KR101547900B1 - 비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류방지장치 및 이를 적용한 저영향 개발 기법 시설에 관한 것이다. 본 발명에 의한 역류방지장치는 빗물침투시설의 침투공 내에 삽입 설치되며 상, 하단이 개방된 관형으로 형성된 관형 본체와; 상기 관형 본체의 상단 개방부에 결합되며 강우유출수의 유입은 허용하고 토양이나 비교적 큰 협잡물의 유입을 불허하는 상단 캡과; 상기 관형 본체의 하단 개방부에 결합되며 강우유출수의 통과는 허용하고 지하로부터 토양의 역유입은 불허하는 하단 캡과; 상기 관형 본체의 내부에 부력과 자중에 의하여 승강 가능하게 설치되며, 상승시 지하수의 유입을 차단하는 부상식 밸브콘을 포함하는 것을 특징으로 하여 악화된 물순환과 물환경을 회복할 수 있다. 또한 본 역류방지장치가 적용된 저영향 개발 기법 시설은 식재토양층에 식재된 식물의 뿌리 무름 또는 뿌리 썩음 현상이 발생하지 않게 된다.

Description

비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설{LID FACILITIES USING THE APPARATUS FOR PREVENTING BACKWARD FLOW SAME}

본 발명은 역류방지장치에 관한 것이다. 또한, 이를 적용한 저영향 개발 기법 시설에 관한 것으로, 더욱 구조가 간단하면서도 개폐 작동이 정확하고 원활하게 이루어져 지하수의 역류를 확실하게 방지할 수 있도록 한 것이다. 예를 들어 침투식 트리박스에 적용하기에 적합한 역류방지장치와, 빗물침투시설이 예기치 못한 지하수위 상승으로 본래의 목적인 빗물침투 기능을 발휘할 수 없더라도 토양을 통하여 여과된 후 기존 우수관으로 방류될 수 있도록 함으로써 지하수 함양과 비점오염물질 저감을 동시에 수행할 수 있는 이중 목적의 시설로서 활용할 수 있으며, 저영향개발 시설 중 적용성, 경제성, 효율성 등이 높은 침투형 트리박스에 지하수 역류방지장치를 설치하여 예기치 못한 지하수위 상승으로 지하수가 역류하는 것을 방지할 수 있고, 지하수위의 상승시 유입을 차단하여 식재토양층의 여과를 거쳐 기존 우수관으로 유출시킴으로써 초기 강우유출수의 비점오염물질을 저감시킬 수 있고, 지하수위 하강시 하부 식재토양층으로 빗물을 침투시켜 지표면유출을 억제하고 지하수의 기저유량을 확보함으로써 악화된 물순환과 물환경을 회복할 수 있으며, 트리박스뿐만 아니라 침투도랑 등 다양한 종류의 빗물침투시설에도 적용할 수 있어 저영향개발 기법 설치를 위한 활용성을 높일 수 있고, 트리박스 내에 강우유출수가 장기간 체류하지 않도록 바이패스시킴으로써 식재된 식물의 뿌리 무름 또는 뿌리 썩음 현상을 방지할 수 있도록 하는 도심형 저영향 개발 기법 시설에 관한 것이다.

도시화에 따라 아스팔트 또는 콘크리트에 의한 도로포장과 콘크리트 건축물 등의 증가로 불투수층(不透水層)이 증가하고, 이로 인하여 지하수의 고갈과 하천의 건천화가 심화되고 있으며, 빗물의 지표면유출증가로 오염부하가 증가하여 수질오염이 가중되고 있다.

따라서 대형저류시설, 하수관거펌프장 증설 등에 의한 기존 중앙집중식 빗물관리를 보완하기 위하여 강우유출수를 최대한 발생지역에서 관리하는 분산적 빗물관리시스템의 도입이 절실한 실정이다.

빗물침투시설은 지하수위의 영향에 따라 설치여부가 결정됨에 따라 반드시 지하수위의 영향을 고려하여야 한다.

그러나 지하수위는 시기와 장소에 따라 유동적으로 변동하므로 설치지점별 지하수위를 정확하게 측정하기는 많은 비용과 시간이 소요되고 많은 어려움이 뒤따르며, 토질 및 지반 조사 시 지하수위가 만족스러웠다고 하더라도 실제 시공시 조사 결과치와 다르게 나타나는 경우가 빈번하여 빗물침투시설의 설계 및 시공에 어려움이 따른다.

빗물침투시설 설치시 지하수위가 높은 경우 그 시설은 무용지물이 되며, 새로운 시설을 적용하기까지 시간과 비용이 소모되어 사업성 및 경제성이 저하된다.

종래 빗물침투시설의 선행기술로서 상부가 개방되어 가로수가 식재되거나 화단이 조성된 식생공간을 가지면서 상단이 도로면보다 높도록 도로변에 매립되는 트리 박스와, 트리 박스의 측벽에 형성되어 도로면의 유수가 통과하는 유입공과, 트리 박스의 내부에 설치되어 통공을 통하여 트리 박스로 유입된 유수에 포함된 비점오염을 여과하는 여과층 및 여과된 유수를 배출하기 위한 유공관을 포함하여 비점오염물질이 저감된 강우유출수를 지하로 침투시킴으로써 지하수의 기저유량을 확보할 수 있도록 함과 아울러 식물을 식재하는 식생공간으로 활용하여 친환경적인 녹지공간을 조성할 수 있으며, 도로 변에 설치함으로써 비점오염물질 저감 시설을 설치하기 위한 별도의 공간을 필요로 하지 않아 경제적으로 설치할 수 있는 도로 비점오염 저감을 위한 생태확장형 트리 박스 필터 시스템이 대한민국 등록특허 제10-0910661호(2009. 07. 28. 등록)에 개시되어 있다.

종래 빗물침투시설의 다른 선행기술로서 바닥판에 침투공이 천공되고 유입구와 유출구가 구비된 박스 블록과, 바닥판 위에 적층되는 자갈층, 식생토양, 표층 여재와, 자갈층과 식생토양에 매설되는 유공관을 포함하여 초목을 식재할 수 있도록 한 것으로서, 별도의 공간에 비점오염물질 저감시설을 설치하지 않고, 초목류가 식재되는 조경 공간을 이용하여 강우유출수 등의 지표수 중의 비점오염물질을 저감시킴으로써 수질 오염 방지와 토지 이용 효율 향상 및 처리수를 지하에 침투시켜 지하수를 확충하는 데에 기여하도록 한 트리 필터 박스가 대한민국 등록특허 제10-1294208호(2013. 07. 31. 등록)에 개시되어 있다.

종래 빗물침투시설의 또 다른 선행기술로서 수목이 식재되는 내부공간이 형성되고 상부가 개구된 형상으로 측면 상부에 복수의 물유입공이 형성되고 측면 하부에 물배출공이 형성된 트리박스와, 트리박스의 측면을 감싸도록 배치되어 트리박스의 측면과의 사이에 제1 공간부를 형성하며, 측면에 물유입공과 연통되는 복수의 물투과공이 형성된 투과조와, 투과조의 측면을 감싸도록 배치되어 투과조의 측면과의 사이에 제2 공간부를 형성하며, 측면에 물투과공과 연통되고 도로면을 향하여 개구되는 물인입공이 형성된 저수조를 포함하여, 도로면과 접한 보도에 설치되는 수목공간으로 빗물을 유입시켜 여과한 후 토양으로 침투시키거나 별도의 저장조에 저장하여 지하수층에 물이 순환하는 지하환경을 조성할 수 있고, 빗물의 이용율을 높일 수 있도록 한 비점오염원 여과를 위한 수목 빗물관리장치가 대한민국 등록특허 제10-1343005호(2013. 12. 12. 등록)에 개시되어 있다.

종래 빗물침투시설의 또 다른 선행기술로서 강우유출수 유입부, 강우유출수 유입부에 연결되어 강우유출수를 우수관거로 이송하는 제1 수로, 제1 수로의 일측에 설치된 제2 수로, 제1 수로와 제2 수로를 연결하는 연결부, 제1 수로와 연결부를 선택적으로 개폐하는 수로선택수단 및, 제2 수로에 연결되며 초목류가 식재되는 레인가든으로 구성되어 초기 강우유출수와 초기 이후 강우유출수를 구분하여 초기 강우유출수를 정화처리하여 기존의 우수관거로 이송하고, 초기 이후 강우유출수를 이용하여 레인가든을 조성함으로써 강우유출수의 선택적 처리가 가능하게 됨과 아울러 도심경관을 살릴 수 있고, 최종적으로 저수조에 저수함으로써 수자원을 확보할 수 있도록 한 강우유출수의 선택적 처리 및 재활용을 위한 레인가든 시스템이 대한민국 등록특허 제10-1300796호(2013. 08. 21. 등록)에 개시되어 있다.

그러나 상기 빗물침투시설 관련 선행기술은 식물을 식재하여 도심에 녹지공간을 조성하고, 강우유출수로부터 비점오염물질을 저감시켜 지하로 침투시켜 지하수의 기저유량을 확보할 수 있다는 장점은 있으나, 지하수위가 과도하게 상승하는 경우 이를 차단하지 못하여 지하수가 역류하면서 식물이 식재된 토양이 과도한 물기를 포함하게 되고 식재된 식물의 뿌리가 과도한 물기에 젖어서 뿌리 무름 및 뿌리 썩음 현상이 발생하게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 역류하는 지하수로 인하여 악취가 발생하게 되는 등의 문제점이 있다.

또한 역류방지장치와 관련한 선행기술로서 스틸 그레이팅으로 유입된 많은 양의 하수의 빠른 유속을 유속감속판이 저감하여 빠른 유속으로 인한 역류현상을 1차적으로 방지하는 효과가 있으며, 집수맨홀의 하수관으로 흐르지 못한 하수가 상부로 역류될 경우 부력부재의 부력으로 개폐부재가 힌지축에 의해 회동 상승하며 마그네틱 띠가 스틸링에 자력으로 긴밀하게 접착되어 역류를 완전에 가깝게 차단하는 이점이 있으며, 상기 개폐부재가 폐쇄될 경우 스위치를 접촉시켜 엘이디램프가 발광하여 점검자로 하여금 외부에서 육안으로 집수 맨홀의 내부 상태를 확인이 가능하며 빠른 대책과 보수를 시행할 수 있도록 한 역류를 방지하는 하수관의 역류방지 구조가 대한민국 등록특허 제10-0528613호(2005. 11. 08. 등록)에 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술의 하수관의 역류방지 구조는 폐쇄 작동시 개폐부재의 상면이 배수유도관의 하단에 결합된 스틸링의 하단면에 면접촉하는 것으로서 긴밀한 폐쇄가 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.

역류방지장치의 다른 선행기술로서 집수정 내부에서 그레이팅의 하부에 설치되어 유입구에 끼워져 유입구를 폐쇄시키는 부력박스를 갖고 부력박스의 하단에 고정설치된 부력봉을 갖으며 부력박스의 양측단이 집수정 측벽에 탄성고무에 의해 승강가능하게 고정되는 역류차단틀과, 일측단 내부에 부력봉이 결합된 판체로 타측단은 집수정 내부의 배수로 상단부근에 힌지로 승강가능하게 결합되고 걸림턱에 의해 하측으로 걸림고정되며 역류차단틀 하부에 다수 개가 서로 반대방향으로 설치되어 부력에 의한 상승시 선단이 걸림턱 하부에 걸림고정되는 유속감소 및 역류차단막을 구비하여, 크고 작은 두 개의 그레이팅부로 지표수의 유입을 이룰 수 있어 보다 원활한 배수행정을 이룰 수 있고, 집수정 내에는 집수된 우수의 양에 의해 자동으로 부상하여 우수가 역류하는 것을 방지할 수 있어 위생 및 주거환경을 개선하는 효과가 있도록 한 역류방지용 집수정이 대한민국 등록특허 제10-0535692호(2005. 12. 05. 등록)에 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술의 역류방지용 집수정은 수위에 따른 부력에 의하여 승강하는 부력박스와 부력에 의하여 회동하는 역류차단막을 구비한 것으로, 구조적으로 매우 복잡하여 이물질이 혼합되어 있는 강우유출수를 처리하는 침투식 트리박스의 침투공에 적용하는 데에는 적합하지 않을 뿐만 아니라 집수정의 횡단면이 사각형이 아닌 경우에는 적용할 수 없으며, 통상적으로 침투식 트리박스의 침투공이 원형 단면으로 형성됨을 감안할 때 침투식 트리박스에 적용하는 데에 제약이 뒤따른다.

역류방지장치의 또 다른 선행기술로서 상, 하부측보다 중앙부가 더 좁은 직경을 갖는 절구 모양으로 형성되어 덮개의 배수전조립부에 결합되는 배수전, 물에 뜨는 부력체로 형성되어 배수관의 수위가 상승시 직경(폭)이 작은 쪽 배수전의 배수로 하부측을 일시 차단하는 차단볼, 차단볼이 내장되는 배수정의 하부측으로 조립되는 망조립부, 망조입부에 장착되는 거름망으로 이루어져 배수관의 수위가 상승시 차단볼이 배수로의 하부측을 차단하여 하수가 역류하는 것을 방지하는 역류방지가 용이한 공동주택용 하수구 배수전이 대한민국 등록특허 제10-0645885호(2006. 11. 07. 등록)에 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술의 역류방지가 용이한 공동주택용 하수구 배수전은 배수로의 하단부가 도립(倒立)한 깔때기 모양으로 형성되어 있고 차단볼이 공 모양으로 형성되어 있어 차단볼이 부력에 의하여 상승하여 배수로를 차단하였을 때, 서로 접촉하는 차단볼의 외주면과 배수로의 내주면이 면접촉하게 되므로 배수로를 확실하게 차단하지 못하게 되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 차단볼이 부력에 의하여 배수로에 강하게 틀어 박힐 수 있으며, 이에 따라 수위가 하강하더라도 차단볼이 하강하여 배수로를 개방하지 못하고 폐쇄된 상태로 지속될 염려가 있다.

또한 역류장지장치의 또 다른 선행기술로서 집수 맨홀의 하부측에 하수를 배수하는 하수관이 연결되어 도로에서 발생하는 오수를 함께 배출시키도록 구성함에 있어서, 다수의 가이드홈이 내주면에 일정한 간격으로 형성되어 상기 집수 맨홀의 내원주면에 고정되는 고정블록, 중앙배수구와 그 보다 작은 크기의 배수구가 천공되어 상기 고정블록에 안착되는 고정판, 배수로를 단속하는 캡이 구비되고 고정부에 작동간이 고정되어 고정판의 상면에 용접되는 중앙배수관, 고정판의 배수구들을 단속하는 마개부재가 형성된 승강부재, 물에 뜨는 부력체로 되어 승강부재의 하부측으로 결합되는 부구, 승강부재가 집수 맨홀의 내측에 소정의 높이로 현수되도록 메다는 와이어를 포함하여 도로의 오수 배수를 위해 시공되는 집수 맨홀을 통해서 하수가 도로로 역류하는 것을 방지하는 하수 역류방지시설의 구조가 간단하여 설치 및 시공이 용이하고, 기존의 집수 맨홀에 간편하게 적용할 수 있도록 한 하는 공동주택단지의 하수 역류방지 시설이 대한민국 등록특허 제10-0654756호(2006. 11. 30. 등록)에 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술의 공동주택단지의 유입되는 하수와 함께 혼입되는 이물질이 고정판의 상면에 축적되기 쉬우며, 폐쇄 상태에서 승강부재에 형성된 복수개의 마개부재가 고정판에 형성된 배수구에 완전히 삽입되는 구조이므로 마개부재가 배수구로부터 이탈되지 않아 개방동작이 이루어지지 않을 염려가 있고, 마개부재와 작동간이 와이어로 연결되는 구조이므로 와이어 꼬임 등에 의하여 기능 고장을 일으킬 염려가 있는 등의 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0910661호(2009. 07. 28. 등록) "도로 비점오염 저감을 위한 생태확장형 트리 박스 필터 시스템" 대한민국 등록특허 제10-1294208호(2013. 07. 31. 등록) "트리 필터 박스" 대한민국 등록특허 제10-1343005호(2013. 12. 12. 등록) "비점오염원 여과를 위한 수목 빗물관리장치" 대한민국 등록특허 제10-1300796호(2013. 08. 21. 등록) "강우유출수의 선택적 처리 및 재활용을 위한 레인가든 시스템" 대한민국 등록특허 제10-0528613호(2005. 11. 08. 등록) "역류를 방지하는 하수관의 역류방지 구조" 대한민국 등록특허 제10-0535692호(2005. 12. 05. 등록) "역류방지용 집수정" 대한민국 등록특허 제10-0645885호(2006. 11. 07. 등록) "역류방지가 용이한 공동주택용 하수구 배수전" 대한민국 등록특허 제10-0654756호(2006. 11. 30. 등록) "공동주택단지의 하수 역류방지 시설"

본 발명의 목적은 구조가 간단하면서도 개폐 작동이 정확하고 원활하게 이루어져 지하수의 역류를 확실하게 방지할 수 있으며, 침투식 트리박스에 적용하기에 적합한 역류방지장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 빗물침투시설이 예기치 못한 지하수위 상승으로 본래의 목적인 빗물침투 기능을 발휘할 수 없더라도 토양을 통하여 여과된 후 기존 우수관으로 방류될 수 있도록 함으로써 지하수 함양과 비점오염물질 저감을 동시에 수행할 수 있는 이중 목적의 시설로서 활용할 수 있는 도심형 침투식 트리박스를 제공하려는 것이다.

본 발명의 목적은 저영향개발 시설중 적용성, 경제성, 효율성 등이 높은 침투형 트리박스 등에 지하수 역류방지장치를 설치하여 예기치 못한 지하수위 상승으로 지하수가 역류하는 것을 방지할 수 있는 도심형 침투식 트리박스를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지하수위의 상승시 유입을 차단하고 식재토양층의 여과를 거쳐 기존 우수관으로 유출시킴으로써 초기 강우유출수의 비점오염물질을 저감시킬 수 있고, 지하수위 하강시 하부 토양층으로 빗물을 침투시켜 지표면 유출을 억제하고 지하수의 기저유량을 확보함으로써 악화된 물순환과 물환경을 회복할 수 있는 도심형 침투식 트리박스를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 트리박스뿐만 아니라 침투도랑 등 다양한 종류의 빗물침투시설에도 적용할 수 있어 저영향개발 기법 설치를 위한 활용성을 높일 수 있는 도심형 침투식 트리박스를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 트리박스 내에 강우유출수가 장기간 체류하지 않도록 바이패스시킴으로써 식재된 식물의 뿌리 무름 또는 뿌리 썩음 현상을 방지할 수 있도록 하는 도심형 침투식 트리박스를 제공하려는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 빗물침투시설의 침투공 내에 삽입 설치되며 상, 하단이 개방된 관형으로 형성되며, 내주면에 상단이 넓고 하단이 좁게 형성되어 강우유출수를 안내하는 테이퍼부와, 상기 테이퍼부의 하단에 형성되는 걸림턱이 구비된 관형 본체와; 상기 관형 본체의 상단 개방부에 결합되며 강우유출수의 유입은 허용하고 토양이나 비교적 큰 협잡물의 유입을 불허하는 상단 캡과; 상기 관형 본체의 하단 개방부에 결합되며 강우유출수의 통과는 허용하고 지하로부터 토양의 역유입은 불허하는 하단 캡과; 상기 걸림턱에 걸려서 상기 관형 본체의 내부에 중단부에 고정 설치되며 중심에 밸브공이 구비된 밸브시트; 및 상기 관형 본체의 내부 하반부에 부력과 자중에 의하여 승강 가능하게 설치되며, 상기 밸브공을 개폐하는 부상식 밸브콘; 을 포함하여 구성되는 역류방지장치를 제공한다.

상기 상단 캡은 상기 관형 본체의 상단 개방부에 삽입되는 링 모양의 삽입부와, 상기 삽입부의 상부에 일체로 형성되며 관형 본체의 상단면에 걸리는 링 모양의 걸림부와, 상기 걸림부의 상면에 일체로 형성되는 차단판 및, 강우유출수가 유입되는 복수개의 유입공을 포함하여 구성된다.

상기 유입공은 상기 걸림부에 방사상으로 관통하도록 형성되어 강우유출수가 걸림부의 외주부로부터 유입되도록 구성된다.

상기 하단 캡은 상기 관형 본체의 하단 개방부에 삽입되는 평판 모양의 삽입부와, 상기 삽입부의 하부에 일체로 형성되어 관형 본체의 하단면에 걸리는 걸림부와, 상기 삽입부에 상하로 관통되게 형성되는 유출공을 포함하여 구성된다.

상기 부상식 밸브콘은 하단의 평면부와, 상기 평면부의 상부에 일체로 형성되는 반구형부로 구성되며, 중공형으로 형성된다.

상기 부상식 밸브콘의 외주면 상단 중앙에는 부상식 밸브콘이 밸브공에 원추형 가이드 콘이 형성된다.

상기 하단 캡의 상면과 부상식 밸브콘의 하면 사이에 구비되어 하단 캡의 상면과 부상식 밸브콘의 하면 사이에 틈새를 형성하기 위한 복수개의 틈새형성돌기가 더 포함되어 구성된다.

상기 틈새형성돌기는 상기 부상식 밸브콘의 하면에 하향 돌출 형성하거나, 상기 하단 캡의 상면에 상향 돌출 형성할 수 있다.

상기 관형 본체의 내주부에 구비되어 상기 부상식 밸브콘을 승상 안내하는 승강가이드가 더 포함되어 구성된다.

상기 승강가이드는 상기 하단 캡의 상면에 상향 돌출 형성하거나, 상기 관형 본체의 내주면에 일체로 형성할 수 있다.

또한 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 상면이 개방되고, 바닥에 상기 역류방지장치가 삽입 설치되는 복수개의 침투공이 형성되는 트리박스 본체와; 상기 트리박스 본체의 바닥에 적층되는 쇄석층과; 상기 쇄석층의 상부에 적층되는 식재토양층과; 상기 식재토양층의 상부에 적층되는 여재층; 및 상기 트리박스 본체의 상단 개방부에 복개되는 투수성 덮개; 를 포함하여 구성되는 도심형 침투식 트리박스를 제공한다.

상기 트리박스 본체의 일측 벽의 상단에 측면유입구가 형성된다.

상기 측면유입구에 설치되어 강우유출수 중의 협잡물이 트리박스 본체 내로 유입되지 않도록 하는 거름망이 더 포함되어 구성된다.

상기 트리박스 본체 내의 강우유출수를 우수관으로 바이패스시켜 트리박스 본체 내에 강우유출수가 장기간 체류하는 것을 방지하기 위한 바이패스수단을 더 포함하여 구성된다.

상기 바이패스수단은 상기 트리박스 본체의 일측 벽 하단에 형성되는 바이패스공과; 상기 쇄석층에 매설되며 주벽에 복수개의 투수공이 형성되고 일단이 상기 바이패스공에 연결되는 바이패스용 유공관과; 상기 바이패스공을 우수관에 연결하는 연결관을 포함하여 구성된다.

상기 바이패스공은 상기 트리박스 본체의 바닥보다 높고 쇄석층의 상단보다 낮은 위치에 형성된다.

상기 바이패스수단은 상기 트리박스 본체의 상층부의 강우유출수를 우수관으로 드레인시키기 위한 루프드레인관을 더 포함하여 구성된다.

상기 루프드레인관의 하단은 상기 바이패스용 유공관에 연결되고, 트리박스 본체의 상층부에 위치하도록 설치된다.

상기 루프드레인관의 상단에 복개되며 주벽에 복수개의 통수공이 형성된 루프캡을 더 포함하여 구성된다.

상기 트리박스 본체 주변의 건물 지붕과 옥상에서 유출되는 강우유출수를 상기 여재층으로 유입시키기 위한 옥상 강우유출수 유입수단을 더 포함하여 구성된다.

상기 옥상 강우유출수 유입수단은 상기 여재층에 수평으로 매설되어 일단이 상기 루프드레인과에 연결되는 옥상 강우유출수 유입용 유공관과, 상기 여재층을 수직으로 관통하여 상기 옥상 강우유출수 유입용 유공관의 타단에 하단이 연결되며 상방으로 연장되어 주벽의 지붕과 옥상에 연결되는 옥상 강우유출수 유입관을 포함하여 구성된다.

상기 옥상 강우유출수 유입용 유공관는 관벽 하부에만 투수공을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 역류방지장치에 의하면 관형 본체, 밸브시트, 부상식 밸브콘으로 구성되어 구조가 간단하면서도 부상식 밸브콘이 밸브시트의 밸브공을 개폐하는 반구형부를 구비하여, 페쇄 상태에서 밸브시트의 밸브공과 부상식 밸브콘의 반구형부가 선접촉하게 되어 기밀성을 향상시킬 수 있으면서도 부상식 밸브콘이 하강하는 개방시에는 부상식 밸브콘의 반구형부가 밸브시트의 밸브공으로부터 원활하게 이탈되어 개폐동작이 정확하고 원활하게 이루어지게 된다.

본 발명의 도심형 침투식 트리박스에 의하면 상면이 개방되고 바닥에 복수개의 침투공이 형성된 트리박스 본체, 트리박스 본체의 바닥에 적층되는 쇄석층, 쇄석층 상에 적층되는 식재토양층을 구비하고, 침투공에 역류방지장치를 삽입 설치한 것으로, 트리박스 본체로 유입되는 강우유출수로부터 비점오염물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 비점오염물질이 제거된 여과처리수를 침투공을 통해 지하로 침투시켜 지하수의 오염 없이 지하수를 확충할 수 있어 악화된 물순환과 물환경을 회복할 수 있다.

또한 본 발명의 도심형 침투식 트리박스에 의하면 트리박스 본체 내의 강우유출수의 수위 또는 지하수의 수위에 따라 침투공을 개폐하여 지하수의 역류를 차단할 수 있으며, 침투공이 차단되고 트리박스 본체 내부에 강우유출수가 체류하는 상태에서 지하수의 수위가 낮아지면 침투공이 개방되어 다시 트리박스 본체 내의 강우유출수가 여과처리되고 침투공을 통해 지하로 침투하게 되어 식재토양층에 식재된 식물의 뿌리 무름 또는 뿌리 썩음 현상이 발생하지 않게 된다.

또한 본 발명의 도심형 침투식 트리박스에 의하면 트리박스 본체 내의 강우유출수를 기존 우수관으로 바이패스시키기 위한 바이패스 수단을 구비하여 장기간에 걸쳐서 강우가 이어지더라도 트리박스 본체 내의 강우유출수의 수위를 신속하게 강하시킬 수 있어 지하수의 수위가 상승하지 않은 경우에는 여과처리수의 지하침투가 이루어지도록 함으로써 우수관을 통한 강우유출수의 방류량을 최소화하고 지하로 침투하는 침투량을 최대화하여 지하수를 효과적으로 확충할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 도심형 침투식 트리박스에 의하면 빗물침투시설이 예기치 못한 지하수의 수위 상승으로 본래의 목적인 빗물침투 기능을 발휘할 수 없더라도 여재와 식재토양을 통하여 여과된 후 기존 우수관으로 방류될 수 있도록 함으로써 지하수 함양과 비점오염물질 저감을 동시에 수행할 수 있는 이중목적의 시설로서 활용할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 도심형 침투식 트리박스에 의하면 트리박스 뿐만 아니라 침투도랑 등 다양한 종류의 빗물침투시설에도 적용할 수 있어 저영향개발 기법 설치를 위한 활용성을 높일 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 역류방지장치의 바람직한 제1 실시예를 보인 것으로,
도 1은 역류방지장치의 분해 사시도,
도 2는 역류방지장치의 사시도,
도 3은 유로가 개방된 상태를 보인 종단면도,
도 4는 유로가 차단된 역류방지 작동 상태를 보인 종단면도,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 역류방지장치의 바람직한 제2 실시예를 보인 것으로,
도 5는 역류방지장치의 분해 사시도,
도 6은 유로가 개방된 상태를 보인 종단면도,
도 7은 유로가 차단된 역류방지 작동 상태를 보인 종단면도,
도 8 내지 도 13은 본 발명에 의한 도심형 침투식 트리박스의 바람직한 제1 실시예를 보인 것으로,
도 8은 분해 사시도,
도 9는 사시도,
도 10은 복수개의 트리박스를 우수관에 연결한 상태를 보인 평면 배치도,
도 11은 우수관과의 연결 설치 상태를 보인 횡단면도,
도 12는 지하 침투 상태를 보인 종단면도,
도 13은 역류 차단 및 바이패스 상태를 보인 종단면도,
도 14 내지 도 16은 본 발명에 의한 도심형 침투식 트리박스의 바람직한 제2 실시예를 보인 것으로,
도 14는 분해 사시도,
도 15는 사시도,
도 16은 설치 상태를 보인 종단면도,
도 17 내지 도 19는 본 발명에 의한 도심형 침투식 트리박스의 바람직한 제3 실시예를 보인 것으로,
도 17은 사시도,
도 18은 부분 사시도,
도 19는 종단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 역류방지장치 및 이를 적용한 저영향 개발 기법 시설을 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예에 따라서 상세히 설명한다. 이하 설명은 본원 발명을 트리 박스에 적용한 것을 예시로 하여 설명하고 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며 다양한 시설에 적용될 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 역류방지장치의 바람직한 제1 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 역류방지장치는 빗물침투시설의 침투공 내에 삽입 설치되며 상, 하단이 개방된 관형 본체(110)와 상기 관형 본체(110)의 상단 개방부에 결합되며 강우유출수의 유입은 허용하고 토양이나 비교적 큰 협잡물의 유입을 불허하는 상단 캡(120)과 상기 관형 본체(110)의 하단 개방부에 결합되며 강우유출수의 통과는 허용하고 지하로부터 토양의 역유입은 불허하는 하단 캡(130)과 상기 관형 본체(110)의 내부에 중단부에 고정 설치되며 중심에 밸브공(141)이 구비된 밸브시트(140) 및 상기 관형 본체(110)의 내부 하반부에 승강 가능하게 설치되며, 상기 밸브공(141)을 개폐하는 부상식 밸브콘(150)을 포함하여 구성된다.

상기 관형 본체(110)는 원통형으로 형성하는 것이 바람직하나, 역류방지장치가 적용되는 시설물의 형태에 따라서는 사각통형으로 형성할 수도 있으며, 상기 관형 본체(110)를 사각통형으로 형성하더라도 밸브공(141)은 원형으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 관형 본체(110)의 내주면에는 상단이 넓고 하단이 좁게 형성되어 강우유출수를 안내하는 테이퍼부(111)가 형성된다.

상기 테이퍼부(111)의 하단에는 상기 밸브시트(140)의 상면이 걸리는 걸림턱(112)이 형성된다.

상기 상단 캡(120)은 상기 관형 본체(110)의 상단 개방부에 삽입되는 링 모양의 삽입부(121)와, 상기 삽입부(121)의 상부에 일체로 형성되며 관형 본체(110)의 상단면에 걸리는 링 모양의 걸림부(122)와, 상기 걸림부(122)의 상면에 일체로 형성되는 차단판(123) 및, 강우유출수가 유입되는 복수개의 유입공(124)을 포함하여 구성된다.

상기 걸림부(122)의 외주면은 관형 본체(110)의 외주면에 일치하도록 형성하여 침투식 트리박스 또는 침투도랑 등의 침투공 내에 설치하였을 때 틈새가 생기지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 유입공(124)은 상기 차단판(123)에 상하로 관통하도록 형성할 수도 있으나, 이 경우 침투식 트리박스 또는 침투도랑 등의 침투공에 설치하였을 때 강우유출수와 함께 토양이 혼입되기 쉬우므로 상기 걸림부(122)에 방사상(放射狀)으로 관통하도록 형성하여 강우유출수가 걸림부(122)의 외주부로부터 유입되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 하단 캡(130)은 상기 관형 본체(110)의 하단 개방부에 삽입되는 평판 모양의 삽입부(131)와, 상기 삽입부(131)의 하부에 일체로 형성되어 관형 본체(110)의 하단면에 걸리는 걸림부(132)와, 상기 삽입부(131)에 상하로 관통되게 형성되는 유출공(133)을 포함하여 구성된다.

상기 밸브시트(140)는 관형 본체(110)의 링(Ring) 모양의 판체로 형성되며, 상기 부상식 밸브콘(150)과의 기밀성을 높이기 위하여 고무재질 또는 연질 합성수지 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 밸브시트(140)는 관형 본체(110)의 내주면에 억지끼움식으로 삽입하여 임의로 이탈되지 않도록 할 수 있다.

상기 부상식 밸브콘(150)은 하단의 평면부(151)와, 상기 평면부(151)의 상부에 일체로 형성되는 반구형부(152)로 구성되며, 충분한 부력을 얻을 수 있도록 중공형(中空形)으로 형성하는 것이 바람직하다.

실험 결과를 참고하면, 부상식 밸브콘(150)을 원통 모양으로 형성한 경우에는 밸브시트(140)와 부상식 밸브콘(150)이 면접촉하면서 기밀성이 저하되어 부적합하였으며, 부상식 밸브콘(150)을 원뿔 모양으로 형성한 경우에는 부상식 밸브콘(150)이 부력에 의하여 상승하여 밸브공(141)을 폐쇄할 때 빗면이 밸브시트(140)의 밸브공(141)에 강하게 압입되어 기밀성이 양호하게 되지만 추후 부력이 저하되어 부상식 밸브콘(150)이 하강하여야 할 때 밸브공(141)로부터 이탈되지 않을 염려가 있어 부적합하였다.

반면, 부상식 밸브콘(150)을 공 모양으로 형성한 경우에는 반구형부(152)의 외주면과 밸브공(141)의 하단 내주연부가 선형 접촉함과 아울러 외주면 상단 중앙부가 밸브공(141)에 삽입되므로 기밀성이 양호하면서도 추후 부력이 저하되어 부상식 밸브콘(150)이 하강하여야 할 때 밸브공(141)로부터 쉽게 이탈되면서 밸브공(141)을 개방할 수 있게 됨을 확인할 수 있었다.

따라서 상기 부상식 밸브콘(150)은 상기 밸브시트(140)의 밸브공(141)에 대한 기밀성을 향상시킬 수 있으면서도 밸브공(141)로부터의 하향 이탈이 원활하게 이루어지도록 외주면을 구면(球面)으로 형성하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게 상기 구면을 반구형태로 하여 볼록한 부분이 윗방향을 하도록 할 수 있다. 이와 같은 형상은 동일한 기능을 가지면서도 상기 본체의 높이를 줄일 수 있어 더욱 효과적이라고 할 수 있다.

상기 부상식 밸브콘(150)의 외주면 상단 중앙에는 부상식 밸브콘(150)이 밸브공(141)에 원추형 가이드 콘(Guide cone)(153)이 형성된다.

상기 가이드 콘(153)은 부상식 밸브콘(150)이 수직을 유지하지 못하고 기울어져 부상식 밸브콘(150)의 수직축과 밸브공(141)의 수직축이 일치하지 않을 경우 부상식 밸브콘(150)의 수직축이 밸브공(141)의 수직축에 일치하도록 안내하기 위한 것이다.

또한 상기 부상식 밸브콘(150)이 부력을 받지 않아 하강한 경우, 부상식 밸브콘(150)의 하단의 평면부(151)가 하단 캡(130)의 상면에 밀착되지 않고 틈새(C)가 생기도록 하기 위한 복수개의 틈새형성돌기(160)가 더 포함된다.

상기 틈새형성돌기(160)는 하단 평면부(151)의 가장자리를 따라 등각도 간격으로 형성된다.

도시예에서는 틈새형성돌기(160)가 부상식 밸브콘(150)의 하면에 돌출 형성하고 있으나, 상기 하단 캡(130)의 상면에 돌출 형성할 수도 있으며, 이에 대한 도시 및 설명은 생략한다.

또한 상기 부상식 밸브콘(150)이 수직으로 승강할 수 있도록 하는 복수개의 승강가이드(170)를 더 포함한다.

본 실시예에서는 상기 승강가이드(170)가 상기 하부 캡(130)의 상면에 일체로 돌출 형성된다.

상기 승강가이드(170)의 내측면은 부상식 밸브콘(150)의 평면부(151)의 외주면에 대응하는 원주면으로 형성하여 부상식 밸브콘(150)을 승강 작동이 원활하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 실시예에 따른 역류방지장치의 작용을 설명한다.

본 실시예에 따른 역류방지장치(100)는 침투식 트리박스 또는 침투도랑 등의 빗물침투시설의 침투공(H)에 설치되는 것으로, 관형 본체(110)의 내부에 강우유출수가 유입되지 않고 지하수의 수위가 하부 캡(130)의 상면보다 낮은 상태에서는 부상식 밸브콘(150)이 자중에 의하여 하강하고, 밸브시트(120)의 밸브공(121)이 개방된 상태를 유지한다(도 3 참조).

아울러 부상식 밸브콘(150)의 하단에 구비된 틈새형성돌기(160)의 하단이 하단 캡(130)의 상면에 안착되어 부상식 밸브콘(150)의 평면부(151)의 하면과 하단 캡(130)의 상면 사이에는 틈새(C)가 형성된다.

빗물침투시설의 침투공(H)의 상측에서 역류방지장치(100)의 상단으로 유동하는 강우유출수는 상부 캡(120)의 상면이 차단판(123)에 의하여 차단되어 있으므로 걸림부(122)의 외주부로부터 유입공(124)을 통해 유입된다.

유입공(124)으로 유입된 강우유출수는 관형 본체(110)의 내부와 개방되어 있는 밸브공(121)을 통해 관형 본체(110)의 하단부로 하향 유동하게 된다.

관형 본체(110)의 하단부로 유동한 강우유출수는 틈새형성돌기(160)에 의하여 하부 캡(130)의 삽입부(131) 상면과 부상식 밸브콘(150)의 평면부(151) 하면 사이에 형성된 틈새(C)로 유동하게 된다.

삽입부(131)의 상면과 평면부(151)의 하면 사이의 틈새(C)로 유동한 강우유출수는 삽입부(131)에 형성된 유출공(133)을 통해 침투공(H)의 하단으로 유출되고, 침투공(H)의 하단에서 지하로 침투하게 된다.

지하수의 수위가 하단 캡(130)의 상면보다 높게 상승하게 되면, 하단 캡(130)의 유출공(133)이 지하수에 의하여 폐쇄되므로 관형 본체(110)의 내부로 유입되는 강우유출수가 유출공(133)을 통하여 유출되지 못하고, 관형 본체(110)의 내부에 차오르게 된다.

관형 본체(110) 내의 수위가 상승하게 되면, 부상식 밸브콘(150)이 부력에 의하여 상승하게 되고, 부상식 밸브콘(150)의 반구형부(152)가 밸브시트(140)의 밸브공(141)을 폐쇄하게 된다.

이때, 반구형부(152)의 외주면과 밸브공(141)의 하단 내주연부가 선형 접촉함과 아울러 외주면 상단 중앙부가 밸브공(141)에 삽입되므로 밸브공(141)이 기밀하게 폐쇄된다.

밸브공(141)이 폐쇄된 상태에서 유입공(124)을 통해 관형 본체(110) 내로 유입되는 강우유출수는 하향 유동하지 못하고 관형 본체(110) 내에 차오르게 된다.

관형 본체(110) 내의 강우유출수의 수위가 상단 캡(120)의 유입공(124)보다 높게 상승하게 되면, 유입공(124)을 통한 강우유출수의 유입은 이루어지지 않게 된다.

또한 밸브공(141)이 부상식 밸브콘(150)에 의하여 폐쇄된 상태에서 지하수위가 더 상승하더라도 관형 본체(110) 내의 지하수의 수위는 밸브시트(140)의 하면보다 상부로 상승하지 않게 된다.

또한 강우유출수가 유입되지 않더라도 지하수의 수위가 하단 캡(130)의 상면보다 높게 상승하면, 지하수가 하단 캡(130)의 유출공(133)을 통해 관형 본체(110)의 내부로 역류하게 되는데 이 경우에도 관형 본체(110)에 유입된 지하수에 의하여 부력을 받은 부상식 밸브콘(150)이 부상하여 밸브공(141)을 폐쇄하게 된다(도 4 참조).

따라서 지하수가 밸브시트(140)의 하면보다 상부로 역류하는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 역류방지장치(100)를 침투식 트리박스의 침투공에 설치한 경우, 강우유출수를 침투식 트리박스의 식재토양층에 의하여 여과한 후 지하로 침투되게 함으로써 지하수를 함양할 수 있게 된다.

또한 지하수의 수위가 상승하더라도 지하수가 관형 본체(110)를 통해 역류하여 트리박스 내부로 유입되는 일이 없게 되어 트리박스에 식재된 식물의 뿌리가 장시간 지하수에 잠김에 따른 뿌리 썩음 현상을 방지할 수 있으며, 지하로부터 악취가 역류하는 것을 방지할 수 있게 된다.

지하수의 수위가 하단 캡(130)의 상면보다 낮은 높이로 하강하게 되면, 부상식 밸브콘(150)에 작용하는 부력이 감소하고, 부상식 밸브콘(150)은 자중에 의하여 하강하면서 밸브공(141)을 개방하게 된다.

여기서 부상식 밸브콘(150)이 밸브공(141)을 폐쇄한 상태에서는 반구형부(152)의 외주면과 밸브공(141)의 하단 내주연부가 선형 접촉함과 아울러 외주면 상단 중앙부가 밸브공(141)에 삽입된 상태이므로 부상식 밸브콘(150)이 밸브공(141)로부터 쉽게 이탈하면서 밸브공(141)을 개방할 수 있게 된다.

또한 부상식 밸브콘(150)이 승강하는 과정에서 승강가이드(170)에 의하여 안내되므로 부상식 밸브콘(150)이 기울어져서 밸브공(141)의 중심축과 부상식 밸브콘(150)의 중심축이 어긋나는 일이 없게 되어 부상식 밸브콘(150)의 승강 작동이 원활하고 정확하게 이루어지게 된다.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 역류방지장치의 바람직한 제2 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 역류방지장치는 부상식 밸브콘(150)을 승강 안내하는 승강가이드(170)가 관형 본체(110)의 하반부 내주면에 일체로 형성된 것이며, 여타 구성은 상술한 제1 실시 에와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

도 8 내지 도 13은 본 발명에 의한 도심형 침투식 트리박스의 바람직한 제1 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)는 상면이 개방되고, 일측 벽의 상단에 각각 측면유입구(211)가 형성되며, 바닥에 상기 역류방지장치(100)가 삽입 설치되는 복수개의 침투공(212)이 형성되는 트리박스 본체(210)와; 상기 트리박스 본체(210)의 바닥에 적층되는 쇄석층(220)과; 상기 쇄석층(220)의 상부에 적층되는 식재토양층(230)과; 상기 식재토양층(230)의 상부에 적층되는 여재층(240); 및 상기 트리박스 본체(210)의 상단 개방부에 복개되는 투수성 덮개(250);를 포함하여 구성된다.

상기 측면유입구(211)를 구비하지 않더라도 트리박스 본체(210)의 상단 개방부에 복개되는 투수성 덮개(250)를 통하여 강우유출수가 트리박스 본체(210) 내로 유입될 수 있으나, 지표면을 따라 흐르는 강우유출수의 효과적인 수집을 위하여 측면유입구(211)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 트리박스 본체(210)는 큰크리트로 구성하거나 나무로 구성할 수 있다. 상기 트리박스 본체(210)의 상단 가장자리에는 상기 투수성 덮개(250)가 안착되는 단턱부(213)가 형성된다.

상기 측면유입구(211)가 형성되는 일측 벽은 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 기존의 우수관(P)을 향하는 방향으로 설치된다.

상기 측면유입구(211)에는 강우유출수 중의 협잡물이 트리박스 본체(210) 내로 유입되지 않도록 하기 위한 거름망(214)이 설치된다.

도시예에서는 상기 침투공(212)에 삽입 설치되는 역류방지장치(100)로서 상술한 제1 실시예에 따른 역류방지장치(도 1 내지 도 4 참조)가 적용된 예를 들었으나, 제2 실시예에 따른 역류방지장치(도 5 내지 도 7 참조)를 사용할 수도 있다.

상기 쇄석층(220)은 강우유출수의 투수가 원활하게 이루어지도록 함과 아울러 그 상층에 적층되는 식재토양층(230)과 여재층(240)의 유실을 방지하고 또 하나의 여재로서의 기능을 수행하게 되는 것이다.

상기 식재토양층(230)은 식물을 식재하기 위한 것으로 일반적인 토양 또는 인공토양을 사용할 수 있다. 상기 식재토양층(230)은 식물 식재 외에 여재로서의 기능을 수행하게 되는 것이다.

상기 여재층(240)은 통상적인 모래, 자갈 등을 사용할 수도 있으나, 흡착성이 우수한 우드칩(Wood Chip)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 투수성 덮개(250)는 강우유출수 중의 협잡물을 차단하기 위한 것으로, 통상적인 격자살이 구비된 스틸 그레이팅(Steel Grating)을 사용할 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)의 작용을 설명한다.

본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)는 도로 변, 공원, 주차장, 광장, 운동장 등에 설치할 수 있다.

일반적으로 차도의 지하에는 우수관(P)이 매설되어 있고, 차도와 보도 사이에는 1m 폭의 식수대가 조성되는바, 본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)는 식수대에 설치할 수 있다(도 10 및 도 11 참조).

본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)를 설치함에 있어서는 식수대에 형성한 터파기 홈에 트리박스 본체(210)를 매설하되, 트리박스 본체(210)의 상단부가 일부 노출되도록 한다.

이때 차도는 종구배와 횡구배를 가지고 있어 차도측 강우유출수는 차도의 종구배에 의하여 길이방향으로 흐르게 됨과 아울러 횡구배에 의하여 차도 중앙선에서 보도 쪽으로 흐르게 되므로 도심형 침투식 트리박스(200)는 측면유입구(211)가 차도 쪽을 향하하도록 설치한다. 또한 보도는 차도 쪽을 향하는 횡구배를 가지고 있어 보도측 강우유출수는 차도 쪽으로 흐르게 된다.

강우수가 트리박스 본체(210)의 상단 개방부를 복개하는 투수성 덮개(250)를 통해 유입됨과 아울러 차도와 보도측 강우유출수가 종구배와 횡구배를 타고 유동하여 트리박스 본체(210)의 측면유입구(211)를 통해 유입된다.

트리박스 본체(210)로 유입된 강우수와 강우유출수는 여재층(240)과 식재토양층(230) 및 쇄석층(220)을 투과하여 트리박스 본체(210)의 바닥측으로 하향유동하게 된다. 이때 강우수와 강우유출수는 여재층(240)에 의하여 비점오염물질이 제거되는 여과처리 과정을 거치게 됨과 아울러 식재토양층(230)과 쇄석층(220)을 투과하는 과정에서 또 다시 여과처리된다.

따라서 비점오염물질이 충분히 제거된 여과처리수는 트리박스 본체(210)의 바닥에 형성된 침투공(212)을 통하여 지하로 침투하여 지하수를 조성하게 된다. 이 때 역류방지장치(100)는 부상식 밸브콘(150)이 하강하여 밸브공(141)이 개방된 상태이므로 여과처리수의 지하 침투가 이루어지게 된다(도 3 및 도 12 참조).

또한 초기 강우시에는 트리박스 본체(210) 내에 강우유출수가 체류하지 않고 지하로 침투하므로 식물이 식재된 식재토양층(230)이 적정한 수분을 포함하게 되어 식물의 뿌리 썩음 현상이 일어나지 않게 된다.

강우량이 적은 초기 강우시에는 트리박스 본체(210)로 유입되는 강우유출수의 유량과 침투공(212)을 통해 지하로 침투하는 여과처리수의 유량이 균형을 이루게 되어 트리박스 본체(210) 내의 수위가 상승하지 않게 되고, 역류방지장치(100) 내의 수위도 낮은 상태이므로 부상식 밸브콘(150)이 하강하여 밸브공(141)을 개방한 상태를 유지하게 된다.

강우량이 많은 중기 이후 강우시 침투공(212)을 통해 지하로 침투되는 여과처리수의 유량보다 트리박스 본체(210) 내로 유입되는 강우유출수의 유량이 많아지게 되어 트리박스 본체(210) 내의 수위가 상승하게 되고, 역류방지장치(100) 내의 수위도 상승하게 되어 부상식 밸브콘(150)이 부력을 받아 상승하여 밸브공(141)을 폐쇄하게 된다. 이에 따라 침투공(212)을 통하여 지하수와 냄새가 트리박스 본체(210) 내로 역류하는 것을 차단하게 된다(도 4 및 도 13 참조).

또한 트리박스 본체(210) 내로 유입되는 강우유출수의 유량과 무관하게 지하수의 수위가 트리박스 본체(210)의 바닥보다 높게 상승하는 경우, 지하수가 침투공(212)을 통해 역류하게 되는데 이때 상술한 바와 같이 역류방지장치(100)의 부상식 밸브콘(150)이 부력을 받아 상승하면서 밸브공(141)을 폐쇄하게 되므로 지하수가 트리박스 본체(210)의 내부로 역류하는 것을 차단하게 된다.

여기서 역류방지장치(100)의 작동은 상술한 바와 같으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

강우가 잦아지거나 강우가 멈춰 트리박스 본체(210) 내로 유입되는 강우유출수의 유량이 감소하여 트리박스 본체(210) 내의 강우유출수의 수위가 하강하거나 지하수의 수위가 하강하게 되면, 역류방지장치(100) 내의 수위가 낮아지고, 부상식 밸브콘(150)에 작용하는 부력이 감소하게 되어 부상식 밸브콘(150)이 자중에 의하여 하강하여 밸브공(141)을 개방하여 트리박스 본체(210) 내의 강우유출수가 여재(240)에 의하여 여과처리되고 식재토양층(230)과 쇄석층(220)을 투과하여 역류방지장치(100)와 침투공(212)을 통하여 지하로 침투하게 된다.

따라서 강우가 장기간에 걸쳐서 지속되지 않는 한 트리박스 본체(210) 내의 강우유출수가 장기간 체류하지 않고 지하로 침투하게 되므로 식재토양층(230)에 식재된 식물의 뿌리 무름 또는 뿌리 썩음 현상이 발생하지 않게 된다.

상술한 구성만으로는 강우가 장기간에 걸쳐서 지속되는 경우 또는 강우와 무관하게 지하수의 수위가 하강하지 않고 상승한 상태로 지속되는 경우, 트리박스 본체(210) 내에 강우유출수가 계속하여 체류하게 되며, 이에 따라 식물이 식재된 식재토양층(230)이 과도한 수분을 포함하게 되고 식물의 뿌리는 장기간 물에 젖은 상태로 되면서 뿌리 무름과 뿌리 썩음 현상을 초래하게 될 염려가 있다.

따라서 본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)는 트리박스 본체(210) 내의 강우유출수를 우수관(P)으로 바이패스시켜 트리박스 본체(210) 내에 강우유출수가 장기간 체류하는 것을 방지하기 위한 바이패스수단(300)을 더 포함한다.

상기 바이패스수단(300)은 상기 트리박스 본체(210)의 일측 벽 하단에 형성되는 바이패스공(310)과; 상기 쇄석층(220)에 매설되며 주벽에 복수개의 투수공(321)이 형성되고 일단이 상기 바이패스공(310)에 연결되는 바이패스용 유공관(320)과; 상기 바이패스공(310)을 우수관(P)에 연결하는 연결관(330)을 포함하여 구성된다.

상기 바이패스용 유공관(320)과 연결관(330)은 콘크리트로 성형하거나 합성수지로 성형할 수 있다.

상기 바이패스공(310)은 상기 트리박스 본체(210)의 바닥보다 높고 쇄석층(220)의 상단보다 낮은 위치에 형성하는 것이 바람직하다.

이는 바이패스공(310)을 트리박스 본체(210)의 바닥과 같은 높이로 형성하는 경우, 트리박스 본체(210) 내의 수위가 낮은 경우에도 강우유출수가 바이패스공(310)을 통해 바이패스되어 지하로 침투되는 유량이 감소하는 것을 방지하기 위함이다.

강우량이 많은 중기 이후 강우시 트리박스 본체(210) 내에 유입되어 수위가 상승한 강우유출수가 바이패스용 유공관(320)의 주벽에 형성된 복수개의 투수공(321)을 통해 바이패스용 유공관(320)의 내부로 유입되어 바이패스용 유공관(320)의 내부를 통해 바이패스공(310) 측으로 유동하게 되고, 바이패스공(310)에 연결된 연결관(330)을 통해 우수관(P)으로 바이패스되어 트리박스 본체(210) 내의 강우유출수의 수위를 신속하게 강하시킬 수 있게 된다. 따라서 우수관을 통한 강우유출수의 방류량을 최소화하고 지하로 침투하는 침투량을 최대화하여 지하수를 효과적으로 확충할 수 있게 된다.

트리박스 본체(210) 내의 수위가 강하하면 역류방지장치(100)의 부상식 밸브콘(150)이 자중에 의하여 하강하여 밸브공(141)을 개방하게 되므로 여과처리수의 정상적인 지하 침투가 이루어지게 된다.

또한 상기 바이패스수단(300)은 상기 트리박스 본체(210)의 상층부의 강우유출수를 우수관(P)으로 드레인시키기 위한 루프드레인관(340)을 더 포함한다.

상기 루프드레인관(340)의 하단은 상기 바이패스용 유공관(320)에 연결되고, 상단은 트리박스 본체(210)의 상층부에 위치하도록 설치된다.

본 실시예에서 루프드레인관(340)의 하단은 바이패스용 유공관(320)의 상류 측, 즉 바이패스공(310)의 반대 측에 연결한 예를 보인 것이다.

상기 루프드레인관(340)의 상단에는 협잡물이 혼입되는 것을 차단하기 위한 루프캡(341)이 복개된다. 상기 루프캡(341)의 주벽에는 복수개의 통수공(342)이 형성된다.

상기 루프드레인관(340)은 트리박스 본체(210) 내로 유입되는 강우유출수의 유량이 과도하게 증가하여 여재층(240)보다 높게 상승한 경우, 여재층(240)의 상부의 강우유출수를 바이패스용 유공관(320)과 연결관(330)을 통해 우수관(P)으로 드레인시킴으로써 트리박스 본체(210)의 하부에서 강우유출수를 우수관(P)으로 바이패스시키는 바이패스용 유공관(320)과 함께 트리박스 본체(210) 내의 강우유출수의 수위를 신속하게 강하시킬 수 있게 된다.

따라서 트리박스 본체(210) 내의 식재토양층(230)이 과도한 수분을 포함하지 않고 항상 적정한 수분을 포함하게 되므로 식재토양층(230)에 식재된 식물의 뿌리 무름 및 뿌리 썩음 현상을 방지할 수 있게 된다.

도 14 내지 도 16은 본 발명에 의한 도심형 침투식 트리박스의 바람직한 제2 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)는 상술한 제1 실시예에 비하여 대규모로 구성한 것으로, 트리박스 본체(210)의 상단에 펜스(400)를 설치한 것이다.

또한 본 실시예에서는 루프드레인관(340)의 하단을 바이패스용 유공관(320)의 하류 측, 측 바이패스공(310) 측 단부에 연결함으로써 바이패스용 유공관(320)의 부하를 저감시키고, 강우유출수의 바이패스 및 드레인이 원활하게 이루어지도록 한 것이다.

즉, 상술한 제1 실시예에서는 루프드레인관(340)의 하단이 바이패스용 유공관(320)의 상류 측, 즉 바이패스공(310)의 반대 측 단부에 연결하고 있는바, 이 경우 루프드레인관(340)을 따라 드레인되는 강우유출수가 일단 바이패스용 유공관(320)의 내부로 유입되어 바이패스용 유공관(320)의 투수공(321)을 통해 유입된 강우유출수와 합류하여 바이패스용 유공관(320)을 통해 바이패스공(310) 측으로 유동하게 되므로 바이패스용 유공관(320)의 부하가 증가하게 되고, 이에 따라 바이패스용 유공관(320)의 관경을 크게 할 필요가 있다.

바이패스용 유공관(320)의 관경을 크게 하면, 트리박스 본체(210)를 포함하는 도심형 침투식 트리박스(200)의 전체 높이가 높아지게 되어 식수대에 설치하는 데에 제약이 뒤따를 수 있다.

이에 대하여 본 실시예에 따른 루프드레인관(340)의 하단을 바이패스용 유공관(320)의 하류 측, 즉 바이패스공(310) 측 단부에 연결한 것이므로 루프드레인관(340)을 통해 드레인되는 강우유출수와 바이패스용 유공관(320)을 통해 바이패스되는 강우유출수가 바이패스공(310)에 이르러서 합류하게 되므로 바이패스용 유공관(320)의 부하가 저감되어 바이패스용 유공관(320)의 관경을 크게 할 필요가 없고, 바이패스공(310)과 연결관(330)의 관경만 크게 하면 되므로 트리박스 본체(210)를 포함하는 도심형 침투식 트리박스(200)의 전체 높이를 높게 할 필요가 없어 식수대에 설치하는 데에 제약을 받지 않게 된다.

본 실시에의 여타 구성은 상술한 제1 실시예의 도심형 침투식 트리박스(200)와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

도 17 내지 도 19는 본 발명에 의한 도심형 침투식 트리박스의 바람직한 제3 실시예를 보인 것이다.

강우유출수는 도로를 통하여 유출되는 유량도 상당한 수량을 가지지만 건물의 지붕, 옥상 등에서 유출되는 강우유출수(이하, '옥상 강우유출수'라 한다.)의 유량도 상당한 용량을 가진다. 본 실시예는 트리박스 본체(210)의 주변 지붕과 옥상에서 유출되는 강우유출수를 유입시켜 여과처리한 후 지하에 침투시킴으로써 보다 많은 양의 지하수를 확충할 수 있는 옥상 강우유출수 유입수단(500)을 더 구비한 것이며, 여타 구성은 상술한 실시예와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

상기 옥상 강우유출수 유입수단(500)은 상기 여재층(240)에 수평으로 매설되어 일단이 상기 루프드레인과(340)에 연결되는 옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)과, 상기 여재층(240)을 수직으로 관통하여 상기 옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)의 타단에 하단이 연결되며 상방으로 연장되어 주벽의 지붕과 옥상에 연결되는 옥상 강우유출수 유입관(520)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에 따른 도심형 침투식 트리박스(200)는 주벽의 지붕과 옥상에서 유출되는 옥상 강우유출수가 옥상 강우유출수 유입관(520)을 통해 유입되며, 여재층(240)에 매설된 옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)으로 유입되고, 옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)의 관벽에 형성된 투수공(511)을 통해 여재층(240)으로 유입된다.

여재층(240)으로 유입된 옥상 강우유출수는 여재층(240)에 의하여 비점오염물질이 제거되는 여과처리 과정을 거치게 됨과 아울러 식재토양층(230)과 쇄석층(220)을 투과하는 과정에서 또 다시 여과처리되어 침투공(212)을 통해 지하로 침투하게 된다.

한편, 상기 옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)는 관벽 전체에 투수공(511)이 형성된 것을 사용할 수도 있으나, 관벽 하부에만 투수공(511)이 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 옥상 강우유출수의 유입수량이 적은 초기 강우시에는 측면유입구(211)을 통해 트리박스(200)로 유입되는 강우유출수의 수량이 적어 여재층(240)과 식재토양층(230)과 쇄석층(220)에 의한 여과용량에 여유가 있으므로 옥상 강우유출수 유입관(520)을 통해 유입되는 옥상 강우유출수가 여재층(240)으로 유입되더라도 강우유출수의 여과처리에 지장을 주지 않으므로 투수공(511)이 옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)의 관벽 전체에 형성된 경우와 관벽 하부에만 형성한 경우에서 차이를 보이지 않는다.

그러나 유입수량이 많은 중기 이후 강우시에는 측면유입구(211)을 통해 유입되는 강우유출수의 수량만으로도 트리박스(200) 내의 수량이 포화상태이므로 옥상 강우유출수 유입관(520)을 통해 유입된 옥상 강우유출수가 여재층(240)으로 유입되지 않고 루프드레인관(340)과 연결관(330)을 통해 신속히 배출되도록 할 필요가 있는바,

옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)의 관벽 전체에 투수공(511)이 형성된 경우에는 측면유입구(211)을 통해 유입되는 강우유출수만으로도 트리박스(200) 내의 수량이 포화상태인 상황에서 많은 양의 옥상 강우유출수가 투수공(511)을 통해 여재층(240)로 유입되기 때문에 옥상 강우유출수의 신속한 배출이 이루어지지 않고 트리박스(200)의 부하를 가중시키게 되는 단점을 드러내게 된다.

이에 대하여 옥상 강우유출수 유입용 유공관(510)의 관벽 하부에만 투수공(511)을 형성한 경우에는 투수공(511)을 통해 여재층(240)으로 유입되는 옥상 강우유출수의 수량이 적고 대부분의 옥상 강우유출수가 루프드레인관(340)과 연결관(330)을 통해 신속하게 배출되므로 측면유입구(211)을 통해 유입되는 강우유출수만으로도 포화상태에 있는 트리박스(200)의 부하를 가중시키지 않게 되는 효과가 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 역류방지장치
110 : 관형 본체
111 : 테이퍼부
112 : 걸림턱
120 : 상단 캡
121 : 삽입부
122 : 걸림부
123 : 차단판
124 : 유입공
130 : 하단 캡
131 : 삽입부
132 : 걸림부
133 : 유출공
140 : 밸브시트
141 : 밸브공
150 : 부상식 밸브콘
151 : 평면부
152 : 반구형부
153 : 가이드 콘
160 : 틈새형성돌기
170 : 승강가이드
200 : 도심형 침투식 트리박스
210 : 트리박스 본체
211 : 측면유입구
212 : 침투공
213 : 단턱부
214 : 거름망
220 : 쇄석층
230 : 식재토양층
240 : 여재층
250 : 투수성 덮개
300 : 바이패스수단
310 : 바이패스공
320 : 바이패스용 유공관
321 : 투수공
330 : 연결관
340 : 루프드레인관
341 : 루프 캡
342 : 통수공
400 : 펜스
500 : 옥상 강우유출수 유입수단
510 : 옥상 강우유출수 유입용 유공관
511 : 투수공
520 : 옥상 강우유출수 유입관
P : 우수관

Claims (20)

1. 상면이 개방되고, 바닥에 지하수 역류방지장치가 삽입 설치되는 복수개의 침투공이 형성되는 트리박스 본체;
   상기 트리박스 본체의 바닥에 적층되는 쇄석층;
   상기 쇄석층의 상부에 적층되는 식재토양층과;
   상기 식재토양층의 상부에 적층되어 비점오염물질을 여과하는 여재층; 및
   상기 트리박스 본체의 상단 개방부에 복개되는 투수성 덮개를 포함하되,
   상기 지하수 역류방지장치는 빗물침투시설의 침투공 내에 삽입 설치되며 상, 하단이 개방된 관형으로 형성된 관형 본체와;
   상기 관형 본체의 상단 개방부에 결합되며 강우유출수의 유입은 허용하고 토양이나 비교적 큰 협잡물의 유입을 불허하는 상단 캡과;
   상기 관형 본체의 하단 개방부에 결합되며 강우유출수의 통과는 허용하고 지하로부터 토양의 역유입은 불허하는 하단 캡과;
   상기 관형 본체의 내부에 부력과 자중에 의하여 승강 가능하게 설치되며, 상승시 지하수의 유입을 차단하는 부상식 밸브콘을 포함하는 것을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 관형 본체에는 걸림턱이 구비되고,
   상기 걸림턱에 걸려서 상기 관형 본체의 내부에 고정 설치되며 중심에 밸브공이 구비된 밸브시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 관형 본체는 내주면에 상단이 넓고 하단이 좁게 형성되어 강우유출수를 안내하는 테이퍼부를 가지고,
   상기 걸림턱은 상기 테이퍼부의 하단에 형성되는 것을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 상단 캡은 상기 관형 본체의 상단 개방부에 삽입되는 링 모양의 삽입부와, 상기 삽입부의 상부에 일체로 형성되며 관형 본체의 상단면에 걸리는 링 모양의 걸림부와, 상기 걸림부의 상면에 일체로 형성되는 차단판 및, 강우유출수가 유입되는 복수개의 유입공을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
5. 제4 항에 있어서,
   상기 유입공은 상기 걸림부에 방사상으로 관통하도록 형성되어 강우유출수가 걸림부의 외주부로부터 유입되도록 구성됨을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 하단 캡은 상기 관형 본체의 하단 개방부에 삽입되는 평판 모양의 삽입부와, 상기 삽입부의 하부에 일체로 형성되어 관형 본체의 하단면에 걸리는 걸림부와, 상기 삽입부에 상하로 관통되게 형성되는 유출공을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 부상식 밸브콘은 하단의 평면부와, 상기 평면부의 상부에 일체로 형성되는 반구형부로 구성되며, 중공형으로 형성됨을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 부상식 밸브콘의 외주면 상단 중앙에는 부상식 밸브콘이 밸브공에 원추형 가이드 콘이 형성됨을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
9. 제1 항에 있어서,
   상기 하단 캡의 상면과 부상식 밸브콘의 하면 사이에 구비되어 하단 캡의 상면과 부상식 밸브콘의 하면 사이에 틈새를 형성하기 위한 복수개의 틈새형성돌기가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는
   비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
   
10. 제9 항에 있어서,
    상기 틈새형성돌기는 상기 부상식 밸브콘의 하면에 하향 돌출 형성됨을 특징으로 하는
    비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
    
11. 제9 항에 있어서,
    상기 틈새형성돌기는 상기 하단 캡의 상면에 상향 돌출 형성됨을 특징으로 하는
    비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
    
12. 제1 항에 있어서,
    상기 관형 본체의 내주부에 구비되어 상기 부상식 밸브콘을 승상 안내하는 승강가이드가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는
    비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
    
13. 제12 항에 있어서,
    상기 승강가이드는 상기 하단 캡의 상면에 상향 돌출 형성됨을 특징으로 하는
    비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
    
14. 제12 항에 있어서,
    상기 승강가이드는 상기 관형 본체의 내주면에 일체로 형성됨을 특징으로 하는
    비점오염 저감을 위한 저영향 개발 기법 시설.
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