KR101703319B1 - 빗물 침투 시설 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빗물 침투 시설에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아스팔트나 콘크리트로 뒤덮여있는 도로나 보도를 따라서 흐르는 빗물을 지하에 저장하고 필터 튜브와 자갈층을 이용해서 지반으로 침투시킴으로써 하천의 범람과 지반침하를 방지하고 지하수고갈 등의 문제를 해결하며 초기우수에 포함된 비점오염물질을 제거하여 하천이나 지하수가 오염되는 것을 방지하고 청소맨홀을 설치하여 청소를 용이하게 함으로써 계획된 성능을 제대로 발휘할 수 있도록 하는 빗물 침투 시설에 관한 것이다.

Description

빗물 침투 시설{RAINWATER PERMEATE RETENTION SYSTEM}
본 발명은 빗물 침투 시설에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아스팔트나 콘크리트로 뒤덮여있는 도로나 보도를 따라서 흐르는 빗물을 지하에 저장하고 다수의 필터 튜브와 자갈층을 이용해서 지반으로 침투시킴으로써 하천의 범람과 지반침하를 방지하고 지하수고갈 등의 문제를 해결하며 초기우수에 포함된 비점오염물질을 제거하여 하천이나 지하수가 오염되는 것을 방지하고 청소맨홀을 설치하여 청소를 용이하게 함으로써 계획된 성능을 제대로 발휘할 수 있도록 하는 빗물 침투 시설에 관한 것이다.
일반적으로, 도시지역은 지표면의 대부분이 아스팔트나 콘크리트로 뒤덮여서 빗물이 지반으로 침투하기가 어렵다. 따라서 강우시 빗물이 지표면 아래의 토양으로 침투되지 못하고 우수관거를 통하여 하천으로 직접 유입되고 있다. 이러한 상황에서 폭우, 집중호우로 인하여 빗물의 양이 우수관거의 설계치를 초과하면 빗물의 역류, 표면침하 등이 발생하고 장시간 또는 일시에 많은 양의 빗물이 하천으로 유입되면 하천의 범람 등과 같은 재해가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 도시지역을 덮고 있는 콘크리트를 빗물이 통과할 수 있는 투수성 콘크리트로 대체하거나, 투수성 콘크리트로 제작한 맨홀 및 블록 등으로 시공하여 빗물을 지표면 아래의 토양으로 침투시키고자 하는 시도가 있었다. 그러나 투수성 콘크리트의 공극은 일정기간이 지나면 빗물 내의 오염물질이나 토사로 인하여 쉽게 막히게 되어 지속적으로 투수기능을 유지하기 어렵다. 또한, 투수성 콘크리트나 맨홀, 트랜치 형태의 저류시설은 지하수위 증가나 홍수방지의 효과는 있으나 빗물의 증발산을 통한 열섬 효과의 저감 및 토양의 활성화 등은 기대할 수 없는 단점이 있었다.
한편, 초기 강우시 내리는 빗물과 함께 비점오염물질이 하천, 호수 등의 공공 수역이나 지하수 등을 오염시키는 주된 요인이다. 비점오염물질은 주로 비가 올 때 지표면 강우유출수와 함께 유출되는 오염물질로서 교통오염물질, 도시지역의 먼지와 쓰레기, 동식물의 잔여물, 지표면에 떨어진 대기오염물질 등을 말한다. 이러한 비점오염물질에 의한 수질오염을 극복하기 위해서 여러 가지 비점오염 물질 처리방법이 소개되고 있다. 예를 들어, 습지나 저류 지를 이용한 방법, 배플(baffle)식 처리시설 및 여과형 처리시설 등이 소개되고 있다.
도 9는 종래 기술에 따른 여과형 우수처리시설의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 골격형성 구조물(310)의 표면에 부직포와 같은 투수성 재질에 의한 포장부(320)를 덮고, 이를 지중에 매설함으로써, 우수의 임시저장공간을 형성한 것이다. 그리고 오염물질이 포함된 우수는 유입로(120)를 통해 우수처리시설로 유입되어 임시로 저장되었다가 시간의 경과와 함께 포장부(320)를 투과하여 지중에 침투되며, 이를 투과하지 못하는 크기의 오염물질이 우수처리시설의 내부에 축적된다.
그러나 이러한 종래의 우수처리시설은 다음과 같은 문제점을 안고 있었다. 첫째, 청소 기타 유지관리가 대단히 불편하다. 우수처리시설을 형성하는 포장부의 내부에는 이를 투과하지 못하는 오염물질이 침적하게 되는데, 이의 청소 기타 유지관리를 위해서는 시설물을 다시 해체하여야 하므로 그 작업이 대단히 불편하였다. 둘째, 계획된 성능을 발휘하기가 어렵다. 위와 같은 이유로 청소 기타 유지관리 작업이 잘 이루어지지 않으면, 이루어지더라도 대단히 장시간의 간격으로 이루어지므로, 시공 당시 계획된 저장성능, 투수성능 등을 발휘하기가 대단히 어렵다. 셋째, 초기우수와 지속우수에 관한 구분이 없음으로 효율적인 정화가 불가능하다. 비점오염원을 구성하는 오염물질은 강우시 우수에 씻겨져서 우수처리시설로 유입되는데, 그 우수에 포함된 오염물질의 분포를 살펴보면, 초기우수의 경우에만 오염물질이 집중적으로 포함되어 있고, 일정시간 경과 이후의 지속우수의 경우에는 오염물질이 거의 포함되어 있지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 도로 상면 등의 오염물질은 대부분 초기우수에 씻겨지므로, 그 이후의 지속우수는 오염물질을 거의 포함하지 않게 되는 것이다. 그런데 종래의 우수처리시설은 우수의 이러한 특성을 고려하지 않은 구성을 취하고 있었는바, 효율적이지 못하다는 문제점을 안고 있는 것이다. 넷째, 비교적 깨끗한 지속우수를 활용하지 못한다. 상술한 바와 같이, 지속우수는 오염물질을 거의 포함하지 않은 깨끗한 상태이므로, 이를 초기우수와 분리하여 저장하는 수단을 강구하는 경우, 충분히 유용한 용도로 사용할 수 있다.
또한, 최근에는 자갈층을 부직포로 감싼 침투구역을 도로와 보도를 따라서 지중에 매설하여 강우시 빗물을 지하로 침투시킬 수 있도록 하는 빗물 침투 시설이 개발되었다. 이러한 빗물 침투 시설은 도로와 보도를 따라 설치되므로 설치장소와 공간 확보의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 그러나 종래의 기술은 저류조와 부직포 내에 자갈을 채운 침투구역으로 이루어진 것이어서, 빗물은 자갈층을 통해서 지반으로 침투시키고 빗물에 포함된 부유물질은 부직포를 통해서 여과하는 구조로 되었다. 따라서 비점오염물질이 포함된 초기우수를 단순히 저류한 후 유입시킴으로써 침투구역로 유입되는 부유물질이 자갈층으로 다량 유입되어 자갈층의 폐쇄가 빨리 발생하기 때문에 침투 및 저류 기능이 상실되고 보수 및 재시공에 따른 비용이 발생할 뿐만 아니라 사실상 유지관리가 불가능하기 때문에 자갈층을 전면 교체하는 방법 외에는 대안이 없었다.
한편, 비점오염물질의 경우에는 항상 일정한 오염물질이 유입되는 것이 아니라 강우의 시기에 따라서 유입되는 양에 상당한 차이가 있음에도 불구하고 종래의 비점오염물질 처리시설은 이러한 유동적인 강우에 적절하게 대처할 수 없기 때문에 처리 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
(0001) 대한민국 등록특허 제10-0763119호 (공고일:2007.10.04.) (0002) 대한민국 공개특허 제10-2013-91900호(공개일: 2013.08.20.) (0003) 대한민국 공개특허 제10-2013-134271호(공개일:2013.12.10)
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 초기우수에 포함된 비점오염물질을 제거하여 하천, 호수 및 지하수 등이 오염되는 것을 방지하고, 빗물을 지반으로 침투시켜 지하수 고갈이나 지반 침하를 방지할 수 있는 빗물 침투 시설을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 빗물이 필터 튜브와 자갈층을 차례로 거쳐서 지반 토양으로 침투되도록 함으로써 빗물에 포함된 부유물질이 다수의 필터 튜브에 의해 걸러짐으로써 자갈층의 쉽게 폐쇄되는 것을 방지하여 보수 및 재시공에 따른 비용을 절감하고 침투 기능을 장기간 유지할 수 있는 빗물 침투 시설을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 침투구역에 청소맨홀을 설치하되 다수의 필터 튜브가 청소맨홀과 연결되도록 하여 필터 튜브의 내부에 침적된 부유물질을 쉽게 제거할 수 있도록 함으로써 청소 및 유지관리가 용이하여 계획된 성능을 제대로 발휘할 수 있도록 하는 빗물 침투 시설을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 빗물을 저류하는 전처리조 내에 경사판을 설치하고, 초기우수와 지속우수를 구분하여 처리할 수 있도록 함으로써 비점오염물질의 처리효율을 향상시킬 수 있는 빗물 침투 시설을 제공하는 것이다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점 및 신규의 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확해질 것이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 빗물 침투 시설은,
바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 일측 측벽의 상단부에는 빗물이 유입되는 유입관이 설치되며, 내부에는 다수의 경사판이 설치된 전처리조와;
바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 상기 측벽의 일측 상단부에는 빗물을 외부로 배출하기 위한 유출관이 설치된 유출조와;
상기 전처리조와 유출조 사이에 설치되고, 다수의 자갈을 채워서 이루어진 자갈층과 상기 자갈층의 외 측을 감싸는 부직포로 이루어진 침투구역과;
상기 침투구역에 작업자나 작업도구가 들어갈 수 있는 크기의 콘크리트 구조물로 이루어진 청소맨홀과;
상기 자갈층의 내부에 수평으로 매설되어 상기 전처리조와 청소맨홀, 상기 청소맨홀과 유출조를 서로 연결하는 다수의 필터 튜브;를 포함하되,
상기 필터 튜브는, 파이프의 주변에 일정한 간격으로 다수 개의 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀의 외주 면에는 다공성 여과포로 감싸져서 상기 자갈층으로 배출되는 빗물에 포함된 미세 부유물을 걸러주고 상기 필터 튜브 내의 고형물은 상기 청소맨홀을 통해서 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전처리조에서 공급되는 빗물은 상기 필터 튜브를 통해서 상기 자갈층으로 분산되고, 상기 필터 튜브의 내부에 쌓인 고형물은 상기 청소맨홀을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리조, 유출조 및 청소맨홀의 측벽과 바닥에는 고형물은 차단하고 빗물만 배출되는 다수의 배출구멍이 형성된다.
상기 전처리조의 내부에는 다수의 경사판이 설치되고, 상기 경사판의 전방에는 상향류를 유도하는 상부격벽이 설치되며, 상기 경사판의 후방에는 하향류를 유도하는 하부격벽이 설치된다.
상기 전처리조에는 상기 유입관을 통해서 공급되는 초기우수와 지속우수의 흐름을 바꿔주기 위한 흐름전환수단이 더 설치된다.
상기 흐름전환수단은, 상기 전처리조의 유입관과 상부격벽 사이에 설치되고 상기 전처리조의 수위에 따라 상하로 이동하는 버켓과; 상기 버켓에 의해서 좌우로 이동하는 전환수로와, 상기 전환수로의 후방에 설치되고 상기 하부격벽의 후방으로 빗물을 안내하는 우회수로를 포함하되, 상기 버켓은 상기 전환수로와 우회수로 사이에 설치되고 수위에 따라 상하로 이동하여, 비점오염물질이 많이 포함된 초기우수는 전처리조의 하부로 유도하여 상기 경사판을 거치도록 하고, 비점오염물질이 포함되지 않은 지속우수는 상기 경사판의 상부에 구비된 우회수로를 통해서 상기 전처리조의 하부격벽의 후단으로 공급하여 상기 경사판을 거치지 않도록 한다.
본 발명에 따른 빗물 침투 시설의 다른 실시 예는,
바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 일측 측벽의 상단부에는 빗물이 유입되는 유입관이 설치되며, 내부에는 다수의 경사판이 설치되고, 상기 측벽과 바닥에는 빗물이 외부로 배출되는 하나 이상의 배출 구멍이 형성된 전처리조와;
바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 상기 측벽의 일측 상단부에는 빗물을 외부로 배출하기 위한 유출관이 설치되며 상기 측벽과 바닥에는 빗물이 외부로 배출되는 하나 이상의 배출 구멍이 형성된 유출조와;
상기 전처리조와 유출조 사이에 설치되고, 다수의 자갈을 채워서 이루어진 자갈층과 상기 자갈층의 외 측을 감싸는 부직포로 이루어진 침투구역과;
상기 침투구역에는 상기 전처리조와 유출조를 연결하고 작업자나 작업도구가 들어갈 수 있는 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고 상기 측벽과 바닥에는 빗물이 외부로 배출되는 하나 이상의 배출 구멍이 형성된 청소맨홀과;
상기 침투구역의 자갈층의 내부에 수평으로 매설되되 일 단을 상기 청소맨홀과 연결되고 타 단은 자갈층에 매설되는 다수의 필터 튜브;를 포함하되,
상기 필터 튜브는, 파이프의 주변에 일정한 간격으로 다수 개의 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀의 외주 면에는 다공성 여과포로 감싸져서 상기 자갈층으로 배출되는 빗물에 포함된 미세 부유물을 걸러주고 상기 필터 튜브 내의 고형물은 상기 청소맨홀을 통해서 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 빗물 침투 시설에 따르면, 하천, 호수 및 지하수 등이 오염되는 것을 최소화하고, 빗물을 지반토양으로 침투시켜 지하수 고갈이나 지반 침하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 청소 및 유지관리가 용이하고 초기우수와 지속우수를 분리하여 처리함으로써 계획된 성능을 제대로 발휘할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 전처리조에서 빗물에 포함된 부유물 즉, 비점오염물질을 제거하기 때문에 하천이나 지하수가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 자갈층과 부직포만을 통해서 침투시키지 않고 다수의 필터 튜브를 통해서 미세 고형물질을 제거한 후 자갈층으로 분산되어 지반으로 침투시킴으로써 자갈층이 쉽게 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 침투구간의 자갈층 사이에 청소맨홀을 설치하고, 상기 필터 튜브의 일단을 청소맨홀과 연결함으로써 상기 필터 튜브의 내부에 쌓인 고형물을 쉽게 청소할 수 있도록 하여 유지 보수가 매우 용이하다.
또한, 본 발명은, 아스팔트나 콘크리트로 뒤덮여있는 도로나 보도를 따라 흐르는 빗물을 전처리조, 유출조 및 청소맨홀에 일시적으로 저장하고 다수의 필터 튜브, 자갈층 및 부직포를 통해서 지반토양으로 침투시킴으로써 폭우, 집중호우로 인한 홍수 등의 피해를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 빗물 침투 시설의 내부구조를 보여주는 단면도,
도 2는 본 발명의 빗물 침투 시설의 내부구조를 보여주는 평면도,
도 3은 본 발명의 빗물 침투 시설의 외관을 보여주는 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 필터 튜브의 일 예를 보여주는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 수조의 일부를 보여주는 단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 빗물 침투 시설의 다른 실시 예를 보여주는 평면도와 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 흐름전환수단의 일 예를 보여주는 단면도
도 9는 종래 기술에 따른 우수처리시설의 일 예를 보여주는 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 부여하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 빗물 침투 시설의 내부구조를 보여주는 단면도, 도 2는 본 발명의 빗물 침투 시설의 내부구조를 보여주는 평면도, 도 3은 본 발명의 빗물 침투 시설의 외관을 보여주는 평면도이다.
일반적으로 '도랑'은 도로나 보도를 따라 길게 형성되는 매우 좁고 작은 개울을 말한다. 본 발명에 따른 빗물 침투 시설은 도랑의 형태로 이루어진다. 이러한 도랑은 덮개가 있는 것과 없는 것이 있다. 전통적인 도랑은 물이 흐르는 통로의 기능을 주로 수행하는 것이나, 따라서 본 발명에 따른 '빗물 침투 시설'은 도로나 보도를 따라 길게 설치되어 빗물을 일시적으로 저장 및 이동시키는 동시에 지반으로 침투시키는 기능을 수행하는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 빗물 침투 시설(1)은, 적어도 하나의 전처리조(10)와, 적어도 하나의 유출조(30), 그리고 상기 전처리조(10)와 유출조(30) 사이에 구비되는 적어도 하나의 침투구간(20:20a,20b)을 포함한다. 특히, 상기 침투구간(20:20a,20b)은 자갈층(21)과 상기 자갈층(21)을 감싸는 부직포(22)를 포함하여 이루어진다. 그리고 빗물 침투 시설(1)은 도로나 보도를 따라서 길게 설치된다.
따라서 도로나 보도에서 흘러들어오는 빗물은, 상기 전처리조(10)의 유입관(12)을 통해서 전처리조(10)의 내부로 유입된 후, 일정 시간 동안 전처리조(10)에서 머무르면서 빗물에 포함된 부유물질이 제거된다. 그리고 상기 부유물질이 제거된 빗물을 침투구간(20)으로 공급된다. 빗물은 침투구간(20)을 따라 흐르면서 자갈층(21)과 부직포(22)의 공극을 통해서 지반으로 서서히 침투된다. 그리고 지반으로 침투하지 못한 빗물은 침투구간(20)을 따라 이동한 후 유출조(30)로 흘러가게 된다. 그런 다음 유출조(30)의 상단부에 형성된 유출관(32)을 통해서 우수관으로 배출된다.
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 전처리조(10)는, 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지는데, 상기 전처리조 구조물(11)은 바닥과 측벽으로 이루어지고 상부는 개방된다. 그리고 개방된 상부에는 별도로 덮개(19)가 설치될 수 있다. 이러한 전처리조 구조물(11)은 도로나 보도 변에 매설된다. 그리고 전처리조(10)의 일측 측벽의 상단부에는 빗물이 유입되는 유입관(12)이 설치되는데, 이 유입관(12)은 도로나 보도를 따라 흐르는 빗물이 유입될 수 있도록 연결된다.
그리고 상기 전처리조(10)의 내부에는 다수의 경사판(13)이 설치된다. 상기 경사판(13)은 빗물에 포함된 부유물질을 효율적으로 침전시킨다. 이를 위해서, 상기 경사판(13)의 전방에는 상향류의 흐름을 유도하는 상부격벽(14)이 설치되고, 상기 경사판(13)의 후방에는 하향류의 흐름을 유도하는 하부격벽(15)이 구비된다. 즉, 상기 경사판(13)은 상부격벽(14)과 하부격벽(15) 사이에 일정한 각도로 경사지게 설치된다. 따라서 상기 유입관(12)을 통해서 전처리조(10)로 유입된 빗물은 상기 경사판(13)을 통과하는 동안에 부유물질이 침전되게 된다.
이어, 상기 침투구간(20)은 다수의 자갈로 채워진 소정 크기의 자갈층(21)과, 상기 자갈층(21)의 외 측면을 감싸는 부직포(22)로 이루어진다. 상기 자갈층(21)은 빗물을 분산시키고 상기 부직포(22)는 자갈층(21)을 지지하는 동시에 지반토양이 자갈층(21)으로 유입되지 않도록 하고 빗물에 포함된 부유물질을 제거한다. 따라서 상기 경산판(13)을 통과한 빗물은 상기 침투구간(20)으로 공급되고, 상기 침투구간(200으로 유입되는 빗물은 자갈층(21)과 부직포(22)를 통해서 서서히 지반토양으로 침투하게 한다.
특히, 본 발명에 따른 침투구간(20)에는, 적어도 하나 이상의 청소맨홀(40)이 설치된다. 상기 청소맨홀(40)은 작업자가 들어가거나 청소 작업도구를 집어넣을 수 있는 크기와 형태로 이루어진 맨홀 구조물(41)로 이루어진다. 바람직하게 상기 맨홀 구조물(41)은 사각형상의 콘크리트 구조물이나 플라스틱 구조물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 맨홀 구조물(41)은 바닥과 측벽으로 이루어지고, 상부는 개방된다. 그리고 상기 개방된 상부에는 탈착가능한 덮개나 그릴(44)이 설치될 수 있다. 바람직하게, 상기 청소맨홀(40)은 침투구간(20)의 가운데에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 침투구간(20)에는, 다수 개의 필터 튜브(50)가 더 설치된다. 상기 필터 튜브(50)는, 파이프 형상으로 이루어진다. 즉, 도 4에서 보는 바와 같이, 원형 파이프(51)의 외주 면에 일정한 간격으로 관통 홀(52)이 형성된다. 그리고 상기 관통 홀(52)이 형성된 원형 파이프(51)의 외주면은 여과포(53)로 감싼다. 상기 여과포(53)는 밴드(54)를 이용하여 단단히 고정한다. 이때, 상기 여과포(53)는 내구성이 우수한 합성섬유로서 다수의 미세기공이 형성되어 있다. 따라서 필터 튜브(51) 내부로 공급된 빗물은 상기 관통 홀(52)과 여과포(53)를 통과해서 배출되고 빗물에 포함된 오염물질은 상기 여과포(53)에 의해서 걸러져서 상기 필터 튜브(51)의 내부에 잔류하게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 필터 튜브(50)는 침투구간(20)의 자갈층(21) 내에 수평으로 매설되되, 일단은 전처리조(10)와 연결되고, 타 단은 청소맨홀(40)과 연결된다. 또는 상기 필터 튜브(50)의 일단은 청소맨홀(40)과 연결되고 타 단은 유출조(30)와 연결된다. 즉, 상기 전처리조(10), 청소맨홀(40) 및 유출조(30)가 상기 필터 튜브(50)를 통해서 연결된다. 이때, 상기 필터 튜브(50)의 적어도 하나의 단부는 반드시 상기 청소맨홀(40)과 연결되도록 설치한다.
이와 같이 필터 튜브(50)를 자갈층(21) 사이에 설치하면, 상기 전처리조(10)에서 공급되는 빗물은, 상기 자갈층(21)으로 직접 유입되지 않고 필터 튜브(50)로 먼저 유입된 후, 상기 여과포(53)를 통해서 자갈층(21)으로 배출되게 된다. 따라서 빗물에 포함된 미세 고형물이 여과포(53)에 의해서 걸러지므로 자갈층(21)으로 미세 고형물이 유입되지 않게 된다. 따라서 상기 자갈층(21)에 고형물이 쌓이는 것이 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 청소맨홀(40)은 도시된 바와 같이, 침투구간(20:20a,20b) 사이에 설치된다. 다시 말해서 상기 청소맨홀(40)의 전후에 자갈층(21)이 형성된다. 그리고 상기 청소맨홀(40)의 양 측벽에는 다수 개의 필터 튜브(50)가 연결된다. 그리고 도면에는 하나의 청소맨홀(40)이 설치되어 있으나 침투구간(20)의 길이에 따라 다수 개의 청소맨홀(40)이 일정 간격으로 설치될 수도 있다.
따라서 상기 전처리조(10)에서 배출되는 빗물을 상기 필터 튜브(50)를 따라 흐르면서 관통 홀(52)과 여과포(53)를 통해서 자갈층(21)으로 배출된다. 그리고 상기 관통 홀(52)과 여과포(53)를 통과하지 못한 빗물은 청소맨홀(40)로 유입된다. 그리고 상기 청소맨홀(40)로 유입된 빗물은 다시 필터 튜브(50)를 통해서 다시 자갈층(21)으로 분산되거나 최종적으로 유출조(30)로 이동하게 된다.
상기 유출조(30)는 일정한 크기의 유출조 구조물(31)로 이루어진다. 상기 유출조 구조물(31)은 바닥과 측벽으로 이루어지며 상부는 개방되는데, 개방된 상부에는 별도로 덮개(39)가 설치될 수 있다. 상기 유출조(30)의 일 측은 다수의 필터 튜브(50)가 연결된다. 그리고 상기 유출조 구조물(31)의 상단부에는 빗물을 외부로 배출하는 유출관(32)이 설치된다. 따라서 상기 필터 튜브(50)에서 유입되는 빗물은 유출조(30)로 유입된 후 유출관(32)을 통해서 외부로 배출된다.
한편, 상기 전처리조의 구조물(11), 맨홀 구조물(41) 및 유출조의 구조물(31)의 측벽과 바닥에는 일정한 크기로 배출 구멍(46)이 형성된다. 그리고 상기 배출 구멍(46)은 다공성 우레탄 발포체(47)로 채워져 있다. 상기 다공성 우레탄 발포체(47)에는 빗물은 통과시키고 미세 고형물은 통과시키지 않는 미세 구멍으로 이루어진다. 그리고 상기 배출 구멍(46)의 내외 면에 다공성 토목섬유(48)로 마감한다. 상기 다공성 토목섬유(48)는 다공성 우레탄 발포체(47)가 이탈되지 않도록 고정하고 미세 고형물이나 지반의 진흙에 의해서 우레탄 발포체(47)의 미세 구멍이 폐쇄되지 않도록 한다. 또한, 상기 전처리조의 구조물(11), 맨홀 구조물(41) 및 유출조(31)의 외벽에는 부직포(49)가 더 설치될 수 있다.
따라서 상기 전처리조(10), 유출조(30) 및 청소맨홀(40) 내의 빗물은 상기 우레탄 발포체(47)와 토목섬유(48) 또는 부직포(49)를 통해서 지반토양으로 침투된다. 이와 같이 각 조에 배출 구멍(47)을 형성함으로써 전처리조(10), 유출조(30) 및 청소맨홀(40) 내에 빗물이 고이지 않도록 할 수 있다. 또한, 슬러지의 양을 줄이고 부패가 발생하지 않도록 하며 모기 등이 서식하지 못하도록 한다.
한편, 사용 기간의 경과에 따라서 상기 필터 튜브(50)의 내부에 고형물이 쌓이면, 작업자가 청소맨홀(40) 안으로 들어가거나 청소 작업도구를 청소맨홀(40) 안으로 집어넣은 후, 상기 필터 튜브(50)의 일단을 통해서 도시되지 않은 브러쉬 와어이를 밀어넣고 회전시켜서 상기 필터 튜브(50)의 내부에 쌓여 있는 고형물을 청소맨홀(40) 쪽으로 이동시켜 제거할 수 있다. 이때 고형물이 청소맨홀(40) 쪽으로 쉽게 배출되도록 상기 필터 튜브(50)를 청소맨홀(40) 쪽으로 경사지게 설치할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 빗물이 자갈층(21)으로 직접 투입하는 대신에 상기 필터 튜브(50)를 통해서 자갈층(21)으로 투입하기 때문에 자갈층(21)이 쉽게 막히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 주기적으로 상기 필터 튜브(50)를 청소함으로써 유지보수가 용이하다. 그러나 상기 침투구간(20b)에 설치된 관측정(60)을 통해서 자갈층(21)이 완전히 폐쇄된 것으로 관찰되는 경우에는 상기 자갈층(21)을 전면적으로 교체하여야 한다.
한편, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 청소맨홀(40)의 다른 실시 예를 보여준다. 도시된 바와 같이, 상기 청소맨홀(140)은 전처리조(10)와 유출조(30) 사이에 길이방향으로 설치된다. 즉, 상기 청소맨홀(140)은 폭이 좁고 길이가 긴 형태로 이루어지며, 일단은 상기 전처리조(10)와 연결되고 타 단은 유출조(30)와 연결된다. 따라서 상기 전처리조(10)에서 배출되는 빗물은 상기 청소맨홀(140)을 따라 흘러서 유출조(30)로 유입되게 된다. 이때, 상기 청소맨홀(40)의 전방과 후방에는 일정한 높이로 월류벽(143)이 설치된다. 따라서 상기 청소맨홀(40)로 유입된 빗물은 일정한 높이로 수위가 형성된다.
그리고 상기 침투구역(120)은 상기 청소맨홀(140)을 감싸는 형태로 이루어진다. 즉, 상기 청소맨홀(140)의 측면과 하면에 자갈층(21)이 형성되고 상기 자갈층(21)의 외 측에는 부직포(22)가 설치된다. 그리고 상기 자갈층(21)에는 다수의 필터 튜브(150)가 일정 간격으로 설치된다. 이때, 상기 필터 튜브(150)의 일단은 상기 청소맨홀(140)과 연결되고 타 단은 자갈층(21) 사이에 매몰된다. 즉, 상기 다수의 필터 튜브(150)는 상기 자갈층(21)을 가로질러서 가로방향으로 설치되고 그 선단은 폐쇄된다. 그리고 도 4에서 보는 바와 같이, 외주 면에는 다수의 관통 홀(52)이 형성되고 바깥쪽에는 여과포(53)가 설치된다.
따라서 상기 전처리조(10)에서 청소맨홀(140)로 넘어오는 빗물은 상기 청소맨홀(140)의 양 측벽에 설치된 다수 개의 필터 튜브(150)를 통해서 자갈층(21)으로 분산된다. 그리고 상기 자갈층(21)으로 분산된 빗물을 부직포(22)를 통해 지반으로 서서히 침투되게 된다. 이때 빗물에 포함된 미세 고형물은 상기 필터 튜브(150)의 여과포(53)에 의해서 걸려져서 상기 필터 튜브(150)의 내부에 남게 된다.
또한, 시간이 경과에 따라, 상기 필터 튜브(150)의 내부에 고형물이 쌓이면, 작업자가 청소맨홀(140)로 들어가거나 청소도구를 청소맨홀(140)로 투입하여 필터 튜브(150)의 내부에 도시되지 않은 브러시 와이어를 주입하여 회전시켜서 내부에 쌓인 고형물을 상기 청소맨홀(150)로 이송시켜 제거하게 된다. 이때, 상기 필터 튜브(150)는 고형물이 원활하게 배출될 수 있도록 일정 각도로 경사지게 설치할 수 있다.
이어서, 도 8은 본 발명에 따른 빗물 침투 시설(1)의 또 다른 실시 예로서, 특히 상기 전처리조(10)에 흐름전환수단(70)이 더 구비되어 초기우수와 지속우수를 분리하도록 할 수 있다. 즉, 비점오염물질이 포함된 초기우수는 상기 전처리조(10)의 경사판(13)으로 유도하여 비점오염물질을 제거하도록 하고, 비오염물질이 거의 포함되어 있지 않은 지속우수는 상기 경사판(13)을 거치지 않고 침투구역(20)의 필터 튜브(50)로 공급함으로써 처리효율을 높이는 것이다. 즉, 초기우수와 지속우수의 흐름을 바꿔줌으로써 비점오염물질의 제거효율을 높일 수 있다.
구체적으로, 상기 흐름전환수단(70)은 도시된 바와 같이, 상기 경사판(13)의 상부에 수평으로 설치되어 상기 경사판(13)을 우회할 수 있도록 설치된 우회수로(73)와, 상기 전처리조(10)의 수위에 따라 상하로 이동하는 버켓(71)과, 상기 버켓(71)이 상하 이동에 따라 상하로 회동하여 빗물의 흐름을 바꿔주는 전환수로(72)로 이루어진다. 이때, 상기 전환수로(72)는 가운데 부분의 힌지점(75)을 중심으로 상하 회동가능하게 설치된다. 또한, 상기 전환수로(72)는 상하 회동 위치에 따라 상기 유출관(12)에서 유입되는 빗물을 받거나 받을 수 없다. 그리고 상기 버켓(71)은 일정한 크기의 통 체로 이루어지되 빗물이 자유롭게 드나들 수 있도록 다수의 구멍이 형성되어 있다. 그리고 상기 버켓(71)은 일정한 길이의 로프를 통해서 상기 전환수로(72)의 후단에 연결되어 있다.
따라서 상기 전처리조(10)의 수위가 낮을 때는 상기 버켓(71) 내부의 빗물이 배출되어 가벼워지고, 상기 전처리조(10)의 수위가 높을 때는 빗물이 상기 버켓(71) 내부로 유입되어 무거워지게 된다. 그리고 상기 버켓(71)이 무거워지면 아래로 이동하고 상기 버켓(71)이 가벼워지면 위로 이동하게 된다.
즉, 초기우수가 유입될 때는, 상기 전처리조(10)의 수위가 낮기 때문에 상기 버켓(71) 내부의 빗물이 모두 빠져나간 상태이므로 상기 버켓(71)의 무게가 가벼워 위로 이동한다. 그러면 상기 전환수로(72)의 선단이 하방으로 회동하게 된다. 그러면 유입관(12)을 통해서 유입되는 초기우수는 상기 전환수로(72)로 흐르지 않기 때문에 상기 전처리조(10)의 경사판(13)을 통과하게 된다.
반대로 지속우수가 유입될 때는, 상기 전처리조(10)의 수위가 높아지고, 빗물이 상기 버켓(71)의 내부로 유입되고 무거워진다. 따라서 상기 버켓(71)이 아래로 이동하고 상기 전환수로(72)의 선단이 버켓(71)의 무게를 버티지 못하고 상부로 회동하게 된다. 그러면 상기 유입관(12)에서 공급되는 지속우수는 상기 전환수로(72)로 공급되어 우회수로(73)를 통해서 상기 경사판(13)을 우회할 수 있게 된다. 즉, 비점오염물질이 포함되어 있지 않은 지속우수는 경사판(13)을 바이패스 함으로써 신속하게 유입될 뿐만 아니라 전처리조(10)의 부유물질 처리효율을 향상시킨다. 본 발명에서는 기계식 흐름전환수단(70)의 일 예를 예시하였으나, 수위센서와 모터를 이용하는 전자식 흐름전환수단을 대체하여 사용하는 것도 가능하다. 따라서 본 발명의 흐름전환수단(70)은 도시된 것으로 한정하지 않는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 빗물 침투 시설(1)은, 상기 전처리조(10)에서 빗물에 포함된 부유물 즉, 비점오염물질을 제거하기 때문에 하천이나 지하수가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 자갈층(21)과 부직포(22)만을 통해서 침투시키지 않고 자갈층(21)에 필터 튜브(50)를 통해서 미세 고형물질을 제거한 후 자갈층(21)으로 분산되어 지반으로 침투시킴으로써 자갈층(21)이 폐쇄되는 것을 방지하거나 쉽게 폐쇄되지 않도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 빗물 침투 시설(1)은, 침투구간(20)의 자갈층(21) 사이에 청소맨홀(40)을 설치하고, 상기 필터 튜브(50)의 일단을 청소맨홀(40)과 연결함으로써 상기 필터 튜브(50)의 내부에 쌓인 고형물을 쉽게 청소할 수 있도록 하여 유지 보수가 매우 용이하다.
또한, 본 발명은 아스팔트나 콘크리트로 뒤덮여있는 도로나 보도를 따라 흐르는 빗물을 전처리조(10), 유출조(30) 및 청소맨홀(40)에 일시적으로 저장하고 다수의 필터 튜브(50), 자갈층(21) 및 부직포(22)를 통해서 분산시켜 지반토양으로 침투시킴으로써 폭우, 집중호우로 인한 홍수 등의 피해를 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 빗물 침투 시설 10: 전처리조
11: 전처리조 구조물 12: 유입관
13: 경사판 20: 침투구간
21: 자갈층 22: 부직포
30: 유출조 31: 유출조 구조물
32: 유출관 40,140: 청소맨홀
41,141: 맨홀 구조물 46: 배출 구멍
47: 다공성 우레탄 발포체 50,150: 필터 튜브
52: 관통 홀 53: 여과포
70: 흐름전환수단 71: 버켓
72: 전환수로 73: 우회수로
143: 월류벽

Claims (8)

  1. 바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 일측 측벽의 상단부에는 빗물이 유입되는 유입관이 설치되며, 내부에는 다수의 경사판이 설치된 전처리조와;
    바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 상기 측벽의 일측 상단부에는 빗물을 외부로 배출하기 위한 유출관이 설치된 유출조와;
    상기 전처리조와 유출조 사이에 설치되고, 다수의 자갈을 채워서 이루어진 자갈층과 상기 자갈층의 외 측을 감싸는 부직포로 이루어진 침투구역과;
    상기 침투구역에 작업자나 작업도구가 들어갈 수 있는 크기의 콘크리트 구조물로 이루어진 청소맨홀과;
    상기 자갈층의 내부에 수평으로 매설되어 상기 전처리조와 청소맨홀, 상기 청소맨홀과 유출조를 서로 연결하는 다수의 필터 튜브;를 포함하되,
    상기 필터 튜브는, 파이프의 주변에 일정한 간격으로 다수 개의 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀의 외주 면에는 다공성 여과포로 감싸져서 상기 자갈층으로 배출되는 빗물에 포함된 미세 부유물을 걸러주고 상기 필터 튜브 내의 고형물은 상기 청소맨홀을 통해서 배출되도록 하며;
    상기 전처리조의 내부에는 초기우수는 전처리조의 하부로 유도하여 경사판을 거치도록 하고 지속우수는 경사판의 후방으로 유도하여 경사판을 거치지 않도록 하는 흐름전환수단이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 빗물 침투 시설.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전처리조에서 공급되는 빗물은 상기 필터 튜브를 통해서 상기 자갈층으로 분산되고, 상기 필터 튜브의 내부에 쌓인 고형물은 상기 청소맨홀을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 빗물 침투 시설.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전처리조, 유출조 및 청소맨홀의 측벽과 바닥에는 고형물은 차단하고 빗물만 배출되는 다수의 배출구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 빗물 침투 시설.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 전처리조의 내부에는 다수의 경사판이 설치되고, 상기 경사판의 전방에는 상향류를 유도하는 상부격벽이 설치되며, 상기 경사판의 후방에는 하향류를 유도하는 하부격벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 빗물 침투 시설.
  5. 삭제
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 흐름전환수단은, 상기 전처리조의 유입관과 상부격벽 사이에 설치되고 상기 전처리조의 수위에 따라 상하로 이동하는 버켓과; 상기 버켓에 의해서 좌우로 이동하는 전환수로와, 상기 전환수로의 후방에 설치되고 상기 하부격벽의 후방으로 빗물을 안내하는 우회수로를 포함하되, 상기 버켓은 상기 전환수로와 우회수로 사이에 설치되고 수위에 따라 상하로 이동하여, 비점오염물질이 많이 포함된 초기우수는 전처리조의 하부로 유도하여 상기 경사판을 거치도록 하고, 비점오염물질이 포함되지 않은 지속우수는 상기 경사판의 상부에 구비된 우회수로를 통해서 상기 전처리조의 하부격벽의 후단으로 공급하여 상기 경사판을 거치지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 빗물 침투 시설.
  7. 바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 일측 측벽의 상단부에는 빗물이 유입되는 유입관이 설치되며, 내부에는 다수의 경사판이 설치되고, 상기 측벽과 바닥에는 빗물이 외부로 배출되는 하나 이상의 배출 구멍이 형성된 전처리조와;
    바닥과 측벽으로 이루어진 일정한 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고, 상기 측벽의 일측 상단부에는 빗물을 외부로 배출하기 위한 유출관이 설치되며 상기 측벽과 바닥에는 빗물이 외부로 배출되는 하나 이상의 배출 구멍이 형성된 유출조와;
    상기 전처리조와 유출조 사이에 설치되고, 다수의 자갈을 채워서 이루어진 자갈층과 상기 자갈층의 외 측을 감싸는 부직포로 이루어진 침투구역과;
    상기 침투구역에는 상기 전처리조와 유출조를 연결하고 작업자나 작업도구가 들어갈 수 있는 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지고 상기 측벽과 바닥에는 빗물이 외부로 배출되는 하나 이상의 배출 구멍이 형성된 청소맨홀과;
    상기 침투구역의 자갈층의 내부에 수평으로 매설되되 일 단을 상기 청소맨홀과 연결되고 타 단은 자갈층에 매설되는 다수의 필터 튜브;를 포함하되,
    상기 필터 튜브는, 파이프의 주변에 일정한 간격으로 다수 개의 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀의 외주 면에는 다공성 여과포로 감싸져서 상기 자갈층으로 배출되는 빗물에 포함된 미세 부유물을 걸러주고 상기 필터 튜브 내의 고형물은 상기 청소맨홀을 통해서 배출되도록 하며;
    상기 전처리조의 내부에는 다수의 경사판이 설치되고, 상기 경사판의 전방에는 상향류를 유도하는 상부격벽이 설치되며, 상기 경사판의 후방에는 하향류를 유도하는 하부격벽이 설치되고, 상기 유입관을 통해서 공급되는 초기우수와 지속우수의 흐름을 바꿔주기 위한 흐름전환수단이 설치되되, 상기 흐름전환수단은, 초기우수는 전처리조의 하부로 유도하여 경사판을 거치도록 하고, 지속우수는 경사판의 상부에 구비된 우회수로를 통해서 상기 전처리조의 하부격벽의 후단으로 공급하여 경사판을 거치지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 빗물 침투 시설.
  8. 삭제
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