KR101551672B1

KR101551672B1 - 물 유출 지연 장치

Info

Publication number: KR101551672B1
Application number: KR1020130124104A
Authority: KR
Inventors: 신풍식; 나용운; 최규환; 최영준; 박용상
Original assignee: 서울특별시
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-09-09
Also published as: KR20150044705A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유출 지연 장치는 물 유출 지연 장치는 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 본체의 외부에 존재하는 물의 높이 변화에 대응하여 이동하는 부력체와 및, 상기 유출 지연 본체의 일측면에 구비되어 상기 부력체와 연결되며, 상기 부력체의 이동에 대응하여 위치가 변화되는 개폐문을 포함한다.

Description

물 유출 지연 장치{APPARATUS FOR REDUCING WATER OUTFLOW}

별도의 대형 저류조를 만들지 않고도 간단한 장치를 이용하여 물, 특히 빗물을 저류 및 유출 지연시킴으로써, 도심의 내수 침수를 예방할 수 있는 물 유출 지연 장치를 제공할 수 있는 기술에 관한 것이다.

우리나라는 비가 집중적으로 내리는 우기(雨期)와 비가 거의 내리지 않는 건기(乾期)가 뚜렷이 구분되는 기후 조건이 있어 댐 건설만으로는 수자원 관리에 한계가 있을 수밖에 없으며, 우기에 빗물을 저장해 두었다가 건기에 사용하기 위해서는 댐을 대규모로 건설해야 하고, 그에 따라 댐 건설 비용의 과다한 상승과 수몰면적의 확대에 의한 환경 파괴의 문제점이 있는바, 빗물의 효율적인 저장과 활용이 무엇보다도 시급한 실정이다.

최근 지구온난화에 따른 기온 상승으로 국지성 폭우가 빈번하게 발생하고 있으며, 도시지역에서는 지표면을 통한 빗물의 침투가 어려운 아스팔트, 콘크리트, 블록 등으로 덮여 불투수층이 2012년 48.2% 까지 증가한 실정이다. 따라서, 강우시 빗물의 대부분은 지표면 아래의 토양으로 침투되지 못하고 우수관이나 하수관을 통하여 하천으로 또는 하수처리장으로 유입되게 된다. 이에, 폭우, 집중호우로 인하여 배수시설을 통해 처리할 빗물의 양이 초과할 경우에는 빗물의 역류, 표면침하 등은 물론 빗물이 일시에 하천으로 유입되면 하천의 범람 등과 같은 피해가 발생하게 된다.

그러나, 빗물의 처리 능력을 향상시키기 위해 배수시설을 확충하거나 하천을 개량하는 방법은 현실적으로 많은 어려움이 있어 곤란하다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 건물 옥상으로 유입된 빗물을 저류 및, 출을 지연할 수 있는 기술 개발의 필요성이 증대되고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물 유출 지연 장치는 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 본체의 외부에 존재하는 물의 높이 변화에 대응하여 이동하는 부력체와 및 상기 유출 지연 본체의 일측면에 구비되어 상기 부력체와 연결되며, 상기 부력체의 이동에 대응하여 위치가 변화되는 개폐문을 포함한다.

또한, 물 유출 지연 장치는 상기 부력체와 상기 개폐문을 연결하는 연결체를 더 포함하며, 상기 개폐문은 상기 부력체가 상향으로 이동하면 하향으로 이동하고, 상기 부력체가 하향으로 이동하면 상향으로 이동할 수 있다.

또한, 개폐문은 닫힌 상태에서, 본체의 외부에서 내부로 물이 유입될 수 있도록 지면과 이격되어 형성될 수 있다.

또한, 물 유출 지연 장치는 개폐문의 안쪽에 이격되어 형성되고, 유출 지연 본체의 외부에서 내부로 유입되는 물의 양을 조절하는 유출량 조절판을 더 포함할 수 있다.

또한, 유출량 조절판은 하단에 변의 일부가 절개되어 유출량 조절판의 중심을 향해 연장되는 함몰부를 더 포함할 수 있다.

또한. 유출량 조절판은 닫힌 상태에서, 유출 지연 본체의 외부에서 내부로 물이 유입될 수 있도록 지면과 이격되어 형성될 수 있다.

개시된 발명에 따르면 별도의 대향 저류조가 필요하지 않으며, 부피가 작고 제작 비용 및 설치 비용도 저렴하다.

또한, 별도의 저류조 공사 또는 하수 관거 용량 확장 공사 등의 막대한 공사비용을 들이지 않고도, 물을 저류할 뿐만 아니라 물이 배수구를 통해 유출되는 양을 줄임으로써 물의 유출을 지연시킬 수 있다. 이에 따라, 도심의 내수 침수를 예방할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 물 유출 지연 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예와 관련된 물 유출 지연 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 100mm/hr 1시간 지속한 경우에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 70mm/hr 3시간 지속한 경우에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명하며, 빗물을 일 예로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 물 유출 지연 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 물 유출 지연 장치(100)는 유출 지연 본체(110), 개폐문(120), 부력체(130), 연결체(140) 및, 유출량 조절판(150)을 포함할 수 있다.

유출 지연 본체(110)는 내부에 공간이 형성되어 있으며, 개폐문(120)을 포함할 수 있다. 유출 지연 본체(110)는 하측면 만이 개방되거나, 상측면 및 하측면이 모두 개방되어 있는 형상일 수 있다.

유출 지연 본체(110)는 배수구(미도시)가 하측면의 내부에 위치되도록 배치될 수 있다.

개폐문(120)은 유출 지연 본체(110)의 일측면이 개폐되도록 형성될 수 있다. 개폐문(120)이 개폐됨에 따라 형성된 공간을 통해, 유출 지연 본체(110)의 외부에 존재하는 빗물이 유출 지연 본체(110)의 내부로 유입된다. 유출 지연 본체(110)의 내부로 유입된 빗물은 유출 지연 본체(110)의 하측면에 위치한 배수구를 통해 배출될 수 있다. 예를 들면, 개폐문(120)은 유출 지연 본체(110)와 힌지 결합 등과 같이 회전 가능하게 결합될 수 있다.

개폐문(120)은 닫힌 상태에서, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 빗물이 유입될 수 있도록 지면과 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 개폐문(120)이 닫힌 상태에서도 일정량의 빗물이 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되어 배수구를 통해 배출될 수 있다. 이격된 간격에 따라, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 빗물이 유입되는 빗물의 양이 달라질 수 있다. 유입되는 빗물의 양은 해당 지역에 침수가 일어나지 않을 정도로 하는 것이 바람직하다.

개폐문(120)이 닫히면, 빗물은 유출 지연 본체(110)의 외부에 저류되며, 빗물이 배수구를 통해 유출되는 양을 줄임으로써 빗물의 유출을 지연시킬 수 있다.

부력체(130)는 유출 지연 본체(110)의 외부에 형성되고, 부력을 갖는 물체일 수 있다. 예를 들면, 부력체(130)는 유출 지연 본체(110)의 외부에 존재하는 빗물의 높이가 높아지면서 떠오르게 되며, 빗물의 높이가 낮아지면 부력에 의해 가라앉게 된다.

연결체(140)는 부력체(130)와 개폐문(120) 사이에 결합될 수 있다. 연결체(140)는 유출 지연 본체(110)의 외부에 존재하는 빗물의 높이 변화에 의해 부력체(130)가 이동됨에 따라 개폐문(120)을 개폐시킬 수 있다.

예를 들면, 연결체(140)는 유출 지연 본체(110)의 외부에 존재하는 빗물의 높이가 높아지면서 부력체(130)가 떠오르게 되면, 이때 생성된 떠오르는 힘에 의해 개폐문(120)을 닫을 수 있다. 이 경우, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되는 빗물의 양이 거의 없을 것이다. 반대로, 연결체(140)는 빗물의 높이가 낮아지면서 부력체가 가라앉으면, 이때 생성된 가라앉는 힘에 의해 개폐문(120)을 열 수 있다.

유출량 조절판(150)은 개폐문(120)의 안쪽에 이격되어 형성될 수 있다. 유출량 조절판(150)은 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되는 빗물의 양을 조절할 수 있다.

유출량 조절판(150)은 하단에 변의 일부가 절개되어 유출량 조절판의 중심을 향해 연장되는 함몰부(151)를 더 포함할 수 있다. 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되는 빗물은 함몰부(151)를 통해 유입될 수 있다. 따라서, 함몰부(151)의 크기에 따라, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되는 빗물의 양이 달라 질 수 있다. 즉, 함몰부(151)의 크기가 서로 다른 다수의 유출량 조절판(150) 중 어느 하나를 선택적으로 설치하면, 설치된 유출량 조절판(150)에 형성된 함몰부(151)의 크기에 따라 유입되는 빗물의 양이 조절되는 것이다.

유출량 조절판(150)은 닫힌 상태에서, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 빗물이 유입될 수 있도록 지면과 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 개폐문(120)이 닫힌 상태에서도 일정량의 빗물이 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되어 배수구를 통해 배출될 수 있다. 이격된 간격에 따라, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 빗물이 유입되는 빗물의 양이 달라질 수 있다. 유입되는 빗물의 양은 해당 지역에 침수가 일어나지 않을 정도로 하는 것이 바람직하다.

고정부(160)는 유출 지연 본체(110)의 일측면과 결합되어 있으며, 유출량 조절판(150)을 고정시킬 수 있다. 고정부(160)와 유출량 조절판(150)은 볼트/너트, 슬라이딩 결합 등과 같이 다양한 형태로 결합될 수 있다.

물 유출 지연 장치는 별도의 대향 저류조가 필요하지 않으며, 부피가 작고 제작 비용 및 설치 비용도 저렴하다.

또한, 물 유출 지연 장치는 별도의 저류조 공사 또는 하수 관거 용량 확장 공사 등의 막대한 공사비용을 들이지 않고도, 빗물을 저류할 뿐만 아니라 빗물이 배수구를 통해 유출되는 양을 줄임으로써 빗물의 유출을 지연시킬 수 있다. 이에 따라, 도심의 내수 침수를 예방할 수도 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예와 관련된 물 유출 지연 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a는 물 유출 지연 장치의 개폐문(120)이 닫힌 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a를 참조하면, 유출 지연 본체(110)의 외부에 존재하는 빗물의 높이가 높아지면, 부력체(130)가 떠오르게 된다. 이때 생성된 떠오르는 힘은 연결체(140)의 일단에 전달되고, 연결체(140)에 전달된 힘에 의해 연결체(140)의 타단에 결합된 개폐문(120)이 닫힐 수 있다. 이 경우, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되는 빗물의 양이 거의 없을 것이다.

개폐문(120)은 닫힌 상태에서, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 빗물이 유입될 수 있도록 지면과 이격(210)되어 형성될 수 있다. 따라서, 개폐문(120)이 닫힌 상태에서도 일정량의 빗물이 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되어 배수구를 통해 배출될 수 있다.

유출량 조절판(150)은 닫힌 상태에서, 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 빗물이 유입될 수 있도록 지면과 이격(220)되어 형성될 수 있다. 따라서, 개폐문(120)이 닫힌 상태에서도 일정량의 빗물이 유출 지연 본체(110)의 외부에서 내부로 유입되어 배수구를 통해 배출될 수 있다.

도 2b는 물 유출 지연 장치의 개폐문(120)이 열린 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 2b를 참조하면, 유출 지연 본체(110)의 외부에 존재하는 빗물의 높이가 낮아지면, 부력체(130)가 가라앉게 된다. 이때 생성된 가라앉는 힘은 연결체(140)의 일단에 전달되고, 연결체(140)에 전달된 힘에 의해 연결체(140)의 타단에 결합된 개폐문(120)이 열릴 수 있다. 이 경우, 유출 지연 본체(110)의 외부에 존재하는 빗물이 모두 내부로 유입될 것이다.

도 3a 및 도 3b는 100mm/hr 1시간 지속한 경우에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a는 아무 장치도 없는 옥상(대조군)과, 본 실시예에 따른 유출 지연 장치(지연장치)를 100mm/hr(1.67L/분) 1시간 지속되는 환경에 노출시켰을 때의 누적 유출량을 도시한 도면이다.

도 3a의 도면의 데이터는 아래의 표 1과 같다.

경과시간(분)	누적 유출량(L)
경과시간(분)	대조군(옥상)	실험군(지연장치)
0.00	0.00	0.00
1.00	0.00	0.00
1.50	2.68	0.00
3.00	5.37	0.89
10.00	13.42	3.58
20.00	28.63	10.56
30.00	46.53	18.79
40.00	61.47	27.02
50.00	78.56	30.42
60.00	98.42	32.57
66.00	102.00	32.93
70.00	102.00	34.09
80.00	102.00	35.70
90.00	102.00	37.22
100.00	102.00	38.65
110.00	102.00	40.17
120.00	102.00	41.78
130.00	102.00	43.39
140.00	102.00	45.09
150.00	102.00	46.62
160.00	102.00	48.05
170.00	102.00	49.57
180.00	102.00	51.18
190.00	102.00	53.15
200.00	102.00	54.76
210.00	102.00	56.55
220.00	102.00	58.43
230.00	102.00	63.97
240.00	102.00	71.85
250.00	102.00	82.23
260.00	102.00	88.22
270.00	102.00	93.32
280.00	102.00	97.62
292.00	102.00	100.75
300.00	102.00	102.00
310.00	102.00	102.72
312.00	102.00	102.89
380.00	102.00	102.89

66분이 경과했을 때, 대조군은 누적유출량이 102L인 반면에 지연 장치는 32.9L로 나타났다. 지연 장치의 누적 유출량은 대조군의 누적 유출량 대비 32%에 불과한 것으로 나타났다.

또한, 지연 장치는 누적 유출량이 102L가 되는 시점이 약 300분 경과 후로 나타났다.

위와 같이, 본 실시예에 따른 지연 장치는 빗물 유출을 현저하게 지연시킨 것으로 나타났다.

도 3b는 아무 장치도 없는 옥상(대조군)과, 본 실시예에 따른 유출 지연 장치(지연장치)를 100mm/hr(1.67L/분) 1시간 지속되는 환경에 노출시켰을 때의 분당 유출량을 도시한 도면이다.

도 3b의 도면의 데이터는 아래의 표 2와 같다.

경과시간(분)	분당 유출량 (L)
경과시간(분)	대조군 (옥상)	실험군(지연장치)
0	0	0.
3	1.15	0.38
10	1.52	0.70
20	1.79	0.82
30	1.49	0.82
40	1.71	0.34
50	1.99	0.21
60	0.60	0.06
66	0.00	0.29
70	0.00	0.16
80	0.00	0.15
90	0.00	0.14
100	0.00	0.15
110	0.00	0.16
120	0.00	0.16
130	0.00	0.17
140	0.00	0.15
150	0.00	0.14
160	0.00	0.15
170	0.00	0.16
180	0.00	0.20
190	0.00	0.16
200	0.00	0.18
210	0.00	0.19
220	0.00	0.55
230	0.00	0.79
240	0.00	1.04
250	0.00	0.60
260	0.00	0.51
270	0.00	0.43
280	0.00	0.26
292	0.00	0.16
300	0.00	0.07
310	0.00	0.09
312	0.00	0.01
380	0.00	0.00

분당 최대 유출량을 분석해 본 결과, 대조군은 1.99L이고, 지연 장치는 0.82L 로 나타났다.

위와 같이, 본 실시예에 따른 지연 장치는 분당 최대 유출량을 대조군 대비 약 41.2%로 줄임으로써, 한꺼번에 많은 빗물이 유입되어 침수가 일어나는 것을 방지하는 것으로 나타났다.

도 4a 및 도 4b는 70mm/hr 3시간 지속한 경우에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a는 아무 장치도 없는 옥상(대조군)과, 본 실시예에 따른 유출 지연 장치(지연장치)를 70mm/hr 3시간 지속되는 환경에 노출시켰을 때의 누적 유출량을 도시한 도면이다.

도 4a의 도면의 데이터는 아래의 표 3과 같다.

경과시간(분)	누적 유출량(L)
경과시간(분)	대조군(옥상)	실험군 (지연장치)
0	0	0
10	10	3.4
20	22	9
30	34	16.0
40	46	24.3
50	59	31.9
60	72	41.2
70	85	50.1
80	98	57.6
90	110	67
100	123.5	77
110	136	82.9
120	149	85.0
130	163	87.0
140	177.3	88.8
150	191.5	90.6
180	224.5	110.3
190	228.8	111.5
280	228.8	125.4
330	228.8	132.6
380	228.8	140.7
420	228.8	144.8
470	228.8	152.9
590	228.8	168..3
600	228.8	175.9
610	228.8	185.4
620	228.8	193.9
630	228.8	200.4
640	228.8	207
650	228.8	212.4
660	228.8	215.1
670	228.8	216.9
680	228.8	217.8

190분이 경과했을 때, 대조군은 누적유출량이 228.8L인 반면에 지연 장치는 111.5L로 나타났다. 지연 장치의 누적 유출량은 대조군의 누적 유출량 대비 약 48.7%에 불과한 것으로 나타났다.

도 4b는 아무 장치도 없는 옥상(대조군)과, 본 실시예에 따른 유출 지연 장치(지연장치)를 700mm/hr 3시간 지속되는 환경에 노출시켰을 때의 분당 유출량을 도시한 도면이다.

도 4b의 도면의 데이터는 아래의 표 4와 같다.

경과시간(분)	분당 유출량 (L)
경과시간(분)	대조군 (옥상)	실험군 (지연장치)
0	0	0
10	1.2	0.56
20	1.2	0.70
30	1.2	0.83
40	1.3	0.77
50	1.3	0.93
60	1.3	0.89
70	1.3	0.75
80	1.2	0.94
90	1.35	1
100	1.25	0.60
110	1.3	0.21
120	1.4	0.20
130	1.43	0.18
140	1.42	0.18
150	1.1	0.18
180	0.43	0.12
190	0	0.16
280	0	0.14
330	0	0.16
380	0	0.10
420	0	0.16
470	0	0.13
590	0	0.77
600	0	0.95
610	0	0.86
620	0	0.65
630	0	0.66
640	0	0.54
650	0	0.27
660	0	0.18
670	0	0.09
680	0	0

분당 최대 유출량을 분석해 본 결과, 대조군은 1.43L이고, 지연 장치는 1L 로 나타났다.

위와 같이, 본 실시예에 따른 지연 장치는 분당 최대 유출량을 대조군 대비 약 69.9%로 줄임으로써, 한꺼번에 많은 빗물이 유입되어 침수가 일어나는 것을 방지하는 것으로 나타났다.

설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 물 유출 지연 장치
110 : 유출 지연 본체
120 : 개폐문
130 : 부력체
140 : 연결체
150 : 유출량 조절판

Claims

물의 유출을 지연시키기 위한 장치에 있어서,
내부에 공간이 형성된 본체와;
상기 본체의 외부에 존재하는 물의 높이 변화에 대응하여 이동하는 부력체와;
상기 본체의 일측면에 구비되어 상기 부력체와 연결되며, 상기 부력체의 이동에 대응하여 위치가 변화되는 개폐문과;
상기 개폐문의 안쪽에 이격되어 형성되고, 상기 본체의 외부에서 내부로 유입되는 물의 양을 조절하는 유출량 조절판;을 포함하는 물 유출 지연 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부력체와 상기 개폐문을 연결하는 연결체를 더 포함하며,
상기 개폐문은 상기 부력체가 상향으로 이동하면 하향으로 이동하고, 상기 부력체가 하향으로 이동하면 상향으로 이동하는 물 유출 지연 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 개폐문은,
닫힌 상태에서, 상기 유출 지연 본체의 외부에서 내부로 물이 유입될 수 있도록 지면과 이격되어 형성되는 물 유출 지연 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 유출량 조절판은
하단에 변의 일부가 절개되어 유출량 조절판의 중심을 향해 연장되는 함몰부를 더 포함하는 물 유출 지연 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유출량 조절판은,
닫힌 상태에서, 상기 유출 지연 본체의 외부에서 내부로 물이 유입될 수 있도록 지면과 이격되어 형성되는 물 유출 지연 장치.