KR101249959B1

KR101249959B1 - 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐

Info

Publication number: KR101249959B1
Application number: KR1020120104768A
Authority: KR
Inventors: 전진용; 서대석; 김봉균; 박준석; 권해경; 오종민; 박현철
Original assignee: 동산콘크리트산업(주); 전진용
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-04-15

Abstract

본 발명은 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐에 관한 것이다.
본 발명의 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐은, 저수지 침강지용 부댐에 있어서, 유용미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 육면체 형상을 취하고, 1 내지 6개의 면에 개구부가 형성되어 있고, 내부에 개구부와 연통된 충진공간이 형성되어 있는 수질정화블록이 다수 연결 및 적층되어 있되, 각 수질정화블록의 모서리에는 연결블록삽입홈이 형성되어 있어, 인접한 수질정화블록의 연결블록삽입홈에 연결블록이 끼워져 체결되어 있고, 각 수질정화블록의 충진공간에는 직경 10cm ~ 50cm 크기의 골재가 충진되어 있으며, 다수의 수질정화블록이 적층된 상태에서 단면의 형상은 하광상협의 사다리꼴 형상을 취하고, 양 측면에는 경사진 사면부가 형성되어 있고, 사면부에는 상하 방향으로 다수 개의 레일이 설치되어 있으며, 내부에 수생식물이 적재되어 있고, 상기 레일을 따라 상하로 이동 가능하도록 되어 있는 식물생육케이스가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 각각의 수질정화블록은 유용미생물 배양액이 포함되어 제조됨에 따라 질소, 인 등의 수질오염 물질의 제거 기능을 갖게 되며, 수질정화블록의 내부에는 호박돌 크기의 골재가 충진되는 충진공간을 형성함으로써 충진공간 내부의 골재가 여재 역할을 하여 부유물질의 유입을 차단해주는 것은 물론, 미생물의 서식 공간을 제공하여 미생물의 활동에 의해 오염물질을 분해하여 수질정화 효율이 향상되고, 부댐의 사면부에는 인공식물섬에 해당하는 식물생육케이스를 설치함으로써 유수의 이동에 따라 수질정화 효과를 극대화할 수 있게 되며, 식물생육케이스는 부구 및 레일에 의해 수위에 따라 자동으로 상하로 이동하도록 함으로써 갈수기 및 홍수 시 수위에 따라 자동으로 수면에 위치하도록 하여 수량에 관계없이 수질정화 효과를 가질 수 있게 되고, 수질정화블록은 미생물배양액이 다중으로 처리되어 코팅됨에 따라 기존의 수질정화 콘크리트보다 장기간에 걸쳐 질소, 인 등의 수질오염물질의 제거효과 지속될 수 있게 된다.

Description

수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐{Auxiliary dam of sedimentation basins using block for purifying water}

본 발명은 저수지 침강지용 부댐에 관한 것으로, 유용미생물 배양액이 포함되고, 내부에 골재 충진공간이 형성되어 골재가 충진된 수질정화블록을 다수 적층하여 별도의 수질 정화 시설 없이 침강지의 수질을 정화할 수 있도록 한, 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐에 관한 것이다.

기존의 농업용 저수지 등의 수질개선사업의 일환으로 진행되는 사업에 따르면 대부분 본댐(1)과 접한 저수지내 유입부에 도 1에 도시된 바와 같이 침강지(3)를 두어 오염물질의 유입을 차단하고 부유물질을 침전시켜 본 저수지로 유입되는 형태로 진행되고 있다.

대부분의 경우 침강지 조성은 부댐(보조댐)형 침강지 방식으로 설치되고, 부댐(2)을 축조하여 일정기간 물을 가두게 되어 있는데 부댐의 경우 단순히 침강지에 물을 가두기 위한 목적만으로 설계되어 사석으로 쌓아 올리는 경우가 대부분이다.

이에 따라 침강지의 오염이 문제화되어 이를 해결하기 위해 인공 습지 조성, 인공 수초 섬 조성 등 다양한 기술이 공개된 바 있다.

이와 관련된 기술로, "친환경 생태 구조물"(한국 등록특허공보 제10-1132788호, 특허문헌 1)에는 외측에 견고한 목재 또는 금속재질로 제작된 육면체 목재 또는 철망 구조물, 상기 육면체 목재 또는 철망 구조물의 외측벽에 1면 이상에 설치되어 수질정화를 이룰 수 있도록 부착된 앵커매트, 상기 앵커매트의 내측과 목재 또는 철망 구조물의 외측벽에 하나 이상을 설치하여 하부의 물을 상부의 식생매트로 빨아올리기 위한 심지, 상기 육면체 목재 또는 철망 구조물 내부에는 자갈, 쇄석, 포러스 콘크리트 제품 및 바이오 자갈 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 상부까지 쌓고, 상부에 망사체로 제작된 앵커매트를 위치시키며, 앵커매트 상부에는 식물이 자랄 수 있는 식생매트로 구성된 친환경 생태 구조물이 공개된 바 있다.

상기 구조물은 침강지에 설치되어 물의 흐름을 유도하면서 수질을 개선하는 것으로 나타났다.

그러나, 이러한 복잡한 구조물을 별도로 침강지 내에 설치하기 위해서는 막대한 예산이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 인공식물섬은 통상적으로 침강지 가운데 설치되는데, 침강지의 특성상 유수의 이동이 활발하지 않아 수질정화 효과를 극대화하기 곤란한 문제점도 있으며, 이를 해소하기 위해서는 많은 양의 인공식물섬을 조성해야 하는 문제점도 있었다.

한편, 본원발명의 출원인은 "미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법"(한국 등록특허공보 제10-0994335호, 특허문헌 2)을 출원하여 등록받은 바 있다.

상기 기술은 질소, 인 등의 수질오염 물질의 저거 효율이 높고, 그 효과가 장기간에 걸쳐 지속되며, 그 외의 친환경적인 특성과 콘크리트의 기본 물성이 강도, 내구성이 유지되도록 하였다.

상기 수질정화 콘크리트는 현재 하천의 호안에 막 적용하기 시작하였으며, 아직까지 부댐과 같은 분야에는 적용되지 못하고 있는 실정이다.

KR 10-1132788 (2012.03.27) KR 10-0994335호 (2010.11.08)

본 발명의 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐은 상기와 같은 특허문헌 1에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 유용미생물 배양액을 이용하여 제조된 수질정화 콘크리트를 블록화하여 이를 축조하여 저수지 침강지용 부댐을 구성함으로써, 침강지 내 수질 정화를 위한 별도의 시설물을 수요를 줄일 수 있게 하려는 것이다.

보다 구체적으로, 각각의 수질정화블록은 유용미생물 배양액이 포함되어 제조됨에 따라 질소, 인 등의 수질오염 물질의 제거 기능을 갖게 되며, 수질정화블록의 내부에는 호박돌 크기의 골재가 충진되는 충진공간을 형성함으로써 충진공간 내부의 골재가 여재 역할을 하여 부유물질의 유입을 차단해주는 것은 물론, 미생물의 서식 공간을 제공하여 미생물의 활동에 의해 오염물질을 분해하여 수질정화 효율을 높여주게 하려는 것이다.

또, 부댐의 사면부에는 인공식물섬에 해당하는 식물생육케이스를 설치함으로써 유수의 이동에 따라 수질정화 효과를 극대화할 수 있게 하려는 것이다.

특히, 식물생육케이스는 부구 및 레일에 의해 수위에 따라 자동으로 상하로 이동하도록 함으로써 갈수기 및 홍수 시 수위에 따라 자동으로 수면에 위치하도록 하여 수량에 관계없이 수질정화 효과를 가질 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 각각의 수질정화블록에 연결블록삽입홈을 형성하여 연결블록을 끼워 조립함으로써 블록 결합의 안정성을 제공하고, 블록 간의 연결 지점에 수팽창성 지수재를 삽입하여 공극을 채워 안정성을 유지할 수 있게 하려는 것이다.

아울러, 수질정화블록은 미생물배양액이 다중으로 처리되어 코팅됨에 따라 기존의 수질정화 콘크리트보다 장기간에 걸쳐 질소, 인 등의 수질오염물질의 제거효과 지속될 수 있게 하려는 것이다.

또한, 부댐의 상부 및 기초부 상부에 다공성의 상부정화블록과 하부정화블록이 추가로 설치됨에 따라 부댐의 여재 역할 및 월류하는 물과, 부댐 저부를 미세하게 통과하는 물의 정화를 할 수 있고, 다공성의 블록을 통과하면서 여과되어 수질정화 효과를 극대화시키려는 것이다.

본 발명의 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 저수지 침강지용 부댐에 있어서, 유용미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 육면체 형상을 취하고, 1 내지 6개의 면에 개구부가 형성되어 있고, 내부에 개구부와 연통된 충진공간이 형성되어 있는 수질정화블록이 다수 연결 및 적층되어 있되, 각 수질정화블록의 모서리에는 연결블록삽입홈이 형성되어 있어, 인접한 수질정화블록의 연결블록삽입홈에 연결블록이 끼워져 체결되어 있고, 각 수질정화블록의 충진공간에는 직경 10cm ~ 50cm 크기의 골재가 충진되어 있으며, 다수의 수질정화블록이 적층된 상태에서 단면의 형상은 하광상협의 사다리꼴 형상을 취하고, 양 측면에는 경사진 사면부가 형성되어 있고, 사면부에는 상하 방향으로 다수 개의 레일이 설치되어 있으며, 내부에 수생식물이 적재되어 있고, 상기 레일을 따라 상하로 이동 가능하도록 되어 있는 식물생육케이스가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 식물생육케이스의 일측에는 수위에 따라 식물생육케이스를 상승 또는 하강시키는 부구가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 서로 인접한 수질정화블록이 맞닿는 면 및 수질정화블록과 연결블록이 맞닿는 면에는 수팽창성 지수재가 도포되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 인접한 수질정화블록은 각 개구부를 통해 결속체인이 체결되어 있는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 수질정화블록은, 액상형 배지에, 페콘크리트 순환골재, 부순돌, 버텀애시, 슬래그 골재, 화산석 중 선택된 1종 또는 2 내지 5 종의 혼합물로 이루어진 골재를 10 ~ 50℃로 1일 내지 14일간 침지시키는 1차침지단계와; 1차침지단계를 거친 골재를, 바실러스 퍼머스 미생물과 배양액이 1 : 1 ~ 5의 중량비 정도로 혼합되어 배양된 바실러스계 미생물 배양액에 10 ~ 50℃로 3일 내지 14일간 침지시키는 2차침지단계와; 성형조성물 전체 부피의 61.3 ~ 79.6%가 되며, 상기 2차침지단계를 거친 골재와, 성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6%의 결합재와, 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3%의 혼화제와, 바실러스 퍼머스 미생물과 배양액이 1 : 2의 중량비로 혼합되어 구성된 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8%의 바실러스계 미생물 배양액과, 성형조성물 전체 부피의 4.3 ~ 5.1 %의 물과, 잔량으로써 공기를 포함하여 이루어지는 성형조성물을 준비하되, 상기 골재와 바실러스계 미생물 배양액을 5 ~ 10분간 혼합한 후, 결합재, 혼화제, 물, 공기가 추가로 혼합되도록 하는 혼합단계와; 상기 성형조성물을 성형틀에 넣어 성형하는 성형물제조단계와; 제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생하는 1차양생단계와; 바실러스계 미생물 배양액을 준비하여 1차양생단계를 거친 성형물을 7 ~ 14일간 침지시킨 후 기건상태로 상온에서 양생시키는 2차양생단계;로 제조된 것을 특징으로 한다.

아울러, 바실러스계 미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 상부에 횡방향의 요철이 다수 형성되어 있고, 다공성 재질로 이루어진 상부정화블록이 상기 부댐의 상면에 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 너비가 상기 부댐의 바닥 너비보다 큰 기초부가 부댐 바닥에 설치되어 있고, 바실러스계 미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 상부에 횡방향의 요철이 다수 형성되어 있고, 다공성 재질로 이루어진 하부정화블록이 상기 기초부 상부에 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 유용미생물 배양액을 이용하여 제조된 수질정화 콘크리트를 블록화하여 이를 축조하여 저수지 침강지용 부댐을 구성함으로써, 침강지 내 수질 정화를 위한 별도의 시설물을 수요를 줄일 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 각각의 수질정화블록은 유용미생물 배양액이 포함되어 제조됨에 따라 질소, 인 등의 수질오염 물질의 제거 기능을 갖게 되며, 수질정화블록의 내부에는 호박돌 크기의 골재가 충진되는 충진공간을 형성함으로써 충진공간 내부의 골재가 여재 역할을 하여 부유물질의 유입을 차단해주는 것은 물론, 미생물의 서식 공간을 제공하여 미생물의 활동에 의해 오염물질을 분해하여 수질정화 효율이 향상된다.

또, 부댐의 사면부에는 인공식물섬에 해당하는 식물생육케이스를 설치함으로써 유수의 이동에 따라 수질정화 효과를 극대화할 수 있게 된다.

특히, 식물생육케이스는 부구 및 레일에 의해 수위에 따라 자동으로 상하로 이동하도록 함으로써 갈수기 및 홍수 시 수위에 따라 자동으로 수면에 위치하도록 하여 수량에 관계없이 수질정화 효과를 가질 수 있게 된다.

더불어, 각각의 수질정화블록에 연결블록삽입홈을 형성하여 연결블록을 끼워 조립함으로써 블록 결합의 안정성을 제공하고, 블록 간의 연결 지점에 수팽창성 지수재를 삽입하여 공극을 채워 안정성을 유지할 수 있게 된다.

아울러, 수질정화블록은 미생물배양액이 다중으로 처리되어 코팅됨에 따라 기존의 수질정화 콘크리트보다 장기간에 걸쳐 질소, 인 등의 수질오염물질의 제거효과 지속될 수 있게 된다.

또한, 부댐의 상부 및 기초부 상부에 다공성의 상부정화블록과 하부정화블록이 추가로 설치됨에 따라 부댐의 여재 역할 및 월류하는 물과, 부댐 저부를 미세하게 통과하는 물의 정화를 할 수 있고, 다공성의 블록을 통과하면서 여과되어 수질정화 효과가 극대화된다.

도 1은 일반적인 부댐의 설치 상태를 나타낸 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐을 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명에서 수질정화블록의 실시예를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3에 연결블록이 설치된 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에서 사면부에 식물생육케이스가 이동 가능하게 설치되는 예를 나타낸 분해 사시도.
도 6은 본 발명에서 본 발명의 부댐 측면을 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명에서 수질정화블록의 제조 공정도.
도 8은 실시예 1과 비교예 1의 담수에서 T-N 소거율 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 실시예 1과 비교예 1의 담수에서 T-P 소거율 변화를 나타낸 그래프.
도 10은 실시예 1과 비교예 1의 해수에서 T-N 소거율 변화를 나타낸 그래프.
도 11은 실시예 1과 비교예 1의 해수에서 T-P 소거율 변화를 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명에서 상부정화블록과 하부정화블록이 설치된 예를 나타낸 단면 개략도.

이하, 본 발명의 본 발명의 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐은 다수 개의 수질정화블록(10)이 서로 연결 및 적층되어 구성되어 있으며, 측면에서 봤을 때 단면 형상이 하광상협의 사다리꼴 형상을 취한다.

이때, 양 측면에는 경사진 사면부(50)가 형성되어 있다.

이에 따라 도시된 바와 같이 각 수질정화블록(10)은 단면의 형태가 사다리꼴인 육면체 형상을 취한다.

보다 구체적으로, 내부의 수질정화블록(10)은 정육면체의 형상을 취하며, 외곽측의 수질정화블록(10)은 외곽측 면이 경사진 직각 사다리꼴 형상을 취한다.

각각의 수질정화블록(10)은 유용미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 1 내지 6개의 면에 개구부(11)가 형성되어 있고, 내부에 개구부(11)와 연통된 충진공간(12)이 형성되어 있다.

도면에는 침강지와 접하는 사면부(50)를 형성하는 부분에 개구부(11)가 없는 예가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 각 수질정화블록(10)의 모서리에는 도시된 바와 같이 연결블록삽입홈(20)이 형성되어 있어, 인접한 수질정화블록(10)의 연결블록삽입홈(20)에 연결블록(30)이 끼워져 체결되어 있다.

이때, 연결블록(30)의 크기는 해당 수질정화블록(10)이 외부로 노출되는 부분일 경우는 표면이 매끄럽게 처리되기 도시된 바와 같이 크기가 작아짐은 자명하다 할 것이다.

이러한 각 수질정화블록(10)의 충진공간(12)에는 직경 10cm ~ 50cm 크기의 골재(40)가 충진되어 있다.

상기 크기의 골재(40)를 충진시키는 것은 충진공간(12) 내부의 골재(40)가 여재 역활을 하여 부유물질의 유입을 차단해주는 한편, 미생물의 서식 공간을 제공하여 미생물의 활동에 의해 오염물질을 분해하여 수질정화 효과를 향상시켜줄 수 있게 된다.

한편, 사면부(50)에는 도시된 바와 같이 상하 방향으로 다수 개의 레일(60)이 설치되어 있다.

여기서, 부댐의 양측에 형성된 사면부(50)에는 양측 모두에 레일(60) 및 식물생육케이스(70)가 설치될 수도 있고, 침강지 측에만 설치될 수도 있으나, 양측 모두 설치되는 경우가 보다 바람직하다 할 것이다.

사면부(50)에는 내부에 수생식물(73)이 적재되어 있고, 상기 레일(60)을 따라 상하로 이동 가능하도록 되어 있는 식물생육케이스(70)가 설치되어 있다.

식물생육케이스(70)는 일종의 인공식물섬에 해당하며, 공지의 다양한 인공식물섬의 구성을 적용할 수 있으며, 식재되는 식물 역시 다양한 수생식물(73)이 적용될 수 있다 할 것이다.

단지, 도 2 및 도 5, 6에 도시된 바와 같이 부댐의 사면부(50)를 따라 상하로 이동 가능하도록 레일(60)을 따라 이동하는 이동부재(72) 및, 케이스를 지지하는 받침대(71)가 설치되어야 한다.

이때, 받침대(71)는 도시된 바와 같이 외곽측에서 분기되어 "＜" 형상을 취해 이동이 원할하고 식물생육케이스(70)를 원할히 지지하도록 구성됨이 바람직하다.

이러한 식물생육케이스(70)는 일측에 실린더장치 등을 설치하여 사면부(50)를 따라 이동하도록 설치될 수도 있으나, 이는 경제성이 맞지 않는 바, 도시된 바와 같이 식물생육케이스(70)의 일측에는 수위에 따라 식물생육케이스(70)를 상승 또는 하강시키는 부구(80)가 연결됨이 바람직하다.

이에 따라 갈수기든 홍수기든 부구(80)에 의해 식물생육케이스(70)를 수면상에 위치시키도록 하여 일정한 수질정화 효과를 제공할 수 있게 되는 것이다.

한편, 다수 개의 수질정화블록(10)이 서로 연결되면서 적층되는 경우 블록간에 공간이 발생하여 유수가 침투할 경우 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위하여 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 서로 인접한 수질정화블록(10)이 맞닿는 면 및 수질정화블록(10)과 연결블록(30)이 맞닿는 면에 수팽창성 지수재(90)가 삽입, 도포되어 공극의 발생을 억제하도록 하여 안정성을 향상시키도록 구성됨이 바람직하다.

또, 도시된 바와 같이 인접한 수질정화블록(10)은 각 개구부(11)를 통해 결속체인(100)이 체결되도록 하여 구조적 안정성을 높일 수도 있다.

한편, 본 발명에서 수질정화블록(10)은 특허문헌 2 등에 나타난 바와 같이 유용미생물 배양액이 첨가되어 제조된 것을 사용하면 된다.

그러나, 보다 수질정화 효과를 지속시키고, 빠른 시간 내에 효과를 갖도록 하기 위해 다음과 같이 구성됨이 보다 바람직하다.

구체적으로,

액상형 배지에, 페콘크리트 순환골재, 부순돌, 버텀애시, 슬래그 골재, 화산석 중 선택된 1종 또는 2 내지 5 종의 혼합물로 이루어진 골재를 10 ~ 50℃로 1일 내지 14일간 침지시키는 1차침지단계와;

1차침지단계를 거친 골재를, 바실러스 퍼머스 미생물과 배양액이 1 : 1 ~ 5의 중량비 정도로 혼합되어 배양된 바실러스계 미생물 배양액에 10 ~ 50℃로 3일 내지 14일간 침지시키는 2차침지단계와;

성형조성물 전체 부피의 61.3 ~ 79.6%가 되며, 상기 2차침지단계를 거친 골재와, 성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6%의 결합재와, 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3%의 혼화제와, 바실러스 퍼머스 미생물과 배양액이 1 : 2의 중량비로 혼합되어 구성된 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8%의 바실러스계 미생물 배양액과, 성형조성물 전체 부피의 4.3 ~ 5.1 %의 물과, 잔량으로써 공기를 포함하여 이루어지는 성형조성물을 준비하되, 상기 골재와 바실러스계 미생물 배양액을 5 ~ 10분간 혼합한 후, 결합재, 혼화제, 물, 공기가 추가로 혼합되도록 하는 혼합단계와;

상기 성형조성물을 성형틀에 넣어 성형하는 성형물제조단계와;

제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생하는 1차양생단계와;

바실러스계 미생물 배양액을 준비하여 1차양생단계를 거친 성형물을 7 ~ 14일간 침지시킨 후 기건상태로 상온에서 양생시키는 2차양생단계;로 제조된다.

이러한 구성은 2차침지단계를 통해 골재의 미세 공극에 바실러스계 미생물 배양액이 침투해 있는 상태가 되고, 혼합단계에서 골재의 표면을 바실러스계 미생물이 둘러싸고, 블록 내부에 바실러스계 미생물 배양액이 침투한 상태가 되고, 2차양생단계에서 바실러스계 미생물 배양액이 콘크리트의 외부 전체를 감싼 상태가 되는 것이다.

즉, 종래에 단순히 혼합단계에서 미생물 배양액을 혼합하던 것에 비해 더 우수한 수질정화 성능을 기대할 수 있게 된 것이다.

특히, 골재를 바실러스계 미생물 배양액에 침지시키기 전에 TSB(액상형 배지)에 골재를 침지시켜 바실러스계 미생물의 증균을 도울 수 있는 영양공급을 함으로써 이러한 효과를 안정적으로 기대할 수 있게 되는 것이다.

이하, 상기와 같은 공정에 의해 제조된 수질정화블록(10)과, 기존의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 성능을 평가하기 위하여 실시예와 비교예로 구분하여 실험한 결과에 대해 설명하면 아래와 같다.

<실시예 1> 수질정화 콘크리트 제조

먼저, 수질정화에 효과적인 미생물을 분리 및 배양하는 실험을 실시하여 바실러스퍼머스 계의 미생물을 준비하고, 미생물과 배양액을 1 : 2의 중량비로 혼합하여 준비하였다.

아울러, TSB를 준비하였다.

그런 다음 부순골재 796ℓ를 준비하고, 이를 TSB에 침지시켜 10 ~ 50℃로 1일에서 14일간 유지하였다.

아울러, TSB에 침지된 골재에 상기와 같이 준비된 바실러스퍼머스계 미생물 배양액에 침지시키고 동일한 온도 조건으로 14일간 유지하였다.

이어 결합재로써 시멘트 98ℓ를 준비하고, 혼화제 3ℓ를 준비하고, 상기 방법과 같이 별도의 미생물 배양액 34ℓ를 준비하고, 물 51ℓ를 준비한 후, 미생물 배양액에 침지된 골재와 미생물 배양액을 5분간 선 혼합한 후 결합재, 혼화제, 물을 혼합하여 성형조성물을 준비하였다.

이어 준비된 성형조성물을 성형틀에 투입한 후 습도 약 80 ~ 90%, 온도 20 ~ 25℃의 조건으로 양생실에서 1차로 18시간 동안 습윤 양생하였다.

한편, 또다른 별도의 바실러스 퍼머스계 미생물 배양액을 준비하고, 1차로 양생된 성형물을 침지시켜 10 ~ 50℃의 온도로 14일간 양생하고, 이를 꺼내 기건상태에서 상온에서 7일간 양생시켜 본 발명의 블록용으로 사용하기 위한 수질정화 콘크리트를 제조하였다.

<비교예 1> 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트 제조

결합재로써 시멘트 98ℓ를 준비하고, 골재는 부순골재 796ℓ, 혼화제 3ℓ를 준비하였다.

미생물과 배양액을 1:2의 중량비로 혼합한 미생물 배양액 34ℓ 준비하고, 물 51ℓ을 준비한 후 준비된 골재와 미생물 배양액을 5분간 선 혼합한 후 결합재와 혼화제, 물을 혼합하여 성형조성물을 준비하였다.

준비된 성형조성물을 성형틀에 투입한 후 습도 약 80 ~ 90%, 온도 20 ~ 25℃ 조건으로 양생실에서 18 시간 습윤양생한 후, 기건상태로 상온에서 7 일간 양생시켜 비교예 1의 수질정화 콘크리트를 제조하였다.

<실험예 1> 수질 정화 실험

상기 실시예 1과 비교예 1의 콘크리트를 가로, 세로 30cm, 높이 10cm로 준비하여 재령 28일부터 탄소 : 질소 : 인이 150 : 50 : 1의 농도가 되도록 염화암모늄과 제2인산나트륨 등의 성분비로 조정한 인공오수를 순환시키는 수로에 설치하여 분당 20㎖의 유량으로 순환시키고 일조 조건은 실외의 상황과 유사하게 형광등을 사용하여 6,000룩스의 빛을 12시간 간격으로 점등과 소등을 반복하면서 20±2℃로 유지된 항온실에서 1일, 10일, 50일, 100일, 200일, 400일, 600일에 종합수질측정기로 정화된 물의 총질소량(T-N), 총인량(T-P)을 측정하였다.

인공오수는 해수와 담수로 나누어 시험이 진행하였고, 해수의 경우 천일염을 사용하여 염분 농도를 해수와 같이 조절하여 사용하였으며, 증발에 의한 오차를 감소시키기 위하여 인공오수가 일정량을 유지하도록 증류수를 보충하였다.

아래 표 1은 인공오수의 성분을 나타낸 표이다.

염화암모늄 (NH₄CL)	제2인산나트륨 (Na₂HPO4)	염화칼슘 (KCl)	황산나트륨 (NaSO₄)
7.6mg/L	1.8mg/L	1.6mg/L	1.8mg/L

상기 수질 정화 실험의 결과는 도 8 내지 11에 도시되어 있다.

도면에서 실시예는 실험군으로, 비교예는 대조군으로 나타냈다.

도 8은 실시예 1과 비교예 1의 담수에서의 T-N 소거율 변화를, 도 9는 실시예 1과 비교예 1의 담수에서의 T-P 소거율 변화를 나타냈으며, 도 10은 실시예 1과 비교예 1의 해수에서의 T-N 소거율 변화를, 도 11은 실시예 1과 비교예 1의 해수에서의 T-P 소거율 변화를 나타냈다.

상기 그래프에서 소거율의 단위는 %이다.

도 8 내지 11에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 수질정화 콘크리트는 비교예 1의 수질정화 콘크리트에 비해 총질소 및 총인의 감소량이 커 하천 및 호수 등에 적용시 설치 초기시에는 약 15 ~ 20%의 성능 향상이 있으며, 600일 이상의 장기간에서는 약 10%의 수질정화 성능의 향상이 있는 것으로 나타났다.

또, 이는 담수 뿐만 아니라 해수에서 적용시 대폭 향상된 수질정화 효과를 나타낼 것으로 판단된다.

<실험예 2> 산-알칼리 측정

실시예 1과 비교예 1의 콘크리트를 지름 10cm, 높이 20cm의 원주형 공시체로 제작하여 수중 양생을 실시한 후 공시체 상부에 30㎖의 증류수를 살포하여 하부에 흘러나온 증류수의 pH를 KS M0011 '수용액의 pH 측정 방법'에 준하여 측정하여 표 2에 나타냈다.

<실험예 3> 강도 측정

실시예 1과 비교예 1의 콘크리트를 실험예 2와 같은 형태의 공시체로 제조하여 재량 28일에서 KS F 2405 '콘크리트 압축강도 시험방법'에 준하여 압축강도를 측정하여 표 2에 나타내었다.

<실험예 4> 휨강도 측정

실시예 1과 비교예 1의 콘크리트를 가로, 세로 15cm, 높이 55cm의 보 공시체로 제조하여 재령 28일에서 KCI-SF-104 '섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 휨인성 시험방법'에준하여 측정하여 표 2에 나타내었다.

<실험예 5> 내화학성 측정

실시예 1과 비교예 1의 콘크리트를 지름 10cm, 높이 20cm의 원주형 공시체로 제작하여 재령 6개월까지 1%의 황산 용액에 침지시켜 재령별에 따른 중량 변화율을 측정하여 표2에 나타내었다.

<실험예 6> 동결융해 실험

실시예 1과 비교예 1의 콘크리트를 가로, 세로 10cm, 높이 40cm의 공시체로 제작하여 재령 28일에서 동결융해실험을 실시하여 300 싸이클 후의 외관 및 강도변화를 측정하여 표2에 나타내었다.

대상	알칼리용출량 (pH)	압축강도 (MPa)	휨강도 (MPa)	내산성	동결융해 저항성
비교예 1	8.4	33.62	6.62	우수	우수
실시예 1	8.3	33.48	6.79	우수	우수

상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 1의 콘크리트는 비교에 1의 콘크리트와 성능의 차이가 미미하여 콘크리트 제품에 적용하여 사용하기에 문제가 없는 것으로 나타났다.

이상 살펴본 바와 같이 본원발명의 부댐은 종래에 비해 보다 향상된 수질정화 성능을 갖는 콘크리트를 이용하여 수질정화블록(10)을 구성하고, 이 수질정화블록(10)에는 내부에 충진공간(12)을 형성하여 여재로 사용될 골재(40)가 충진되는 한편, 사면부(50)에는 레일(60)을 따라 부구(80)에 의해 상하로 이동하는 인공식물섬이 조성되는 바, 종래에 침강지의 수질 정화를 위해 침강지 내에 설치되는 각종 시설물을 구비할 필요 없이 부댐을 축조하는 것만으로 침강지의 수질 정화 효과를 갖게 하게 된다.

아울러, 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 부댐의 상부에 상부정화블록을 추가로 설치할 수 있다.

상부정화블록은 바실러스계 미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 도시된 바와 같이 상부에 횡방향의 요철이 다수 형성되어 있고, 다공성 재질로 이루어진 상부정화블록이 상기 부댐의 상면에 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상부정화블록을 다공성으로 형성함에 따라 하부의 수질정화블록의 여재 역할을 해주게 된다.

또, 요철에 의해 월류시 이물질의 이동에 장애물 역할을 해서 이물질의 통과를 억제하는 역할도 해주게 된다.

또한, 통상적으로 부댐에는 기초가 설치되는데, 도시된 바와 같이 너비가 상기 부댐의 바닥 너비보다 큰 기초부가 부댐 바닥에 설치되어고, 바실러스계 미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 상부에 횡방향의 요철이 다수 형성되어 있고, 다공성 재질로 이루어진 하부정화블록이 상기 기초부 상부에 추가로 설치될 수 있다.

이처럼 시공하게 되면 부댐의 경사부와 기초가 만나는 지점에 기초의 상면에 다수의 수질정화블록이 설치되어 있게 되므로, 부댐 바닥면 밑으로 통과하는 물까지도 정화 처리가 이루어져 수질정화 성능이 더욱 형상될 수 있다.

이처럼 상부정화블록과 하부정화블록까지 설치하게 되면 수질정화 성능 발현 요소가 모두 모여 하나의 매커니즘화되어 여타 공법에 비해 수질정화 성능이 매우 우수해질 수 있게 된다.

본 발명은 저수지 침강지용 부댐에 관한 것이나, 저수지 뿐만 아니라 본댐 하부의 보조댐 등 다양한 곳에 적용할 수도 있다 할 것이다.

1 : 본댐 2 : 부댐
3 : 침강지 10 : 수질정화블록
11 : 개구부 12 : 충진공간
20 : 연결블록삽입홈 30 : 연결블록
40 : 골재 50 : 사면부
60 : 레일 70 : 식물생육케이스
71 : 받침대 72 : 이동부재
73 : 수생식물 80 : 부구
90 : 수팽창성 지수재 100 : 결속체인
110 : 상부정화블록 111 : 요철
120 : 하부정화블록 130 : 기초부

Claims

저수지 침강지용 부댐에 있어서,
유용미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 육면체 형상을 취하고, 1 내지 6개의 면에 개구부(11)가 형성되어 있고, 내부에 개구부(11)와 연통된 충진공간(12)이 형성되어 있는 수질정화블록(10)이 다수 연결 및 적층되어 있되,
각 수질정화블록(10)의 모서리에는 연결블록삽입홈(20)이 형성되어 있어,
인접한 수질정화블록(10)의 연결블록삽입홈(20)에 연결블록(30)이 끼워져 체결되어 있고,
각 수질정화블록(10)의 충진공간(12)에는 직경 10cm ~ 50cm 크기의 골재(40)가 충진되어 있으며,
다수의 수질정화블록(10)이 적층된 상태에서 단면의 형상은 하광상협의 사다리꼴 형상을 취하고, 양 측면에는 경사진 사면부(50)가 형성되어 있고,
사면부(50)에는 상하 방향으로 다수 개의 레일(60)이 설치되어 있으며,
내부에 수생식물(73)이 적재되어 있고, 상기 레일(60)을 따라 상하로 이동 가능하도록 되어 있는 식물생육케이스(70)가 설치되어 있고,
상기 식물생육케이스(70)의 일측에는 수위에 따라 식물생육케이스(70)를 상승 또는 하강시키는 부구(80)가 연결되어 있으며,
서로 인접한 수질정화블록(10)이 맞닿는 면 및 수질정화블록(10)과 연결블록(30)이 맞닿는 면에는 수팽창성 지수재(90)가 도포되어 있고,
바실러스계 미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 상부에 횡방향의 요철이 다수 형성되어 있고, 다공성 재질로 이루어진 상부정화블록이 상기 부댐의 상면에 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
인접한 수질정화블록(10)은 각 개구부(11)를 통해 결속체인(100)이 체결되어 있는 것을 특징으로 하는,
수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐.
제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수질정화블록(10)은,
액상형 배지에, 페콘크리트 순환골재, 부순돌, 버텀애시, 슬래그 골재, 화산석 중 선택된 1종 또는 2 내지 5 종의 혼합물로 이루어진 골재를 10 ~ 50℃로 1일 내지 14일간 침지시키는 1차침지단계와;
1차침지단계를 거친 골재를, 바실러스 퍼머스 미생물과 배양액이 1 : 1 ~ 5의 중량비로 혼합되어 배양된 바실러스계 미생물 배양액에 10 ~ 50℃로 3일 내지 14일간 침지시키는 2차침지단계와;
성형조성물 전체 부피의 61.3 ~ 79.6%가 되며, 상기 2차침지단계를 거친 골재와, 성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6%의 결합재와, 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3%의 혼화제와, 바실러스 퍼머스 미생물과 배양액이 1 : 2의 중량비로 혼합되어 구성된 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8%의 바실러스계 미생물 배양액과, 성형조성물 전체 부피의 4.3 ~ 5.1 %의 물과, 잔량으로써 공기를 포함하여 이루어지는 성형조성물을 준비하되, 상기 골재와 바실러스계 미생물 배양액을 5 ~ 10분간 혼합한 후, 결합재, 혼화제, 물, 공기가 추가로 혼합되도록 하는 혼합단계와;
상기 성형조성물을 성형틀에 넣어 성형하는 성형물제조단계와;
제조된 성형물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생하는 1차양생단계와;
바실러스계 미생물 배양액을 준비하여 1차양생단계를 거친 성형물을 7 ~ 14일간 침지시킨 후 기건상태로 상온에서 양생시키는 2차양생단계;로 제조된 것을 특징으로 하는,
수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐.
삭제
제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
너비가 상기 부댐의 바닥 너비보다 큰 기초부가 부댐 바닥에 설치되어 있고,
바실러스계 미생물 배양액이 포함되어 제조되어 있으며, 상부에 횡방향의 요철이 다수 형성되어 있고, 다공성 재질로 이루어진 하부정화블록이 상기 기초부 상부에 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
수질정화블록을 이용한 저수지 침강지용 부댐.