본 연구는 미래지향적인 첨단하수관 처리 시스템 구축을 위한 연구의 일환으로 우주․항공․선박 분야에서 널리 쓰여지고 있고, 최근 건설산업분야에서 첨단신소재로 각광 받고 있는 반영구적 재료인 폴리머 복합재료들을 이용한 맨홀, 관거 및 이들의 접합기술 개발을 목표로 하였다.

하수도 관거 자재 개발이라는 전체적 목표를 달성하기 위하여 맨홀 개발팀, 내식성 관거 개발팀, 접합기술 개발팀을 구성하여, 1차년도에는 고강도이며 내충격성이 우수한 반영구적 첨단 신소재인 MMA개질 UP수지를 활용한 폴리머 복합소재를 개발하여 이에 대한 기초물성을 구명하였으며, 2차년도에는 제품형상디자인과 개발된 소재를 이용하여 축소모형 시작품 제작과 함께 이에 대한 구조해석을 통하여 제품단면을 결정하였으며, 최종 3차년도에는 실물크기 시작품을 제작하여 현장시공 및 경제성 분석을 통하여 하수관망 시스템 구축에 필요한 관련기술을 개발하였다.

강화플라스틱하수관은 원심력에 의해 성형시켜 제조하는 것으로 내․외면은 고탄성의 GFRP층, 중심부는 강성인 폴리머 모르타르 층으로 구성된 샌드위치형식의 구조이며, 접합관은 하수관과 동일한 소재와 공법으로 제조하여 1차적인 수밀은 고무링에 의하고 2차적인 수밀은 하수관과 소켓사이에 주입된 폴리머 복합소재에 이루어져 완벽한 수밀을 보장할 수 있다.

 

또한 맨홀은 원심 및 진동다짐방식에 의해 제작되며 하부구체, 연직구체, 경사구체, 조정링 및 상부구체로 구성되어 현장에서 간단히 조립할 수 있는 프리캐스트 제품이다. 개발된 제품의 특징은 다음과 같다.

 

<강화플라스틱 복합관>

- 저점도 및 고성능 결합재에 의한 20～30%의 재료비 절감효과
- 중심부 폴리머 모르타르 성형시 단유리섬유의 혼입에 의한 관체의 내충격성 및 압축강도 유지율 향상(와인딩 공법 유리섬유 복합관의 2배)
- 내․외 GFRP보강층이나 중심부 폴리머 모르타르의 두께 및 이에 혼입하는 유리섬유의 조절을 통하여 다양한 강도를 갖는 제품 제조
- 원심력하에서 연속작업이 가능하고, 조기강도 발현성이 우수하여 작업효율 증대
- 단유리섬유에 의한 계면에서의 부착면적 증대와 원심력에 의한 다짐효과로 GFRP층과 폴리머 모르타르층 사이의 계면분리현상 방지
- 치밀한 샌드위치 구조형식으로서 외압강도 및 휨강성이 높고, 내충격성 우수
- 내약품성 및 동결융해 저항성 우수

 

<폴리머 콘크리트 맨홀>
- 기존 시멘트 콘크리트 맨홀에 비해 내약품성이 뛰어나고, PE맨홀에 비해 고강도이기 때문에 도로, 해안, 간척지, 공업단지 등 구조적, 환경적으로 열악한 조건에서도 사용가능하며, 반영구적 수명 보장
- 하수에 함유된 유기물, 단백질 및 기타 황화물이 혐기성 상태에서 분해․생성되는 황화수소(H2S)에 대한 저항성 우수
- 저점도의 수지의 사용으로 작업성이 개선되어 얇은 두께의 성형몰드내에서도 공극이 작은 내외면 성형
- 고강도이므로 단면두께를 시멘트 콘크리트 맨홀의 1/5 정도로 축소
- 단면두께가 얇아 현장에서 천공이 용이하여 분지관 설치 간편
- 경량으로 운반, 설치 및 시공 용이

 

<폴리머 주입식 접합관>
- 접합관의 수밀성은 1차적으로 압착된 수밀고무링, 2차적으로 관체와 소켓사이에 주입되는 폴리머 복합소재가 담당하므로 완벽한 수밀성 보장
- 접합방식의 주류를 이루고 있는 기존의 소켓방식에 비해 고무링의 노후나, 압착에 의한 누수의 우려가 전혀 없음
- 접착력이 강한 폴리머 복합소재를 소켓과 관거사이에 주입함으로 관의 이완이나 탈락에 대한 저항성 우수
- 내약품성 및 동결융해저항성 등 내구성이 우수하여 반영구적 수명 보장

본 연구에서 개발된 MMA개질 폴리머 복합소재를 이용한 차세대 하수관로용 제품은 하수관, 이음관, 맨홀 등이 하나의 시스템으로 구성되어 있으며, 내약품성 및 내동결융해성이 뛰어나고, 내충격성이 우수하여 자체 방수성 취약, 부식이나 노화에 의한 성능저하, 구조적인 파괴와 접착부의 누수에 의한 지하환경오염, 지하수 등 불명