KR101433076B1 - 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템 - Google Patents

강우 유출수 및 지하수 관리 시스템 Download PDF

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KR101433076B1
KR101433076B1 KR1020130151065A KR20130151065A KR101433076B1 KR 101433076 B1 KR101433076 B1 KR 101433076B1 KR 1020130151065 A KR1020130151065 A KR 1020130151065A KR 20130151065 A KR20130151065 A KR 20130151065A KR 101433076 B1 KR101433076 B1 KR 101433076B1
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이준서
문정수
예형영
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롯데건설 주식회사
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Abstract

강우 유출수 및 지하수 관리 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템은, 대상 지역의 강우 유출수를 집수하는 하나 이상의 집수면; 지하에 설치되며, 상기 집수면에서 집수된 강우 유출수를 저장하는 저류조; 및 상기 저류조를 관통하며, 지하수를 상기 저류조로 유입시키는 하나 이상의 지하수 유입관을 포함한다.

Description

강우 유출수 및 지하수 관리 시스템{SYSTEM FOR MANAGING STORMWATER RUNOFF AND UNDERGROUND WATER}
본 발명의 실시예들은 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강우 유출수 및 지하수를 연계 활용하기 위한 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템에 관한 것이다.
최근, 도시화에 따른 토지 이용의 패턴의 변화로 불투수층이 증가하여 홍수 피해, 도시의 비점오염 물질(도로, 농지, 산지, 공사장 등의 불특정 장소에서 배출하는 오염 물질) 피해가 증가하고 있으며, 이에 따라 효율적이고 지속 가능한 물순환 체계의 필요성이 강조되기 시작하였다. 토지 이용 계획 및 도시 개발 기법의 일환으로서 저영향 개발(LID : Low-Impact Development) 기술이 제안되었으나, 저영향 개발 기술 중 빗물 이용 수자원 확보 기술에 대한 요소 기술이 미흡한 실정이다. 특히, 우리 나라의 경우 여름철에 집중되는 강우 특성과 집수면 및 저류조 크기의 제한으로 강우 유출수 저류 용량의 한계를 보이고 있으며, 비점오염 저감 및 강우 유출수 활용 등의 다목적 시설이 부재한 실정이다.
한국등록특허공보 제10-0869775호 (2008.11.21)
본 발명의 실시예들은 강우 유출수 및 지하수를 저류조에서 통합 관리함으로써 강우 유출수 및 지하수를 연계 활용하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 대상 지역의 강우 유출수를 집수하는 하나 이상의 집수면; 지하에 설치되며, 상기 집수면에서 유출되는 강우 유출수를 저장하는 저류조; 및 상기 저류조를 관통하며, 지하수를 상기 저류조로 유입시키는 하나 이상의 지하수 유입관을 포함하는, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템이 제공된다.
상기 지하수 유입관은, 상기 저류조의 하면을 관통하며, 상기 지하수의 압력에 의해 상기 지하수가 상기 지하수 유입관을 통해 상기 저류조로 유입될 수 있다.
상기 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템은, 상기 지하수 유입관과 연결되며, 복수의 홀을 통해 유입된 지하수를 상기 지하수 유입관으로 유입시키는 유공관을 더 포함할 수 있다.
상기 저류조의 하면 일부가 하측으로 돌출되어 형성되며, 상기 저류조의 돌출된 하면에서 상기 지하수 유입관이 상기 저류조를 관통할 수 있다.
상기 지하수 유입관의 일단에는, 상기 저류조 내부에 저장된 강우 유출수 또는 지하수가 상기 지하수 유입관 내부로 역류하는 것을 방지하는 역류 제어 장치가 설치될 수 있다.
상기 역류 제어 장치는, 하나 이상의 개폐판을 구비하고, 상기 지하수 유입관 타단을 통해 상기 지하수 유입관 내부로 유입되는 지하수에 의해 상기 개폐판의 일측이 개방되며, 상기 개폐판의 비중은 상기 강우 유출수 및 지하수의 비중보다 높을 수 있다.
상기 지하수 유입관은, ㄷ자가 시계방향으로 90도로 기울어진 형상으로 형성되며, 상기 지하수 유입관의 타단이 상기 저류조의 하면을 관통할 수 있다.
상기 역류 제어 장치는, 상기 지하수 유입관의 내벽에 부착된 줄과 연결되고, 직경이 상기 지하수 유입관의 직경 이상이며, 상기 저류조 내부에 저장된 강우 유출수 또는 지하수가 일정 수위를 초과하는 경우 부력에 의해 상기 지하수 유입관의 일단 입구에 밀착될 수 있다.
상기 저류조에는, 상기 지하수 유입관의 일단과 상기 저류조 하면과의 높이 차가 서로 다른 복수의 지하수 유입관이 각각 설치될 수 있다.
상기 역류 제어 장치는, 체크 밸브(check valve)일 수 있다.
상기 지하수 유입관은, 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
상기 지하수 유입관의 일단은, 상기 저류조 내부의 수면 상에서 부유하는 부유체와 연동됨으로써, 상기 저류조 내부의 수위에 따라 상승 또는 하강할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 강우 유출수와 지하수를 통합 관리함으로써, 여름철에 집중되는 강우 특성과 집수면 및 저류조 크기의 제한으로 인한 강우 유출수 저류 용량의 한계를 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 역류 제어 장치에 의해, 저류조 내부에 저장된 용수가 외부로 역류되는 것을 방지하도록 함으로써, 용수 차집을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역류 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 역류 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 역류 제어 장치가 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지하수 유입관 및 역류 제어 장치가 설치되는 방법 및 작동 과정의 제 1 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지하수 유입관 및 역류 제어 장치가 설치되는 방법 및 작동 과정의 제 2 예시도이다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)은 집수면(102), 저류조(104) 및 지하수 유입관(106)을 포함한다. 또한, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)은 유공관(108)을 더 포함할 수 있으며, 상기 유공관(108)에 대해서는 도 2 내지 5를 참조하여 후술하기로 한다.
집수면(102)은 대상 지역의 강우 유출수를 집수하는 장치이다. 여기서, 대상 지역이란 예를 들어 지붕면, 포장면, 녹지면 등 강우 유출수 차집이 가능한 지역을 의미한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 집수면(102)은 상기 대상 지역에 각각 설치되는 지붕 집수면(102-1), 불투수 집수면(102-2) 또는 녹지 집수면(102-3) 등이 될 수 있으며, 상술한 장소 외의 다른 장소에 설치될 수도 있다. 각 집수면(102)은 집수한 강우 유출수를 배관 등을 통해 저류조(104)로 유출시킬 수 있다. 한편, 집수면(102)의 차집 경로에는 강우 유출수의 수질 개선을 위한 식생 여과 도랑(103)이 형성될 수 있다. 녹지면 등의 대상 지역에 설치된 집수면(102)에 식생 여과 도랑(103)이 형성됨으로써 비점오염 물질을 거르거나 유입 수질을 개선시킬 수 있다.
저류조(104)는 집수면(102)에서 유출되는 강우 유출수를 저장한다. 저류조(104)는 예를 들어, 배관(미도시) 등을 통해 각 집수면(102)과 연결될 수 있으며, 각 집수면(102)에서 유출된 강우 유출수를 저장한다. 저류조(104)는 지하에 설치되며, 특히 연중 지하수위가 높거나 변동이 심한 지역에 설치될 수 있다. 후술할 바와 같이, 저류조(104)는 집수면(102)에서 유출되는 강우 유출수 뿐 아니라 지하수를 함께 저장함으로써 가을철 등과 같이 강우량이 적은 기간에 지하수를 생활 용수, 농업 용수, 공업 용수 등에 활용할 수 있다. 저류조(104)의 하면과 측면은 투수성을 높일 수 있는 자재로 이루어질 수 있으며, 이 경우 지하수가 저류조(104)의 하면과 측면을 통해 내부로 유입될 수 있다. 저류조(104)는 내부 또는 외부에 수질 개선 필터(미도시) 또는 UV 수처리 장치(미도시) 등을 포함할 수 있으며, 이와 같은 수처리 장치를 통해 저류조(104)에 저류된 용수의 수질을 개선한 후 수요처에 공급하도록 할 수 있다.
지하수 유입관(106)은 저류조(104)를 관통하여 형성되며, 지하수를 저류조(104) 내부로 유입시킨다. 상술한 바와 같이, 지하수는 저류조(104)의 하면과 측면을 통해 유입될 수 있으며, 또한 본 발명의 실시예들은 저류조(104)를 관통하는 지하수 유입관(106)을 통해 지하수 유입량을 극대화시키도록 구성하였다. 지하수 유입관(106)은 저류조(104)의 하면을 관통할 수 있다. 상술한 바와 같이, 저류조(104)는 연중 지하수위가 높거나 변동이 심한 지역에 설치될 수 있으며, 저류조(104) 내부의 수위보다 지하수 수위가 높을 경우 지하수의 압력 또는 수두 차이에 의해 지하수가 지하수 유입관(106)을 통해 저류조(104)로 유입될 수 있다. 이하에서는, 저류조(104), 지하수 유입관(106) 등의 상세 구성을 살펴보면서 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)이 강우 유출수 및 지하수를 관리하는 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 집수면(102)은 앞에서 설명한 바와 동일하므로 도 2 내지 11에서는 집수면(102)에 관한 기재를 생략하였으며, 이하에서는 집수면(102)에 대한 설명 또한 생략하기로 한다. 또한, 도 2 내지 5에서는 지하수 유입관(106)이 ㄷ자가 시계방향으로 90도로 기울어진 형상으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 지하수 유입관(106)은 도 1에서 도시한 바와 같이 일자 형상으로 형성될 수도 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이 가요성(flexibility)을 갖는 가변 형상으로 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)은 유공관(108)을 더 포함할 수 있다. 유공관(108)은 지하수 유입관(106)과 연결되며, 복수의 홀을 통해 유입된 지하수를 지하수 유입관(106)으로 유입시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유공관(108)은 저류조(104)의 하측에 위치할 수 있다. 상술한 바와 같이, 저류조(104) 내부의 수위보다 지하수 수위가 높을 경우 지하수의 압력 또는 수두 차이에 의해 지하수가 지하수 유입관(106)을 통해 저류조(104)로 유입될 수 있다. 지하수 유입관(106)은 저류조(104)의 하면을 관통하여 설치될 수 있으며, 이 경우 지하수 유입관(106)이 저류조(104)의 측면을 관통하여 설치되는 경우보다 지하수의 수두 차이를 극대화시킬 수 있다. 즉, 최대한 많은 양의 지하수를 저류조(104)로 유입시킬 수 있으며, 결과적으로 지하수 유입관(106)의 설치 개수를 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유공관(108)은 저류조(104)와 이격하여 위치할 수 있으며, 양 측면에 형성된 복수의 홀을 통해 지하수를 유공관(108) 내부로 유입시킬 수 있다. 이때, 저류조(104)의 하면을 기준으로 유공관(108)의 하면이 하측으로 연장되어 형성됨으로써 유공관(108)의 하면과 저류조(104)의 하면 사이에 높이차가 생기게 된다. 이에 따라, 유공관(108) 내부로 유입되는 자갈, 모래 등의 침전물이 유공관(108)의 하면에 침전되더라도 저류조(104)의 하면과 유공관(108)의 하면 사이의 높이차에 의해 지하수가 원활하게 지하수 유입관(106)을 통해 저류조(104) 내부로 유입될 수 있다. 즉, 유공관(108) 하면에 소량의 침전물이 침전되더라도 침전물에 의한 지하수의 수두 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 유공관(108)이 저류조(104) 하측에서 저류조(104)와 이격하여 위치하게 됨으로써, 침전물이 지하수 유입관(106)을 통해 저류조(104) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 저류조(104)의 하면 일부가 하측으로 돌출되어 형성되며, 저류조(104)의 돌출된 하면에서 지하수 유입관(106)이 저류조(104)를 관통할 수 있다. 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 지하수 유입관(106)이 저류조(104)의 돌출된 하면을 관통함으로써 지하수의 수두 차이를 극대화시킬 수 있다. 또한, 저류조(104)의 돌출된 하면에 격벽(110)을 설치함으로써 침전물의 부양을 억제시킬 수 있다. 아울러, 저류조(104)의 하면에 펌프(112)를 설치함으로써 저류조(104) 내부의 지하수를 원하는 곳에 원활하게 공급할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 지하수 유입관(106)은 유공관(108)을 통해 외부 저류 시설(105)과 연결될 수 있다. 외부 저류 시설(105)은 저류조(104)와 소정 거리 이격된 장소에 위치할 수 있으며, 예를 들어, 인근 하천이나 저수지, 호수 등이 될 수 있다. 지하수 유입관(106)은 유공관(108)을 통해 외부 저류 시설(105)의 바닥면과 연결될 수 있다. 또한, 지하수 유입관(106)은 유공관(108) 없이 직접 외부 저류 시설(105)의 바닥면과 연결될 수도 있다. 즉, 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 지하수 유입관(104)의 길이를 연장시켜 일정 반경 이내의 외부 저류 시설(105)의 바닥면과 직접 연결시킴으로써 저류조(104)에 유입되는 용수량을 극대화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역류 제어 장치(114)를 설명하기 위한 도면이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지하수 유입관(106)은 도 1에 도시된 바와 같이 일자형으로 형성될 수 있으며, 도 2 내지 5에 도시된 바와 같이 ㄷ자가 시계방향으로 90도로 기울어진 형상으로 형성될 수도 있다. 이때, 지하수 유입관(106)의 일단은 저류조(104) 내부로 지하수를 유출하며, 타단은 저류조(104)의 하면을 관통한다. 저류조(104) 내부로 지하수가 계속 유입되거나 집수면(102)을 통해 저류조(104) 내부로 강우 유출수가 계속 유입되는 경우 저류조(104)의 수위가 증가하게 된다. 만약, 저류조(104)내의 수위가 저류조(104) 외부의 지하수 수위보다 높아질 경우 지하수 유입관(106) 내부로 역류 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들은, 저류조(104) 내부에 저장된 강우 유출수 또는 지하수의 지하수 유입관(106) 내부로의 역류 현상을 방지하기 위한 역류 제어 장치(114, 116)가 지하수 유입관(106) 일단에 설치되도록 구성하였다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역류 제어 장치(114)는 하나 이상의 개폐판을 구비할 수 있다. 상기 개폐판은, 지하수 유입관(106) 타단을 통해 지하수 유입관(106) 내부로 유입되는 지하수에 의해 일측이 개방(open)된다. 여기서는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역류 제어 장치(114)가 2개의 개폐판을 구비하며, 지하수 유입관(106) 내부로 유입되는 지하수에 의해 개폐판의 양 측면이 상측으로 개방되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역류 제어 장치(114)는 다양한 개수의 개폐판을 구비할 수 있으며, 개폐판이 개방되는 방식 또한 달라질 수 있다. 한편, 상기 개폐판의 비중은 상기 강우 유출수 또는 지하수의 비중보다 높다. 따라서, 저류조(104) 내부의 강우 유출수 또는 지하수가 일정 수위를 초과하는 경우, 개폐판은 그 비중에 의해 원상태로 되돌아 올 수 있으며, 닫힌(closed) 상태를 유지하게 된다. 상기 역류 제어 장치(114)는 도 1 및 6에 도시된 바와 같은 일자형 지하수 유입관(106)에 적용될 수 있으며, 이 경우 역류 제어 장치(114)와 지하수 유입관(106) 사이에 이물질이 끼지 않도록 예를 들어 ㄷ자 형태의 관을 지하수 유입관(106) 일단에 연결할 수 있다. 또한, 도 2 내지 5에 도시된 바와 같이 ㄷ자가 시계방향으로 90도로 기울어진 형상으로 형성된 지하수 유입관(106) 내부에 역류 제어 장치(114)를 설치할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 역류 제어 장치(116)를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 역류 제어 장치(116)는, 지하수 유입관(106)이 ㄷ자가 시계방향으로 90도로 기울어진 형상으로 형성되는 경우에 적용될 수 있다. 역류 제어 장치(116)는 직경이 지하수 유입관(106)의 직경 이상이며, 지하수 유입관(106)의 내벽에 부착된 줄(116a)에 연결됨으로써, 저류조(104) 내부에 저장된 강우 유출수 또는 지하수가 일정 수위를 초과하는 경우 부력에 의해 지하수 유입관(106)의 일단 입구에 밀착될 수 있다. 역류 제어 장치(116)는 불투수성 물질로서, 내수성이 강하며 형상이 쉽게 변형되지 않는 재질, 예를 들어 고무 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 역류 제어 장치(116)의 비중은 저류조(104) 내부에 저장되는 강우 유출수 및 지하수의 비중보다 낮으며, 이에 따라 저류조(104)의 수위 증가에 따라 지하수 유입관(106)의 일단 입구에 용이하게 밀착될 수 있다. 여기서는, 역류 제어 장치(116)가 일정 직경 이상의 공 형상인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 일정 크기 이상의 직육면체, 타원형 등의 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 지하수 유입관(106)의 일단 입구에는 역류 제어 장치(116)의 이탈을 방지하기 위한 가이드 판(116b)이 부착될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 가이드 판(116b)은 지하수 유입관(106)의 일단에서 멀어질수록 직경이 증가하는 형상, 예를 들어 원뿔대, 사각뿔대 등과 같은 형상으로 이루어질 수 있다. 가이드 판(116b)은 역류 제어 장치(116)가 부력에 의해 지하수 유입관(106)의 일단에 근접하는 경우 역류 제어 장치(116)를 수용함으로써 역류 제어 장치(116)가 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가이드 판(116b)은 역류 제어 장치(116)의 지하수 유입관(106) 일단에의 밀착을 용이하게 할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 역류 제어 장치(116)와 연결된 줄(116a)은 지하수 유입관(106)의 내벽에 부착될 수 있다. 여기서, 줄(116a)의 길이는 역류 제어 장치(116)가 지하수 유입관(106)의 일단 입구에 밀착되는 데에 방해가 되지 않을 만큼의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 줄(116a)은 지하수 유입관(106) 내벽에 부착되어 가이드 판(116b)의 단부까지만 연장되도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 역류 제어 장치(116)는 줄(116a)의 방해 없이 지하수 유입관(106)의 일단 입구에 용이하게 밀착될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 역류 제어 장치(116)가 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 저류조(104) 내부의 강우 유출수 또는 지하수가 일정 수위를 초과하는 경우, 부력에 의해 역류 제어 장치(116)가 지하수 유입관(106)의 일단 입구에 밀착될 수 있으며, 저류조(104) 내부의 강우 유출수 또는 지하수의 수위가 다시 내려오게 되면 지하수 유입관(106) 내부의 지하수 또는 중력에 의해 다시 지하수 유입관(106)의 일단 입구에서 제거될 수 있다. 상술한 바와 같이, 역류 제어 장치(116)는 지하수 유입관(106) 일단 입구에 부착된 가이드 판(116b)에 의해 지하수 유입관(106) 일단에의 밀착 및 고정을 용이하게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지하수 유입관(106) 및 역류 제어 장치(116)가 설치되는 방법 및 작동 과정의 제 1 예시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 저류조(104)에는 저류조(104) 하면으로부터의 높이 차가 서로 다른 복수의 지하수 유입관(106-1, 106-2, 106-3)이 설치될 수 있다. 또한, 복수의 역류 제어 장치(116-1, 116-2, 116-3)가 각각의 지하수 유입관(106-1, 106-2, 106-3)의 일단에 설치될 수 있다. 각 지하수 유입관(106-1, 106-2, 106-3) 및 역류 제어 장치(116-1, 116-2, 116-3)의 높이가 다르기 때문에, 저류조(104) 내부의 강우 유출수 또는 지하수의 수위가 달라짐에 따라 역류 제어 장치(116-1, 116-2, 116-3)의 작동 여부가 달라질 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 지하수는 복수의 지하수 유입관(106-1, 106-2, 106-3)을 통해 저류조(104) 내부로 유입될 수 있다. 각 지하수 유입관(106-1, 106-2, 106-3) 내부의 수위가 a를 초과하는 경우, 제 1 지하수 유입관(106-1) 내부의 지하수는 저류조(104) 내부로 유입된다. 저류조(104) 내부로 지하수가 유입됨에 따라, 저류조(104) 내부의 수위는 점차 증가하게 된다. 만약, 저류조(104) 내부의 수위가 d를 초과하게 되면, 제 1 역류 제어 장치(116-1)가 부력에 의해 상승하여 제 1 지하수 유입관(106-1)의 일단 입구에 밀착된다. 즉, 저류조(104) 내부의 수위 상승에 따라 제 1 지하수 유입관(106-1)의 일단 입구가 가장 먼저 막히게 되며, 제 1 지하수 유입관(106-1)은 더 이상 지하수를 저류조(104) 내부로 유입시킬 수 없게 된다. 또한, 제 2 지하수 유입관(106-2)의 내부 수위가 b를 초과하는 경우, 제 2 지하수 유입관(106-2) 내부의 지하수가 저류조(104) 내부로 유입되며, 제 3 지하수 유입관(106-3)의 내부 수위가 c를 초과하는 경우, 제 3 지하수 유입관(106-3) 내부의 지하수가 저류조(104) 내부로 유입된다. 만약, 제 2 지하수 유입관(106-2)의 내부 수위가 b를 초과하는 시점에 저류조(104) 내부의 수위가 d에 미치지 못할 경우, 제 1 지하수 유입관(106-1) 및 제 2 지하수 유입관(106-2)은 동시에 지하수를 저류조(104) 내부로 유입시킬 수 있다. 그러나, 제 2 지하수 유입관(106-2)의 내부 수위가 b를 초과하는 시점에 이미 제 1 지하수 유입관(106-1)이 제 1 역류 제어 장치(116-1)에 의해 작동하지 않을 수도 있으며, 이는 각 지하수 유입관(106-1, 106-2, 106-3)의 직경에 따라 달라질 수 있다. 마찬가지로, 제 3 지하수 유입관(106-3)의 내부 수위가 c를 초과하는 시점의 제 1 지하수 유입관(106-1) 및 제 2 지하수 유입관(106-2)의 작동 여부는 당시 저류조(104) 내부의 수위(d 또는 e를 초과하였는지)에 따라 달라진다. 즉, 제 1 지하수 유입관(106-1), 제 2 지하수 유입관(106-2) 및 제 3 지하수 유입관(106-3)의 저류조(104) 내부로의 지하수 유입은 동시 또는 순차적으로 수행될 수 있으며, 또는 불연속적으로 수행될 수도 있다. 제 1 역류 제어 장치(116-1), 제 2 역류 제어 장치(116-2) 및 제 3 역류 제어 장치(116-3)은 저류조(104) 내부의 수위 상승에 따라 순차적으로 작동하게 된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지하수 유입관(106) 및 역류 제어 장치(116)가 설치되는 방법 및 작동 과정의 제 2 예시도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 저류조(104)에는 하나의 지하수 유입관(106)이 설치되며, 상기 지하수 유입관(106)에는 저류조(104) 하면으로부터 높이 차가 서로 다른 복수의 지하수 배출관(106a, 106b, 106c)이 돌출될 수 있다. 복수의 역류 제어 장치(116-1, 116-2, 116-3)는 각각의 지하수 배출관(106-1, 106-2, 106-3)의 일단에 설치될 수 있다. 각 지하수 배출관(106-1, 106-2, 106-3) 및 역류 제어 장치(116-1, 116-2, 116-3)의 높이가 다르기 때문에, 저류조(104) 내부의 강우 유출수 또는 지하수의 수위가 달라짐에 따라 역류 제어 장치(116-1, 116-2, 116-3)의 작동 여부가 달라질 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 지하수 유입관(106) 및 복수의 지하수 배출관(106-1, 106-2, 106-3)을 통해 지하수가 저류조(104) 내부로 유입될 수 있다. 지하수 유입관(106) 내부의 수위가 a를 초과하는 경우, 지하수 유입관(106) 내부의 지하수는 제 1 지하수 배출관(106a)을 통해 저류조(104) 내부로 배출된다. 저류조(104) 내부로 지하수가 유입됨에 따라, 저류조(104) 내부의 수위는 점차 증가하게 된다. 만약, 저류조(104) 내부의 수위가 d를 초과하게 되면, 제 1 역류 제어 장치(116-1)가 부력에 의해 상승하여 제 1 지하수 배출관(106a)의 일단 입구에 밀착된다. 즉, 저류조(104) 내부의 수위 상승에 따라 제 1 지하수 배출관(106a)의 일단 입구가 가장 먼저 막히게 되며, 제 1 지하수 배출관(106-1)은 더 이상 지하수를 저류조(104) 내부로 배출할 수 없게 된다. 또한, 지하수 유입관(106)의 내부 수위가 b를 초과하는 경우, 지하수 유입관(106) 내부의 지하수가 제 2 지하수 배출관(106b)을 통해 저류조(104) 내부로 배출되며, 지하수 유입관(106)의 내부 수위가 c를 초과하는 경우, 지하수 유입관(106) 내부의 지하수가 제 3 지하수 배출관(106c)을 통해 저류조(104) 내부로 배출된다. 만약, 지하수 유입관(106)의 내부 수위가 b를 초과하는 시점에 저류조(104) 내부의 수위가 d에 미치지 못할 경우, 제 1 지하수 배출관(106a) 및 제 2 지하수 배출관(106b)은 동시에 지하수를 저류조(104) 내부로 배출할 수 있다. 그러나, 지하수 유입관(106)의 내부 수위가 b를 초과하는 시점에 이미 제 1 지하수 배출관(106a)이 제 1 역류 제어 장치(116-1)에 의해 막힐 수도 있으며, 이는 지하수 유입관(106)의 직경에 따라 달라질 수 있다. 마찬가지로, 지하수 유입관(106)의 내부 수위가 c를 초과하는 시점의 제 1 지하수 배출관(106a) 및 제 2 지하수 배출관(106c)의 작동 여부는 당시 저류조(104) 내부의 수위(d 또는 e를 초과하였는지)에 따라 달라진다. 즉, 제 1 지하수 배출관(106a), 제 2 지하수 배출관(106b) 및 제 3 지하수 배출관(106c)의 저류조(104) 내부로의 지하수 배출은 동시 또는 순차적으로 수행될 수 있으며 또는 불연속적으로 수행될 수도 있다. 제 1 역류 제어 장치(116-1), 제 2 역류 제어 장치(116-2) 및 제 3 역류 제어 장치(116-3)은 저류조(104) 내부의 수위 상승에 따라 순차적으로 작동하게 된다.
한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 역류 제어 장치(미도시)는 체크 밸브(check valve)일 수 있다. 체크 밸브란, 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 반대 방향으로는 흐르지 못하게 하는 밸브로서, 본 발명의 제 3 실시예에서는 역류 제어 장치로서 체크 밸브를 사용함으로써 저류조(104) 내부에 저장된 강우 유출수 또는 지하수가 지하수 유입관(106) 내부로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 체크 밸브의 작동 원리는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 널리 알려져 있는 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 지하수 유입관(106)은 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어 가요성을 갖는 고무 호스, 플라스틱 호스, 주름관 등이 될 수 있다. 이에 따라, 지하수 유입관(106)은 외부의 힘에 의해 구부러지거나 휘어질 수 있다.
부유체(118)는 지하수 유입관(106)의 일단과 연동되어 이동할 수 있다. 여기서, 부유체(118)란 저류조(104) 내부의 수면 상에서 부유 가능한 물체로서, 예를 들어 고무, 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 부유체(118)는 불투수성 물질로서, 내수성이 강하며 형상이 쉽게 변형되지 않는 재질로 이루어질 수 있다. 여기서는 부유체(118)가 도넛 모양으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 부유체(118)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 부유체(118)는 지하수 유입관(106)의 일단 하측에 배치될 수 있으며, 지하수 유입관(106)의 일단 하측에 부착되거나 연결될 수도 있다. 지하수 유입관(106)의 일측에는 부유체(118)가 지하수 유입관(106)을 이탈하지 않도록 부유체(118)를 지지하는 돌출부(미도시)가 형성될 수 있다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 저류조(104) 내부의 수위가 높지 않은 경우에는 지하수 유입관(106)이 저류조(104) 내부의 수면 아래에서 구부러진 형태로 존재하게 된다. 지하수가 지하수 유입관(106)을 통해 저류조(106) 내부로 유입되는 경우, 저류조(104) 내부의 수위는 점차 높아지게 된다. 이때, 부유체(118)는 저류조(104) 내부의 수면 상에서 부유하므로, 저류조(104) 내부의 수위와 연동하여 상승한다. 또한, 상술한 바와 같이, 지하수 유입관(106)은 가요성을 가지므로 부유체(118)의 이동에 따라 구부러지며, 일단이 상승하게 된다.
도 11의 (b) 및 (c)는 저류조(104) 내부의 수위가 증가함에 따라, 지하수 유입관(106)의 일단이 이동하는 과정을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 부유체(118)가 상측으로 이동함에 따라, 지하수 유입관(106)의 일단이 상승하게 된다. 본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 부유체(118)가 지하수 유입관(106)의 일단의 하측에 배치됨으로써 지하수 유입관(106)의 일단이 항상 저류조(104) 내부의 수면 위에 위치하게 되므로 저류조(104) 내부의 용수가 지하수 유입관(106)으로 역류하는 현상은 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템(100)에서는 용이하게 역류 제어가 가능하며, 지하수를 저류조(104) 내부로 용이하게 유입시킬 수 있다. 한편, 지하수 유입관(106)의 일단(부유체(118)가 배치된 측의 단부) 입구에는 오염물 또는 이물질이 지하수 유입관(106) 내부로 유입되는 것을 방지하는 오염물 차단 커버(118a)가 구비될 수 있다. 지하수 유입관(106) 내부에서 저류조(104)로 지하수를 원활하게 공급함과 동시에 소정 크기의 오염물 또는 이물질이 지하수 유입관(106) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해, 오염물 차단 커버(118a)에는 예를 들어 소정 간격을 두고 일정 크기의 구멍이 다수 개 형성될 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 오염물 차단 커버(118a)는 다양한 방식을 통해 오염물 또는 이물질이 지하수 유입관(106) 내부로 유입하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템
102 : 집수면
102-1 : 지붕 집수면
102-2 : 불투수 집수면
102-3 : 녹지 집수면
103: 식생 여과 도랑
104 : 저류조
105 : 외부 저류 시설
106 , 106-1, 106-2, 106-3: 지하수 유입관
106a, 106b, 106c : 지하수 배출관
108 : 유공관
110 : 격벽
112 : 펌프
114, 116, 116-1, 116-2, 116-3 : 역류 제어 장치
116a : 줄
116b : 가이드 판
118 : 부유체
118a : 오염물 차단 커버

Claims (12)

  1. 대상 지역의 강우 유출수를 집수하는 하나 이상의 집수면;
    지하에 설치되며, 상기 집수면에서 유출되는 강우 유출수를 저장하는 저류조;
    일단이 상기 저류조의 하면을 향하며 타단이 상기 저류조의 하면을 관통하도록 절곡된 형상으로 형성되고, 지하수를 상기 저류조로 유입시키는 하나 이상의 지하수 유입관;
    상기 지하수 유입관의 상기 일단에 결합되며, 상기 지하수 유입관의 상기 일단에서 멀어질수록 직경이 증가하도록 형성되는 가이드 판; 및
    상기 지하수 유입관의 상기 일단의 직경보다 크거나 같은 크기의 직경을 갖도록 형성되는 부분을 포함하고, 상기 저류조의 내부에 저장된 강우 유출수 또는 지하수가 상기 지하수 유입관의 내부로 역류하는 것을 방지할 수 있도록 부력에 의해 적어도 일부분이 상기 가이드 판의 내벽에 밀착되는 역류 제어 장치를 포함하는, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지하수의 압력에 의해 상기 지하수가 상기 지하수 유입관을 통해 상기 저류조로 유입되는, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템은,
    상기 지하수 유입관과 연결되며, 복수의 홀을 통해 유입된 지하수를 상기 지하수 유입관으로 유입시키는 유공관을 더 포함하는, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저류조의 하면 일부가 하측으로 돌출되어 형성되며, 상기 저류조의 돌출된 하면에서 상기 지하수 유입관이 상기 저류조를 관통하는, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 역류 제어 장치는, 상기 지하수 유입관의 내벽에 부착된 줄과 연결되는, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저류조에는,
    상기 지하수 유입관의 상기 일단과 상기 저류조 하면과의 높이 차가 서로 다른 복수의 지하수 유입관이 각각 설치되는, 강우 유출수 및 지하수 관리 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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