KR102046816B1 - 수질정화용 다방향 블록 - Google Patents

수질정화용 다방향 블록 Download PDF

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Abstract

수질정화용 다방향 블록이 개시된다. 본 발명의 일 구체예에 따른 수질정화용 다방향 블록은 내부에 공간부가 마련되는 다면체로 2 이상의 면에 관통구가 형성되는 블록체와, 블록체 내부에 배치되는 망상 구조의 여재 수용망과, 여재 수용망 내부에 충진되는 복수의 여재를 포함하고, 여재 수용망은 하부분이 도넛 형상을 갖도록 형성됨으로써 중앙부에 유수체류공간이 형성된다.

Description

수질정화용 다방향 블록{MULTI-DIRECTION BLOCKS FOR WATER PURIFICATION}
본 발명은 다방향 블록에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천 등 유수가 있는 곳에서 수질정화 목적으로 시공되는 수질정화용 다방향 블록에 관한 것이다.
오염물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원으로부터 배출되는 점오염물질과, 농경지, 목초지, 산림지, 쓰레기매립장 등과 같이 배출지점이 광범위한 비점오염원으로부터 배출되는 비점오염물질로 크게 구분된다. 이들 오염물질들은 통상 강우시에 빗물에 쓸려 하천, 내만, 호소 등의 공공수역 또는 지하수로 흘러 들어가게 되어 수질오염을 야기시킨다.
한편, 점오염물질의 경우에는 가정, 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치 등을 마련함으로써 오염물질의 정화가 어느정도 이루어지고 있지만, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 광범위하고 지표면에 잔류하다 하천 등으로 유입되므로 수질오염을 야기시키는 주 원인으로 작용하고 있다. 따라서 이러한 비점오염물질을 제거하기 위해 하천 등에 정화장치 등을 설치하고자 하는 시도가 다양한 방식으로 이루어지고 있는 실정이다.
예를 들면 하천 바닥에 미생물접촉여재를 포설하거나, 대규모 콘크리트 구조물의 어도를 설치하여 하천수를 유입처리하는 방식이 있다. 그러나 전자의 경우에는 토사 퇴적, 쓰레기 혼입 등의 문제가 발생하여 유지관리가 어렵다는 한계가 있다. 후자의 경우에는 구조물 설치를 위한 부지확보가 어렵고 시공비용이 과다하게 필요하다는 문제가 있었다. 한편, 자갈이나 모래와 같은 골재를 이용한 정화시설을 하천변에 설치하여 수처리할 수 있도록 하는 경우도 있으나 다양한 오염원에 대하여 이용될 수 없는 한계가 있었고, 정화시설의 설치 공간에 따라 시설의 설계 등의 과정 등이 수반되므로 마찬가지로 시공비용이 과다하게 필요하다는 문제가 있었다.
특허문헌 1: 일본등록특허 제2849333호(1998.11.06 등록)
본 발명은 상호 결합 가능하여 다양한 설치 위치에 상응하여 용이하게 시공이 가능하고, 유수의 유입효율을 높여 수질정화 효율을 향상시킬 수 있는 수질정화용 다방향 블록을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 공간부가 마련되는 정육면체 또는 직육면체 형태로, 각 면에는 각 면의 80% 이상의 면적에 상응하는 크기를 갖고 유수가 유입 또는 유출되는 관통구가 형성되는 블록체와, 블록체 내부에 배치되는 망상 구조의 여재 수용망과, 여재 수용망 내부에 충진되는 복수의 여재를 포함하고, 상기 블록체 복수개가 상하좌우 중 1 이상의 방향으로 상호 결합하여 구조체를 형성하고, 여재 수용망은 상부분이 위로 갈수록 좁아지는 뿔 형상으로 형성되고 하부분이 도넛 형상으로 형성됨으로써 블록체의 내부에서 상기 상부분 양측에 공간을 형성하고 하부분의 중앙부에는 유수체류공간을 형성하며, 상기 관통구 중 일부는 관통구를 완전히 막는 형태로 블록체의 내부면에 탈착 가능하게 배치되는 차단막에 의해 폐쇄 가능함으로써, 상기 블록체 복수개가 결합되었을 때 차단막의 배치를 달리하여 유로를 변경 가능한 수질정화용 다방향 블록이 제공될 수 있다.
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또한, 상기 여재 수용망은 상하부가 개방된 원통형의 망상 소재의 상단 테두리와, 상기 망상 소재의 내측 경로를 통해 상측으로 끌어올려진 하단 테두리와 결합되는 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 여재는 다공성 세라믹 여재, 활성탄 여재 및 이들의 혼합 여재 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 구체예들에 따른 수질정화용 다방향 블록은 상호 결합 가능한 다면체로 형성됨으로써 다양한 설치 위치에 상응하여 용이하게 시공이 가능하다.
또한, 수질정화용 다방향 블록의 내부에 배치되는 망상 구조의 여재 수용망의 중앙부에 인위적으로 유수체류공간을 형성시켜 유수의 유입 효율이 높아지고, 나아가 유입된 유수가 유수체류공간에서 와류를 발생시켜 소정 시간 체류하게 되므로 정화효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 수질정화용 다방향 블록을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 수질정화용 다방향 블록들이 결합하여 형성되는 구조물을 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1의 수질정화용 다방향 블록에서 여재 수용망이 형성되는 과정을 순차적으로 도시한다.
도 4는 도 3의 여재 수용망의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다. 그리고 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 첨부된 도면에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 각 부재의 두께나 크기 등은 설명의 편의 등을 위해 과장, 생략, 개략적으로 도시될 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 위치관계나 방향은 특별히 언급하지 않는 한, 본 명세서에 첨부된 도면을 기준으로 한다.
본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 공간에 대한 설명이나 위치관계에 대한 설명은 본 발명을 이루는 구성요소들 간의 상대적인 위치를 의미한다. 또한 특별히 언급하지 않는 한, 하나의 구성요소와 다른 구성요소 사이의 공간에는 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다. 예를 들어 본 명세서에서 하나의 구성요소의 "상부에" 또는 "위에" 다른 구성요소가 위치함을 언급하는 경우, 하나의 구성요소의 바로 위에 다른 구성요소가 위치하는 경우 뿐만 아니라, 하나의 구성요소와 다른 구성요소들 사이에 또 다른 구성요소가 위치하는 경우까지를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 수질정화용 다방향 블록(100, 이하 다방향 블록)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 다방향 블록(100)은 블록체(110)와, 여재 수용망(120)과, 여재(130)를 포함한다.
블록체(110)는 내부에 공간부가 마련된다. 공간부에는 여재 수용망(120)이 위치한다.
블록체(110)는 다면체로 형성된다. 도 1에서 블록체(110)는 정육면체 형태를 갖도록 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예컨대 블록체(110)는 직육면체 형태를 가질수도 있으며 그 외 육각기둥, 팔각기둥 등 다양한 다면체 형태로 형성될 수 있다.
블록체(110)의 2 이상의 면에는 관통구(111)가 형성된다. 관통구(111)는 블록체(110)의일면에 하나 형성될 수 있으며, 관통구(111)의 크기는 도 1에 도시된 바와 같이 블록체(110)의 일면의 80% 이상을 차지하는 크기로 형성될 수 있다. 관통구(111)의 크기는 클수록 바람직하다. 또한 2 이상의 관통구(111)의 가상의 중심축은 블록체(110)의 공간부의 일점에 겹치거나 공유되도록 관통구(111)가 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 2 이상의 관통구(111)는 상호 마주보도록 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 관통구(111)가 2개 형성되는 경우, 하나의 관통구(111)는 유수가 유입되는 유입구로 기능하고 다른 하나의 관통구(111)는 유수가 유출되는 유출구로 기능할 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 관통구(111)가 4개 형성되는 경우, 하나의 관통구(111)는 유수가 유입되는 유입구로 기능하고 다른 세 개의 관통구(111)는 유수가 유출되는 유출구로 기능할 수 있다.
한편, 관통구(111)가 복수개 형성되는 경우, 복수의 관통구(111) 중 일부 관통구는 차단막(112)에 의해 폐쇄될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 도 1에 도시된 것과 같이 블록체(110)는 정육면체 또는 직육면체로 형성되고 모든 면에 관통구(111)가 형성될 수 있다(즉, 관통구는 총 6개). 이 때, 관통구(111)들 중 일부는 차단막(112)에 의해 폐쇄될 수 있다. 차단막(112)은 표면이 도금된 금속 소재, 플라스틱 소재 또는 석재로 형성될 수 있으며, 블록체(110)의 내부면에 위치하되 관통구(111)를 완전히 막는 형태로 배치될 수 있다(도 1 참고). 차단막(112)의 고정은 통상의 결합부재(113)를 통해 이루어질 수 있다. 결합부재(113)는 볼트-너트 등의 부재일 수 있다. 이와 같이 차단막(112)으로 일부 관통구(111)를 차단함으로써 블록체(110) 내부로 유입되는 유수의 방향을 다양한 방향으로 변경할 수 있다.
블록체(110)는 콘크리트 소재로 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 블록체(110)는 물/시멘트 비 0.45 기준으로 굵은 골재 30~40wt%, 잔골재 25~35wt%, 시멘트 10~15wt% 물 5~10wt%를 포함하는 콘크리트 조성물을 거푸집을 통해 양생함으로써 제조될 수 있다.
여재 수용망(120)은 블록체(110)의 내부 공간부에 배치된다. 여재 수용망(120)은 망상 구조를 갖도록 형성된다. 여재 수용망(120)의 내부에는 복수의 여재(130)가 배치된다.
여재 수용망(120)은 하부분이 도넛 형상을 갖도록 형성된다. 보다 구체적으로, 여재 수용망(120)은 상하부가 개방된 원통형의 망상 소재의 상단 테두리와, 상기 망상 소재의 내측 경로를 통해 상측으로 끌어올려진 하단 테두리와 결합되는 형태를 갖는다(이에 대해서는 다른 도면을 참조하여 다시 설명하도록 한다). 따라서 여재 수용망(120)의 중앙부에는 유수체류공간(121)이 인위적으로 형성된다. 유수체류공간(121)은 도 1에서 여재 수용망(120)의 하단 중앙부분에서 상부 방향으로 형성된 공간이다(위로 갈수록 공간이 좁아지는 형태).
이와 같이 인위적으로 형성된 유수체류공간(121)은 유수의 유입 효율을 높이고, 나아가 유수를 소정 시간 체류시키는 기능을 한다. 이에 대해서는 다른 도면을 참조하여 다시 설명한다.
여재(130)는 여재 수용망(120)의 내부에 충진된다. 보다 구체적으로, 여재(130)는 유수체류공간(121)을 제외한 여재 수용망(120)의 내부에 충진된다.
여재(130)는 다공성 세라믹 여재, 활성탄 여재 및 이들의 혼합 여재 중에서 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 다공성 세라믹 여재는 수산화아파타이트세라믹, 황첨가 세라믹, 황토 세라믹, 패각첨가 세라믹, 규조토 세라믹, 은첨가 세라믹 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 세라믹 여재일 수 있다. 활성탄 여재는 당 업계에서 상용되는 것으로 노출된 활성화 자리를 구현하기 위하여 미세기공이 발달된 활성탄이 이용될 수 있다. 활성탄 여재를 구성하는 활성탄은 석탄계, 야자계 또는 목탄계일 수 있다.
도 2는 도 1의 수질정화용 다방향 블록(100)들이 결합하여 형성되는 구조물을 개략적으로 도시한다.
도 2를 참조하면, 블록체(110) 복수개가 상하좌우 중 1 이상의 방향으로 상호 결합함으로써 구조체를 형성할 수 있다. 예를 들어 상기 구조체는 유수가 존재하는 곳(하천, 수로 등)에 시공 설치될 수 있다. 도 2에서는 유수(10)의 경로에 구조체가 설치된 경우를 도시하고 있다. 도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나, 블록체(110)는 인접한 블록체(110)와 결합가능하도록 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 블록체(110)의 모서리에는 연결블록 삽입홈이 형성되고, 인접한 블록체(110)의 연결블록 삽입홈에 연결블록이 끼워지는 형태로 양 블록체(110)가 결합될 수 있다. 이 때, 상기 연결블록은 연결블록 삽입홈에 상응하도록 형성될 수 있다.
한편, 복수의 블록체(110)가 별도의 연결을 위한 구성요소 없이 상하좌우로 배치됨으로써 구조체를 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어 블록체(110)가 정육면체 또는 직육면체로 형성되는 경우에는 복수 블록체(110)를 수평 배치 및/또는 수직 배치(적층)시켜 구조체를 형성할 수 있을 것이다.
복수의 블록체(110)가 상호 결합되거나 배치되어 구조체를 형성하는 경우, 유수의 방향과 마주하도록 위치하는 관통구(111)는 유입구로 기능하고, 유수의 방향과 일치하도록 위치하는 관통구(111)는 유출구로 기능할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 것과 같이 구조체를 이루는 블록체(110)들에 존재하는 관통구(111) 중 일부를 차단막(112)으로 폐쇄함으로써, 상기 구조체 내부에서 유로를 형성할 수 있다. 따라서 경우에 따라서는 상기 구조체를 통해 유수의 방향을 변경할 수도 있다.
도 3은 도 1의 수질정화용 다방향 블록(100)에서 여재 수용망(120)이 형성되는 과정을 순차적으로 도시한다.
도 3을 참조하면, 여재 수용망(120)의 형태를 형성하기 위하여 우선 상하부가 개방된 원통형의 망상 소재를 마련한다(도 3a). 이러한 망상 소재는 유연성을 갖는 합성수지 또는 천으로 형성될 수 있다. 망상 소재의 망 크기는 내부에 채워지는 여재(130)의 평균 크기보다 작게 형성되어 여재(130)가 유실되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 망상 소재의 상단 테두리(120a)를 고정시킨 상태에서 하단 테두리(120b)를 망상 소재의 내측 경로를 통해 상측으로 끌어올린다(도 3b). 일 구체예에 있어서, 망상 소재의 상단 테두리(120a)를 파지하여 고정하는 고정부재(예컨대 갈고리 형태의 부재)를 이용하여 상단 테두리(120a)를 고정시키고, 망상 소재의 내부로 하단 테두리(120b)를 끌어올릴 수 있는 상승 부재(마찬가지로 갈고리 형태의 부재일 수 있음)를 이용하여 하단 테두리(120b)를 상승시킨다. 이 경우 도 3b에서와 같이 하단 테두리(120b)가 망상 소재의 내측 경로를 통해 끌어올려지면서 망상 소재의 내측에는 여재(130)를 수용할 수 있는 도넛 형태의 공간이 형성된다. 나아가 망상 소재의 외측에는 하단 중앙부분에서 상부 방향으로 공간이 형성된다.
다음으로, 하단 테두리(120b)를 상단 테두리(120a)의 위치만큼 끌어올린 후에 망상 소재의 내측에 형성된 공간에는 여재(130)를 투입하여 충진한다. 이후, 망상 소재의 상단 테두리(120a)와 하단 테두리(120b)를 벤딩부재(122)를 통해 여재(130)가 빠져나오지 못할 정도로 벤딩시킴으로써 여재 수용망(120)의 형태가 형성될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 것과 같이 하부분이 도넛 형상을 가지며, 상부분이 뿔 형상을 가지게 된다. 이때, 벤딩부재(122)는 망상 소재의 상부분을 벤딩시켜 여재(130)가 빠져나오지 못하게 하면 충분하고, 특별히 한정되지 않는다. 벤딩부재(122)의 예로는 끈, 클램프 등이 있다.
상술한 것과 같은 과정에 따른 여재 수용망(120)의 형태 형성은 원통 형태의 망상 소재를 블록체(111)의 내부 공간부에 삽입한 후에 이루어질 수 있다. 또는 블록체(111)의 외부에서 여재 수용망(120)의 형태가 형성되고, 이후 여재 수용망(120)을 블록체(111)의 내부 공간부에 삽입하는 방식으로 이루어질 수도 있다. 여재 수용망(120)은 유연성을 갖는 합성수지나 천 등으로 형성되기 때문이다. 다만 후자의 경우에는 여재 수용망(120)을 블록체(111)의 내부 공간부에 삽입하는 과정에서 여재 수용망(120)의 형태가 일그러질 수 있으므로, 전자의 방식이 보다 바람직하다.
도 4는 도 3의 여재 수용망(120)의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 여재 수용망(120)이 도 4에 도시된 바와 같은 형태를 가짐으로써 여재 수용망(120)이 블록체(111)의 내부 공간부에 배치되더라도 상기 공간부에는 소정의 공간이 생긴다. 구체적으로 여재 수용망(120)의 하부분 중앙부에 형성되는 유수체류공간(121)에 따라 공간이 생기고, 여재 수용망(120)의 상부분은 뿔 형상으로 형성되므로(즉, 상부분으로 갈수록 좁아짐), 뿔의 양측으로 공간이 생기게 된다. 따라서 블록체(111)의 내부에 여재가 온전히 채워지는 경우보다 유수(10)가 보다 원활히 유입될 수 있다.
만약 블록체(111)의 내부에 여재가 온전히 채워지는 경우, 여재의 표면에 형성되는 기공에 의해 유입구가 급격히 작아지게 되는 바, 유수(10)가 블록체(111)의 내부로 제대로 유입되지 못하고 블록체(111)의 외면을 따라 흐르게 되는 현상이 일어날 수 있다. 그러나 본 발명의 구체예들에 따른 다방향 블록(100)에서는 인위적으로 블록체(111) 내부에 공간을 형성함으로써 유수(10)의 유입효율을 보다 향상시킬 수 있다. 나아가 여재 수용망(120)의 상부분은 뿔 형상을 가지므로, 블록체(111)의 상부로 흐르는 유수(10)에 대해 저항 역할을 할 수 있다. 따라서 블록체(111)의 상부로 흐르는 유수(10)의 유속을 다소 저하시킬 수 있으며, 이러한 효과에 의해서도 유수(10)의 유입 효율이 높아질 수 있다.
또한, 블록체(111)이 내부로 유입된 유수(10)는 유수체류공간(121)에서 소정 시간 체류하게 된다. 유수(10)는 블록체(111)의 내부로 유입되면서 여재 수용망(120)에 수용된 여재(130)들에 의해 1차적으로 저항을 받게 되고, 이어서 유수체류공간(121)으로 진입한다. 이 때 유수체류공간(121)에는 여재(130)가 존재하지 않아 유수(10)에 대한 저항이 상대적으로 급격히 낮아지게 되는 바, 유수체류공간(121)에서는 유수(10)의 와류 현상이 발생한다. 이러한 와류 현상은 유수(10)를 소정 시간동안 유수체류공간(121)에 체류하게 하는 효과가 있으므로, 유수(10)가 여재(130)에 접촉하는 시간이 상대적으로 늘어나며, 이에 따라 정화 효율이 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구체예들에 따른 수질정화용 다방향 블록은 상호 결합 가능한 다면체로 형성됨으로써 다양한 설치 위치에 상응하여 용이하게 시공이 가능하다. 또한, 수질정화용 다방향 블록의 내부에 배치되는 망상 구조의 여재 수용망의 중앙부에 인위적으로 유수체류공간을 형성시켜 유수의 유입 효율이 높아지고, 나아가 유입된 유수가 유수체류공간에서 와류를 발생시켜 소정 시간 체류하게 되므로 정화효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.
100: 다방향 블록
110: 블록체
111: 관통구
112: 차단막
120: 여재 수용망
121: 유수체류공간
130: 여재

Claims (5)

  1. 내부에 공간부가 마련되는 정육면체 또는 직육면체 형태로, 각 면에는 각 면의 80% 이상의 면적에 상응하는 크기를 갖고 유수가 유입 또는 유출되는 관통구가 형성되는 블록체와,
    블록체 내부에 배치되는 망상 구조의 여재 수용망과,
    여재 수용망 내부에 충진되는 복수의 여재를 포함하고,
    상기 블록체 복수개가 상하좌우 중 1 이상의 방향으로 상호 결합하여 구조체를 형성하고,
    여재 수용망은 상부분이 위로 갈수록 좁아지는 뿔 형상으로 형성되고 하부분이 도넛 형상으로 형성됨으로써 블록체의 내부에서 상기 상부분 양측에 공간을 형성하고 하부분의 중앙부에는 유수체류공간을 형성하며,
    상기 관통구 중 일부는 관통구를 완전히 막는 형태로 블록체의 내부면에 탈착 가능하게 배치되는 차단막에 의해 폐쇄 가능함으로써, 상기 블록체 복수개가 결합되었을 때 차단막의 배치를 달리하여 유로를 변경 가능한 수질정화용 다방향 블록.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 여재 수용망은 상하부가 개방된 원통형의 망상 소재의 상단 테두리와, 상기 망상 소재의 내측 경로를 통해 상측으로 끌어올려진 하단 테두리와 결합되는 형태를 갖는 수질정화용 다방향 블록.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 여재는 다공성 세라믹 여재, 활성탄 여재 및 이들의 혼합 여재 중에서 선택되는 수질정화용 다방향 블록.
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