KR100392599B1 - 지하 용출수의 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한배수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주택, 빌딩 등 건축물의 지하 용출수를 경제적이고 효율적으로 배수하는 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한 배수방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 본 발명은 건축물의 지하구조물 기초바닥하부에 설치되어 지하용출수가 유입되는 유공관과, 상기 유공관을 통해 유입된 지하 용출수를 모으는 집수정과, 사이펀식 굴곡부를 가지도록 성형된 관으로 상기 유공관에 연통되고 집수정에 연결되는 사이펀 주관과, 지하 용출수를 모아 상수도 또는 중수도로 이용하도록 필요한 곳에 분배하는 구조를 가진 용수용 저수조와, 사이펀식 굴곡부를 가지도록 성형된 관으로 상기 사이펀 주관에 연통되고 상기 용수용 저수조에 연결되는 사이펀 용수활용관과, 상기 집수정과 건물 외부의 배수로를 연결하여 지하용출수를 하수로 배출시키는 배수관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지하 용출수의 수위가 사이펀 배관의 정점에 도달하면 자연적으로 배수용 배관 속에 유수로가 형성되어 지하수를 배수토록 하여 불필요한 배수에 따른 에너지 낭비를 막고 필요시에는 지하수의 활용을 도모할 수 있어 에너지절감에 따른 경제성 확보가 가능하고 환경친화적인 기술이다.

Description

지하 용출수의 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한 배수방법 {Siphon dewatering system of underground gushing water and the pumping out method using of it}

본 발명은 주택, 빌딩 등 건축물의 지하 용출수를 경제적이고 효율적으로 배수하는 사이펀식 디워터링 시스템(Siphon dewatering system) 및 이를 이용한 배수방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 지하 용출수의 수위가 사이펀 배관의 정점에 도달하면 자연적으로 배수용 배관 속에 유수로가 형성되어 지하수를 배수토록 하여 불필요한 배수에 따른 에너지 낭비를 막고 필요시에는 지하수의 활용을 도모할 수 있는 사이펀식 디워터링 시스템에 및 이를 이용한 배수방법에 관한 것이다.

일반적인 오피스건물 및 최근 건설되는 공동주택(아파트, 다세대 주택)은 대부분 대규모이며, 법적으로 지하주차장이 의무화되고, 인구증가와 차량증가로 인해 도심지 및 주거지의 여유공간이 부족해짐에 따라 최근 건물신축시에는 지하주차장 건설이 일반화, 필수화되고 있는 추세이다. 또한, 계속되는 도시개발로 도심지의 부지가 부족하여 인근 주변의 경사지를 이용한 공동주택 건설이 빈번한데 이에 따라 건물 신축시 주변건축물에 대한 영향을 최소화시키고 양압력 문제에 따른 부력방지를 위한 각종 디워터링 시스템이 개발되고 있는 실정이다.

“디워터링 시스템”은 상기의 현실 하에 건축공사 중 또는 건축물 완성후의 지하수위 및 정수압을 낮추고 제어하여 지하의 굴착공사 등에 악영향을 미치는 지하수를 막고 완성된 건축물의 유지를 위한 수압을 제거하는 부력방지 공법을 말하는 것으로, 일반적인 그 구체적인 방법으로는 지하수위를 조절하지 않고 지하구조물을 깊은 지반에 앵커(Rock Anchor)하는 방법과 지하수위를 조절하는 방법으로 대별할 수 있다.

상기 지하수위를 조절하는 방법으로는 첫째, 통제하여야 할 지하수위면인 지하측벽에 집수플레이트와 집수관으로 집수시스템을 설치하여 배수하는 ‘측벽배수방법’이며, 둘째, 최하위의 바닥에 보호된 집수파이프로 된 유수로를 관통시키고 집수정으로 유도하여 배출시키는 ‘하부바닥배수방법’이 있다. 또한, 투수성이 좋은 소규모 건물에서는 외부에 우물을 설치하고 일정수위에 도달하면 펌핑(pumping)하여 배수하는 방법도 가능하다.

그러나, 상기 ‘측벽배수방법’의 경우는 지하구조물에 아무런 악영향을 미치지 않음에도 불구하고 항상 표면수를 배수하게 되며, 측벽배수가 되더라도 하부의 암으로 연결된 수맥으로부터 작용하는 부력을 해결할 방법은 없었으며, 상기 ‘하부바닥배수방법’은 상기 측벽배수방법의 단점을 보완한 반면에 통제하여야 할 수압이 작용하지 않음에도 불구하고 언제나 불필요한 과다한 수량의 배수를 할 수 밖에 없었다.

따라서, 전술한 바와 같은 상기의 종래 디워터링 시스템에서는 불필요한 배수에 따른 전기료 등의 에너지 낭비가 발생하여 지하구조물의 유지관리비용이 많이 들며, 또한 비교적 깨끗한 용출 지하수가 이용되지 못하고 하수로 버려져 현재에도 세계 곳곳에서 가시화되고 있으며 멀지 않은 시간에 우리나라도 물부족 국가로 분류되는 것이 공인된 현실에서 환경 및 에너지 절감 측면에서 심각한 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자는 경제적이고 친환경적인 지하용출수의 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한 배수방법을 발명하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하부바닥배수방식의 단점을 사이펀의 원리에 의하여 보완하여, 지하 용출수의 수위가 사이펀 배관의 정점에 도달하면 자연적으로 배수용 배관속에 유수로가 형성되어 지하수를 배수토록 하여 통제수압에 도달하지 않음에도 불구하고 불필요한 배수를 함에 따른 에너지 낭비를 막아 전기료 절감 등 경제적이고 합리적인 지하용출수의 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한 배수방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 사이펀 배관에서 통제수압에 따른 설계안정수위의 하부부위에 조절밸브를 부착한 사이펀 용수활용관을 설치함으로서 비교적 깨끗한 지하 용출수의 활용을 도모하여 수자원 보호 및 활용을 촉진하고 이에 따른 에너지절약을 가져오고 환경친화적인 지하용출수의 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한 배수방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 디워터링 시스템의 구체예에 따른 평면도이다.

제2도는 상기 제1도의 구체예에 대한 단면도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1: 지하구조물 기초바닥 2: 설계안정수위

10: 유공관 20: 집수정

30: 사이펀 주관 31: 조절밸브

32: 사이펀식 굴곡부 33: 여과용 필터매트

40: 용수용 저수조(미표시부호) 50: 사이펀 용수활용관

51: 조절밸브 52: 사이펀식 굴곡부

53: 여과용 필터매트(미표시부호) 60: 배수관

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주택, 빌딩 등 건축물의 지하 용출수를 경제적이고 효율적으로 배수하는 사이펀식 디워터링 시스템(Siphon dewatering system) 및 이를 이용한 배수방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 지하 용출수의 수위가 사이펀 배관의 정점에 도달하면 자연적으로 배수용 배관속에 유수로가 형성되어 지하수를 배수토록 하여 불필요한 배수에 따른 에너지 낭비를 막고 필요시에는 지하수의 활용을 도모할 수 있는 사이펀식 디워터링 시스템에 및이를 이용한 배수방법에 관한 것이다.

본 발명을 첨부된 예시도면의 구체예를 참고로 하여 그 구성 및 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

제1도 및 제2도는 본 발명의 디워터링 시스템의 구체예에 따른 도면으로서, 본 발명은 건축물의 지하구조물 기초바닥(1) 하부에 규칙적인 배열을 가진 매트릭스 형태 또는 네트 형태로 설치되어 지하용출수 또는 지하로 침투한 표면수가 유입되는 유공관(10); 건축물의 지하구조물 기초바닥(1) 하부에 형성되어 상기 유공관(10)을 통해 유입된 지하 용출수 또는 유입 표면수를 모으는 집수정(20); 사이펀식 굴곡부(32)를 가지도록 성형된 관으로, 관의 한쪽 끝은 상기 유공관(10)에 연통되고 다른 한쪽 끝은 상기 집수정(20)에 연결되도록 위치하여, 상기 유공관(10)을 통해 유입된 지하 용출수 또는 유입 표면수를 상기 집수정(20)으로 이송하는 사이펀 주관(30); 건축물의 지하구조물 내에 형성되어 지하 용출수 또는 유입 표면수를 모아 상수도 또는 중수도로 이용하도록 필요한 곳에 분배하는 구조를 가진 용수용 저수조(40); 사이펀식 굴곡부(52)를 가지도록 성형된 관으로, 관의 한쪽 끝은 상기 사이펀 주관(30)에 연통되고 다른 한쪽 끝은 생활용수로 활용되는 지하수가 모이는 상기 용수용 저수조(40)에 연결되는 사이펀 용수활용관(50); 및 상기 집수정(20)과 건물 외부의 배수로를 연결하여, 상기 집수정(20)에 모인 지하 용출수 또는 유입 표면수를 하수로 배출시키는 배수관(60); 을 포함하여 구성된다.

상기 유공관(10)은 피브이씨(PVC) 다발관이나 또는 에쓰디피(SDP) 집속다발관 또는 피디엠(PDM) 판형다발관 등 종래에 채용되고 있는 어떠한 종류의 것도 가능하며, 구조적 안전성과 배수성능, 그리고 경제성을 고려하고 유지보수성과 장기적 안정성 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하며, 유공관(10)의 배치간격은 구조계산 및 지하수압조절 정도에 따라 결정되게 된다.

상기 집수정(20)은 상기 유공관(10)으로부터 유입되는 지하 용출수 또는 지하로 침투한 표면수를 모아서 바깥으로 배수하기 위한 저장장치로서, 종래에는 유공관과 연결되던 것을 본 발명에서는 유공관(10)과 연통된 사이펀 주관(30)과 연결되어 수위를 적정하게 유지할 수 있게 하였다. 따라서, 상기 집수정(20)은 본 발명의 사이펀 작용을 위해 낙차가 큰 위치에너지를 갖도록 건축의 지하구조물 기초바닥(1) 하부에 위치된다. 건축물에서 지하피트를 두는 경우에는 타용도로 활용하지 않는 지하피트를 집수정으로 활용할 수도 있으며, 또한 지하피트는 사이펀 배수를 집수정으로 유도하는 배관용 공간으로 활용할 수도 있다.

상기 사이펀 주관(30)은 건설 설비배관에서도 많이 채용되는 사이펀(Siphon) 원리를 활용한 것으로, 사이펀 원리는 대기압을 이용하여 굽은 관을 이용하여 높은 곳에 있는 액체를 낮은 곳으로 옮길 수 있는 원리를 말하는 것이다. 상기 사이펀 주관(30)은 사이펀식 굴곡부(32)를 가지도록 성형되어 관의 한쪽 끝은 상기 유공관(10)에 연통되고 다른 한쪽 끝은 상기 집수정(20)에 위치시켜 상기 유공관(10)을 통해 유입된 지하 용출수를 상기 집수정(20)으로 이송하게 되는데, 이러한 과정에서 사이펀 주관(30)은 유공관(10)으로부터 유입된 용출수로 충진되어 상기 사이펀 주관(30)내에 일정량의 지하 용출수가 채워지면 닫혀져 있던 조절밸브(31)가 개방되면서 상기 집수정(20)에 상기 용출수를 유입시키게 된다. 그리고, 상기 사이펀 주관(30)내에 용출수의 양이 일정수면이하로 조절되면 상기 조절밸브(31)가 다시 잠기게 된다.

이 경우 지하수위 조절높이(2)에 도달하지 않은 경우에 지하 용출수를 활용하기 위한 것이 본 발명에서의 사이펀 용수활용관(50)이다. 사이펀 용수활용관(50)은 상기 사이펀 주관(30)과 유사한 형상으로 사이펀식 굴곡부(52)를 가지는 관으로 관의 한쪽 끝은 상기 사이펀 주관(30)에 연통되고 다른 한쪽 끝은 생활용수(상수, 중수)로 활용되는 지하수를 모으는 용수용 저수조(40)에 연결되며, 상기 사이펀식 굴곡부(52)를 지나 상기 용수용 저수조(40)로 연결되는 중간부분에 조절밸브(51)가 구비되어 있다. 이러한 상기 사이펀 용수활용관(50)은 사이펀 주관(30)의 사이펀식 굴곡부(31)가 형성되기 전에 연통ㆍ설치되며, 조절밸브(51)를 통하여 지하수의 유입을 조절한다.

상기 사이펀 주관(30)은 상기 유공관(10)과 연통되는 부분에 여과용 필터매트(33)가 구비되거나 또는 상기 사이펀 용수활용관(50)은 상기 사이펀 주관(30)과 연통되는 부분에 여과용 필터매트(53)가 구비되어 지하용출수를 생활용수로 활용가능하게 한다.

제2도는 본 발명의 구체예에 따른 단면도로서, 이를 통하여 전술한 사이펀식 디워터링 시스템을 이용한 배수방법을 설명하면 다음과 같다.

전술한 본 발명의 사이펀 디워터링 시스템을 이용하여, 지하로 침투한 표면수를 포함한 지하 용출수가 유공관(10)에 유입되는 제1단계; 상기 유공관(10)에 한쪽 끝이 연통되며 사이펀식 굴곡부(32)를 지나 집수정(20)으로 연결되는 중간부분에 구비된 조절밸브(31)가 잠긴 사이펀 주관(30) 내에 상기 유입된 지하 용출수가 채워지는 제2단계; 상기 사이펀 주관(30)내에 일정량의 지하 용출수가 채워지면 상기 조절밸브(31)가 개방되면서 상기 집수정(20)에 상기 용출수가 유입되는 제3단계; 상기 사이펀 주관(30)내에 용출수의 양이 일정수면이하로 조절되면 상기 조절밸브(31)가 다시 잠기는 제4단계; 및 상기 집수정(20)으로 유입된 용출수가 배수관(60)을 통하여 건물 외부의 배수로로 배출되는 제5단계; 를 포함하여 구성되고, 상기 제2단계는 상기 사이펀 주관(30)내에 채워진 지하 용출수가 상기 사이펀 주관(30)에 한쪽 끝이 연통되며 사이펀식 굴곡부(52)를 지나 용수용 저수조(40)로 연결되는 중간부분에 구비된 조절밸브(51)가 잠긴 사이펀 용수활용관(50)으로 보내져서 채워지는 제2-1단계; 상기 사이펀 용수활용관(50)내에 일정량의 지하 용출수가 채워지면 상기 조절밸브(51)가 개방되면서 상기 용수용 저수조(40)에 상기 용출수가 유입되는 제2-2단계; 상기 사이펀 용수활용관(50)내에 용출수의 양이 일정수면이하로 조절되면 상기 조절밸브(51)가 다시 잠기는 제2-3단계; 를 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 사이펀 배관은 건물의 바닥면적과 투수계수에 따라서 거리간격을 조절하여 상정하고 지하구조물의 설계시에도 적절한 위치와 개소를 반영하는 것이 바람직하다. 그리고, 지하바닥면에 수압계를 설치하여 사이펀 배관의 작동여부를 확인할 수도 있다.

본 발명의 지하 용출수의 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한 배수방법으로, 하부바닥배수방식의 단점을 사이펀의 원리에 의하여 보완하여 지하 용출수의 수위가 사이펀 배관의 정점에 도달하면 자연적으로 배수용 배관속에 유수로가 형성되어 지하수를 배수토록 하여 통제수압에 도달하지 않음에도 불구하고 불필요한 배수를 함에 따른 에너지 낭비를 막아 전기료 절감 등 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 지하 용출수의 사이펀식 디워터링 시스템 및 이를 이용한 배수방법으로, 사이펀 배관에서 통제수압에 따른 설계안정수위의 하부부위에 조절밸브를 부착한 사이펀 용수활용관을 설치함으로서 비교적 깨끗한 지하 용출수의 활용을 도모하여 수자원 보호 및 활용을 촉진하고 이에 따른 에너지절약을 가져오고 친환경적인 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 건축물의 지하구조물 기초바닥(1) 하부에 규칙적인 배열을 가진 매트릭스 형태 또는 네트 형태로 설치되어 지하용출수 또는 지하로 침투한 표면수가 유입되는 유공관(10);

   건축물의 지하구조물 기초바닥(1) 하부에 형성되어 상기 유공관(10)을 통해 유입된 지하 용출수 또는 유입 표면수를 모으는 집수정(20);

   사이펀식 굴곡부(32)를 가지도록 성형된 관으로, 관의 한쪽 끝은 상기 유공관(10)에 연통되고 다른 한쪽 끝은 상기 집수정(20)에 연결되도록 위치하여 상기 유공관(10)을 통해 유입된 지하 용출수 또는 유입 표면수를 상기 집수정(20)으로 이송하며, 상기 사이펀식 굴곡부(32)를 지나 상기 집수정(20)으로 연결되는 중간부분에 조절밸브(31)가 구비되어 있는 사이펀 주관(30);

   건축물의 지하구조물 내에 형성되어 지하 용출수 또는 유입 표면수를 모아 상수도 또는 중수도로 이용하도록 필요한 곳에 분배하는 구조를 가진 용수용 저수조(40);

   사이펀식 굴곡부(52)를 가지도록 성형된 관으로, 관의 한쪽 끝은 상기 사이펀 주관(30)에 연통되고 다른 한쪽 끝은 생활용수로 활용되는 지하수가 모이는 상기 용수용 저수조(40)에 연결되며, 상기 사이펀식 굴곡부(52)를 지나 상기 용수용 저수조(40)로 연결되는 중간부분에 조절밸브(51)가 구비되어 있는 사이펀 용수활용관(50); 및,

   상기 집수정(20)과 건물 외부의 배수로를 연결하여, 상기 집수정(20)에 모인 지하 용출수 또는 유입 표면수를 하수로 배출시키는 배수관(60);

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 용출수의 사이펀식 디워터링 시스템.
2. 제1항에서, 상기 사이펀 주관(30)은 상기 유공관(10)과 연통되는 부분에 여과용 필터매트(33)가 구비되거나 또는 상기 사이펀 용수활용관(50)은 상기 사이펀 주관(30)과 연통되는 부분에 여과용 필터매트(53)가 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 용출수의 사이펀 디워터링 시스템.
3. 상기 제1항 또는 제2항의 사이펀 디워터링 시스템을 이용하여,

   지하로 침투한 표면수를 포함한 지하 용출수가 유공관(10)에 유입되는 제1단계;

   상기 유공관(10)에 한쪽 끝이 연통되며 사이펀식 굴곡부(32)를 지나 집수정(20)으로 연결되는 중간부분에 구비된 조절밸브(31)가 잠긴 사이펀 주관(30) 내에 상기 유입된 지하 용출수가 채워지는 제2단계;

   상기 사이펀 주관(30)내에 일정량의 지하 용출수가 채워지면 상기 조절밸브(31)가 개방되면서 상기 집수정(20)에 상기 용출수가 유입되는 제3단계;

   상기 사이펀 주관(30)내에 용출수의 양이 일정수면이하로 조절되면 상기 조절밸브(31)가 다시 잠기는 제4단계; 및,

   상기 집수정(20)으로 유입된 용출수가 배수관(60)을 통하여 건물 외부의 배수로로 배출되는 제5단계;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 용출수의 사이펀 디워터링 시스템을 이용한 배수방법.
4. 제3항에서, 상기 제2단계는 상기 사이펀 주관(30)내에 채워진 지하 용출수가 상기 사이펀 주관(30)에 한쪽 끝이 연통되며 사이펀식 굴곡부(52)를 지나 용수용 저수조(40)로 연결되는 중간부분에 구비된 조절밸브(51)가 잠긴 사이펀 용수활용관(50)으로 보내져서 채워지는 제2-1단계;

   상기 사이펀 용수활용관(50)내에 일정량의 지하 용출수가 채워지면 상기 조절밸브(51)가 개방되면서 상기 용수용 저수조(40)에 상기 용출수가 유입되는 제2-2단계; 및

   상기 사이펀 용수활용관(50)내에 용출수의 양이 일정수면이하로 조절되면 상기 조절밸브(51)가 다시 잠기는 제2-3단계;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 용출수의 사이펀 디워터링 시스템을 이용한 배수방법.