기존의 관로 탐색 기술에 비하여 매우 신속하고 정확하며 신뢰성 있는 관로 매설 정보를 획득할 수 있는 신기술이다. 수자원기술(주)는‘상수관로 매설관 위치탐사 시스템’으로 지난 6월29일 한국수자원공사에서 개최한‘제3회 온라인 수도경진대회’에서 최고상인 금상을 수상했다. ‘상수관로 매설관 위치탐사 시스템’은 탄력 있고 부드러운 외피를 가진 피그(PIG)형의 몸체(맵핑 프로브 (Mapping Probe) : 내부에 항법 IMU 및 각종 센서와 메모리 등 전장부로 구성되어 있으며, 관내 투입을 위하여 별도의 외피 또는 장비에 탑재) 또는 로봇, 부유형의 케이싱 등의 내부에 각종 센서와 데이터 처리 및 저장을 위한 장치 및 배터리 등을 설치하고, 프로브(Probe)의 후방에서 유체의 압력을 이용하여 관내를 이동하는 장
치로서, 이동 중에 항법장치(IMU) 센서와 주행거리측정 장치(Odometer) 등의 변화하는 데이터를 이용하여 관로의 매설 위치와 방향 및 심도 등을 측정하는 시스템이다. 측정된 맵핑데이터(Mapping Data)는 호스트컴퓨터(Host PC)에서 별도로 개발된 알고리즘을 가진 소프트웨어를 이용하여 처리하고, 처리된 결과는 CAD 등의 2차원(2D)은 물론 3차원(3D)의 이동경로를 나타낼 수 있으며, 이를 기존의 관망도상에 입혀 갱신하거나 신규 작성하는 작업이 가능하다. 로봇탑재형 피그탑재형 플로팅형 3가지 방식 적용‘상수관로 매설관 위치탐사 시스템’은 로봇탑재형, 피그탑재형, 플로팅형의 총 3가지의 적용방식을 가지고 있으며, 각각의 특징에 따라 단거리 중거리 장거리용 등 으로 구분한다. 로봇탑재형 매설관 위치탐사 시스템은 맵핑 프로브를 상수관로용으로 개발된 로봇의 내부에 탑재하여 관내를 주행하여 데이터를 취득하며, 주로 단거리용으로써 로봇의 주행거리 한계인 편측 150m(양측 300m)를 맵핑 할 수 있다. 로봇 투입을 위해 단수와 관로의 절단을 수 반한다. 그러나 로봇 적용이 가능한 D300mm 이상의 관로를 대상으로 하며, 비교적 적용이 간소하고, 현장의 관로 운영 여건상 단수구간을 최소로 하여야 할 경우에 용이하게 적용할 수 있다는 장점이 있다. 피그탑재형 매설관 위치탐사 시스템은 맵핑 프로브를 탄력있고 부드러운 우레탄폼 등의 재질로 제작된 피그(PIG)의 내부에 탑재한 맵핑 시스템이다. 주로 중거리용으로서 1km 이하의 관로 구간을 대상으로 맵핑을 할 수 있으며, 런쳐와 리시버의 설치를 위해 단수와 관로의 절단 등을 수반한다. 그러나 피그형프로브의 발사와 회수가 용이하고, 관내의 피그 세척이 동시에 이루어진다는 장점이 있다. 관내부유형 매설관 위치탐사 시스템은 관내에서의 유체 흐름에 따라 이동에 용이하도록 제작한 맵핑 프로브의 양단에 부력을 조절할 수 있는 밸런스 탱크를 장착하여 자유유영(Free-Swimming)하는 방식으로 맵핑 데이터를 획득한다. 주로 장거리용으로서 1km 이상의 관로 구간을 대상으로 맵핑을 할 수 있으며, 런쳐와 리시버의 설치와 프로브의 투입과 회수 모두 부단수로 이루어지는 것이 장점이다. 관내부유형은 현재 개발이 진행중에 있으며, 2011년 상반기에 현장적용 및 기술 검증을 실시하는 것을 목표로 하고 있다. 외국기술 과는 다른 획기적 신기술‘매설관 위치탐사 시스템’의 내부는 관성에 의한 거동을 기록하는 항법장치의 하나인 IMU(Inertial Measurement Unit 의 약자. ‘관성 측정 장치’라고 하며 본 기술에서는 맵핑을 위한 핵심 중요 센서임) 를 탑재하고 있으며, 주행거리 측정장치, 데이터 로거 및 통신 장비 등의 모듈로 구성된다. 피그탑재형의 경우, 관내 이동거리 측정을 위한 와이어타입(Wire Type) 또는 휠타입(Wheel Type)의 이동 거리측정장치(Odometer)를 갖고 있다. 관경 또는 관내 면의 상태 및 단위거리 내에서의 곡관부 빈도 등에 따라 이동거리 측정 장치를 적절히 선택하거나 동시에 사용할 수 있도록 개발되어 있다. 플로팅형의 경우, 관내 이동거리 측정은 관내의 수중에서도 인식이 가능하도록 개발한(특허출원중) 광학식 이동거리측정장치(Optical Odometer)를 장착하고 있다. 로봇탑재형의 경우에는 맵핑 프로브가 로봇의 전장부와 일체화되어 있으며, 로봇의 하부에 장착된 트랙의 회전수를 측정하는 방식으로 이동거리를 측정한다. 매설관 위치탐사 시스템은 상수관로용 개발되었으며, 기술의 개발과정에서 적용 테스트 및 최적화를 상수관로(원수용/정수용)에서 실시하였다고 수자원기술(주)는 밝혔다. 구조 및 이동형식에 따라 적용 관경은 제한이 있으나, 적용되는 관종에는 제한이 없으므로 상수관로용으로 주로 사용되는 강관 및 주철관을 비롯한 금속관과 PVC 등의 비금속관에서도 맵핑이 가능하다. 또 향후 연구개발을 지속적으로 진행할 경우, 가스 또는 송유관 등에서도 본 매설관 위치탐사 시스템을 적용할 수 있을 것으로 전망하고 있다 현재 해외의 일부 국가에서 다양한 종류의 배관에 적용이 가능하며, 장비의 크기도 줄여 중소형 관로의 맵핑에도 사용할 수 있는 수준에 이르고 있다. 해외에서는 이미 관로의 맵핑 기술이 상용화에 성공하여 Directional Drilling 시공 이후의 관로 굴진 경로를 파악하는데 주로 사용하고 있다. 물론 상수관로 및 각종 배관에도 적용이 가능한 수준으로 파악되고 있다. 그러나 맵핑 프로브의 관내 투입과 이동 및 회수 등에 사용하는 방식이 본 제안 기술과는 상이한 점이 있다. 상수관로와 같은 지하매설 배관은 설치의 시점에서 정밀한 측량에 의하여 관망도를 작성하지 않은 경우, 향후의 유지관리 측면에서 관로의 위치와 심도를 확인할 수 없어 상당한 애로점을 발생시킨다. 이러한 관로의 매설 정보를 체계적으로 정기적 관리할 필요가 있다. 더불어 매설이후의 도시개발이 진행됨에 따라 건물과 도로의 위치가 이동하고 굴착과 성토 등으로 인하여 기존 도시의 수평적 형태 뿐 아니라 수직적인 변화까지 동반하는 일이 점차 가속화하고 있다. 그러나 그 중에서도 가장 심각한 문제점은 도심에 위치하는 등의 사유로 쉽사리 굴착에 의한 관로의 색출이용이하지 않은 중소형 상수관로이며, 정확하고 정밀하며 신뢰성 높은 관망도로의 갱신과 신규 구축이 현재 가장 시급한 사항중의 하나라고 할 수 있다. 국내에서는 이러한 상수관로의 위치탐사를 위해 해외에서 도입한 1. 전자유도탐사법, 2. 지중레이다 탐사법, 3. 음파탐사기법 등을 활용하고 있으나 그 정밀도와 유효성 및 효율성 등에서 신뢰성이 매우 낮고 현장의 여건에 따른 탐사 기술 및 장비의 선택폭이 좁았던 것이 사실이다. 매설관로 위치탐사 시스템 경제적 가치 커 기존의 재래식 관로 탐사 장비 및 기술들은 고유의 태생적 한계들과 점차 복잡다단해져 가는 지중의 각종 시설물들과 파이프라인들로 인하여 도심의 지하에 매설되어 있는 관로의 탐사는 이제는 더 이상 쉬운 일이 아니며 보다 근본적이고 획기적인 관로 탐사 기술의 개발을 요구하고 있다. 특히 상수관로의 경우, 수도의 공급이 개시된 이래 수많은 기존의 폐쇄관이 지중에 존재하며 중복적으로 설치되어 다발성으로 존재하는 관망도 있고, 심지어는 오접합에 의하여 하수관과 연결된 구간도 존재하는 것이 현실이다. 또한 도시가 발전함에 따라 수용가가 늘어나면서 심도와 관경에 따라 다층적인 매설양상이 나타나는 곳도 있다. 여기에 더하여 도심의 도로 노면 하부에는 도시민의 생명선이라고도 할 수 있는 전기/가스/통신 등의 국가 라이프라인-인프라스트럭쳐가 동시에 매설되어 있으므로 이를 분간하여 상수관로로서 찾아내는 것이 현실적으로 불가능하며, 분명하고 명확한 관망도가 존재한다고 하더라도 결코 쉬운 일이 아닐것이다. 따라서 새롭게 요구되는 맵핑 기술은 배관(관로)의 외부 물질(시설물) 및 성분 등에 영향과 간섭을 받지 않고, 독자적으로 맵핑을 제어할 수 있는 기술이 필요하다. 이러한 모든 기존 기술의 단점과 불확실성을 해소할 수 있는 기술은 관로의 외부 또는 지상에서 지하의 배관 (관로)를 색출하는 방식이 아니라 관로의 내부에서 유체의 흐름에 따라 이동하며 관로의 공급 서비스를 만족하
는 동시에 요구되는 맵핑을 이룰 수 있다면 가장 최상의 맵핑 기술이 될 수 있을 것이다. 수자원개발(주)의 신기술 '상수관로 매설관 위치탐사 시스템(Ecowin-IMS)'이 바로 그것이다. ‘상수관로 매설관 위치탐사 시스템(Ecowin-IMS)'와는 차별성이 있으며, 무엇보다 매설관의 위치탐사 즉, 맵핑 기반 기술의 자체 연구개발 및 국산화에도 상당한 의미가 있고, 수입대체 등의 효과와 새로운 시장의 창출이라는 측면에서도 커다란 경제적 가치가 있다고 전문가들은 판단하고 있다.
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