KR101237785B1 - 우수의 침투구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우수의 침투구조물에 관한 것으로서, 하층부에 형성된 모래층과, 이 모래층의 상부에 우수가 침투하도록 입체형상의 골격구조로 형성된 복수의 침투체를 적층된 침투체층과, 이 침투체층의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나에 서로 나란하게 밀착하도록 배열된 복수의 침투튜브와, 이 침투튜브의 상층부에 형성된 토양층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 토양층과 모래층 사이에 복수의 침투체로 이루어진 침투체층을 형성함으로써, 우수의 침투공간을 확장하여 우수의 침투량을 증가시키며 침투구조물의 설치면적을 최소화 할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

우수의 침투구조물{Infiltration structure of rainwater}

본 발명은 우수의 침투구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수의 일시적인 저류 및 여과후 지하로 침투를 유도하여 수자원을 확보하고 홍수 피해를 감소시키는 우수의 침투구조물에 관한 것이다.

일반적으로 우수의 침투구조물은 포장된 도로, 고속도로, 자전거도로, 공원 등 불투수면으로 내리 우수가 우수관로로 차집되는 구조인 배수 시스템을 현장에서 우수의 유출을 저감하는 방안으로 설치되는 침투구조물이다.

침투구조물은 불투수면에서 내린 우수가 관로로 유출되기 이전에 화단, 도로 저면 등에 침투기능을 갖는 시설을 설치하여 통과함으로써 유출량의 일부분을 땅속으로 침투시켜 우수관으로의 유출량을 저감시키는 구조물이다.

이러한 우수의 침투구조물은 초기 우수의 유출저감으로 인한 도시침투 감소, 초기 우수에 포함된 오염물질 침투로 인한 오염물질의 하천유출 저감 등을 기대할 수 있으며, 침투구조물로는 침투트렌치, 침투통, 침투맨홀 등 다양한 침투구조물 들이 개발, 설치되고 있다.

이러한 침투구조물의 성능은 땅의 투수계수와 밀접한 연관이 있는데 국내의 도심지의 경우 지하수위가 높고 다짐도가 높아 투수계수가 매우 낮은 상태로 형성되어 있어 침투구조물의 설치가 용이하지 않는 여건을 가진 지역이 대부분을 차지하고 있다.

도 1은 종래의 우수의 침투구조물을 나타내는 구성도로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 토양을 일정 깊이로 굴착한후 모래층(2)을 바닥에 형성하고 그 상부에 쇄석(1)을 충진하며 쇄석(1)의 상부에 토사를 덮어 우수(3)의 저류 공간을 설치하게 된다.

이와 같은 우수의 침투구조물은 우수의 인공적인 침투기능을 가지며 여기로 침투된 우수는 수목이 식재된 토양(4)으로 배수되거나 지하로 배수되는 구조를 갖게 하는데, 이러한 형태가 침투구조물의 가장 일반적인 형태라 할 수 있다.

이러한 종래의 침투구조물의 가장 큰 문제점은 쇄석(1)의 공극율에 따라 침투량이 제한되는 것으로 쇄석(1)의 충진층이 전체 부피중 40% 정도만의 공극을 인정함으로써 침투구조물의 침투량 산정시 침투구조물 부피의 40% 만 인정되므로, 침투구조물의 효과가 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제로 인해 필요한 설계 침투량을 만족시키기 위해서는 더욱 넓은 침투구조물의 설치면적이 소요되며 도심지역의 토지이용의 제한적 여건상 침투구조물의 충분한 설치가 이루어지지 못하게 되는 문제가 있다.

또한, 이로 인하여 토지이용에 따른 경제적인 손실이 발생하게 되며, 별도의 초기 우수시설을 추가로 설치해야하는 문제도 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 우수의 침투공간을 확장하여 우수의 침투량을 증가시키며 침투구조물의 설치면적을 최소화 할 수 있고, 침투체층에 대한 충진율을 증가시켜 침투체층의 다짐강도를 향상시키며, 침투체층의 지지강도를 향상시키고, 침투체의 이동을 방지하며 침투체의 시공을 용이하게 하며, 외부의 토사유입을 방지할 수 있고, 침투되는 우수를 고르게 분배하며, 토사가 침투체로 유입되는 것을 방지하며, 침투구조물의 토양층에 대한 지지강도를 유지할 수 있는 우수의 침투구조물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하층부에 형성된 모래층; 상기 모래층의 상부에 우수가 침투하도록 입체형상의 골격구조로 형성된 복수의 침투체를 적층된 침투체층; 상기 침투체층의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나에 서로 나란하게 밀착하도록 배열된 복수의 침투튜브; 및 상기 침투튜브의 상층부에 형성된 토양층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 침투체는, 입체형상의 골격구조를 제외한 공극의 부피가 입체형상의 전체 부피의 80∼95%로 형성되어 있다.

본 발명의 상기 침투체는, 구면체로 형성된 입체형상과 다면체로 형성된 입체형상 중 적어도 하나의 입체형상으로 이루어져 있다.

본 발명의 상기 침투체층의 상부면에 설치된 침투튜브의 내부에는, 도로 상의 우수관로를 통해 유입된 우수가 침투된다.

본 발명의 상기 침투튜브의 표면에는, 복수의 투수공이 천공형성되어 있다.

본 발명의 상기 투수공은, 상기 침투튜브의 저면을 기준해서 상기 침투튜브 직경의 30% 이상 높이의 외주면에 형성되어 있다.

본 발명의 상기 투수공의 면적은, 상기 침투튜브의 외주면 면적의 50%이하로 형성되어 있다.

본 발명의 상기 투수공의 직경은 5∼20㎜로 형성되어 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 토양층과 모래층 사이에 복수의 침투체가 적층된 침투체층을 형성함으로써, 우수의 침투공간을 확장하여 우수의 침투량을 증가시키며 침투구조물의 설치면적을 최소화 할 수 있는 효과를 제공한다.

침투체의 내부에 중공부를 형성하여 우수의 침투공간을 확장하여 우수의 침투량을 증가시킬 수 있게 된다.

침투체를 구면체나 다면체의 다양한 형상 및 다양한 사이즈의 입체형상으로 형성하여 침투체층에 대한 충진율을 증가시켜 침투체층의 다짐강도를 향상시킬 수 있게 된다.

침투체층의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나에 침투튜브를 설치하여 침투체층의 지지강도를 향상시키고, 침투체의 이동을 방지하며 침투체의 시공을 용이하게 하며, 외부의 토사유입을 방지할 수 있게 된다.

침투튜브에 복수의 투수공을 천공 형성함으로써, 침투되는 우수를 고르게 분배하며, 우수의 침투량을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 침투뷰브의 상부에만 투수공을 형성하여 우수에 포함된 토사를 침투튜브의 내면 하부에 저장하여 토사가 침투체로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

침투튜브의 투수공의 면적과 사이즈를 소정치수로 제한하여 침투튜브에 의해 침투구조물의 토양층에 대한 지지강도를 유지하며 침투튜브의 부피를 일정하게 유지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 우수의 침투구조물을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투체를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투체를 나타내는 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투체의 다른예를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투튜브를 나타내는 사시도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투체를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투체를 나타내는 단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투체의 다른예를 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 우수의 침투구조물의 침투튜브를 나타내는 사시도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 우수의 침투구조물은 모래층(40), 침투체층, 침투튜브(20) 및 토양층(30)으로 이루어져, 우수의 일시적인 저류 및 여과후 지하로 침투를 유도하여 수자원을 확보하고 홍수 피해를 감소시키게 된다.

모래층(40)은 우수의 침투구조물의 하층부에 충진되어 형성되며, 여기에 침투된 우수를 여과한 후 지하로 배수하거나 수목이 식재된 토사층(60)으로 배수하게 된다.

침투체층은 모래층(40)의 상부에 형성되어 침투된 우수를 일시적으로 저장하는 저장공간으로서, 지면이나 도로 등에서 측구(50)의 우수관로(51)를 통해 유입된 우수나 지면에 저류된 우수(70)가 침투하도록 내부에 침투공간이 형성된 복수의 침투체(10)가 적층되어 이루어진다.

침투체(10)는, 내부에 중공의 침투공간이 형성되도록 입체형상의 골격구조로 형성된 침투체로서, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 구면체의 골격구조로 이루어지거나 도 5에 나타낸 바와 같은 육면체의 골격구조 또는 도 6에 나타낸 바와 같은 사면체의 골격구조 등과 같은 다양한 형상의 다면체의 골격구조로 형성되는 것도 가능함은 물론이다.

이와 같이, 침투체(10)가 구면체나 다면체 등 다양한 형태 및 크기의 입체형상 골격구조로 제작하는 이유는 토양에 충진될 경우 충진율을 좋게 하고 토사의 다짐강도를 향상시키기 위한 것이다.

침투체(10)가 구면체의 골격구조로 이루어진 침투볼인 경우에 침투볼의 크기는 직경이 30∼70㎜ 정도가 적정한 크기이며, 이 보다 큰 침투볼은 압축강도 확보를 위해 침투볼 내부에 별도의 뼈대를 삽입하여 작업하는 것이 필요하다. 또한, 이러한 침투볼은 구면체의 절반인 반구형태로 2개를 제작하여 이들을 일체로 접착하여 제작하는 것도 가능함은 물론이다.

이러한, 침투체(10)는 내부에 중공부가 형성되며, 침투체(10)의 표면(11, 12, 13)에는 내부의 중공부와 연통된 복수의 투수공(11a, 12a, 13a)이 천공형성되어 중공부 내로 우수가 침투하게 된다.

이러한 침투체(10)는 구면체나 다면체의 내부에 형성된 중공부에 골격구조만 갖는 형태로 주물틀 제작한 후, FRP(glass fiber reinforced plastic)나 PVC(polyvinyl chloride) 등과 같이 성형이 용이한 플라스틱 소재를 사용하여 제작이 가능하다.

또한, 침투체(10)의 중공부의 부피, 즉 입체형상의 골격구조를 제외한 공극의 부피가 내부가 충진된 입체형상의 전체 부피의 80∼95%로 형성되어 있다. 그 이유는 80% 보다 작으면 침투체층의 면적이 넓어져 침투구조물의 설치면적이 증가하게 되고 95% 보다 크면 침투체 자체의 지지강도가 저하되어 토압을 견디지 못하기 때문이다.

따라서, 이러한 침투체(10)로 이루어진 침투체층은 종래의 쇄석층의 공극율이 대략 40% 내외를 유지하는 경우 보다 2배 이상의 공극율을 나타낼 수 있게 되므로, 침투구조물의 설치면적을 감소시켜 설치비용을 절감할 수 있게 된다.

특히, 침투체(10)는 특수 합금이나 고강도 플라스틱이 아닌 FRP(glass fiber reinforced plastic)이나 재생 플라스틱과 같은 저렴한 소재를 사용하여 제작이 가능하므로, 쇄석의 가격에서 크게 증가하지 않으면서 그 효과는 2배 이상 증가시켜 토지이용측면에서의 경제성 극대화를 이룰 수 있게 된다.

침투튜브(20)는 침투체층의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나에 서로 나란하게 밀착하도록 복수개가 배열되어 설치된다. 침투튜브(20)가 침투체층의 상부면 및 하부면의 양면 모두에 샌드위치형상으로 설치되는 경우에는 침투체층의 상부면 및 하부면의 양쪽면에 지지강도를 확보하고 외부의 토사유입 방지 등의 효과를 부가적으로 갖게 된다.

이러한 침투튜브(20)는, 도 7에 나타낸 바와 같이 관형상으로 형성되며 외주면(21)에 복수의 투수공(21a)이 천공형성되어 있다. 이러한 침투튜브(20)의 투수공(21a)은 PVC(polyvinyl chloride)로 형성된 파이프 또는 FRP(glass fiber reinforced plastic) 파이프에 복수의 투수공(21a)을 천공함으로써 간편하게 제작할 수 있다.

또한, 투수공(21a)은, 침투튜브(20)의 저면을 기준해서 침투튜브(20)의 직경 상에서 30% 이상 높이(h2)의 외주면에만 형성되고 30% 미만 높이(h1)의 외주면에는 형성되지 않는 것이 바람직하다. 그 이유는 투수공(21a)이 직경의 30% 미만 높이(h1)의 외주면에 형성되면 우수와 함께 유입된 토사가 침투체(10)로 유입되어 침투체의 침투량이 저하하기 때문이다.

따라서, 침투튜브(20)의 투수공(21a)을 통해서 우수가 유입되거나 유출되며, 우수에 포함된 토사 등이 침투튜브(20)의 저면 내부에 침전되어 침투체층으로 유입되지 않도록 하기 위함이다.

투수공(21a)의 직경은 5∼20㎜로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 이유는 투수공(21a)의 직경이 5㎜ 보다 작으면 우수에 포함된 토사에 의해 투수공(21a)이 폐쇄되는 경우가 빈번하며, 직경이 20㎜ 보다 크면 침투튜브(20)의 내부로 유입된 토사가 외부로 용이하게 배출되기 때문이다.

또한, 투수공(21a)의 면적은, 침투튜브(20)의 외주면(21) 면적의 50% 보다 작은 면적으로 형성되어 있다. 그 이유는 침투튜브(20)의 설치위치가 침투체층의 상부의 토양층(30)이나 침투체층의 하부의 모래층(40)과 직접 접촉하도록 설치되므로, 이들 사이에 대한 지지강도 및 밀도를 확보해야 하기 때문이다.

또한, 침투체층의 상부면에 설치된 침투튜브(20)의 내부에는 도로 상의 우수관로(51)를 통해 유입된 우수가 침투되는 것도 가능함은 물론이다.

토양층(30)은 침투체층의 상층부에 형성된 토양으로서 그 상부에 저류된 우수(70)가 토양층(30)을 통해 침투체층으로 침투하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 토양층과 모래층 사이에 복수의 침투체가 적층된 침투체층을 형성함으로써, 우수의 침투공간을 확장하여 우수의 침투량을 증가시키며 침투구조물의 설치면적을 최소화 할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 침투체의 내부에 중공부를 형성하여 우수의 침투공간을 확장하여 우수의 침투량을 증가시키며, 침투체를 구면체나 다면체의 다양한 형상 및 다양한 사이즈의 입체형상으로 형성하여 침투체층에 대한 충진율을 증가시켜 침투체층의 다짐강도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 침투체층의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나에 침투튜브를 설치하여 침투체층의 지지강도를 향상시키고, 침투체의 이동을 방지하며 침투체의 시공을 용이하게 하며, 외부의 토사유입을 방지하며, 침투튜브에 복수의 투수공을 천공 형성함으로써, 침투되는 우수를 고르게 분배하며, 우수의 침투량을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 침투뷰브의 상부에만 투수공을 형성하여 우수에 포함된 토사를 침투튜브의 내면 하부에 저장하여 토사가 침투체로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 침투튜브의 투수공의 면적과 사이즈를 소정치수로 제한하여 침투튜브에 의해 침투구조물의 토양층에 대한 지지강도를 유지하며 침투튜브의 부피를 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

10: 침투체 20: 침투튜브
30: 토양층 40: 모래층

Claims (8)

1. 하층부에 형성된 모래층;
   상기 모래층의 상부에 우수가 침투하도록 입체형상의 골격구조로 형성된 복수의 침투체가 적층된 침투체층;
   상기 침투체층의 상부면 및 하부면에 서로 나란하게 밀착하도록 배열된 복수의 침투튜브; 및
   상기 침투튜브의 상층부에 형성된 토양층;을 포함하고,
   상기 침투체층의 상부면에 설치된 침투튜브의 내부에는, 도로 상의 우수관로를 통해 유입된 우수가 침투되고,
   상기 침투튜브는, 상기 침투체층의 상부면 및 하부면에 설치되어 샌드위치형상으로 설치되며, 상기 침투체층의 상부면 및 하부면의 양쪽면에 지지강도를 확보하고 외부의 토사유입을 방지하는 것을 특징으로 하는 우수의 침투구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 침투체는, 입체형상의 골격구조를 제외한 공극의 부피가 입체형상의 전체 부피의 80∼95%로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 우수의 침투구조물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 침투체는, 구면체로 형성된 입체형상과 다면체로 형성된 입체형상 중 적어도 하나의 입체형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 우수의 침투구조물.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 침투튜브의 표면에는, 복수의 투수공이 천공형성되어 있는 것을 특징으로 하는 우수의 침투구조물.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 투수공은, 상기 침투튜브의 저면을 기준해서 상기 침투튜브 직경의 30% 이상 높이의 외주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 우수의 침투구조물.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 투수공의 면적은, 상기 침투튜브의 외주면 면적의 50%이하로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 우수의 침투구조물.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 투수공의 직경은 5∼20㎜로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 우수의 침투구조물.

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