GRP GRP 파이프의파이프의 재료 재료 및 및 특성특성 GRP... · 파이프의 물성...

2004년 11월 초판 본 내용은 제품성능 개선을 위하여

예고없이 변경될 수 있습니다.2006년 2월 1차 개정판

2007년 9월 2차 개정판

GRP 파이프의GRP 파이프의

재료 및 특성재료 및 특성

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GRP 파이프는 발전소, 해수배수라인, 송수, 농업 용수로, 수도용 파이프

등 다양하게 적용하고 있고, 내부식성이 매우 우수하여 해수, 화학약품라

인 등 부식이 우려되는 현장에서 매우 유리하고 적절한 압력 및 온도, 시

공 조건이 올바르면 50년 이상의 수명이 보장되는 파이프입니다.

목 차

1. GRP 파이프의 역사 .................................................................................... 1

1.1 복합재료의 의미 ........................................................................................... 1

1.2 복합재요의 역사 ........................................................................................... 1

1.3 GRP 파이프의 역사 ..................................................................................... 2

2. GRP 파이프의 구조 및 특성 ................................................................. 4

2.1 GRP 파이프의 정의 및 구조 .................................................................... 4

2.2 GRP 파이프의 재료 특성 .......................................................................... 5

3. GRP 파이프의 제조 공법 ........................................................................ 9

3.1 ARG 연속필라멘트 와인딩 몰탈 공법 ................................................... 9

4. GRP 파이프의 물성 및 안전성 ............................................................ 11

4.1 GRP 파이프의 물성 ..................................................................................... 11

4.2 GRP 파이프의 안전성 ................................................................................. 12

GRP 파이프의 재료 및 특성




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1. GRP 파이프의 역사

1.1 복합재료의 의미

복합재료는 두 종류 이상의 소재가 복합되어 각각의 상을 유지하면서 원래 소

재보다 우수한 성능을 갖도록 한 재료를 말하는 것으로 복합된 소재는 원래 소

재와 구별이 가능해야 한다1). 우리가 주위에서 흔히 볼 수 있는 대표적인 복합

재료는 철근 콘크리트로서 우수한 압축강도를 가지나 인장강도가 극히 낮은 콘

크리트를 높은 인장강도를 가지는 철근과의 조합으로 우수한 압축강도와 인장

강도를 가지게 되며, 쉽게 육안으로도 구분된다.

이러한 복합재료는 자연에서 쉽게 관찰된다. 예를 들면, 인체의 뼈는 인회석이

라고 불리우는 무기질 모재 내에 묻혀 있는 짧고 연한 콜라겐(collagen) 섬유로

구성되어 있으며, 콜라겐 섬유는 큰 하중이 작용하는 방향으로 최대의 강도가

주어지도록 배열되어 있다. 또한, 목재나 대나무에서도 확인할 수 있는데 리그

닌(lignin) 모재와 셀룰로오스 섬유로 구성되어 있으며, 바람에 의해 휘어지더라

도 부러지지 않도록 섬유가 길이방향으로 배열되어 있다. 이러한 자연의 원리

를 적용하여 만든 대표적인 제품이 유리장섬유 혹은 탄소섬유로 만든 낚시대

등이다.

1.2 복합재료의 역사

복합재료의 역사를 살펴보면 고대 이집트인들은 절단한 짚과 모래를 나일강의

진흙에 섞어서 햇볕에 말려 벽돌을 제작하여 집을 지었다. 흙 만을 사용하면 건

조할 때 수축을 하므로 균열이 생기지만, 절단한 볏짚을 흙에 섞으면 건조 시에

균열이 생기지도 않고, 균열이 생기더라도 속에 있는 볏짚은 보강재로서의 역할

을 하여 균열로 깨지는 것을 방지한다. 이렇듯 인간은 옛날부터 재료를 복합재

료화한 후 재료에 필요한 성능을 부여하여 사용해 왔던 것이다. 그러나 복합재

료가 사용된 것은 오래되었지만 신소재가 복합재료라 의식하고 사용된 것은 최

근의 일이다.

유리장섬유, 1930년대에 미국에서 실용화

1940년대, GFRP 복합재료 탄생

일반적으로 복합재료라 하면 섬유 및 입자상의 강화재와 플라스틱의 모재가 복

합한 재료를 말하는데, 유리장섬유가 미국의 Owens Corning Fiberglass社에 의

해 1930년대에 실용화된 후에 본격적으로 발달되기 시작하였다. 그러나, 유리장

섬유의 성능을 유지할 수 있는 저압용 성형수자가 없어 복합재료화 되지 못했으

1) “고분자 복합재료” 2001.2.26, 타까꾸아끼라, 시그마프레스

GRP 파이프의 역사




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나, 불포화 폴리에스테르가 1940년도에 발명되면서 유리장섬유강화플라스틱

(GFRP)의 복합재료가 탄생하게 되었다.

이 재료는 비강도(단위무게당 강도)가 우수하므로 군대의 주목을 받아 공군중심

으로 개발이 진행되었으며, 최초의 적용사례로는 장거리 폭격기 B-29의 가솔린

탱크였다. 이 후, 미국인 헨리포더에 의해 자동차에 적용되면서 널리 상용화되었

고, 이런 역할로 그는 플라스틱 복합재료의 선구자로 불리고 있다.

1970년대, 복합재료의 급속한 발전

우주항공, 선박해양 등 모든 분야에 사용

1940년대에 유리장섬유 강화 불포화 폴리에스테르로 시작한 GRP(Glass fiber

Reinforced Plastics)는 2차대전 후에 강화섬유로 Boron Fiber, Carbon Fiber 및

Aramid Fiber 등의 고성능 섬유, 그리고 수지로는 에폭시 수지, 나일론, 폴리아

세탈, 폴리프로필렌, 폴리카보네이드 등의 출현으로 오늘날의 복합재료 시대가

시작되었다.

1970년대에 이르러 석유파동으로 인한 산업계의 에너지 절약 문제로 구조용 재

료의 경량화가 요구되었고, 이에 부응하여 비강도 및 비탄성률이 우수한 복합재

료의 발전은 급속하게 이루어졌다. 석유파동 등에 의해 FRP는 강도, 탄성률, 내

식성, 피로특성, 충격특성, 흡음성 및 절연성 등 여러 가지 장점을 가지고 있기

때문에 산업 전 분야에서 없어서는 안 될 중요 재료로서 인식되고 있다.

지금까지는 시대를 구분함에 있어 석기시대, 토기시대, 청동기시대, 철기시대 등

그 시대에 주로 사용된 재료로서 시대를 구분하고 있음을 감안할 때 현대사회는

복합재료시대임이 틀림없다. 그러므로 앞으로 복합재료는 기존재료로는 요구물

성을 만족하기 어려운 경우 적극적으로 응용할 수 있는 대안재료가 되어 갈 것

이며, 이에 상응하여 복합재료에 대한 많은 연구와 응용분야의 개발도 뒤따를

것이다.

1.3 GRP 파이프의 역사

1940년대에 GFRP 복합재료가 개발된 후, 1948년에 스위스에서 최초로 GRP 파

이프이 개발되었다. 초기에는 염색용 천을 감기 위하여 나무로 제작된 실린더를

사용하였다. 나무의 특성상 시간이 지남에 따라 나무의 표면이 쪼개지고 변색이

되어 염색천을 장기간 감을 수 없게 되자 대안으로 나온 것이 유리장섬유를 이

용한 복합소재였다.





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당시 이것은 획기적인 것으로써 외면이 매끄러웠고, 내부식성 및 내화학성 등이

우수하여 응용된 초기제품이 GFRP 복합재료 실린더로써, 현재의 GRP 파이프

및 필라멘트 와인딩 공법의 시초가 되었다. 그 후 유리장섬유 복합재를 이용하

여 필라멘트 와인딩 공법으로 제작한 실린더 및 관이 우수하다는 것이 알려짐에

따라 유럽의 선진국에서 사용하기 시작하여 미국, 아시아 등 전 세계로 보급되

었다.

초창기 GRP 파이프은 원유를 이송하기 위한 용도로 사용되었으나, GRP 파이프

의 비용 효율이 높으며, 내부식성이 높아서 강철, 스테인레스, 스틸 및 기타 금

속의 대체 관으로 적용되었다. 이후 GRP 파이프은 점점 높은 압력에 적용되기

시작하였고 지중매설 배관에 적용되면서 그 범위가 매우 넓어 졌다.

50년대 후반, 대구경 GRP관 적용

우리나라의 경우 90년대 후반부터 생산

1950년 후반에, 대구경에 GRP 파이프이 적용되었고, GRP 파이프은 관의 고유한

내부식 특성 때문에 화학 공정 산업에 점점 그 수요가 증가 되었다.

1960년대부터 1990년대를 걸쳐서, GRP 파이프은 도시의 상수 및 하수 시장에도

사용되었다. GRP 파이프의 특징은 내구성, 강도, 내부식성의 이점을 모두 가지

고 있다. 그래서 금속관에서 흔히 볼 수 있는 관 내부에 라이닝, 외부 코팅 등의

부식방지를 하지 않아도 된다는 이점이 있다. GRP 파이프은 수요자의 요구에

따라 주문 제작이 용이할 뿐 아니라 생산되는 관경 및 연결구, 이음관의 범위가

넓어 생산 및 설계의 다양성이 있으므로 그 적용범위가 지속적으로 넓어지고 있

는 추세이다.

우리나라의 경우, (주)한국화이바가 1990년대 후반 필라멘트 와인딩 공법에 의한

GRP 파이프을 최초로 독자적 기술을 이용하여 제작하였다. 최초로 제작된 관은

2000년도에 하수도관에 국내 최초 적용되어 매립되었으며(용산구청), 상수도관은

2002년 임실에 최초로 적용되었다. 이후 많은 시공현장에서 점차적으로 그 수요

가 증가하다가 최근 2년 간 급격히 증가되고 있는 추세이다.

GRP 파이프의 구조 및 특성




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2. GRP 파이프의 구조 및 특성

2.1 GRP 파이프의 정의 및 구조

1) 정의

열경화성 수지(불포화 폴리에스텔)에 유리장섬유를 조합한 유리장섬유강화플라

스틱(Glass Fiber Reinforced Plastics)으로 제작된 복합소재의 관으로, 유리장섬

유를 이용하여 플라스틱의 단점인 강성을 보강하면서 플라스틱의 장점인 경량

성, 내구성, 복원성능 등을 극대화한 관이다.

2) 구조

GRP 파이프의 구조는 내부마감층(수지층+부직포), 내면강화층(원주방향 유리장

섬유강화층+길이방향 유리장섬유강화층+원주방향 유리장섬유강화층), 수지 몰

타르층(수지 몰타르+부직포), 외면강화층(원주방향 유리장섬유강화층+길이방향

유리장섬유강화층+원주방향 유리장섬유강화층), 외부마감층(부직포+수지층)으로

구성된다.

<그림 1-1. GRP 파이프의 구조>

3) 구성재료

<표 1-1. GRP 파이프의 구성재료>

구 분 기 지 재 보 강 재내부마감층 열경화성 플라스틱 수지 폴리에스테르 부직포

구조층

내면 강화층

원주방향유리장섬유강화층

열경화성 플라스틱 수지 유리장섬유길이방향유리장섬유강화층


수지 몰타르층 열경화성 플라스틱 수지 규사모래

외면강화층


열경화성 플라스틱 수지 유리장섬유길이방향유리장섬유강화층


외부마감층 열경화성 플라스틱 수지 폴리에스테르 부직포





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2.2 GRP 파이프의 재료 특성

1) 개요

GRP 파이프은 강화 유리장섬유, 열경화성 플라스틱 수지 및 규사질 모래를 사

용하여 제작된 복합 구조를 가진 관이다.

2) 특성

GRP 파이프의 일반적인 특성은 다음과 같다.

① 내부식성 : GRP 파이프은 유체가 관 내면 및 외면에 흐를 때 강한 내부식

성(폴리에스테르 수지층)을 가지고 있으므로, 내부식성을 향상시

키기 위한 추가적인 라이닝과 외부 코팅이 필요 없다.

② 무게 비율에 대한 강도 : GRP 파이프 우수한 비강도를 가진다. 단위무게 당

강도의 비율을 고려할 때 GRP 파이프은 철, 탄소,

스테인리스 스틸보다 뛰어나다.

③ 경량 : GRP 파이프은 동일하거나 비슷한 철제품의 1/3의 무게를 가지며 유

사한 콘크리트 제품의 약 20%의 무게를 갖는다.

④ 전기적인 특성 : GRP 파이프의 주원료는 모두 비전도성(전기절연체) 재질이

므로 관 역시 비전도성의 특징을 갖고 있다.

⑤ 치수 안정성 : GRP 파이프은 규격화된 제품으로써 정해진 치수 및 허용차

에 의해 제작되며, 구매자가 요구한 구조 및 적용에 필요한

치수로도 제작 가능하다.

⑥ 낮은 유지비용 : GRP 파이프은 장기수명이 뛰어나며, 녹 발생이 없기 때문

에 유지 관리가 용이하며, 관리 비용 또한 매우 낮다.

3) 적용분야

항 목 적용 분야

상․하수도 배관 음용수, 오수 배관, 우수 관거, 슬러지 배관

산업용 배관화학공정, 담수화, 석유 분야, 냉각 동력장치 및 원수, 해수의

유입구 및 유출구, 배수, 수송용

농업용수 배관 수송배관 및 배수배관, 관개수로용 배관

기 타 지중매설 배관과 케이싱(casing), 지열배관 (geothermal)





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4) 재료

GRP 파이프은 강화 유리장섬유, 열경화성 수지 및 규사질 모래로 구성되어 있

으며 이러한 구성은 특정한 성능 및 특징을 충족시키기 위하여 고안되었으며,

각 구성요소에 대한 설명은 아래와 같다.

① 강화 유리장섬유 : 유리장섬유의 방향과 위치, 형태, 양 등은 요구한 기계적

강도를 제공한다.

② 수지 : 수지는 물리적이고 화학적인 성질을 제공하며, 유리장섬유를 보호하

는 역할을 한다.

③ 규사질 모래 : GRP 파이프의 외압강도 및 압축강도를 나타내는 물성을 제

공한다.

GRP 파이프의 설계는 최종으로 생산되는 관의 성능 특성 및 비용을 최적화 해

야 한다. 설계는 재료의 특성 및 물성, 공정, 의도한 응용분야(예, 용도에 따른

디자인)의 완전한 이해를 기초로 한다.

5) 강화용 유리장섬유

GRP 파이프의 기계적인 강도는 강화용 유리장섬유의 양, 형태, 강화 유리장섬

유의 배열에 따라 달라진다. 강도는 강화용 유리장섬유의 양에 비례하면서 증

가된다. 하중 방향의 유리장섬유의 양은 요구되는 강도에 따라 결정된다.

① 유리장섬유

유리장섬유 재료는 다양한 구성성분을 가지는 유리장섬유가 적용 가능하다.

이는 성능의 특징을 충족시키기 위하여 설계의 유연성을 가지기 위함이다.

모든 강화용 유리장섬유는 용광로에서 용융상태의 유리를 뽑은 개개의 필라

멘트로부터 제작된다. 개개의 수많은 필라멘트는 뽑힘과 동시에 “스트랜드”

로 묶여지면서 유리장섬유로 형성된다.

<그림 1-2. 유리장섬유 제작과정 1>





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<그림 1-3. 유리장섬유 제작과정 2>

GRP 파이프에 사용되는유리장섬유 구성성분은 관의 사용분야 및 위치에 따

라 관 벽에 적층되어진다.

② 강화용 유리장섬유

강화용 유리장섬유의 다양한 형태는 아래와 같다.

구분 사진 특징

유리

로빙

유리로빙은 묶여있고, 꼬여있지 않은 강화용 유리장섬유

스트랜드로 구성한다. 또한, 공정상 원통모양으로 포장된

다. 일반적인 연속 로빙은 필라멘트 와인딩, 일축방향/이축

방향의 강화재로 사용된다. 연속 로빙은 촙 스트랜드 매트

로도 사용될 수 있다.

유리

로빙포

유리 로빙포는 무겁고 주름잡힌 섬유(heavy, drapable

fabric) 또는 유리로빙으로 만든 직물이다. 직물 로빙은 다

양한 나비, 두께, 무게로서 사용가능하다. 직물 로빙은 큰

성형 부분에서 고강도를 가지며, 전통적인 직물 섬유보다

비용이 낮다.

절단

유리

섬유

매트

수지를 함유한 바인더를 가지는 촙 스트랜드이다. 관 및

이음관(예, 촙 스트랜드 매트 및 직물 결합 매트)에 사용된

강화 매트 두 가지 종류가 있다. 촙 스트랜드 매트는 관의

이형관(pipe fittings)의 균일한 단면적을 요구한 곳을 강화

하거나 중간 정도의 강도를 필요로 할 때 사용된다. 핸드

레이업 시 매트를 사용한 적층은 작업 시간을 단축 시켜

준다.





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③ 강화용 유리장섬유의 배치

다음은 섬유 방향에 따라 3가지 형태를 포함한다.

가. 일축방향 : 최대 강도는 섬유방향에 따른다. (유리로빙)

나. 이축방향 : 섬유는 나선형 필라멘트와인딩 및 직물 섬유로서 섬유의 여분

에 대한 각도에 위치하며 이것은 섬유의 각 방향에서 다량의

섬유에 의해 결정된 다른 강도를 가진다. 연속적인 결합과 촙

섬유는 설계된방향의 강도를 위하여 사용된다. (유리 로빙포)

다. 다축방향 : 배열은 일반적으로 낮지만 모든 방향에서 강도와 탄성율이 거

의 동등하다. (절단 유리장섬유 매트)

6) 수지

GRP 파이프의 두 번째로 주요한 구성요소는 수지 시스템이다. 제조자는 화학

적, 기계적, 열적 특성에 따라 수지를 선택한다.

수지의 두 가지 큰 분류는 열가소성과 열경화성이다. GRP 파이프은 열경화성

수지를 사용한다. 열경화성은 열이나 화학적 첨가물에 의해서 경화된 고분자

수지 시스템이다. 일단 경화되면 열경화성은 필수적으로 용해되지 않는다.

열경화성 수지는 두개의 일반적인 분류(폴리에스테르 및 에폭시)로 구분되며

GRP 파이프에는 불포화 폴리에스테르 수지를 사용한다.

불포화 폴리에스테르 수지는 대구경의 수도용 및 하수용 배관에 일반적으로 사

용한다. 폴리에스테르는 일반적으로 물과 화학물질에 대한 저항성에 우수하며,

산에 대한 저항성이 있음을 유의한다. 비록 수지, 비닐 에스테르 수지의 구별된

형태가 경화되지만, 폴리에스테르처럼 가공되며 일반적인 의견으로 폴리에스테

르로 분류될 수 있다.

7) 규사질 모래

규사는 각종 유리, 광섬유, 도자기 및 유리장섬유의 주성분을 이루는 무기물로

써 산, 알카리 및 각종 용제에도 화학적 변화가 전혀 없으며 GRP 파이프의 수

지몰타르층에 사용된다.

<그림 1-4. 규사질 모래>





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3. GRP 파이프의 제조 공법

3.1 ARG 연속필라멘트 와인딩 몰탈 공법

(Axial Reinforced Glass Continuous Filament Winding)

1) 생산방식

․생산할 관경에 따라 부속품(Range)을 조립

․조립된 부속품 위에 스틸밴드(Steel Band)를 감아서 몰드를 조립

․몰드위에 유리장섬유(Continuous Glass Fiber : Roving), 길이방향 보강용 직

조된 유리장섬유 천(Axial Reinforce Glass Fabric Cloth), 유리장섬유 순서로

와인딩(원주방향+축방향+원주방향 유리장섬유 보강층)

․열경화성 불포화 폴리에스텔(Thermosetting Unsaturated Polyester Resin) 및

규사모래(Silica Sand)의 혼합물(Resin Mortar)을 투입하여 코어(Core) 형성

․코어층 위에 유리장섬유(Continuous Glass Fiber : Roving), 길이방향 보강용

직조된 유리장섬유 천(Axial Reinforce Glass Fabric Cloth), 유리장섬유 순서

로 와인딩(원주방향+축방향+원주방향 유리장섬유 보강층)

2) 제품특성

․여러 관종을 생산하기 위해 한대의 장비만 갖추면 되므로, 초기 투자비가 적

음.

․연속적으로 가동되는 몰드위에 제품을 성형하므로, 생산에 소요되는 시간이

매우 짧아 높은 생산성을 가짐.

․유리장섬유로 직조된 ARG를 사용하기 때문에 길이방향 강도 보강

․Resin Mortar로 코어(Core)층을 형성하기 때문에 대형관 생산시 추가적인 공

정 불필요.

․연속식 생산방식이기 때문에 관의 길이에 제한이 없음.

3) 제품형상

외면 마감층

원주방향 유리장섬유 강화층

길이방향 유리장섬유 강화층


길이방향 유리장섬유 강화층



내면 마감층

수지 몰타르층

연속필라멘트 와인딩 공법

<그림 1-5. 연속 필라멘트 와인딩 공법>

GRP 파이프의 제조 공법




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4) 제작공정도

<그림 1-6. GRP 파이프의 제조공정 개요도>

<표 1-2. GRP 파이프의 제조공정 순서>

순서 공정

1 원통형 몰드에 부착 방지용 이형필름을 감음

2 수지에 적신 폴리에스테르 부직포를 몰드에 감음

3 수지를 투입하면서, 유리장섬유를 원주방향으로 몰드에 감음

4 수지를 투입하면서, 길이방향 유리장섬유를 몰드에 감음


6 규사모래와 수지를 혼합한 수지-몰타르를 충진


8 수지를 투입하면서, 길이방향 유리장섬유를 몰드에 감음


10 수지에 적신 폴리에스테르 부직포를 몰드에 감음

11 내부용 이형필름(외면 표면처리 및 마감용)을 제품 외면에 감음

12 경화구간을 통과한 후 필요 길이에 맞추어 관을 절단

13 기후조건에 따라 IR(원적외선)히터로 추가로 열을 가하여 제품을 경화시킴

14 절단된 면을 열경화성 플라스틱 수지로 코팅

15 내면 및 외면에 감은 부착방지 및 마감용 이형필름을 제거





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4. GRP 파이프의 물성 및 안전성

4.1 GRP 파이프의 물성

1) 화학적 특성

① 내화학성

열경화성 수지(불포화 폴리에스텔)에 유리장섬유를 조합한 유리장섬유강화플

라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastics)으로 제작된 복합소재의 관으로, 유리

장섬유를 이용하여 플라스틱의 단점인 강성을 보강하면서 플라스틱의 장점인

경량성, 내구성, 복원성능 등을 극대화한 관이다.

모든 GRP 파이프은 물과 자연 토양 조건에 대한 저항성이 우수하다. 금속성

관에 손상을 줄 수 있는 화학 반응으로 전식(galvanic), 산소에 의한 부식, 점

식, 흑연 부식 등 일반적인 부식에 강하다. GRP 파이프은 일부분의 유리장섬

유 설계 순서의 결정 및 환경적인 응력, 노화 영향 등을 받기 쉽다.

GRP 파이프의 내화학성은 사용된 특정한 수지 재료에 따라 결정된다. 라이

너 구조, 경화, 제조 성형 방법처럼 다른 요소가 GRP 파이프의 내화학성에

영향을 줄 수 있지만 가장 주요한 요인은 수지이다. 수지는 재료의 넓은 범

위에 대한 내화학성을 가질 수 있도록 선택하여 사용될 수 있고 GRP 파이프

의 제조 시에 이를 근거로 하여 선택된 수지를 사용하게 된다.

② 내마모성

GRP 파이프은 일반적으로 우수한 내마모성을 가지며 모래, 실리카, 세라믹

등이 관 내부보호층에 침투하더라도 폴리우레탄처럼 복원성 라이너 재료에

의해서 극단적으로 마모를 일으키는 환경에 적응할 수 있도록 만들어 진다.

내부보호층 재료는 수지와 부직포로 이루어져 있으며 관을 통하여 수송되는

내용물의 마찰을 초과하지 않는 강인함과 탄력을 가진 수지를 사용함으로써

내마모성을 향상시킬 수 있다.

③ 온도저항

GRP 파이프의 온도 저항성 역시 수지에 의존한다. 최대 사용 온도는 화학

환경 및 배관 시스템의 응력 조건에 의해서 영향을 받을 수 있다. 일반적으

로, 화학물질의 영향은 농도가 높을수록 최대 사용온도도 높아진다.

그러나, 일반적인 사용온도는 물 공급용 시스템에서 (33℉~90℉(1℃~32℃))이

다. GRP 파이프은 사용온도에 의해서 영향을 받지 않는다. GRP 파이프은 냉

각 온도에 의해서 사실상 영향을 받지 않는다.

GRP 파이프의 물성 및 안전성




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2) 물리적 특성

<표 1-3. GRP 파이프의 물리적 특성>

항목 값 비고 시험방법

비중 1.93 20℃ KS M 3305

Mohs 경도 6.5 20℃ KS M 3305

인장탄성률 (kgf/cm2) 210,000 20℃ KS F 2240

프와송 비 0.12 20℃ KS F 2240

충격강도

(lzod impact str.)(J/cm)20.5 20℃ ASTM D256

열팽창계수 (×10-5(m/m/℃)) 0.5 20℃ -

조 도 계 수 0.010 - -

유 속 계 수 150 - -

4.2 GRP 파이프의 안전성

1) 유리장섬유의 안전성

관 제작에 사용되어지는 유리장섬유는, 규사, 석회석, 붕사를 일정한 비율로 섞

어 1단계인 용융 로(炉)에서 용해를 시킨 후, 2단계인 리파이너에 보내져 숙성

을 시킨다. 3단계로 Feeder에서 Feeder에 장착된 Bushing(백금 합금)의 세밀한

노즐을 통해 용도에 맞는 유리장섬유 실을 뽑아낸다. 유리장섬유 실을 뽑아 낼

때 水냉각을 시킴과 동시에 와인딩시 제품에 맞는 적절한 바인더를 입혀준다.

이렇게 만들어진 유리장섬유 실을 가지고, 유리로빙(Glass Roving), 유리매트

(Glass Mat), Roving Cloth 등으로 2차 가공이 이루어진다. 2차 가공된 유리장

섬유 제품은 각각 제품에 맞는 용도로 3차 가공이 이루어져, 전혀 다른 형태의

제품(GRP파이프, 방탄재료, 저장탱크, 로켓 발사대, 선박, 요트, 욕조 등)으로

다시 태어난다.

관의 주 재료인 유리장섬유는 2001년 10월 국제 암 연구기관(IARC)에서 사람

과 동물에게 전혀 무해하다는 Ⅲ등급으로 평가를 받았다. 또한 유리장섬유의

주성분은 규사(SiO2)로서, 화학적으로 안전한 물질이며, 각종 유리, 광섬유, 도

자기 및 산, 알카리, 각종 용제에도 화학적 변화가 전혀 없다. 그리고 각종 식

품, 음료수, 의약품 및 시료 등 용기의 원재료에도 사용되고 있다.





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<표 1-4. IARC의 발암성 구분 원칙2)>

등 급발암성

발암성 평가사람 동물

I ○ ○사람의 발암물질로서 충분한 증거가 있음.

동물의 발암물질로서 충분한 증거가 있음.

II A △ ○사람의 발암물질로서 제한적 증거.

단, 동물에서는 발암물질로서 충분한 증거가 있음.

II B △ △사람의 발암물질로서 제한적 증거.

단, 동물에서는 발암물질로서 충분하지 못한 증거.

III X X사람의 발암물질로서 부적절한 증거.

동물에서도 발암물질로서 부적절한 증거.

※ 발암성 평가

○ : 충분한 증거(Sufficient Evidence)

△ :제한적인 증거 또는 충분하지 못한 증거(Limited Evidence & less than sufficient evidence)

X : 부적절한 증거(evidence of carcinogenicity is inadequate or limited)

※ IARC 그룹 별 물질 (예)

Ⅰ 담배, 알콜음료, 아스베스토스, 카드뮴 등 총 100 종

ⅡA 자외선, 포름알데히드, 디젤 배기가스 등 총 68 종

ⅡB 커피, 피클, 우레탄, 가솔린, 글라스울, 록크울, 슬라그울 등 총 246 종

Ⅲ 녹차, 유리장섬유, 나일론6, 폴리우레탄 폼 등 총 516 종

Ⅳ 카프로락탐 (1 품종 만 등록 됨) 총 1 종

2) 불포화 폴리에스테르 수지의 안전성

GRP 파이프에 사용되고 있는 불포화 폴리에스테르 수지는 식수용 물탱크, 식

품 저장용기(특히 간장, 된장 등의 발효성 제품), 선박 욕조 등의 원재료로 사

용되고 있으며, 송진, 호박 등과 같은 친환경성 유기고분자 화합물로서 화학적

으로 매우 안정된 구조를 가지고 있다. 또한 경화 후에는 화학적 변화가 없으

며, 게다가 열가소성 수지와는 달리 경화 후에는 추가적인 열이나 압력에 의해

변형되지 않는 등 물리적인 변화가 거의 없는 열경화성 수지이다.

불포화 폴리에스테르 수지는 한국화학시험연구원 및 일본 화학 기술전략 추진

기구에서 제출한 시험결과(첨부 참고), 식품 위생에 아무런 문제가 없으며, 인

체에는 무해하다는 결과를 받았다. 또한 미국 연방 식품의약품청(FDA)에서도

그 안정성을 입증을 받았다.

2) IARC (Internation Agency for Research on Cancer) : WHO 산하기관 국제 암 연구소 , 유리장섬

유의 분류, 2002. http://monographs.iarc.fr/htdocs/monographs/vol43/43-01.htm

GRP 파이프의 물성 및 안전성




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3) 유리장섬유연결구용 수밀링(고무링)의 안전성

유리장섬유연결구에 사용되는 수밀링은 KS M 6613에 따라 아래와 같은 융출

시험에 대한 항목을 선정하고 있으며, 그 항목 및 결과는 <표 1-5>와 같다.

<표 1-5. 수밀링의 용출시험 결과>

검사항목 단위 품질기준 시험결과 시험규격

유리황 % 0.5 0.04

KS M 6613

탁도 도 1 1 이하

색도 도 5 5 이하

과망간산칼륨소비량 mg/L 5 0.6

잔류염소의 감량 ppm 1.5 0.2

냄새 및 맛 - 이상 없을 것 이상없음

4) GRP 파이프의 안전성

① 용출시험 결과

GRP 파이프 및 연결구 관련규격(KS M 3370 : 2005)에는 상수도용 관으로서

의 사용을 허용하여, 융출 시험에 대한 항목을 총 10개를 시험항목으로 선정

하고 있으며, 그 항목 및 결과는 <표 1-6>과 같다.

<표 1-6. 용출특성 품질기준 및 시험결과>

시험항목 기준치 결과 시험방법

탁도 2도 이하 0.5 이하

KS M 3370 : 2005 (MOD

ISO 10639)

색도 5도 이하 1도 이하

과망간산칼슘 소비량 10 ㎎/ℓ 이하 0.6 ㎎/ℓ

잔류염소의 감량 0.7 ㎎/ℓ 이하 0.2 ㎎/ℓ

냄새 이상 없을 것 이상 없음

맛 이상 없을 것 이상 없음

페놀 0.005 ㎎/ℓ 이하 검출 안됨

스틸렌 0.002 ㎎/ℓ 이하 검출 안됨

중금속 (Pb) 0.1 ㎎/ℓ 이하 검출 안됨

pH 5.8～8.6 -

증발잔유분 30 ㎎/ℓ 이하 23.5 ㎎/ℓ

② 환경호르몬(내분비계 장애물질) 시험 결과

위의 항목으로 시험한 결과 다음과 같은 값을 얻었으며, 이 시험 결과로

GRP 파이프은 관련규격(KS M 3370 : 2005)에 모두 합격하고 있다. 또한 환





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경호르몬 규정(아래 시험 결과)에도 인체에 유해한 물질이 없는 걸로 나타나

고 있으며, 이에 따라 GRP 파이프은 사람의 식수인 상수도에 사용해도 전혀

문제가 없다는 것이 입증되고 있다.

<표 1-7. 환경호르몬 시험결과>

시험항목 단위 결과 시험방법

Bis(2-ethylhexyl) phthalate ㎎/ℓ 검출 안됨

KS M 0027 : 2003(GC/MS)

Buthylbenzyl phthalate ㎎/ℓ 검출 안됨

Bisphenol A ㎎/ℓ 검출 안됨

Diethyl phthalate ㎎/ℓ 검출 안됨

Dibuthyl phthalate ㎎/ℓ 검출 안됨

Dicyclohexyl phthalate ㎎/ℓ 검출 안됨

Dipentyl phthalate ㎎/ℓ 검출 안됨

Dihexyl phthalate ㎎/ℓ 검출 안됨

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