KR101797469B1

KR101797469B1 - 역류방지 수문 구조물

Info

Publication number: KR101797469B1
Application number: KR1020170038546A
Authority: KR
Inventors: 오은호; 박수열; 김진만; 김석
Original assignee: 한국건설기술연구원; 주식회사 우노
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-12-13

Abstract

본 발명은 평상 시에는 하수가 배출될 수 있으며, 범람수가 역류할 때에만 선택적으로 스스로 부상하여 범람수의 역류를 차단하는 역류방지 수문 구조물에 관한 것으로, 제내지 측 유입구(11)의 높이가 제외지 측 유출구(12)보다 높이 배치되도록 상기 제내지 측 유입구(11)와 상기 제외지 측 유출구(12) 사이에 마련되는 구배부(13); 배수통로(14)의 하부에 마련되는 역류수 저장탱크(20); 상기 배수통로(14)와 상기 역류수 저장탱크(20)를 연통하는 역류수 유입통로(23); 및 상기 역류수 저장탱크(20) 내에서, 상기 구배부(13)를 기준으로 상기 제내지 측 유입구(11) 쪽에 마련되며, 역류수 저장탱크(20)가 비어 있을 때에는 자중에 의해 하강한 상태로 유지되고, 상기 역류수 유입통로(23)를 통해 유입된 역류수에 의해 발생하는 부력으로 상승하여 상기 제내지 측 유입구(11)를 가로막는 플로팅 수문(26);을 포함한다.

Description

역류방지 수문 구조물{Self-float type hydronephrosion prevention avalanche installation method}

본 발명은 역류방지 수문 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평상 시에는 하수가 배출될 수 있으며, 범람수가 역류할 때에만 선택적으로 스스로 부상하여 범람수의 역류를 차단하는 역류방지 수문 구조물에 관한 것이다.

국내 하천에 설치된 배수통문과 수문은 제외지 홍수 발생시 하천으로부터 역류하여 유입되는 범람수를 차단하기 위해 관리자가 직접 손으로 수문을 닫거나, 전기 동력 장치를 이용하여 자동으로 개폐하는 방식을 적용하고 있다.

그러나 이러한 방식은 실제 하천 범람수가 급격히 상승하여 긴급히 수문을 닫아야 할 경우 적용하기 어렵다. 가령 관리자가 직접 손으로 수문을 닫는 방식의 경우에는, 하천 범람수의 위험성으로 인해 관리자가 현장에 접근하기가 어렵고, 전기 동력 장치를 이용하는 경우 전기 차단으로 인해 시스템 자체가 가동 불가능한 상황이 발생하게 된다.

따라서 관리자가 위험에 노출되지 않도록 함과 동시에 전기 차단 시에도 작동이 가능한 범람수 차단 시스템이 절실히 요구되고 있다.

외국의 경우, 가령 벨기에의 아게레스(Aggeres) 사가 유리섬유(fiber glass) 및 폼(foam) 재질의 차단벽을 이용하여 홍수 발생 시 수압과 부력에 의해 자동 상승하도록 만든 침수 차단 시설(SCFB)이 적용되고 있다. 이러한 시설은 도로, 게이트, 제방 등에 적용되고 있다.

그러나 상기 침수 차단 시설은, 도로 또는 하천 가에 설치하여 범람수가 상승할 경우 차수막이 부상하게 되는 시스템으로, 항상 물이 흘러내리는 배수통문 또는 하수구에는 적용이 불가능한 것이었다. 즉 상기 침수 차단 시설은 제방 안쪽에 있는 도시로부터 항상 흘러 내리는 하수 역시 차수막을 부상시키는 구조이기 때문에, 제방 외측에서 역류 유입되는 범람수뿐만 아니라 제방 안쪽에서 흘러나가야 하는 하수 또한 차단하게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배수통문 또는 하수구 부분의 구조를 변경하여, 제방 안쪽에서 흘러 나가는 하수에는 플로팅 수문이 작동하지 않고, 범람수에 의해서만 플로팅 수문이 작동하도록 할 수 있는 자기부상형(self-floating type) 역류방지 수문 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 물에 의해 작용하는 힘(부력, 압력 등)에 의해 자동으로 작동함으로써, 홍수 시 별도로 관리자가 작동하지 않아도 되는 자기부상형 역류방지 수문 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제내지(51)와 제외지(52) 사이에 구축된 제방(50), 및 상기 제방(50)보다 하부에 설치되며, 제외지의 평수위보다 높은 위치에 설치되는 배수통문(10)을 포함하는 자기부상형 역류방지 수문 구조물로서, 상기 배수통문(10)은: 상기 배수통문(10)에 의해 규정되는 내부 공간으로서 하수가 흐르는 배수 통로(14); 제내지의 하수가 상기 배수 통로(14) 쪽으로 유입되는 입구인 제내지 측 유입구(11); 상기 배수 통로(14)의 하수가 제외지 쪽으로 유출되는 출구인 제외지 측 유출구(12); 상기 제내지 측 유입구(11)의 높이가 상기 제외지 측 유출구(12)보다 높이 배치되도록 상기 제내지 측 유입구(11)와 상기 제외지 측 유출구(12) 사이에 마련되는 구배부(13); 상기 배수통로(14)의 하부에 마련되는 역류수 저장탱크(20); 상기 배수통로(14)와 상기 역류수 저장탱크(20)를 연통하는 역류수 유입통로(23); 및 상기 역류수 저장탱크(20) 내에서, 상기 구배부(13)를 기준으로 상기 제내지 측 유입구(11) 쪽에 마련되며, 역류수 저장탱크(20)가 비어 있을 때에는 자중에 의해 하강한 상태로 유지되고, 상기 역류수 유입통로(23)를 통해 유입된 역류수에 의해 발생하는 부력으로 상승하여 상기 제내지 측 유입구(11)를 가로막는 플로팅 수문(26);을 포함하며, 상기 플로팅 수문(26)이 하강한 상태에서 그 상부로 하수가 흐르는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물을 제공한다.

상기 역류수 유입통로(23)는, 상기 배수 통로(14) 쪽으로 개방된 외부 연통구(231)와, 상기 역류수 저장탱크(20) 쪽으로 개방된 내부 연통구(232)를 포함하며, 상기 외부 연통구(231)의 높이는 상기 내부 연통구(232)의 높이보다 더 높은 것을 특징으로 한다.

상기 외부 연통구(231)의 설치 위치는, 상기 배수 통로(14)를 통해 상기 제내지(51) 쪽에서 상기 제외지(52) 쪽으로 하수가 배수될 때에는 하수의 수위가 도달하지 않고, 상기 배수 통로(14)를 통해 상기 제외지(52) 쪽에서 상기 제내지(51) 쪽으로 물이 역류할 때에는 역류수의 수위가 도달하는 위치인 것을 특징으로 한다.

상기 역류수 저장탱크(20)는 제1공간(21)과 제2공간(22)으로 구분되되, 상기 제1공간(21)에는 상기 역류수 유입통로(23)가 연결되고, 상기 제2공간(22)에는 상기 플로팅 수문(26)이 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1공간(21)에는 상기 제1공간(21) 내부의 공간과 상기 제외지(12)를 연통하는 역류수 배출통로(24)가 구비되고, 상기 역류수 배출통로(24)에는 상기 제1공간(21)의 물이 상기 제외지(12) 쪽으로 흐를 때에는 개방되고, 상기 제외지(12)의 물이 상기 제1공간(21)으로 유입되는 것은 차단하는 제1역류수 배수밸브(241)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1공간(21)과 제2공간(22) 사이에는 차수벽(25)이 설치되며, 상기 제1공간(21)과 제2공간(22)은 상기 차수벽(25)의 상부 공간을 통해 서로 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 차수벽(25)의 상단부의 높이는, 상기 제외지(52) 쪽에서 상기 제내지(51) 쪽으로 물이 역류하는 시간이 소정의 기간 동안 유지되어 상기 제1공간(21)의 물이 소정의 수위까지 차오른 뒤에야 상기 제2공간(22) 쪽으로 넘어갈 수 있도록 하는 높이로 설정되어 있어서, 제외지의 물이 범람할 때에만 선택적으로 플로팅 수문이 상승하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 제1공간(21)과 제2공간(22) 사이에는 상기 제2공간(22)의 물이 상기 제1공간(21) 쪽으로 흐를 때에는 개방되고, 상기 제1공간(21)의 물이 상기 제2공간(22)으로 유입되는 것은 차단하는 제2역류수 배수밸브(251)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 차수벽(25)을 기준으로 상기 제1공간(21) 쪽에는, 상기 역류수 저장탱크(20)의 상부 저면으로부터 하향 연장되는 형태의 제진벽(252)이 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 플로팅 수문(26)과 상기 배수통문(10) 사이에는, 상기 플로팅 수문(26)이 하강된 상태에서 그 상부로 흐르는 하수가 상기 플로팅 수문(26)과 배수통문(10) 사이로 유입되는 것을 방지하는 하수 유입 방지 구조가 마련되며, 상기 하수 유입 방지 구조는, 상기 플로팅 수문(26)과 배수통문(10)에 각각 마련된 요철부(261)와, 상기 요철부(261) 내에 설치되는 패킹(262)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자기부상형 역류방지 수문 구조물에 의하면, 제방 안쪽에서 흘러 나가는 하수에는 플로팅 수문이 작동하지 않고, 범람수에 의해서만 플로팅 수문이 작동하므로, 항상 물이 흘러내리는 배수통문 또는 하수구에 적용 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 물에 의해 작용하는 힘에 의해 자동으로 작동하므로, 관리자가 홍수 시 직접 작동할 필요가 없어 급작스럽게 불어나는 역류와 범람에도 즉각적인 대응이 가능하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예로서 역류방지 수문 구조물이 적용된 배수통문 구조를 나타낸 도면으로서, 평상시의 상태를 나타낸 도면,
도 2는 제외지의 수위가 상승하더라도 역류수 저장탱크에 물이 역류하지 않는 상태를 나타낸 도면,
도 3은 제외지의 수위가 상승하여 역류수 저장탱크에 물이 유입되기 시작한 상태를 나타낸 도면,
도 4는 역류수 저장탱크에 물이 차서 플로팅 수문이 상승된 상태를 나타낸 도면,
도 5는 물이 범람 직전까지 간 상태를 나타낸 도면,
도 6은 제외지의 수위가 제내지보다 하강하여 역류수 저장탱크의 물이 빠지며 플로팅 수문이 하강하는 과정을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 배수통문의 측면도, 그리고
도 8은 도 7의 A-A 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

하천과 도시 사이에는 하수도가 설치되고, 도시에서 사용된 물은 소정의 하수도를 통해 하천에 방류된다. 경우에 따라서는 하천에 방류되기 전 정화 과정을 거치기도 한다. 통상적인 하천의 수위는 도시보다 낮게 되어 있으며, 홍수 등으로 인해 수위가 올라갈 경우 하천의 물이 도시로 역류하는 것을 방지하기 위해 하천의 주변으로 제방(50)이 설치된다.

평시, 제방(50)을 기준으로 도시 등의 제내지(51) 쪽은 하천 등의 제외지(52)보다 수위가 높으므로, 제내지(51)의 물은 제외지(52) 쪽으로 흐르게 된다. 제방(50)을 기준으로 제내지(51)와 제외지(52) 사이에는 하수 시설이 존재하며, 하수시설에는 제내지(51)의 물이 제외지(52)로 배출되는 관문이 되는 배수통문(10)이 설치된다.

본 발명의 일실시예(10)에 따르면, 하수시설 또는 배수통문에는 제외지(52)의 물이 제내지(51)로 역류하는 것은 방지하면서도, 제내지(51)의 물이 제외지(52)로 흘러가는 것은 허용하는 역류방지용 수문(26)이 구비된다. 수문은 다양한 동력원으로 작동할 수 있는데, 본 발명에 따른 수문은 물로 인해 수문에 작용하는 수압이나 부력을 활용하여 수문(26)의 작동이 이루어지도록 한다. 즉 수문(26)에 수압이나 부력이 작용하게 되면 수문(26)은 상승하고, 상기 수압이나 부력이 사라지면 수문(26)은 하강하게 된다.

본 발명에 따르면 수문(26)이 상승하였을 때 범람수의 역류를 방지하고, 수문(26)이 하강하였을 때 하수가 제내지(51)에서 제외지(52) 쪽으로 흐르도록 하는 것을 하나의 특징으로 한다.

범람수의 역류 우려가 있을 때 수문(26)을 상승시키기 위해서는, 범람수의 일부가 수문(26)에 수압이나 부력을 제공하도록 해야 하며, 하수가 흐를 때 수문(26)이 상승하는 것을 방지하고 수문을 하강시키기 위해서는 하수가 수문(26)에 수압이나 부력을 가하지 않도록 해야 한다. 본 발명의 배수통문(10)은 이러한 원리가 적용되는 플로팅 수문(26)의 구조물을 제공한다.

배수통문(10)은 내부가 비어있는 통체 형상으로서, 토목 구조물일 수 있다. 배수통문(10)에서 제내지(51)를 향하는 쪽에는 제내지 측 유입구(11)가 배치되고, 제외지(52)를 향하는 쪽에는 제외지 측 유출구(12)가 배치된다. 그리고 상기 유입구(11)와 유출구(12) 사이의 빈 공간은 배수통문(10)의 내부로서, 배수 통로(14)가 된다.

제외지 측 유출구(12)로부터 제내지 측 유입구(11) 쪽으로 물이 역류하는 현상을 방지하기 위해, 제내지 측 유입구(11)와 제외지 측 유출구(12) 사이에는 단차가 존재한다. 즉 제내지 측 유입구(11) 쪽이 제외지 측 유출구(12)보다 더 높다. 이러한 단차는 구배부(13)로 구현하는 것이 가능하다. 이 외에도 단차는 다양한 형상으로 구현할 수 있으며, 이러한 단차 형상은 역류를 방지하면서도 후술할 역류수 저장탱크(20)의 공간을 마련하기 위한 구조로서 활용되기만 하면 어떠한 형상이든 족하다. 따라서 구배부(13)는 도면에 도시된 바와 같이 반드시 경사면일 필요는 없으며, 계단 형상일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 구배부(13)보다 상류 쪽에 플로팅 수문(26)이 출몰 가능하게 설치된다. 플로팅 수문(26)은 구배부(13)보다 상류 쪽 바닥에 설치된다.

배수통로(14)의 하부로서, 상기 구배부(13)부터 그 상류 쪽, 즉 제내지 측 유입구(11) 쪽에는 역류수 저장탱크(20)가 마련된다. 상기 역류수 저장탱크(20)는 내부가 비어 있는 공간을 구비하고, 상기 공간에는 통상적인 하수는 유입되지 않고, 범람수만 유입될 수 있도록 한다.

이를 위해 상기 역류수 저장탱크(20)에는, 상기 배수통로(14)와 상기 역류수 저장탱크(20) 내부를 연통하는 역류수 유입통로(23)가 마련된다. 일예로서 역류수 유입통로(23)는 역류수 저장탱크(20)와 배수 통로(14)의 일측에 마련된다(도 8 등 참조). 이 외에도 역류수 유입통로(23)의 배치는 다양할 수 있으며, 상기 역류수 저장탱크(20)와 배수 통로(14)를 연통하는 구조라면 다양한 변경이 가능하다. 가령 역류수 유입통로(23)는 구배부(13)를 관통하여 마련될 수도 있고, 구배부(13)보다 상류에 마련되는 것도 가능하다.

역류수 유입통로(23)는 배수 통로(14) 쪽을 향해 개방된 외부 연통구(231)와 역류수 저장탱크(20) 쪽을 향해 개방된 내부 연통구(232) 사이에 마련된다. 그리고 상기 외부 연통구(231)는 내부 연통구(232)보다 더 높은 위치에 설치된다.

앞서 설명한 바와 같이, 하수는 역류수 저장탱크(20)에 유입되지 않고, 범람수는 역류수 저장탱크(20)에 유입될 필요가 있다. 이를 위해 상기 외부 연통구(231)는 평시 하수가 흐를 때 하수의 수위는 닿지 않으면서, 하천의 역류 시 범람수는 다다르는 높이에 배치된다.

도면에는 일 예로서, 이러한 위치를 상기 구배부(13) 보다는 하류 쪽이면서, 상기 구배부(13)의 상단부 높이보다 약간 높은 위치로 설정하였다. 그러나 구배부(13)의 위치가 반드시 도면에 도시된 위치에 한정될 필요는 없다. 즉 하수는 역류수 저장탱크(20)에 유입되지 않고, 범람수는 역류수 저장탱크(20)에 유입될 수 있는 위치라면, 다양한 위치 선정이 가능하다.

따라서 도 1이나 도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 하수의 흐름이 일어나는 상황에서는 하수가 외부 연통구(231)에 다다르지 않게 되어 역류수 저장탱크(20)에 물이 유입되지 않는다.

그러나 도 3에 도시된 바와 같이, 역류가 일어나 범람수가 배수 통로(14)에 차오르기 시작한 상황에서는 외부 연통구(231)를 통해 물이 유입되어 역류수 유입통로(23)와 내부 연통구(232)를 통해 역류수 저장탱크(20) 내로 물이 유입된다.

역류수 저장탱크(20)로 유입된 물은 도 4에 도시된 바와 같이 플로팅 수문(26)에 부력을 제공하여 플로팅 수문(26)을 상승시킨다. 따라서 역류가 일어나 범람수의 수위가 외부 연통구(231)에 다다르면, 플로팅 수문(26)이 상승하여 범람수가 역류하는 것을 방지하게 된다.

한편 역류가 유입되지 않는 상황이거나, 아주 잠시 유입되다 마는 경우에도, 역류수 저장탱크(20)에 물이 차 플로팅 수문(26)이 떠오르게 되면, 오히려 원활한 하수의 흐름을 막아버릴 수 있다는 우려가 있다.

이러한 점을 감안하여 본 발명에서는, 역류수 저장탱크(20)를 제1공간(21)과 제2공간(22)으로 구분하고, 상기 제1공간(21)은 역류수 유입통로(23)와 연결되고, 상기 제2공간에 플로팅 수문(26)이 배치되도록 함으로써, 플로팅 수문(26)의 작동 오류를 확실히 방지하였다.

일례로서, 상기 제1공간(21)은 제외지 쪽에 가깝고, 상기 제2공간(22)은 제내지(22) 쪽에 가깝게 배치될 수 있다. 그리고 상기 두 공간(21,22)은 차수벽(25)에 의해 구분된다.

차수벽(25)은 제1공간과 제2공간의 하부와 중간 높이 부분을 격리하고, 상부가 일부 개방된 형태이다. 따라서 역류수 저장탱크(20) 내에서 제1공간(21)에 어느 정도 역류수가 차오르기 전에는 제2공간(22)에 물이 유입되지 않는다.

구체적으로, 제1공간(21)에 차오르는 물의 수위가 차수벽(25)의 상단부 높이보다 높아야 제1공간(21)의 물이 제2공간(22)으로 넘어가게 된다. 그리고 물이 제2공간(22)으로 넘어가면, 넘어간 물은 플로팅 수문(26)에 부력을 제공하게 된다.

상기 차수벽(25)의 상단부의 높이는, 상기 제외지(52) 쪽에서 상기 제내지(51) 쪽으로 물이 역류하는 시간이 소정의 기간 동안 유지되어 상기 제1공간(21)의 물이 소정의 수위까지 차오른 뒤에야 상기 제2공간(22) 쪽으로 넘어갈 수 있도록 하는 높이로 설정되어 있다. 즉 잠시 물이 출렁이거나 역류로 인한 범람 외의 다른 이유로 상기 역류수 유입통로(23)를 통해 역류수 저장탱크(20) 내로 잠시 물이 유입되는 정도로는, 물이 제1공간(21)에 머무를 뿐 제2공간(22)으로 넘어가지 못한다. 따라서 본 발명은 제외지의 물이 범람할 때에만 선택적으로 플로팅 수문이 상승할 수 있도록 확실히 제어 가능하다.

한편 상기 역류수 저장탱크(20)의 제1공간(21)은 제외지(12) 쪽으로 연통하는 역류수 배출통로(24)가 마련되고, 상기 역류수 배출통로(24)에는 통상적인 역류방지밸브로서 제1역류수 배수밸브(241)가 설치된다. 상기 제1역류수 배수밸브(241)는 상기 제1공간(21)의 물이 상기 제외지(12) 쪽으로 흐를 때에는 개방되고, 상기 제외지(12)의 물이 상기 제1공간(21)으로 유입되는 것은 차단한다.

상기 제1역류수 배출통로(24)는 상기 제1공간(21)의 하단부 높이 부근에 마련되어, 하천이 평상 수위(도 1 참조)에 있을 때 제1공간(21)의 물이 하천, 즉 제외지(52) 쪽으로 배수되도록 한다.

또한 상기 제1역류수 배수밸브(241)는 상기 제1역류수 배출통로(24)의 높이보다 제외지(52)의 수위가 더 높아진 경우(도 2, 도 3 참조), 제외지(52)의 물이 역류수 저장탱크(20) 내로 유입되지 못하도록 차단한다.

한편 상기 제1공간과 제2공간 사이에는 상기 제2공간(22)의 물이 상기 제1공간(21) 쪽으로 흐를 때에는 개방되고, 상기 제1공간(21)의 물이 상기 제2공간(22)으로 유입되는 것은 차단하는 제2역류수 배수밸브(251)가 설치된다. 일례로서 이러한 제2역류수 배수밸브(251)는 상기 제1공간과 제2공간을 구분하는 차수벽(25)의 하단부에 마련될 수 있다. 따라서 제2공간에는 물이 없고 제1공간에 물이 차 있는 상태에서는, 제1공간의 물은 차수벽(25)의 상부를 통해 제2공간으로 이동할 수 있고, 제2공간에 물이 있고, 제1공간이 비게 되는 상태에서는, 제2공간의 물이 제2역류수 배수밸브(251)를 통해 제1공간으로 이동할 수 있게 된다.

참고로 상기 차수벽(25)과 제1공간 사이에는 추가적인 벽이 설치될 수 있다. 이러한 벽은 역류수 저장탱크(20)의 천장으로부터 하향 연장된 형태의 제진벽(252)으로서, 배수 통로(14)에서 제1공간(21)으로 유입된 오물이나 쓰레기 등이 제2공간(22)으로 넘어가는 것을 차단하기 위한 것이다.

도면을 살펴보면, 제진벽(252)과 차수벽(25) 사이의 간격, 그리고 차수벽(25)과 플로팅 수문(26) 쪽 사이의 간격은 좁게 설정된 것을 확인할 수 있다. 이는 물의 유동은 자유로우면서도 제1공간의 물에 포함된 부유물과 침전물이 제2공간으로 넘어가는 것을 방지한다. 구체적으로 부유물은 제진벽(252)에 의해 제2공간으로의 유입이 차단되고, 침전물은 차수벽(25)에 의해 제2공간으로의 유입이 차단된다.

상기 플로팅 수문(26)은 폭방향(도 1에서 종이면을 뚫고 들어가거나 나오는 방향, 도 8의 좌우 방향)으로 길게 연장된 직사각형 형태의 문이다. 상기 문은, 마치 피스톤이 실린더의 내부에서 길이방향으로 이동이 안내되듯이, 상기 플로팅 수문(26)을 수용하는 배수통문(10)의 부재에 의해 안내되어 상하 승강한다.

상기 플로팅 수문(26)의 상단부에는 플랜지가 형성되고, 플랜지의 저면에는 하향 요철이 마련된다. 이와 상보적으로 상기 배수통문(10) 부재에도 상향 요철이 마련된다. 이러한 요철부(261)들은 플로팅 수문(26)이 자중에 의해 하강한 상태에서 상호 치합된다.

그리고, 이러한 요철부의 홈 내부에는 플로팅 수문(26)과 배수통문(10)이 치합할 때 실링(sealing) 기능을 하는 패킹(262)이 부가적으로 설치될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 역류방지 수문 구조물의 작동에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 평상 시에는, 제내지(51)에서 제외지(52) 쪽으로 하수가 원활히 배출되며, 수문(26)은 자중에 의해 하강한 상태를 유지하므로 하수의 배출을 방해하지 않는다. 또한 하수의 수위는 외부 연통구(231)에 도달하지 아니하므로 역류수 저장탱크(20)로 물이 유입되지 않는다.

도 2에 도시된 바와 같이 평상 시보다 제외지(52) 쪽 수위가 상승하였지만, 아직 역류 내지 범람의 수준은 아닌 상황에서도 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 하수는 원활하게 배출된다. 참고적으로, 제외지(52)의 수위가 저장탱크(20)보다 높더라도 제1역류수 배수밸브(241)가 제외지로부터 저장탱크 쪽으로 물이 유입되는 것을 차단하므로, 저장탱크(20)는 내부가 비어 있는 상태를 유지하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 물이 역류 내지 범람 수준에 이르면 외부 연통구(231)에 수위가 도달하고, 역류수 유입통로(23)를 통해 역류수 저장탱크(20) 내부로 물이 유입되기 시작한다. 저장탱크(20) 내에서 물은 제1공간(21) 쪽에 차오르기 시작하며, 제1역류수 배수밸브(241)를 기준으로 제외지의 수압이 저장탱크 내부보다 높으므로, 저장탱크의 물은 제외지로 배출되지 않고, 역류수 유입통로(23)를 통해 유입되는 물로 차오른다.

제1공간(21)에 물이 더 차오르면, 도 4에 도시된 바와 같이 물이 차수벽(25)을 넘어 제2공간(22)으로 이동하고, 이에 따라 플로팅 수문(26)이 부력을 받아 떠오르게 된다. 따라서 배수 통로(14)에서 범람수가 역류하는 것을 차단하는 것이 가능하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 홍수가 크게 나 제외지의 수위가 더욱 높아지더라도, 제방(50)의 높이 내에서 제방 위로 물이 범람하는 것을 방지할 수 있음은 물론, 하수도나 배수통문 역시 플로팅 수문(26)으로 차단되어 역류수 이를 통한 물의 역류도 방지할 수 있게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이 홍수 상황이 종료되어 제외지(52)의 수위가 평시 수위를 되찾아감에 따라, 역류수 저장탱크(20)의 제2공간(22)에 있던 물은 제2역류수 배수밸브(251)를 통해 제1공간(21)으로 배수되고, 이에 따라 플로팅 수문(26)은 하강하여 배수 통로(14)를 통해 원활한 하수의 배수가 가능하게 된다.

또한 제1공간(21)의 물은 제1역류수 배수밸브(241)를 통해 제외지로 배출된다.

앞서 설명한 본 발명의 실시예에서 수문의 원활한 승강을 위한 가이드 구조나 마찰 저감 구조 등에 대한 설명은 생략하였으나, 본 발명의 수문의 원활한 승강을 위해서 공지의 가이드 구조나 마찰 저감 구조가 더 적용될 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 배수통문
11: 제내지 측 유입구
12: 제외지 측 유출구
13: 구배부
14: 배수 통로
20: 역류수 저장탱크
21: 제1공간
22: 제2공간
23: 역류수 유입통로
231: 외부 연통구
232: 내부 연통구
24: 역류수 배출통로
241: 제1역류수 배수밸브
25: 차수벽
251: 제2역류수 배수밸브
252: 제진벽
26: 플로팅 수문
261: 요철부
262: 패킹
50: 제방
51: 제내지
52: 제외지
w: 물

Claims

제내지(51)와 제외지(52) 사이에 구축된 제방(50), 및
상기 제방(50)보다 하부에 설치되는 배수통문(10)을 포함하는 자기부상형 역류방지 수문 구조물로서,
상기 배수통문(10)은:
상기 배수통문(10)에 의해 규정되는 내부 공간으로서 하수가 흐르는 배수 통로(14);
제내지의 하수가 상기 배수 통로(14) 쪽으로 유입되는 입구인 제내지 측 유입구(11);
상기 배수 통로(14)의 하수가 제외지 쪽으로 유출되는 출구인 제외지 측 유출구(12);
상기 제내지 측 유입구(11)의 높이가 상기 제외지 측 유출구(12)보다 높이 배치되도록 상기 제내지 측 유입구(11)와 상기 제외지 측 유출구(12) 사이에 마련되는 구배부(13);
상기 배수통로(14)의 하부에 마련되는 역류수 저장탱크(20);
상기 배수통로(14)와 상기 역류수 저장탱크(20)를 연통하는 역류수 유입통로(23); 및
상기 역류수 저장탱크(20) 내에서, 상기 구배부(13)를 기준으로 상기 제내지 측 유입구(11) 쪽에 마련되며, 역류수 저장탱크(20)가 비어 있을 때에는 자중에 의해 하강한 상태로 유지되고, 상기 역류수 유입통로(23)를 통해 유입된 역류수에 의해 발생하는 부력으로 상승하여 상기 제내지 측 유입구(11)를 가로막는 플로팅 수문(26);을 포함하며,
상기 플로팅 수문(26)이 하강한 상태에서 그 상부로 하수가 흐르고,
상기 역류수 저장탱크(20)는 제1공간(21)과 제2공간(22)을 포함하되,
상기 제1공간(21)에는 상기 역류수 유입통로(23)가 연결되고,
상기 제2공간(22)에는 상기 플로팅 수문(26)이 위치하며,
상기 역류수 저장탱크(20)에는 상기 역류수 저장탱크(20) 내부의 공간과 상기 제외지(52)를 연통하는 역류수 배출통로(24)가 구비되고,
상기 역류수 배출통로(24)에는 상기 역류수 저장탱크(20)의 물이 상기 제외지(52) 쪽으로 흐를 때에는 개방되고, 상기 제외지(52)의 물이 상기 역류수 저장탱크(20)으로 유입되는 것은 차단하는 제1역류수 배수밸브(241)가 설치되는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 1에 있어서,
상기 역류수 배출통로(24)는 상기 제1공간(21)에 연결되는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
제내지(51)와 제외지(52) 사이에 구축된 제방(50), 및
상기 제방(50)보다 하부에 설치되는 배수통문(10)을 포함하는 자기부상형 역류방지 수문 구조물로서,
상기 배수통문(10)은:
상기 배수통문(10)에 의해 규정되는 내부 공간으로서 하수가 흐르는 배수 통로(14);
제내지의 하수가 상기 배수 통로(14) 쪽으로 유입되는 입구인 제내지 측 유입구(11);
상기 배수 통로(14)의 하수가 제외지 쪽으로 유출되는 출구인 제외지 측 유출구(12);
상기 제내지 측 유입구(11)의 높이가 상기 제외지 측 유출구(12)보다 높이 배치되도록 상기 제내지 측 유입구(11)와 상기 제외지 측 유출구(12) 사이에 마련되는 구배부(13);
상기 배수통로(14)의 하부에 마련되는 역류수 저장탱크(20);
상기 배수통로(14)와 상기 역류수 저장탱크(20)를 연통하는 역류수 유입통로(23); 및
상기 역류수 저장탱크(20) 내에서, 상기 구배부(13)를 기준으로 상기 제내지 측 유입구(11) 쪽에 마련되며, 역류수 저장탱크(20)가 비어 있을 때에는 자중에 의해 하강한 상태로 유지되고, 상기 역류수 유입통로(23)를 통해 유입된 역류수에 의해 발생하는 부력으로 상승하여 상기 제내지 측 유입구(11)를 가로막는 플로팅 수문(26);을 포함하며,
상기 플로팅 수문(26)이 하강한 상태에서 그 상부로 하수가 흐르고,
상기 역류수 저장탱크(20)는 제1공간(21)과 제2공간(22)을 포함하되,
상기 제1공간(21)에는 상기 역류수 유입통로(23)가 연결되고,
상기 제2공간(22)에는 상기 플로팅 수문(26)이 위치하며,
상기 제1공간(21)과 제2공간(22) 사이에는 차수벽(25)이 설치되며,
상기 제1공간(21)과 제2공간(22)은 상기 차수벽(25)의 상부 공간을 통해 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 3에 있어서,
상기 차수벽(25)의 상단부의 높이는, 상기 제외지(52) 쪽에서 상기 제내지(51) 쪽으로 물이 역류하는 시간이 소정의 기간 동안 유지되어 상기 제1공간(21)의 물이 소정의 수위까지 차오른 뒤에야 상기 제2공간(22) 쪽으로 넘어갈 수 있도록 하는 높이로 설정되어 있어서,
제외지의 물이 범람할 때에만 선택적으로 플로팅 수문이 상승하도록 한 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 3에 있어서,
상기 차수벽(25)을 기준으로 상기 제1공간(21) 쪽에는, 상기 역류수 저장탱크(20)의 상부 저면으로부터 하향 연장되는 형태의 제진벽(252)이 마련되는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1공간(21)과 제2공간(22) 사이에는 상기 제2공간(22)의 물이 상기 제1공간(21) 쪽으로 흐를 때에는 개방되고, 상기 제1공간(21)의 물이 상기 제2공간(22)으로 유입되는 것은 차단하는 제2역류수 배수밸브(251)가 설치되는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역류수 유입통로(23)는, 상기 배수 통로(14) 쪽으로 개방된 외부 연통구(231)와, 상기 역류수 저장탱크(20) 쪽으로 개방된 내부 연통구(232)를 포함하며,
상기 외부 연통구(231)의 높이는 상기 내부 연통구(232)의 높이보다 더 높은 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 7에 있어서,
상기 외부 연통구(231)의 설치 위치는, 상기 배수 통로(14)를 통해 상기 제내지(51) 쪽에서 상기 제외지(52) 쪽으로 하수가 배수될 때에는 하수의 수위가 도달하지 않고, 상기 배수 통로(14)를 통해 상기 제외지(52) 쪽에서 상기 제내지(51) 쪽으로 물이 역류할 때에는 역류수의 수위가 도달하는 위치인 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 7에 있어서,
상기 외부 연통구(231)의 설치 위치는, 상기 플로팅 수문(26)보다 제외지(52) 쪽에 더 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플로팅 수문(26)과 상기 배수통문(10) 사이에는, 상기 플로팅 수문(26)이 하강된 상태에서 그 상부로 흐르는 하수가 상기 플로팅 수문(26)과 배수통문(10) 사이로 유입되는 것을 방지하는 하수 유입 방지 구조가 마련되며,
상기 하수 유입 방지 구조는, 상기 플로팅 수문(26)과 배수통문(10)에 각각 마련된 요철부(261)와, 상기 요철부(261) 내에 설치되는 패킹(262)을 포함하는 것을 특징으로 하는 역류방지 수문 구조물.