재의 연결체(624)로 연결 고정하게 된다.

연결체(624)는 동일 선상의 4방향연결구(622)에 삽입되어 고정이 이루어지게 된다.

그리고 단계(S130)에서는 결정된 재관경에 따라 제관장치(400)를 조립하고, 노후관(100) 내에 설치하는 것으로서, 단계(S100)에서 구조계산을 통해 결정된 재관경을 바탕으로 제관장치(400)를 조립하고, 조립된 제관장치(400)를 노후관(100)의 내부에 설치하게 된다.

또한, 제관장치(400)에서는 공급되는 프로파일(200)을 제관 압출하여 노후관(100) 안으로 회전 전진하여 갱생제관을 생성하는 단계(S140)를 진행하게 된다.

즉, 도 3을 참고하면, 노후관(100)내의 제관장치(400)를 구동시키면, 제관장치(400)가 입구 한곳에 고정된 상태에서 프로파일드럼(210)에서 프로파일(200)이 압출 공급됨과 같이 제관장치(400)의 접합장치부(420)가 노후관(100)의 축심 주위로 공전하고, 프로파일(200)을 나선상으로 권회시키게 된다.

프로파일(200)이 권회함으로써, 인접한 프로파일(200)간 접합부를 서로 결합하면서 전진하여 갱생제관(500)을 생성하게 된다.

여기서 프로파일드럼(210)으로부터 공급되는 프로파일(200)은 경질의 염화비닐재에 바람직하게 복합안정제를 배합하여 압축 제작될 수 있다.

더 나아가 프로파일(200)은 투명 재질로 이루어질 수도 있으며, 투명의 프로파일(200)의 경우 제관 후에도 부력방지수단(600)와 관로감지수단(700)의 설치 및 고정 여부와 충진재가 잘 채워졌는지 등 명확한 확인이 가능할 수 있다.

덧붙여, 노후관(100)의 곡간 구간에 적합한 프로파일(200)을 사용할 수 있으며, 이를 위하여 연질의 염화비닐재가 사용될 수 있으며, 곡간 구간에서는 프로파일드럼(210) 자체를 교체하여 사용한다.

상기 제관장치(400)는 노후관(100)을 따라 회전 및 이동하면서 프로파일(200)을 노후관(100)의 내주면을 따라 나선형으로 감아 제관하는 것으로서, 도 4 또는 도 5에서와 같이 크게 제관부(410)와, 접합장치부(420) 그리고 형상유지부(430)로 구성될 수 있다.

제관부(410)는, 마주하는 한 쌍의 제관프레임(411)(412), 제관프레임(411)(412)의 사이에 개재되어 길이방향의 양측이 제관프레임(411)(412)에 자유 회전 가능하게 연결되며 노후관(100)의 내주면을 따라 구르는 다수의 롤러(414)로 구성된다.

제관프레임(411)(412)은 형상이 변하지 않는 구조도 가능하지만 형상이 자유롭게 변경될 수 있는 체인도 가능할 수 있다.

다수의 롤러(414)는 제관프레임(411)(412)의 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되며 제관프레임(411)(412)과 함께 회전하면서 제관을 돕게 된다.

제관부(410)는 구동수단(구동모터, 상기 구동모터에 의해 회전 구동됨)에 의하여 노후관(100)의 내주면을 따라 이동하면서 회전한다.

도면에 도시하지는 않았지만, 제관부(410)의 회전을 안내하는 별도의 고정형 가이드틀이 구성될 수도 있다.접합장치부(420)는 제관부(410)에 설치되며, 제관부(410)를 따라 회전하면서 미도시된 다수개의 롤러를 통하여 프로파일(200)의 단부를 가압으로 고정하여 접합 고정하는 것이다.

제관프레임(411)(412)에 설치되어 노후관(100)의 형상에 따라 제관이 이루어지도록 돕는 형상유지부(430)는, 제관프레임(411)의 일면을 따라 한 쌍의 제1가이드링롤러(432)가 다수개 돌출 설치되고, 한 쌍의 제1가이드링롤러(432) 사이에 설치되어 노후관(100)의 형상에 따라 형상 변경되는 제1가이드바(432)와, 제관프레임(412)의 타면에 설치되되, 롤러(414) 방향을 향하도록 설치되며 한 쌍의 제2가이드롤러(434)가 다수개 설치되고, 한 쌍의 제2가이드링롤러(434) 사이에 설치되어 노후관(100)의 형상에 따라 형상 변경되는 제2가이드바(435)로 구성되는 것이다.

제1가이드바(432)와 제2가이드바(435) 금속재이나, 연질로 이루어져서 노후관(100)의 형상에 따라 변형이 가능한 재질이 바람직하다.

그리고 갱생제관(500)의 설치 후, 관로감지수단(700)의 설치 공간을 마련할 수 있다.

그리고 단계(S150)에서는 도 10에서와 같이, 갱생제관(400)과 노후관(100)의 사이에 관로감지수단(700)을 설치하게 된다.

관로감지수단(700)은 갱생제관(400)과 노후관(100)의 사이에서 원주 방향을 따라 다수개가 설치될 수 있다.

더 나아가 관로감지수단(700)은 누수감지센서(710)와 진동센서(720) 그리고 이들 센서(710)(720)와 연결되어 신호를 송출하는 유,무선송신부(730)를 포함할 수 있다

먼저, 누수감지센서(710)는 갱생제관(400)에서 발생하는 누수를 데이터 로거가 자동으로 저장하여 감지하는 것이다. 즉, 갱생제관(400)내에서 누수가 발생할 경우 유입되는 유량과 유출되는 유량을 비교 분석하여 그 차가 웹서버(800)에 설정된 값보다 초과한 경우에 누수되는 것으로 판단하는 등 누수 여부를 실시간으로 탐지하는 것이 가능하다.

이에 따라 갱생제관(400)으로 유입되는 유량의 총량 및 유출되는 유량을 실시간으로 측정할 수 있는 유량계와, 관로 내의 수압을 실시간으로 측정하는 압력계를 포함할 수 있다.

유량계를 설치하는 경우에는 실제 사용되는 물의 양을 감산한 다음, 각각의 유량계 사이의 차이를 분석하여 누수량과 누수지점을 거시적으로 판단하는 것이 가능하고, 유량계는 누수지점을 배관양단의 거시적으로 판단하는 것이 가능하며, 압력계는 누수 여부와 대략적인 누수지점을 탐지하는 것이 가능할 수 있다.

그리고 갱생제관(400)의 진동을 감지하는 진동센서(720)는 웹서버(800)에 설정된 배관의 기본 진동값과 비교하여 기본 진동값의 범위를 이탈하는 경우, 이상 진동을 검출하여 누수사전 예보 가능하며, 갱생제관(400)의 진동값을 센싱하여 실시간 전송한다.상기 진동센서(720)는 광섬유진동센서와 가속도계를 이용하여 구성될 수 있다.

그리고 누수감지센서(710), 진동센서(720)와 같이 유,무선송신부(730)도 일정 거리 또는 일정 구역마다 설치될 수 있으며, 유,무선송신부(730)를 통하여 송신되는 측정값을 수신하여 일정 기간 수집하여 저장하는 테이터 로그모듈에서 일정 기간마다 수집된 데이터를 상기 웹서버(800)로 전송하여 제공하도록 구성된다.

유,무선송신부(730)에는 누수감지센서(710)와 진동센서(720)에서 측정되는 신호를 파일로 가공하여 저장하도록 메모리부를 함께 구성하는 것도 가능하다.

유,무선송신부(730)는 원격단말장치(RTU;Remote Terminal Unit) 등을 이용하여 구성할 수도 있다.

상기에서 유,무선송신부(730)를 구성하는 원격단말장치(RTU)는 무선통신을 이용하여 GPS 시스템을 기반으로 시간을 동기화하도록 구성하는 것도 가능하다.이어서 노후관(100)와 갱생제관(500)의 사이에 충진재(300)를 주입하여 고정하는 단계(S160)가 실시될 수 있다.

단계(S160)에서 주입되는 충진재(300)로는 라텍스를 포함하는 신축 충진재(300)를 사용하며, 바람직하게 충진재(300)는 우선, 방수재, 바탕조정재, 마감도포재로 많이 사용되고 있는 폴리머를 혼입한 시멘트 모르타르에 라텍스를 첨가하여 신축성을 주었으며, 폴리머와 라텍스의 첨가량 조정, 기타 첨가제의 혼입 등의 방법으로 고부착, 고강도 마감재의 특성을 만들 수 있다.

이러한 특수 충진재는 주입펌프(미도시)를 통해 주입될 수 있다.

마지막으로 갱생제관(400)의 단부를 마무리하는 단계(S170)에서는 갱생제관(500)의 단부를 마무리 함과 동시에 제관장치(400) 및 기타 유닛을 분리하고, 반출하여 현장을 정리하게 된다.

한편, 갱생제관(400)의 설치로 노후관(100)의 보수가 완료된 후, 단계(S180)에서는 도 2를 참고하면, 관로감지수단(700)을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하게 된다.

따라서 유량, 수압, 진동을 측정한 데이터를 유,무선송신부(730)를 통하여 관로감지수단(700)으로부터 실시간으로 수집하고, 수집된 데이터를 바탕으로 미리 저장된 알고리즘들을 이용하여 상기 갱생제관의 모니터링, 분석 및 유지관리를 위하여 분석을 하며, 분석된 결과를 전송하는 웹서버(800)와, 통신을 통하여 웹서버(800)에 접속하여 상기 결과를 출력하는 사용자단말기 및 인터넷 통신을 통하여 웹서버(800)와 연동하여 상수도 관망의 상수도 관망도를 제공하는 GIS(Geographic Information System)서버(900)를 포함할 수 있다.

여기서 웹서버(800)는 관로감지수단(700)으로부터 계측된 데이터를 실시간으로 수집하는 수집부로부터 계측 데이터를 수신하여 저장하고, 계측 데이터를 연산 및 분석하기 위한 알고리즘들을 저장하는 데이터베이스부와, 알고리즘들을 이용하여 상기 계측 데이터를 연산 및 분석하는 연산/분석부를 포함할 수 있다.

그리고 웹서버(800)에 의해 갱생제관(400)의 유수율, 누수량, 총 사용유량, GIS 및 시설물 관리, 블록관리, 노후도를 평가할 수 있다.그리고 알고리즘은 상기 상수도관망의 노후도를 평가하기 위해서 전반적인 관 제원, 매설환경, 수리/수질 사고이력에 대한 자료 및 유압, 수압, 진동 정보가 수집 배열되어 있는 것이다.

상기와 같은 공정을 통한 노후관 갱생방법의 작용을 하기에서는 다시 도 1 또는 도 2를 참고하여 보다 자세히 설명한다.

상기의 노후관의 내부를 조사하고, 구조계산을 통해 재관경을 결정하는 단계(S100)와, 세정기를 통해 상기 노후관 내 오염물질 및 기타 부착물을 제거하는 세정단계(S110)의 설명은 앞에서 설명하였기에 생략한다.

노후관(100)에 부력방지수단(600)을 설치하는 단계(S120)부터 보다 자세히 설명하면, 부력방지수단(600)의 제 1 실시예서와 같이, 먼저 노후관(100)의 내경이 측정된 크기에 따라 원호판상(610)의 원호와 현의 길이가 결정되고, 이어서 간격지지대(612)의 높이가 결정되어 조립되게 된다.

상기와 같이 조립된 간격지지대(612)를 포함하는 원호판상(610)을 노후관(100)의 상부측 내측면에 결합시키 위하여 노후관(100)의 상부면에 일정 간격으로 홀을 뚫고, 원호판상(610)에는 미리 볼트(613)를 수직하게 용접으로 고정시켜 놓게 된다.

따라서 도시된 도 7에서와 같이, 원호판상(610)의 볼트(613)를 노후관(100)의 홀에 관통시키고, 관통된 볼트(613)에 너트(614)를 체결함으로써, 노후관(100)의 내측면에 원호판상(610)이 간격지지대(612)를 통해 일정 간격이 유지된 상태로 밀착 위치하게 된다.

그리고 원호판상(610)의 노후관(100)의 내측 상부를 따라 길이 방향으로 설치되고, 이어지는 원호판상(610)에 관로감지수단(600: 도 10)를 같이 고정 설치할 수 있다.

그리고 제 2 실시예의 부력방지수단(600)은 도 9을 참고하여 설명하면, 노후관(100)의 내경이 측정된 크기에 따라 링본체(620)의 직경이 결정되고, 결정된 직경에 따라 다수개의 4방향연결구(622)를 매개로 원호의 철근을 연결하여 링본체(620)를 완성하게 된다.

상기와 같이 조립된 링본체(620)는 노후관(100)의 내주연에 밀착되고, 4방향연결구(622)과 지지되어 상기 간격지지대(612)와 같은 기능을 수행하게 된다.

그리고 링본체(620)를 등간격으로 노후관(100)의 길이 방향을 따라 배치하고, 배치된 링본체(620)의 4방향연결구(622)에 연결체(624)로 하여 상호 연결하여 부력방지수단(600)을 설치하게 된다.

결정된 재관경에 따라 노후관(100)에 조립된 제관장치(400)를 설치하게 된다.단계(S130)

그리고 갱생제관(500)을 생성하는 단계(S140)에서는 노후관(100)의 내부로 제관장치(400)가 투입되며, 여기서 제관장치(400)는, 노후관(100)의 내주연을 따라 이동하는 다수의 롤러(414의 제관부(410)와, 접합장치부(420)가 띠상의 프로파일(200)을 나선상의 권회 방향을 따라 권회하면서 상기 프로파일의 일주 차이로 인접하는 테두리끼리를 접합장치부(420)와 접합하여 나선관으로 형성하는 제관장치(400)를 포함할 수 있다.

더욱이 제관장치(400)의 형상유지부(430)에서는 한 쌍의 제1가이드링롤러(432)의 사이에서 따라 이동하는 제1가이드바(433)가 노후관(100)의 형상을 따라 변형되며, 이와 같이 한 쌍의 제2가이드롤러(434)의 사이에서 따라 이동하는 제2가이드바(435) 역시 노후관(100)의 형상을 따라 변형됨과 동시에 제관의 균형을 잡아주게 된다.

따라서 다시 도 3에서와 같이, 노후관(100)의 입구측 한 곳에 고정된 상태에서 제관본체에 의하여 띠상의 프로파일(200)이 지상의 프로파일드럼(210)으로부터 공급되면 나선상으로 권회되며, 그 과정에서 선행하는 프로파일(200)의 측연부에 대해 후속하는 프로파일(200)의 측연부가 내주측으로부터 유도되어, 선행하는 프로파일(200)의 접합부에 후속하는 프로파일(200)의 접합부가 내면측으로부터 끼워 맞추어지면서 순차적으로 전진하여 갱생제관(500)을 생성하여 나가게 된다.

상기와 같이 노후관(100)의 갱생 구간 전체 길이에 걸쳐서 갱생제관(500)이 완료되면, 생성된 갱생제관(500)과 노후관(100) 사이에 원주 방향을 따라 관로감지수단(700)을 다수개가 설치하게 된다. 단계(S150)

상기 관로감지수단(700)은 누수감지센서(710)와 진동센서(720) 그리고 이들 센서(710)(720)와 연결되어 신호를 송출하는 유,무선송신부(730)를 포함하여 설치되며, 갱생제관(500)의 길이 방향을 따라서 임의 설정 구간마다 설치될 수 있다.

이어서 갱생제관(500)과 노후관(100)의 사이에 충진재(300)를 주입하여 충전한다. 단계(S160)

충진재(300)가 경화됨으로써, 노후관(100)와 갱생제관(500)이 일체화되고, 노후관(100)를 갱생할 수 있다.

충진재(300)를 주입할 때, 주입펌프가 사용되며, 갱생제관(500)의 외형상을 변형시키지 않고, 일정한 형상으로 유지한 상태에서, 충진재(300)를 주입하여, 간극에 충전할 수 있다. 따라서, 갱생제관(500)의 단면 형상을 적정한 원형상으로 형성할 수 있다. 적정한 단면 형상의 갱생제관(500)은 높은 강도를 발휘하고, 내구성도 풍부한 것으로 매우 바람직하다.

경우에 따라서는 충진재(300)를, 갱생제관(500)과 노후관(100) 사이의 간극의 하방부, 중간부 및 상방부로 단계적으로 주입하여 경화시켜도 된다. 하방부에 주입한 충진재(300)가 경화됨으로써, 갱생제관(500)의 하방부가 노후관(100)에 고정되고, 갱생제관(500)의 상반부는 적정한 단면 형상을 유지하면서 끼워 넣어져 유지된다. 그 후, 중간부에 주입한 충진재(300)에 의해, 갱생제관(500)은 더욱 안정적으로 고정된다. 갱생제관(500)의 단면 형상을 적정한 원 형상으로 유지하면서, 충진재(300)를 충전해 갈 수 있다.

충진재(300)의 경화 후에는, 갱생제관(500)의 단부를 자르거나 마무리하고, 제관장치(400) 및 기타 유닛을 분리하고, 반출하여 현장을 정리하게 된다.단계(S170)

상기와 같이 노후관(100)에 갱생제관(500)의 설치 후, 관로감지수단(700)을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하게 된다.단계(S180)

즉, 사용자는 상수도 관망의 상수도 관망도를 제공하는 GIS(Geographic Information System)서버(900)를 통합적으로 유지관리 하기 위해서 소정의 웹사이트에 접속하게 되며, 사용자가 접속을 요청하면 웹서버(800)는 적법한 사용자인지를 인증하고, 유,무선송신부(730)를 통하여 누수감지센서(710)와 진동센서(720)의 관로감지수단(700)으로부터 상기 계측 데이터를 요청해 실시간으로 전송받는다.

다음, 웹서버(800)는 수신된 상기 계측 데이터를 수집하고, 수집된 계측 데이터를 바탕으로 상기 상수도 관망도와 미리 저장된 상기 알고리즘들을 이용하여 상기 상수도 관망의 모니터링, 분석 및 유지관리를 위한 연산 및 분석을 하며, 인터넷을 통하여 상기 연산 및 분석된 결과를 상기 사용자단말기로 전송한다.

따라서 분석 결과가 사용자단말기에 다양한 형태의 보고서로 출력된다.

출력된 보고서에 따라 파손 또는 누수의 여부를 판단하여 보수 여부를 결정하게 된다.

상술한 바에 따르면, 갱생제관의 상부 또는 갱생제관을 중심으로 원주 방향을 따라 갱생제관을 중심로부터 고정시킬 수 있는 부력방지수단이 설치됨으로써, 갱생제관의 부력이 방지되어 균일한 모르타르의 주입이 가능하여 밀착력을 높일 수 있다.

그리고 원형, 박스형 및 마제형의 노후관 형상에 따라 제관이 가능한 제관장치를 이용하여 시공 효율성이 향상될 수 있다

또, 노후관과 갱생제관 사이에 관로감지수단을 설치한 후, 충진재를 주입하여 갱생이 완료된 후에도 누수 및 파손 부위를 실시간으로 파악할 수 있게 되어 갱생관 전부의 보수가 아닌 부분 누수 부위를 정확히 판단하여 보수할 수 있다.

또한, 상수도 관망의 상수도 관망도를 제공하는 GIS(Geographic Information System)서버를 원격 관리할 수 있으며, 각각의 단위 블록내의 누수지역을 신속히 판단할 수 있고, 누수지역의 빠른 누수관 교체를 통한 적정 수압을 유지할 수 있다.또, 상수도관의 노후도 평가가 항목별 평가점수 범위와 가중치, 다양한 알고리즘들을 통해 개략평가와 정밀평가로 이루어짐에 따라 노후관로 선정과 정비 및 개량사업의 우선순위선정의 객관성을 확보할 수 있으며, 상수도관의 노후도 평가와 정비 및 개량사업의 우선순위선정을 통해 효율적이고 합리적이며 장기적으로 편리한 정비 및 개량사업의 계획을 수립할 수 있고, 상수관로의 효과적이고 체계적인 관리가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

무

Claims

노후관을 따라 회전 및 이동하면서 프로파일을 상기 노후관의 내주면을 따라 나선형으로 감아 제관하는 제관장치에 있어서,

구동수단에 의해 회전하며, 마주하는 한 쌍의 제관프레임의 사이에 개재되어 양측단이 상기 제관프레임에 자유 회전 가능하도록 설치되어 상기 노후관의 내주면을 따라 구름 접촉되는 다수의 롤러로 구성되는 제관부와,

상기 제관부에 설치되며, 상기 제관부를 따라 회전하면서 상기 프로파일의 단부를 접합 고정하는 접합장치부와,

상기 제관프레임에 설치되어 상기 노후관의 형상에 따라 제관이 이루어지도록 돕는 형상유지부를,

포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 노후관 제관용 제관장치.
제1항에 있어서,

상기 형상유지부는,

상기 제관프레임의 일면을 따라 한 쌍의 제1가이드링롤러가 다수개 돌출 설치되고, 상기 한 쌍의 제1가이드링롤러 사이에 설치되어 상기 노후관의 형상에 따라 형상 변경되는 제1가이드바와,

상기 제관프레임의 타면에 설치되되, 상기 롤러 방향을 향하도록 설치되며 한 쌍의 제2가이드롤러가 다수개 설치되고, 상기 한 쌍의 제2가이드링롤러 사이에 설치되어 상기 노후관의 형상에 따라 형상 변경되는 제2가이드바로 구성되는 것을 특징으로 하는 노후관 제관용 제관장치.
노후관의 내부를 조사하고, 구조계산을 통해 재관경을 결정하는 단계;

세정기를 통해 상기 노후관 내 오염물질 및 기타 부착물을 제거하는 전처리단계;

상기 노후관의 내주연을 따라 밀착되도록 부력방지수단을 상기 노후관의 길이 방향을 따라 설치하는 단계;

상기 결정된 재관경에 따라 제관장치를 조립하고, 상기 노후관 내에 설치하는 단계;

상기 제관장치에서 공급되는 프로파일을 제관 압출하여 상기 부력방지수단을 따라 안으로 회전 전진하여 갱생제관을 생성하는 단계;

상기 갱생제관과 상기 노후관의 사이에 관로감지수단을 설치하는 단계;

상기 부력방지수단을 통하여 상기 갱생제관의 중심과 상기 노후관의 중심이 일치하는 상태에서 상기 노후관과 상기 갱생제관의 사이에 충진재가 균일하게 주입되어 고정하는 단계;

상기 갱생제관의 단부를 마무리하는 단계;

상기 관로감지수단을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 노후관의 내부를 조사하는 단계에서,

상기 노후관의 내부를 정밀스캔장비로 노후데이터를 획득하여 상기 노후관의 전체보수 또는 부분보수를 실시할지 판단하는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 부력방지수단은,

상기 노후관의 내측면에 위치하여 체결수단을 통해 설치되는 원호판상과,

상기 원호판상의 원주 방향을 따라 직교 방향으로 설치되는 다수개의 간격지지대로 구성되는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제5항에 있어서,

상기 원호판상은 상기 갱생제관의 상부측과 상기 노후관의 사이에 설치되되,

상기 노후관의 길이 방향을 따라 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 부력방지수단은,

다수개의 4방향연결구를 매개로 원호의 철근이 연결되는 링본체와,

상기 링본체가 상기 노후관의 길이 방향을 따라 배치되고, 상기 각 4방향연결구에 삽입되어 상기 링본체를 연결하는 연결체,

로 구성되는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제7항에 있어서,

상기 링본체는 상기 노후관의 내측면을 따라 밀착 위치될 수 있는 직경으로 제작되는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 프로파일은,

경질의 염화비닐재에 복합안정제를 배합하여 압축 제작되며, 지상의 프로파일드럼으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 관로감지수단은 상기 갱생제관의 원주 방향을 따라 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 관로감지수단은,

유입되는 유량의 총량 및 유출되는 유량을 실시간으로 측정할 수 있는 유량계와, 관로 내의 수압을 실시간으로 측정하는 압력계를 포함하는 누수감지센서와,

상기 갱생제관의 진동을 감지하는 진동센서와,

상기 누수감지센서와 상기 진동센서에 연결 설치되는 유,무선송신부,

를 포함하는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제11항에 있어서,

상기 진동센서는,

광섬유진동센서와 가속도계를 이용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 충진재는,

라텍스를 포함하는 모르타르로 채워지는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제3항에 있어서,

상기 관로감지수단을 통해 누수 여부를 실시간으로 감시하고 데이터를 전송하여 유지 관리하는 단계에서,

유량, 수압, 진동을 측정한 데이터를 상기 유,무선송신부를 통하여 상기 관로감지수단으로부터 실시간으로 수집하고, 수집된 데이터를 바탕으로 미리 저장된 알고리즘들을 이용하여 상기 갱생제관의 모니터링, 분석 및 유지관리를 위하여 분석을 하며, 상기 분석된 결과를 전송하는 웹서버와,

통신을 통하여 상기 웹서버에 접속하여 상기 결과를 출력하는 사용자단말기 및 상기 통신을 통하여 상기 웹서버와 연동하여 상기 상수도 관망의 상수도 관망도를 제공하는 GIS(Geographic Information System)서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생제관방법.
제14항에 있어서,

상기 알고리즘은,

상기 상수도관망의 노후도를 평가하기 위해서 전반적인 관 제원, 매설환경, 수리/수질 사고이력에 대한 자료 및 유압, 수압, 진동 정보가 수집 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노후관 갱생 및 IoT에 기반한 유지관리 방법.