"Pig Me Up"의 두 판 사이의 차이

2019년 12월 19일 (목) 05:06 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 관세척용 올챙이형 다기능 피그에 관한 연구

영문 : A Study on the Tadpole-type Pig for Cleaning the Water Supply Pipe

과제 팀명

Pig Me Up

지도교수

장서일 교수님

개발기간

2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20168900** 이**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20168900** 강**

서울시립대학교 환경공학부 20168900** 장**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

세관공법 중 피그세척에 사용되는 피그의 형태 개발 및 노후화된 수도관은 적수 등의 사고를 일으킬 가능성이 있으므로 노후관의 교체나 갱생은 필수적이다. 본 과제는 노후화된 수도관의 갱생을 위해 피그세척방법을 선정하였다. 기존 피그에서 문제점으로 제기되는 곡관부 주행력을 개선하고, 약품주입기능을 추가하며 브러시 등의 유닛을 탈부착할 수 있는 피그를 개발하여 보다 효율적이고 경제적으로 노후 상수도관의 사고를 예방하고 그 기능을 복원하며 더 나아가 상수도관의 정기적 세척에 사용하여 최종적으로 소비자에게 더 높은 양질의 물을 공급하는 것을 목적으로 한다.

개발 과제의 배경 및 효과

최근, 노후 상수도관으로 인한 사고가 잇달아 발생하였다. 먼저 5월 30일경, 인천시 영종지역 등 공촌정수장 수계 내에서 적수 문제가 발생하였다. 해당 수질 사고는 수계 전환 과정에서 밸브를 급하게 개방하며 관내 유속이 2배 이상 증가하여 관내 침전물이 떠올라 발생한 것으로 밝혀졌다. 6월 20일경에는 서울시 영등포구 문래동 지역에서 적수발생 민원이 6건 접수되었으며, 그 중 3곳에서 기준보다 높은 탁도가 검출되었다. 해당 수질 사고의 원인은 노후 상수도관으로 밝혀졌으며, 이는 영등포구청역~도림교 사이의 관으로 73년 부설하여 47년이 경과한 관이었다.
위의 수돗물 적수사태에서 미루어 볼 수 있듯, 상수도관의 노후화는 수돗물 품질의 신뢰성 저하 및 사고 발생 시 대규모 단수를 유발하기 때문에 사회적, 경제적으로 큰 영향을 미친다. 노후화된 상수도관으로 인한 사고를 방지하고, 그 기능을 복원하는 모든 행위를 개량이라고 한다. 개량 중에서도 갱생은 기존의 상수도관을 세관 및 보강과정을 통해 그 기능을 복원하는 방법이다. 본 설계는 세관공법 중 피그세척에 사용되는 피그의 개선을 통해 보다 효율적이고 경제적으로 노후 상수도관의 사고를 예방하고 그 기능을 복원하는 것을 목표로 한다.

상수도관의 적수 발생 원인으로 꼽히는 강관 내부 부식물질을 제거함으로써 적수 발생을 예방할 수 있으며, 상수도관 갱생을 통해 노후화된 관의 기능을 개선하고, 개량공사보다 경제적인 시공비로 보다 오래 사용할 수 있다. 또한 기존 피그의 사용에서 우려되는 문제점인 곡관부의 막힘 문제를 해결하여 곡관, T자관 등에서 원활한 사용을 기대할 수 있다. 더불어 피그의 다기능화를 통해 피그가 수행하는 역할을 관 내 생물막 및 스케일 제거에 한정짓지 않고 그 역할을 확장할 수 있다.

개발 과제의 목표와 내용

다음과 같은 사항을 통하여 기존 피그의 성능을 개선하는 것을 목표로 한다.

첫째, 각 관로의 특성을 고려할 수 있는 형태로 제작한다. 관로별 특성에 적합한 유닛을 몸체에 장착하여 해당 피그를 광범위한 관로에 사용할 수 있도록 설계한다. 둘째, 기존 피그 형태보다 곡관부에서의 진행을 향상시킨다. 헤드부의 모양을 변형하여 곡관부의 관벽에 접촉 시 진행방향이 변경되도록 제작한다. 이 때 스케일 층 사이로의 침투에 원형보다 저항을 적게 받는 형태로 선정한다. 또한 피그 몸체가 곡선형태로 굽어지게 하여 곡면에서 피그가 부드럽게 지나갈 수 있도록 한다. 셋째, 피그를 통한 물리적 세척과 더불어 약품주입을 동시에 수행할 수 있게 제작한다. 피스톤 형식을 적용하여 피그 후단에서 약품을 관 내벽에 도포할 수 있도록 한다.

관련 기술의 현황

State of art

국내에서는 ‘고경도 스케일 제거를 위한 배관용 피그’(1999년 라위출 출원)에서 피그 몸체에 금속핀을 박아 스케일을 제거에 용이하도록 하였다. ‘배관 내부의 스케일을 제거하는 폴리 피그’(2004년 윤경탁 출원)에서 나선형 피그 몸체로 회전력을 부여하여 스케일 제거 효율을 높였다. ‘피그를 이용한 배관 내면의 세정방법 및 그 장치’(2008년 강영철 출원)에서 와이어를 통해 폐색된 피그를 회수하는 과정을 개발하였다. ‘배관 세척용 피그’(2014년 삼성중공업 주식회사 출원)에서 추진체 축의 블레이드에 브러쉬를 장착한 형태를 개발하였다. ‘관로세척장치’(2016년 권오진 출원)‘에서 세척수단을 선택할 수 있는 피그를 개발하였다. 배관 세척용 피그 및 피깅 시스템’(2017년 삼성중공업 출원)에서 스케일이 유입홀로 유입되고 세척수만 배출홀로 배출되는 시스템을 개발하였다. ‘배관 클리닝용 피그’(2019년 주식회사 탑스 출원)의 개발로 배관의 내주면과 밀착력을 높여 세척 효과를 향상시켰다.

해외에서는 ‘Cleaning pig’(미국, 2012년 Patrik Rosen Hubert Linder Frank Fielers 출원)에서 피그 몸체에 흡입구가 있고 칼라와 바퀴로 구성된 피그를 개발하였다. ‘Pipeline pigs’(미국, 2013년 John Phipps 출원)에서 위치 확인용 피그인 인텔리전트 피그와 파이프 청소용 피그를 연결하고, 펌핑 유닛 기계를 통하여 유체흐름과 압력을 컨트롤해 곡관부에서의 적용성을 높였다. ‘Pipeline cleaning pig with self-energizing diagonally oriented scrapers’(미국, 2014년 Rick D. Pruett William J. Rankin 출원)에서 스크레이퍼와 피그를 결합시켜 대각으로 향한 스크레이퍼가 자체적으로 작동하는 형태를 개발했다. ‘Chemical pigging apparatus for pipelines’(미국, 2014년 Ahmd Abdallah Al-Jassem Qanaei 출원)에서 피스톤 누름을 통해 디스펜싱 팁으로 화학 물질이 배출되는 피그를 개발하였다.

특허조사

내용

특허전략

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

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조립순서

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부품도

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제어부 및 회로설계

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소프트웨어 설계

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자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

내용

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

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소프트웨어 프로그램 소스

내용

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   해외에서는 ‘Cleaning pig’(미국, 2012년 Patrik Rosen Hubert Linder Frank Fielers 출원)에서 피그 몸체에 흡입구가 있고 칼라와 바퀴로 구성된 피그를 개발하였다. ‘Pipeline pigs’(미국, 2013년 John Phipps 출원)에서 위치 확인용 피그인 인텔리전트 피그와 파이프 청소용 피그를 연결하고, 펌핑 유닛 기계를 통하여 유체흐름과 압력을 컨트롤해 곡관부에서의 적용성을 높였다. ‘Pipeline cleaning pig with self-energizing diagonally oriented scrapers’(미국, 2014년 Rick D. Pruett William J. Rankin 출원)에서 스크레이퍼와 피그를 결합시켜 대각으로 향한 스크레이퍼가 자체적으로 작동하는 형태를 개발했다. ‘Chemical pigging apparatus for pipelines’(미국, 2014년 Ahmd Abdallah Al-Jassem Qanaei 출원)에서 피스톤 누름을 통해 디스펜싱 팁으로 화학 물질이 배출되는 피그를 개발하였다.
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