KR101095322B1 - 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑 - Google Patents

자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑 Download PDF

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Abstract

도시 지역에 적합하도록 여재부 내부에 다수의 유공관을 수평 배치하고 비점오염원이 제거된 우수 등을 지하로 유도하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 구비한 침투도랑이 개시된다.
본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 오염수가 유입되도록 일측면에 유입관(21)이 형성되어 있는 유입부(20); 내부에 여과층이 형성되어 있고 상기 유입부(20) 내 오염수가 상기 여과층의 일측면으로 유입되거나 상기 여과층의 상부로 유입되며 여과된 오염수가 유출되도록 타측면에 여재부 유출홀(34)이 형성되어 있는 여재부(30); 및 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 유입된 오염수가 외부로 유출되도록 일측면에 유출관(41)이 형성되어 있는 유출부(40);를 포함한다. 또한, 우드칩팩(25)이 상기 유입부(20) 내 오염수가 여과되도록 상기 유입부(20) 내부에 수평으로 형성되어 있으며, 상기 여재부(30)의 일측면으로 유입되는 상기 유입부(20) 내 오염수가 여과되도록 상기 유입부(20) 내부에 수직으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유입부(20)의 일측면을 통하여 유입된 오염수가 상기 여재부(30) 내부로 이동하도록 상기 여재부(30)의 내부에 다수의 유공관(39)이 수평으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40) 중 어느 하나의 하부에 여과된 오염수를 지하로 유도하는 지하 유도부(50)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑{Infiltration trench having natural water circulation and nonpoint source pollution reduction}
본 발명은 여재부 내부에 유공관이 설치된 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도시 지역에 적합하도록 여재부 내부에 다수의 유공관을 수평 배치하고 비점오염원이 제거된 우수 등을 지하로 유도하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 구비한 침투도랑에 관한 것이다.
도시 지역에서 발생되는 오염원은 크게 점오염원과 비점오염원(非點汚染源, nonpoint pollution source)으로 구분된다. 점오염원은 가정하수, 공장폐수와 같이 오염배출원이 하나의 점으로 표현될 수 있는 특정한 배출경로를 가진 오염원으로 이동경로가 명확해 비교적 처리가 용이하나 비점오염원은 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등 불특정 장소에서 불특정하게 수질오염물질을 배출하는 배출원을 말한다(수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 참조).
이러한 비점오염원은 생활하수나 공장폐수처럼 특정한 지점에서 지속적으로 발생하는 점오염원과는 달리 산재되어 있는 오염원으로서 정확한 유출경로를 확인하기 어렵고 유입이 비지속적이다. 특히 오염물질의 유출 및 배출 경로가 명확하게 구분되지 않아 수집이 어렵고 발생량, 배출량이 강수량 등 기상조건에 크게 좌우되며 오염물질이 희석, 확산되면서 넓은 지역으로 배출되는 특징이 있다. 또한 비점오염물질의 종류에는 토사, 영양물질(부유물질, 질소, 인), 박테리아와 바이러스, 기름과 그리스, 중금속, 유기물질, 살충제, 협잡물 등이 있다.
또한 비점오염원은 비점오염원의 유출이 강우 시에만 집중되고 오염원이 넓은 지역에 분산되어 있기 때문에 오염원으로서의 그 중요성이 인식되지 못하였다. 하지만 강우초기에 지표면의 비점오염원이 유출되는 초기우수(first-flush) 유출수는 비점오염원의 유출농도가 높고 특히 도시 지역의 경우는 중금속 등의 독성물질 함유 가능성이 높아 이에 대한 적절한 제어방안이 요구되고 있다. 즉 강우에 의한 비점오염원 유출은 그 발생이 매우 불규칙하며, 많은 종류의 난분해성 비점오염원을 함유하고 있고, 발생량 과부하량 변동이 크며, 즉 시간에 따른 유량 변동 폭이 크며, 강우초기에 비점오염원 농도가 급격하게 증가하는 등의 특성을 가지고 있다.
따라서 비점오염원에서 강우와 더불어 유출되는 토사, 영양염류, 고농도의 중금속 등의 오염물질은 수집 및 처리가 어려운데 특별한 처리 없이 바로 하천으로 유입되면 수질을 오염시키고, 이에 따라 물고기가 집단폐사하거나 저서생물의 서식처가 파괴되어 수생태계가 교란되는 문제를 안고 있다.
또한 도시 지역의 특성에 대하여 살펴보면, 도시화와 인구집중에 따라 우리의 생활주변은 온통 도로와 건물로 뒤덮이고 생명의 근원인 흙을 밟거나 만지기가 어려워지고 있다. 따라서 비가 올 때면 더 이상 신발과 옷이 흙탕물에 젖지 않아도 되어 편리해졌다고 할 수 있으나 그 만큼 부드러운 흙냄새와 흙의 감촉은 우리에게서 멀어져 버렸고 아울러 흙이 가져다주는 많은 유익한 것들이 사라져버렸다. 아울러 도시화, 산업화의 진전으로 토지개발이 가속화되고 도로, 산업단지, 택지 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소 등의 수질에 대한 악영향이 커지고 있다.
또한 이는 여기서 그치는 것이 아니라 비가 오면 빗물은 즉각적으로 포장된 도로와 우수관로를 따라 빠르게 이동하며 이동하는 동안 도로의 많은 비점오염원을 함께 담아 하천으로 흘러간다. 지표면이 포장됨에 따라 흙을 통과해 지하수가 되는 물의 양은 점점 줄어들고 하천에서는 비가 오면 빠르게 물이 불어나 범람했다가 비가 그치면 빠르게 물이 고갈돼 버린다. 공원이나 정원에 남아 있는 수목의 식재 기반 토양은 빗물에 곧잘 씻겨 내려가고 딱딱하게 굳어 있어 땅속 생물을 부양하기도 빗물을 받아들여 지하수로 내려 보내기도 힘겨워진 상태이다.
현재, 비점오염원을 저감하는 시설로는 저류형, 침투형, 식생형, 장치형, 하수 처리형 등이 있으나 이는 오염수에 함유되어 있는 특정 오염원을 제거하는 것이므로, 도시 지역의 특성을 고려하여, 우수에 포함되어 있는 비점오염원을 제거함과 동시에 비점오염원이 제거된 우수를 지하수로 유도하는 통합형 처리시설의 필요성이 대두된다.
따라서 본 발명의 목적은 도시 지형에 적합하도록 유공관을 여재부 내 수평 배치하여 비점오염원을 효과적으로 제거 또는 저감할 수 있는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비점오염원이 제거 또는 저감된 우수 등을 지하로 용이하게 유도하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 설계 수량 이상의 우수가 유입되는 경우에도 효과적으로 비오염원을 제거하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오염수가 유입되도록 일측면에 유입관(21)이 형성되어 있는 유입부(20); 내부에 여과층이 형성되어 있고 상기 유입부(20) 내 오염수가 상기 여과층의 일측면으로 유입되거나 상기 여과층의 상부로 유입되며 여과된 오염수가 유출되도록 타측면에 여재부 유출홀(34)이 형성되어 있는 여재부(30); 및 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 유입된 오염수가 외부로 유출되도록 일측면에 유출관(41)이 형성되어 있는 유출부(40);를 포함하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑을 제공한다.
또한, 우드칩팩(25)이 상기 유입부(20) 내 오염수가 여과되도록 상기 유입부(20) 내부에 수평으로 형성되어 있으며, 상기 여재부(30)의 일측면으로 유입되는 상기 유입부(20) 내 오염수가 여과되도록 상기 유입부(20) 내부에 수직으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입부(20)의 일측면을 통하여 유입된 오염수가 상기 여재부(30) 내부로 이동하도록 상기 여재부(30)의 내부에 다수의 유공관(39)이 수평으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40) 중 어느 하나의 하부에 여과된 오염수를 지하로 유도하는 지하 유도부(50)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 우드칩팩 및 여과층으로 구성된 여재부를 구비하여 우수 등에 포함되어 있는 비오염원을 효율적으로 제거 또는 저감하고, 여재부 내부에 유공관을 수평 배치하여 상기 여재부의 공간을 충분히 활용하므로 도시 지역처럼 토지 활용 공간이 적은 지역에서 유용하게 사용된다. 결국 효율적인 비점오염원 관리를 통하여 건강한 수생태 유지 및 복원이 가능하므로 도시 지역에 적합한 비점오염원 처리시설로 사용된다.
또한 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 우드칩팩 및 모래층을 사용하므로 중금속 및 미세한 토사의 입자 포집에 효과적이다.
또한 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 자갈층 및 모래층으로 구성된 여재부를 구비하므로 여재부의 교체가 용이하고 교체 비용이 저렴하며 사용 기간이 길므로 유지 관리가 용이한 특징이 있다.
또한 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 유입부와 여재부 사이 및 여재부와 유출부 사이에 연결도랑이 형성되고 상기 여재부 상단에 오버 플로우층이 형성되어 설계 수량 이상의 우수가 유입되는 경우에도 효과적으로 비점오염원을 제거한다.
또한 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 하부에 지하 유도부가 형성되어 비점오염원이 제거된 오염수가 상기 지하 유도부를 통하여 지하로 침투되므로, 지하수의 확보가 가능하고 이에 따라 주위 식생에 도움이 되고 폭우 시에도 토양의 유실이 발생되지 않게 된다. 따라서 정부 시책으로 진행 중인 도시 내 물순환 시스템 개선을 위한 LID(Low Impact Development) 기술로서 적용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 종단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 평면도.
도 3은 도 1에 표시된 A-A선 단면도.
도 4는 도 1에 표시된 B-B선 단면도.
도 5는 도 1에 표시된 C-C선 단면도.
도 6a 및 6b는 각각 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑에 있어서 유공관의 실시형태를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 지하 유도부를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 소량 강우 유입 시 동작을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 설계 강우 유입 시 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 설계 강우 초과 유입 시 동작을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 종단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 평면도이다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40)를 포함한다. 따라서 상기 유입부(20)에 유입된 오염수는 상기 여재부(30)로 유입되며, 상기 여재부(30) 내 오염수는 여과된 후 상기 유출부(40)로 이동한 후 외부로 배출되게 된다. 또한 상기 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40)의 하부에는 여과된 오염수를 지하로 유도하는 지하 유도부(50)가 형성되어 있다.
도 3은 도 1에 표시된 A-A선 단면도이이다. 도 1 및 3에 도시된 바와 같이, 상기 유입부(20)는 일측에 유입관(21)이 형성되어 있다. 상기 유입관(21)은 도로의 측부에 설치되어 있는 우수관거에 연결되며, 따라서 상기 우수관거에 모인 우수는 상기 유입관(21)을 통하여 상기 유입부(20) 내로 유입된다.
또한 상기 유입부(20) 내부에는 우드칩팩(25)이 수평 및 수직으로 형성되어, 유입되는 우수 등에 포함되어 있는 비점오염원을 제거하게 된다. 상기 우드칩팩(25)은 목재를 잘게 파쇄하여 만든 우드칩을 망사 등에 내장시켜 이루어진 것으로 상기 우드칩은 비표면적이 큰 다공성을 가지므로 미세한 토사입자 및 중금속을 흡착, 여과하는 데 있어 입자성 오염물질과 용존성 오염물질의 제거 효율의 증대를 기대할 수 있게 된다. 또한 상기 우드칩팩을 손쉽게 교체하여 줌으로서 비점오염원의 제거 효율이 증가하게 된다. 따라서 상기 우드칩팩(25)은 상기 유입부(20) 내에서 수평으로 배치하여 중력에 의하여 하향 이동하는 오염수에서 비점오염원을 제거하고 또한 수직으로 배치하여 후술하는 여재부 유입홀(31)을 통하여 상기 여재부(30)로 이동하는 오염수로부터 비점오염원을 제거하게 된다.
또한 상기 유입부(20)의 하부, 즉 상기 우드칩팩(25)의 하부에 자갈층(26) 및 모래층(27)이 형성되어 있다. 즉 상기 우드칩팩(25)을 통과한 오염수는 상기 자갈층(26) 및 모래층(27)을 순차로 통과하면서 추가로 비점오염원이 제거되게 된다. 또한 상기 유입부(20)의 공간을 고려하여 상기 모래층(27)만 형성될 수 있다. 모래는 입자성 비점오염원의 제거 능력이 탁월한 소재로서 장시간 비점오염원을 처리하는데 효과적으로 사용된다. 또한 상기 자갈층(26)과 모래층(27)의 사이에는 부직포(28)가 형성되어 있다. 상기 부직포(28)의 사용으로 상기 자갈층(26) 및 모래층(27)의 위치가 견고해지고 여과 작용이 향상되는 효과가 있다. 상기 부직포(不織布, non-woven fabric)는 섬유를 직포공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열하고 합성수지 접착제로 결합하여 펠트 모양으로 만든 것으로 원료 섬유를 의미한다.
따라서 상기 우드칩팩(25), 자갈층(26) 또는 모래층(27)을 통과한 오염수는 상기 여재부 유입홀(31)을 통하여 상기 여재부(30)로 이동한다. 또한 상기 우드칩팩(25), 자갈층(26) 및 모래층(27)을 순차로 통과한 오염수는 상기 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 유도된다. 이로 인하여 지하수의 확보가 가능해지며 주위 식생에 도움이 될 뿐만 아니라 폭우 시에도 토양의 유실이 방지된다. 또한 상기 지하 유도부(50)는 상기 유입부(20) 뿐만 아니라 상기 여재부(30) 및 유출부(40)의 하부에 각각 설치되므로, 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 정부 시책으로 진행 중인 도시 내 물순환 시스템 개선을 위한 LID(Low Impact Development) 기술로서 적용되게 된다. 또한 상기 지하 유도부(50)의 설치로 상기 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40)에 오염수가 정체되는 것이 방지된다.
또한 상기 유입부(20)의 상단에는 스틸 그레이팅(22)이 형성되어 있다. 따라서 폭우 등의 집중호우는 상기 스틸 그레이팅(22)을 통하여 상기 유입부(20)로 직접적으로 유입되게 된다. 상기 스틸 그레이팅(22)은 격자 형태로 통상적인 스틸 그레이팅이 사용될 수 있다.
도 4는 도 1에 표시된 B-B선 단면도이다. 도 1 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 여재부(30)는 일측 상단에 연결도랑(32)이 형성되어 있고 일측면에 다수의 여재부 유입홀(31)이 형성되어 있으며 타측면에 여재부 유출홀(34)이 형성되어 있으며, 타측 상단에 연결도랑(32')이 형성되어 있다. 또한 상기 여재부(30)의 하부에는 상기 지하 유도부(50)가 형성되어 있다. 따라서 상기 유입부(20) 내 오염수가 상기 연결도랑(32)을 통하여 상기 여재부(30)의 일측 상단으로 유입되거나 상기 여재부 유입홀(31)을 통하여 상기 여재부(30)의 일측면으로 유입되게 된다. 또한 상기 여과층에 의하여 여과된 오염수는 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 상기 유출부(40)로 이동되거나 상기 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 유도된다. 또한 상기 여재부(30) 내 오염수는 상기 연결도랑(32')을 통하여 상기 유출부(50)로 이동하기도 한다. 여기서 상기 여재부 유출홀(34)은 설계 용량에 따라 그 배치 위치 및 개수가 달라지게 된다. 또한 상기 여재부(30)의 하부에는 상기 유입부(20)와 동일하게 지하 유도부(50) 및 쇄석 저류층(55)이 형성되어 있다.
상기 여재부(40) 내 여과층은 다수의 자갈층(36) 및 모래층(37)이 교차하여 형성되어 있다. 상기 자갈층(36) 및 모래층(37)은 상술한 바와 같이 입자성 비점오염원의 제거 능력 및 흡착 능력이 탁월하다. 상기 자갈층(36) 및 모래층(37)은 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 2개층이 교차하여 배치될 수 있으며, 이와 국한되지 않고 3개층 이상이 배치될 수 있다. 또한 상기 자갈층(36) 및 모래층(37) 사이에는 부직포(38)가 형성되어 있으며, 상기 부직포(38)는 상기 유입부(20)에 형성되어 있는 부직포(28)와 동일한 구조 및 기능을 가지므로, 상기 부직포(38)의 사용으로 상기 자갈층(36) 및 모래층(37)의 위치가 견고해지고 여과 작용이 향상되는 효과가 발휘된다.
또한 상부에 위치하는 상기 자갈층(35) 위에는 우드칩팩(35)이 형성되어 있다. 상기 우드칩팩(35)은 상기 유입부(20)에 형성되어 있는 우드칩팩(25)과 동일한 기능 및 역할을 수행한다. 따라서 상기 연결도랑(32)을 통하여 유입된 오염수는 상기 여재부 유입홀(31)을 통하여 유입되는 오염수와 동일하게 상기 우드칩팩(35)을 통과하므로 입자성 오염물질 및 용존성 오염물질이 제거되게 된다.
또한 상기 여재부(30)는 우측 하향으로 경사지게 형성되어 있다. 상기 경사 정도는 필요에 따라 조절될 수 있으며, 상기 경사 정도의 조절을 통하여 상기 여재부(30) 내 오염수의 흐름의 정도를 조절하게 된다. 따라서 상기 여재부(30) 내 오염수는 중력 및 유입력에 의하여 상기 여과층을 통과하면서 상기 여재부(30)의 우측 하단으로 이동하게 되며, 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 상기 유출부(40)로 유입되게 된다.
또한 상기 우드칩팩(35) 위에 오버 플로우층(33)이 형성되어 있다. 따라서 상기 연결도랑(32)을 통하여 유입되거나 직접적으로 상기 여재부(30)로 유입되는 오염수가 설계 수량 이상으로 유입되는 경우, 상기 오버 플로우층(33)을 통하여 이동하면서 상기 연결도랑(32')을 통하여 상기 유출부(40)로 이동하게 된다. 상기 오버 플로우층(33) 내에는 자갈층이 형성되거나 식생이 형성될 수 있다. 또한 상기 오버 플로우층(33)의 상단, 즉 상기 여재부(30)의 상단에는 상기 유입부(20)와 동일하게 스틸 그레이팅(미도시)이 형성될 수 있다.
또한 상기 여재부(30)에는 다수의 유공관(39)이 상하 일정 간격을 두고 수평으로 형성되어 있다. 도 6a 및 6b는 각각 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑에 있어서 유공관의 실시형태를 설명하기 위한 도면으로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 유공관(39)은 표면에 유공홀(39')이 형성되어 있다. 따라서 상기 유공관(39)을 통하여 이동한 오염수는 상기 유공홀(39')을 통하여 외부로 흘러나와서 상기 여과층, 즉 상기 자갈층(36) 및 모래층(37)을 통과하며 여과되게 된다. 또한 상기 유공관(39)은 상기 여재부(30)에 형성되어 있는 자갈층(36)에 위치하는 것이 바람직하며, 이는 상기 유공관(39)으로부터 흘러나오는 오염수가 상기 여재부(30) 내로 빠르게 침투될 수 있기 때문이다.
따라서 상기 유공관(39)은 오염수를 상기 여재부(30) 내부에 직접적으로 유입시키는 역할을 한다. 즉 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑은 상기 유입부(20)로 유입된 오염수 및 상기 오버 플로우층(33)으로 유입된 오염수가 상기 여재부(30)를 통과하면서 여과되는 것으로, 상기 오염수는 상기 여재부(30) 내에서 중력 및 유입력에 의하여 이동하므로 상기 여재부(30)의 좌측 상부 부분이 여과에 많이 사용되게 된다. 즉 상기 여재부(30)의 여과층 전부가 여과 작용에 사용되는 것이 아니라 상기 여재부(30)의 특정 부분만이 여과 작용에 사용되므로 상기 여재부(30)의 사용기간이 짧아지게 되며 여과 효율이 급격히 저하되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위하여 상기 여재부(30)의 크기를 크게 제작하여 사용할 수 있으나 도시 지역과 같은 토지의 이용 공간이 제한되는 경우 이는 적절한 방법이 아니다. 따라서 상기 여재부(30)의 사용 효율을 높이기 위하여, 상기 여재부(30)에 유입되는 오염수의 유입 지점을 다양하게 지정할 필요가 있다. 즉 상기 다수의 유공관(39)을 상기 여재부(30)의 여과층 내에 위치시켜, 상기 유입부(20)를 통하여 유입된 오염수가 상기 유공관(39)을 통하여 상기 여재부(30)의 내부에 직접적으로 유입되도록 한다. 따라서 상기 유공관(39)은 상기 여재부 유입홀(31)과 연결되도록 배치하며 더욱이 상기 여재부 유입홀(31)의 중심과 일치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한 다수의 상기 유공관(39)이 상하 일정 간격으로 배치되므로, 상기 유공관(39)은 하단으로 갈수록 그 길이가 길어지는 것이 바람직하다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 상단에 위치하는 유공관(39)의 길이(L1), 중단에 위치하는 유공관(39)의 길이(L2) 및 하단에 위치하는 유공관(39)의 길이(L3)는 하단으로 갈수록 길어진다. 예를 들면 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 하단 유공관(39)의 길이(L3)는 상기 여재부(30)의 전체 길이(L)와 동일하며, 상기 중단 유공관(39)의 길이(L2)는 상기 여재부(30)의 전체 길이(L)의 1/2이며, 상기 상단 유공관(39)의 길이(L1)는 상기 여재부(30)의 전체 길이(L)의 1/3이다. 즉 하단 유공관(39)을 통하여 상기 유입부(20)로부터 유입되는 오염수가 상기 여재부(30) 우측 하단에 직접적으로 침투되므로 상기 여재부(30)의 전체 여과층을 효과적으로 사용하게 된다. 결국 상기 여재부(30)의 전체 여과층을 효과적으로 사용하므로 설계 수량 이하의 우수가 내린 경우에는 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑에 의하여 상기 우수 등의 오염수를 효과적으로 여과하게 된다. 또한 필요에 따라 상기 유공관(39)의 길이는 도 6b에 도시된 바와 같이 동일하도록 형성될 수 있다. 또한 상기 유공관(39)은 최하단 유공관(39)만 사용될 수 있으며, 모래 또는 자갈로 대체될 수 있다.
도 5는 도 1에 표시된 C-C선 단면도이다. 도 1 및 5에 도시된 바와 같이, 상기 유출부(40)는 상단에 스틸 그레이팅(22')이 형성되어 있고 일측에는 유출관(41)이 형성되어 있다. 상기 유출관(41)은 외부에 형성된 우수관거에 연결되어 있으며, 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 상기 유출부(40)로 유입되는 오염수는 상기 유출관(41)을 통하여 외부로 배출되게 된다. 또한 폭우 등이 내리는 경우 상기 스틸 그레이팅(22')을 통하여 우수가 상기 유출부(40)로 직접적으로 유입될 수 있으며, 유입된 우수는 상기 유출관(41)을 통하여 우수관거로 배출된다. 상기 스틸 그레이팅(22')은 상기 스틸 그레이팅(22)과 동일한 구조 및 기능을 가진다. 또한 상기 유출부(40)의 하부에는 상기 유입부(20)와 동일하게 지하 유도부(50) 및 쇄석 저류층(55)이 형성되어 있다.
상기 지하 유도부(50)에 대하여 상세히 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 지하 유도부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 지하 유도부(50)는 상기 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40)의 하부에 각각 형성되어 있는 지하 유도홀(51) 및 상기 지하 유도홀(51) 내부에 삽입되는 지하 유도관(52)으로 이루어진다. 또한 상기 지하 유도관(52) 내부에는 오염수를 여과하는 여재(미도시)가 충진되어 오염수를 추가로 여과하게 된다. 상기 지하 유도관(52)의 외경은 상기 지하 유도홀(51)의 내경과 동일하거나 그 보다 작으며, 상기 지하 유도관(52)의 길이는 상기 지하 유도홀(51)의 길이보다 긴 것이 삽입 및 해체 등의 유지 관리 측면에서 바람직하다. 또한 상기 지하 유도홀(51) 및 지하 유도관(52)은 원형, 사각형 등 다양한 단면을 취할 수 있으며 원형 단면을 가지는 것이 구조적 측면에서 바람직하다. 또한 상기 지하 유도관(52)은 PVC 관으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 유입부(20)의 최하부에는 쇄석 저류층(55)이 형성되어 있다. 따라서 상기 쇄석 저류층(55)에 도달된 비점오염원이 제거된 오염수는 상기 지하 유도부(50)로 용이하게 유입되게 된다. 상기 쇄석 저류층(55)은 상기 자갈층(26)에 사용되는 자갈 등이 사용될 수 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 동작에 대하여 살펴본다.
우수 등의 오염수는 우수관거에 수집되어 유입관(21)을 통하여 유입부(20)로 유입되거나 스틸 그레이팅(22)을 통하여 상기 유입부(20)로 유입된다. 상기 유입부(20)로 유입된 오염수는 1차적으로 우드칩팩(25)에 의하여 여과된다. 이 경우 상기 우드칩팩(25)에 미세 토사나 중금속이 흡착 또는 여과되므로, 오염수에 함유되어 있는 입자성 및 용존성 비점오염원이 제거된다. 상기 우드칩팩(25)을 통과한 오염수는 상기 여재부 유입홀(31)을 통하여 상기 여재부(30)로 이동한다. 또한 일부 오염수는 상기 우드칩팩(25)을 통과한 후 자갈층(26) 및 모래층(27)을 통과하여 2차적으로 비점오염원이 제거된다. 또한 상기 모래층(27)을 통과한 오염수는 쇄석 저류층(55)을 통과한 후 상기 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투된다. 또한 폭우 등의 우수가 내린 경우, 상기 유입부(20) 내 오염수가 차오르면, 상기 오염수는 상기 연결도랑(32)을 통하여 상기 여재부(30)로 흘러들어가게 된다.
상기 여재부 유입홀(31)을 통하여 유입된 오염수는 상기 유공관(39)을 통하여 자갈층(36) 및 모래층(37)으로 이동한다. 특히 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유공관(39)은 3단으로 배치되므로 각각의 위치에서 상기 유공관(39)을 통과한 오염수는 상기 여재부(30)의 내부로 이동하게 된다. 따라서 상기 유공관(39)으로부터 배출된 오염수는 상기 자갈층(36) 및 모래층(37)을 통과하면서 비점오염원이 제거되며, 비점오염원이 제거된 오염수는 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 상기 유출부(40)로 이동한다. 또한 상기 비점오염원이 제거된 오염수의 일부는 상기 쇄석 저류층(55) 및 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투되게 된다. 또한 상기 연결도랑(32)을 통하여 유입되거나 직접적으로 상기 오버 플로우층(33)을 통하여 유입되는 오염수는 우선적으로 상기 우드칩팩(35)을 통과하면서 입자성 및 용존성 비점오염원이 제거되고 2차적으로 상기 자갈층(36) 및 모래층(37)을 순차로 통과하면서 여과되며, 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 상기 유출부(40)로 유입되거나 상기 쇄석 저류층(55) 및 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투된다. 또한 오버 플로우층(33)으로 이동하는 오염수는 상기 연결도랑(32')을 통하여 상기 유출부(40)로 이동된다. 여기서 상기 여재부(30)는 경사지게 형성되어 있으므로 상기 오염수는 유입력뿐만 아니라 중력의 작용으로 여과 속도가 증가되고 오염수의 정체를 방지하게 된다.
상기 유출부(40)로 유입된 오염수는 상기 유출관(41)을 통하여 외부로 배출된다. 또한 상단에 형성되어 있는 스틸 그레이팅(22')을 통하여 상기 유출부(40)로 유입된 오염수도 상기 유출관(41)을 통하여 외부로 배출된다. 마찬가지로 상기 유출부(40)의 하부에 형성되어 있는 쇄석 저류층(55) 및 지하 유도부(50)를 통하여 오염수는 지하로 침투되기도 한다.
즉, 유입 강우에 따른 본 발명에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 동작이 달라진다. 도 8 내지 10은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑의 소량 강우 유입 시, 설계 강우 유입 시 및 설계 강우 초과 유입 시 동작을 설명하기 위한 도면이다.
소량 강우 시, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 우수는 상기 유입관(21)을 통하여 유입부(20)로 유입되고 유입부 내에서 우드칩팩(25), 자갈층(26) 및 모래층(27)을 통과하면서 여과되고 여과된 우수 등의 오염수는 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투되고 여재부 유입홀(31)을 통하여 여재부(30)로 유입되며 여과된다. 또한 우수량이 증가된 경우, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 증가된 오염수는 상기 유입부(20) 내에서 여과될 뿐만 아니라 상기 여재부 유입홀(31)을 통하여 여재부(30)로 유입되고 상기 여재부(30) 내 자갈층(36) 및 모래층(37)에서 추가로 여과된 후, 여재부 유출홀(34)을 통하여 유출부(40)로 유입된 후, 유출관(41)을 통하여 외부로 배출된다. 또한 정화된 오염수의 일부는 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투된다. 즉 소량 강우의 경우, 주로 유입부(20) 내에서 정화되고 유입부(20) 및 여재부(30)의 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 배출된다.
설계 강우의 경우, 도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 우수 등의 오염수는 유입관(21)을 통하여 유입부(20)로 유입되며, 1차적으로 상기 유입부(20) 내에서 우드칩팩(25), 자갈층(26) 및 모래층(27)을 통과하면서 여과되고 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투된다. 또한 상기 여재부 유입홀(31)을 통하여 상기 여재부(30)로 유입되고 특히 상기 유공관(39)을 통하여 여재부(30) 전체로 유입된다. 따라서 여재부(30) 내 자갈층(36) 및 모래층(37)을 통과하면서 여과되고 상기 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투된다. 또한 상기 여재부(30)에서 여과된 오염수는 상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 유출부(40)로 유출되며 상기 유출부(40) 내에서 지하 유도부(50)를 통하여 지하로 침투되거나 유출관(41)을 통하여 외부로 배출된다.
또한 유입 수량이 증가하는 경우, 도 9의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 상기 유입부(20) 내 오염수는 상기 여재부 유입홀(31) 및 유공관(39)을 통하여 여재부(30)로 유입되고 여재부(30) 내 자갈층(36) 및 모래층(37)에서 여과 작용이 이루어진다. 상기 여재부 유입홀(31)로 유입되는 오염수는 상기 유입부(20) 내 수직으로 형성되어 있는 우드칩팩(25)을 통과하여 여과 작용이 먼저 이루어진다. 따라서 상기 유공관(39)을 통하여 여재부(30) 내부까지 오염수가 유입되므로 상기 여재부(30)를 효과적으로 사용하게 된다. 또한 상기 여재부 유입홀(31) 뿐만 아니라 연결도랑(32)을 통하여 상기 여재부(30)로 오염수가 유입된다. 따라서 상기 여재부(30)로 유입되는 오염수는 상기 여재부(30) 내 우드칩팩(35), 자갈층(36) 및 모래층(37)을 거치면서 정화작용이 이루어진다. 상기 우드칩팩(35), 자갈층(36) 및 모래층(37)은 설계 수량에 적합하도록 크기 등의 규격이 달라질 수 있다. 또한 상기 여재부 유입홀(31) 및 연결도랑(32)의 크기 및 수량은 상기 유입부(20) 및 여재부(30)가 설계 수량의 오염수를 처리할 수 있도록 조정된다.
설계 수량을 초과하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 설계 수량 초과의 오염수는 상기 연결도랑(32)을 통하여 상기 여재부(30)로 유입되고 유입된 오염수는 상기 여재부(30) 내 오버 플로우층(33)을 통하여 이동하며 연결도랑(32')을 통하여 상기 유출부(50)로 유입된다. 따라서 설계 수량 초과된 오염수는 상기 유입부(20) 및 여재부(30)에서 여과되지 않고 상기 유출부(40)로 유입되어 유출관(41)을 통하여 외부로 배출된다. 따라서 설계 수량에 맞추어 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40)의 크기, 배열 및 배치가 달라진다.
이상과 같이 본 발명에 따른 오염토양 경작장치에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
20: 유입부 21: 유입관
22, 22': 스틸 그레이팅 25: 우드칩팩
26: 자갈층 27: 모래층
28: 부직포 30: 여재부
31: 여재부 유입홀 32, 32': 연결도랑
33: 오버 플로우층 34: 여재부 유출홀
35: 우드칩팩 36: 자갈층
37: 모래층 38: 부직포
39: 유공관 39': 유공홀
40: 유출부 41: 유출관
50: 지하 유도부 51: 지하 유도홀
52: 지하 유도관 55: 쇄석 저류층

Claims (13)

  1. 오염수가 유입되도록 일측면에 유입관(21)이 형성되어 있는 유입부(20);
    내부에 여과층이 형성되어 있고 상기 유입부(20) 내 오염수가 상기 여과층의 일측면으로 유입되거나 상기 여과층의 상부로 유입되며 여과된 오염수가 유출되도록 타측면에 여재부 유출홀(34)이 형성되어 있는 여재부(30); 및
    상기 여재부 유출홀(34)을 통하여 유입된 오염수가 외부로 유출되도록 일측면에 유출관(41)이 형성되어 있는 유출부(40);를 포함하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑에 있어서,
    상기 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40) 중 어느 하나 이상의 하부에 여과된 오염수를 저하로 유도하는 지하 유도부(50)가 형성되어 있고,
    상기 지하 유도부(50)는 상기 유입부(20), 여재부(30) 및 유출부(40) 중 어느 하나의 하부에 형성된 지하 유도홀(51) 및 상기 지하 유도홀(51) 내부에 삽입되는 지하 유도관(52)으로 이루어지며,
    상기 지하 유도관(52)의 길이는 상기 지하 유도홀(51)의 길이보다 길어 상기 지하 유도홀(51)의 상부로 상기 지하 유도관(52)의 일부가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유입부(20) 내 오염수가 상기 여재부(30)의 일측면으로 유입되도록 상기 여재부(30)의 일측면에 다수의 여재부 유입홀(31)이 형성되어 있으며, 상기 유입부(20) 내 오염수가 상기 여재부(30)의 상부로 유입되도록 상기 여재부(30)의 일측 상단에 연결도랑(32)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  3. 제1항에 있어서,
    우드칩팩(25)이 상기 유입부(20) 내 오염수가 여과되도록 상기 유입부(20) 내부에 수평으로 형성되어 있으며, 상기 여재부(30)의 일측면으로 유입되는 상기 유입부(20) 내 오염수가 여과되도록 상기 유입부(20) 내부에 수직으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유입부(20)의 하부에 자갈층(26) 또는 모래층(27)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 여과층은 다수의 자갈층(36) 및 모래층(37)이 교차하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  6. 제5항에 있어서,
    상부에 위치하는 상기 자갈층(36) 위에 우드칩팩(35)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유입부(20)의 일측면을 통하여 유입된 오염수가 상기 여재부(30) 내부로 이동하도록 상기 여재부(30)의 내부에 다수의 유공관(39)이 수평으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유공관(39)은 하단으로 갈수록 그 길이가 길어지는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 여재부(30)는 우측 하향으로 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지하 유도관(52)의 내부에는 오염수를 추가로 여과하기 워한 여재가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 지하 유도부(50) 위에는 쇄석 저류층(55)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자연적 물순환 및 비점오염 저감 기능을 겸비한 침투도랑.
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KR101684697B1 (ko) 2015-12-18 2016-12-20 한국건설기술연구원 비점오염 저감 시설물과 우수 처리 방법

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