In most of the sewer pipes, manhole-type pumping stations were developed for efficient use of space and reduction of construction costs, although machine rooms and suction areas were separated in the past, and most of the small pumping stations were installed in the form of manhole-type pumping stations.
However, the manhole-type pumping stations did not separate the machine room and the suction area, causing the toxic gas contained in the sewage to flow into the machine room, causing suffocation accidents caused by the toxic gas, corrosion of mechanical devices in the machine room, and problems in maintenance.
Therefore, as a task to solve this problem, the method of separating suction area from machine room while maintaining manhole form and suppressing the rise in construction cost was developed, and as a result, the enclosed manhole-type pumping station was developed.
The invention effect solved the problems of the existing method, and the increase in construction cost was controlled by maintaining the manhole form, and the quality and finishing conditions of the product results were excellent.
조래수 전무(토목시공기술사), 건설사업관리부(rscho@samaneng.com)
1. 서론
맨홀펌프장은 하부에 흡입정과 상부에 기계실이 한 구조물에 있는 구조이다. 기계실과 흡입정은 중간슬라브로 나뉘어지며 중간슬라브는 수중펌프의 인양을 위해 개구부가 설치되어 있으며 이 개구부로 인해 흡입정에 유독가스가 기계실로 유입되어 기계실내 밸브류 등의 부식이 발생되고 유지관리시 질식사고 발생의 원인이 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하고자 밀폐형 맨홀펌프장을 개발하게 되었다.
2. 문제 해결과제 분석
2.1 밀폐형 맨홀펌프장이 갖춰야할 조건
1) 펌프정과 기계실 사이가 밀폐되어야 할 것.
2) 수중펌프의 인양에 문제가 없어야 할 것.(중간슬라브에 수중펌프 인양을 위한 개구부가 있어야 함)
3) 펌프 고장시 수위가 상승하여도 기계실내로 오수 유입이 없어야 함.
4) 기계실내 배관설치 및 유지관리를 위한 공간이 확보되어야 함.
5) 플로트식 수위계 또는 초음파 수위계는 펌프 작동을 위한 계측기 설치 공간이 있어야 하며 유지관리가 가능하여야 함.
6) 기존 맨홀펌프장과 비교하여 경제성이 확보되어야 함.(밸브 부식 방지에 소요되는 비용>밀폐비용)
7) 흡입정내 유지관리를 위한 진출입 개구부 필요⇒ 개발 초기 필요할 것으로 생각되었으나 유지관리원의 의견을 취합한 결과 불필요함.
2.2 조건 분석에 따른 해결과제 결정
1) 펌프정과 기계실 사이 밀폐 ⇒ 격벽 설치
2) 수중펌프 인양 공간 확보 ⇒ 수중펌프 인양 공간내 격벽 등 간섭물 제거
3) 기계실내 오수 유입 방지 ⇒ 수밀형 격벽과 격벽 내구도 확보
4) 기계실내 유지공간 확보 ⇒ 기계실 설치 기자재 크기, 유지관리 공간(최소 높이 1.5M, 폭 80CM) 확보
5) 계측기 설치 공간 확보 및 유지관리 ⇒ 문제 없음.
6) 경제성 비교 ⇒ 기자재 재질을 주철에서 스테인레스로 변경하는 부분과 격벽 설치시 추가 발생되는 공사비 비교 (펌프장 구매과정에서 격벽 설치시 추가 발생되는 공사비가 미미하여 생략)
7) 흡입정 출입구 ⇒ 기계실 바닥에 밀폐 가능한 뚜껑과 개구부 설치하면 문제 없으나 유지관리원이 불필요하다고 할 경우 설치 생략.
3. 개발 진행 내용
3.1 상기 1), 2)조건을 모두 만족시키는 방안에 대한 검토
상기 조건을 만족하는 방안을 검토한 결과 2가지 방안이 검토됨.
1) 수중펌프 인양공간을 위해 중간슬라브와 상부슬라브 사이에 배관재 형태의 격벽을 설치하고 배관내로 수중펌프 인양하는 방법. (“a"타입)
- 중간슬라브를 기존의 그레이팅 형태가 아닌 밀폐형 플레이트 형태로 설치하고 수중 펌프 인양부에 펌프 인양에 충분한 크기의 원형 개구부를 설치
- 시공 공간 확보에 어려움이 있어 미리 중간슬라브 원형 개구부와 배관재 연결부위에 이음관 형태의 구조물을 시공하고 밴드로 배관재와 고정
2) 수중 펌프 인양 공간 만큼 중간슬라브와 상부슬라브 사이를 수직 격벽으로 나누는 방법.(“b"타입)
- 수중펌프 인양부를 제외한 부분에 반원형의 중간슬라브를 기존의 그레이팅 형태가 아닌 밀폐형 플레이트 형태로 설치
- 중간슬라브와 수직 격벽, 격벽과 맨홀 벽체고정을 앵글 등의 스테인레스 철물을 이용하여 고정
3.2 장 단점 비교
3.3 “a", "b" 타입에 대한 상기 기타 조건 만족 여부 검토
1) 상기 3)조건은 수위상승시 펌프인양 개구부로 수위가 상승하므로 “a”, “b” 두 방법 모두 문제 없음.
2) 상기 4)조건은 “a”방법이 가장 좋으나 “b”방법도 맨홀펌프장 구경을 키우면 가능함.
3) 상기 5)조건은 두 방법 모두 만족이 가능함.
4) 상기 6)조건은 배관재 재질 또는 격벽 재질에 따라 경제성이 차이가 발생하나 배관재 및 격벽에 가해지는 하중이 작으므로 “a”방법의 경우 PE관, PVC관 또는 STS관, “b”방법의 경우 폴리카보네이트 또는 FRP, STS철판 등을 사용할 수 있으며, 장기적으로 기계실 내부 밸브류의 부식으로 인한 비용을 고려하면 경제성 측면에서도 문제가 없을 것으로 예상됨.
3.4 현장 적용
현장에서는 “a", "b" 두가지 방법 모두를 적용함.
"a" 방법 : 조립식 PC 맨홀펌프장에 적용.
"b" 방법 : GRP맨홀펌프장에 적용 (펌프장 제작 단계에서부터 적용함)
4. 밀폐형 맨홀펌프장 "a" 타입 일반도
4.1 "a" 타입 일반도
4.2 "b" 타입 일반도
맨홀펌프장 일반도
5. 밀폐형 맨홀펌프장 설치시 유의사항
1) 상세 도면 제작전 현장여건, 펌프용량, 펌프 크기 등에 대한 조사가 선행되어야 한다.
2) 전원공급라인, 신호라인, 계측기 설치 위치, 내부 기계 배관 상세 위치 및 각 기자재 칫수에 대해 사전에 충분한 조사가 이루어져야 하며, 이를 바탕으로 상세 도면이 작성되어져야 한다.
3) 맨홀펌프장 제작사, 시공자간 긴밀한 협의와 도면 등 자료 공유가 이루어져야 한다.
6. 밀폐형 맨홀펌프장 적용 효과
1) 유독가스로 인한 질식사고 위험이 전혀 없음.
2) 부식성 가스가 차단되어 기계실내 기자재의 부식이 없음.
3) 흡입정과의 완전 차단으로 인해 유지관리시 추락에 대한 위험이 없어 심리적 안정감이 큼.
4) 사전 조사 및 공장제작으로 인해 맨홀펌프장이 기존에 비해 품질 및 마감 상태가 우수하며 미관이 깨끗함.
5) 기존 제품에 비해 유지관리가 편리함.
7. 밀폐형 맨홀펌프장 개발 적용후 사용과정에서 나타난 보완사항
7.1 사용과정에서 나타난 문제점
우기시 기계실 상부에 설치된 맨홀뚜껑으로 유입되는 우수로 인해 기계실내 약간의 침수가 발생되었고 유입된 우수가 마르면서 바닥에 침전 퇴적물이 형성되었다. 우기시 초기에 침수되는 것을 발견하였음에도 기계실에 유입된 우수를 배제할 방법이 마땅치 않아 우수를 배제할 방법을 추가로 보완할 필요가 있었다.
7.2 추가 보완사항
기계실 바닥에 우수 배제를 위한 홈을 뚫고 홈을 마개로 막아 침수시에만 마개의 개폐를 통해 우수를 빼내는 시설을 추가할 필요가 있었다. 또한 항구적인 방법으로써 부이를 이용하여 물이 차면 마개가 열리고 물이 빠지면 닫히는 형태의 시설 보완이 필요하다.(추가 보완사항은 간단한 것으로 상세 도면 생략함)
8. 결론
최근들어 하수도에 포함된 유독가스로 인한 질식사고 사례가 종종 발생되고 있고 기존 맨홀펌프장내 기계 장치가 부식성 가스로 인해 부식되는 경우가 발생됨에 따라 기계실 부분을 밀폐형으로 만드는 방법이 위에 언급한 것 외에도 많이 생길 것으로 예상된다. 상기 방법을 적용한 결과 발주처 및 시공자로부터도 좋은 반응이 있었고 제품도 각 슬리브 부분을 공장에서 제작하여 납품되므로 마감 품질이 우수하고 깔끔하였다. 그럼에도 불구하고 사용과정에서 약간의 문제가 발생되었고 추가로 보완할 사항이 발생되어 개발 초기에서 지속적인 피드백을 통한 제품 보완이 필요할 것으로 생각된다.
이와 같이 연구 개발을 통해 향후로도 기존 하수도공사시 발생되는 문제점을 해결하려는 노력이 지속적으로 필요할 것이라 생각된다.
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