초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 전체 연구의 최종 목표는 광센서 및 방식전위 센서, 관 내부유체 상태 분석 유도초음파 센서 시스템 및 이를 결합한 스마트파이프를 노후도 분석 결과와 향후 누수/파손 등 물리적 상태 변화와 관내 수질상태 변화를 예측 및 대응 방안을 제시 할 수 있는 스마트파이프 운영 시스템을 개발하는 것임.

◼ 전체 내용
○ 센서 결합형으로 내구성과 신뢰성이 향상된 스마트파이프 설계 및 개발
▶ 내진‧내침하성, 내부식성 및 장수명 우수 파이프 개발
▶ 유도초음파 센서

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 전체 연구의 최종 목표는 광센서 및 방식전위 센서, 관 내부유체 상태 분석 유도초음파 센서 시스템 및 이를 결합한 스마트파이프를 노후도 분석 결과와 향후 누수/파손 등 물리적 상태 변화와 관내 수질상태 변화를 예측 및 대응 방안을 제시 할 수 있는 스마트파이프 운영 시스템을 개발하는 것임.

◼ 전체 내용
○ 센서 결합형으로 내구성과 신뢰성이 향상된 스마트파이프 설계 및 개발
▶ 내진‧내침하성, 내부식성 및 장수명 우수 파이프 개발
▶ 유도초음파 센서, 이음부 누수감지 스마트파이프 개발
▶ 광센서+방식전위 측정 센서 스마트파이프 개발
▶ 테스트베드 운영 및 최적화 지원
○ 센서 부착이 가능한 파이프 및 기계적 연결구 개발
▶ 편향각 확대 이형관 개발
▶ 이탈 저항성 향상 연결구 개발
▶ 테스트베드 운영 및 최적화 지원
○ 스마트파이프 성능 및 관련 인‧검증 확보
▶ 센서 결합형 스마트파이프 관련 성능 목표 검토
▶ 공인기관 시험성적서 취득 및 기술 인증 획득

◼ 1단계
❏ 목표
○ 파이프 코팅 관련 문헌자료 및 폴레에틸렌 소재 기초 분석
○ 개질 폴리에틸렌 활용 화학적 내면 코팅방법 개발
○ 내구성 및 신뢰성 향상을 위한 스마트파이프 부속 개발
○ PFP 관의 장수명 평가 시험 진행 (수명 50년 이상 확보)
○ 기존 상하수도관의 내진‧내침하성 관련 조사 및 염소 내부식성 기초 연구
○ 기계적 이중 관 확대 공정을 통한 수구 형성 기술 개발
○ PFP 관의 내진성 관련 공인기관 시험
○ 센서 부착 방법 도출 및 부착 시험 진행
○ 파이프 내침하성 및 내부식성 향상 기술 개발
❏ 내용
- 개질 폴리에틸렌 활용 화학적 내면 코팅 수도관 개발
- 개질 폴리에틸렌 활용 화학적 코팅 수도관에 대한 관의 장수명 평가 진행
- 기계적 이중 관 확대 공정을 통한 수구 형성
- 이탈 저항성을 향상시킨 수도관 연결구 개발
- 이탈 저항성 향상 기술이 적용된 연결구을 적용한 수도관에 대한 내진성 시험 진행
- 초음파, 광센서, 방식전위센서 부착 및 데이터로거 거치 방법 연구 및 부착
- 데이터로거 거치 방법 검토(맨홀형, 매립형, 오픈형)
- 센서 결합형 스마트파이프 관련 성능목표 목록 검토
- 개발 기술 관련 공인기관 시험 및 기술 인증 종류, 절차 등

◼ 2단계
❏ 목표
○ 센서 결합형 스마트파이프 시작품 제작
○ 편향 각도 확대 이형관 개발
○ 테스트베드 현장 실증 및 최적화 기술 개발
○ 파이프 성능 관련 기술 인‧검증 수행
○ 테스트베드 운영 및 성능 최적화 완료
○ 모든 성능목표 관련 공인기관 성적서 취득 및 기술 인증 획득
❏ 내용
- 내진‧내침하성 내부식성 및 장수명 관련 기술 적용 센서 결합형 스마트파이프 시작품 제작
- 센서 결합형 스마트파이프 테스트베드 진행
⋅ 테스트베드 시공 완료 후 센서 데이터 수신 부를 통하여 수집된 데이터를 이용, 자가진단이 가능한 스마트파이프 시스템 운영 및 실험 진행
‧ 매설된 스마트파이프를 주기적으로 모니터링 하여 관리 편의성, 센서 정확성 등 확인
‧ 통합 관리 시스템의 전체적인 운영 및 운영 시나리오를 이용하여 안정성 및 정확도 검증
- 편향 각도 확대 이형관 개발 (90˚, 45˚, 22˚, 11˚)
- 테스트베드 운영 및 성능 최적화 지원
- 모든 성능목표 관련 공인기관 시험성적서 취득 완료 및 정리
- 추가적인 기술 인증 획득

◼ 해당 연도
❏ 목표
○ 센서 결합 스마트파이프 시작품 제작
○ 센서 결합 스마트파이프 관의 물리·화학적 성능 인·검증
❏ 내용
- PFP 관의 장수명 평가 완료 (수명 50년 이상 확보)
- 광센서가 삽입된 PFP 관의 구조해석 (관 및 연결부 상세 해석)
- 편향 각도 확대 이형관 개발 및 광센서 부착 (90˚, 45˚, 22˚, 11˚)
- 방식전위 센서 부착 전용, 부속 개발
- 통합플랫폼 거치 방법 연구 (설치형 or 부착형)
- 센서 결합형 스마트파이프 시제품 제작
- 광센서 삽입 시제품 공인기관 시험 (누수저항성, 내진, 용출)
- 스마트파이프 시작품 내침하성 시험 수행
- 테스트베드 운영 및 성능 최적화 지원

□ 연구개발성과
○ 상하수도 분야의 저에너지 고효율 기술 및 자재 발전을 위해 자가진단 및 상태감시 기능 센서 시스템 장치가 결합된 스마트파이프를 개발하고, 테스트베드 운영 및 기술 인증, 검증을 수행함.
○ 폴리에틸렌 소재를 활용하여 코팅 강관을 개발하고, 관 이음부와 접합부의 안정성 및 내구성을 기존 기술 대비 향상시킬 것임.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 활용계획
(1) 상하수도 저에너지 고효율 시스템 관리 분야
(2) 상하수도 핵심기술 및 기자재 개발 분야
(3) 수질 측정 분야
(4) 상하수도 시스템 자가진단 알고리즘 개발 및 모니터링 관련 분야
(5) 스마트파이프(관로) 분야
(6) 상하수도관 내진 및 내침하성, 부식성 등의 내구성 관련 분야
○ 기대효과
(1) 자가진단 및 상태 감시가 가능한 센서를 가스관 등 다른 산업에도 적용이 가능하므로 기술의 확산 효과를 기대함.
(2) 스마트파이프 개발로 관로에 문제 발생 시에 선제적으로 대응이 가능하며, 기존 수도관 대비 공사비용 및 공사 기간을 감소시킬 수 있음.
(3) 각 지자체에서 담당하는 수도 관련 인프라 수준이 향상됨으로써, 국민들의 건강과 생활수준에 큰 영향을 미치는 수돗물의 품질이 크게 향상될 것으로 기대함.
(4) 스마트파이프가 매설되면, 센서를 통하여 발견한 관로 이상을 확인하기 위한 인원이 필요하게 되므로 일자리 창출이 발생함.
(5) 내면 폴리에틸렌 코팅을 기계적 방식 대신, 화학적 방식을 사용하여 코팅을 진행하여 VOCs 저감 및 분진 저감으로 기존 수도관 대비 환경 친화적 제품임.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1.1 연구개발 목표 ... 8
• 1.2 연구개발 배경 및 필요성 ... 9
• 1.3 연구개발 핵심내용 ... 15
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 17
• 2.1 2단계 1차년도 [주관연구기관_(주)코팅코리아] ... 17
• 2.2 2단계 1차년도 [위탁연구개발기관_(재)한국계면공학연구소] ... 99
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 105
• 3.1 연구수행 결과 ... 105
• 3.2 연구개발비 사용실적 ... 107
• 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 109
• 4.1 연구개발 목표 및 내용 ... 109
• 4.2 연구개발 추진 전략 ... 123
• 4.3 연구개발 일정 및 기대성과 ... 126
• 4.4 연구개발비 사용 계획 ... 129
• 4.5 사업화 추진 계획 ... 131
• 4.6 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 136
• 끝페이지 ... 164