KR101656769B1 - 토양침식 실험장치 - Google Patents

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이승규
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강릉원주대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 강우 시 발생하는 토양침식에 대한 모의시험을 수행할 수 있는 토양침식 실험장치에 관한 것으로, 일정 길이를 갖도록 형성되어 상호 대칭되도록 지면에 세워지는 한 쌍의 세로프레임과, 지면으로부터 일정 높이를 갖는 상기 세로프레임과 세로프레임 사이에 배치되는 가로프레임으로 이루어지는 프레임부와; 상기 지면으로 분사될 물을 수용하는 물탱크와, 상기 물탱크와 연결되어 상기 물을 분사할 수 있도록 복수의 노즐이 구비되며 상기 가로프레임에 고정되는 파이프와, 상기 물탱크와 상기 파이프의 연결 경로상에 배치되어 상기 물을 펌핑하는 펌프를 구비한 분사부와; 토양이 채워진 상태로 상기 분사부의 하측에 상기 지면과 경사를 이루도록 배치되어 상기 분사부에서 분사되는 물에 의하여 상기 토양이 침식되는 정도를 확인할 수 있도록 하는 토양수용부를 포함하여 구성됨으로써, 이러한 관찰에 의하여 실제 강우 시의 빗물과 지표유출에 의하여 지표 토양이 어떠한 형태로 침식이 이루어지는지를 계측하며 강우규모, 경사조건, 토양특성, 그리고 지표상태를 다양하게 변화시켜 가면서 지표유출, 토양침식 및 지표하유출의 정량적인 특성치를 파악하고, 유출 및 토양침식 저감 기술 개발 및 수자원 관리 방안을 위한 기초연구 자료로 활용할 수 있다.

Description

토양침식 실험장치{EXPERIMENT DEVICE FOR EARTHFLOW}
본 발명은 토양침식 실험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강우모의에 의해 발생하는 지표 및 지표하 유출량과 지표유출에 의해 발생하는 토양침식량을 정량적으로 측정할 수 있는 강우모의에 의한 토양침식 실험장치에 대한 것이다.
인위적인 인간 활동과 자연적인 요인에 의해 지구의 토양은 지속적으로 교란되며, 이러한 교란지역에 발생하는 집중호우는 지표유출 및 토양침식을 크게 증가시킨다.
교란지역은 인간의 적극적인 경제·사회적 활동에 의한 농경지, 매립지, 개발지 등과 같이 경작 활동을 위한 쟁기질 또는 공사를 위한 중장비의 사용에 의해 토양체가 극심하게 교란된 강교란지역(heavy disturbed land)과 방목지, 벌목·조림지, 산불지역 등과 같이 지표면 토양만을 교란시키고, 지표식생의 변화를 초래하는 약교란지역(light disturbed land)으로 크게 구분할 수 있을 것이다. 강교란지역의 경우 극심한 토양의 교란 때문에 토양입자의 한계전단응력이 저하되어, 작은 외부의 자극에도 많은 양의 토양침식이 발생한다. 약교란지는 상대적으로 적은 토양침식이 발생하지만, 경사가 비교적 급하고, 상대적으로 넓은 면적을 차지하기 때문에 이들 지역에서 발생하는 토사유출량을 간과할 수 없다. 약교란지는 지상을 덮고 있는 식생 및 지표잔류물이 파괴됨에 따라 강우가 직접적으로 토양을 타격하고, 타격에 의해 튀긴 토양입자는 토양의 공극을 메워 침투를 저하시키고, 지표유출을 유도해 다량의 토양침식을 일으킨다.
수자원 공학적인 측면에서 교란지역의 과도한 토양침식은 수자원 함양상태를 악화시킨다. 유역 내의 하천을 따라 유출수와 함께 다량의 토양이 유실되며, 이러한 토사는 하천의 배수 능력을 저하시켜 홍수의 위험을 증가시킨다. 관개수로를 막거나, 댐이나 저수지의 저류수 용량을 감소시켜 수공구조물의 수명을 단축시킨다.
과도한 토양유실의 환경적인 영향은 토지이용 및 지표교란지역에 따라 차이가 있다. 농경지나 방목지의 경우 토양 내의 인(P)이나 질소(N)등 영양물질의 비점원 오염물질이 하류로 과대 유출되면서 하천 오염을 증가시킨다. 농경지, 산림지, 골프장 지역 등의 농약성분들과 매립지의 유독성분들 그리고 광산 및 공사 개발 지역의 자연암석 및 토양에 포함된 중금속 및 미량원소의 과도한 유출은 하류 하천 환경 및 생태계에 피해를 야기한다. 또한 광범위한 산불지역에서 화재에 따른 지표식생의 소실에 의해 유출되는 유기물 및 무기물 함량의 급격한 변화는 하천환경에 직접적인 충격으로 작용하고, 과도한 토사유출에 의한 영양분의 손실은 사면에서는 빈영양화, 하천에서는 부영양화의 결과를 초래하는 등 환경적인 측면에서 심각한 문제를 초래한다.
유역관리 측면에서 하천에 유입되는 유량 및 토사량을 파악하기 위해서는 1차적으로 사면에서 발생하는 유출량과 토양침식량을 정량적으로 평가해야 한다. 따라서 강우규모, 토양특성, 경사 그리고 지표상태의 다양한 조건하에 발생하는 유출 및 토양침식량을 용이하게 측정할 수 있는 강우모의 토양침식 실험장치에 대한 개발이 필요하다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 강우 시 교란사면에서 발생하는 유출 및 토양침식을 정량적으로 평가하기 위한 실험장치를 개발하는 것이다. 강우의 규모와 경사조건, 토양특성과 지표상태의 다양한 조건에 따라 사면에서 발생하는 지표유출 및 토양침식량이 현저히 변화하기 때문에 이에 대한 정량적인 평가가 용이한 강우모의 실험은 실제 다양한 조건의 자연 교란사면에서 발생하는 토사유출량을 예측하기 위한 중요한 기초자료가 될 것이다. 토양침식 실험장치에 의해 제공되는 유출 및 토양침식 측정 자료는 재해예방 측면에서 교란지역의 극심한 토양침식과 토사재해를 감소시키고, 수자원 공학 측면에서 수자원 함량 확보 및 수공구조물 관리를 위해 그리고 환경적인 측면에서 비점오염 감소, 하천 부영양화를 최소화하기 위해 궁극적으로 활용될 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 토양침식 실험장치는, 일정 길이를 갖도록 형성되어 상호 대칭되도록 지면에 세워지는 한 쌍의 세로프레임과, 지면으로부터 일정 높이를 갖는 상기 세로프레임과 세로프레임 사이에 배치되는 가로프레임으로 이루어지는 프레임부와; 상기 지면으로 분사될 물을 수용하는 물탱크와, 상기 물탱크와 연결되어 상기 물을 분사할 수 있도록 복수의 노즐이 구비되며 상기 가로프레임에 고정되는 파이프와, 상기 물탱크와 상기 파이프의 연결 경로상에 배치되어 상기 물을 펌핑하는 펌프를 구비한 분사부와; 토양이 채워진 상태로 상기 분사부의 하측에 상기 지면과 경사를 이루도록 배치되어 상기 분사부에서 분사되는 물에 의하여 상기 토양이 침식되는 정도를 확인할 수 있도록 하는 토양수용부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 파이프 하측의 상기 가로프레임에는 상면이 개구 형성되고 하면에 메쉬부재가 구비되어, 상기 노즐에서 분사되는 물이 상기 메쉬부재에 맺힌 후에 방울 형태로 낙하되도록 하는 메쉬박스가 배치될 수 있다.
그리고, 상기 노즐에서 상기 메쉬부재 측으로 물을 균일하게 분사할 수 있도록 상기 파이프는 회전 가능하게 설치되고, 상기 파이프의 일측에는 상기 파이프를 일정 각도 회전 구동시킬 수 있도록 상기 파이프에 구비된 피동기어와 맞물리는 가동기어를 구비한 별도의 구동모터가 설치될 수 있다.
또한, 상기 파이프에는 상기 파이프를 통과하는 물의 수압을 체크할 수 있는 압력계가 설치될 수 있다.
아울러, 상기 토양수용부는 상기 토양으로 물이 낙하될 수 있도록 상면이 개구 형성되고, 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 전면에 그물망이 설치된 함체와, 상기 함체의 전면에 구비되며 토양과 물이 흘러내리는 판면이 형성된 판상부재를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 판상부재는 상기 함체 전면의 상측에 구비되어 상기 토양의 상부에서 유실되는 토양과 물을 흘러내리는 제1판상부재와, 상기 함체 전면의 하측에 구비되어 상기 토양에 쓰며든 물에 의하여 유실되는 토양과 물이 흘러내리는 제2판상부재를 포함할 수 있다.
또한, 상대적으로 높은 위치에 배치되는 상기 토양수용부의 후면 측에는 상기 분사부에서 분사된 물이 상기 토양의 상면에서 넘칠 경우에 넘치는 물이 유입되는 별도의 범람수 유입탱크가 구비될 수 있다.
아울러, 상기 토양수용부에는 상기 지면과 이루는 경사각을 조절할 수 있는 경사조절부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 경사조절부는 상호 힌지 결합된 4개의 링크부재와, 상기 링크부재가 힌지 결합된 영역에 구비되며 내면에 나사산이 형성된 힌지결합부재와, 상기 대향되게 배치되는 상기 힌지결합부재에 나사 결합되어 회동함으로써 상기 링크부재가 형성하는 각도를 변경하여 상기 링크부재의 전체적인 길이를 조절하는 체결부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토양수용부는 이동가능하도록 하면에 바퀴부재가 구비된 이동판의 상면에 설치될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 토양침식 실험장치는 교란지역의 극심한 토양침식과 토사재해를 예방하고 감소시키기 위한 지표 사면관리 방법을 개발하거나, 수문학적 그리고 환경적인 측면에서 사면에서 발생하는 유출 및 토양침식의 정량적인 평가를 통해 수자원 관리 방향 및 대책을 세우는 과정에 있어서 기초 연구자료로서 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치의 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치를 정면에서 바라본 구조를 도시한 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치를 정면에서 바라본 구조를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치는, 일정 길이를 갖도록 형성되어 상호 대칭되도록 지면에 세워지는 한 쌍의 세로프레임(110)과, 지면으로부터 일정 높이를 갖는 상기 세로프레임(110)과 세로프레임(100) 사이에 배치되는 가로프레임(120)으로 이루어지는 프레임부(100)와; 상기 지면으로 분사될 물을 수용하는 물탱크(210)와, 상기 물탱크(210)와 연결되어 상기 물을 분사할 수 있도록 복수의 노즐(221)이 구비되며 상기 가로프레임(120)에 고정되는 파이프(220)와, 상기 물탱크(210)와 상기 파이프(220)의 연결 경로상에 배치되어 상기 물을 펌핑하는 펌프(230)를 구비한 분사부(200)와; 토양이 수용된 상태로 상기 분사부(200)의 하측에 상기 지면과 경사를 이루도록 배치되어 상기 분사부(200)에서 분사되는 물에 의하여 상기 토양이 침식되는 정도를 확인할 수 있도록 하는 토양수용부(300)를 포함하여 구성되어 있다.
프레임부(100)는 크게 세로프레임(110)과 가로프레임(120)으로 구성되며, 세로프레임(110)은 'A'자 형상으로 형성되어 한 쌍이 상호 대향되게 일정 간격 이격되도록 지면에 설치된 부재이며, 가로프레임(120)은 상호 대향되게 배치되는 세로프레임(110)과 세로프레임(110)의 단부에 이들을 연결하도록 지면과 평행한 방향으로 배치되는 부재이다.
그리고, 가로프레임(120)은 분사부(200)를 구성하는 메쉬부재(240)를 용이하게 설치할 수 있도록 메쉬부재(240)의 종단면이 사각형임을 고려하여 사각 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
분사부(200)는 가로프레임(120)에 고정되게 설치되어 지면을 향하여 물을 분사시키는 부분으로써, 분사부(200)는 자연적인 강우시의 빗물이 낙하하는 상태와 최대한 유사한 상태를 재현할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 분사부(200)는 크게 물탱크(210)와, 물탱크(210)에 수용된 물을 분사하는 파이프(220)와, 상기 물을 파이프(220) 측으로 펌핑할 수 있는 펌프(230)로 구성되어 있다.
물탱크(210)는 토양으로 분사되는 물이 수용된 부재이며, 펌프(230)는 상대적으로 낮은 위치에 존재하는 물탱크(210)에 수용된 물을 상대적으로 높은 위치의 파이프(220) 측으로 펌핑하는 역할을 한다.
파이프(220)에는 복수의 노즐(221)이 구비되어 있으며, 노즐(221)에서 분사되는 물을 방사 방향으로 분사되는 것이 효과적이다.
파이프(220) 하측의 가로프레임(120)에는 상면이 개구 형성되고 하면에 메쉬부재(241)가 구비되어, 노즐(221)에서 분사되는 물이 메쉬부재(241)에 맺힌 후에 방울 형태로 낙하되도록 하는 메쉬박스(240)가 배치되는 것이 효과적이다.
메쉬박스(240)는 파이프(220)에 구비된 노즐(221)에서 분사되는 물이 직접적으로 토양으로 낙하되지 않고, 메쉬박스(240)에 구비된 메쉬부재(241)와 접촉되어 메쉬부재(241)에 맺힌 후에 방울 형태로 낙하되도록 하여 자연적인 강우 형태와 유사한 상태를 재현하도록 하는 역할을 한다.
이를 위하여 메쉬박스(240)는 상면이 개구 형성되어 노즐(221)에서 분사되는 물이 내부로 유입되도록 하며, 내부로 유입된 물이 맺히도록 하면에 구비된 메쉬부재(241)로 구성되어 있다.
이러한 메쉬박스(240)는 사각 형상의 가로프레임(120)에 고정결합되어 있으며, 그 상측에는 파이프(220)가 배치되는데 파이프(220)에 구비된 노즐은 각각 메쉬박스(240)의 중앙 영역에 배치되도록 하는 것이 효과적이다.
이를 위하여 파이프(220)는 회전 가능하게 배치되어 메쉬부재(241)의 상면 전체에 균일하게 물을 분사할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 파이프(220)가 회동되도록 설치되는 것이다.
파이프(220)가 회동되는 각도는 메쉬부재(241)의 면적에 따라 변경 가능하며, 다만 메쉬부재(241)의 전체 면적에 균일하게 물을 분사할 수 있을 정도의 각도라면 무방하다.
파이프(220)의 일측에는 파이프(220)의 회동을 위하여 파이프(220)에 구비된 피동기어(222)와 맞물리는 가동기어(251)를 구비한 별도의 구동모터(250)가 설치되어 있다.
구동모터(250)는 정회전과 역회전을 반복적으로 수행하여 파이프(220)에 구비된 노즐(221)에서 분사되는 물이 메쉬부재(241)의 전체 면적이 균일하게 분사되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 파이프(220)에는 파이프(220)를 통과하는 물의 수압을 체크할 수 있는 압력계(223)가 설치되어 있다.
한편, 토양수용부(300)는 상기 토양으로 물이 낙하될 수 있도록 상면이 개구 형성되고, 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 전면에 그물망(311)이 설치된 함체(310)와, 함체(310)의 전면에 구비되며 토양과 물이 흘러내리는 판면이 형성된 판상부재(320)를 포함하여 구성되어 있다.
토양수용부(300)는 토양을 수용하여 분사부(200)에서 분사되는 물이 낙하함으로써 토양 침식이 어떠한 형태로 발생되는지를 모의실험에 의하여 확인할 수 있도록 하는 부재로서, 토양수용부(300)는 경사를 이루는 지형에서 토양침식이 빈번하게 이루어짐을 감안하여 지면에 대하여 경사지게 배치되어 있다.
토양수용부(300)를 구성하는 함체(310)는 경사지게 배치된 상태에서 상대적으로 낮은 위치의 전면에 상·하부에 토양과 물이 판상부재(320)를 통하여 흘러내릴 수 있도록 구성되어 있다.
판상부재(320)는 토양으로 낙하되는 물에 의하여 토양과 물이 흘러내려 가는 경로를 형성하는 역할을 하며, 이를 위하여 판상부재(320)는 평탄면이 구비되며, 상기 평탄면의 측면에는 흘러내리는 물과 토양이 측면으로 유출되지 않도록 측판이 구비되어 있다.
그리고, 상기 평탄면을 따라 흘러내려가는 물과 토양을 수집할 수 있도록 물과 토양이 흘러내려가는 방향을 따라 점진적으로 폭이 작도록 형성되어 있으며, 상기 물과 토양을 수집할 수 있도록 판상부재(320)의 단부 하측에는 수집통(400)이 마련되어 있다.
이러한 판상부재(320)는 함체(310) 전면의 상측에 구비되어 상기 토양의 상부에서 유실되는 토양과 물을 흘러내리는 제1판상부재(321)와, 함체(310) 전면의 하측에 구비되어 상기 토양에 쓰며든 물이 토양층을 통해 흐르고 나오는 물을 수집하기 위한 제2판상부재(322)를 포함하여 구성되어 있다.
제1판상부재(321)는 지표유출수에 의하여 침식된 토양이 흘러내려가는 통로 역할을 할 수 있도록 함체(310) 전면의 상측에 배치되고, 제2판상부재(322)는 지표하유출수를 흐르게 하는 통로 역할을 할 수 있도록 함체(310) 전면의 하측에 배치되는 것이다.
그리고, 상대적으로 높은 위치에 배치되는 토양수용부(300)의 후면 측에는 사면 상류부에 지표유출수가 있는 경우를 재현하기 위해 물이 상기 토양의 상면에서 넘칠 경우에 넘치는 물이 유입되는 별도의 범람수 유입탱크(330)가 구비되어 있다.
이러한 토양수용부(300)는 다양한 형태의 실험이 가능하도록 지면과 이루는 경사각을 조절할 수 있도록 구비되는 것이 바람직한데, 이를 위하여 토양수용부(300)에는 상기 지면과 이루는 경사각을 조절할 수 있는 경사조절부(340)가 구비되어 있다.
경사조절부(340)는 상호 힌지 결합된 4개의 링크부재(341)와, 링크부재(341)가 힌지 결합된 영역에 구비되며 내면에 나사산이 형성된 힌지결합부재(342)와, 상기 대향되게 배치되는 힌지결합부재(342)에 나사 결합되어 회동함으로써 링크부재(341)가 형성하는 각도를 변경하여 링크부재(341)의 전체적인 길이를 조절하는 체결부재(343)를 포함하여 구성되어 있다.
링크부재(341)는 2개씩 상호 중첩되도록 배치되어, 상단은 함체(310)의 하면에 고정되며, 링크부재(341)의 하단은 후술할 이동판(350)에 고정되어 있다. 그리고, 체결부재(343)의 회전에 의하여 힌지결합부재(342) 사이의 거리가 조절되면서 전체적인 링크부재(341)의 높이가 조절되는 것이다.
토양수용부(300)는 이동 가능하도록 하면에 바퀴부재(351)가 구비된 이동판(350)의 상면에 설치되는 것이 바람직한데, 이는 분사부(200)에서 분사되는 물의 낙하를 이용하여 모의실험을 할 수 있도록 함과 동시에 실제 강우 시에 야외로 토양수용부(300)를 용이하게 이동시켜 실험을 할 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 토양침식 실험장치를 이용하여 강우 시의 토양침식에 대한 실험을 하는 과정은 다음과 같다.
우선, 토양수용부(300)의 함체(310)에 토양을 채운 후에 이동판(350)의 상면에서 토양수용부(300)가 이동판(350)의 상면과 이루는 각도를 조절하게 되는데, 토양수용부(300)가 이동판(350)의 상면과 이루는 각도를 조절하는 방법은 힌지결합부재(342)에 체결된 체결부재(343)를 회전시키면 상호 대향되게 배치된 한 쌍의 힌지결합부재(342) 사이의 거리가 가까워지거나 멀어지게 함으로써 조절하게 된다.
즉, 힌지결합부재(342) 사이의 거리가 가까워지면 링크부재(341)가 형성하는 길이가 길어지게 되고, 반대로 힌지결합부재(342) 사이의 거리가 멀어지게 되면 링크부재(341)가 형성하는 길이가 짧아지게 되어 토양수용부(300)의 각도 조절이 가능하게 된다.
토양수용부(300)와 이동판(350)의 판면이 형성하는 각도의 조절이 완료되면 이동판(350)을 이동시켜 분사부(200)의 하측에 위치하도록 한다.
그리고, 물탱크(210)에 수용된 물을 파이프(220) 측으로 유출시킬 수 있도록 펌프(230)를 가동시키면, 펌프(230)의 가동에 의하여 물이 파이프(220)의 내부로 유입되면 파이프(220)에 구비된 노즐(221)을 통하여 물이 방사 방향으로 분사되어 메쉬부재(241)에 접촉된다.
이때, 파이프(220)는 구동모터(250)의 정역회전에 의하여 일정 각도 왕복 회전 운동하면서 노즐(221)에서 분사되는 물이 메쉬부재(241)의 전체 면적에 걸쳐서 균일하게 접촉되도록 한다.
메쉬부재(241)에 접촉된 물은 메쉬부재(241)에 맺히게 되고, 지속적으로 노즐(221)을 통하여 물이 분사되면서 메쉬부재(241)에 맺힌 물은 토양수용부(300)에 채워진 토양으로 낙하되어 강우 시의 상황을 재현하게 된다.
토양으로 낙하되는 물에 의하여 토양수용부(300)에 수용된 토양은 침식이 이루어지게 되어 물과 토양이 함께 판상부재(320)를 따라 흘러내리게 되며, 흘러내린 물과 토양은 수집통(400)에 수집된다.
이러한 모의실험에서 토양의 표면에 낙하된 물방울의 타격과 지표유출에 의해 침식된 토양은 지면을 흐르는 물과 함께 제1판상부재(321)를 통하여 흘러내리게 되고, 토양에 침투되어 토양층을 통해 흐르는 지표하유출수는 제2판상부재(322)를 통하여 흘러내리게 된다.
그리고, 사면 상류부에 지표유출수가 발생하는 경우를 재현하기 위해서는 강우모의 실험에 의한 물의 노즐(221) 분사와 함께 토양수용부(300) 측면 상단의 유입탱크(330)에 물이 넘치도록 하여 메쉬부재(331)를 통과한 물이 균일하게 토양수용부(300)에 공급되도록 한다.
필요하다고 판단되는 양의 물을 노즐(221)을 통하여 분사시켜 강우모의 실험을 진행하면서 토양의 침식을 관찰하게 되며, 이러한 관찰에 의하여 실제 강우 시의 빗물과 지표유출에 의하여 지표 토양이 어떠한 형태로 침식이 이루어지는지를 계측한다. 강우규모, 경사조건, 토양특성, 그리고 지표상태를 다양하게 변화시켜 가면서 지표유출, 토양침식 및 지표하유출의 정량적인 특성치를 파악하고, 유출 및 토양침식 저감 기술 개발 및 수자원 관리 방안을 위한 기초연구 자료로 활용한다.
이상, 본 발명의 토양침식 실험장치를 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다.
본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
100 : 프레임부 110 : 세로프레임
120 : 가로프레임 200 : 분사부
210 : 물탱크 220 : 파이프
221 : 노즐 222 : 피공기어
223 : 압력계 230 : 펌프
240 : 메쉬박스 241 : 메쉬부재
250 : 구동모터 300 : 토양수용부
310 : 함체 320 : 판상부재
321 : 제1판상부재 322 : 제2판상부재
330 : 유입탱크 340 : 경사조절부
341 : 링크부재 342 : 힌지결합부재
343 : 체결부재 350 : 이동판
351 : 바퀴부재 400 : 수집통

Claims (10)

  1. 일정 길이를 갖도록 형성되어 상호 대칭되도록 지면에 세워지는 한 쌍의 세로프레임(110)과, 지면으로부터 일정 높이를 갖는 상기 세로프레임(110)과 세로프레임(100) 사이에 배치되는 가로프레임(120)으로 이루어지는 프레임부(100)와;
    상기 지면으로 분사될 물을 수용하는 물탱크(210)와, 상기 물탱크(210)와 연결되어 상기 물을 분사할 수 있도록 복수의 노즐(221)이 구비되며 상기 가로프레임(120)에 고정되는 파이프(220)와, 상기 물탱크(210)와 상기 파이프(220)의 연결 경로상에 배치되어 상기 물을 펌핑하는 펌프(230)를 구비한 분사부(200)와;
    토양이 채워진 상태로 상기 분사부(200)의 하측에 상기 지면과 경사를 이루도록 배치되어 상기 분사부(200)에서 분사되는 물에 의하여 상기 토양이 침식되는 정도를 확인할 수 있도록 하는 토양수용부(300)를 구비하고,
    상기 파이프(220) 하측의 상기 가로프레임(120)에는 상면이 개구 형성되고 하면에 메쉬부재(241)가 구비되어, 상기 노즐(221)에서 분사되는 물이 상기 메쉬부재(241)에 맺힌 후에 방울 형태로 낙하되도록 하는 메쉬박스(240)가 배치되며,
    상기 노즐(221)에서 상기 메쉬부재(241) 측으로 물을 균일하게 분사할 수 있도록 상기 파이프(220)는 회전 가능하게 설치되고, 상기 파이프(220)의 일측에는 상기 파이프(220)를 일정 각도 회전 구동시킬 수 있도록 상기 파이프(220)에 구비된 피동기어(222)와 맞물리는 가동기어(251)를 구비한 별도의 구동모터(250)가 설치된 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파이프(220)에는 상기 파이프(220)를 통과하는 물의 수압을 체크할 수 있는 압력계(223)가 설치된 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 토양수용부(300)는 상기 토양으로 물이 낙하될 수 있도록 상면이 개구 형성되고, 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 전면에 그물망(311)이 설치된 함체(310)와, 상기 함체(310)의 전면에 구비되며 토양과 물이 흘러내리는 판면이 형성된 판상부재(320)를 포함한 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판상부재(320)는 상기 함체(310) 전면의 상측에 구비되어 상기 토양의 상부에서 유실되는 토양과 물을 흘러내리는 제1판상부재(321)와, 상기 함체(310) 전면의 하측에 구비되어 상기 토양에 쓰며든 물에 의하여 유실되는 토양과 물이 흘러내리는 제2판상부재(322)를 포함한 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상대적으로 높은 위치에 배치되는 상기 토양수용부(300)의 후면 측에는 상기 분사부(200)에서 분사된 물이 상기 토양의 상면에서 넘칠 경우에 넘치는 물이 유입되는 별도의 범람수 유입탱크(330)가 구비된 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 토양수용부(300)에는 상기 지면과 이루는 경사각을 조절할 수 있는 경사조절부(340)가 구비된 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 경사조절부(340)는 상호 힌지 결합된 4개의 링크부재(341)와, 상기 링크부재(341)가 힌지 결합된 영역에 구비되며 내면에 나사산이 형성된 힌지결합부재(342)와, 상기 대향되게 배치되는 상기 힌지결합부재(342)에 나사 결합되어 회동함으로써 상기 링크부재(341)가 형성하는 각도를 변경하여 상기 링크부재(341)의 전체적인 길이를 조절하는 체결부재(343)를 포함한 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
  10. 제1항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토양수용부(300)는 이동가능하도록 하면에 바퀴부재(351)가 구비된 이동판(350)의 상면에 설치된 것을 특징으로 하는 토양침식 실험장치.
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