KR101563660B1 - 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토사유출 모니터링의 가장 중요한 목적인 토사유출량을 산정할 수 있는 장치에 있어서 보다 상세하게는, 강우에 의해 유출되는 토사를 채집하기 위해 강우유출수를 유입하여 1차, 2차 단계를 거쳐 강우에 섞여 있는 토사는 걸러내고 우수는 배수시킴으로써 직접적인 방법에 의해 토사를 채집하고 채집된 토사를 손쉽게 수거하여 건조한 후 무게를 측정하여 유출 토사량을 산정하는 장치에 관한 것이며;
내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 일측 격벽(100a)에 제 1 유입홈(110)을 형성하고, 바닥면에 제 1 배출홀(120)을 형성하며, 중간에 제 1 토사 채집수단(130)을 형성하여 이루어지는 직육면체 형태의 제 1 토사 채집부(100)와; 상기 제 1 토사 채집부에 타측격벽(100b)을 공통으로 접속하여 연속하여 설치되며 내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 상기 제 1 토사 채집부(100)의 타측격벽(100b)에 제 2 유입홈(210)을 형성하고, 일측 바닥면에 제 2 배출홀(220)을 형성하며, 중간지점에 제 2 토사 채집수단(230)을 형성한 직육면체 형태로 이루어지는 제 2 토사 채집부(200)와; 상기 제 1 토사 채집부(100) 및 제 2 토사 채집부(200)의 상부를 폐쇄하는 공통덮개(300)를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치{A Earth and Sand Collection Unit for Monitoring Leaking Sand}

본 발명은 농경지에서 발생하는 토사유출량을 모니터링하기 위해서 설치하는 유출 토사 채집장치로서 토사유출 모니터링의 가장 중요한 목적인 토사유출량을 산정할 수 있는 장치이며, 보다 상세하게는, 강우에 의해 유출되는 토사를 채집하기 위해 강우유출수를 유입하여 1차, 2차 단계를 거쳐 강우에 섞여 있는 토사는 걸러내고 우수는 배수시킴으로써 직접적인 방법에 의해 토사를 채집하고 채집된 토사를 손쉽게 수거하여 건조한 후 무게를 측정하여 유출 토사량을 산정하는 것을 특징으로 하는 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치에 관한 것이다.

최근 고령지 농경지와 같이 급경사 지대의 농경지에서 발생하는 토사 유출은 다양한 문제를 야기하고 있다. 강우에 의한 토사유출로 인하여 흙탕물이 발생하게 되고 이는 하천 생태계에 심각한 피해를 줄 뿐만 아니라, 비료성분이 동반유출 됨에 따라 수질오염을 유발하는 악영향의 근본적인 원인이 되고 있다.

이와같이 비점오염원으로서의 토사유출의 문제는 하천오염에 국한 되는 것이 아니라 실질적인 토사유출이 발생하는 표토층은 토양 자원으로서 중요한 역할을 하는 것이기 때문에 자원의 손실이 발생하는 문제로 접근할 필요가 있다.

표토는 지질 지표면을 이루는 흙으로써 토양학의 분류에 따른 유기물층과 용탈층을 포함하는데 유기물, 토양 미생물이 풍부하여 식물의 양분 및 수분의 공급원 역할을 하는 아주 중요한 토양자원이다. 또한 토양유기물, 점토 등에 의한 오염물질 흡착 및 고정, 자체정화, 토양 중 탄소저장을 통한 지구온난화 방지 능력, 지하수 함양과 같이 생태계 부양 기능과 환경 조절 기능을 가지고 있어 중요한 자원의 하나로 그 가치는 26조원에 이른다는 연구결과도 있다.

최근 우리나라는 이러한 표토의 보전에 대해 중요성을 인식하고 표토 침식 현황 조사 및 대책 수립절차를 규정하여 표토 침식량을 산정하고 최적관리방안을 시행하기 위해 각종 연구 및 매년 환경부 장관에 의해 조사계획을 수립하여 표토 침식량을 산정 데이터베이스를 구축하고 있다.

표토 침식량을 산정하고 표토 침식대책 수립을 위해서는 현장 토사 유출 모니터링 및 각 대조구를 통한 효율을 확인하기 위해 단위 시험포를 조성 토사 유출 모니터링을 실시하게 되는데, 현재 토사유출 모니터링시 토사 유출량을 산정하는 방법으로 강우량계와 수위계를 이용하여 수위-유량 곡선식에 의해 유량을 환산한 값을 이용하여 강우와 유출량 특성을 비교하게 된다. 또한 강우유출수를 채취하여 수질검사를 통해 유출량과 SS와 탁도를 측정하여 오염부하량을 산정하는 방식이다.

기존의 이러한 방식은 고가의 장비와 수질분석 비용 등 토사유출 결과 값을 산정하기 위해 많은 비용과 더불어 전문적인 지식을 가진 전문가에 의해서만 측정이 가능하고 간접적인 토사유출량 측정 방법인 만큼 정확한 측정을 위해서 전문적인 관리와 방법적인 검증이 필요하여 어려움이 따른다.

향후 표토 침식량 산정을 위해 각 지역의 데이터 축적을 위한 모니터링이 대규모로 시행될 것으로 예상되는 시점에서 실질적으로 가장 정확하고 정량적인 데이터를 산정할 수 있는 방법인 유출 토사를 직접 채취하고 측정할 수 있는 장치가 필요하며, 고비용 저효율적인 방법에서 벗어나 저비용 고효율적인 방법으로 전환할 수 있는 토사유출 모니터링 방법이 절실히 요구되는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는데 있어서 가장 핵심적인 목표는 실제 발생하는 유출 토사량을 측정할 수 있도록 하는 것이다. 즉 모니터링 대상지나 시험포에서 발생하는 강우유출수를 말단부에 설치된 토사채집 장치로 유입시켜 강우유출수에 함유된 토사는 분리하여 채취하고 우수는 배출함으로써 토사유출량을 직접적으로 측정할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 일측 격벽(100a)에 제 1 유입홈(110)을 형성하고, 바닥면에 제 1 배출홀(120)을 형성하며, 중간에 제 1 토사 채집수단(130)을 형성하여 이루어지는 직육면체 형태의 제 1 토사 채집부(100)와; 상기 제 1 토사 채집부에 타측격벽(100b)을 공통으로 접속하여 연속하여 설치되며 내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 상기 제 1 토사 채집부(100)의 타측격벽(100b)에 제 2 유입홈(210)을 형성하고, 일측 바닥면에 제 2 배출홀(220)을 형성하며, 중간지점에 제 2 토사 채집수단(230)을 형성한 직육면체 형태로 이루어지는 제 2 토사 채집부(200)와; 상기 제 1 토사 채집부(100) 및 제 2 토사 채집부(200)의 상부를 폐쇄하는 공통덮개(300)를 포함하여 구성한 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1 토사 채집수단(130)은, 제 1 철망 스크린으로 형성된 바닥면을 갖는 사각통(131)과; 상기 사각통의 내측에 결합되는 부직포(132)와; 상기 부직포를 사각통의 바닥면에 고정시키는 고정수단(133)으로 이루어진 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1 배출홀(120)의 상부면에는 통수를 위해 골재(140)가 적층되어 이루어진 것이 특징이다.

또한, 상기 제 2 토사 채집수단(230)은, 내측에 공간부를 형성한 토사채취 용기(231)와; 상기 토사채취 용기의 상부에 결합하되 일측에 스크린을 형성하여 토사를 채집하도록 유도하는 뚜껑(232)을 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 토사채취 용기(231)의 내부에는, 상기 토사채취 용기의 내부에 슬라이딩 결합되는 잔류수 제거판(233)과; 상기 잔류수 제거판에 결합하되 뚜껑을 관통 설치하는 손잡이(234)를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 뚜껑(232)은, 제 1 수평부(232b)와, 상기 수평부의 끝단부에서 90도 절곡되는 수직부(232c)와, 상기 수직부의 끝단부에서 90도 절곡되는 제 2 수평부(232d)로 이루어진 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 모니터링 대상지 및 단위 시험포에서 발생하는 강우유출수에 의한 토사 유출량을 산정함에 있어서 강우 발생 시 본 토사 채집 장치에 유입되도록 하여 1차 단계와 2차 단계를 거쳐 토사를 걸러내고 우수는 배수 처리함으로써 실제 발생하는 토사유출량을 손쉽게 측정할 수 있으므로 토사유출 모니터링 사업과 연구관련 모니터링을 수행할 경우 정량적인 데이터 축적이 가능하여 최적관리기법을 도출하는데 있어 정확하고 효과적인 데이터를 제공하는 효과가 있으며, 많은 예산과 비용이 소용되는 모니터링과 관련하여 비용을 최소화 할 수 있는 경제적인 효과와 전문적인 기술을 요하지 않으므로 전문가가 아니라도 누구나 모니터링을 수행할 수 있어 매우 효과적이다.

도 1은 본 발명의 토사 채집장치 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 토사 채집장치 수직 단면도.
도 3은 본 발명의 요부 분해도.
도 4는 본 발명의 제 1 토사 채집수단 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 토사 채집수단 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 토사 채집 동작도.
도 7은 본 발명을 적용한 물 흐름도.
도 8은 본 발명을 실제로 논밭 주변에 적용한 실시예도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 토사 채집장치 전체 구성도.

도 2는 본 발명의 토사 채집장치 수직 단면도.

도 3은 본 발명의 요부 분해도.

도 4는 본 발명의 제 1 토사 채집수단 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 제 2 토사 채집수단 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 토사 채집 동작도.

도 7은 본 발명을 적용한 물 흐름도.

도 8은 본 발명을 실제로 논밭 주변에 적용한 실시예도로서,

본 발명의 구성요소는 크게 제 1 토사 채집부(100)와, 제 2 토사 채집부(200) 및, 공통덮개(300)로 이루어진다.

상기 제 1 토사 채집부(100)는 내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 일측 격벽(100a)에 제 1 유입홈(110)을 형성하고, 바닥면에 제 1 배출홀(120)을 형성하며, 중간에 제 1 토사 채집수단(130)을 형성하여 이루어지는 직육면체 형태이다. 상기 제 1 배출홀(120)의 상부면에는 통수를 위해 골재(140)가 적층되어 이루어진다.

그리고, 제 2 토사 채집부(200)는 제 1 토사 채집부에 타측격벽(100b)을 공통으로 접속하여 연속하여 설치되며 내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 상기 제 1 토사 채집부(100)의 타측격벽(100b)에 제 2 유입홈(210)을 형성하고, 일측 바닥면에 제 2 배출홀(220)을 형성하며, 중간지점에 제 2 토사 채집수단(230)을 형성한 직육면체 형태로 이루어진다.

또한, 상기 제 1 토사 채집수단(130)은, 제 1 철망 스크린(131a)으로 형성된 바닥면을 갖는 사각통(131)과; 상기 사각통(131)의 내측에 결합되는 부직포(132)와; 상기 부직포(132)를 사각통(131)의 바닥면에 고정시키는 고정수단(133)으로 이루어진다.

그리고, 상기 제 2 토사 채집수단(230)은, 내측에 공간부를 형성한 토사채취 용기(231)와; 상기 토사채취 용기의 상부에 결합하되 일측에 스크린(232a)을 형성하여 토사를 채집하도록 유도하는 뚜껑(232)을 포함하여 구성하며, 상기 토사채취 용기의 내부에는, 상기 토사채취 용기의 내부에 슬라이딩 결합되는 잔류수 제거판(233)과; 상기 잔류수 제거판에 결합하되 뚜껑을 관통 설치하는 손잡이(234)를 포함하여 구성하고, 상기 뚜껑(232)은, 제 1 수평부(232b)와, 상기 수평부의 끝단부에서 90도 절곡되는 수직부(232c)와, 상기 수직부의 끝단부에서 90도 절곡되는 제 2 수평부(232d)로 이루어진다.

상기와 같이 구성하는 본 발명은 도 8의 설치 예시도에서 보는 바와 같이 모니터링 대상지 유출구 말단에 설치하게 되는데 도 7의 강우유출수 흐름을 나타내는 예시도와 같이 모니터링 대상지에서 유입된 강우 유출수를 1차 처리단계(a)를 거쳐 토사를 걸러내고 우수는 하부의 배수층으로 배수시키게 되며, 잉여 유출수는 2차 처리단계(b)로 월류하여 일정 수위까지 머무르게 한 후에 일정 수위이상이 되면 상부의 스크린을 통해 토사는 걸러지고 우수는 월류 시켜 3차 배수 처리단계(c)로 넘어가 배수시키는 구조를 가지고 있다.

이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.

도 3은 토사채집장치의 몸통을 나타낸 사시도로서, 직육면체의 형태로 내부에 격벽을 형성하여 (a),(b),(c)의 3가지 부분으로 나뉘어져 있다.

한편 모니터링 대상지에서 발생하는 강우유출수를 배수시키는 배수관(2)을 연결할 수 있는 유입홈(110)이 형성되어 있으며, 1차 처리단계(a) 부분은 하부에 유공관을 연결할 수 있는 3개의 제 1 배출홀(120)이 형성되어 있으며, (a)와 (b)를 구분하는 격벽에는 월류수가 통과 할 수 있는 제 2 유입홈(210)이 있으며, (b)와 (c)를 구분하는 격벽과 배수관을 연결할 수 있는 제 2 배출홀(220)이 형성되어 있는 형태를 취하고 있다.

이러한 토사채집장치 몸통(100)에 1차적으로 토사 채집을 위해서 (a)부분에 제 1 배출홀(120)을 설치하고 골재(140)을 채워 배수층을 형성한다.

그리고, 토사채취 사각용기의 분리도에서 보는 바와 같이 하부에 미세한 제 1 철망 스크린(131a)으로 구성된 사각통(131)에 부직포(132)을 깔고 고정수단(133)을 이용하여 부직포(132)를 사각통(131)에 고정시킨다.

이후 배수층을 형성한 (a)부분에 토사채취 사각통(131)을 설치하여 1차 처리단계를 최종 형성한다.

이후 2차 처리단계에 해당하는 (b)부분은 도 5에서 2차 처리단계 장치의 분리도에서 보는 바와 같이 토사채취 용기(231)을 설치하고, 잔류수 제거판(233)을 토사채취 용기(231)에 끼워 넣는다.

이후 스크린이 부착된 뚜껑(232)에 형성된 잔류수 제거판(233) 손잡이(234)를 조립후 뚜껑(232)에 결합시킨다.

이렇게 하여 도 1의 토사채집장치의 사시도, 도 2의 토사채집장치의 단면도와 같이 토사채집장치를 완성하게 되며 2차 처리단계를 거쳐서 월류된 우수는 (c)부분에 배수관 연결구(220)을 통하여 최종 배수관로와 연결시켜 완성한다.

한편 2차 처리단계에서 (b)와(c)를 구분하는 격벽 높이 이하의 수위에 해당하는 잔류수가 남게 되는데 이를 배출하기 위해서는 도면 6에서 2차 처리단계 잔류수 제거판의 예시도에서 보는 바와 같이 잔류수 제거판(233)의 손잡이를 뚜껑(232)에 형성된 잔류수 제거판 손잡이(234)에서 잡아 당겨 올리면 내부에 남아 있는 잔류수를 배출할 수 있게 된다.

이러한 상기의 토사채집장치를 이용한 토사유출 모니터링을 실시하여 데이터를 구축하는 방법은 강우이벤트가 발생하면 토사채집장치에 의해 자동으로 토사는 채취되고 우수는 배출되는 시스템이므로 강우이벤트가 끝난 후 토사채집장치에서 사각통(131)과 토사채취용기(231)를 꺼내어 채취된 토사를 오븐 건조 시킨 후 무게를 측정하여 간단하게 토사 유출량을 산정할 수 있다.

100: 제 1 토사 채집부
100a: 일측 격벽
100b: 타측 격벽
110: 제 1 유입홈
120: 제 1 배출홀
130: 제 1 토사 채집수단
131a: 철망 스크린
131: 사각통
132: 부직포
133: 고정수단
140: 골재
200: 제 2 토사 채집부
210: 제 2 유입홈
220: 제 2 배출홀
230: 제 2 토사 채집수단
231: 토사채취 용기
232: 뚜껑
232a: 스크린
232b: 제 1 수평부
232c: 수직부
232d: 제 2 수평부
233: 잔류수 제거판
234: 손잡이
300: 공통덮개

Claims (6)

1. 내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 일측 격벽(100a)에 제 1 유입홈(110)을 형성하고, 바닥면에 제 1 배출홀(120)을 형성하며, 중간에 제 1 토사 채집수단(130)을 형성하여 이루어지는 직육면체 형태의 제 1 토사 채집부(100)와;
   상기 제 1 토사 채집부에 타측격벽(100b)을 공통으로 접속하여 연속하여 설치되며 내측에 공간부를 갖고 상부가 오픈된 직육면체 형태로 구성하되, 상기 제 1 토사 채집부(100)의 타측격벽(100b)에 제 2 유입홈(210)을 형성하고, 일측 바닥면에 제 2 배출홀(220)을 형성하며, 중간지점에 제 2 토사 채집수단(230)을 형성한 직육면체 형태로 이루어지는 제 2 토사 채집부(200)와;
   상기 제 1 토사 채집부(100) 및 제 2 토사 채집부(200)의 상부를 폐쇄하는 공통덮개(300)를 포함하여 구성하되,
   상기 제 2 토사 채집수단(230)은,
   내측에 공간부를 형성한 토사채취 용기(231)와;
   상기 토사채취 용기의 상부에 결합하되 일측에 스크린을 형성하여 토사를 채집하도록 유도하는 뚜껑(232)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 토사 채집수단(130)은,
   제 1 철망 스크린으로 형성된 바닥면을 갖는 사각통(131)과;
   상기 사각통의 내측에 결합되는 부직포(132)와;
   상기 부직포를 사각통의 바닥면에 고정시키는 고정수단(133)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 배출홀(120)의 상부면에는 통수를 위해 골재(140)가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 토사채취 용기(231)의 내부에는,
   상기 토사채취 용기의 내부에 슬라이딩 결합되는 잔류수 제거판(233)과;
   상기 잔류수 제거판에 결합하되 뚜껑을 관통 설치하는 손잡이(234)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 뚜껑(232)은,
   제 1 수평부(232b)와, 상기 수평부의 끝단부에서 90도 절곡되는 수직부(232c)와, 상기 수직부의 끝단부에서 90도 절곡되는 제 2 수평부(232d)로 이루어진 것을 특징으로 하는 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치.

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