KR101070783B1 - 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노면 하부에 정화기능을 구비한 우수저류조를 설치하고 노면이 일정온도 이상으로 상승할 경우 중앙 분리대 혹은 중앙선으로 정화된 우수를 공급하여 살수해줌으로써 도시열섬현상을 방지하고 노면상의 배기가스에 의한 오염물질을 정화하는 기능을 갖는 도로에 관한 것이다.

본 발명은 노면 하부에 비점오염원 저감장치를 구비한 우수저류조를 설치하고, 노면의 온도가 일정온도 이상으로 상승할 경우 펌핑에 의하여 정화된 우수를 도로면과 나란히 설시된 중앙분리대 또는 중앙선상의 배관으로 상기 정화된 우수를 이송시켜 노면에 살수함으로써 도로면의 온도저하 및 비점오염원을 저감하는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 방지 기능을 구비한 도로를 제공한다. 이때, 상기 살수 된 우수의 온도를 회수하여 펌프의 구동에 필요한 전기를 생산하도록 구성할 수 있다.

열섬현상, 비점오염원, 도로, 살수, 우수

Description

도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로{Road with heat island reduction function}

본 발명은 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노면 하부에 비점오염원 저감장치를 구비한 우수저류조를 설치하고, 노면의 온도가 일정온도 이상으로 상승할 경우 펌핑에 의하여 정화된 우수를 도로면과 나란히 설시된 중앙분리대 또는 중앙선상 상부의 배관으로 상기 정화된 우수를 이송시켜 노면에 살수함으로써 도로면의 온도저하 및 비점오염원을 저감하는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 방지 기능을 구비한 도로에 관한 것이다.

서울시의 경우 전체 면적의 48% 이상이 불투수 포장이고, 이 면적 중 불투수 포장도가 70% 이상인 도시사막화 지역이 도시지역의 73%를 차지하고 있다(도 1 및 도 2). 환경에 대한 고려가 없는 도시개발 사업으로 인해 녹지면적률은 감소하고 불투수면적률은 늘어나는 등의 문제가 발생하고 있으며 이로 인하여 빗물이 땅속으로 침투되지 못하고 대부분이 하수관거로 유출되고 있다.

또한 우수의 침투량 저하 및 지하수 배제로 인한 지하수위 하강 및 도시하천 의 건천화가 심화되고 있으며 그로 인해 도시열섬현상은 더욱 심화되고 있으며(Dewatering 현상), 강우시 집중적으로 유출되는 비점오염원이 수질오염에서 차지하는 비중은 2003년 현재 수계별로 42-69%를 차지하고 있으나, 2015년에는 65-70%에 이를 것으로 예상되어 도시비점오염원 관리의 중요성이 증대되고 있다.

UN 산하기관 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change;정부간기후변화위원회)의 발표에 따르면 지난 100년 동안 지구표면 대기 평균온도가 0.3~0.6도 상승하였고 앞으로 해수면 높이는 10~25cm 상승하고 이산화탄소배출량이 해마다 1.7배씩 늘어날 전망하고 있으며, 2100년의 지구 평균 기온 0.8~3.5 도 상승, 해수면 15~95cm 상승할 것으로 예상하며, 지구의 평균기온이 향후 100년 동안 최고 5.8 도 증가할 수 있고 그에 따른 해수면 상승 가능성을 예측하고 있다.우리나라의 에너지 소비는 1990년대 매년 10% 정도 증가하였으며 2000년대에도 증가세가 지속 되고 있으며, 서울의 평균기온 상승률은 약 2.1℃/100년으로 고온화의 장기변화(지구온난화의 약 3배)를 나타내고 있다(도 4).

또한 집중 호우시 우수저장능력 저하로 도시홍수 빈발하고 있어 1995~2004년까지 도시지역 홍수 등 자연재해로 인한 총 피해액은 19조 5천 652억원이며, 특별시, 광역시 및 시급 이상의 도시에서 10년간 발생한 풍수해 피해 총액은 17조 5천 455억원(전체 자연피해액의 90%)으로 집계되고 있다(도시홍수재해관리기술사업단 2004년).

이와 같이 호우에 대응하기 위한 집중배제방식의 빗물관리는 오히려 도시열섬현상과 도시홍수 등 도시기후변화를 심화시키고 있는 실정이다. 이에 대응한 지 구온난화 및 도시기후 상승에 대한 대응기술 개발이 시급한 실정이다. 지구온난화 및 도시기후 상승의 주된 원인중 하나는 도시화되면서 우수가 지표면에서 투수되어 하부로 침투되지 못하고 포장면 상부에서 하천으로 유입되기 때문에 지표면의 온도상승을 저감시켜 줄 수분이 지표면 하부에 존재하지 않게 되기 때문이다.

현재 이러한 문제를 해결하기 위해서 건물 등에는 옥상녹화, 벽면녹화 등의 시설을 설치하지만 도로면에는 여름철에 물차를 이용하여 도로에 간헐적으로 살수를 하는 등 소극적인 방법을 마련하고 있을 뿐이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 개선하고자 안출된 것으로서, 노면 가장자리에 우수배관 또는 녹지를 조성하여 우수가 유입되도록 하고 유입된 우수는 비점오염원 저감장치 또는 비점오염원저감토양을 통하여 차량으로부터 배출되어 노면에 있는 비점오염원을 저감한 후 우수저류조로 유입된다. 우수저류조 내의 정화된 우수는 노면에 설치된 온도센서에 의하여 일정온도를 초과하면 펌프가 작동하여 중앙분리대 상부의 배관으로 이송되고 다시 중앙분리대 지지대 내 배관을 따라 분사노즐에서 도로로 살수된다. 이렇게 함으로써 도시열섬현상의 주된 원인인 도로(특히 아스팔트도로)의 온도를 하강시켜 도시의 온도를 낮춰주는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 강우 또는 상기 목적을 위하여 살수한 우수가 도로상의 비점오염원을 씻어 녹지, 토양, 비점오염원 저감장치 등을 통하여 정화함으로써 도로상의 비점오염원을 제거하고 또한 정화된 우수를 재이용하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 높은 온도의 노면을 흘러 수온이 상승된 우수의 열을 회수하여 발전을 함으로써 우수저류조 내의 펌프를 구동시키는 전기를 제공하는 것이다.

본 발명은 노면 하부에 정화기능을 구비한 우수저류조를 설치하고 노면이 일 정온도 이상으로 상승할 경우 중앙 분리대 혹은 중앙선으로 정화된 우수를 공급하여 살수해줌으로써 도시열섬현상을 방지하고 노면상의 배기가스에 의한 오염물질을 정화하는 기능을 갖는 도로에 관한 것으로,

더욱 상세하게는 노면(1)의 하부에 설치되어 우수(雨水) 및 살수된 물이 노면(1) 가장자리에 설치된 배수로(2)를 따라 흐르다가 포집배관(11)에 포집되어 저장되는 우수저류조(10); 상기 우수저류조(10)와 연결되어 우수저류조(10)에 저장된 물을 노면(1)의 중앙선을 따라 설치된 살수배관(21)으로 펌핑하여 노면(1)에 살수하는 펌프(20); 노면(1)의 온도를 감지하는 온도센서(30); 및 상기 포집배관(11)의 상단에 설치되어 포집된 우수(雨水) 및 살수된 물이 우수저류조(10)에 저장되기 전에 정화시켜주는 비점오염원저감장치(40); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로를 제공한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 도로면과 나란하게 우수배관 또는 녹지를 조성하고 비점오염원저감시설을 통하여 정화된 우수를 저류하며 정화된 우수는 다시 도로상으로 살수함으로써 도시열섬현상의 주된 원인인 도로(특히 아스팔트도로)의 온도를 하강시켜 도시의 온도를 낮춰줄 수 있다. 또한 강우 또는 상기 목적을 위하여 살수한 우수가 도로상의 비점오염원을 씻어 녹지, 토양, 비점오염원 저감장치 등을 통하여 정화함으로써 도로상의 비점오염원을 제거하는 효과가 있으며, 또한 정화된 우수를 현지에서 재이용함으로써 정수비용 및 도로 살수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 노면 하부에 정화기능을 구비한 우수저류조를 설치하고 노면이 일정온도 이상으로 상승할 경우 중앙 분리대 혹은 중앙선으로 정화된 우수를 공급하여 살수해줌으로써 도시열섬현상을 방지하고 노면상의 배기가스에 의한 오염물질을 정화하는 기능을 갖는 도로에 관한 것이다.

본 발명은 노면 하부에 비점오염원 저감장치를 구비한 우수저류조를 설치하고, 노면의 온도가 일정온도 이상으로 상승할 경우 펌핑에 의하여 정화된 우수를 도로면과 나란히 설시된 중앙분리대 또는 중앙선상의 배관으로 상기 정화된 우수를 이송시켜 노면에 살수함으로써 도로면의 온도저하 및 비점오염원을 저감하는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 방지 기능을 구비한 도로를 제공한다. 이때, 상기 살수 된 우수의 온도를 회수하여 펌프의 구동에 필요한 전기를 생산하도록 구성할 수 있다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예의 개괄도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 단면도이다.

상기 도 5 및 도 6에서 보듯이, 본 발명은 노면(1)이 일정 온도 이상으로 상 승하면 자동으로 노면(1)에 살수하여 노면(1)이 일정온도 이하로 유지되게 하는 도로에 관한 것으로,

노면(1)의 하부에 설치되어 우수(雨水) 및 살수된 물이 노면(1) 가장자리에 설치된 배수로(2)를 따라 포집되어 저장되는 우수저류조(10); 상기 우수저류조(10)와 연결되어 우수저류조(10)에 저장된 물을 노면(1)의 중앙선을 따라 설치된 살수배관(21)으로 펌핑하여 노면(1)에 살수하는 펌프(20); 노면(1)의 온도를 감지하는 온도센서(30); 및 상기 배수로(2)와 우수저류조(10) 사이에 설치되어 포집된 우수(雨水) 및 살수된 물이 우수저류조(10)에 저장되기 전에 정화시켜주는 비점오염원저감장치(40); 를 포함하여 구성된다.

차량이 다니는 도로는 일반적으로 아스팔트 또는 콘크리트로 포장되고, 인도도 또한 일반적으로 보도블럭으로 포장된다. 그리하여 뜨거운 여름철이면 도시의 노면은 고온으로 달궈지기 쉽고, 이는 열섬현상을 야기하게 된다.

이러한 열섬현상 저감을 위해 본 발명에서는 노면이 소정 온도 이상으로 상승할 경우 노면에 살수하여 노면의 온도를 낮춤과 동시에 비점오염원을 제거하여 노면상의 오염물질도 정화시켜주는 역할을 하게 된다.

이하, 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로의 구성을 살펴본다.

우수저류조(10)는 노면(1)의 하부에 설치되어 빗물이나 노면에 뿌려진 물을 미리 회수하여 저장해 두고 필요할 때 사용할 수 있도록 하는 물탱크 역할을 한다. 이는 일반적으로 사용되는 공지의 물탱크를 사용할 수 있으며, 도로의 하부에 설치되어 차량 등의 하중을 견뎌야 한다는 점에서 강철제품을 사용하는 것이 바람직하다.

표현상으로는 노면(1)의 하부에 설치된다고 기술했으나, 다양한 여건으로 하부에 설치할 수 없는 경우에는 측면 등에도 설치가 가능하다.

일반적으로 노면(1)의 가장자리에는 배수로(2)가 설치되어 있으며, 우수나 살수된 물은 배수로(2)를 따라 흐르다가 우수저류조(10)와 연결된 포집배관(11)으로 포집되어 우수저류조(10)로 저장되게 된다.

우수저류조(10)에 저장된 물은 펌프(20)의 펌핑에 의해 노면(1)으로 살수되게 된다. 물을 이동시키기 위해서는 힘이 필요하며 본 발명에서는 펌프(20)를 활용한다.

펌프(20)는 일단은 우수저류조(10)와 연결되고 타단은 노면(1)의 중앙선을 따라 설치된 살수배관(21)과 연결되어, 우수저류조(10)의 물을 펌핑하여 살수배관(21)에서 노면(1)으로 살수하게 된다. 살수배관(21)에는 공지의 분사노즐이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 살수배관(21)은 중앙선을 따라 설치된 중앙분리대(3)에 설치될 수 있으며, 중앙분리대 또는 중앙분리대 지지대 등 어느 곳이든 살수배관(21)의 설치가 가능하다. 물론, 분사노즐을 설치하는 것이 바람직하다.

상기 펌프(20)는 온도센서(30)와 연결되는 것이 바람직하다. 노면(1)에 살수를 하기 위해서는 지속적으로 노면(1)의 온도를 감지해야 하며, 일반적으로 노면(1) 근처에 온도센서를 설치하게 된다.

온도센서(30)에서 소정 이상의 온도를 감지하면, 온도센서(30)와 연결된 펌프(20)가 자동으로 작동하는 것이 가능하다. 인력에 의해 온도를 지속적으로 모니터링 하는 것은 효율성이 떨어지므로, 온도센서(30)와 펌프(20)를 미리 연결시켜 놓고 소정 온도 이상이 감지되면 펌프(20)가 작동될 수 있도록 자동화해 놓는 것이 바람직하다.

우수 및 살수된 물은 노면(1)상의 비점오염원을 다량 함유하고 있을 것이여서 이를 정화할 장치가 요구된다. 정화 없이 우수저류조(10)에 지속적으로 물을 저장하다보면 우수저류조(10)가 오염될 수 있기 때문이다.

그러므로, 상기 포집배관(11)의 상단에는 포집된 우수(雨水) 및 살수된 물이 우수저류조(10)에 저장되기 전에 정화시켜주는 비점오염원저감장치(40)를 설치하는 것이 바람직하다.

비점오염원저감장치(40)는 쉽게 말해 오염된 물을 정화시켜 주는 장치로, 공지의 것을 모두 활용하는 것이 가능하다. 가령, 스크링, 걸름망 등과 같은 간단한 장치로 큰 오염물질을 걸러주는 것에서부터, 다층으로 구성된 필터 등 다양한 것의 활용이 가능하다.

또한, 본 발명은 배수로(2)에 토양을 채워 비점오염원저감토양(50)으로 활용하는 것이 가능하다. 이는 더욱 확실하게 오염물질을 제거하기 위한 방법이며 일반적으로 인도를 구비하는 경우에 많이 활용한다.

비점오염원저감토양(50)은 일반 토양을 활용하는 것이 가능하며 공지된 다층으로 구성된 것을 활용하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에서는 상기 비점오염원저감토양(50)에는 가로수 등의 조경식물을 식재하고, 상기 노면(1)에 살수된 물은 비점오염원저감장치(40) 및 비점오염원저감토양(50)에서 정화된 후 다시 살수되어 상기 조경식물의 조경용수로 사용되게 할 수 있다.

즉, 노면(1)의 온도를 낮추기 위해 지속적으로 살수되는 물은 노면(1)의 온도를 낮춘 후에는 비교적 깨끗한 물일 것이고, 이 물들은 노면(1)의 가장자리에 식재된 조경식물의 용수로 사용되는 것이 가능하다. 이러한 조경식물은 열섬현상을 저감하는데 큰 역할을 하게 된다.

또한 본 발명은, 상기 배수로(2)를 따라 흐르는 물의 열을 회수하여 펌프(20)의 구동에 필요한 전기를 발생시키는 열 발전기(미도시)를 추가로 구비할 수 있다. 이러한 경우라면 펌프(20)의 이용에 필요한 전기를 자급자족할 수 있어 에너지 효용면에서 큰 효과를 볼 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 첨부된 도면과 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

도 1은 서울시의 불투수 포장면적을 나타내는 모식도이다.

도 2는 도시개발 사업 전후의 변화를 표현한 모식도이다.

도 3은 서울시 물순환 변화를 비교한 모식도이다.

도 4는 서울의 평균기온 변화(30년 단위)를 표현한 모식도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예의 개괄도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 기호의 설명>

1 : 노면

2 : 배수로

3 : 중앙분리대

10 : 우수저류조

20 : 펌프

21 : 살수배관

30 : 온도센서

40 : 비점오염원저감장치

50 : 비점오염원저감토양

Claims (7)

1. 노면(1)이 일정 온도 이상으로 상승하면 자동으로 노면(1)에 살수하여 노면(1)이 일정온도 이하로 유지되게 하는 도로에 관한 것으로,

   노면(1)의 하부에 설치되어 우수(雨水) 및 살수된 물이 노면(1) 가장자리에 설치된 배수로(2)를 따라 흐르다가 포집배관(11)에 포집되어 저장되는 우수저류조(10);

   상기 우수저류조(10)와 연결되어 우수저류조(10)에 저장된 물을 노면(1)의 중앙선을 따라 설치된 살수배관(21)으로 펌핑하여 노면(1)에 살수하는 펌프(20);

   노면(1)의 온도를 감지하는 온도센서(30); 및

   상기 포집배관(11)의 상단에 설치되어 포집된 우수(雨水) 및 살수된 물이 우수저류조(10)에 저장되기 전에 정화시켜주는 비점오염원저감장치(40);

   를 포함하여 구성되고,

   상기 배수로(2)에는 비점오염원저감토양(50)이 채워져서 상기 배수로(2)로 유입된 우수(雨水) 및 살수된 물이 추가로 정화되며,

   상기 온도센서(30)는 상기 펌프(20)와 연결되어 노면(1)의 온도가 소정 이상으로 상승할 경우 자동으로 펌프(20)를 가동시켜 살수를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 도시 열섬현상 저감기능을 구비한 도로.
2. 제1항에서,

   상기 배수로(2)를 따라 흐르는 물의 열을 회수하여 펌프(20)의 구동에 필요한 전기를 발생시키는 열 발전기(미도시)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로.
3. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 살수배관(21)은 중앙분리대(3)에 설치되는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로.
4. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 살수배관(21)에는 다수 개의 분사노즐이 설치되는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로.
5. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 비점오염원저감토양(50)에는 가로수 등의 조경식물을 식재하고,

   상기 노면(1)에 살수된 물은 비점오염원저감장치(40) 및 비점오염원저감토양(50)에서 정화된 후 다시 살수되어 상기 조경식물의 조경용수로 사용되는 것을 특징으로 하는 도시열섬현상 저감 기능을 구비한 도로.
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