조립식 단자 파이프를 갖는 전기 방식용 전극{Anode with Prefabricated Terminal using for Cathodic Protection}
본 고안은 조립식 단자 파이프를 갖는 전기 방식(防蝕)용 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 상단에 형성된 설치 홈의 바닥에 매설되어 왔던 종래의 전극(10) 단자 파이프를, 새로이 조립이 가능한 형태로 제작하므로서, 전극 단자에 외부 전원을 연결할 시, 설치 홈 내부에서 연결 작업을 하지 아니하고 설치 홈의 바깥에서 전선을 단자 파이프에 먼저 연결한 후, 이 단자 파이프를 전극 단자에 조립할 수 있도록 구성함으로써, 단자 파이프 주변의 크랙 및 파손을 예방하고, 전선 연결 품질을 현저히 향상시킨 조립식 단자 파이프를 갖는 전기 방식용 전극에 관한 것이다.
일반적으로, 지하에 매설되는 철 구조물들은 필연적으로 부식이 발생되어 설계된 수명을 다하지 못하게 된다. 그래서, 이러한 철 구조물들을 부식으로부터 보호하여 최초에 설계된 수명을 유지하기 위하여 도장을 비롯한 여러 기술들이 적용되고 있는데, 이러한 부식방지 기술들 중 가장 신뢰할 수 있는 기술은 외부전원을 이용한 전기 방식(防蝕) 기술을 들 수 있다. 전기 방식(防蝕)에 의한 부식 방지방법은 예컨대, 지상에 설치된 정류기로부터 직류로 변환된 전원을, 구조물에는 음극을 연결하고, 전극에는 양극을 연결하여 공급함으로써, 철 구조물을 계속적으로 음극으로 유지시켜 부식반응 즉, 산화반응이 일어나지 못하도록 하는 기술이다. 이때, 사용되는 전극으로는 고 규소 주철을 비롯하여 흑연, MMO (Mixed Metal Oxide)등 여러 가지가 있으나, 이들 전극은 외부전원과 연결 시 연결부가 지하에 매설되어야 하기 때문에 절연방법과 전극에 설치되어 있는 단자부와의 전선 연결방법이 전기 방식(防蝕)에 의한 부식 방지 방법의 품질을 좌우하는 가장 중요한 인자가 된다. 도 1은 일반적인 종래기술의 전기 방식(防蝕)용 전극의 형태 및 전선과 연결되는 전극 상단의 요부를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전선(30)을 전극(10)에 연결하기 위해서는, 전극(10)의 상단에 설치홈(12)을 형성하고, 이 설치홈(12) 내부에 단자 파이프(20)를 설치한다. 그리고 이 단자 파이프(20)와 전선(30)을 서로 연결하는 형태를 보편적으로 취하고 있다. 도 2는 종래기술에 따른 전극과 전선을 테이퍼핀을 사용하여 체결하는 방법을 예시한 단면도이다. 도 2에 따르면, 단자 파이프(20) 내에 피복을 벗긴 전선(30)을 삽입한 다음, 테이퍼핀(40)을 단자 파이프(20) 내부의 전선(30) 주위에 형성된 협소한 공간으로 타격을 통하여 강제로 끼워 넣어 고정시킨 후, 외부와의 절연을 위해 단자 파이프(20) 주변의 공동부에 수지(50)를 충진하는 방식이 사용되고 있다. 이러한 방법은 전극(10)과 전선(30)의 연결이 테이퍼핀(40)에 의해 기계적으로 접촉되는 구조이기 때문에 전기적으로 완벽한 방법이라 할 수는 없지만 조립이 간편하여 현장에서 가장 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 이와 같은 조립방법에 사용되는 단자 파이프(20)는 전극의 소재로 사용되는 고 규소 주철이 규소를 다량 포함하고 있어, 기계가공이 불가능하여 단자 파이프(20) 설치는 내부에 빈 공간이 있는 주물을 주조할 때 사용되는 코어(300)를 사용해서 코어(300) 내부에 단자 파이프를 매몰 냉금 형태로 설치하여 제조할 수 밖에 없다. 도 3은 종래기술에 따른 단자 파이프 설치를 위한 매몰 냉금형 코어의 단면도이다. 단자 파이프(20) 전면부 (주조 시 용탕과 접하는 부위)를 통하여 용탕의 침투와 용손을 막기 위하여 고온에 견딜 수 있는 알루미나 내화물(310)을 사용하여 그 끝단을 봉입하였으며, 단자 파이프(20) 내부의 공간은 용손을 방지하고자 마른 모래(320)를 충진하여 제조되고 있다. 그러나 이와 같은 매몰 냉금이 존재하는 코어(300)는 용해 공정 중 부주의로 주입온도가 높을 경우, 단자 파이프(20) 용손 및 용탕침투의 문제가 발생하기 쉬우며, 주입온도가 낮을 경우는 단자 파이프(20)와 용탕의 융착이 충분치 않아 외부에서 충격을 받을 경우, 단자 파이프(20)가 전극(10)에서 분리되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 코어(300)로 전극(10)에 단자 파이프(20)를 설치하는 공정은 매우 관리하기 어려운 공법이며 단자 파이프(20)와 설치홈(12) 바닥면의 결합부분은 구조적으로 가장 취약한 부분이다. 이와 같이, 구조적으로 취약한 부위에 설치된 단자 파이프(20) 내부에 전선(30)을 삽입한 후 단자 파이프(20)와 전선(30) 사이의 공간에 테이퍼핀(40)을 끼운 후, 테이퍼핀(40)의 상부를 타격을 가하여 전선(30)과 전극(10)을 연결하게 되므로 설치홈(12) 하단의 단자 파이프(20) 주변과 전극(10) 상단에는 전선(30)을 연결하고 테이퍼핀(40)을 끼우는 과정에서 자주 파손이 발생하며, 이는 전극(10) 연결품질의 저하로 연결되는 문제점이 있었다. 또한, 상기 단자 파이프(20)가 전극(10)의 설치홈(12)의 바닥 면 깊숙한 곳에 매설되어 있기 때문에, 전선(30) 연결 고정 시 이 좁은 공간에서 전선(30)을 연결하고, 테이퍼핀(40)을 강제 타격하여 삽입하는 작업을 하는데 있어서는, 많은 작업 불편과 곤란성을 수반함은 물론, 작업 시간이 오래 걸리고 작업 효율성을 현저히 저하시키는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안은 전기 방식용 전극의 설치홈 하단에 전선을 연결하여 고정시키는데 있어서, 종전보다 손쉽고 간편한 방법으로, 전극 설치홈 주변 및 단자 파이프의 파손을 방지 하면서도, 전선 연결의 신뢰성이 현저히 향상된 방법으로 전선을 연결 고정할 수 있는 조립식 단자 파이프를 갖는 전기 방식용 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 고안은 상기 전극과 단자 파이프 사이에 전선을 삽입하고, 설치 홈 내부의 단자 파이프와 전선이 연결 고정된 공간부에 충진물을 넣어 고화 함으로써 절연 효과와 더불어 단자 파이프 주변의 크랙 및 파손을 예방함은 물론, 전선 연결 품질이 현저히 향상된 전기 방식용 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안인 조립식 단자 파이프를 갖는 전기 방식용 전극은, 상부에 홈이 형성되고, 홈 하단 중앙에 스터드 볼트가 매설되어 있는 전극과; 상기 스터드 볼트에 나사 결합되도록 하부에 암나사가 형성되고, 내부에 전선이 삽입되어 통전 가능한 상태로 연결 고정되도록 된 단자 파이프로 구성된다. 본 고안에서, 상기 단자 파이프는 상기 스터드 볼트와 결합되기 전에 상기 전선이 하부 피복재가 벗겨진 상태로 테이퍼핀에 의해 연결 고정되는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 전극의 설치홈에는, 절연을 위한 충진물이 채워진 것을 특징으로 하며, 또한 상기 충진물은 수지 또는 납인 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 단자 파이프는 전극의 설치홈의 바닥 면에 매설되어 있지 아니하고, 바닥 면에는 스터드 볼트만이 매설되어 있기 때문에, 전선 연결 고정 시에는, 설치홈의 바깥 외부에서 단자 파이프에 전선을 연결하고, 테이퍼핀을 타격하여 삽입할 수 있고, 이러한 선행 작업을 한 후, 전선이 연결된 단자 파이프를 설치홈 바닥 면의 스터드 볼트에 간단히 나사 결합하면 되므로, 전선 연결, 고정 작업이 쉽고 간편해지며, 작업 시간이 단축되고, 작업 효율성이 현저히 증가되는 경제적인 효과가 있다. 또한, 단자 파이프 자체는 매몰 냉금이 존재하는 코어로 전극에 설치될 필요가 없고, 별도의 스터드 볼트 만이 전극에 설치 되므로, 단자 파이프는 종래와 달리 용손 및 용탕침투의 문제가 발생할 수 없으며, 또한 단자 파이프와 용탕의 융착이 충분치 않아 외부에서 충격을 받을 경우, 단자 파이프가 전극에서 분리되는 종래와 같은 문제를 근원적으로 해결할 수 있는 효과가 있다. 또한, 종래와 같이 전극의 설치홈 주변에서 단자 파이프 내부에 전선을 삽입한 후 단자 파이프와 전선 사이의 공간에 테이퍼핀을 끼운 상태에서, 이를 타격하여 전선과 전극의 연결 작업을 할 필요가 없어지고 이러한 작업은 설치홈의 외부에서 일어 나게 되므로, 설치홈, 단자 파이프 및 그 주변이 파손될 염려가 없으며, 따라서 전극 연결품질을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 종래기술의 전기 방식(防蝕)용 전극의 형태 및 전선과 연결되는 전극 상단의 요부를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 전극과 전선을 테이퍼핀을 사용하여 체결하는 방법을 예시한 단면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 단자 파이프 설치를 위한 매몰 냉금형 코어의 단면도이다.
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 스터드 볼트 매립형 코어의 단면도이다.
도 5a는 본 고안의 일 실시예에 따른 전기방식용 전극에 전선이 연결되기 전의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5b는 본 고안의 일 실시예에 따른 전기방식용 전극에 전선이 연결된 후의 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 고안의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 스터드 볼트 매립형 코어의 단면도이다. 도 5a는 본 고안의 일 실시예에 따른 전기방식용 전극에 전선이 연결되기 전의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5b는 본 고안의 일 실시예에 따른 전기방식용 전극에 전선이 연결된 후의 구조를 나타낸 단면도이다. 본 고안의 조립식 단자 파이프를 갖는 전기 방식용 전극(10)에서는, 도 5a에 나타난 바와 같이, 스터드 볼트(200) 만이 설치홈(12)의 하단에 매설되고, 단자 파이프(21)는 매설되지 않는 것이 종래기술과 다른 중요한 특징이다. 본 고안에서 조립식 단자 파이프를 갖는 전기 방식용 전극(10)은 상부에 설치홈(12)이 형성되고, 설치홈(12) 하단 중앙에 스터드 볼트(200)가 매설되어 있는 전극(10)과, 상기 스터드 볼트(200)에 나사 결합되도록 하부에 암나사가 형성되고, 내부에 전선(30)이 삽입되어 통전 가능한 상태로 연결 고정되도록 된 단자 파이프(21)로 구성된다. 도 4는 외부에 수나사를 갖는 스터드 볼트(200) 매립형 코어(400)의 단면도를 보여주고 있다. 주조에 있어서 내부에 빈 공간이 있는 부분을 주조할 때 사용되는 것이 코어(core)이며, 코어(400)는 실제 주물이 되는 부분과 코어(400)를 주형 속에서 지지하기 위해 마련된 돌출부인 코어 프린트로 이루어 진다. 본 고안에서는 기존에 전선(30)과 연결하기 위한 단자인 단자 파이프(20)를 대신하여 외주면에 수나사를 갖는 스터드 볼트(200)를 매몰 냉금 형식으로 코어(400)의 끝단 중심에 삽입한다. 기존의 종래기술에서 코어(300)에 사용된 단자 파이프(20)의 경우에는, 주입온도의 고저에 따라 파이프 용손, 용탕침투 및 융착부족 등의 문제가 발생할 수 있었으나, 본 고안에서는 도 5b에 나타난 바와 같이, 단자 파이프(21) 자체는 매몰 냉금의 대상이 아니고, 스터드 볼트(200) 만이 냉금 매몰되므로 이러한 문제들은 근원적으로 해결되었다고 볼 수 있다. 따라서 본 고안에서는 기존의 단자 파이프(20)를 대신하여 설치홈(12) 하단에 외주면에 수나사를 갖는 스터드 볼트(200)를 코어(400)에 설치하게 되며, 이렇게 할 경우, 스터드 볼트(200)는 파이프 형상이 아니고 내부에 공간부도 없으므로 종전에 단자 파이프(20)를 설치하는 경우에 비하여 주입온도의 고저에 따른 용손과 융착부족 등의 문제가 크게 개선됨은 물론, 용탕침투 현상은 발생되지 않는다. 도 5a와 도 5b는 본 고안의 일 실시예에 따른 전기방식용 전극(10)에 전선(30) 연결 전후의 구조를 나타낸 단면도이다. 전기 방식용 전극(10)에 전선(30)을 연결하는 방식은 도 2에 나타낸 바와 같이 테이퍼핀(40)을 사용하여 단자 파이프(20)에 전선(30)을 연결하는 것은 동일하나, 연결하는 작업 장소 및 작업 방식은 현저히 상이하다. 즉, 기존에 전극(10)에 전선(30)을 연결할 때에는, 전극(10)의 설치홈(12) 내부에서 좁은 공간적인 여건에 불구하고 전선(30)의 하부 피복을 벗겨 전극(10)에 매설된 단자 파이프(20)에 삽입한 후, 테이퍼핀(40)을 단자 파이프(20)와 전선(30) 사이의 좁은 공간으로 밀어 넣고 설치홈(12) 내부의 테이퍼핀(40)의 상부를 강제 타격하여 연결하는 방식이었다. 따라서 설치홈(12) 하단의 단자 파이프(20) 주변부와 전극(10) 설치홈(12) 상단에 큰 충격을 주어 전선(30) 연결에 안정성을 확보하기 어려운 문제점이 불가피하게 발생할 수 밖에 없었다. 그러나, 본 고안에 따르면 단자 파이프(21)와 전선(30)의 연결은 설치홈(12)의 바깥쪽 외부에서 테이퍼핀(40)을 가지고 미리 체결하게 된다. 상기 단자 파이프(21) 내부에 삽입되는 전선(30)은 하부의 피복재를 벗겨 테이퍼핀(40)에 의해 연결 고정된다. 따라서 종래와 같이 설치홈(12)에 매설된 단자 파이프(21)에 테이퍼핀(40)을 타격 삽입하지 아니하고, 설치홈(12)의 외부에서 테이퍼핀(40)을 삽입하게 되므로, 삽입할 때 부여되는 충격으로 인하여 전극(10)에 손상을 주는 현상은 원천적으로 막을 수 있다. 또한, 상기 단자 파이프(21)의 하단 내주면에는 암나사가 가공되어 있다. 상기와 같이 단자 파이프(21)에 전선(30)과 테이퍼핀(40)이 연결 고정된 조립체는, 단자 파이프(21) 하단 내주면에 설치된 암나사가, 스터드 볼트(200)에 형성된 수나사와 나사 결합 함으로써 전극(10)과 전선(30)이 연결 고정된다. 상기 단자 파이프(21)에 형성된 암나사는 바람직하게는 스터드 볼트(200)가 설치홈(12)에 돌출된 길이만큼 형성된다. 본 고안에서, 전극(10)은 스터드 볼트(200)가 매몰된 냉금 형태의 코어(400)를 이용하여 주조되며, 상기 전선(30)의 단자 파이프(21) 내의 연결 고정은 테이퍼핀(40)에 의해 수행되고, 상기 전선(30)을 단자 파이프(21) 내로 삽입할 때에는 삽입 부분은 피복재가 벗겨진 상태로 삽입된다. 전선(30)과 테이퍼핀(40)이 단자 파이프(21) 내부에 결합된 후에는 상기 단자 파이프(21) 주변의 상기 전극(10)의 홈, 즉 설치홈(12)의 공간부에 충진물(50)이 채워져 절연 고화된다. 이 충진물(50)은 가능한 한 수지 또는 납으로 하는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 충진물(50)을 넣어 절연 고화시킴으로써, 단자 파이프(21) 주변의 크랙 및 파손을 예방함과 아울러, 전선(30) 연결 품질을 현저히 향상시킨 전기 방식용 전극(10)이 완성된다. 이하, 본 고안의 일 실시예에 따른 전기방식용 전극(10)과 전선(30) 간의 연결방법에 관하여 상세히 설명한다. 먼저, 단자 파이프(21)의 내부에 형성된 암나사 상단까지의 길이만큼 전선(30)의 피복을 벗긴다. 그 다음, 피복이 벗겨진 전선(30) 부분을 단자 파이프(21) 속으로 밀어 넣는다. 그 다음, 단자 파이프(21)와 전선(30) 사이의 공간에 테이퍼핀(40)의 상단을 망치와 같은 타격수단(미 도시)으로 타격하여, 단자 파이프(21) 내에 삽입된 전선(30)을 고정시킨다. 여기까지의 작업은 종래기술과 달리, 전극(10)의 설치홈(12)의 바깥쪽 외부, 즉 설치홈(12)과는 떨어진 장소에서 수행할 수 있다. 이와 같이 단자 파이프(21), 전선(30) 및 테이퍼핀(40)으로 이루어진 조립체는, 설치홈(12)의 바닥 면에서 돌출된 스터드 볼트(200)의 외주면에 형성된 수나사와 단자 파이프(21) 하단 내부에 형성된 암나사를 사용하여 나사 결합 함으로써 서로 체결된다. 마지막으로, 절연을 위해 단자 파이프(21) 외부의 설치홈(12) 내부에 충진물(50)을 넣는다. 충진하고 나면 이를 건조시킴으로써 전극(10)과 전선(30)의 조립이 완료된다.
10 : 전극 12 : 설치홈
20, 21 : 단자 파이프 30 : 전선
40 : 테이퍼핀 50 : 충진물
200: 스터드 볼트 300, 400 : 코어
310 : 알루미나 내화물 320 : 마른모래 |
