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화제의 기업 PPI평화

PPI평화, 미국 코넬대와 파이프 내진 성능 공동연구
전 세계 지진의 95% 이상 견디는 아피즈 수도관 개발
(APPIZ)

지진유도 지반변형에 의한 대규모 지반균열시험에도 끄떡없어
2년간 총 3단계에 걸쳐 테스트…AWWA·아메리칸워터 등 관계자 참관


▲ 이종호 PPI평화 회장과 미국 법인장 이혜정 이사의 기념촬영 모습.

지구상 모든 지진에 95% 이상 견딜 수 있는 수도관이 개발됐다. PPI평화(www.ppinet.co.kr·회장 이종호)는 미국 코넬대학교와 공동으로 지진에 강한 파이프를 연구한 끝에 지구상 모든 지진에 95% 이상 안전한 ‘아피즈(APPIZ)’ 수도관을 개발하는 데 성공했다. 이는 규모 7.1의 웬만한 강진에도 변형되지 않는 수준이다.

PPI평화와 코넬대는 아피즈(APPIZ) 수도관의 내진(耐震) 성능을 알아보기 위해 ‘내진 성능 공동개발 프로젝트’에 착수, ‘지진 유도 지반변형에 의한 아피즈(APPIZ) 수도관의 성능 평가’를 수행했다.

2017년 2월부터 2019년 1월까지 2년간 총 세 단계에 걸쳐 각종 시험을 진행한 결과, 아피즈(APPIZ) 수도관은 지구상 모든 지진의 95% 이상을 견딜 수 있는 성능을 가지고 있음이 밝혀졌다. 코넬대는 이미 일본의 구보타(KUBOTA)와 캐나다의 IPEX, 미국의 US PIPE 등 배관 분야 글로벌 대기업들이 내진 성능 평가를 진행했던 곳으로 파이프 내진 성능 평가와 관련하여 세계적인 권위를 인정받고 있는 기관이다. 이번 시험은 세계 최고의 평가기관으로부터 성능을 인정받았다는 데 의의가 있다.

2017년 2월∼2019년 1월 3단계 걸쳐 테스트 진행

PPI평화가 내진용 수도관을 개발하게 된 건 지난 2016년과 2017년 경주와 포항에서 지진이 연이어 터지며 우리나라가 더 이상 지진으로부터 안전한 국가가 아니라는 것을 확인하면서 부터다. 지진이 발생하면 지반이 흔들리며 상수관로가 터지기 쉽고 상수관로가 터지면 식수 공급이 끊겨 버린다. 2018년 일본 시네마현, 훗카이도 등의 지진을 통해 우리는 단수의 고통이 얼마나 끔찍한지 목격했다.

그리하여 탄생한 아피즈(APPIZ) 수도관은 폴리아크릴러버 공중합체(Poly acryl rubber copolymer)를 소재로 하여 기존 일반 PVC 소재 대비 인장강도, 낙추충격강도, 장기내수압 등 물성을 혁신적으로 높였다. 과거 미국수도협회(AWWA)의 파이프 성능 테스트에서도 녹슬지 않는 100년 수명을 검증받은 바 있다.


▲ 대규모 지반균열시험을 위해 테스트 박스 내에 아피즈 수도관을 매립한 후 각종 센서를 설치한 사진.

이번 내진 성능 평가는 총 3단계에 걸쳐 진행됐다. 1단계에서 파이프라인 시험의 준비 및 자체 내구성을 시험했고, 2단계에서 파이프라인을 당기거나 압축하고 누르는 등 외부의 힘에 얼마나 견디는지를 시험했다. 3단계에서는 파이프라인을 땅 속에 매립 후 물을 채우고 수압을 건 상태에서 파이프라인 옆 방향에서 지반 균열을 일으켰을 때 얼마나 버티는지를 알아봤다.

지진에너지 흡수해 지반 변형의 95% 수용 가능

PPI평화는 아피즈(APPIZ) 수도관이 특히 이 3단계 시험인 ‘대규모 지반균열시험(Fault Rupture Simulation)’에서 16.2인치(약 41㎝)를 견뎌냈다고 밝혔다. 이 시험은 상수도관을 깊이 2.3m, 폭 3.2m, 총길이 12m의 지반에 매립 후 5.6㎏f/㎠의 압력을 가한 상태에서 분당 2인치씩 지반을 분리시켜 수도관이 어느 정도까지 견딜 수 있는지를 확인하는 시험이다.

실험 결과 아피즈(APPIZ) 수도관은 외부에서 힘이 가해지자 처음 설치한 것보다 1.9%가량 늘어나면서 지진에너지를 흡수, 지반 변형의 95%를 수용했다. 이는 진도 5.7∼7.1에 해당하는 강진에서도 95%의 확률로 살아날 수 있다는 의미이다. 코넬대에서는 보통 최종 결과가 80% 이상이 나오면 우수한 제품으로 평가한다.


▲ PPI평화의 ‘아피즈(APPIZ) 수도관’은 4-점 굽힘 시험에서 673㎜의 최대 변위(누른 지점 기준)에도 파괴되지 않고 누수가 발생하지 않는 것으로 나타났다.

아피즈(APPIZ) 수도관은 대규모 지반균열시험에 앞서 시행된 매립배관균열 시험에서도 △관로를 양쪽 끝에서 압착하는 압축시험 △관로를 활처럼 휘는 4-점 굽힘 시험 △관로를 매립한 후 실시하는 축 방향 당김시험 등의 시험을 통과했다. 특히 4-점 굽힘 시험에서, 코넬대가 지금까지 테스트한 설비 중 아피즈(APPIZ) 수도관이 유일하게 누수와 파괴가 없는 수도관으로 나타났다.

대규모 지반균혈시험은 PPI평화와 코넬대 관계자를 비롯하여 캘리포니아 주정부 관계자, 미국수도협회(AWWA) 아시아 지역 관계자, 아메리칸워터(미국 수돗물 공급 1위 기업) 관계자 등 여러 전문가가 참관한 가운데 진행됐다. 아피즈(APPIZ) 수도관이 최종 테스트를 통과하자 모든 참석자들은 탄성을 지르며 PPI관계자에게 박수갈채를 보냈다.


▲ 대규모 지반균열시험 완료 후 모든 참관자들이 아피즈 수도관의 성능을 인정하며 박수를 보내고 있다.

테스트 책임자였던 코넬대의 오루크(Thomas D. O’Rourke) 교수는 “아피즈 수도관은 매우 우수한 물성을 가지고 있어 향후 지구에서 발생할 수 있는 모든 지진에서 95% 이상으로 살아남을 수 있는 우수한 내진용 상수관임이 오늘의 테스트로 명확히 증명됐다”라고 엄지를 치켜세웠다.


▲ 코넬대학교 오루크 교수가 성공적인 테스트를 축하하는 모습.

이종호 PPI평화 대표는 “아피즈 수도관은 뉴질랜드 켄터베리 지역을 강타해 GDP의 20%에 달하는 피해를 발생시킨 규모 5.7∼7.1의 강진에서도 95%의 성능을 구현하는 내구성을 자랑한다”면서 “국내외에서 지진 발생 시 아피즈(APPIZ)가 수도관 안전에 크게 기여할 것이다”라고 말했다.

[동지영 기자]

[『워터저널』 2019년 3월호에 게재]