KR102201653B1 - 포러스 콘크리트 담체를 이용한 친환경적 강우유출수 관리 시스템 - Google Patents

포러스 콘크리트 담체를 이용한 친환경적 강우유출수 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강우유출수 관리 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템은, 강우유출수가 유입되어 비점오염물질이 전처리되는 전처리조; 상기 전처리조를 통과하여 월류하는 강우유출수가 여과하는 포러스 콘크리트 볼을 포함하는 식생조; 및 상기 식생조를 통과한 강우유출수가 여과하여 통과하는 여재충진조;를 포함한다.

Description

포러스 콘크리트 담체를 이용한 친환경적 강우유출수 관리 시스템{ECO-FRIENDLY SYSTEM FOR MANAGEMENT OF STORM WATER USING POROUS CONCRETE BASE CARRIER}
본 발명은 포러스 콘크리트 담체를 이용한 친환경적 강우유출수 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 오염물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(點汚染源)으로부터 배출되는 점오염물질과, 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)으로부터 배출되는 비점오염물질로 나눌 수 있다.
이에, 점오염원으로부터 배출되는 점오염물질의 경우에는 가정이나 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치 또는 폐수처리시설이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 불분명하고 광범위한 지표면 상에 잔존해 있다가 우천시 빗물과 함께 하천 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기하는 주요원인이 되고 있다.
비점오염물질의 폐해를 극복하기 위해 저영향 개발(Low Impact Development; LIP) 시설이 제공되어 왔는데, 전처리 시설로 단순한 침강 목적의 침강지만 설치되어 있어, 강한 강우 강도 및 다량의 강우가 발생한 조건에서 강우량이 많을 경우 월활한 침강이 이루어지지 않는다. 따라서, 시설 내로 다량의 토사가 유입되어 후속 LID 시설의 효율에 영향을 주며, 토사로 인해 유지관리 주기가 감소하게 되었다. 또한, 습지나 저류지를 이용한 방법은 토양 및 식생에 의한 것이기 때문에 일정 효율을 위해서는 일정 범위 내의 비점오염원으로부터 비점오염물질과 함께 흘러내리는 초기 강우를 수용하고 정화할 수 있는 정도로 비교적 큰 규모가 요구되고 있기 때문에 이를 설치함에 있어서 장소와 공간의 확보가 매우 어렵다.
이에 따라, 종래의 비점오염물질 처리방법은 비교적 토지 이용에 제한이 적은 배플(baffle)식 처리시설이나 여과형 시설 등 주로 처리장치를 활용하고 있다. 그러나, 종래의 비점오염물질 처리장치는 인공구조물 설치에 따른 높은 비용에도 불구하고 큰 효율을 기대하기 어렵고 물리적인 처리에 국한되기 때문에 다양한 종류의 수용상 오염물질을 제거하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 부지 소요를 최소화하고, 강우유출수의 비점오염물질 내에 포함되어 있는 고형물, 유기영양염류, 중금속, 유류 등을 효과적으로 제거하여 하천 등의 공공수역의 오염을 최소화할 수 있는 강우유출수 관리 시스템을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강우유출수가 유입되어 비점오염물질이 전처리되는 전처리조; 상기 전처리조를 통과하여 월류하는 강우유출수가 여과하는 포러스 콘크리트 볼을 포함하는 식생조; 및 상기 식생조를 통과한 강우유출수가 여과하여 통과하는 여재충진조;를 포함하는, 강우유출수 관리 시스템을 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 전처리조는, 상기 강우유출수가 침강하는 침강부; 상기 침강된 상기 강우유출수가 월류하면서 유속이 저감되는 경사판을 포함하는 월류부; 및 상기 월류부를 통과한 상기 강우유출수의 비점오염물질이 여과되기 위한 여과부;을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트 볼은, 골재 혼합물을 포함하는 흙 볼; 상기 흙 볼 상에 코팅된 포러스 콘크리트층; 상기 포러스 콘크리트층 상에 코팅된 광촉매층; 및 상기 광촉매층 상에 식재된 식물;을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 흙 볼의 직경은 50 mm 내지 500 mm이고, 상기 포러스 콘크리트층의 두께는 50 mm 내지 100 mm이고, 상기 포러스 콘크리트층의 공극률은 5 % 내지 40 %이고, 상기 포러스 콘크리트층의 투수 계수는 0.01 cm/sec 내지 10 cm/sec이고, 상기 광촉매층이 최외부에 코팅된 것이고, 상기 광촉매층은, TiO2, ZnO, WO3, ZrO2, SnO2, CdS, ZnS, Nb2O53, ZrO2SrTiO3, KTaO3, Ni-K4Nb6O17CdS, ZnSCdSe, GaP, CdTe, MoSe2 및 WSe2로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여재충진조는, 흙, 모래, 자갈, 고로슬래그, 황토, 백토, 화산석, 숯, 퍼얼라이트, 일라이트, 흑요석, 장호석, 화산석, 질석 및 혈암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는, 1개 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템에 의하여, 부지 소요를 최소화하고, 강우유출수의 흐름을 제어함에 따라 장치 구성을 간략화할 수 있다. 이를 통해, 비점오염물질 내에 포함되어 있는 미세 고형물, 유기영양염류, 중금속, 기름 등을 효과적으로 제거하여 하천 등의 공공수역의 오염을 최소화할 수 있고, 포러스 콘크리트 볼에 의해 비점오염물질을 효율적으로 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템은 포러스 콘크리트 볼에 의하여 대기 중 미세먼지 형성의 주요성분인 NOx와 SOx 성분이 광촉매층 표면에 흡착되어 미세먼지 제거가 이루어질 수 있다. 또한, 광촉매층에 의해 오염수에 포함되어 있는 용존유기물과 용존무기물을 함께 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템은 균일하고 연속적인 투수홀이 형성된 콘크리트 볼에 의하여, 강우, 우수, 하천, 저수지 등이 지반으로 신속하게 침투할 수 있고 식물이 생육할 수 있는 최적의 환경을 조성함과 동시에 지반의 구조적인 생태 안정성을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템은 포러스 콘크리트층의 부식 및 내구성 저하를 방지할 수 있고 물이나 공기의 침투가 용이하여 식물이 뿌리를 내리거나 씨앗이 발아되기 쉽게 하고, 빗물의 배수에 의한 지반의 침하를 방지할 수 있으며, 식물이 정착할 자리를 넓혀주고, 생물에 무해한 환경을 조성해 주어 생태계를 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템은 호안, 도로, 정착지, 격자 등에 설치됨으로써, 빗물의 투수성을 향상시키고 식생 콘크리트 블록의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 콘크리트 볼의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 강우유출수 관리 시스템에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강우유출수가 유입되어 비점오염물질이 전처리되는 전처리조; 상기 전처리조를 통과하여 월류하는 강우유출수가 여과하는 포러스 콘크리트 볼을 포함하는 식생조; 및 상기 식생조를 통과한 강우유출수가 여과하여 통과하는 여재충진조;를 포함하는, 강우유출수 관리 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템(100)은, 전처리조(110), 식생조(120) 및 여재충진조(130)를 포함한다. 도 1에서 화살표 방향은, 강우, 하천, 강가의 물이 흐르는 방향을 나타낸 것이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 전처리조(110)는, 상기 강우유출수가 침강하는 침강부(112); 상기 침강된 상기 강우유출수가 월류하면서 유속이 저감되는 경사판(114)을 포함하는 월류부(116); 및 상기 월류부(116)를 통과한 상기 강우유출수의 비점오염물질이 여과되기 위한 여과부(118);을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 전처리부(110)는 강우 유출수 내에 포함되어 있는 고형물 및 협잡물을 1 차적으로 제거하는 역할을 하는 것이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 전처리부(110)의 상기 침강부(112)를 통해 강우유출수 및 강우유출수 내의 고형물 및 협잡물이 침강된다.
일 실시형태에 따르면, 상기 전처리부(110)의 상기 월류부(116)에는 일정 각도로 기울어져 있는 경사판(114)이 다수 배치되고, 침강된 강우유출수가 월류하면서 상기 경사판(114)에 의해 강우유출수 내에 포함되어 있는 고형물 및 협잡물이 흡수 및 침강된다. 상기 경사판(111)은 망 형태 또는 판 형태로 구성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여과부(118)는 상기 월류부(116) 상단 일측에 탈착 가능한 형태 또는 개폐 가능한 형태일 수 있다. 상기 여과부(118)는 월류하는 강우유출수가 다시 지면으로 나갈 때 또 한번 비점오염물질을 여과하는 역할을 한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여과부(118)는 망으로 구성될 수 있고, 유분 흡착제(미도시)가 내설될 수도 있다. 상기 유분 흡착제는 기름 오염에 의한 피해의 확대를 막기 위하여 기름을 회수할 때 쓰이는 것으로, 폴리우레탄이나 우레탄 폼(form) 등의 재료로 제공되는 것이 바람직하다. 폴리우레탄은 알코올과 아이소사이안산(isocyanic)의 결합으로 만들어진 우레탄결합으로 결합된 고분자 화합물의 총칭이다. 대표적인 것이 합성섬유로 만들어진 스판덱스이다. 우레탄계 합성고무도 널리 사용되는데, 폴리우레탄에 기포가 들어 있는 우레탄폼이 침구 매트리스에 쓰인다. 또한 우레탄 폼은 단열재나 흡음재로 사용되는 발포 합성 고무. 폴리우레탄 고무를 만들 때 발생하는 탄산 가스를 이용하여 기포를 포함시켜서 합성한 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 식생조(120)는 전처리조를 통과하여 월류하는 강우유출수가 식물(122) 및 포러스 콘크리트 볼(200)을 통과하면서 배출되도록 한다. 상기 식생조(120)에 의해 식물(122)이 생육할 수 있는 최적의 환경을 조성함과 동시에 지반의 구조적인 생태 안정성을 도모할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 포러스 콘크리트 볼(200)은 균일하고 연속적인 투수홀이 형성되어 있어, 강우, 우수, 하천 등이 지반으로 신속하게 침투할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 포러스 콘크리트 볼(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 포러스 콘크리트로 구성된 구형인 것일 수 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 흙 볼, 포러스 콘크리트층, 광촉매층 및 식물을 포함하는 담체 형태인 것일 수도 있다. 도 2에 도시된 담체 형태의 경우는 아래에서 자세히 설명하도록 한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트 볼(200)은, 골재 혼합물을 포함하는 흙 볼(210); 상기 흙 볼 상에 코팅된 포러스 콘크리트층(220); 상기 포러스 콘크리트층 상에 코팅된 광촉매층(230); 및 상기 광촉매층 상에 식재된 식물(240);을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 포러스 콘크리트 볼(200) 구조에 의하여, 대기 중 미세먼지 형성의 주요성분인 NOx와 SOx 성분이 광촉매층 표면에 흡착되어 미세먼지 제거가 이루어질 수 있다. 또한, 광촉매층에 의해 오염수에 포함되어 있는 용존유기물과 용존무기물을 함께 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 포러스 콘크리트 볼(200)은 포러스 콘크리트층(220)의 부식 및 내구성 저하를 방지할 수 있고 물이나 공기의 침투가 용이하여 흙 볼 내로 식물이 뿌리를 내리거나 씨앗이 발아되기 쉽게 하고, 빗물의 배수에 의한 지반의 침하를 방지할 수 있으며, 식물이 정착할 자리를 넓혀주고, 생물에 무해한 환경을 조성해 주어 생태계를 보호할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 콘크리트 볼의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 콘크리트 볼(200)은, 흙 볼(210), 콘크리트볼(220), 광촉매층(230) 및 식물(240)을 포함한다. 도 2에서 화살표 방향은, 강우, 하천, 강가의 물이 포러스 콘크리트 볼(200)를 투과하는 방향을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 콘크리트 볼(200)은 흙 볼(210)에 의한 침투, 여과 및 저류 효과가 있고, 포러스 콘크리트층(220)에 의한 흡착, 여과 및 저류 효과가 있으며, 광촉매층(230)에 의한 흡착 효과 및 식물(240)에 의한 흡착, 흡수 및 여과 효과가 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 흙 볼(210)은 포러스 콘크리트 볼(200)에서 식물이 식생할 수 있는 공간이다. 상기 흙 볼 내에 상기 식물이 뿌리를 내리거나 씨앗이 발아되어 정착하는 것일 수 있다. 상기 흙 볼의 크기 및 형상은 다양하게 구성할 수 있는 것이므로 그 크기 및 형상은 특별하게 제한하지 않는다.
일 실시형태에 따르면, 흙 볼(210)은 골재 혼합물 및 물을 혼합하여 적정한 크기 및 형상대로 성형한 후 소성 가열 또는 자연건조하여 제조한 것일 수 있다. 제조 시 흙 볼의 표면에 음식물 쓰레기 성분 또는 식물성 분말로 구성되는 접착제 성질의 물질을 얇은 두께로 살포한 후 건조하여 0.5 mm 내지 2 mm 정도의 일정한 두께로 코팅층을 형성함으로써 흙 볼의 강도를 높여줄 수도 있다. 단, 추가적인 코팅을 수행하는 경우 강유출수가 포러스 콘크리트 담체 내부의 흙 층으로 침투하는데 지장이 없어야 한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 골재 혼합물은, 흙, 모래, 자갈, 고로슬래그, 황토, 백토, 화산석, 숯, 퍼얼라이트, 일라이트, 흑요석, 장호석, 화산석, 질석 및 혈암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 골재 혼합물은, 압착이 가능할 정도의 점성력을 갖는 모든 종류의 흙을 사용할 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트 볼(200) 중에서 상기 흙 볼(210)이 차지하는 만큼 독성성분의 발산량을 줄일 수 있고, 황토와 같은 흙 성분으로부터 발산되는 원적외선 또는 음이온과 같은 인간에게 이로운 약리성분이 발산되어 사람들의 건강을 양호하게 유지할 수 있으며, 흙 성분 특유의 단열성에 의해 동파를 방지할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 골재 혼합물 중 고로슬래그를 사용하는 경우, 폐자원을 사용함으로써 자원 재활용, 폐기물, 부산물의 활용 등과 같은 환경보존에 의한 환경부하 저감에 기여할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 흙 볼(210)의 직경은 50 mm 내지 500 mm인 것일 수 있다. 상기 흙 볼(210)의 직경이 50 mm 미만인 경우 식물이 식생할 공간이 부족하게 되고, 500 mm 초과인 경우 결과적으로 강우유출수 관리 시스템의 크기가 커지게 되어 설치 시 고려사항이 많아지게 된다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트층(220)은 흙 볼 전체에 코팅된 코팅층 개념으로 형성되어 있다. 상기 포러스 콘크리트층(220)은, 흙 볼(210)을 예를 들어, 시멘트 50 중량% 내지 90 중량%, 모래 10 중량% 내지 30 중량%, 물 10 중량% 내지 40 중량%를 혼합한 몰탈에 침지시키거나, 흙 볼(210) 성형틀에 상기 몰탈을 부어 제조한 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트층(220)은 우수 및 공기의 흐름을 원활히 하여 지반으로 배출하는 기능과 다공질내 보습효과로 인해 표면 온도를 저하시켜 기존 콘크리트계 식재 블록 제품보다 여름철 높은 온도의 복사열 상승에 의한 식물의 고사를 방지할 수 있다. 따라서, 포러스 콘크리트층의 보습작용에 의한 포장면의 온도상승의 감소 및 식재에 의한 온도제어 효과를 동시에 기대할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트층(220)은, 빗물에 함유된 유기물, NOx 및 SOx이 흡착되고, 여과되며, 상기 포러스 콘크리트층에 의해 저류가 되게 할 수 있다. 구체적으로, 상기 포러스 콘크리트층(220)은, 내부에 골재 혼합물을 포함하는 흙 볼과 투수성 구조로 인한 흡착능을 보유함으로써, 낮 동안은 태양광(이에 함유되어 있는 자외선)에 의해 유기물, NOx 및 SOx이 제거될 뿐만 아니라, 야간에도 상기 흡착재에 유기물, NOx 및 SOx이 흡착되고, 이것이 낮에 자외선에 의해 분해됨으로써 유기물, NOx 및 SOx이 제거될 수 있다. 따라서, 효율적으로 미세먼지 및 비점오염원을 제거할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트층(220)의 공극률은 5 % 내지 40 %인 것일 수 있다. 상기 포러스 콘크리트층의 공극률이 5 % 미만인 경우 강우, 하천, 강가, 저수지에서와 같은 물이 투과되기 어렵고, 40 % 초과인 경우 포러스 콘크리트 볼의 내구성이 약해진다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트층(220)의 투수 계수는 0.01 cm/sec 내지 10 cm/sec인 것일 수 있다. 상기 포러스 콘크리트층의 투수 계수가 0.01 cm/sec 미만인 경우 물이 투과하기 어렵다는 것이므로 강우 또는 하천의 물이 투과하지 못해 그 지역이 범람할 우려가 있고, 10 cm/sec 초과인 경우 흙 볼 성분이 분해되어 포러스 콘크리트층을 빠져나가게 될 수 있다. 상기 범위의 투수 계수를 가짐으로써 유효 표면적 증가에 의한 광촉매 효율도 향상시킬 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 포러스 콘크리트층(220)의 두께는 50 mm 내지 100 mm인 것일 수 있다. 상기 포러스 콘크리트층의 두께가 50 mm 미만인 경우 내구성이 약해 흙 볼을 담지하기 어렵고, 100 mm 초과인 경우 강우 또는 하천의 물이 투과하기 어려울 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 광촉매층(230)은 상기 포러스 콘크리트층(220) 상에 코팅된 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 광촉매층(230)은, TiO2, ZnO, WO3, ZrO2, SnO2, CdS, ZnS, Nb2O53, ZrO2SrTiO3, KTaO3, Ni-K4Nb6O17CdS, ZnSCdSe, GaP, CdTe, MoSe2 및 WSe2로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 광촉매층(230)은 상기에 열거된 물질 중에서 빛이 조사되면 많은 양의 광자(photon) 및 수산화기를 생성할 수 있는 나노 사이즈의 TiO2 및 ZnO가 많이 사용되고, 특히, 화학적으로 안정하고, 광활성이 우수하고, 인체에 무해하다는 장점이 있는 아나타제(anatase) 결정구조의 TiO2가 널리 이용되고 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 광촉매층(230)을 건조하기 위해 자연건조방식 및 열경화방식을 적용하는데, 상기 자연건조방식은 광촉매 물질을 상기 흙 볼(210)이 내재되어 있는 상기 포러스 콘크리트층(220)에 스프레이 도포한 후 10 시간 내지 24 시간에 걸쳐 자연건조하여 코팅층을 형성하는 것이고, 열결화방식은 160 ℃ 내지 200 ℃의 온도로 10 분 내지 30 분간 열경화하여 코팅층을 형성하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 광촉매층(230)은 최외부에 광촉매 코팅을 실시하여 광촉매를 고정시킨다. 이 때 광촉매층(230)은 표면에 고르게 분포될 수 있도록 해야 한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 광촉매층(230)은 빛을 에너지원으로 하여 빛이 조사된 것에 의해 화학반응을 촉진시켜 촉매 반응을 진행시키는 물질이다. 대기 중 미세먼지 형성의 주요성분인 NOx와 SOx 성분이 상기 광촉매층 표면에 흡착되어 미세먼지 제거가 이루어질 수 있다. 또한, 상기 광촉매층에 의해 오염수에 포함되어 있는 용존유기물과 용존무기물을 함께 제거할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 식물(240)은, 포러스 콘크리트 볼(200)에 식물이 많이 자랄 수 있도록 하여 자연환경을 보호할 수 있고, 외부에서는 식물들만 보이게 되어 강우유출수 관리 시스템을 시공하여도 외관을 자연스럽게 한다. 또한, 상기 식물(240)은 흡착 성능을 가져 대기 및 수중의 오염물질을 정화하도록 하는 기능이 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 식물(240)은 포러스 콘크리트층(220)의 세공을 통해 흙 볼(210)까지 식물의 뿌리를 번식시키고 시공된 포러스 콘크리트 볼(200)들을 견고하게 지탱해줄 수 있다. 이러한 식물들에 의해 수생곤충, 양서류, 파충류, 어류 등 작은 동물들의 서식처, 휴식처, 피난처 역할을 수행할 수 있어 자연 생태계를 복원 또는 유지할 수 있는 탁월한 작용 효과가 있는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 콘크리트 볼(200)은 광촉매층(230)에 의해 강우 시 대기중 미세먼지 형성의 주요성분인 NOx 및 SOx 성분을 흡착시켜 미세먼지를 제거할 수 있고, 식물(240), 포러스 콘크리트층(220) 및 흙 볼(210)에 의해 강우유출수 관리가 동시에 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 콘크리트 볼(200)은 작은 크기로 호안, 도로, 정착지, 격자 등에 손쉽게 설치할 수 있으며, 빗물의 투수성을 향상시키고 강우유출수 관리 시스템의 내구성을 향상시키고, 식생 등의 효과로 조경성도 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 콘크리트 볼(200)을 이용하여, 환경관리, 비점오염 저감, 미세먼지 저감, 친환경시설, 친환경재료 및 LID(Low Impact Development) 기술 분야에 다양하게 활용될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여재충진조(130)는 식생조를 통과한 강우유출수가 통과하면서 배출된다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여재충진조(130)는, 강우유출수가 침투하여 상기 여재충진조(130) 내의 여재에 의해 강우유출수에 포함되어 있는 미세 고형물, 유기영양염류, 중금속 및 유류 오염물이 여과, 흡착, 제거되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여재충진조(130)는, 흙, 모래, 자갈, 고로슬래그, 황토, 백토, 화산석, 숯, 퍼얼라이트, 일라이트, 흑요석, 장호석, 화산석, 질석 및 혈암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는, 1개 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여재충진조(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 흙층(132), 자갈층(134) 및 제2 흙층(136)을 포함할 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 층에 제한되지 않고 상기 여재충진조(130)는 상기에 나열된 다양한 골재들이 다양하게 구성되는 적어도 하나의 층으로 이루어질 수 있다. 다수의 층으로 이루어진 여재충진조에 의해 시설 부지를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템에 의하여, 부지 소요를 최소화하고, 강우유출수의 흐름을 제어함에 따라 장치 구성을 간략화할 수 있다. 이를 통해, 비점오염물질 내에 포함되어 있는 미세 고형물, 유기영양염류, 중금속, 기름 등을 효과적으로 제거하여 하천 등의 공공수역의 오염을 최소화할 수 있고, 포러스 콘크리트 볼에 의해 비점오염물질을 효율적으로 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강우유출수 관리 시스템은 기존 및 신규 시설에도 쉽게 도입할 수 있어 도로구조물, 친환경구조물 및 친환경수로 분야에도 활용될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 강우유출수 관리 시스템
110: 전처리조
120: 식생조
122: 식물
130: 여재충진조
132: 제1 흙층
134: 자갈층
136: 제2 흙층
200: 포러스 콘크리트 볼
210: 흙 볼
220: 포러스 콘크리트층
230: 광촉매층
240: 식물

Claims (5)

  1. 강우유출수가 유입되어 비점오염물질이 전처리되는 전처리조;
    상기 전처리조를 통과하여 월류하는 강우유출수가 여과하는 포러스 콘크리트 볼을 포함하는 식생조; 및
    상기 식생조를 통과한 강우유출수가 여과하여 통과하는 여재충진조;
    를 포함하고,
    상기 포러스 콘크리트 볼은,
    골재 혼합물을 포함하는 흙 볼;
    상기 흙 볼 상에 코팅된 포러스 콘크리트층;
    상기 포러스 콘크리트층 상에 코팅된 광촉매층; 및
    상기 광촉매층 상에 식재된 식물;
    을 포함하고,
    상기 흙 볼의 직경은 50 mm 내지 500 mm이고,
    상기 포러스 콘크리트층의 두께는 50 mm 내지 100 mm이고,
    상기 포러스 콘크리트층의 공극률은 5 % 내지 40 %이고,
    상기 포러스 콘크리트층의 투수 계수는 0.01 cm/sec 내지 10 cm/sec이고,
    상기 광촉매층이 최외부에 코팅된 것이고,
    상기 식물은 흡착 성능을 가져 대기 및 수중의 오염물질을 정화하도록 하는 기능을 가지는 것이고,
    상기 흙 볼의 표면에 음식물 쓰레기 성분 또는 식물성 분말로 구성되는 접착제 성질의 물질을 얇은 두께로 살포한 후 건조하여 0.5 mm 내지 2 mm 정도의 일정한 두께로 접착제 코팅층을 포함하는 것인,
    강우유출수 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전처리조는, 상기 강우유출수가 침강하는 침강부;
    상기 침강된 상기 강우유출수가 월류하면서 유속이 저감되는 경사판을 포함하는 월류부; 및
    상기 월류부를 통과한 상기 강우유출수의 비점오염물질이 여과되기 위한 여과부;
    을 포함하는 것인,
    강우유출수 관리 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매층은, TiO2, ZnO, WO3, ZrO2, SnO2, CdS, ZnS, Nb2O53, ZrO2SrTiO3, KTaO3, Ni-K4Nb6O17CdS, ZnSCdSe, GaP, CdTe, MoSe2 및 WSe2로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    강우유출수 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 여재충진조는,
    흙, 모래, 자갈, 고로슬래그, 황토, 백토, 화산석, 숯, 퍼얼라이트, 일라이트, 흑요석, 장호석, 화산석, 질석 및 혈암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는, 1개 이상의 층을 포함하는 것인,
    강우유출수 관리 시스템.
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