KR100641069B1 - 지하수 배수장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수 배수장치 및 그 배수방법에 관한 것으로서, 벨트 및 도관(導管)을 포함하며, 상기 벨트는 적어도 제1면 및 제2면과 제1단부 및 제2단부를 가지고, 적어도 상기 제1면은 상기 벨트의 폭을 따라 이격된 형태로 배열되고 상기 벨트의 길이방향으로 연장된 복수 개의 슬롯들(slots)과 상기 복수 개의 슬롯들의 각각에 대응되며 상기 슬롯들로부터 상기 벨트의 표면으로 연장된 복수 개의 노치들(notches)을 구비하며, 상기 노치들의 각각은 모세관 작용을 일으킬 수 있도록 그리고 상기 벨트의 외부로부터 상기 노치에 대응되는 슬롯 안으로 액체를 흡수하기에 적합하도록 적당한 크기로 형성되며, 상기 도관은 상기 벨트와 결합하여 상기 벨트의 복수 개의 슬롯들 안으로 흡수된 액체가 상기 도관으로 흐르도록 한다.

지하수, 배수장치, 배수방법, 도관, 벨트, 슬롯, 노치, 옹벽, 오염, 터널, 옥상정원

Description

지하수 배수장치 및 그 방법{Apparatus for Channelling Groundwater and The Method Therefor}

도1은 모세관 작용에 의하여 액체를 흡수하고 그 액체를 중력과 사이폰(siphon) 작용에 의하여 운반하는 종래의 벨트의 사시도이다.

도2a 및 도2b는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치의 사시도 및 단면도이다.

도3은 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 배수현장에 적용한 상태를 나타낸 평면도이다.

도4는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 수직옹벽에 적용한 상태를 나타낸 사시도이다.

도5는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 토양오염 봉쇄 지역에 설치한 상태를 나타낸 사시도이다.

도6은 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 터널 방수/배수 장치에 적용한 상태를 나타낸 사시도이다.

도7a는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 집수(集水) 도랑(collection trench 또는 branch collection)에 적용한 상태를 나타낸 사시도이며, 도7b와 도7c는 각각 그 평면도 및 정면도이다.

도8a 및 도8b는 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치의 사시도 및 정면도들이며, 도8c는 그 측단면도이다.

도9a 및 도9b는 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 집수 도랑(직접 집수 도랑)에 적용한 상태를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

도10은 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 기존 구조물의 보수를 위하여 적용한 상태를 나타낸 단면도이다.

도11a는 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 집수 도랑(일렬로 된 도랑)에 적용한 상태를 나타낸 사시도이며, 도11b 및 도11c는 각각 그 평면도 및 단면도이다. 도 11d는 "Ψ"형상의 커넥터 및 보강재의 단면도이다.

도12는 본 발명의 제1구현예 및/또는 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 노상(路床)에 실현가능하게 적용한 상태를 나타낸 사시도이다.

도13a는 본 발명의 제3구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 옥상 정원(roof garden), 식물재배용기(planter) 또는 조경시설에 적용한 상태를 나타낸 사시도이며, 도13b 및 도13c는 그 평면도와 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 벨트 10a, 10b: 표면

11: 슬롯 12: 노치

20,20',80,80': 도관 20a: 집수파이프

20b: 주배수파이프 22: 실리콘 밀폐재

25: T형 커넥터 26: 캡

27: 조인트 40: 옹벽

50: 오염지역 51, 90: 도랑

52: 비오염지역 60: 터널벽

61: 방수막 62: 충전층

80a: 집수파이프 80b, 121: 주배수파이프

81, 122: 커넥터 82: 스페이서

91: 모래 101: 구멍

102: 밀폐재 103: 빗물유도관

110: 커넥터 111: 보강재

120: 노반 130: 배수로

131: 배수조 132: 슬롯배수커버

133: 밀폐재 134: 식물

본 발명은 지하수 배수장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브형 유체 도관(導管)들과 얇고 유연한 벨트를 결합하여 땅으로부터 액체를 흡수하고 이를 다른 지역으로 배수하기 위한 장치 및 상기 장치를 배수 또는 관개(灌漑)시스템으로서 응용하는 방법에 관한 것이다.

종래에, 산의 경사지에서의 토양보존, 농지·운동장 및 골프장에서의 지하수 의 관개/배수, 그리고 터널·노반(路盤)·옹벽 등에서의 토목공사에서 사용되는 대부분의 배수시스템들은 관(管)을 이용한 방식이었다. 이러한 배수시스템들의 주요 구성요소들은 환형의 투과성 배수파이프들인데, 이 배수파이프들의 상부 반쪽 부분에는 무수히 많은 작은 개구(開口)들과 기공들(pores)이 빽빽하게 분포되어 있다. 상기 개구들과 기공들은 땅속에 있는 물이 상기 파이프 안으로 들어오게 하며, 일단 파이프 안으로 들어온 물은 기공들이 없는 파이프의 하부 반쪽부분에 모인 다음 상기 파이프의 길이방향을 따라 흘러 나가게 된다. 그러나, 중력으로 인하여, 작은 토양입자들도 또한 낙하하여 상기 파이프의 상부의 기공들을 차단하게 된다. 더욱이, 일부의 토양입자들은 상기 기공들을 통과하여 파이프의 내부에 집적된다. 상기 파이프 안으로 들어온 몇몇 입자들은 상기 파이프를 흐르는 물과 함께 배출될 수 있다고 하더라도, 상기 파이프 안의 물의 흐름이 약하기 때문에 대부분의 입자들은 상기 파이프의 하부 절반 부분에 쌓여 결국 파이프의 내부를 막게 된다.

때로는, 이러한 구멍들이 막히는 것을 방지하기 위하여 상기 배수파이프의 외측에 여과층(filtering layer)으로서의 기능을 하도록 부직포 코팅을 하거나 또는 합성섬유 거즈를 덮어 다층 투과성 배수파이프(multiple-layer permeable drain pipe)를 형성하였다. 그러나, 이러한 여과층을 사용함으로써 상기 배수파이프의 사용연한을 어느 정도는 연장시킬 수 있다 하더라도, 시간이 흐름에 따라 막힘 현상은 여전히 발생하게 된다.

더욱이, 물이 들어올 수 있도록 종래의 투과성 배수파이프의 상부 절반 부분에 밀집하게 분포된 작은 개구들과 기공들의 총 면적은 상기 배수파이프의 단면적( 배수작용 단면적)과 매우 큰 차이가 있으며, 상기 배수파이프를 통하여 흐르는 물의 총량은 전형적으로 그 단면적의 1/3 미만을 차지한다. 따라서, 사이폰 작용이 발생하지 않는다. 반면, 상기 작은 개구들 또는 기공들을 보다 조밀하게 형성하면, 상기 배수파이프의 압력에 대한 강도(强度)가 크게 감소하여 그 파이프 상부의 하중에 의하여 배수파이프가 변형되거나 또는 함몰되는 일 조차 생길 수 있다.

더욱이, 종래의 투과성 배수파이프들은 대개 딱딱한 플라스틱으로 제작되었다. 상기 파이프들이 단단하기 때문에, 파이프들을 땅에 매설하는 작업이 상대적으로 불편하였다. 배수파이프를 유연하며 구부려 질 수 있도록 함으로써 설치작업을 용이하게 하기 위하여, 염화비닐(PVC)이 코팅된 스크류형 스프링 스틸 와이어(screw-type spring steel wire), 부직포 튜브(non-woven fabric tube), 및 나일론실(nylon yarn)을 포함한 다양한 재료들로 만들어진 부드럽고 유연한 투과성 파이프가 개발되었다. 그러나, 이러한 유연한 투과성 파이프를 사용하더라도, 상술한 막힘 현상 및 압력에 대한 강성이 부족하다는 문제점들은 여전히 남아 있었다.

상기 문제점을 극복하기 위하여, 미국 특허 제5,934,828호는 그 구성, 형상, 및 원리에 있어서 종래의 투과성 배수파이프들과 다른 새로운 배수물질(draining material)을 개시하였다. 도1은 그 개시된 배수물질의 사시도이다. 얇고 유연한 벨트형상의 물질(10, 이하 '벨트'라 한다)은 이 부재(10)의 폭방향을 따라 이격되고 그 길이방향을 따라 연장되어 있는 복수 개의 슬롯들(11, slots) 및 상기 복수의 슬롯들(11)의 각각으로부터 상기 벨트(10)의 표면까지 연장된 노치들(12, notches)을 구비한다. 각 노치(12)는, 모세관 작용을 일으킬 수 있으며 액체를 상기 벨트(10)의 외부로부터 그 대응되는 슬롯(11)안으로 흡인하기에 적합하도록, 적당한 크기로 형성된다. 상기 벨트(10)의 양단의 높이 차로 인하여 상기 슬롯들(11)안의 액체는 흐를 수 있으며, 사이폰 힘이 발생하여 외부로부터의 액체의 흡수가 증대된다. 상기 슬롯들(11)을 통하여 흐르는 액체는 상기 벨트(10)의 한쪽 끝에서 배출된다.

상기 노치들(12)이 형성된 면을 아래로 향하도록 하여 상기 벨트(10)를 땅에 매설할 경우에는, 모세관 작용에 의하여 액체가 상기 노치(12)들을 거쳐 상기 슬롯(11)안으로 흡인되는 동안, 중력에 의해 토양입자들이 상기 슬롯(11)안으로 들어와 막는 것이 방지된다. 또한, 얇고 유연한 벨트(10)는 제조, 운반 및 설치가 용이하며, 그 편평한 형상으로 인해 압력에 대한 강도가 매우 크다. 더욱이, 모세관 작용과 사이폰 작용의 조합 및 물이 바깥으로 누출되지 않도록 상기 슬롯들(11) 내부의 수압(水壓)을 유지해주는 상기 좁은 노치(12)들에서 발생되는 물의 표면장력으로 인하여, 상기 벨트(10)는 높은 흡수율을 보인다.

그러나, 땅에 매설된 상기 벨트(10)의 조각(section)이 너무 길면, 상기 슬롯들(11) 내부에서의 총 유동저항(total flow resistance)이 커져서 상기 액체의 흐름을 방해하게 되며 결국 흡수율이 저하된다. 따라서, 해당 지역의 전체 면적을 커버하고 지하배수(subterranean drainage)를 적절하게 제공하기 위해서는, 상기 벨트(10)를 다수의 짧은 조각들로 나누어 펼침으로써 물이 다양한 위치들에서 상기 짧은 조각들로부터 배출될 수 있도록 하여야만 한다. 따라서, 다양한 지역들에서 배수를 제공하기 위하여 상기 벨트(10)의 다양한 배치를 가능하게 하는 한편 상기 배출된 물을 효율적으로 집수하여 이를 배수로 또는 그와 유사한 것으로 배수하는 수단이 요구된다. 더욱이, 배출된 물을 집수하여 배수하는 수단은, 상기 벨트(10)의 짧은 조각들을 다양한 배열 형태로 땅에 매설할 수 있을 때에, 새로운 응용분야의 문을 열 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은, 막히지 않고 압력에 잘 견디며 제조 및 설치가 용이할 뿐만 아니라 재료들의 저장과 운반에 보다 작은 공간만으로도 충분하고 높은 흡수율을 보이며 오래 사용할 수 있는 지하수 배수장치 및 이를 이용한 지하수 배수방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 농경지, 경기장, 골프장, 옥상정원 등의 지하수 관개/배수, 및 터널, 노반, 옹벽 등에 대한 토목공사를 포함한 다양한 넓은 응용분야들에 쉽게 적용할 수 있는 지하수 배수장치 및 이를 이용한 배수방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 얇고 유연한 벨트를 포함한 지하수 배수장치가 제공된다. 상기 벨트는, 그 폭방향을 따라 이격되고 그 길이방향을 따라 연장되어 형성된 복수 개의 슬롯들과 상기 복수 개의 슬롯들의 각각으로부터 상기 벨트의 표면까지 연장된 복수 개의 노치들을 갖는다. 상기 각 노치는, 모세관 작용을 일으키고 액체를 상기 벨트(10)의 외부로부터 그 대응되는 슬롯 안으로 흡인하기에 적합한, 크기로 형성된다. 하나의 벨트 조각의 양단의 높이 차로 인하여 액체가 상기 슬롯들(11) 내부에서 흐르며, 사이폰 힘이 발생하여 외부로부터의 액체의 흡수가 증대된다. 상기 슬롯들을 통해 흐르는 액체는 상기 벨트(10)의 한쪽 끝에 있는 슬롯들로부터 배출되어 도관으로 들어가며, 상기 도관은 액체를 원하는 장소로 운반하여 배수한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 지하수 배수방법이 제공된다. 이때, 지하수는 배수/관개 지역의 조건들에 따라 다양한 배치형태로 땅에 매설된 얇고 유연한 복수 개의 벨트들의 짧은 조각들의 내부로 흡수되며, 상기 지하수는 다양한 지점들에서 상기 벨트의 단부들로부터 배출되어 도관으로 들어간다. 상기 도관은 다양하게 배치된 벨트들과 결합될 수 있는 구조를 가지며, 다양하게 위치된 상기 벨트의 끝단들로부터 배출된 지하수들을 집수하여 원하는 장소로 운반 및 배수한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하며, 도면에는 본 발명의 바람직한 구현예가 도시되어 있다. 연속되는 도면에서, 동일한 구성요소는 동일한 참조번호에 의해서 표시된다.

도2a는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치의 사시도이며, 도2b는 도2a에 도시된 지하수 배수장치의 단면도이다. 상기 지하수 배수장치는 얇고 유연한 벨트(10) 및 유체도관(20)을 포함한다.

상기 벨트(10)는 그 폭방향을 따라 이격되고 그 전체 길이방향을 따라 연장되어 형성된 복수 개의 슬롯들(11)과, 상기 복수 개의 슬롯들(11)의 각각으로부터 상기 벨트(10)의 표면(10a)까지 연장된 복수 개의 노치들(12)을 구비한다. 각 노치(12)는, 모세관 작용을 일으킬 수 있고 액체를 상기 벨트(10)의 외부로부터 그 대응되는 슬롯(11)안으로 흡입할 수 있는, 적당한 크기로 형성된다. 상기 벨트(10)의 양단의 높이 차로 인하여 상기 슬롯들(11) 내부에는 액체가 흐를 수 있으며, 사이폰 힘이 발생하여 외부로부터의 액체의 흡수를 증대시킨다. 상기 슬롯(11)들 안을 흐르는 물은 그보다 낮은 높이에 있는 상기 벨트(10)의 한쪽 끝에서 배출된다. 상기 벨트(10)는 앞뒤 양면에 슬롯들(11) 및 노치들(12)이 형성될 수도 있고, 어느 한쪽 면에만 슬롯들과 노치들이 형성될 수도 있다. 본 발명에서는, 설명의 편의상, 벨트(10)의 한쪽 면에만 슬롯들(11)과 노치들(12)이 형성된 것을 기본으로 하여 도면을 작성하였으며, 도2a 및 도2b를 참고하면, 복수 개의 노치들(12)이 형성되어 있는 벨트의 표면(10a)을 제1면이라 하고, 그 반대편의 편평한 면을 제2면이라고 칭한다. 또한, 편의상, 벨트(10)위에 형성된 슬롯들(11)의 길이방향을 따라 높은 쪽에 놓인 벨트의 단부 부분을 제1단부라고 하고, 그 반대편의 낮은 쪽에 놓인 단부 부분을 제2단부라고 칭한다. 따라서, 도2b에서 도면번호 10a는 제1면이고, 10b는 제2면이며, 도관(20)의 슬롯(21)안에 삽입된 벨트(10)의 단부는 제2단부이고, 도면에 도시되지 않은 다른 쪽(상부에 위치함)에 위치한 단부는 제1단부가 된다. 그러므로, 모세관 현상 및 사이폰 현상은 슬롯들(11)과 노치들(12)이 형성된 벨트(10)의 제1면에서 일어나며, 물(유체)은 벨트(10)의 제1단부로부터 제2단부 쪽으로 흘러 도관(20)안으로 들어간다.

상기 도관(20)은 상기 벨트(10)의 단부와 실질적으로 동일한 크기의 슬롯(21)을 구비하며, 이 슬롯(21)은 상기 도관(20)의 길이방향을 따라 연장되어 있다. 상기 벨트(10)의 단부는 대략 상기 도관(20)의 직경의 1/4 내지 3/4의 거리만큼 상기 슬롯(21)안으로 삽입되며, 상기 노치들(12)이 형성되어 있는 상기 벨트(10)의 표면(10a)은 상기 슬롯(21)의 측면과 밀착되게 위치되고, 상기 노치(12)들이 형성되어 있지 않은 상기 벨트(10)의 표면(10b)은 실리콘 밀폐재(22)에 의하여 상기 도관(20)의 슬롯(21)에 밀폐되어 접합된다. 이로써, 상기 벨트(10)는 상기 도관(20)에 고정적으로 결합되며, 상기 벨트(10)와 슬롯(21)의 벽 사이에 남아 있는 어떠한 공간도 상기 실리콘 밀폐재(22)에 의하여 밀봉 차단된다.

상기 노치(12)들이 형성되어 있는 표면(10a)이 아래방향을 향하고 상기 도관에 결합된 상기 벨트의 끝이 상기 벨트(10)의 다른 쪽 끝 보다 낮은 위치에 있는 상태로 상기 지하수 배수장치가 땅에 매설될 경우에는, 지하수는 모세관작용에 의하여 상기 노치들(12)을 통해 흡수되어 상기 슬롯(11)으로 유입되며, 이후 중력과 사이폰 작용에 의하여 상기 슬롯들(11)을 통해 낮은 위치에 있는 단부 쪽으로 흘러 상기 슬롯(11)으로부터 상기 도관(20)으로 흐르게 된다. 다음으로, 지하수는 상기 도관(20)을 통해, 배수로, 수로, 개울 또는 관개저수조 등의 원하는 장소로 배수된 다.

상기 벨트(10)는 유연하고 기후변화에 잘 견디며 열가소성인 합성수지로 제작되는 것이 바람직하며, 상기 도관(20)은 폴리염화비닐(PVC) 파이프로 제작되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 벨트(10)의 치수는 길이가 0.3m~10m, 너비는 5cm~50cm, 두께는 0.3cm~1cm의 범위로 하는 것이 좋다. 그러나, 이들 각 치수는 여러 요소들에 따라 상기 범위들을 벗어날 수도 있다. 예컨대, 상기 벨트(10)의 길이는 커버하고자 하는 지역의 면적, 상기 벨트의 양단 사이의 높이차 및 상기 벨트의 너비에 따라 변화할 수 있다. 상기 벨트(10)의 너비는 토양의 종류, 지하수의 조건들 및 설치공법에 따라서 달라질 수 있다. 한편, 상기 벨트(10)의 두께는 특정한 적용예에서 요구되는 파열강도 및 내구성의 정도에 따라서 달라질 수 있다. 상기 슬롯들(11)의 직경은 사이폰작용을 가능하게 하기 위하여 0.8mm~3.0mm의 범위인 것이 바람직하며, 상기 노치(12)들의 너비는 지하수가 상기 슬롯들(11)안으로 모세관 유입되도록 하기 위하여 0.1mm~1.0mm 범위인 것이 바람직하다. 지하수의 흡수효율을 최적화하기 위하여, 상기 벨트(10)의 폭 방향을 따라 제공되는 슬롯들(11)의 밀도는 1cm당 2개~10개인 것이 바람직하다. 상기 도관(20)의 직경은 8cm~30cm의 범위인 것이 바람직하지만, 운반될 물의 부피와 적용예에 따라 상기 범위를 벗어날 수도 있다. 상기 도관(20)의 슬롯(21)은 핸드 그라인더(hand grinder), 테이블 그라인더, 또는 다른 수단들에 의해 형성될 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 벨트(10)의 폭 방향의 인장강도를 보강하고 상기 표면(10b)과 이 표면(10b)이 매설된 땅과의 결합력을 증진시키기 위하여, 상기 벨트(10)는 상기 노치(12)들이 형성되어 있지 않은 표면(10b), 즉 제2면에 보강부재를 더 구비할 수 있다. 상기 보강부재는 바람직하게는 상기 벨트(10)의 제2면에 결합되며, 상기한 기능들 중 어느 하나 또는 둘 다를 수행할 수 있는 한 어떠한 형상을 가져도 무방하고, 상기 보강부재는 하나 이상의 개수로 형성할 수도 있다. 상기 보강부재의 재질로는 벨트의 인장강도 증진 및 땅과의 결합력 증진을 위한 목적에 적합한 어떠한 재질도 무방하며, 바람직하게는 합성수지를 사용하여 제작할 수 있다. 더욱이, 상기 벨트는, 상기 노치(12)들에서의 모세관작용에 의해 상기 슬롯들(11)안으로 유입되는 지하수의 여과효과를 증진시키기 위하여, 노치(12)가 형성된 표면(10a)을 덮는 부직포 물질을 더 구비할 수도 있다.

모세관작용으로 인하여 지하수가 아래방향을 향하고 있는 노치(12)들을 통해 상기 슬롯들(11) 안으로 흡입되는 동안, 토양입자들은 중력으로 인해 상기 슬롯들(11)안으로 들어가는 것이 차단되며, 이로써 슬롯들의 막힘이 방지된다. 더욱이, 상기 도관(20)안으로 흘러들어가는 지하수에는 토양입자들이 들어있지 않으며, 상술한 바와 같이 상기 벨트(10)와 상기 도관(20)의 슬롯(21) 사이의 틈새가 실리콘 밀폐재(22)에 의하여 밀봉되어 있으므로, 토양입자들이 상기 도관(20) 안으로 들어가 쌓이는 일은 전혀 없다. 이렇게 해서, 상기 지하수 배수장치는 막힘이 전혀 없게 된다. 또한, 얇고 유연한 벨트(10)는 제조, 보관, 운반 및 설치가 용이하며 그 편평한 형상으로 인해서 압력에도 매우 잘 견딘다. 더욱이, 모세관 작용과 사이폰 작용의 조합 및 상기 슬롯들(11) 안에서 물이 역으로 누출되지 않도록 물의 압력을 유지해주는 좁은 노치(12)에서 발생된 물의 표면장력에 의하여, 상기 지하수 배수장치는 높은 집수율(water collection rate)을 보인다.

본 발명에 교시된 대로 상기 벨트(10)를 상기 도관(20)에 결합시키는 것의 또 다른 장점은, 상기 지하수 배수장치 및 그 배수방법의 몇몇 응용례들을 설명함 으로써 더욱 명백해질 것이다. 여기서, 장치 배열이란 배수지역, 관개지역 및 저수지역에서 상기 장치의 구성요소들이 설치될 때의 패턴들 또는 상대적 배치형태들을 말하는 것이다. 여기서 설명되는 상기 장치 배열은, 본 발명에 교시된 대로 상기 벨트(10)를 상기 장치의 다른 중요한 구성요소들에 결합시키는 것에 의해서만 가능하게 되는 지하수 배수장치의 다양한 응용예들을 실현가능하게 하기 때문에, 본 발명에서 신규하고 진보적인 부분이다.

도3은 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 배수지역에 적용한 상태를 나타낸 평면도이다. 상기 벨트(10)의 복수 개의 조각들은, 도2에서 도시된 방식대로, 각각 적어도 하나의 도관(20)과 결합된다. 토양의 종류와 물의 조건들에 따라, 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 도관(20)에 수직한 방향으로 서로 엇갈려 뻗어 있으며 상기 도관(20)의 길이방향을 따라 서로 이격되어 있다. 여기서, 상기 벨트(10)의 각 조각들 사이의 간격이 좁아질수록 물의 흡수율은 증가한다. 상기 벨트(10) 조각들은, 상술한 바와 같은 의도된 기능을 달성하기 위하여, 상기 노치(12)가 형성된 면(10a)이 아래방향을 향하고 한쪽의 자유단부가 상기 도관(20)에 결합되어 있는 다른 쪽의 단부에 비하여 약간 높은 위치에 놓여진 상태에서 땅에 매설된다. 상기 도관들(20)은 상기 벨트(10)의 각 조각들의 슬롯들(11)로부터 배출된 물을 집수하며, 이 집수된 물은 주배수 파이프(main drain pipe), 수로 또는 그와 유사한 것으로 흘러간다.

도3에 도시된 전형적인 배수지역에서의 배치구조에 있어서, 상기 벨트(10)의 조각들은 충분히 짧아서, 상기 슬롯(11)들 내부의 총 유동저항으로 인해 물의 흐름 이 방해되거나 흡수율이 감소되지는 않는다. 그리고, 상기 도관(20)의 길이, 각각의 도관(20)에 결합된 벨트(10)의 조각들의 개수, 또는 도관들(20)의 개수에 대한 제한은 없다. 따라서, 상기 배치구조는 상기 벨트(10)의 상대적으로 짧은 조각들이 어떠한 크기의 면적도 커버할 수 있도록 하며, 상기 벨트(10)의 각 조각들의 단부에서 상기 슬롯들(11)로부터 배출된 물이 상기 도관들(20) 안으로 용이하게 모아질 수 있게 하고, 이렇게 집수된 물이 주배수 파이프, 수로 또는 그와 유사한 것으로 운반될 수 있도록 한다.

도4는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 수직옹벽에 대하여 적용한 상태를 도시한 사시도이다. 상기 벨트(10)의 복수 개의 조각들은, 도2에 도시된 방식으로, 도관(20)에 결합된다. 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 도관(20)에 대하여 각각 수직한 방향으로 엇갈려 뻗어 있으며, 토양의 종류와 지하수의 조건들에 따라 상기 도관(20)의 길이방향으로 서로 이격되어 있다. 상기 옹벽(40)에 인접한 지역은 소정의 깊이로 굴착되며, 상기 도관(20)은 이 굴착된 지역의 바닥에 위치된다. 상기 옹벽(40)의 일측에 있는 벨트(10)의 조각들은 상기 옹벽(40)에 실질적으로 인접하여 위치되며, 바람직하게는 노치형성면(10a)이 상기 옹벽(40)과 마주보고, 수직선에 대하여 적어도 5°의 각도를 이루는 것이 좋다. 상기 옹벽(40)의 반대쪽 면에 있는 상기 벨트(10)의 조각들은 노치형성면(10a)이 아래방향을 향한 상태에서 굴착각도로 연장된다. 최종적으로, 상기 굴착지역은 굴착하는 동안 제거된 토양으로 다시 메워진다. 상기 도관(20)에는 상기 벨트(10)의 각 조각들의 슬롯들(11)로부터 배출된 물이 모여지며, 이 물은 저장조, 수로 또는 그와 유 사한 것으로 흘러 들어간다.

도4에 도시된 상기 수직옹벽의 배수 배치구조는, 상기 벨트(10)의 상대적으로 짧은 조각들이 옹벽 또는 그와 유사한 지상구조물에 근접하여 연장된 거리에 걸쳐 설치되는 것을 가능하게 함으로써, 그곳에 축적되어 있는 물을 효율적으로 흡수할 수 있게 한다. 상기 흡수된 지하수는 상기 도관(20)내에 편리하게 집수되며, 저장조, 도랑 또는 그와 유사한 것으로 배수되어 운반된다. 이로써, 상기 옹벽으로부터 물의 유출이 상쇄되며, 상기 옹벽에 인접한 토양도 굳게 될 수 있다.

도5는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 오염봉쇄지역에 적용한 상태를 나타낸 사시도이다. 상기 벨트(10)의 복수 개의 조각들은, 도2에서 설명된 방식대로, 상기 도관(20)에 결합된다. 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 도관(20)에 대하여 수직하게 일 방향으로 뻗어 있으며, 토양의 종류와 지하수의 조건들에 따라 상기 도관(20)의 길이방향을 따라 서로 이격되어 있다. 도랑(trench, 51)은 소정의 깊이로 파여져 봉쇄가 필요한 오염된 지역(50)과 오염되지 않은 지역(52)을 분할하며, 상기 도관(20)은 상기 도랑(51)의 바닥에 놓여진다. 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 도랑(51)의 오염된 지역(50)쪽의 벽에 거의 접하여 위치하며, 상기 노치형성면(10a)이 상기 도랑(51)의 벽을 향한 상태에서, 수직선으로부터 적어도 5°의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 최종적으로, 상기 굴착지역은 굴착하는 동안 제거된 토양으로 다시 메워진다. 상기 오염된 지역(50)에서의 오염된 지하수는 상기 벨트(10)의 조각들에 의해 흡수되며, 상기 도관(20)으로 배출되고, 안전지역 또는 처리시설로 운반된다.

도5에 도시된 상기 오염 봉쇄 배치구조는, 도4에 도시된 수직 옹벽의 배수 배치구조와 마찬가지로, 상기 벨트(10)의 상대적으로 짧은 조각들이 연장된 거리에 걸쳐 설치되는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로 적용될 때, 상기 지하수 배수장치는 상기 오염지역의 주변들로부터 오염된 지하수를 집수함으로써 오염을 봉쇄하고, 그럼으로써 오염이 확산되는 것을 방지한다.

도6은, 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 터널에 적용하여 터널 방수/배수 구조를 이룬 상태를 나타낸 사시도이다. 상기 벨트(10)의 복수 개의 조각들은, 도2에 도시된 방식대로, 각 도관(20)에 그 끝이 각각 결합된다. 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 도관들(20)에 대하여 수직하게 뻗어 있으며, 토양의 종류와 지하수의 조건에 따라 상기 도관(20)의 길이방향을 따라 상호 이격되어 있다. 상기 도관(20)들은, 터널벽(60)의 외측에 인접해서, 터널의 양측에 위치하며, 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 터널의 상부에서 상기 터널벽(60)의 외측에 코팅되어 있는 방수막(61)의 위에 놓여진다. 상기 벨트(10)의 조각들의 노치형성면(10a)은 상기 방수막(61)과 마주보고 있다. 상기 터널벽(60)의 외측에 코팅되어 있는 방수막(61) 및 벨트(10)의 조각들의 상부에는 터널구조물을 토양으로부터 보호하기 위하여 샷크리에이트(shotcreate)와 같은 충전층(미도시)이 형성되며, 토양이 상기 충전층을 덮는다. 상기 터널의 양측에 있는 도관들(20)은 상기 터널의 외부의 수로 또는 그와 유사한 것으로 연결되어 있다.

도6에 도시된 터널 방수/배수 구조에 있어서, 상기 방수막(61)의 위 및 그 주변에 모아진 물은 상기 벨트(10)의 조각들에 의해 흡수되며, 중력과 사이폰작용 에 의하여 상기 슬롯들(11)을 통해 상기 벨트(10)의 조각들의 양단부 쪽으로 흐른다. 이어 상기 지하수는 두 개의 도관들(20)로 배출되어 상기 터널 외부의 수로 또는 그와 유사한 것으로 배수 운반된다. 이렇게 하여, 상기 터널의 방수가 향상되며, 터널 주변의 토양도 굳건해진다.

도7a는 본 발명의 제1구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 집수 도랑(collection trench arrangement 또는 branch collection arrangement)에 적용한 상태를 나타낸 사시도이며, 도7b 및 도7c는 그 평면도 및 정면도이다. 이러한 구조에 있어서, 지하수 배수장치는 적어도 하나의 집수파이프(20a) 및 주배수 파이프(20b)를 포함한 변형된 도관(20')을 가진다. 상기 벨트(10)의 복수 개의 조각들은, 도2에 도시된 방식으로, 각 집수파이프(20a)에 결합된다. 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 집수파이프(20a)에 수직한 한쪽 방향 또는 양쪽 방향으로 뻗어 있으며, 토양의 종류와 지하수의 조건들에 따라 상기 집수파이프(20a)의 길이방향을 따라 상호 이격되어 있다. 상기 집수파이프(20a)는 T형 커넥터들(25)에 의하여 상기 주배수 파이프(20b)에 대하여 수직으로 연결되어 있으며, 상기 각 집수파이프(20a)의 자유단부는 엔드 캡(end cap, 26)에 의하여 밀폐되어 있다. 상기 주배수 파이프(20b)에 연결된 T형 커넥터의 브랜치는 상기 주배수 파이프(20b)로부터 수직 상방향으로 연장되어 있어서, 상기 집수파이프들(20a) 안의 물은 상기 주배수 파이프(20b)로 용이하게 배출될 수 있다. 또한, 상기 집수파이프(20a)의 방향을 변경하기 위하여 조인트들(27)이 선택적으로 설치될 수 있다. 여기서, 집수파이프(20a)는 두 개의 부분들로 분리되며, 상기 두 개의 부분들의 대응되는 단부들이 일정한 각 도로 조인트(27)에 고정됨으로서 상기 조립된 집수파이프(20a)는 구부러질 수 있다. 상기 주배수 파이프(20b)는 수로, 도랑 또는 그와 유사한 것으로 연결된다.

도7c를 참조하면, 상기 집수 도랑 (브랜치 집수) 구조에 있어서, 상술한 지하수 배수장치는 지하수의 조건들에 따라 소정깊이로 도랑(70)내에 설치되며, 이 도랑(70)은 흙으로 메워진다. 도7a, 도7b 및 도7c에는 도시되지 않았지만, 상기 도랑(70)은 하나 이상의 지류를 가질 수 있다. 이러한 경우에, 상기 지하수 배수장치는 상기 집수파이프들(20a)이 도랑(70)의 지류들을 따라 연장되어 그 곳에 모여 있는 지하수를 집수하도록 설치될 수 있다. 또한, 상기 지하수 배수장치는 겹쳐져 층을 이룰 수도 있다. 즉, 상술한 구성의 장치들을 2개 이상을 깊이를 달리하여 상기 도랑(70)내에 설치할 수 있다. 또한, 상기 T형 커넥터(25)의 상부를 절개하여 구멍을 형성하고, 다른 T형 커넥터의 수직 브랜치를 이 구멍에 삽입시킴으로써, T형 커넥터(25)에 의하여 연결된 집수파이프들(20a)을 수직으로 층층이 쌓아 올릴 수도 있다. 이렇게 해서, 집수 도랑 (브랜치 집수) 구조는 도랑들의 단순 또는 복잡한 네트워크로부터 지하수를 모으는 것을 가능하게 하며, 이 집수된 물을 하나의 주배수 파이프(20b)로 편리하게 운반하여 물을 수로 또는 그와 유사한 것으로 흘려보낸다.

도8a 및 도8b는 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치의 사시도 및 정면도이고, 도8c는 그 측단면도이다. 본 장치는 벨트(10), 유체도관(80) 및 커넥터(81)를 구비한다.

상기 도관(80)은, 본 발명의 제1구현예에서의 도관(20)과 달리, 복수 개의 부분들로 분리되어 있으며, 상기 도관(80)은 슬롯들(21)을 가지지 않는다. 상기 벨트(10)는 조각들로 나누어지며, 각 조각들의 폭은 상기 도관(80)의 원주길이와 일치한다. 그리고, 각 조각들의 길이는 상기 도관(80)의 부분들의 길이에 대응하여 정해진다. 상기 벨트(10)의 각 조각들은 상기 도관(80)의 일 부분을 감싸며, 상기 노치형성면(10a)은 외측을 향하고, 상기 슬롯들(11)은 상기 도관(80)의 부분의 전체 길이를 따라 연장되어 있다. 여기서, 상기 벨트(10)의 폭이 상기 도관(80)의 원주길이 보다 작을 경우에는, 상기 도관(80)을 완전히 감쌀 수 있도록, 두개의 조각의 벨트들(10)을 결합시켜 그 합쳐진 폭이 상기 도관(80)의 원주길이와 일치되도록 하면 된다. 상기 벨트(10)에 의하여 감싸여진 도관(80)의 부분들은 상기 커넥터들(81)에 의하여 그 단부와 단부가 서로 연결되어 있다.

상기 커넥터들(81)은 외측을 향하고 있는 상기 벨트의 노치형성면(10a)의 단부를 감싸며, 상기 벨트(10)의 조각들은 상기 도관(80)의 두 개의 연결된 부분들의 각각을 감싸고 있다. 또한, 상기 커넥터들(81)은 상기 커넥터(81)의 내벽의 중앙부에 스페이서(spacer, 82)를 구비한다. 상기 스페이서(82)는 상기 도관(80)의 연결된 부분들의 각 단부 사이에서 공간을 형성한다. 따라서, 상기 벨트(10)의 슬롯들(11)안으로 흡입된 지하수는 상기 슬롯들(11)을 통과하여 흐른 다음, 상기 스페이서(82)에 의해 마련된 도관(80)의 연결된 부분들의 단부 사이의 공간으로 들어간다. 커넥터(81)에 의하여 상기 공간이 차단되어 있기 때문에, 지하수는 도관(80)의 다음 연결부의 안쪽으로 들어가며, 계속해서 도관(80)의 연결된 부분들을 통해 운반되어 원하는 장소로 흐르게 된다. 즉, 상기 벨트(10)가 도관(80)의 부 분들의 주위를 둘러싼 상태에서, 상기 벨트(10)의 슬롯들(11)안으로 흡입된 지하수는 각 커넥터(81)에서 도관안으로 흘러들어간다.

본 발명의 제1구현예와 마찬가지로, 상기 도관(80)은 폴리염화비닐(PVC) 파이프로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 도관(80)의 직경은 8cm~30cm 범위인 것이 바람직하지만, 운반이 요구되는 물의 부피 및 적용예에 따라, 상기 범위를 벗어날 수도 있다. 상기 커넥터(81)도 또한 PVC로 제작되는 것이 바람직하며, 그 직경은 상기 벨트(10)로 감싸진 도관(80)의 두 개의 부분들을 딱 맞게 연결할 수 있도록 약간 큰 것이 바람직하다. 즉, 상기 커넥터(81)의 내경은 상기 벨트(10)가 상기 도관(80)의 구간을 감쌌을 때의 전체의 외경과 거의 일치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치에 있어서, 상기 벨트(10)의 노치형성면(10a)은 상기 도관(80)으로부터 바깥쪽을 향하며, 상기 슬롯들(11)의 노치들(12)은 상기 도관(80)의 상부에서 위 방향으로 향하고 있다. 이렇게 해서, 토양입자들은 위로 향해 있는 노치(12)들의 상부에 점차 모이게 되며, 부분적으로 상기 노치(12)들을 막게 된다. 그러나, 상당한 피치(pitch)의 개별 메쉬(mesh)를 구비하여 쉽게 차단되는 종래의 투수성 배수파이프들과는 달리, 상기 노치(12)들은 길이방향으로 연장되어 있기 때문에, 상당한 길이 또는 상당한 수의 내부소통이 가능한 노치들이 여전히 존재하게 되어 모세관 작용에 의해 지하수를 흡수할 수 있으며 동시에 상기 슬롯(11) 내부에서 발생되는 사이폰 작용에 의하여 배수를 촉진할 수 있다. 물론, 옆쪽과 아래쪽을 향하고 있는 노치들(12)은 전혀 차단되지 않는다. 그 결과에 있어서, 본 발명의 제2구현예에 의한 지하수의 흡수효과는, 수두(waterhead)와 중력에 의하여 물이 흐르고 배수되는 것에만 의존하는 종래의 투수성 파이프의 경우보다 훨씬 뛰어나다. 더욱이, 본 발명의 배수장치의 단면영역이 커넥터(81)가 결합된 부분에서 급격하게 넓어지고 또한 상기 슬롯(11)들 내부에서 발생되는 사이폰 작용에 의하여 상기 입자들이 물과 함께 배출되기 쉽기 때문에, 좁은 노치들(12)을 통해 위로 향해 있는 슬롯들(12) 안으로 들어오는 미세입자들은 상기 슬롯(11)을 차단하지 못한다.

또한, 상기 도관(80)의 부분들을 감싸고 있는 상기 벨트(10)의 조각들은 충분히 짧아서, 상기 슬롯(11) 내에서의 총 유동저항이 물의 흐름을 방해하거나 흡수율을 저하시키지는 않는다. 그리고, 단부와 단부가 연결되어 있는 상기 도관(80)의 부분들의 개수에 대한 제한이 없기 때문에, 상기 장치는 큰 거리에 걸쳐 설치될 수 있다.

본 발명에 교시된 바에 따라 커넥터들(81)을 이용하여 상기 벨트(10)를 도관(80)에 조합하는 것의 또 다른 장점은, 제2구현예에 따른 지하수 배수장치의 몇 가지 응용예들을 설명함으로써 명백해진다. 여기서, 장치 구조란, 상기 장치의 구성요소들이 배수지역, 관개지역 및 저수지역에서 배치 및 설치되는 패턴들 또는 구조들을 말하는 것이다. 여기서 설명되는 상기 장치 구조는, 본 발명에서 교시된 바에 따라 상기 벨트(10)를 상기 장치의 다른 중요 구성요소들과 결합하는 것에 의해서만 본 발명의 지하수 배수장치의 다양한 응용이 가능해지고 용이해지기 때문에, 본 발명의 신규하고 진보적인 부분이다.

도9a 및 도9b는 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 집 수 도랑 (직접 집수) 구조에 적용한 상태를 나타낸 사시도 및 단면도이다. 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 상기 도관(80)의 복수의 부분들은, 도8에 도시된 바와 같은 방식으로, 커넥터들(81)에 의해 그 단부와 단부가 상호 연결되어 있다. 도랑(90)은 토양의 종류와 물의 조건들에 따라 소정 깊이로 땅속에 파져 있으며, 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 도관(80)의 연결부분들은 상기 도랑(90)의 바닥에 일직선으로 설치된다. 여기서, 상기 도관(80)의 연결된 부분들은 그 일단부가 캡(미도시)에 의하여 밀폐되어 있으며, 차단되지 않은 다른 단부 쪽을 향하여 약간 아래방향으로 경사져 설치된다. 이후, 모래(91)가 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 상기 도관(80)의 연결된 부분들을 덮을 정도로 충분한 깊이로 상기 도랑(90)의 바닥에 쌓여진다. 최종적으로, 상기 도랑(90)을 형성할 때 제거된 토양은 다시 상기 도랑(90)의 모래의 상부에 놓여짐으로써 상기 도랑(90)을 완전히 채우게 된다.

도9에 도시된 집수 도랑 (직접 집수) 구조는, 지하수의 흡수를 위하여, 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 상대적으로 짧은 도관(90)의 부분들이 연장된 영역에 걸쳐 설치되는 것을 가능하게 한다. 상기 흡수된 지하수는 편리하게 상기 도관(80)안에 모여져 원하는 장소로 운반된다.

도10은 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 기존 구조물 보수 구조로서 적용한 상태를 도시한 단면도이다. 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 도관(80)의 복수 개의 부분들은, 도8에서 도시된 바와 같은 방식으로, 커넥터들(81)에 의해 그 단부와 단부가 서로 연결되어 있다. 터널 또는 빌딩 등과 같 은 기존의 지하구조물의 벽(100)을 관통하여 그 벽(100)에 인접한 토지까지 구멍(101)이 형성되어 있다. 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 도관(80)의 연결된 부분들은 상기 구멍(101)에 삽입되며, 상기 벽(100)의 구멍(101)으로부터 나온 단부는, 커넥터(27)에 의하여 90° 각도로 빗물유도관(rain water leader, 103)에 연결된다. 최종적으로, 상기 커넥터(27)와 벽(100) 사이의 공간은 밀폐재(102)에 의하여 완전히 밀폐된다.

도10에 도시된 기존 구조물의 보수 구조는, 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 도관(80)의 견고한 환형 부분들이 상기 기존 지하구조물의 벽에 뚫려진 구멍을 통해 인접한 땅으로 용이하게 삽입되게 하여, 그 곳에 축적된 지하수를 효율적으로 흡수하게 한다. 흡수된 지하수는 도관(80)에 편리하게 집수되어 빗물유도관(103)으로 운반된다. 이렇게 하여, 인접한 땅의 지하수는 벽 구조물을 거쳐 제거되므로 벽에서 지하수가 누설되어 흐르는 것을 방지할 수 있다.

도11a는 본 발명의 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 전형적인 집수 도랑(일렬로 늘어선 것)에 적용한 상태를 나타낸 평면도이고, 도11b 및 도11c는 그 평면도 및 단면도이다. 또한, 도 11d는 본 장치의 "Ψ"형상의 커넥터(110) 및 보강재(111)의 단면도이다. 이러한 구조에 있어서, 상기 지하수 배수장치는 적어도 하나의 집수파이프(80a) 및 주배수 파이프(80b)를 포함한 변형된 도관(80')을 갖는다. 상기 벨트(10)는, 도8에 도시된 바와 같은 방식으로, 각 집수파이프(80a)의 주위를 감싼다. 상기 벨트(10)에 의하여 감싸진 집수파이프들(80a)은 "Ψ"형상의 커넥터(110)에 의하여 상기 주배수 파이프(80b)에 평행하게 연결되며, 각 집수파이프(80a)의 자유단부는 엔드 캡(112)에 의하여 밀폐, 차단된다. 여기서, 상기 주배수 파이프(80b)는 여러 부분들로 나누어지며, 이 부분들의 단부는 상기 "Ψ"형상의 커넥터(110)의 중앙 브랜치에 삽입됨으로써, 상기 부분들의 단부와 단부가 실질적으로 맞닿도록 하여 상기 부분들을 연결한다. 상기 벨트(10)에 의하여 감싸진 집수파이프(80a)들의 단부들은 상기 "Ψ"형상의 각 커넥터(110)의 외측 브랜치들에 삽입됨으로써, 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 집수파이프(80a)들을 상기 주배수 파이프(80b)에 결합시킨다. 상기 장치는 적어도 하나의 보강재(brace, 111)를 더 구비한다. 이 보강재(111)는, 상기 주배수파이프(80b)의 직경과 일치하는 중앙관통공 및 상기 두개의 집수 파이프들(80a)의 직경과 일치하는 두 개의 외측 관통공들을 구비하고 있다. 상기 보강재(111)는 상기 주배수 파이프(80b)에 고정되며, 이 주배수파이프(80b)는 상기 중앙관통공에 삽입된다. 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 집수파이프들(80a)의 자유단부들은 상기 보강재(111)의 외측 관통공들에 삽입됨으로써, 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 집수파이프(80a)의 병렬적 구조를 상기 주배수 파이프(80b)에 대하여 안정시킨다. 도11d를 참조하면, 상기 "Ψ"형상의 커넥터(110)의 외측 브랜치들은 상기 중앙브랜치에 대하여 완만하게 아래쪽으로 경사져 있으며, 상기 슬롯들(11)로부터 배출된 물은 상기 집수파이프들(80a)의 단부에서 상기 커넥터(110)의 외측브랜치들로 삽입되며, 그 다음에는 용이하게 주배수 파이프(80b)로 유입된다. 주배수 파이프(20b)는 수로, 도랑, 또는 그와 유사한 것으로 연결된다.

도11c를 참조하면, 상기 집수 도랑(일렬 배치) 구조에 있어서, 상술한 지하 수배수장치는 지하수의 조건들에 따라 소정 깊이로 도랑(113)내에 설치되며, 모래(114)가 상기 장치를 덮을 정도의 충분한 깊이로 상기 도랑(113)안에 쌓여진다. 그리고, 상기 도랑(113)을 파는 동안 파여진 흙은 다시 상기 모래(114) 위에 놓여짐으로써, 상기 도랑(114)을 완전히 메우게 된다. 도11a, 도11b 및 도11c에는 도시되지 않았지만, 상기 지하수 배수장치는 층을 형성하며 쌓여질 수 있다. 즉, 2개 이상의 상술한 지하수 배수장치들이 깊이를 달리하여 상기 도랑(113)내에 설치될 수 있다. 이렇게 해서, 상기 집수 도랑(일렬 배치)구조는 견고하고 다양한 구조를 가지며, 긴 거리에 걸쳐 설치될 수 있고 집수된 물을 하나의 주배수 파이프(80b)로 효율적으로 배수할 수 있다. 이 주배수파이프(80b)는 지하수를 수로 또는 그와 유사한 것으로 운반한다.

도12는 본 발명의 제1구현예 및 제2구현예에 따른 지하수 배수장치를 가능한 노반 배수 구조로 적용한 상태를 도시한 사시도이다. 상기 장치는, 토양의 종류 및 지하수의 조건들에 따라 노반(12)의 밑에 소정 깊이로 설치된다. 이러한 배열에 있어서, 상기 장치는 노치형성면(10a)이 아래로 향하고 그 한쪽 단부가 상기 노반(120)의 측면으로부터 연장되어 나온 오직 하나의 벨트(10)만을 구비한다. 여기서, 상기 슬롯(11)으로 흡수된 물이 상기 노반(120)의 일측으로 흘러서 배수로, 도랑 등으로 흘러 들어가도록, 상기 노반(120)의 측부로부터 뻗어 나온 상기 벨트의 일단부는 상기 노반(120)의 하부에 묻혀진 상기 벨트(10)의 타단부 보다 낮은 지점에 위치하여야 한다.

또는, 상기 장치는 상기 도관(80)의 주위를 감싸고 있는 벨트를 구비할 수도 있다. 여기서, 상기 벨트(10)에 의하여 감싸져 있는 도관(80)의 일단부는 상기 노반(120)의 측부로부터 뻗어나오며, 바람직하게는 도관(80)의 타단부는 엔드 캡에 의하여 밀폐, 차단된다. 상기 장치는 그 끝으로 가면서 아래방향으로 완만하게 경사를 이루도록 설치되는 것이 바람직하며, 그 끝에서 물은 배수관, 도랑 등으로 흘러들어 간다.

또는, 상기 장치는, 상기 도관(미도시)과 결합된 벨트(10)를 구비할 수 있으며, 이 도관은 도로와 나란하게 뻗어 있으며, 모아진 물을 상기 도로의 옆을 따라 흐르게 하지 않고 원하는 장소로 배수한다.

아니면, 상기 장치는, 상기 도관(80)을 감싸며 커넥터(122)에 의하여 주배수 파이프(121)에 대하여 수직하게 결합되어 있는 벨트(10)를 구비할 수도 있다. 여기서, 상기 주배수 파이프(121)는 또한 상기 도로를 따라 나란하게 뻗어 있으며, 집수된 지하수를 원하는 장소로 배수한다. 이러한 모든 구조들과 다른 가능한 구조들은, 효과적으로 물을 집수할 수 있도록 하며, 상기 도로(120)를 굳게 하고, 도로 위를 지나는 교통수단에 의하여 가해진 압력에 매우 잘 견딘다.

도13은 본 발명의 제3구현예에 따른 지하수 배수장치를 옥상정원(roof garden)에 적용한 상태를 나타낸 사시도이며, 도13b 및 도13c는 그 평면도 및 단면도이다. 본 장치는 벨트(10), 배수로(130), 배수조(131), 슬롯 배수 커버(132) 및 밀폐재(133)를 구비한다.

상기 벨트의 적어도 한 조각은 식물(134)의 밑에 있는 토양에 묻혀지며, 이 때 노치형성면(10a)은 아래를 향하도록 한다. 상기 벨트(10)의 일단은 상기 슬롯 배수 커버에 형성되어 있는 슬롯을 통해 상기 배수조(131) 안으로 연장된다. 상기 배수조(131) 안으로 뻗어 있는 벨트(10)의 일단은 상기 식물(134)의 밑의 토양에 매설된 벨트(10)의 타단 보다 낮은 지점에 위치한다. 상기 슬롯 배수 커버(132)의 베이스(base)는 밀폐재(133)에 의하여 밀폐, 차단되어 있다.

도13a, 도13b 및 도13c에 도시된 상기 옥상정원/식물재배용기/조경지의 배수구조는 식물(133) 밑의 토양으로부터 물을 효율적으로 흡수하게 하며 이 물을 배수로(130)로 배수한다.

본 발명은, 바람직한 구현예들과, 이 바람직한 구현예들에 대응되는 특별한 적용예들의 다양한 배열들을 참조하며 도시 및 설명되었지만, 발명의 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 단지 청구범위에 의하여 발명의 범위가 정해진다.

본 발명에 따른 지하수 배수장치 및 배수방법에 의하면 지하구조물 근처의 지하수를 용이하게 제거하여 지반을 굳게 하고 구조물의 누수 및 붕괴를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 지하수 배수장치는 저렴한 비용으로 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다.

Claims (30)

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8. 벨트 및 도관(導管)을 포함하며,

   상기 벨트는 적어도 제1면 및 제2면과 제1단부 및 제2단부를 가지고,

   적어도 상기 제1면은, 상기 벨트의 폭을 따라 이격된 형태로 배열되고 상기 벨트의 길이방향으로 연장된 복수 개의 슬롯들(slots)과, 상기 복수 개의 슬롯들의 각각에 대응되며 상기 슬롯들로부터 상기 벨트의 표면으로 연장된 복수 개의 노치들(notches)을 구비하며,

   상기 노치들의 각각은 모세관 작용을 일으킬 수 있도록 그리고 상기 벨트의 외부로부터 상기 노치에 대응되는 슬롯 안으로 액체를 흡수하기에 적합하도록 적당한 크기로 형성되며;

   상기 도관은 상기 벨트와 결합하여 상기 벨트의 복수 개의 슬롯들 안으로 흡수된 액체가 상기 도관으로 흐르도록 하고;

   상기 도관은 복수 개의 부분들로 나누어지며,

   상기 벨트는 상기 각 부분들의 주위를 감싸고 그 노치형성면이 바깥쪽으로 향하며 그 슬롯들은 상기 도관 부분의 전체 길이를 따라 연장되고,

   상기 벨트에 의해 감싸진 상기 도관 부분들은 커넥터들에 의해 그 단부와 단부가 서로 연결되며,

   상기 커넥터들은 두 개의 연결된 도관 부분들의 각각의 주위를 둘러싸는 상기 벨트의 바깥쪽을 향한 노치형성면의 단부를 둘러싸며, 연결된 도관 부분들의 단부들 사이에 충분한 간격을 두어 상기 벨트의 복수 개의 슬롯들 안으로 흡입된 액체가 각 커넥터에서 상기 도관 안으로 흘러 들어가도록 된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 도관의 일단은 밀폐 차단된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 도관은 PVC 파이프로 만들어진 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 도관은 배수로 또는 도랑(gutter)으로 연결된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 지하수 배수장치는 흙댐(earth dam), 옹벽(retaining wall), 노상(路床), 철로, 활주로, 터널, 제방, 둑, 운동장, 골프장, 경주장(race track), 정원, 공원, 경작지, 주거지역 및 산업지역 중의 하나의 밑에 깔린/인접한 흙, 모래, 또는 골재 충전물 안에 매설된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
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16. 벨트 및 도관을 포함하며,

    상기 벨트는 적어도 제1면 및 제2면과 제1단부 및 제2단부를 가지고,

    적어도 상기 제1면은, 상기 벨트의 폭을 따라 이격된 형태로 배열되고 상기 벨트의 길이방향으로 연장된 복수 개의 슬롯들과, 상기 복수 개의 슬롯들의 각각에 대응되며 상기 슬롯들로부터 상기 벨트의 표면으로 연장된 복수 개의 노치들을 구비하며,

    상기 노치들의 각각은 모세관 작용을 일으킬 수 있도록 그리고 상기 벨트의 외부로부터 상기 노치에 대응되는 슬롯 안으로 액체를 흡수하기에 적합하도록 적당한 크기로 형성되며;

    상기 도관은 상기 벨트와 결합하여 상기 벨트의 복수 개의 슬롯들 안으로 흡수된 액체가 상기 도관으로 흐르도록 하고;

    상기 도관은, 상기 벨트와 결합되며 상기 벨트의 복수 개의 슬롯들 안으로 흡입된 액체가 흘러 들어오는 집수 파이프, 상기 집수 파이프와 결합되며 상기 집수파이프 안의 액체가 흘러 들어오는 주배수 파이프, 및 상기 집수 파이프와 상기 주배수 파이프를 연결하는 커넥터를 구비하며;

    상기 집수 파이프는 복수 개의 부분들로 나누어지며, 상기 벨트는 상기 각 부분들의 주위를 감싸고 그 노치형성면이 바깥쪽으로 향하며 그 슬롯들은 상기 집수 파이프 부분의 전체 길이를 따라 연장되고, 상기 벨트에 의해 감싸진 상기 집수 파이프의 부분들은 커넥터들에 의해 그 단부와 단부가 서로 연결되며, 상기 커넥터들은 두 개의 연결된 집수 파이프 부분들의 각각의 주위를 둘러싸는 상기 벨트의 바깥쪽을 향한 노치형성면의 단부를 둘러싸며, 연결된 집수 파이프 부분들의 단부들 사이에 충분한 간격을 두어 상기 벨트의 복수 개의 슬롯들 안으로 흡입된 액체가 각 커넥터에서 상기 집수 파이프 안으로 흘러 들어가도록 된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 커넥터는 상기 집수 파이프와 상기 주배수 파이프를 서로 직각으로 결합하는 T형 커넥터인 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 주배수 파이프에 연결된 상기 T형 커넥터의 브랜치(branch)는 상기 주배수 파이프로부터 수직 상방으로 연장되어 상기 집수 파이프 안의 액체는 용이하게 상기 주배수 파이프로 흘러 들어가는 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
19. 제16항에 있어서, 상기 커넥터는 상기 집수파이프와 상기 주배수 파이프를 서로 평행하게 결합하는 Ψ형 커넥터인 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 집수파이프에 연결된 상기 Ψ형 커넥터의 브랜치는 상기 집수파이프로부터 상기 주배수 파이프 쪽을 향하여 아래로 기울어짐으로써 상기 집수파이프 안의 액체는 용이하게 상기 주배수 파이프 안으로 흘러 들어가는 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 집수 파이프 및 상기 주배수 파이프는 보강재(brace)에 의해 평행한 형상으로 지지되는 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주배수 파이프의 한쪽 단부 및 상기 주배수 파이프에 결합되지 않은 상기 집수 파이프의 한쪽 단부는 밀폐되어 차단된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
23. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집수 파이프, 상기 주배수 파이프 및 상기 커넥터 중의 적어도 하나는 PVC 파이프로 만들어진 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
24. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주배수 파이프는 배수로 또는 도랑으로 연결된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
25. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지하수 배수장치는 흙댐, 옹벽, 노상, 철로, 활주로, 터널, 제방, 둑, 운동장, 골프장, 경주장, 정원, 공원, 경작지, 주거지역 및 산업지역 중의 하나의 밑에 깔린/인접한 흙, 모래, 또는 골재 충전물 안에 매설된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
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29. 벨트형 부재의 한 쪽 표면에 복수 개의 슬롯들이 형성되고, 상기 슬롯들은 각각 상기 부재의 표면 쪽에서 보다 좁은 폭으로 형성된 복수 개의 노치들과 연결되며, 상기 복수 개의 노치들은 충분히 작은 폭을 가져 모세관 효과를 발생시킬 수 있는 벨트 물질 및 도관을 포함한 지하수 배수장치를 토양 속에 설치하는 방법에 있어서,

    상기 도관을 복수 개의 부분들로 분할하는 단계;

    땅을 굴착하여 도랑을 형성하는 단계;

    상기 도관 부분들을 상기 도랑의 바닥에 놓는 단계;

    상기 벨트물질을 상기 각 도관 부분의 주위에 감쌈으로서 그 노치형성면이 바깥쪽을 향하도록 하고 그 슬롯들은 상기 도관 부분의 전체 길이를 따라 연장되도록 하는 단계;

    상기 벨트에 의해 감싸진 상기 도관 부분들의 단부와 단부의 사이에 스페이서(spacer)를 끼워 소정 거리만큼 떨어뜨린 상태에서 상기 각 도관 부분들을 커넥터에 의해 서로 연결하는 단계; 및

    상기 도랑의 굴착시 파낸 흙을 상기 도관 및 상기 벨트물질 위로 쌓아 상기 도랑을 메우는 단계;를 포함한 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치의 설치방법.
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