KR101986731B1 - 하수관거의 해수 역류방지장치 - Google Patents

하수관거의 해수 역류방지장치 Download PDF

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KR101986731B1
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김현숙
전인재
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천태룡
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김현숙
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F7/00—Other installations or implements for operating sewer systems, e.g. for preventing or indicating stoppage; Emptying cesspools
    • E03F7/02—Shut-off devices
    • E03F7/04—Valves for preventing return flow

Abstract

본 발명은 조수간만의 차이에 의해 하수관거로 해수나 하천수가 역류하는 것을 방지할 수 있도록 한 하수관거의 해수 역류방지장치에 관한 것으로, 우수토실(10)이 설치된 하수관거(20)의 말단부에 설치되는 둑(30)의 일부가 개방되도록 소정의 높이로 설치되고 내측에는 통수로(110)가 형성된 월류방지턱(100)과; 상기 월류방지턱(100)의 외측에 설치되어 평상시 상기 통수로(110)의 바닥과 같은 높이로 개방되어 하수관거(20)측의 하수가 하천이나 바다로 배출되도록 하고, 해수의 유입시 부력에 의해 상승하여 상기 통수로(110)를 폐쇄시켜 해수가 우수토실(10) 측으로 역류되는 것을 방지하는 부력 개폐식 고무판(200); 으로 이루어져 있다.

Description

하수관거의 해수 역류방지장치{A Device for protect sea water reverse for sewage box}
본 발명은 조수간만의 차이에 의해 하수관거로 해수 또는 하천수가 역류하는 현상을 방지할 수 있고, 원격지에서 이들 역류방지장치의 동작여부를 간편하게 확인할 수 있도록 한 하수관거의 해수 역류방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 바다에 접한 해안도시는 해발고도가 낮은 관계로 지중에 설치된 하수관거가 바로 바다에 접해있을 경우 조수간만 차에 의해 만조시 해수가 하수관거로 역류하는 현상이 발생할 수 있는바, 이러한 문제를 해결하기 위하여 하수관거의 말단에 월류턱(둑)을 형성하게 되는데, 이 월류턱에 의해 하수관거 말단에 일정량의 하수가 고여있게 되어 악취를 발생하는 등의 문제점이 지적되고 있으며, 월류턱의 높이를 제대로 설계하지 못한 경우에는 해수의 역류를 방지하지 못할 뿐만 아니라 상술한 바와 같은 부작용을 초해하게 되는 경우가 허다하다.
본 발명과 관련된 종래기술로는 특허문헌 1의 하수관거의 해양 오염 방지장치가 개시되어 있는데, 이는 하수관거의 말단부에 설치된 우수토실의 하류에 월류턱을 형성하고, 이 월류턱에 상단이 힌지결합된 해수차단판이 자중에 의해 닫힌 상태를 유지하고 부력에 의해 회동되면서 개방되도록 되어 있다.
한편, 상기와 같은 구성을 갖는 특허문헌 1에 의한 하수관거의 해양 오염 방지장치는 평상시 닫힌 상태를 유지하고 있으므로 우수토실의 개폐판이 열린 상태에서는 하수가 우수토실을 통해 하수처리장으로 유입되지만, 초기우수시 우수토실의 개폐판이 닫히게 되면 하수가 우수토실로 유입되지 않고 하천이나 바다 쪽으로 아무런 제한없이 흘러나가야 되지만 해수차단판이 닫힌 상태를 유지하고 있어 어느 정도 이상의 수량이 되어야만 개방이 가능하게 되므로 하수이 흐름이 정체되어 우수토실의 상부에 설치된 개폐판이 다시 열리게 되는 상황이 발생함으로써 하수처리장으로 처리용량 이상의 하수가 공급될 우려도 있고, 하수가 흘러 내려가는 방향으로 해수차단판의 저면에 설치된 부력체 부분에 하수에 섞인 고형 이물질 등이 끼이게 될 경우에는 제대로 닫히지 않게 됨으로써 만조시 해수가 역류될 경우에 닫힌 상태를 완전하게 유지하지 못하게 되어 해수의 역류를 효과적으로 차단하지 못하게 되는 상황이 발생하게 된다.
특허문헌 2에 개시된 무동력 역류방지장치도 일단이 힌지결합된 개폐도어가 자중과 부력에 의해 개폐되도록 되어 있으나, 이 또한 개폐도어의 양측으로 이물질이 끼이지 않도록 패킹부재가 밀착되어 있는 구조로 이루어져 있고, 이 패킹부재의 손상시 개폐도어의 개폐동작이 원활하게 이루어지지 않게 되거나 손상된 패킹부재의 틈을 통해 해수가 역류되는 것을 완전하게 차단하지 못하게 되는 상황이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
이 외에도 특허문헌 3과 같이 구(球)형의 부구를 사용하는 방식의 하수 역류방지장치와 특허문헌 4의 하수관로 역류 방지장치도 개발되어 사용되고 있으나 이는 그 적용 분야가 관로(pipe)에만 사용이 가능하도록 설계되어 있다는 제약이 있다.
한국등록특허 제10-1359138호(2014.01.28.) 한국등록특허 제10-1131601호(2012.03.22.) 한국공개특허 제10-2017-0047988호(2017.05.08.) 한국등록특허 제10-0827566호(2008.04.29.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 우수토실이 설치된 하수관거로 해수가 역류되어 하수처리장으로 해수가 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 해수의 역류를 효과적으로 차단할 수 있으면서도 이물질에 의해 오동작이 발생하는 것을 방지할 수 있는 새로운 개폐방식을 갖는 하수관거의 해수 역류방지장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 또, 상술한 해수 역류방지장치의 동작여부를 원격지에서 간편하게 확인할 수 있도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 우수토실이 설치된 하수관거의 말단부에 설치되는 둑의 일부가 개방되도록 소정의 높이로 설치되고 내측에는 통수로가 형성된 월류방지턱과;
상기 월류방지턱의 외측에 설치되어 평상시 상기 통수로의 바닥과 같은 높이로 개방되어 하수관거 측의 하수가 하천이나 바다로 배출되도록 하고, 해수의 유입시 부력에 의해 상승하여 상기 통수로를 폐쇄시켜 해수가 우수토실 측으로 역류되는 것을 방지하는 부력 개폐식 고무판;으로 이루어지는 하수관거의 해수 역류방지장치를 제공한다.
바람직한 실시 예에서, 상기 월류방지턱은 내측에 통수로가 형성된 본체와, 상기 본체의 외측에 연장형성되는 경사형 도랑으로 이루어지고, 상기 도랑은 좌,우 측면이 소정의 각도로 경사진 테이퍼면으로 이루어지며, 상기 부력 개폐식 고무판은 월류방지턱 내측의 통수로와 같은 높이에서 수평으로 펼쳐지며 후단이 통수로의 바닥에 힌지결합된 장방형의 바닥부와, 상기 바닥부의 좌우 양측에 일체로 연장되는 삼각형의 날개부로 이루어지고, 상기 바닥부의 저면에는 부력체가 설치되며, 상기 날개부는 월류방지턱의 외측에 설치된 경사형 도랑의 좌,우 측면에 후단이 힌지결합된다.
바람직한 실시 예에서, 상기 부력개폐식 고무판에는 개폐상태를 확인하기 위한 센서를 설치하고, 하천 또는 바다 쪽에는 하천수나 해수의 수위를 측정하기 위한 센서를 설치하여 이들 2종의 센서에서 감지되는 신호에 의해 하천이나 바다의 수위가 높을 경우에 부력 개폐식 고무판이 정상적으로 작동하여 닫혔는지의 여부와, 평상시 고무판이 정상적으로 개방되어 있는지를 확인할 수 있도록 하고, 이 신호를 중앙제어실이나 관리자의 단말기로 송출할 수 있도록 하여 이상 발생시 신속하게 조치할 수 있도록 한다.
본 발명에 의하면 평상시 부력 개폐식 고무판이 통수로의 바닥과 같은 높이로 개방된 상태를 이루므로 우수토실 상부의 개폐판이 닫힌 상태에서 우수토실을 통해 하수 처리장으로 배출되지 않는 과잉의 하수는 하천이나 바다쪽으로 아무런 저항없이 흘러나갈 수 있게 되며, 해수의 수위가 높아져 해수가 하수관거 쪽으로 역류하게 될 경우에는 부력 개폐식 고무판의 저면에 부착된 부력체에 의해 고무판의 바닥부가 들리게 되면서 좌우측의 날개부는 주름이 잡히면서 접히게 되므로 통수로를 폐쇄하게 되므로 해수가 하수관거를 통해 우수토실로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있으므로 해수가 틈새를 통해 역류되거나 틈새에 이물질이 끼이게 되어 개폐동작이 원활히 이루어지지 않게 되던 종래 역류방지장치의 단점을 극복할 수 있고, 하천수나 해수의 수위에 따라서 고무판이 정상적으로 동작되고 있는지를 원격지에서 확인하여 이상 발생시 즉각 조치할 수 있으므로 하천수나 해수의 역류로 인한 피해를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 해수 역류방지장치가 설치된 하수관거의 평면도,
도 2는 도 1의 A - A선 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 해수 역류방지장치의 일부 분리상태 사시도,
도 4는 도 3에서 고무판이 통수로 바닥에 고정 설치된 상태의 사시도,
도 5는 고무판이 부력에 의해 들린 상태의 사시도,
도 6은 평상시 부력 개폐식 고무판이 개방된 상태의 측단면도,
도 7은 부력 개폐식 고무판이 폐쇄되어 해수의 역류를 방지하는 상태를 도시한 측단면도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 7에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 하수관거의 해수 역류방지장치(1)와 이의 설치상태 및 이의 동작상태가 도시되어 있는데, 이는 우수토실(10)이 설치된 하수관거(20)의 말단부에 설치되는 둑(30)에 소정의 높이로 설치되고 내측에는 통수로(110)가 형성된 월류방지턱(100)과;
상기 월류방지턱(100)의 외측에 설치되어 평상시 상기 통수로(110)의 바닥과 같은 높이로 개방되어 하수관거(20)측의 하수가 하천이나 바다로 배출되도록 하고, 해수의 유입시 부력에 의해 상승하여 상기 통수로(110)를 폐쇄시켜 해수가 우수토실(10) 측으로 역류되는 것을 방지하는 부력 개폐식 고무판(200);으로 이루어져 있다.
도면 중 부호 40은 우수토실(10)에서 수거된 오수를 저장하는 맨홀이고, 부호 50은 상기 맨홀(40)에 저장된 하수를 하수처리장으로 공급하기 위한 간선관로이며, 부호 60은 스크린이고, 부호 70은 하수관거(20)의 하수를 우수토실(20) 측으로 유도하기 위한 위어(weir)이다,
본 실시 예에서, 상기 부력 개폐식 고무판(200)은 월류방지턱(100) 내측의 통수로(110)와 같은 높이에서 수평으로 펼쳐지며 후단이 통수로(110)의 바닥에 힌지결합된 장방형의 바닥부(210)와, 상기 바닥부(210)의 좌우 양측에 일체로 연장되는 삼각형의 날개부(220,230)로 이루어지고, 상기 바닥부(210)의 저면에는 부력체(240)가 설치되며, 상기 날개부(220,230)는 월류방지턱(100)의 외측에 설치된 경사형 도랑(130)의 좌,우 측면(132,134)에 후단이 힌지결합되어 평상시에는 바닥부(210)와 날개부(220,230)가 펼쳐진 상태를 이루어 통수로(110)가 개방되고, 해수의 수위가 높아지게 되면 바닥부(210)의 저면에 부착된 부력체(240)가 해수에 의해 부력을 받아 바닥부(210)를 부상시키면서 좌우측의 날개부(220,230)가 접혀져 부력 개폐식 고무판(200)이 상기 통수로(110)를 폐쇄시키도록 되어 있다.
상기 월류방지턱(100)은 내측에 통수로(110)가 형성된 본체(120)와, 상기 본체(120)의 외측에 연장형성되는 경사형 도랑(130)으로 이루어져 있는데, 상기 도랑(130)은 좌,우 측면(132,134)이 소정의 각도로 경사진 테이퍼면으로 이루어져 있고, 바닥면(136)은 상기 통수로(110)의 바닥보다는 낮게 형성되어 있어서 부력 개폐식 고무판(200)의 바닥부(210) 저면에 부착된 부력체(240)가 위치하도록 되어 있으며, 상기 바닥면(136)의 상측에는 부력 개폐식 고무판(200)의 바닥부(210)가 통수로(110)와 수평이 되도록 하기 위한 지지대(138)가 좌우로 설치되어 있다.
본 실시 예의 도면에서 상기 바닥면(136)은 수평면으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 바닥면(136)이 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성하는 것에 의해 바닥면(136)에 하천수나 해수에 포함된 이물질이 유입되어 정체되지 않도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 예에 의한 해수 역류방지장치(1)는 통수로(110) 외측에 형성된 경사형 도랑(130)에 부력 개폐식 고무판(200)이 설치되어 평상시 고무판(200)이 도 4의 사시도 및 도 6의 측단면도에서와 같이 통수로(110)의 바닥과 같은 높이로 개방된 상태를 이루므로 우수토실(1)을 통해 하수 처리장으로 배출되지 않은 과잉의 하수는 둑(30) 안쪽에 가두어져 있지 않고 하천이나 바다쪽으로 아무런 저항없이 흘러나가게 되며, 해수의 수위가 높아져 해수가 하수관거 쪽으로 역류하게 될 경우에는 도 5의 사시도 및 도 7의 측단면도에서와 같이 고무판(200)의 저면에 부착된 부력체(240))에 의해 고무판(200)의 바닥부(210)가 들리게 되면서 날개부(220,230)는 주름이 잡히면서 접히게 되므로 통수로(110)를 폐쇄하게 되어 둑(30)에 의해 해수가 우수토실(10)로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있는데, 본 실시 예는 기존의 회동판식 역류방지장치나 승강식 역류방지장치와 대비할 때, 통수로(110)의 외측에 고무판(200)이 완전히 밀폐된 상태에서 바닥부(210)가 들리면서 좌,우측 날개부(220,230)가 주름이 잡히면서 접혀지는 방식으로 동작되므로 해수가 틈새를 통해 역류되거나 틈새에 이물질이 끼이게 되어 개폐동작이 원활히 이루어지지 않게 되는 등의 현상이 발생하지 않게 된다는 이점이 있다.
또, 본 실시 예에서, 상기 고무판(200)의 저면에는 고무판(200)의 개폐상태를 기울기로 감지할 수 있는 센서(S1)가 설치되고, 하천 또는 바다에 접한 월류방지턱(100)의 외측에는 하천수나 해수의 수위를 측정하기 위한 센서(S2)가 설치되어 있으며, 하수관거(20)의 지상부에 설치된 제어함(C)에서 이들 센서(S1,S2)에서 감지된 신호를 유선 또는 무선통신방식으로 중앙제어실(도시 생략됨) 또는 관리자의 단말기(스마트폰 등)로 송출할 수 있도록 되어 있으며, 중앙제어실이나 관리자의 단말기(스마트폰 등)에서 각각의 하수관거(20)측에서 전송되는 2개의 센서(S1,S2)에서 감지되는 신호에 의해 하천이나 바다의 수위가 높을 경우에 부력 개폐식 고무판(200)이 정상적으로 작동하여 닫혔는지의 여부와, 평상시 부력 개폐식 고무판(200)이 정상적으로 개방되어 있는지를 바로 확인할 수도 있으므로 하천수나 해수의 수위에 따라서 부력 개폐식 고무판(200)이 정상적으로 동작되고 있는지를 원격지에서 확인하여 이상 발생시 즉각 조치할 수 있다.
바람직하기에, 상기 센서(S1)는 고무판(200) 저면에 설치되는 부력체(240)의 내측에 설치되며, 고무판(200)의 바닥부(210) 기울기를 감지하는 것에 의해 고무판(200)의 개방 또는 폐쇄여부를 감지할 수 있도록 되어 있으며, 상기 센서(S2)는 하천수나 해수의 수위를 단계적으로 감지할 수 있도록 상하 방향으로 복수개(도면상으로는 3개)가 설치되어 있는데, 하단의 센서(S2)는 저수위, 중간의 센서(S2)는 중수위, 상단의 센서(S2)는 만수위를 감지하며, 이에 의해 저수위의 센서만 신호가 감지된 경우에는 부력 개폐식 고무판(200)이 수평상태(O°)를 유지하고, 저수위와 중수위의 센서에서 신호가 감지되면 부력 개폐식 고무판(200)이 대략 절반정도 폐쇄된 상태가 되어야 하므로 고무판(200)의 저면에 설치된 센서(S1)에서 소정 각도의 기울기 신호가 감지될 경우에는 정상 동작을 하는 것으로 판단하게 되며, 동일한 상태에서 센서(S1)에서 신호가 감지되지 않을 경우에는 비정상적인 동작으로 판단하게 된다.
또, 만수위의 센서(S2)까지 신호가 감지되면 부력 개폐식 고무판(200)도 완전히 수직 상태에 가깝게 폐쇄되어야 정상이므로 센서(S1)에서 감지된 기울기가 90°인지를 확인하여 정상동작여부를 판단하게 된다.
본 실시 예에 의한 해수 역류방지장치가 설치된 하수관거에서 하수의 배출 및 하천수나 해수의 역류를 차단하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 일반적인 상황에서 하수관거를 통해 하수가 배출되게 되면, 하수는 상부의 개폐판이 개방된 우수토실(10)로 유입되어 하수처리장으로 흘러나가게 되며, 우천시나 기타 요인에 의해 하수량이 증가하게 되면 우수토실(10)의 상부에 설치된 개폐판이 닫히게 되므로 초기우수를 포함한 하수는 우수토실(10)의 상부를 통과하여 본 발명의 개방되어 있는 통수로(110)를 지나 하천이나 바다로 배출되게 된다.
한편, 만조시 해수의 수위가 상승하게 되면 해수가 역류하여 하수관거(20) 측으로 올라오게 되는데, 하수관거(20)의 말단부에는 소정의 높이로 설계된 둑(30)이 설치되어 있고, 이 둑(30)에 설치된 역류방지장치(1)는 월류방지턱(100)의 통수로(110) 외측의 부력 개폐식 고무판(200)이 해수에 의해 부력을 받아 상부로 뜨게 되는데, 이때, 부력 개폐식 고무판(200)의 바닥부(210)는 후단이 힌지결합되어 있고, 좌,우측의 날개부(220,230)도 후단이 경사진 측면(132,134)에 힌지결합되어 있으므로 바닥부(210)가 편평한 상태 그대로를 유지하면서 세워지고 날개부(220,230)는 주름이 잡히면서 들려지게 되므로 통수로(110)가 막히게 됨으로써 해수가 둑(30)을 넘어가지 못하게 되어 역류를 방지할 수 있게 되는 것이다.
한편, 해수의 수위가 낮아지게 되면 상부로 들려진 고무판(200)이 자중에 의해 다시 원래의 상태로 서서히 하강하여 통수로(110)의 바닥가 같은 높이로 내려오게 되면 통수로(110)가 개방되어 잉여의 하수가 배출될 수 있는 상태가 되는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 역류방지장치는 해수의 수위 변화에 의해 무동력으로 고무판이 통수로를 개방하거나 폐쇄하도록 되어 있으나, 이의 상태를 원격지에서 확인할 수 있도록 기울기 및 수위 센서가 설치되어 있고, 이들 2종의 센서에서 감지되는 신호에 의해 하천이나 바다의 수위가 높을 경우에 부력 개폐식 고무판이 정상적으로 작동하여 닫혔는지의 여부와, 평상시 고무판이 정상적으로 개방되어 있는지를 확인할 수도 있으므로 이상 발생시 신속하게 조치함으로써 하천수나 해수의 역류로 인한 피해를 최소화할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 예에 의한 해수 역류방지장치는 바닥부와 날개부를 갖는 고무판의 일측이 힌지결합된 상태에서 자중과 부력에 의해 개폐동작이 이루어지게 되므로 통수로의 밀폐시에는 완전한 밀폐가 이루어져 해수의 역류를 효과적으로 방지할 수 있고, 개방시에는 통수로의 바닥과 동일한 높이로 개방되어 하수의 배출에 아무런 지장을 주지 않게 되며, 상기 고무판은 날개부가 접이식으로 이루어져 있어 이물질이 끼일 염려가 없으므로 이물질의 끼임으로 인한 개폐불량상황도 발생하지 않으며, 개폐불량상황의 발생시에는 2종의 센서에 의해 이상 신호를 송출하게 되므로 원격지에서 이를 감지하여 즉각 조치할 수 있는 등의 이점이 있다.
1 : 해수 역류방지장치
10 : 우수토실
20 : 하수관거
30 : 둑
100 : 월류방지턱
110 : 통수로
120 : 본체
130 : 경사형 도랑
132,134 : 측면
136 : 바닥면
138 : 지지대
200 : 부력 개폐식 고무판
210 : 바닥부
220,230 : 날개부
240 : 부력체
S1 : 센서(기울기 감지용)
S2 : 센서(수위 감지용)
C : 제어함

Claims (4)

  1. 우수토실(10)이 설치된 하수관거(20)의 말단부에 설치되는 둑(30)의 일부가 개방되도록 소정의 높이로 설치되고 내측에는 통수로(110)가 형성된 월류방지턱(100)과;
    상기 월류방지턱(100)의 외측에 설치되어 평상시 상기 통수로(110)의 바닥과 같은 높이로 개방되어 하수관거(20)측의 하수가 하천이나 바다로 배출되도록 하고, 해수의 유입시 부력에 의해 상승하여 상기 통수로(110)를 폐쇄시켜 해수가 우수토실(10) 측으로 역류되는 것을 방지하는 부력 개폐식 고무판(200);으로 이루어지며,
    상기 월류방지턱(100)은 내측에 통수로(110)가 형성된 본체(120)와, 상기 본체(120)의 외측에 연장형성되는 경사형 도랑(130)으로 이루어지고, 상기 도랑(130)은 좌,우 측면(132,134)이 소정의 각도로 경사진 테이퍼면으로 이루어지고, 바닥면(136)은 상기 통수로(110)의 바닥보다는 낮게 형성되어 부력 개폐식 고무판(200)의 바닥부(210) 저면에 부착된 부력체(240)가 위치하도록 되어 있으며, 상기 바닥면(136)의 상측에는 부력 개폐식 고무판(200)의 바닥부(210)가 통수로(110)와 수평이 되도록 하기 위한 지지대(138)가 좌우로 설치되어 있고,
    상기 부력 개폐식 고무판(200)은 월류방지턱(100) 내측의 통수로(110)와 같은 높이에서 수평으로 펼쳐지며 후단이 통수로(110)의 바닥에 힌지결합된 장방형의 바닥부(210)와, 상기 바닥부(210)의 좌우 양측에 일체로 연장되는 삼각형의 날개부(220,230)로 이루어지고, 상기 바닥부(210)의 저면에는 부력체(240)가 설치되며, 상기 날개부(220,230)는 월류방지턱(100)의 외측에 설치된 경사형 도랑(130)의 좌,우 측면(132,134)에 후단이 힌지결합되어 평상시에는 바닥부(210)와 날개부(220,230)가 펼쳐진 상태를 이루어 통수로(110)가 개방되고, 해수의 수위가 높아지게 되면 바닥부(210)의 저면에 부착된 부력체(240)가 해수에 의해 부력을 받아 바닥부(210)를 부상시키면서 좌우측의 날개부(220,230)가 접혀져 부력 개폐식 고무판(200)이 상기 통수로(110)를 폐쇄시키도록 된 것을 특징으로 하는 하수관거의 해수 역류방지장치.
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