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제품군 물성 단위 HDPE(고밀도)
수도관 밀도 g/㎤ 0.953
수도관 비열 kcal/kg℃ 0.55
수도관 선팽창계수 cm/cm℃ 11 x 10-5
수도관 신율 % 600이상
수도관 연화온도 121
수도관 열전도율 W/cm℃ 0.4
수도관 용융지수 g/10min 0.08~0.12
수도관 융점 128
수도관 저온취하온도 -40
수도관 충격강도 kgcm/㎠ 13
수도관 포하손비 0.4
수도관 항복인장강도 kg/㎠ 200이상
수도관 흡수율 % 0.008


화학안정성
폴리에틸렌은 산,알카리,염분 등에 부식되지 않으며, 해조류나 박테리아 등의 세균류가 번식되지 않는다.
위생성
PEM수도관은 재질 자체에 철분이나 기타 쉽게 유출되어 나오는 물질이 없기 때문에 내용물의 순도가 유지되며, 물의 맛을 변질시키지 않으므로 식수 공급관으로서 최적의 조건을 갖추고 있다.
유동성
PEM수도관은 내벽이 매끈하여 유체들의 손실수두를 최소화 시키며 관의 막힘현상 등을 방지하여 준다.
유연성
PEM수도관은 각이 작은 굴곡부분에 곡관을 사용할 필요가 없으며, 저온 에서도 유연성을 유지하므로 작업이 용이하다.
경량성
PEM수도관은 가벼우므로 취급이 간편하여 설치가 용이하다.
접합성
PEM수도관은 열융착공법을 사용하므로 신속하고 완벽한 배관을 할 수 있다.
내식성
해수, 습지 및 어떤 전류에도 부식되거나 전식되지 않는다.
내충격성
재질의 특성상 외부의 충격에 의하여 깨어지는 성질이 낮다.
내한성
영하 80℃ 까지는 물성변화가 없으며, 동파되지 않는다.
내마모성
탁월한 내마모성을 지니고 있어 광산 등지에서의 slurry 이송배관 및 준설라인 등의 용도로 적합하다.
경제성
자재비가 저렴하며, 하자보수 비용 등 유지관리비가 적게든다.


유량산정
손실수두계산
관경계산


토압계산
윤압계산
PEM수도관의 외압강도
설계압력
압력에 따른 파이프의 사용년한
구 분 SDR 11 SDR 13.5 SDR 15.5 SDR 26
Long Term Strenth(kg/㎠) 112 112 112 112
Safety Factor 2.0 2.0 2.0 2.0
Hydrostatic Design Stress 56 56 56 56
Design Life(min , years) 50 50 50 50
Pressure Rating(kg/㎠) 11.2 8.9 7.7 4.5
진공압에 대한 검토
설계수명 SDR 11 SDR 15.5 SDR 17
1개월 4.5 1.7 1.0
1년 3.7 1.7 0.98
50년 2.9 1.3 0.9


터파기 및 기저준비
(1) 굴토폭은 배관작업에 지장이 없는선에서 최대한 좁게 하는것이 좋다.
(2) 기저부의 너비는 파이프 호칭 외경보다 30cm 정도 넓은것이 적당하다.
(3) 굴토 바닥은 딱딱하지 않으며, 암석이 없어야 한다.
(4) 파이프에 하중을 가할 수 있는 바위,표석이나 커다란 돌들은 사전에 제거한다.
(5) 파이프 및 이음관의 위아래 주위에 10~15cm 정도로 양질의 흙을 채운다.
관의 매설
(1) 매설 재료

관주변의 되메움 흙의 상태에 따라 매설관의 내하력에 크게 영향을 끼침으로 매설토의 재료는 압축성이 작은 양질토사를 사용해야 한다.
또한 관에 손상을 줄 수 있는 호박돌이나, 날카로운 암석과 부등침하의 원인이 될 수 있는 유기물이 함유 된 흙 등은 매설재료로서는 부적합하다.

(2) 매설 방법

PEM-S관의 매설시에는 매설토에 의거 관에 선하중 또는 집중하중이 걸리지 않도록 관측면의 채움재료를 선정하고 관의 바닥은 하중이 집중되지 않도록 느슨한 상태로 하는 것이 좋다.
또한 측면토의 다짐 정도에 따라서 관의 변형이 좌우됨으로 관측면의 다짐을 철저히 실시하고 양측면의 다짐정도를 동일시 해야 한다.
이때 매설토의 높이는 25~30cm 가량 두께로 다짐을 실시한다. 되메우기가 실시되는 중에는 관상부에서 중장비가 작업을 해서는 안되며, 관정 부분의 다짐은 30cm 이상 되메우기를 한 후 실시한다. 이는 시공중 관의 변형을 최소화하기 위해서다.

(3) 매설 깊이

매설깊이는 관의 사용목적과 하수의 운반량에 따라 구배를 정하게 되며, 이에 따라 매설 깊이가 결정된다.
또한 관의 매설깊이는 지역별 동결심도와 지하매설물, 하중 등을 고려하고, 관의 변형이나 기능을 저해하지 않는 선에서 매설깊이를 결정하는 것이 좋다.
하수도 시설 기준에 의하면 최소 피복 심도를 원칙적으로 1m 로 하고 있다.
이는 동결심도와 노면하중 및 기타 매설물의 관계를 고려하였으며, 대개의 경우에는 노면하중관계를 고려하여 1.5~2.0m 정도의 매설 심도가 바람직하다고 기록하고 있다.
PEM-S관 매설시에는 관의 허용외압과 관에 작용하는 하중등을 고려하여 매설깊이를 결정해야 하며, 매설깊이가 충분치 못할 경우에는 관 상부에 적절한 방호공을 설치해야 한다.


관 접합방법

1. 융착기에 관을 장착한후 면취기를 이용해 양면을 깍아낸다.


2. 면취된 찌스러기가 길게 깍여 나올 때 까지 면취를 하도록 한다.


3. 면취가 끝난후 관의 양 단면을 맞대어 일치하는지 확인한다.


4. 열판을 관 사이에 삽입하고 양 단면을 녹이기 시작한다.


5. 일정 시간 용융후 열판을 제거하고 융착을 실시한다.



매몰배관
가볍고 유연성이 좋은 한국 PEM관은 타관과 같이 터파기 안에서 연결하는 경우도 있지만, 터파기의 폭을 줄이기 위하여 지면 위에서 일정 길이 만큼 융착을 하여 부설할 수 있어 설치시 비용을 절감할 수 있다. 또한 최소한의 굴곡반경이 확보되면 이음관을 사용치 않고도 얼마든지 곡선 배관이 가능하다.



매몰배관시 하절기에는 배관자체를 사행식으로 부설하고 동절기에는 될 수 있는 한 직선배관을 하는 것이 온도변화에 따른 응력을 제거할 수 있다.

융착 및 부설할 때 파이프 표면이 손상되지 않게 주의 하여야 한다.
지표면에서 파이프에 적용할 수 있는 최대 인취력은 다음 공식에 의하여 산출한다.

F= S ·A

여기서,
F = 최대인취력 (kg)
S = 최대허용압력 (70 ~150kg/㎠적용)
A = 파이프 벽의 단면 (㎠)

PEM관은 온도에 대한 수축, 팽창계수가 철관이나 콘크리트관보다 10배 정도 크지만, 폴리에틸렌 재료는 점탄성이라는 특성을 갖고 있으므로 온도변화에 의해 발생하는 응력은 시간의 경과에 따라 자연적으로 이완되고 조정된다.
또한, 매설관에 있어서는 마찰력과 차단력으로 온도의 변화에 따른 파이프의 이동을 억제시킬 수 있다.

PEM관을 매설시 가장 중요한 작업은 되메우기 이다.
이는 되메움 흙의 종류 및 상태에 따라서 Pipe의 외압 강도가 변하기 때문이다.
같은 조건에서 흙다짐의 차이를 보면 잘 다져진 파이프와 그렇치 않은 파이프는 매우 큰 외압 강도의 차이를 나타낸다.

되메움시에 파이프에 국부적인 집중응력이 발생하는 것을 막기위해 되메움제는 암석을 피하고 입자의 크기가 균일한 양질 토사를 사용한다.
특히 , 파이프저면에 암석 등이 있을 경우에는 필히 모래 또는 양질의 토사로 치환한 후 파이프를 부설해야 한다. (만일, 치환을 실시하지 않으면 파이프에 국부적인 손상이 발생하여 파이프의 파손을 불러 일으킬 수도 있다.
자상배관
임시적인 배관 슬러리(Slurry)나 광석의 찌꺼기 수송용, 매립 준설용과 같이 유지관리가 빈번히 일어나는 배관 등은 노출 배관을 할 필요가 있다.
파이프를 지상에 노출시켜 배관 할 경우 가장 중요하게 고려되야 할 부분은 내부 온도와 외부환경에 대한 파이프의 적절한 설계이다.

한국PEM PIPE는 자외선으로 부터 보호 받을 수 있도록 자외선 안정제 (UV-Stabilizer)인 카본블랙(Carbon Black)이 함께 콤파운딩(Compounding)된 원료를 사용하여 만든 파이프 이므로 장시간 자외선을 받는다 해도 파이프 표면의 산화등 부식이 일어나지 않으며 그 수명 또한 반영구적으로 설계되어 있다.
그러므로 노출 배관시에는 기타 청색(Blue), 노란색(Yellow)관 보다는 검정색(Black)관을 사용하는 것이 파이프의 수명을 연장하는 데 유리하다.

하지만, 이런 검정색관은 자외선에 대한 관의 손상은 피할 수 있지만 태양열에 의한 파이프 표면 온도변화를 심하게 일으킬 수 있다. 태양열에 의한 파이프 표면 온도변화를 심하게 일으킬 수 있다.
태양열에 의한 파이프 표면 온도변화는 내부가 비어 있는 파이프 일때 최대20~30℃까지의 변화를 갖는다.
또한, 파이프가 지표면에 닿는 부분과 태양의 직사광선을 받는 부분의 온도 변화가 다르므로 장시간 노출시 배관의 비틀림을 일으킬 수 있다.
이러한 비틀림을 방지하기 위하여 노출배관 시에는 반드시 일정 간격을 두고 엥카링(Anchoring)을 해야 하고, 보온 덮개(Cover) 또는 흙을 30㎝ 정도 덮어주는 것이 효과적인 방법이다.

또는 온도 변화에 의한 팽창과 수축으로 인한 파이프의 변형이 발생되는 것을 방지하기 위하여 배관시 일정한 간격을 두고 엥카링을 해야만 한다.
즉, 엥카(Anchor)사이에 관을 적당히 굽고 만곡 부분을 주어 수축이 일어날 경우는 파이프가 긴장되고, 팽창이 일어날 경우에는 파이프가 좀더 굽을 수 있게 설계하여 배관해야 한다.
이때 만곡 길이는 아래 식으로 계산할 수 있다.



여기서,
ΔY = 측면 만곡 길이 (cm)
L= Anchor간의 길이 (cm)
α = PIPE의 선팽창 계수 (cm/cm℃)
ΔT = 온도변화량 (℃)
예)
직관상태 20㎝ 간격으로 엥카(Anchor)를 설치한 배관에서 온도 변화가 20℃라면 △Y는 다음과 같다.



즉, 배관시 77.5㎝ 정도의 만곡 길이를 유지하여 엥카링(Anchoring)을 하면 20℃의 온도 변화에도 손상을 주지 않는다.

온도 변화에 따른 만곡 길이를 계산하여 배관을 할 때 필요한 변수인 엥카(Anchor)간의 거리 L 은 아래식에서 구해진다.



여기서,
D = 파이프의 외경 (cm)
ε = 파이프의 비틀림 (cm/cm 또는 %)

ε 는 파이프의 비트림 정도를 말하여 1%에서 5%를 적용하는데 1%의 비틀림이 일어나는 곳에는 엥카(Anchor)간의 길이가 가까워 진다. 실제로 1% 이하의 값을 적용하고 있다.

Anchor 방법 및 종류
수중배관
PEM관은 강이나 바다의 바닥에 매설하거나, 수면에 부유시켜서 배관을 할 수 있다.
이는 PEM관이 갖고 있는 경량성, 유연성 및 해수에 전혀 침해를 받지 않고, 배관 연결시 Butt융착을 연속적으로 수행할 수 있기 때문이다. 특히, PEM관 내부에 물이 가득차 있어도 수면에 부유하는 특성이 있어 수중배관도 상당한 잇점이 있다.

PEM관은 내부에 물이 가득차 있어도 수면에 부유하기 때문에 관을 가라앉혀 고정시키기 위하여는 무게추를 달아야 한다.
이때, 무게추는 보통 콘크리트로 현장에서 제작을 하며, 부식되지 않는 볼트, 너트 및 클램프를 이용하여 산출한다.



여기서,
Wc : 콘크리트 추의 무게 (kg/m)
K : 침수요건 (보통 1.1 ~ 1.5)
DW : 물의 밀도 (kg/㎥)
WD : 파이프의 무게 (kg/m)
Wp : 내부 내용물의 무게 (kg/m)
Dc : 콘크리트 밀도 (kg/㎥)

추의 간격은 3M~3.5M정도로 설치하는 것이 부력에 의하여 PIPE벽에 생기는 응력을 최소화 할 수 있다.

예)
PEM수도관 1종 300 /를 바닥에 부설하여 생활용수를 섬에 공급하고자 할 때, 아래와 같은 조건일때 무게추의 중량을 구하면 다음과 같다.
K값 : 1.3 적용
콘크리트의 밀도 : 2.3 t/㎥
바닷물의 밀도 : 1.02 t/㎥
파이프의 중량 : 25.2 kg/m
여기서, 파이프의 용적 Vo = π/4 x 0.3182 = 0.0794 ㎥/m
내용물의 중량 Wp = π/4 x 0.262 x 1 = 0.053 t/m
= 53 kg/m

따라서

= 64 kg/m

위 예제에서 추의 간격을 3M로 할 경우 콘크리트 추 1개의 중량은 64 x 3 = 192kg이 된다.


전기융착 이음관 이용
가. 적용구경 : 400호 이하



나. 보수방법

시공요령 상세도
- 파손부위 확인 및 절단
- 주의사항 : 융착부위의 습기 완전 제거
- 전기융착 이음관 삽입 및 융착
전기융착 이음관 이용
가. 적용구간 : 수도관, 가스관 600Φ이하



나. 보수방법

시공요령 상세도
- 파손부위 확인 및 절단
- 주의사항 : 가스관의 경우 가스차단 또는 퍼지(Purge) 작업후 절단
- 절단부위 플랜지(Flange)연결
- 75 이하 : 관의 유연성을 이용 바로연결
- 100 이상 : 플랜지(Flange)단관 연결
- 주의사항 : 필요시 에어백(Air Bag)장착
75Φ 100Φ
전기융착 이음관 이용
가. 적용구간 : 150호 이하



나. 보수방법

시공요령 상세도
- 파손부위 확인 및 절단
- 조임식 이음관 연결