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비굴착 하수관로용 PVC 프로파일 보수재 특성 평가
Characterization of Repairing PVC profile for Trenchless Sewer Pipeline 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.7, 2015년, pp.4977 - 4983  

박준하 (국립공주대학교 건설환경공학부) ,  전상렬 (국립공주대학교 건설환경공학부) ,  이관호 (국립공주대학교 건설환경공학부)

초록
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개착식 공법은 도로의 굴착에 따른 시간과 비용의 증가, 교통통제로 인한 민원발생 및 교통지정체 등 많은 문제점을 발생시키고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 비굴착공법에 사용 가능한 하수관거 보수자재에 대한 실험을 시행하였다. 사용한 재료는 PVC프로파일이며, 국가표준시험 방법을 적용하여 기본 물성 평가를 시행하였다. 본 기술은 SPR(Sekisui Pipe Rehabilitation) 기술에 적용되는 프로파일보다 구조적 안정성이 높고, pipe integrity를 높일 수 있는 SWP(Spirally Wound Pipe)용 프로파일 구조를 적용하였다. 복합안정제의 함량을 5 phr을 이용하여 배합을 하였다. 시험 결과 복합안정제와 충격보강제를 투입한 경우에도 인장강도, 충격강도 및 연화온도가 표준의 물성을 만족함을 알 수 있었고, 가공시 부하가 없이 가공할 수 있었다. 접착 수지로 단부마감을 한 프로파일은 같은 압력에서 누수가 발생하지 않았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The full depth excavation induces couple of technical and social problems like increase of construction cost and time for excavation and backfill, increase of public complains and delay of traffic, and so force. In order to overcome these problems, lots of laboratory tests were carried out for sewer...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 진입각도의 차이로 인해 프로파일이 뒤틀리게 연결되면서 main lock과 sub lock이 연결된 부분이 뒤틀리면서 누수가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 프로파일의 뒤틀림을 막아 누수를 방지할 수 있도록 steel 보강재를 삽입하여 프로파일의 연결 integrity를 확보할 수 있도록 하였다. 보강재는 제관하는 관거의 크기에 따라 Table 5와 같이 형상을 다르게 하였다.
  • 본 연구에서는 나선형 제관(Spiral wound pipe) 방식의 PVC제관 보수재에 관한 것으로 시험배합을 통해 제관에 적합한 PVC프로파일 물성을 연구하고, PVC 스트립 디자인의 개선으로 locking system design, 강성 보강용 스틸구조 디자인의 설계를 수행한다. 또한 개선된 보수재는 향후 물성시험을 통해 현장시험시공시 실무에 사용할 수 있는 근거를 제시하고자 한다.
  • 라이닝 프로파일이란, 보수가 필요한 기설 하수관로 내에서 보수/보강이 필요한 부분에 프로파일을 관과 일체화 시키면서 제관을 실시하는 것으로 프로파일의 형상은 기설 관로의 단면 형상 또는 단면의 크기 등에 따라 변경되는 특징을 지니고 있다. 본 연구에서는 강도를 복원하면서 갱생을 하는 스트립에 관한 장간의 modulus와 체결의 일체성을 확보하기 위한 연구를 수행하는 것으로써, 스틸보강재에 의해 지지되면서 강성을 확보하는 프로파일을 고려하였다. 즉, 일반적인 강성의 formulation에 의한 프로파일 제작을 하였으며 이는 프로파일 설치후 충진 모르타르와 일체화 되어 내하성능을 증진시키는 공법의 특성이 있기 때문에 가능하고, modulus가 너무 높을 경우 충격에 의해 파괴가 일어날 수 있으므로 Table 3의 배합에 의한 프로파일 제작으로 유연성이 높은 프로파일을 적용하게 되었다.
  • 본 연구에서는 나선형 제관(Spiral wound pipe) 방식의 PVC제관 보수재에 관한 것으로 시험배합을 통해 제관에 적합한 PVC프로파일 물성을 연구하고, PVC 스트립 디자인의 개선으로 locking system design, 강성 보강용 스틸구조 디자인의 설계를 수행한다. 또한 개선된 보수재는 향후 물성시험을 통해 현장시험시공시 실무에 사용할 수 있는 근거를 제시하고자 한다.
  • 본 연구의 주된 목적은 프로파일의 locking system 개발에 관한 것으로 기존의 프로파일 locking system을 개선하여 체결의 integrity를 높이고자 하였다. 기존에 사용되는 체결장치는 mechanical locking system이 주로 사용되어 왔고, 체결이 간단히 이루어지고 시간이 짧다는 장점은 있지만 spiral 공급에 의한 shear stress에 의해 체결이 이탈되는 단점과 누수가 일어날 수 있다는 단점이 존재하였다.
  • 사용 가능한 보수재는 공법의 종류에 따라 바뀌기 때문에 공법 별로 가능성을 살펴보았다. 변형관 삽입 공법(Lining with continuous pipe)은 변형관의 삽입시 기존의 열경화성 수지가 아닌 열가소성 수지의 연성(flexibility)을 활용하는 공법으로 주로 연성이 좋은 PE 수지가 가장 널리 사용되고 있으며 가끔 PP 또는 PVC 수지가 사용되기도 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비굴착 공법은 어떤 용도로 적용되었는가? 다양한 개선 공법 중 특히 비굴착(trenchless) 공법은 많은 사회적 비용을 절감할 수 있도록 하여 주었다. 비굴착 공법은 가스관, 수도관과 같은 압력관 갱생과 저압 및중력의 하수관거 갱생에 적용되었다. 초기의 단순한 갱생 에서 상당한 기간의 현장 적용 연구 및 시행에 따라 현재는 연속관 삽입, 변형관 삽입에 의한 close fit 공법, 현장 경화관(cured in place pipe, CIPP), discrete 관 삽입에 의한 추진공법, 나선 회전 제관 공법 등이 사용되고 있다.
비굴착 공법은 현재 어떠한 공법으로 사용되고 있는가? 비굴착 공법은 가스관, 수도관과 같은 압력관 갱생과 저압 및중력의 하수관거 갱생에 적용되었다. 초기의 단순한 갱생 에서 상당한 기간의 현장 적용 연구 및 시행에 따라 현재는 연속관 삽입, 변형관 삽입에 의한 close fit 공법, 현장 경화관(cured in place pipe, CIPP), discrete 관 삽입에 의한 추진공법, 나선 회전 제관 공법 등이 사용되고 있다. 하수 관거의 보수길이에 따라 부분 보수, 전체보수 등의 보수 공법이 선택되어 시행하도록 되어 있다.
영국에서 하수관 거의 갱생에 대한 기술 개발이 이루어진 배경은 무엇인가? 우리나라에서 사회 간접자본의 대표적인 구조물 (infrastructure)인 하수관거의 설계 수명이 지정되어 있으나, 하수관거가 사용되는 조건에 따라 설계 수명을 채우지 못하는 경우가 발생하고 있다. 이러한 하수관거를 개선(renovation)하기 위하여 전면 굴착에 의한 하수관거 교체, 파쇄공법, 연속관 삽입 공법 등 다양한 기술의 발전과 시행이 이루어 졌다. 하지만 이러한 공법은 모두 땅을 파서 시공하는 개착 공법으로 개착 및 굴착에 따른 많은 시간과 비용 및 시공 시 교통 통제 및 불편에 따른 민원 발생 등의 수많은 단점이 발생한 바 있다. 이러한 문제점을 인지한 후 하수관거 선진국인 영국에서 하수관 거의 갱생에 대한 기술 개발이 이루어 졌고, 1980년대 후반 국내에 기술이 도입되기 시작하였으며, 국내에 적용되기 시작한 하수관거 갱생(rehabilitation) 공법은 상기의 여러 문제들을 개선할 수 있도록 하여 발전기를 맞이하게 되었다[1][2].
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참고문헌 (5)

  1. Korea Institute of Civil Engineering (2001), Research on Development of Repairing Technology for Underground Facilities, Report, pp. 35-49 

  2. Song, H.M., Kim, S.H, Lee, K.C. and Jeong, C.K. (1999), "A Study on the Cost Anlaysis for No-Dig Sewer Rehabilitation", Korean Society of Environmental Engineers, Fall Conference (1), pp. 183-184 

  3. Ministry of Environment (2005), Front Rebuilding Process using High Viscosity Mortal of Vinyl Chloride, Special Canning, and Filling Facility, New Environmental Technology, pp. 75-90 

  4. Jo, J.I., Song, H.M. and Kim, Y.T. (2006), "Application of Trenchless Pipe Lining System by Close-Fit Pipe Lining", Korean Society of Water and Wastewater, Fall Conference, B-1, pp. 6 

  5. Choi, S.Y., Lee, S.W., Kim, Y.G., and Yun, K.K. (2006), "Field Application of New Trenchless Process for Sewer Pipe", 2006 Conference, Korean Society of Civil Engineers, pp. 3611-3614. 

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