KR102050045B1 - 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 표면유출관리를 통한 초기 우수대응 및 침투 저류 기능 향상을 가져올 수 있는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 도로의 지면으로부터 노출된 상태로 매립되어 우수가 유입되고 정화되는 우수유입부와, 상기 우수유입부를 통해 유입된 우수가 일시적으로 저장되는 제1저류부와, 상기 제1저류부로부터 우수가 유입되고 저장되는 제2저류부와, 상기 제1저류부와 상기 제2저류부의 사이에 설치되어 우수의 오염도를 줄여주는 전처리여과부와, 상기 제2저류부에 근접 설치되어 유지관리제어수단을 통해 우수의 재활용을 돕거나 하수관으로 배출을 유도하는 점검부를 포함하는 것이다.

Description

저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템{ECOLOGICAL ENVIRONMENT RAINWATER COLLECTING SYSTEM WITH LID}

본 발명은 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유휴공간내에 저영향개발기법(LID) 기반의 도시물순환 사물인터넷(IOT)를 적용한 생태환경 빗물집수시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 건물의 증가나 지표의 포장율 상승에 따라서 호우 시에 빗물이 지하로 침수되지 않고 하수도나 하천으로 일시에 유입되는 현상이 우기 시에 빈번하게 발생하고 있다.

이는 최근 도시발달에 따라 건축물 등 각종 구조물과 아스팔트, 콘크리트 포장, 주차장 시설 등이 급격히 증가하여 빗물이 우수관로를 통해 하천으로 직접 유출되어 한꺼번에 많은 양의 빗물이 집중되기 때문이다.

이와 같이 우기 시 하천에서 우수의 유입 허용량을 초과하게 되면 우수에 의해 도로의 침수나 가옥 및 건물의 침수로 이어지는 홍수가 발생하게 되고, 이와 반대로 우수의 하천 유입량이 적어지면 하천의 수질이 악화되는 단점과 아울러 지하수 역시 고갈되는 문제점이 있어, 상기한 우수를 지하에 임시로 저장하여 하천으로의 유출량을 조정할 수 있는 저류조가 개발되어 왔다.

이에 빗물저장시설로 근래에는 조립식 저류조의 개발이 많이 이루어지고 있다.

그러나 이 역시 도시화에 따라 빗물이 지반하부로 침투하지 못하는 불투수면이 많이 증가하고 있고 그로 인해 침투가능 공간 또한 줄어들고 있어 자연 순환기능이 저하되고 있는 실정이다.

이에 따라 일부 선진국에서는 녹지 내 투수구덩이(Trough)와 침투도랑(Trough-Trench System)을 설치하고 있으나, 투수구덩이의 경우 토양의 투수계수가 낮은 지역에 설치되어 침투기능이 적을 뿐만 아니라 별도의 우배수 관로를 수반하고, 침투도랑의 경우 하부 침투 및 호우 시 트렌치를 통해 배수기능을 향상시키고 있으나 오염물질의 처리, 물순환 개선을 위한 순환 이용이 어려운 실정이다.

더욱이 초기 빗물은 고농도의 오염물질을 포함하고, 단시간에 여과 없이 수계로 유입되어 인근 수역의 심각한 오염을 초래한다. 특히, 도로의 초기 빗물에는 자동차 운행으로 인한 도로노면의 침식, 타이어의 마모, 엔진오일 및 윤활유 등의 누유에 의해 오염물질이 다량 포함되며, 빗물 관리 시설을 설치할 때 이를 고려하여 초기빗물 분리장치나 초기빗물 처리장치를 설치하는 것을 권장하고 있다.

종래 초기빗물 분리기술들은 분리 저장된 고농도 초기빗물에 대한 처리가 소홀한 경우가 대다수이며, 하수관거로 방류하는 경우도 있으나 일부의 경우는 처리 없이 우수관거로 배출하는 경우도 있어 환경에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

또한, 종래에 초기빗물 처리기술로서 지표면 유출수를 토양 여과하여 집수하거나 침투하기 위하여 녹지로 유도 하는 기술들이 개발되어 있는데, 강우량이 많을 경우 지표면 유출수가 녹지로 모두 유입되었을 때 녹지가 빗물에 잠겨 건식 식생들은 뿌리가 썩는 문제점이 발생한다.

따라서 주차장, 도로와 보도의 가장자리, 건물과 기타 유휴공간을 활용한 미생물이나 식물 등 자연 정화기능을 이용해 빗물의 침투, 여과, 저장, 증발과 같은 자연상태의 물순환 체계가 도시에서 유지되도록 하는 빗물집수시스템이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 특허공개번호 10-2012-0038303(공개일 2012,04,23)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 표면유출관리를 통한 초기 우수대응 및 침투 저류 기능 향상을 가져올 수 있는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는, 지하 저류조에 의한 침투 저류 및 수질관리에 의한 빗물재활용이 우수한 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 유량 제어 뿐만아니라 강우량, 일일 빗물사용량 등의 도시물순환을 사물인터넷 적용으로 자동화 유지관리 기능을 갖는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 도로의 지면으로부터 노출된 상태로 매립되어 우수가 유입되고 정화되는 우수유입부와, 상기 우수유입부를 통해 유입된 우수가 일시적으로 저장되는 제1저류부와, 상기 제1저류부로부터 우수가 유입되고 저장되는 제2저류부와, 상기 제1저류부와 상기 제2저류부의 사이에 설치되어 우수의 오염도를 줄여주는 전처리여과부와, 상기 제2저류부에 근접 설치되어 유지관리제어수단을 통해 우수의 재활용을 돕거나 하수관으로 배출을 유도하는 점검부를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 우수유입부는 원지반위에 조경토층을 포설하고, 상기 조경토층 위에 마사토 또는 모래를 포설하여 마사토층을 형성하며, 상기 마사토층에 식물이 식재된 식생매트를 설치한 식생매트블록과, 상기 식생매트블록의 하면에 다수개가 수직하게 분포 설치되어 상기 식생매트블록을 통해 유입된 우수를 집수 및 배출하는 집수유도관과, 상기 집수유도관을 포함하도록 상기 식생매트블록의 하면으로 자갈과 모래가 적층 설치되어 상기 집수유도관으로부터 배출되는 우수를 1차 정화하는 우수정화층으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 집수유도관은 상기 식생매트블록과 맞닿아 있으며 다수개의 홀이 형성된 머리부와, 상기 머리부로부터 수직하게 이어지고 수직 방향을 따라 다수개의 배출홀이 형성되는 중공부와, 상기 중공부로부터 일체로 이어지되, 폭이 좁아지면서 상기 제1저류부에 수직하게 삽입 위치되는 거치부로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1저류부는 폴리에틸렌 재질의 유공관으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2저류부는 복수개의 지지각재와, 상기 지지각재와 연결되는 상판, 경사판 및 하판을 포함하는 단위블록과, 상기 단위블록이 다수로 조립되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전처리여과부는 내부에 공간을 갖는 일정 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지며, 상기 제1저류조와 연결되는 유입관과 상기 제2저류조와 연결되는 토출관을 갖는 전처리조와, 상기 전처리조의 내부 바닥면에 설치되며, 상기 유입관으로부터 이어지는 유도관을 통해 연결되고, 내부에 다수개의 경사판이 설치되어 상기 유입관으로부터 유입된 우수의 오염물질이 낙하하는 제1챔버와, 상기 제1챔버의 상측에 연결 설치되며, 상기 제1챔버로부터 정화된 우수를 하측으로부터 유입시키면 우수의 공급압력에 의해 필터부재들이 부유하면서 내부 압력이 상승하여 미립자 오염물질이 제거된 상승기류로 상기 필터부재를 통과하면서 여과되는 제2챔버로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 필터부재는 망체에 복수의 볼이 수납되어 있으며, 상기 볼은 펄라이트, 제오라이트, 세라믹, 황토, 우드칩, 견운모, 발포유리성형재, 자갈, 재생골재 및 재활용슬러지 중 어느 하나를 선택하여 사용하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 점검부는 내부에 공간을 갖는 일정 크기의 콘크리트 구조물로 이루어져서 상기 제2저류부와 연결 설치되며, 내부 공간에 배수펌프가 설치되어 물을 순환시켜 재활용 시키거나 강제 배출토록 하였고, 상기 배수펌프는 상기 유지관리제어수단을 통해 제어될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유지관리제어수단은 상기 점검부의 내측벽면에 적어도 2개 이상의 수위감지센서를 설치하고, 상기 수위감지센서의 수위 신호를 중계시스템을 통해서 화상으로 수신하여 원격에서 모니터하며, 상기 모니터의 결과에 따라 원격제어부를 통해 상기 배수펌프의 작동 여부를 명령하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2저류부의 상측으로 상기 점검부와 연결되는 생태연못이 더 조성되며, 상기 생태연못에는 지하에 매립되는 어소방틀이 설치되어 고수온기와 갈수기에 어류 등의 피신 및 서식 공간을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 어소방틀은 콘크리트로 이루어지는 사각의 틀 형상의 본체와, 상기 본체의 상측에 덮어지며 상기 어류 등이 통과할 수 있는 크기의 어로홀이 다수개 형성되는 덮개로 구성되는 것이다.

본 발명에 의한 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템에서는, 식생매트 및 투수단위블록으로 이루어지는 저영향개발기법(LID:Low Impact Development)으로 불투수면 감소를 통해 우수 침투 기능을 향상시킴과 동시에 수질 관리가 가능하고, 빗물재활용이 우수한 효과가 있다.

또한, 도시의 유휴공간 내에 빗물집수시스템이 설치되어 도시 환경이 개선되고, 열섬현상 완화의 효과가 있다.

또, 도시물순환을 사물인터넷 적용으로 저영향개발기법 기반 자동화 유지관리 기능의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 생태환경 빗물집수시스템의 개략적인 전체 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 우수유입부의 단면도이고,
도 3은 도2에서 집수유도관의 확대 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 제2저류부의 단위블록 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 전처리여과부의 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 점검부의 구성도이고,
도 7은 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 생태연못에 설치되는 어소방틀의 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 1은 본 발명의 실시예에 따라 생태환경 빗물집수시스템의 개략적인 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 우수유입부의 단면도이고, 도 3은 도2에서 집수유도관의 확대 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 제2저류부의 단위블록 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 전처리여과부의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 점검부의 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 생태환경 빗물집수시스템에서 생태연못에 설치되는 어소방틀의 단면도이다.

본 발명에 따르면 생태환경 빗물집수시스템은 크게 도 1에 도시된 바와 같이, 도로의 지면으로부터 노출된 상태로 매립되어 우수가 유입되고 정화되는 우수유입부(100)와, 우수유입부(100)를 통해 유입된 우수가 일시적으로 저장되는 제1저류부(200)와, 제1저류부(200)로부터 우수가 유입되고 저장되는 제2저류부(300)와, 제1저류부(200)와 제2저류부의 사이에 설치되어 우수의 오염도를 줄여주는 전처리여과부(400)와, 제2저류부(300)에 근접 설치되어 유지관리제어수단을 통해 우수의 재활용을 돕거나 하수관으로 배출을 유도하는 점검부(500)를 포함할 수 있다.

그리고 제2저류부(300)의 상측으로 연못의 수질특성 및 생태기능 등이 모니터링 될 수 있는 생태연못(600)이 조성될 수 있다.

먼저, 지면으로부터 우수가 유입되고 정화되는 우수유입부(100)는 도 2에서와 같이, 저영향개발(LID:Low Impact Development): 불투수면 감소를 통해 빗물의 표면유출을 줄이고, 빗물의 토양침투를 증가시켜 물순환 개선, 오염저감을 동시에 달성하고자 식생매트블록(110)과 집수유도관(130) 그리고 우수정화층(120)으로 구성될 수 있다.

식생매트블록(110)은 도로의 지면으로부터 노출된 상태로 매립되되, 장소에 한정되지는 않으나, 보행로보다는 유휴공간내에 설치되는 것이 바람직하며, 잔디와 같은 식물의 생장점과 뿌리의 보호를 통해 식물의 고사를 방지하고 빗물의 저류와 급수를 통해 식물의 생육 지속성을 확보할 수 있다.

따라서 식생매트블록(110)은 나무 열매껍질로 만든 천연섬유로 구성되는 군에서 선택되는 원지반(111)위에 식물에 수분 및 영양을 공급하되, 코코넛 열매 분쇄물, 왕겨, 톱밥, 축분, 짚 및 풀로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 2종 이상의 재료로 만든 퇴비, 폐지 또는 폐펄프를 건조 압축 시킨 것, 피트모스, 전지목 파쇄물, 폐한약재, 숯가루, 분쇄한 맥반석, 질석 및 퍼라이트로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 광물질로 구성되는 군에서 선택되는 재료 또는 이들의 혼합물을 발효, 숙성시킨 조경토층(112)이 포설될 수 있다.

또한, 조경토층(112)의 상부로는 마사토 또는 모래를 다진 마사토층(113)을 포설하고, 잔디와 같은 식물이 식재된 식생매트(114)를 설치하여 식생매트블록(110)을 완성하게 된다.

그리고 식생매트블록(110)의 하면으로는 일정 높이로 자갈과 모래 등이 번갈아 가면서 적층되고 다져진 우수정화층(120)을 형성하여 하기에서 설명하는 집수유도관(130)으로부터 배출되는 우수를 1차 정화하게 된다.

그리고 상기 식생매트블록(110)의 하면에 해당하고, 상기 우수정화층(120)의 사이 사이에는 규칙 또는 불규칙하게 집수유도관(130)이 다수개가 수직하게 설치될 수 있다.

집수유도관(130)은 도 3을 참고하여 설명한다.

식생매트블록(110)으로부터 유입된 우수를 잠시나마 집수하고 배출하는 것으로서, 금속재보다는 합성수지재가 바람직하며, 일체의 금형을 통해 제작될 수 있다.

식생매트블록(110)의 원지반(111)과 연결되어 있으며 다수개의 홀(132)이 형성된 머리부(131)와, 상기 머리부(131)로부터 수직하게 일체로 이어지는 중공부(133)를 형성할 수 있다.

중공부(133)는 원기둥 형태가 바람직하며, 원주 방향을 따라 그리고 수직 방향으로 다수개의 배수홀(133a)이 형성될 수 있다.

그리고 중공부(133)로부터 일체로 이어지는 거치부(134)는 하측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성시켜 유입된 우수가 병목 현상으로 집수되어 배출홀(134a)로 빠져나갈 수 있도록 도우며, 폭이 좁아진 하단은 제1저류부(200)에 수직하게 삽입 거치될 수 있다.

여기서 다른 실시예로 식생매트블록(110)과 및/또는 투수블록이 사용될 수도 있다.

미도시된 투수블록은 블록전면에서 물을 투과시키는 것으로 빗물을 블록 아래 땅속으로 흡수시켜 홍수방지, 물고임방지, 열섬현상 완화, 지하수 함양, 지중생태보전 등 친환경적인 기능이 가능하며, 인조화강석으로 제작될 수 있다.

그리고 우수유입부(100)를 통해 유입된 우수가 일시적으로 저장되는 제1저류부(200)는, 다시 도 1에서와 같이 우수유입부(100)의 하측에 수평방향으로 설치되며, 폴리에틸렌 재질의 유공관으로 형성될 수 있다.

유공관은 지하에 매설되는 관체에 다수의 구멍이 형성되는 배수용 관으로서, 우수를 집수 및 배수하는데 주로 사용되는 것으로 자세한 설명은 생략한다.

그리고 제1저류부(200)로부터 우수가 유입되고 저장되도록 상기 제1저류부(200)로부터 측방으로 연결되도록 이어지는 제2저류부(300)는, 크게 복수개의 지지각재(318)와, 지지각재(318)와 연결되는 상판(312), 경사판(314) 및 하판(316)을 포함하는 단위블록(310)과, 이 다수의 단위블록(310)들이 조립되어 단위 단위블록을 형성하여 이들을 상호 적층하고 측방향으로 연결하여 설치할 수 있다.

도 4를 참고하여 보다 자세히 설명하면, 먼저, 제2저류부(300)를 구성하는 각 단위블록(310)은 모두 GMT 소재로 구성되는 바, 상기 GMT 재질은 Glass-fiber Matreinforced Thermoplastic의 약자로 기본 물질로 열가소성 수지(열에 의해 용융이 가능한 수지, (Thermoplastic)의 일종인 PP(Poly-Propylene)를 사용하고 여기에 물성 보강을 위해 유리 섬유(Glass-fiber)가 첨가된 복합소재(Composite)의 일종이다.

상기 GMT 재질은 유리 섬유를 부직포 형태로 직조하여 폴리 프로필렌 수지에 함침시켜 제조한 고강도 복합수지이며 냉연 강판에 준하는 인장강도와 플라스틱의 경량화를 동시에 만족하는 복합소재이다.

상기 GMT는 주로 자동차 부품으로서 범퍼, 프론트 엔드 캐리어, 및 언더커버와 바디의 재료에 사용되며 산업자재로서 컨테이너 내부벽이나 에어컨 베이스로 사용된다.

PP에 유리 섬유가 첨가되는 소재는 Filler(충진재)로써 PP 자체에 첨가되거나 LFT (Long-Fiber reinforced Thermoplastic, GMT도 넓은 의미에서 포함될 수 있음) 등이 있으나 GMT가 가지고 있는 가장 큰 차별화 된 특징은 유리 섬유를 부직포와 비슷한 형태로 직조를 한 후 (이를 통상 Mat라고 칭함) 이 Mat에 PP를 함침시키는 형태로 제조되는 데 있다. 이 Mat 구조로 인해 여타 유리 섬유가 첨가된 PP 보다 높은 강도를 가질 수 있게 된다.

덧붙여, GMT는 통상적으로 2개의 유리 섬유 Mat층과 3개의 PP층으로 이루어진 총 5개의 층을 가지고 있는 판 형태(통칭 Sheet 형태)를 하고 있다. 금형을 이용해 필요한 형상으로 제조하고자 할 때는 오븐(Oven)에 투입해 가열을 하게 된다.

상기와 같은 단위블록(310)은 상판(312), 경사판(314), 하판(316)이 순서대로 적층되게 조립되어 진다.

이때, 각 상판(312), 경사판(314), 하판(316)의 사이에 지지각재(318)가 각각 위치하여 이들 단위블록(310)이 서로 조립되도록 한다.

또한, 상판(312)과 하판(316) 사이에 위치하는 복수개의 경사판(314)들은 지면과 평행인 상판(312) 및 하판(316)과는 달리 경사부를 형성하여 상판을 통해 투입된 빗물이 경사부를 따라 흘러 내리도록 하는 것을 특징으로 한다.

상판(312)은 빗물저장시설의 최상부에 위치하는 평판의 마감재이며, 빗물을 투과시키도록 평판에 다수개의 투과공(312a)이 형성되어 있고, 하부에 위치하는 경사판(314)과 대응되게 맞닿도록, 경사판(314)과 동일한 형상의 직사각 혹은 정사각 형태를 가진다.

상기 상판(312)의 상면은 통공의 투과공(312a)만이 형성되어 있는 평면인 반면, 하면은 미도시되었지만 격자형 및 방사형의 다수개의 보강빔과 보강리브가 형성될 수 있다.

또, 상기 상판(312)은 하기에 설명될 지지각재(318)의 상부가 삽입될 수 있도록 그 모서리마다 지지각재(318)의 상부 형태에 대응하여 끼움맞춤될 수 있는 삽입부를 형성하게 된다.

이때, 상기 삽입부는 하기에 설명될 경사판(314)의 기둥부에 형성되는 삽입부와 동일 형상 및 치수를 가지게 된다.

경사판(314)은 일측이 경사를 가지며 경사면의 각 모서리 측에서 테두리를 따라 형성된 삼각 기둥 형태의 삽입부를 구성하게 된다.

그리고 지지각재(318)는 상 하 동일한 형상의 삼각기둥 형태로 구성되어 상판(312)의 모서리 삽입부와 경사판(314)의 모서리측에 삽입 결합이 이루어지게 된다.

하판(316)은 빗물저장시설의 최하부에 위치하는 평판의 마감재이며, 상판(312)과 동일하게 상부에 위치하는 경사판(314)과 대응되게 맞닿도록, 경사판(314)과 동일한 형상의 직사각 혹은 정사각 형태를 가지며 지지각재(318)와 연결되도록 상기 하판(316)은 그 중앙이 직사각 형태로 통공되어 있다.

통공의 직사각은 그 가로 세로 길이가 6~7cm인 것이 바람직하다.

또한 상기 하판(316)의 상면은 상판(312)의 하면과 동일하게 격자형 및 방사형의 다수개의 보강빔과 보강리브가 형성되어 있다.

또한. 하판(316)은 상기 지지각재(318)가 삽입될 수 있도록 그 모서리마다 지지각재(318)의 상부 형태에 대응하여 끼움 맞춤될 수 있는 삽입부를 형성하게 된다.

이 또한, 상기 상판(312)에 형성되어 있는 삽입부 형태와 동일하다.

따라서 이들 상판(312)과 경사판(314), 하판(316), 지지각재(318)을 조립하고, 조립된 단위블록(310)을 다수개 적층하고, 수평 방향으로는 연결하여 제2저류부(300)를 구성하게 된다.

그리고 도 5에 도시된 전처리여과부(400)는, 제1저류부(200)와 제2저류부의 사이에 설치되어 우수의 오염도를 줄여주는 것으로서, 내부에 공간을 갖는 일정 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지는 전처리조(410)와, 전처리조(410)의 내부에 설치되는 제1챔버(420)와 제2챔버(430)로 구성될 수 있다.

전처리조(410)에는 상부측으로 제1저류부(200)와 연결되는 유입관(412)이 형성되고, 유입관(412)과 대향해서는 토출관(414)이 형성되어 제2저류부(300)와 연결이 이루어지게 된다.

그리고 전처리조(410)의 내부 바닥면에는 제1챔버(420)가 일정 공간을 가지고서 설치되고, 제1챔버(420)는 유입관(412)으로부터 수직하게 이어지는 유도관(416)으로 연결되어 우수가 유입될 수 있다.

제1챔버(420)의 내부로는 적어도 2개 이상의 경사판(422)이 하방을 향하여 기울어진 상태로 설치되되, 대향 방향에서 엇갈리게 설치될 수 있다.

즉, 하방으로 엇갈리게 대향하여 설치된 경사판(422)을 통해 유도관(416)으로 유입된 우수에 포함된 비중 큰 이물질은 경사판(422)을 따라서 낙하할 수 있다.

그리고 제1챔버(420)의 상측으로는 제2챔버(430)가 연결 설치되고, 제2챔버(430)의 내부에는 필터부재(432)가 내재될 수 있다.

필터부재(432)는 망체에 복수의 볼이 수납되어 있으며, 상기 볼은 펄라이트, 제오라이트, 세라믹, 황토, 우드칩, 견운모, 발포유리성형재, 자갈, 재생골재 및 재활용슬러지 중 어느 하나를 선택하여 사용될 수 있는 것이다.

따라서 복수의 볼이 수납된 필터부재(432)는 제1챔버(420)로부터의 우수의 공급압력에 의해 부유하면서 내부 압력이 상승하여 미립자 오염물질이 제거된 상승기류로 여과될 수 있다.

상기 점검부(500)는 제2저류부(300)에 근접 설치되어 유지관리제어수단을 통해 우수의 재활용을 돕거나 하수관으로 배출을 유도하는 것으로서, 전처리여과부(400)와 같이 내부에 일정 크기의 공간을 갖는 콘크리트 구조물일 수 있다.

그리고 점검부(500)의 내부 공간에는 물을 순환시켜 재활용시키거나 강제 배출이 가능하도록 하는 배수펌프(510)가 설치되며, 상기 배수펌프(510)는 수중 모터펌프와 탱크내장형의 세움축 펌프가 주로 사용될 수 있다.

이러한 배수펌프(510)의 작동 제어는 유지관리제어수단을 통해 가능할 수 있다.

유지관리제어수단은 상기 점검부(500)의 내측벽면에 적어도 2개 이상의 수위감지센서(522)를 설치하고, 수위감지센서(522)의 수위 신호를 중계시스템(524)을 통해서 화상으로 수신하여 원격에서 모니터하며, 상기 모니터의 결과에 따라 원격제어부(526)를 통해 배수펌프(510)의 작동 여부를 결정할 수 있다.

여기서 수위감지센서(522)는 점검부(500)의 내벽에 일정 간격 이격되어 수직 방향을 따라 설치되는 것이 바람직하며, 초음파 수위 센서로 구성될 수 있다.

이와 같은 초음파 수위 센서는 비접촉식이며 매우 높은 정밀도로 광범위한 계측이 가능하므로 점검부(500)에서 사용하기에 적합하다. 초음파 수위 센서는 수면 위쪽에 설치되어 수면을 측정하는 공중식 및 수면 아래에 설치되어 수면을 측정하는 수중식이 있는데, 둘 중에서 어느 방식이라도 무방하지만 수중식이 더 바람직하게 적용될 수 있다.

그리고 수위감지센서(522)에서의 정보를 수치화하고, 이를 중계시스템(524)을 통해서 원거리에 위치한, 예를 들어 중앙 관제실 또는 상황 실과 같은 장소에 설치된 원격제어부(526)의 화상 모니터수단으로 송신하도록 구성되어 있다. 따라서, 중앙 관제실 또는 상황실에서 관리자는 직접 눈으로 수위 레벨을 확인할 필요가 없이 원거리에 떨어진 상태에서 실시간으로 모니터할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 중계시스템(524)을 통해서 예를 들어 노트북이나 태블릿 PC 같은 휴대용 컴퓨터의 모니터 또는 휴대전화의 화면과 같이 원거리 이동 가능한 인터넷 기반의 휴대용 모니터 수단을 통해서 실시간으로 모니터할 수 있다.

그리고 모니터링 결과에 따라 원격제어부(526)를 통해 배수펌프(510)를 작동 제어할 수 있다.

한편, 점검부(500)에서는 유량 제어 뿐만 아니라 강우량, 일일 빗물사용량 등도 체크할 수 있으며, 더 나아가 토양의 온도 및 토양의 수분함량에 따라 자동으로 저장된 빗물이 수분함량이 낮은 토양으로 분사되도록 배수펌프(510)을 작동 제어할 수 있다.

덧붙여, 유지관리제어수단을 포함하는 점검부(500)에서는 토양의 수분 함량을 측정하는 방법으로 직접법과 간접법이 있으나, 바람직하게 간접적인 방법으로 TDR법이 사용될 수 있다.

TDR법(Time Domain Reflectometry)은 계측기로부터 고주파를 발생하고, 한 쌍의 평형막대선으로 구성된 막대센서를 타고 고주파가 흘러갔다가 막대의 끝에서 다시 돌아오게 되는데, 이때의 전파속도를 읽어 토양 수분함량을 측정하게 되는 것이다.

그리고 일 예로 제2저류부(300)의 상측으로 생태연못(600)이 형성될 수 있으며, 상기 생태연못(600)은 점검부(500)와 연결 설치될 수 있다.

생태연못(600)은 수질 특성 및 생태기능 모니터링이 가능하며, 점검부(500)를 통해 수질 관리된 물을 공급받을 수 있다.

그리고 생태연못(600)중 수심이 가장 깊은 곳에 어소방틀(610)이 설치될 수 있다.

도 7에 도시된 어소방틀(610)은, 서식처 교란이 일어나는 수역에 어류 등이 일시적으로 피신 및 서식할 수 있는 공간을 제공하는 시설로서, 얕은 수심에서 여름철 고수온기와 겨울철 갈수기에 어류가 피난할 수 있는 물리적 공간인 것이다.

상기 어소방틀(610)은 콘크리트 또는 합성수지재로 이루어져서 내부에 공간을 형성하는 사각의 틀 형상의 본체(612)와, 본체(612)의 상측에 덮어지며 어류 등이 통과할 수 있는 크기의 어로홀(614a)이 다수개 형성되는 덮개(614)로 구성될 수 있다.

바람직하게 어소방틀(610)은 생태연못(600)에서 수심이 제일 깊은 곳을 흙파기 한 후, 본체(612)을 내부에 거치 시키고, 본체(612)에 덮개(614)를 덮게 된다. 덮개(614)는 지면 보다는 다소 높게 위치하는 것이 바람직할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템의 작동은, 다시 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한다.

먼저, 공장이나 학교 등의 유휴 공간내에 설치되는 우수유입부(100)에서는 비가 내리면 식생매트블록(110)의 식생매트(114)를 통하여 최초 우수가 유입되며, 유입된 우수는 차례로 마사토층(113)과 조경토층(112) 그리고 원지반(111)을 따라 침투되고, 침투된 우수는 원지반(111)과 연결된 집수유도관(130)을 통해 집수되어질 수 있다.

집수유도관(130)의 머리부(131)가 원지반(111)과 연통되어 침투된 우수가 홀(132)을 통해 유입되고, 중공부(133)의 배수홀(133a)로 배출되어 우수정화층(120)으로 유입되어 자갈 또는 모래를 통과하면서 1차 정화를 이루게 된다.

여기서 침투된 우수는 중공부(133)를 따라 거치부(134)의 배출홀(134a)을 통해 바로 제1저류부(200)로 배출되기도 하지만 폭이 좁아지는 거치부(134)는 유입되는 우수를 병목 현상으로 일시 저장하여 더 많은 우수가 중공부(133)의 배수홀(133a)로 배출되도록 유도하게 된다.

그리고 우수정화층(120)을 통해 1차 정화된 우수는 유공관으로 이루어진 제1저류부(200)로 유입되고, 유입된 우수는 전처리여과부(400)를 통해 이물질이 제거될 수 있다.

제1저류부(200)와 연결된 전처리조(410)의 유입관(412)으로 우수가 유입되면, 먼저 유도관(416)을 따라 제1챔버(420)로 유입이 이루어지게 되고, 유입된 우수 중 비교적 비중이 큰 이물질은 다수개의 경사판(422)을 따라 낙하하고, 계속되는 공급압력에 의하여 제1챔버(420) 상측의 제2챔버(430)로 우수가 유입되고, 제2챔버(430)의 내부압력 증가로 필터부재(432)가 부유하면서 미립자 오염물질이 필터부재(432)를 통과하면서 전처리조(410)를 따라 토출관(414)으로 배출이 이루어지게 된다.

이어서 다수의 단위블록(310)으로 구성된 제2저류부(300)로 유입되어 저장될 수 있으며, 비가 많이 올 때 월류되는 우수가 하수관으로 흘러나가 홍수를 유발시키는 것을 방지할 수 있다.

이처럼 비가 많이 왔을 때에는 저장을 하지만 가뭄 등 물의 재순환이 요구될 때에는 점검부(500)를 통해 물이 배출될 수 있다.

점검부(500)에서는 제2저류부(300)와 동일 선상에서 밀착 설치되어 제2저류부(300)에 저장되어 있는 우수의 수위와 동일할 수 있으며, 상기 수위를 수위감지센서(522)에서 높이 별로 감지를 하게 되고, 감지된 정보 수치는 중계시스템(524)을 통해서 원거리에 위치한 중앙 관제실 또는 상황실과 같은 장소에 설치된 원격제어부(526)의 화상 모니터수단으로 송신되도록 하여 관리자는 직접 눈으로 수위 레벨을 확인할 필요가 없이 원거리에 떨어진 상태에서 실시간으로 모니터할 수 있다.

그리고 모니터링 결과에 따라 원격제어부(526)를 통해 배수펌프(510)를 작동 제어할 수 있다.

상기 배수펌프(510)의 작동을 통하여 물이 하수관으로 배출될 수도 있고, 또는 맨홀을 통해 재활용 될 수도 있으며, 본 발명의 일 예에서와 같이 제2저류부(300)의 상부측에 생태연못(600)이 형성되어 있는 경우에는 생태연못(600)의 수량과 수질 정도에 따라 물을 공급할 수 있다.

한편, 여름철 고수온기나 겨울철 갈수기에 생태연못(600)의 물의 양이 부족하여 서식하고 있는 어류 등의 생물들이 어소방틀(610)을 통해 피신 및 서식할 수 있다.

어류는 어소방틀(610)의 덮개(614)에 형성된 어로홀(614a)을 따라 피신할 수 있으며, 어소방틀(610)은 생태연못(600)에서 가장 수심이 깊은 위치에 매립되어 물이 존재할 수 있기에 가능하다.

다시 우기로 생태연못(600)에 물이 충분해지면, 어류는 어소방틀(610)로부터 나와 서식할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 식생매트 및 투수단위블록으로 이루어지는 저영향개발기법(LID:Low Impact Development)으로 불투수면 감소를 통해 우수 침투 기능을 향상시킴과 동시에 수질 관리가 가능하고, 빗물재활용이 우수하다.

또한, 도시의 유휴공간 내에 빗물집수시스템이 설치되어 도시 환경이 개선되고, 열섬현상 완화의 효과가 있다. 또, 유량 제어 뿐만아니라 강우량, 일일 빗물사용량 등의 도시물순환을 사물인터넷 적용으로 저영향개발기법 기반 자동화 유지관리 기능이 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

100 : 우수유입부 110 : 식생매트블록
111 : 원지반 112 : 조경토층
113 : 마사토층 114 : 식생매트
120 : 우수정화층 130 : 집수유도관
131 : 머리부 132 : 홀
133 : 중공부 133a : 배수홀
134 : 거치부 134a : 배출홀
200 : 제1저류부 300 : 제2저류부
310 : 단위블록 312 : 상판
312a : 투과공 314 : 경사판
316 : 하판 400 : 전처리여과부
410 : 전처리조 412 : 유입관
414 :토출관 416 : 유도관
420 : 제1챔버 422 : 경사판
430 : 제2챔버 432 : 필터부재
500 : 점검부 510 : 배수펌프
522 : 수위감지센서 524 : 중계시스템
526 : 원격제어부 600 : 생태연못
610 : 어소방틀 612 : 본체
614 : 덮개 614a : 어로홀

Claims (11)

1. 도로의 지면으로부터 노출된 상태로 매립되어 우수가 유입되고 정화되는 우수유입부와,
   상기 우수유입부를 통해 유입된 우수가 일시적으로 저장되되 폴리에틸렌 재질의 유공관으로 이루어지는 제1저류부와,
   상기 제1저류부로부터 우수가 유입되고 저장되는 제2저류부와,
   상기 제1저류부와 상기 제2저류부의 사이에 설치되어 우수의 오염도를 줄여주는 전처리여과부와,
   상기 제2저류부에 근접 설치되어 유지관리제어수단을 통해 우수의 재활용을 돕거나 하수관으로 배출을 유도하는 점검부를 포함하며,
   상기 제2저류부는,
   복수개의 지지각재와, 상기 지지각재와 연결되는 상판, 경사판 및 하판을 포함하는 단위블록과,
   상기 단위블록이 다수로 조립되어 이루어지는 것이고,
   상기 전처리여과부는,
   내부에 공간을 갖는 일정 크기의 콘크리트 구조물로 이루어지며, 상기 제1저류부와 연결되는 유입관과 상기 제2저류부와 연결되는 토출관을 갖는 전처리조와,
   상기 전처리조의 내부 바닥면에 설치되며, 상기 유입관으로부터 이어지는 유도관을 통해 연결되고, 내부에 다수개의 경사판이 설치되어 상기 유입관으로부터 유입된 우수의 오염물질이 낙하하는 제1챔버와,
   상기 제1챔버의 상측에 연결 설치되며, 상기 제1챔버로부터 정화된 우수를 하측으로부터 유입시키면 우수의 공급압력에 의해 필터부재들이 부유하면서 내부 압력이 상승하여 미립자 오염물질이 제거된 상승기류로 상기 필터부재를 통과하면서 여과되는 제2챔버로 구성되는 것을 특징으로 하는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 우수유입부는,
   원지반위에 조경토층을 포설하고, 상기 조경토층 위에 마사토 또는 모래를 포설하여 마사토층을 형성하며, 상기 마사토층에 식물이 식재된 식생매트를 설치한 식생매트블록과,
   상기 식생매트블록의 하면에 다수개가 수직하게 분포 설치되어 상기 식생매트블록을 통해 유입된 우수를 집수 및 배출하는 집수유도관과,
   상기 집수유도관을 포함하도록 상기 식생매트블록의 하면으로 자갈과 모래가 적층 설치되어 상기 집수유도관으로부터 배출되는 우수를 1차 정화하는 우수정화층으로 이루어지며,
   상기 집수유도관은,
   상기 식생매트블록과 맞닿아 있으며 다수개의 홀이 형성된 머리부와,
   상기 머리부로부터 수직하게 이어지고 수직 방향을 따라 다수개의 배출홀이 형성되는 중공부와,
   상기 중공부로부터 일체로 이어지되, 폭이 좁아지면서 상기 제1저류부에 수직하게 삽입 위치되는 거치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 필터부재는,
   망체에 복수의 볼이 수납되어 있으며,
   상기 볼은 펄라이트, 제오라이트, 세라믹, 황토, 우드칩, 견운모, 발포유리성형재, 자갈, 재생골재 및 재활용슬러지 중 어느 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 점검부는,
   내부에 공간을 갖는 일정 크기의 콘크리트 구조물로 이루어져서 상기 제2저류부와 연결 설치되며, 내부 공간에 배수펌프가 설치되어 물을 순환시켜 재활용 시키거나 강제 배출토록 하였고, 상기 배수펌프는 상기 유지관리제어수단을 통해 제어되는 것이며,
   상기 유지관리제어수단은,
   상기 점검부의 내측벽면에 적어도 2개 이상의 수위감지센서를 설치하고,
   상기 수위감지센서의 수위 신호를 중계시스템을 통해서 화상으로 수신하여 원격에서 모니터하며, 상기 모니터의 결과에 따라 원격제어부를 통해 상기 배수펌프의 작동 여부를 명령하는 것을 특징으로 하는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템.
   
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2저류부의 상측으로 상기 점검부와 연결되는 생태연못이 더 조성되며,
    상기 생태연못에는 지하에 매립 설치되어 고수온기와 갈수기에 어류 등의 피신 및 서식 공간을 제공하는 어소방틀이 설치되되,
    상기 어소방틀은,
    콘크리트로 이루어지는 사각의 틀 형상의 본체와,
    상기 본체의 상측에 덮어지며 상기 어류 등이 통과할 수 있는 크기의 어로홀이 다수개 형성되는 덮개로 구성되는 것을 특징으로 하는 저영향개발기법 기반의 생태환경 빗물집수시스템.
    
    
11. 삭제

Images