상하수관거 비굴착 전체 보수를 위한 저온경화형 수지 개발에 관한 연구

Abstract

최근 상․하수관거 비 굴착 전체 보수공법의 적용이 매우 활발하게 이루어지고 있으며 경년에 따른 기존 보수공법 보강재의 박락 발생 문제가 심각하여 새로운 공법과 재료의 개발이 절실하게 필요한 시점이다. 특히, 상․하수관거 비굴착 보수공사는 굴착 보수공사 비용의 약 65∼80%(부분 파손)정도에 불과하여 매우 경제적이며, 우리나라도 기존 상․하수관거 Stock의 노후화에 따른 유지관리 시기에 접어들어 그 사회적 수요는 매우 크다 할 수 있다. 이와 같이 사회․환경적으로 상․하수관거 비굴착 보수기술에 대한 관심이 고조되고 있는 상황에 발맞춰 선진외국기술의 무분별한 도입보다는 국내 환경에 적합한 기술개발이 절실히 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 기존 재료의 단점을 보완한, 국내 실정에 적합한 사용재료의 개발을 위해 저온경화성, 내약품성, 내마모성 등이 뛰어난 것으로 알려진 MMA 모노머에 UP를 각각 10, 20, 30%를 혼입한 수지의 점도 및 가사시간, 경화시간 등의 변화를 검토하여 최적배합을 도출하고 이를 통해 개발된 재료의 작업성, 역학적 성능 및 장기내구성을 평가하였으며, 그 실험결과는 다음과 같다.

1) 상․하수관거의 내부온도는 동절기에 약 0～5℃, 춘․추계 약 10～15℃, 하절기 20～25℃로 기본배합 MMA 30%(M30)의 배합에서 동절기의 경우 BPO를 0.5% 사용하는 경우 DMA의 사용범위는 0.2～0.5%, 춘․추계는 BPO를 0.3% 사용하는 경우 DMA의 사용범위는 0.4～0.5%, 하절기의 경우 BPO 0.3% 사용하는 경우 DMA의 사용범위는 0.3～0.5%가 적절한 것으로 나타났다.

2) MMA 혼입에 따라 점도는 감소하였으며, 함침이나 작업조건에 따라 점도를 조절해야 할 것으로 판단된다. 함침에 적합한 수지의 점도는 UP 60∼70%, MMA 10%∼40%일 때 사용가능하며, 최적 수지 배합은 MMA 30%(경화제 0.5%)으로 확인되었다. 가사 및 경화시간 또한, MMA 30%(경화제 0.5%)일 때 최적의 작업성을 갖는 것으로 나타났다.

3) 수축, 변형의 경시변화에 있어서 DMA의 함유량이 증가할수록 수축률도 증가하는 경향을 보였으며, UP의 사용으로 수축저감의 효과가 있었음을 확인 할 수 있었다. 또한 MMA 혼입량과 개시제 및 촉진제의 양이 증가할수록 강도가 높은 것으로 나타났으며, 유해성분 용출에서 화학적으로 안전성이 확인되었다.

4) 수지를 적용한 보강재의 성능평가 결과 MMA 혼입양이 증가할수록 강도 및 탄성율이 높게 나타났으며 개시제 및 촉진제가 0.5%일 때 강도가 가장 높다는 것을 알 수 있었다.

5) 내약품성의 경우 가장 열악한 환경인 황산 10%용액에서 침지한 이후 측정한 결과 값이 초기 휨 탄성율 보다 약 -5.1%의 감소한 것으로 나타나 내화학 저항성에 우수한 것을 알 수 있었다. 장기 휨 크리프계수에서 5,000시간 처짐을 측정한 결과로부터 50년의 안전성을 예측한 결과 동일한 시료의 초기 휨탄성율 대비 약 52.3%로 보강재의 크리프 특성과 장기내구성능이 매우 우수하다고 사료된다.