KR101083354B1 - 강변여과수의 집수 구조 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강변여과수의 집수 구조 및 그 시공 방법 및 이에 따른 집수 구조에 관한 것으로, 지면으로부터 투수율이 낮은 경암층에 이르기까지 굴착하고 차수벽을 시공하여 집수정(集水井)을 시공하는 집수정 시공단계와; 상기 집수정의 경암층의 깊이로부터 바깥쪽으로 굴착하여 집수공을 형성하는 집수공 형성단계와; 상기 집수공으로부터 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층에 이르기까지 다수의 틈새 유로가 형성되도록 상기 경암층에 균열이 발생시키는 틈새유로 형성단계를; 포함하여 구성되어, 강변여과수가 상기 틈새 유로와 상기 집수공을 거쳐 상기 집수정에 집수되도록 시공함에 따라, 투수율이 거의 제로에 가까운 경암층에서 집수함으로써 대수층에서 집수하는 것에 비하여 이물질의 함량이 감소된 청결한 물을 수집할 수 있을 뿐 아니라, 실트 등과 같은 미세한 모래가 유입되어 강변여과수의 경로가 막히게 될 가능성이 훨씬 낮아지고, 풍화암층 및 연암층과 경암층을 통과하는 과정에서 광화작용에 의하여 유기물이 제거되고 미네랄 성분이 다량으로 함유된 강변여과수를 보다 많이 수집할 수 있는 집수 구조 및 그 시공 방법을 제공한다.

강변여과수(River Bank Filtration), 집수정, 집수관, 집수공, 틈새 유로, 발파, 경암층, 대수층, 취수, RBF, 방사형취수정, 방사형집수정, RBF집수정, RBF 방사형취수정, RBF 방사형집수정.

Description

강변여과수의 집수 구조 및 그 시공 방법 {STRUCTURE OF COLLECTING WATER FROM RIVER BANK FILTRATION IN BASE ROCK LAYER AND METHOD OF CONSTRUCTING SAME}

본 발명은 강변여과수의 집수 구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천 바닥의 모래층이나 자갈층을 뚫고 자연스럽게 여과(River Bank Fitration, RBF)되도록 한 다음 상수원으로 사용하는 강변여과수를 수집함에 있어서, 종래보다 많은 양의 물을 수집할 수 있도록 할 뿐만 아니라 장시간 동안 사용하여 보수가 필요하지 않고 인체에 해로운 이물질이나 세균 등이 제거된 청결한 강변여과수를 수집할 수 있도록 하는 집수 구조 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

최근 기후 온난화의 영향과 인구 증가에 따라 전 세계적으로 물이 부족하여 충분한 취수원을 안정적으로 확보할 필요성이 매우 높아지고 있다. 종래에는 대수층에 흐르는 지하수에 수직 방향으로 굴착하여 취수하거나, 지표수를 여과하여 취수원으로 사용하였다. 그러나 하천에 소독제나 응집제 등의 화학약품(특히, 화학물 질 중금속 성분)이 유입되는 등의 원인에 의해 오염이 심해짐에 따라 직접 취수에 의해서는 식수 등의 취수원으로 활용하는 것이 현실적으로 어려워지고 있고, 이에 따라 대수층으로 흘러들어오는 물을 모아 집수하는 간접 취수 방식이 최근에 사용되기 시작하였다.

도1 내지 도3은 종래의 간접 취수 방식에 따른 집수 구조(10)의 구성을 도시한 것이다. 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 종래의 집수 구조(10)는 지표로부터 대수층(61)의 일정 깊이에까지 굴착한 후 차수벽(11a)으로 그 내면이 둘러싸이게 설치된 집수정(11)과, 집수정(11)으로부터 방사상으로 굴착되어 형성된 다수의 집수관 (12)으로 구성된다.

여기서, 집수정(11)은 도3에 도시된 바와 같이 대수층(61)의 내부까지 수직으로 뻗어 형성되고, 하천 바닥의 모래층인 대수층(61)을 통과하면서 도면부호 71로 표시된 방향으로 흘러들어오는 물이 집수정(11)으로 유입되도록 그 외벽에 다수의 집수관(12)이 뻗어 형성되며, 집수관(12)에 유입되는 물의 불순물이 여과되도록 집수관(12)의 주변에는 여과막(12a)이 설치된다. 그리고, 집수관(12)의 끝단에는 토사 등이 유입되지 않도록 토사유입 방지장치가 설치된다.

이와 같은 구성에 의하여, 종래의 집수 구조(10)는 하천과 같은 지표수(55)나 주변의 지하수로부터 대수층(61)을 통과한 강변여과수의 불순물을 집수관(12)의 여과막(12a)에서 거른 후에 집수관(12)을 거쳐 집수정(11)으로 수집한다. 그러나, 대수층(61)은 지표수(55)나 지하수로부터 물이 쉽게 흘러들어갈 수 있는 장점이 있지만, 미세한 실트 성분을 다량으로 함유하고 있으므로 물이 대수층(61) 내에서 이 동하는 동안에 미세한 실트가 함께 이동되고, 이에 따라, 집수관(12) 주변의 여과층에는 다수의 실트가 축적되어 시간의 경과에 따라 집수되는 물의 양이 급격히 줄어들어 현실적으로 장기간 동안 사용이 곤란해지는 문제점이 있었다. 이와 같은 사실은 상하수도학회지 2008년 22권 6호 제599쪽 내지 제606쪽의 보고 내용에도 시범지역 장기양수시험기간 중에 대수층 실트성분에 의한 지속적 막힘 현상이 발생되어 양수량이 시험시작 2개월이 지나지 않아 절반으로 감소되었으며 장기양수시험기간 중에 모든 시범구역에서 양수량의 저하가 현저하였다라고 기재하고 있어, 상기 문제점의 심각성을 쉽게 알 수 있다.

즉, 오염이 심해져 직접 취수가 불가능한 지역에서 택하고 있는 간접 취수 방식에 따른 집수 구조(10)는 집수관(12)이 실트에 의해 막혀 2개월 정도 밖에 집수를 할 수 밖에 없는 한계가 있다. 이에 따라, 집수관(11)의 막힘 현상을 극복하기 위하여 강선동은 집수정의 수평 집수관 청소장치 및 청소방법이라는 발명으로 2007. 2. 23자로 특허 제10-689114호로 특허를 받기도 하였다. 그러나, 이 방법은 집수관(12)의 막힘 현상을 후속적으로 청소해주는 기술에 그치는 것이어서, 높은 비용이 소요되고 번거로운 작업을 감수해야 하며, 집수관(12)의 막힘 현상을 근본적으로 해결한 것이 아니라는 한계를 여전히 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 하천 바닥의 모래층 을 뚫고 자연스럽게 여과되도록 한 다음 상수원으로 사용하는 강변여과수를 수집함에 있어서, 종래보다 많은 양의 물을 수집할 수 있도록 할 뿐만 아니라 장시간 동안 사용하여도 보수가 거의 필요하지 않으며 인체에 해로운 이물질이나 세균 등의 유기물이 제거된 청결한 강변여과수를 수집할 수 있도록 하는 집수 구조 및 그 시공 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 장시간 동안 집수를 함에 따라 집수 효율이 낮아지면, 시공 당시 만큼의 집수 효율로 쉽게 높일 수 있도록 하는 집수 구조 및 그 시공 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 광화 작용에 의하여 유기물이 멸균될 뿐만 아니라 미네랄을 함유한 깨끗하고 청결한 물을 수집할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 지표수 또는 지하수나 개수로가 인접한 지역에서 지표로부터 투수율이 낮은 경암층에 이르기까지 굴착하고 차수벽을 시공하여 집수정(集水井)을 시공하는 집수정 시공단계와; 상기 집수정의 경암층의 깊이로부터 바깥 횡방향으로 굴착하여 집수공을 형성하는 집수공 형성단계와; 상기 집수공으로부터 상기 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층에 이르기까지 다수의 틈새 유로가 형성되도록 상기 경암층에 균열이 발생시키는 틈새유로 형성단계를; 포함하여 구성되어, 상기 틈새 유로와 상기 집수공을 거쳐 상기 집수정에 집수되도록 하는 집수 구조 및 그 시공 방법을 제공한다.

즉, 종래에는 물을 모으기 위해서는 당연히 땅속에서 물이 통하는 영역인 토사 및 자갈로 구성된 대수층에서 물을 집수하는 방식으로부터 벗어나지 못하였지만, 본 발명은 대수층에서 물을 집수하는 것이 아니라 투수율이 거의 제로('0')에 가까운 경암층에서 집수하여 취수함으로써 대수층에서 집수하는 것에 비하여, 하천 바닥의 모래층 전체를 뚫고 자연스럽게 여과되므로 이물질의 함량이 감소된 보다 청결한 물이 모여질 뿐만 아니라, 실트 등과 같은 이물질이 유입되어 물의 통로가 막히게 될 가능성이 훨씬 낮아지고, 풍화암층, 연암층 및 경암층을 통과하는 과정에서 광화작용에 의하여 유기물이 제거되고 미네랄 성분이 다량으로 함유된 물을 보다 많이 얻을 수 있게 된다.

한편, 본 명세서나 청구범위에서 경암층에 발생되는 균열이라는 용어는 서로 인접한 커다란 영역 사이의 틈새라는 의미로 국한되지 않으며, 폭약 등의 발파에 의해 발생되는 파괴 또는 파쇄에 의하여 만들어진 다수의 작은 돌 사이 틈새까지도 포함하는 것으로서, 경암층의 집수공으로부터 풍화암층, 연암층 등의 암반층에 이르기까지 물이 통과할 수 있는 통로를 형성하는 모든 형태의 원인 및 형태를 포괄하는 의미로 사용된 것이다.

보다 구체적으로는, 지층은 일반적으로 토사, 자갈로 이루어져 물이 잘 통하는 대수층과, 대수층의 하부에 풍화된 암석이 쌓여 형성된 풍화암층과, 풍화암층의 하부에 다공질 바위로 이루어진 연암층과, 연암층 하부에 투수율이 거의 제로인 커 다란 바위들로 이루어진 경암층 암반으로 구성된다. 지표수나 지하수로부터의 물은 대수층을 원활히 통과하며 암반층이 시작하는 풍화암층 이하에는 연암층까지만 유입된다. 이에 따라, 종래에는 지표수나 지하수에 인접하고 시공이 상대적으로 간편한 대수층에 집수관을 시공하여 집수하는 방식에만 치중하였다. 그러나, 대수층에 집수관을 시공하면 중력에 의해 물을 모으기 쉬운 장점이 있지만, 대수층에 존재하는 미세한 모래입자인 실트가 물의 유입과 함께 흘러들어와 여과막을 막는 현상을 피할 수 없다는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명에 따른 집수 구조는 경암층에 집수공을 시공하고 물이 통하는 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암반층에 이르기까지 균열을 발생시키는 것에 의하여 대수층으로부터 경암층의 집수공으로 물을 유입시켜 집수할 수 있도록 한다는 점에서 종래 기술과 확연한 차이가 있다. 여기서, 대수층에 집수관이 설치되는 것에 비하여 경암층에 집수공이 설치되면, 지표수나 지하수로부터 보다 멀리 떨어진 위치이기 때문에 충분한 물이 확보되기 어렵다고 인식될 여지가 있을 수 있지만, 지표수나 지하수로부터 대수층의 집수관으로 모으는 물의 흐름은 중력에 의한 것이어서 충분한 압력에 의해 집수하지 못하는 한계가 있지만, 경암층의 틈새 유로를 통해 집수하는 것은 압력 차이에 의한 관로 유동이어서 오히려 보다 많은 물을 집수할 있는 장점도 얻을 수 있다.

더욱이, 집수공으로 모이는 물과 함께 유동하는 미세한 실트는 대부분 풍화암층과 연암층에 의해 걸러지므로 경암층의 집수공에 이르지는 양이 극히 적을 뿐만 아니라, 적은 양의 실트가 집수되는 물에 포함되더라도 경암층으로부터 풍화암 층 및 연암층에 이르는 틈새 유로는 균열에 의해 방사상으로 퍼지는 불규칙적인 형태로 다수 형성되므로 실트는 풍화암층에서 대개 차단되고 연암층과 경암층에는 영향을 주지 않으므로 에 의해 다수의 틈새 유로가 막히는 데에는 훨씬 오랜 시간이 필요하게 된다. 따라서, 종래의 집수 방법에 비하여 실트에 의해 막힌 통로를 뚫기 위한 보수를 하지 않고 보다 오랜 시간동안 집수할 수 있는 유리한 효과가 있다.

이 뿐만 아니라, 경암층은 지상으로부터 충분히 깊숙한 위치에 있으므로 대수층에 잔류하는 유기물, 화학물질, 중금속이 풍화암층과 연암층 및 경암층을 통과하지 못하게 되므로 경암층의 집수공에 수집되는 물은 종래의 대수층의 집수관에 수집되는 물에 비하여 훨씬 청결한 상태가 된다. 따라서, 집수정에 모인 물을 정제하는 과정을 생략하거나 보다 단순화시킬 수 있으므로, 집수 단계 이후의 정제 공정에 소요되는 비용과 시간을 단축할 수 있는 효과도 얻을 수 있다. 또한, 풍화암층, 연암층 및 경암층을 통과하는 과정에서 집수되는 물은 광화작용에 의하여 미네랄을 다량으로 함유한 물이 되는 부수적인 잇점도 얻을 수 있다.

여기서, 상기 틈새 유로 형성단계는 경암층에 굴착된 집수공의 내부에 폭약을 설치하고 이를 발파하는 것에 의하여 이루어질 수 있다. 이와 같이 틈새 유로가 형성되면, 집수공의 깊이가 풍화암층 및 연암층과 멀리 떨어져 있더라도 폭약의 양만 조절하는 것에 의하여 발파지점으로부터 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암반층에 이르기까지 방사상으로 뻗은 다수의 틈새유로를 간단히 형성할 수 있다. 한편, 상기 틈새 유로 형성단계는 경암층에 굴착된 집수공에 피스톤 등을 전진시켜 압력을 가하여 집수공 내부의 유압엑츄에이터(공압, 유압)에 의해 발생되는 충격력 또는 파쇄력을 집수공으로부터 방사상으로 뻗은 다수의 틈새유로를 형성할 수도 있다.

상기 집수정 시공 단계는 종래와 달리 경암층에 이르는 깊이까지 굴착해야 하므로, 굴착에 사용되는 일반적인 커터 굴착기로는 경암층을 굴착하는 것이 현실적으로 곤란하다. 따라서, 집수정을 시공하는 공정은, 먼저 지표로부터 경암층의 일정 깊이에 이르기까지 상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 따라 시추 드릴링(Drilling)하여 수직 통로를 형성한 후, 상기 수직 통로의 바닥에 폭약을 설치하여 발파하는 것에 의하여 경암층을 파쇄시켜 간단히 굴착할 수 있으며, 그리고 나서, 상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 따라 커터 굴착기로 굴착하여 만든 수직 통로에 콘크리트를 타설하여 차수벽을 설치한 후, 상기 집수정의 중앙부의 토사를 퍼내고 잔여 암반을 제거하는 것에 의해 이루어질 수 있다.

이와 달리, 집수정을 시공하는 공정은, 먼저 지표로부터 경암층의 상부에 이르기까지 상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 따라 커터 굴착기로 굴착하여 만든 수직 통로에 일정 간격으로 강관파이프를 설치하고 콘크리트를 타설하여 차수벽을 설치한 후, 삽입된 강관파이프를 통하여 수직 통로에 맞닿는 경암층을 시추 드릴링 작업으로 일정 깊이까지 천공하고 이 수직 통로에 삽입된 강관파이프에 형강을 삽입하고 그라우팅하여 상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 보강하고 나서, 수직 통로에 의해 둘러싸인 상기 집수정의 중앙부의 토사를 퍼낸 후, 토사를 퍼낸 상기 집수정의 바닥에 폭약을 설치하여 발파하는 것에 의하여 경암층을 굴착할 수 도 있다. 그리고 나서, 경암층의 집수정 경계면을 형성하는 차수벽을 형성하는 것에 의해서도 집수정의 시공을 완료할 수 있다.

한편, 상기 집수공은 종래의 집수공에 비하여 보수를 하지 않더라도 훨씬 오랫동안 집수할 수 있는 장점을 갖지만, 집수공에 수집되는 물의 양이 줄어드는 경우에는 또 다른 새로운 집수 시설을 시공하지 않고서도 충분한 물을 수집할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 따라, 본 발명에 따른 집수 구조의 집수공은 상호 이격된 2 열 이상의 층으로 이루어짐에 따라, 최상층에 배열된 제1집수공으로부터 풍화암층 및 연암층에 이르기까지 폭약의 발파나 파쇄압을 가하는 것에 의해 다수의 틈새 유로를 형성하여 1차적으로 사용하고, 사용 중 최상층의 제1집수관으로 유입되는 유량이 감소하면, 제1집수공의 아래의 층에 형성되어 유사시 보조기능을 수행하기 위하여 제작된 제2집수공으로부터 풍화암층 및 연암층에 이르는 다수의 틈새 유로를 발파 등에 의해 또 다시 형성하여 2차적으로 물을 다시 수집할 수 있도록 한다.

선택적으로는, 제2집수공으로부터 풍화암층 및 연암층에 이르는 틈새 유로를 형성하는 과정은 제2집수공으로부터 제1집수공보다 다소 높은 위치에 까지만 틈새 유로를 형성할 수 있는 양의 폭약을 사용하는 것 등에 의해 제1집수공으로부터 풍화암층 및 연암층에 이르는 틈새 유로를 재활용할 수도 있다.

그리고, 상기 집수정의 바닥면에는 상기 집수공으로 부터 유입되는 토사, 모 래, 파쇄암편, 자갈, 등의 고형물을 모으는 침사지(沈砂池, Sand Pit)를 미리 요입형성하여 유입되도록 함으로써, 경암층의 집수공으로 부터 풍화암층 및 연암층에 이르는 틈새 유로를 형성하는 과정에서 발생되는 미사, 토사, 자갈 등이 집수정에 수집된 물 을 정제 공정에 공급할 때 함께 공급되는 것을 최소화한다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 지표로부터 경암층에 이르기까지 깊게 형성된 집수정과; 상기 집수정의 경암층의 깊이로부터 외측으로 뻗어 형성된 집수공과; 상기 집수공으로부터 풍화암층 및 연암층에 이르기까지 균열이나 파괴에 의해 형성된 다수의 틈새 유로를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 집수 구조를 제공한다. 이 때, 경암층에 틈새 유로를 형성하는 과정에서 만들어진 미사, 모래, 자갈 등과 대수층으로부터 흘러들어오는 물과 함께 유입된 실트가 집수공에 잔류하여 집수공에서의 흐름을 막는 현상이 발생되지 않도록, 상기 집수공은 집수정의 중심으로부터 외측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 중력에 의해 집수공에서 집수정으로의 유동에 의해 모래 등이 집수정에 모이도록 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 지면으로부터 투수율이 낮은 경암층에 이르기까지 굴착하고 차수벽을 시공하여 집수정(集水井)을 시공하는 집수정 시공단계와; 상기 집수정의 경암층의 깊이로부터 바깥쪽으로 굴착하여 집수공을 형성하는 집수공 형성단계와; 상기 집수공으로부터 상기 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층에 이르기까지 다수의 틈새 유로가 형성되도록 상기 경암층에 균열이 발생시키는 틈새유로 형성단계를; 포함하여 구성되어, 상기 틈새 유로와 상기 집수공을 거쳐 상기 집수정에 물이 모이도록 시공함에 따라, 투수율이 거의 제로('0')에 가까운 경암층에서 물을 수집함으로써 대수층에서 집수하는 것에 비하여 여과율이 높아져 이물질의 함량이 감소된 청결한 물을 수집할 수 있을 뿐 아니라, 실트 등과 같은 미세한 모래가 유입되어 물의 유입 경로가 막히게 될 가능성이 훨씬 낮아지고, 풍화암층, 연암층 및 경암층을 통과하는 과정에서 유기물과 중금속, 화학물질이 광화작용에 의하여 유기물이 제거되고 미네랄 성분이 다량으로 함유된 물을 보다 많이 수집할 수 있는 집수 구조 및 그 시공 방법을 제공한다.

특히, 본 발명은 하천 근처에 집수정이 시공된 경우에는 상기 집수관에 강변의 모래층을 완전히 통과하여 여과된 강변여과수를 취수하는 종래의 방법보다 많은 양의 물을 안정적으로 집수할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 한번의 시공으로 보수 공사를 하지 않더라도 많은 양의 여과수을 장시간 동안 집수할 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 투수율이 거의 제로('0')에 가까운 경암층에 집수공을 형성함에 따라, 종래 집수공의 설치 시 토사 유입을 방지하는 시설이나 여과기 등을 설치하지 않더라도 깨끗한 물을 수집할 수 있도록 하는 유리한 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 집수공으로 부터 파쇄와 균열이 발달한 풍화암층 및 파쇄와 균열이 있는 연암층, 또는 연암 등으로 이루어진 다공질 암석층에 이르기까지 물을 수집하는 데 사용되는 틈새 유로를 형성하는 과정에서 폭약을 설치하고 이를 발파시키는 것에 의하여 간단하게 이루어지도록 함으로써, 복잡한 유로 시공 공정을 배제할 수 있을 뿐만 아니라, 집수공으로 부터 풍화암층 및 연암층에 이르는 거리가 멀더라도 단지 폭약의 양을 조절하는 것에 의하여 간단히 틈새 유로를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 집수공을 상하로 2개 이상의 층으로 시공함으로써, 최상층의 집수공으로 물을 장시간 동안 수집하여 그 수명이 다하더라도, 그 아래의 유사시 보조기능을 수행하기 위햐여 제작된 집수공으로 틈새 유로를 폭약을 발파하는 것 등에 의하여 간단히 집수 성능을 복원시킬 수 있는 잇점이 있다.

그리고, 본 발명은 경암층에서 집수함에 따라 보다 청결한 강변여과수를 모을 수 있게 되므로, 집수정에 모은 강변여과수를 식수로 활용하기 위해 정제하는 공정을 생략하거나 종래보다 훨씬 단순화하여 정제 비용과 정제 시간을 단축할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 집수 구조를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 집수 구조(100)는 하천에 인접한 위치에 집수정(110)을 설치하여 하천 바닥의 모래층을 뚫 고 여과되어 상수원으로 사용하는 강변여과수를 집수하기 위한 시설로서, 지표로부터 경암층(64)에 이르기까지 깊게 굴착되어 형성된 집수정(110)과, 경암층(64)의 집수정(110)으로부터 도2에 도시된 바와 마찬가지로 외측으로 뻗어 형성된 다수의 집수공(120,220)과, 집수공(120,220)으로부터 풍화암층과 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)에 이르기까지 균열에 의해 뻗어 형성된 다수의 틈새 경로(130)로 구성된다. 여기서, 집수정(110)은 하천의 여과수를 모으기 위하여 하천(55)으로부터 근접한 위치에 시공된다.

상기 집수정(110)은 지표로부터 대수층(61), 자갈이나 호박돌층(62), 풍화암층과 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)을 거쳐 투수율이 거의 제로('0')에 근접하는 경암층(64)에 이르기까지 굴착되고, 집수정(110)의 내면에는 모여진 여과수가 외부로 유출되지 않도록 콘크리트가 타설되어 차수벽(110a)이 형성된다. 이 때, 차수벽(110a)은 내벽 전체에 걸쳐 시공될 수도 있지만, 경암층(64)은 투수율이 거의 제로에 가까워 그 자체로는 물이 통하지 않으므로, 경암층(64)에는 도면에 도시된 바와 같이 경암층(64)의 일정깊이까지만 차수벽(110a)이 형성되고, 이보다 더 깊은 영역은 경암층(64)의 암반이 노출되게 그대로 둘 수도 있다.

그리고, 바닥면에는 틈새 유로(130)를 형성하는 과정에서 발생되는 자갈, 모래 등을 모으거나 집수 과정에서 집수되는 강변여과수에 실려 흘러들어오는 실트를 수집하는 침사지(111)가 요입 형성된다. 이 때, 침사지(111)는 집수정(110) 내부의 유동에 의해 수집된 모래, 자갈 등이 다시 부유하지 않도록 충분히 깊숙이 설치된 다.

상기 집수공(120,220)은 경암층(64)의 내부에서 2개의 층으로 굴착 형성되는 데, 상층에 위치한 제1집수공(120)은 시공 직후에 강변여과수를 수집하기 위하여 1차적으로 사용하는 것이고, 상층에 위치한 제1집수공(120)을 통해 수집되는 강변여과수의 양이 적어지면 하층에 위치한 제2집수공(220)으로부터 다공질 암석층(63)에 이르는 틈새 유로(도10의 230)를 신설하여, 신설된 틈새 유로(도10의 230)와 기존의 틈새 유로(130)를 이용하여 2차적으로 강변여과수를 수집하는 데 사용하기 위한 것이다.

즉, 제1집수공(120)을 이용하여 집수하는 공정에 이물질 등에 의해 기존의 틈새 유로(130)가 막히는 등의 문제가 발생되면, 제1집수공(120)에 폭약(50)을 제1집수공(120)의 내부에 설치하여 기존 유로(130)를 다시 뚫을 수도 있지만, 도9에 도시된 바와 같이 그 아래층의 제2집수공(220)에 폭약(50)을 설치하여 새로운 틈새 유로(230)를 형성할 수도 있다. 따라서, 제2집수공(220)에 강변여과수를 수집하는 과정에서 기존의 틈새 유로(130)를 활용하고자 한다면 도면에 도시된 바와 같이 제1집수공(120)과 제2집수공(220)은 동일한 수직 평면에 배열될 수도 있지만, 제2집수공(220)에 강변여과수를 수집하는 과정에서 기존의 틈새 유로(130)를 활용하지 않고자 한다면 제1집수공(120)과 제2집수공(220)은 서로 다른 수직 평면에 배열되는 것이 좋다.

이 때, 집수공(120, 220)은 외측 횡방향으로 약간의 상향 경사를 두고 외측 으로 연장되어, 물이 중력에 의해 하방으로 흐를 때에 이물질이나, 고형물질이 물과 함께 운반되어 흐를 수 있게 된다. 이를 통해, 틈새 유로(130,230)를 형성하는 과정에서 발생되는 토사, 자갈 등이 집수정(110)으로 흘러내리게 되어, 집수공(120,220)이 이들에 의해 막히거나 유동이 방해되지 않게 된다. 한편, 집수정(110)으로부터 방사상의 외측으로 다수의 집수공(120,220)을 횡방향으로 굴착하는 것은 시추 드릴링 장비를 사용하여 수평에서 약간 상향으로 시추하면 된다.

상기 틈새 유로(130)는 집수공(120)에 설치된 폭약(50)을 발파하는 것에 의하여 생성된다. 일반적으로, 폭약(50)의 주변은 발파 위치로부터의 거리에 따라 서로 다른 영역으로 나뉘는데, 폭약(50)을 중심으로 작은 직경(D1)의 범위 내에는 분말(81) 상태로 완전히 분쇄되는 분쇄 영역(81A)과, 폭약의 약 40배 직경(D2)의 범위 내에는 다수의 크고 작은 자갈(82)로 파쇄되는 파쇄 영역(82A)과, 방사상으로 다수의 크고 작은 균열(83)이 발생되는 균열 영역(83A)으로 나뉜다.

따라서, 폭약(50)의 발파에 의하여 틈새 유로(130)를 형성하는 경우에는, 폭파에 의해 생성되는 균열 영역(83A)의 균열(83)이 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)에 이르게 되어 집수공(120)으로부터의 틈새 유로를 형성하게 된다. 이 때, 파쇄 영역(82A)에서 생성된 자갈 등은 발파 지점에 쌓이게 되고, 분쇄 영역(81A)에서 생성된 모래 등의 작은 입자는 경사진 집수공(120)을 따라 흘러 내려가 침사지(111)에 쌓이게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 집수 구조(100)의 시공 방법을 도4 내지 도13b를 참조하여 상술한다.

단계 1: 도4에 도시된 바와 같이, 복수층의 집수공(120,220)이 경암층(64)의 내부에 굴착될 수 있도록, 지표로부터 집수정(110)이 형성될 구멍을 경암층(64)에 이르기까지 충분히 깊게 굴착하고 나서, 집수정(110)으로부터 방사상의 외측으로 약 10도의 상향 경사도를 갖도록 다수의 집수공(120, 220)을 시추(Drilling)한다. 여기서, 집수공(120,220)의 입구에 선택적으로 유로를 차단할 수 있는 개폐 밸브(122,222)가 설치되며, 집수정(110)의 바닥면에는 시공 단계에서 생성되는 작은 암석 조각이나 모래 등을 수집하는 침사지(111)가 요입 형성된다.

그리고, 2개의 층으로 형성되는 집수공(120, 220)사이의 간격은 후술하는 단계 2 및 단계 3에서의 폭약(50)의 발파에 의하여, 상층의 제1집수공(120)과 하층의 제2집수공(220)이 상호 연통되지 않는 거리를 두는 것이 좋다. 다만, 제1집수공(120)과 제2집수공(220)은 동일한 수직 평면에 위치하지 않아도 무방하므로, 제1집수공(120)과 제2집수공(220)의 상기 거리는 반드시 수직 방향으로의 거리로 국한할 필요는 없다.

이 때, 집수정(110)의 내부로 모이는 강변여과수가 집수정(110)의 외부로 새지 않도록 집수정(110)의 내면에는 연속적 형태인 차수벽(110a)을 시공된다. 이 연속차수벽(110a)은 상호 연속함으로써 이를 통해 물이 유입되거나 유출되지 못하게 하기 위해 설치하는 것으로서, 집수정(110)을 굴착하면서 동시에 시공될 수도 있고, 집수공(120,220)을 굴착한 이후에 별도로 시공될 수도 있다. 그리고, 집수정(110)의 내벽 전체에 대해 시공될 수도 있지만, 경암층(64) 자체가 실질적으로 물을 통하게 하지 않으므로, 경암층(64)의 일정 깊이까지만 차수벽(110a)이 시공된다.

한편, 다수의 블레이드 또는 원형 밀(Mill)에 비트가 장착된 회전체를 회전시키면서 땅속을 굴착하는 데 사용되는 일반적인 커터 굴착기(이를 상업적인 용어로 'BC 커터'라고도 함)는 비교적 빠른 시간 내에 깊은 깊이를 굴착할 수 있지만 단단한 암석으로 이루어진 경암층(64)을 굴착하지 못하는 한계가 있다. 따라서, 한동석이 고안하여 공개된 대한민국 공개특허공보 제2008-27481호에 개시된 다점암반시추를 통한 지반천공(Drilling)공법을 활용하여 경암층(64)에 집수정(110)이 형성되는 구멍을 굴착할 수도 있다.

이와 다른 방안으로서, 도12에는 보다 저렴하고 간단한 공정에 의해 경암층(64)의 충분한 깊이로 집수정(110)을 형성하는 구멍을 굴착하는 구성이 도시되어 있다. 도12에 도시된 바와 같이, 집수정(110)의 외주면을 따라 상호 인접한 다수의 수직 통로(31)를 경암층(64)의 일정 깊이에 이르기까지 시추 드릴링 작업에 의해 천공한 상태에서, 경암층(64)에 형성된 수직 통로(31)의 바닥부에 폭약(50)을 설치하고 발파함으로써, 폭약(50)에 의해 둘러싸인 영역(35v)의 경암반을 파쇄한 후, 집수정(110)을 형성하는 외주 경계면을 따라 커터 굴착기로 굴착하여 만든 수직 통 로에 콘크리트를 타설하여 차수벽(110a)을 설치한 후, 상기 집수정(110)의 중앙부의 토사를 퍼내고 잔여 암반을 제거하는 것에 의해 집수정(110)을 설치할 수 있다.

이와 또 다른 방법으로서, 도13a 및 도13b에 도시된 바와 같이, 집수정(110)의 외주면을 따라 상호 인접한 다수의 수직 통로(41)를 경암층(64)의 상부 경계면에 이르기까지 커터 굴착기에 의해 천공한다. 이 때, 커터 굴착기의 단면은 한쌍의 직사각형이므로 도13a에 도시된 형태의 수직 통로(41)가 천공된다. 그리고 나서, 형성된 수직 통로(41)에 일정 간격으로 강관파이프(42)를 설치하고 콘크리트(43)를 타설하여 차수벽을 설치한 후, 삽입된 강관파이프(42)를 통하여 수직 통로(41)에 맞닿는 경암층(64)을 시추 드릴링 작업으로 일정 깊이까지 천공하고 이 천공된 수직 통로(41)에 형강을 삽입하고 그라우팅하여 집수정(110)의 차수벽을 보강한다. 그리고, 수직 통로(41)에 의해 둘러싸인 집수정(110)의 중앙부의 토사를 퍼낸 후, 도13b에 도시된 바와 같이 토사를 퍼낸 바닥의 암반에 일정 깊이만큼 천공한 후 폭약을 설치하여 발파하여 굴착하고자 하는 영역(45v)의 경암층을 파쇄시킨다. 이 때, 집수정(110)을 둘러싸는 경계면은 형강(42)에 의해 보강되었으므로, 폭약의 발파에도 그 형태가 그대로 유지된다. 따라서, 파쇄된 경암층(45v)을 퍼내는 것에 의해 집수정(110)의 설치를 완료할 수 있다.

단계 2: 전술한 바에 따라, 집수정(110)과 집수공(120,220)의 시공이 완료되면, 도5에 도시된 바와 같이, 상층에 위치한 집수공(120)의 내부에 폭약(50)을 설 치한다. 이 때, 집수공(120)의 내부에 설치되는 폭약(50)의 양은 도6의 균열 영역(83A)에 의하여 집수공(120)으로부터 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)에 이르기까지 다수의 틈새 유로(130)가 형성될 수 있을 정도로 정해진다. 그리고, 도5에 도시된 바와 같이, 집수정(110)과 인접한 집수공(120)의 입구 영역(120a)에는 폭약(50)이 설치되지 않아, 발파에 의하여 집수정(110)이 손상되는 것을 방지함과 동시에 발파 이후에도 집수공(120)의 입구 영역(120a)은 파쇄된 암석이 생성되지 않은 초기의 매끈한 관 형태가 그대로 유지된다.

단계 3: 그리고 나서, 집수공(120) 내부에 설치된 폭약(50)을 발파하면, 폭약(50)의 주변에는 도6에 도시된 바와 같은 분쇄 영역(81A), 파쇄 영역(82A) 및 균열 영역(83A)이 형성되고, 최외각에 위치하는 균열 영역(83A)의 균열들(83)은 풍화암층및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)에까지 이르러, 도7에 도시된 바와 같이 물이 통하는 다공질 암석층(63)과 집수공(120)을 연결하는 다수의 틈새 유로(130)가 생성된다.

상기와 같이 틈새 유로(130)를 생성된 집수 구조(100)의 초기 사용 단계에서는, 폭약(50)의 발파에 의하여 생성된 분쇄권(81A)의 암석 분말(81)과 파쇄권(82A)의 파쇄된 크고 작은 돌(82)사이의 작은 입자들은 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)으로부터 흘러 유입되는 강변여과수와 함께 도면부호 81d로 표시된 방향으로 집수공(120)으로부터 쓸려 내려가, 집수정(110)의 바닥에 시공해 둔 침사지(111)에 모이게 된다. 그리고, 일정 시간이 경과하면, 폭약(50)의 발파에 의해 생성된 모래 등의 입자는 모두 침사지(111)에 모여 침전된 상태로 유지되며, 도면부호 771로 표시된 바와 같이 하천 바닥의 모래층을 모두 뚫고 자연스럽게 여과된 강변여과수는 대수층(61) 및 자갈이나 호박돌층(62)으로부터 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63) 및 틈새 유로(130)를 순차적으로 거치면서 2차로 여과되며, 광화작용에 의해 미네랄 성분을 함유하고 유기물을 모두 사멸시킨 깨끗하고 청결한 여과수를 수집할 수 있게 된다.

즉, 하천으로부터 대수층(61)을 통과하여 집수정(110)에 강변여과수를 수집하는 경로는, 도8에 도시된 바와 같이, 하천 바닥의 모래층을 통과한 강변여과수는 대수층(61), 자갈이나 호박돌층(62), 다공질 암석층(63)에 이르기까지 흐르게 된다. 그리고 나서, 도8의 도면부호 771로 표시된 경로를 따라, 다공질 암석층(63)의 바닥부에까지 흘러들어온 강변여과수는 폭약(50)의 발파 시에 생성된 균열(83)에 의해 생성된 다수의 틈새 유로(130)들과, 폭약(50)의 발파 시에 생성된 크고 작은 암석 조각들(82)의 틈새에 의해 생성된 틈새 유로(130)들을 경유하여 집수공(120)에 유입되고, 집수공(120)에 유입된 강변여과수는 집수정(110)으로 흘러들어가 경암층(64)에서 다량의 강변여과수를 수집할 수 있게 된다.

한편, 폭약(50)에 의해 발파하는 경우에는 방사상으로 폭파의 영향이 미치므로 집수공(120)의 하측으로도 균열이 발생되어 틈새 유로(130')가 생성된다. 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)으로부터 흘러들어온 강변여과수는 도면부호 772로 표시된 경로를 따라 집수정(110)으로 모이지 않는 틈새 유로(130')로 흐르게 된다. 그러나, 집수공(120)의 하방으로 생성된 틈새 유로(130')에 물이 다 채워지면, 다공질 암석층(63)과 집수공(120)사이의 틈새 유로(130)는 모두 집수정(110)에 수집되므로, 일정 시간동안 사용한 이후에는 집수 효율이 정상화된다.

한편, 도5에 도시된 바와 같이 폭약(50)을 발파하여 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)에 이르는 틈새 유로(130)를 생성할 수도 있지만, 도11에 도시된 바와 같이 폭약을 사용하지 않고 틈새 유로(130a)를 생성할 수도 있다. 즉, 투수율이 '0'에 가까운 경암층(64)에서 굴착된 집수공(120)은 주변에 의해 완전히 은폐된 상태이므로, 집수공(120)에 피스톤(88)을 설치하여 피스톤(88)이 집수공(120)의 내벽에 의해 둘러싸인 공간(120v)에 대하여 피스톤(88)을 도11의 화살표 방향으로 큰 힘을 가하여 빠른 속도로 이동시키면, 피스톤(88)과 집수공(120)의 내벽에 의해 둘러싸인 공간(120v)이 순간적으로 압축되면서 주변의 경암층(64)에 균열(130a)을 발생시킨다. 한편, 고압으로 유체에 파쇄압을 집수공에 작용시켜 암반층에 균열(130a)을 발생시킬 수도 있다. 이와 같은 방법에 의해서도, 집수공(120)과 다공질 암석층(63)을 연통시키는 다수의 틈새 유로(130a)를 생성할 수도 있다.

단계 4: 단계 1 내지 단계 3에 의해 시공된 집수 구조(100)는 종래의 대수층(61)에 집수공(12)을 설치하는 구성에 비하여 현저히 장시간 동안 집수량이 저하되지 않으면서 강변여과수를 수집할 수 있다. 그러나, 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)을 통해 경암층(64)의 집수공(120)으로 흘러들어오는 강변여과수에는 대수층에서 수집하는 것에 비하여 훨씬 적기는 하지만 미량의 실트가 포함될 가능성을 예상해볼 수 있다. 이 때, 실트가 흘러내려오면 침사지(111)에 모여지므로 문제되지 않지만, 실트가 경화되어 실트암을 형성하면 조금씩 틈새 유로(130)를 통해 유입되는 강변여과수의 양이 줄어들 수도 있다.

이 경우에, 기준 높이로부터 지표수(55)의 수면까지의 거리(H2)에 비하여 기준 높이로부터 집수정(110)에 모인 강변여과수의 수면까지의 거리(H1)가 낮아질 수록, 틈새 유로(130)의 막힘 현상이 진전이 된다고 가정하면, 집수 효율을 높이기 위하여 새로운 틈새 유로를 형성할 필요가 발생될 수 있다. 이를 위하여, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 집수 구조(100)의 시공 당시에 하층에 위치했던 제2집수공(220)에 다수의 폭약(50)을 배치시킨 상태에서 발파하면, 제2집수공(220)으로부터 다공질 암석층(63)에 이르는 새로운 틈새 유로(230)를 생성하여, 새로운 집수 구조를 시공한 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 제2집수공(220)으로부터 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)에 이르는 틈새 유로는 새롭게 신설된 것 만에 의하여 형성될 수도 있고, 제1집수공(120)으로부터 파쇄 등에 의해 균열이 형성되어 있는 다공질 암석층(63)을 연결하는 기존의 틈새 유로(130)와 연통되도록 하여 기존의 틈새 유로(130)와 신설된 틈새 유로(230)가 상호 연결되어 형성될 수도 있다.

한편, 집수 효율이 낮아진 상태에서 제2집수공(220)을 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)과 연결하는 틈새 유로(130, 230)를 형성할 수도 있지만, 제1집수공(120)의 사용 기간을 보다 연장시키기 위하여 미리 설치해둔 제1집 수공(120)의 내부에 폭약을 미리 설치하고 개폐 밸브(122)를 열어둔 상태로 발파하여 제1집수공(120)과 다공질 암석층(63) 사이의 틈새 유로(130)를 새롭게 추가로 만들 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 집수 구조(100) 및 그 시공 방법은 종래에 비하여 보다 깨끗한 강변여과수를 보다 많이 얻을 수 있다는 장점과 함께 보수가 없더라도 종래에 비하여 보다 오랜 기간 동안 집수할 수 있다는 장점을 갖는다. 이 뿐만 아니라, 본 발명의 일실시 예에 다른 집수 구조(100)는 오랜 기간 동안 집수를 함에 따라 집수 효율이 낮아지면 미리 시공해두었던 다른 집수공과 다공질 암석층(63)을 연결하는 틈새 유로를 발파 등에 의해 형성하기만 하면 새로운 집수 성능을 발휘할 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 집수 구조(100)는, 대수층(61)에서 집수하는 것이 아니라 투수율이 거의 제로('0')에 가까운 경암층(64)에 유입되는 강변여과수를 수집하므로, 대수층(61)에 집수공(12)을 설치하여 강변여과수를 집수하는 것에 비하여 유기물이나 이물질의 함량이 감소하여 보다 청결한 물을 수집할 수 있을 뿐만 아니라, 실트 등과 같은 미세한 입자에 의해 강변여과수의 유입 경로(130, 230)가 막히게 될 가능성이 훨씬 낮아지고, 풍화암층과 연암층으로 이루어진 다공질 암석층(63)과 경암층(64)을 통과하는 과정에서 광화작용에 의하여 실트질과 유기물, 화학물질, 중금속이 제거되고 미네랄 성분이 다량으로 함유된 광천수를 얻을 수 있게 된다. 또한, 대수층(61)에서 강변여과수를 수집 하는 경우와는 달리, 일정한 틈새를 통해 물이 수집되므로 수위나 중력의 영항을 받는 개수로 유동이 아니라 압력이 지배인자로 작용 하는 관수로 유동의 원리에 의해 물이 집수공에 모여지므로, 지하수나 지표수로부터 멀리 떨어진 경암층에 집수공(120)이 위치하고 있더라도, 지하수 등의 주변과 집수공(120) 사이의 큰 압력 차이에 의해 보다 많은 물을 수집할 수 있는 장점이 얻어진다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 집수정이 하천에 인접한 위치에 설치되어 하천 바닥의 모래층이나 자갈층을 뚫고 자연스럽게 여과되도록 한 다음 상수원으로 사용하는 강변여과수를 수집하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 하천을 수원으로 하는 것에 국한되지 않고, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 지하수 등 다른 수원(水源)으로부터 어떠한 형태의 물을 수집하는 집수 구조도 모두 포함하는 것이다.

도1은 종래의 집수 구조의 구성을 도시한 개략도

도2는 도1의 집수 구조로부터 방사 방향으로 뻗은 집수관이 도시된 평면도

도3은 도2의 집수관 주변의 구성을 도시한 측면도

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 집수 구조를 시공하기 위해 경암층에 이르는 집수정과 집수공이 형성된 상태를 도시한 도면

도5는 도4의 제1집수공에 설치된 폭약을 폭발시키는 구성을 도시한 도면

도6은 폭발에 의해 형성되는 주변 암석 상태를 도시한 도면

도7은 도6의 폭발에 의해 틈새 유로가 형성된 상태를 도시한 도면

도8은 도7의 A부분의 확대도

도9는 도6의 집수 구조의 장시간 사용 후 또 다른 틈새 유로를 형성하기 위해 제2집수공에 설치된 폭약을 폭발시키는 구성을 도시한 도면

도10은 도9의 폭발에 의해 틈새 유로가 형성된 상태를 도시한 도면

도11은 도4의 제1집수공에 압력을 가하여 풍화암층과 연암층 및 경암층에 균열을 발생시키는 또 다른 구성을 도시한 도면

도12는 도4의 집수정을 경암층에 이르기까지 굴착하는 방법을 설명하기 위한 도면

도13a 및 도13b는 도4의 집수정을 경암층에 이르기까지 굴착하는 또 다른 방법을 설명하기 위한 도면

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11: 집수정 12: 집수관

12a: 여과막 12b: 시추 장비

42: 강관파이프 50: 화약

55: 하천 61: 대수층

62: 자갈층 및 호박돌층 63: 다공질 암석층

64: 경암층 81: 모래분말

82: 파쇄 암석 조각 83: 균열

10, 100: 집수 구조 11, 110: 집수정

111: 침사지 120: 제1집수공

122, 222: 개폐 밸브 220: 제2집수공

130, 230: 틈새 유로

Claims (11)

1. 지표로부터 투수성이 작은 경암층에 이르기까지 굴착하고 차수벽을 시공하여 집수정(集水井)을 시공하는 집수정 시공단계와;

   경암층의 깊이의 상기 집수정으로부터 외측으로 굴착하여 집수공을 형성하는 집수공 형성단계와;

   상기 집수공으로부터 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층에 이르는 다수의 틈새 유로가 형성되도록 상기 경암층에 균열이 발생시키는 틈새유로 형성단계를;

   포함하여 구성되어, 상기 틈새 유로와 상기 집수공을 거쳐 상기 집수정에 집수되도록 하는 집수 구조의 시공 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 틈새 유로 형성단계는,

   상기 집수공에 폭약을 설치한 후 발파하는 것에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 틈새 유로 형성단계는,

   상기 집수공에 설치되는 폭약은 상기 집수정과 인접하는 미리 정해진 길이에 대해서는 설치되지 않아, 상기 폭약의 발파에 의해 상기 집수정이 파손되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 틈새 유로 형성단계는,

   상기 집수공에 설치된 피스톤을 전진시켜 상기 집수공 내부의 유압엑츄에이터에 의해 발생되는 충격력 내지 파쇄력에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 집수정 시공 단계는,

   상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 따라 지표로부터 경암층의 일부 깊이에 이르기까지 상호 인접한 수직 통로를 형성하는 수직통로 형성단계와;

   상기 수직 통로의 바닥에 폭약을 설치하여 발파하는 것에 의하여 경암층을 파쇄하는 경암층 파쇄단계와;

   상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 따라 커터 굴착기로 굴착하여 만든 수직 통로에 콘크리트를 타설하여 차수벽을 설치하는 단계와;

   상기 집수정의 중앙부의 토사를 퍼내고 잔여 암반을 제거하는 단계를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 집수정 시공 단계는,

   지표로부터 경암층의 상부에 이르기까지 상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 따라 커터 굴착기로 굴착하여 수직 통로를 형성하는 수직통로 형성단계와;

   상기 수직 통로에 일정 간격으로 강관파이프를 설치하고 콘크리트를 타설하여 차수벽을 설치하는 단계와;

   상기 삽입된 강관파이프를 통하여 수직 통로에 맞닿는 경암층을 시추 드릴링 작업으로 일정 깊이까지 뚫는 천공 작업과;

   상기 수직 통로에 삽입된 강관파이프에 형강을 삽입하고, 그라우팅하여 상기 집수정을 형성하는 외주 경계면을 보강하는 보강 단계와;

   상기 수직 통로에 의해 둘러싸인 상기 집수정의 중앙부의 토사를 퍼내는 단계와;

   토사를 퍼낸 상기 집수정의 바닥에 폭약을 설치하여 발파하는 것에 의하여 경암층을 굴착하는 단계와;

   상기 경암층의 집수정 내면에 물의 출입을 막는 차수벽을 형성하는 단계를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 집수공은 상층에 위치한 하나 이상의 제1집수공과, 상기 제1집수공과 상호 이격된 하층에 위치한 하나 이상의 제2집수공을 포함하여 다수의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상층에 상기 위치한 제1집수공에 대하여 먼저 상기 다공질 암석층에 이르기까지 다수의 틈새 유로가 형성되어 집수하고, 하층에 위치한 제2집수공은 상층에 위치한 상기 제1집수공의 집수 성능에 따라 보조적으로 집수하되,

   상기 제2집수공을 통해 집수하기 위하여 상기 유로 틈새를 상기 다공질 암석층에 이르도록 형성하는 과정은 제1집수공의 입구를 밸브로 닫아둔 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 집수정의 바닥면에는 상기 집수공으로부터 유입되는 토사, 자갈을 모으는 침사지를 형성하는 단계를;

   추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 집수 구조의 시공 방법.
10. 지표로부터 경암층에 이르기까지 깊게 형성된 집수정과;

    상기 집수정의 경암층의 깊이로부터 외측으로 뻗어 형성된 집수공과;

    상기 집수공으로부터 풍화암층 및 연암층으로 이루어진 다공질 암석층에 이르는 균열에 의해 형성된 다수의 틈새 유로를;

    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 집수 구조.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 집수공은 상기 집수정으로부터 외측으로 상향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 집수 구조.

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