KR102296681B1 - 투수성 반응벽체의 설치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투수성 반응벽체의 설치장치에 관한 것으로서, 투수성 반응벽체가 설치되는 유공관의 상단부에는 일정 높이로 케이싱이 구비되도록 하면서 케이싱의 지중에 매설되는 하단부의 외측에는 지면으로부터 일정 깊이로 그라우팅층이 형성되도록 하는 기초부; 상기 기초부측 상기 케이싱의 상부면과 측면을 동시에 감싸도록 하며, 측면을 통해 상기 케이싱에 분리 가능하게 결합되는 관정 고정구; 하단부가 상기 관정 고정구의 상부면 일측에 고정되고, 일정 높이의 상단부는 수평 절곡되도록 하는 지지축; 상기 지지축에 고정되고, 로프의 일단이 고정되어 감겨지는 윈치; 상기 지지축의 수평으로 절곡되도록 한 도르래 연결부에 연정되도록 하여 상기 윈치로부터 인출되는 로프가 권회하여 상기 투수성 반응벽체에 단부가 연결되도록 하는 하나 이상의 도르래를 결합한 구성이 특징이다.

Description

투수성 반응벽체의 설치장치{Apparatus for installation of permeable reactive barrier}

본 발명은 투수성 반응벽체의 설치장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현장에서 간단히 설치할 수 있도록 하면서 투수성 반응벽체를 지하수 관정에 보다 쉽고 신속하게 설치 또는 교체할 수 있도록 하고, 정확한 교체 시기를 알 수 있도록 함으로써 지하수의 수질 관리를 안정되게 할 수 있도록 하는 투수성 반응벽체의 설치장치에 관한 것이다.

일반적으로 오염된 지하수의 복원을 위한 방법으로 양정후 처리법(pump and treat)을 비롯하여 여러 가지 처리기술이 적용되고 있다.

현재 가장 많이 적용되고 있는 양정후 처리법(pump and treat)은 현장에서 바로 처리하지 않고 펌프(pump)를 이용해 오염된 지하수를 양수하여 물리화학적 혹은 생물학적 처리 기술을 도입하여 처리하는 방법이다.

이 기술은 정화가 가능한 대수층에서만 적용이 가능하며, 경제적인 측면을 고려해 볼 때 비용 대비 효율면에서 만족할 만한 성과를 기대할 수 없다는 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 많은 기술이 개발되었는데, 그 중에서 투수성 반응벽체(Permeable Reactive Barrier)를 이용한 기술이 많이 이용되고 있다.

투수성 반응벽체는 그 형태에 따라 연속형(continuous permeable reactive barrier)과 유도벽부부착형(funnel and gate)으로 구분할 수 있다.

연속형 반응벽체는 지하수 오염대의 흐름과 유속에 변화를 주지 않기 때문에 지하 대수층의 유속과 거의 유사하게 유지하면서 오염물질을 제거할 수 있다.

이와 같이 연속형 반응벽체는 상대적으로 시공이 쉽고 기존 지하수 흐름에 영향을 미치지 않는 장점이 있으나 대상부지 지하수 흐름을 충분한 크기의 단면과 크기를 가진 반응벽체와 접촉하도록 제작해야 하기 때문에 오염운이 매우 클 경우 오염운의 크기에 맞추어 반응벽체를 제작해야만 하므로 경제성에 대한 검토가 필요하다.

이에 대해 유도벽부부착형 반응벽체는 투수성이 낮은 유도벽부(funnel)를 이용하여 지하수 오염대의 흐름을 반응벽부(gate)로 유도하여 처리하는 방법으로 반응면적을 줄일 수 있기 때문에 경제적으로 유리하지만 오염물의 반응매질과의 접촉시간이 짧기 때문에 충분한 접촉이 일어날 수 있도록 벽체의 두께를 증가시켜서 제작해야 한다.

유도벽부(funnel)는 주로 흙-벤토나이트 슬러리 월, 시멘트-벤토나이트 슬러리 월, 플라스틱 콘크리트 등의 슬러리 월이나, 강재 시이트파일(sheet pile), 합성수지 시이트파일, 목재 시이트파일 등을 이용한다.

대부분의 투수성 반응벽체는 지하수가 수평으로 이동하는 곳에 설치한 후 이용하게 되는데 LNAPL(light nonaqueous phase liquids)로 오염된 지하수는 수리구배에 의해 자연스럽게 수평이동을 하면서 투수성 반응벽체와 직각으로 만나게 되면서 서서히 벽체 내부를 통과하게 된다.

벽체 내부에 유입된 오염물질은 물리적, 화학적 그리고 생물학적 방법에 의해 불용화된다.

이와 반대로, DNAPL(dense non-aqueous phase liquids)로 오염된 지하수는 아래로 가라앉은 오염원을 반응벽체로 통과시키면서 오염원을 정화하는 방법이다.

따라서 DNAPL을 정화하기 위한 투수성 반응벽체는 오염원 전체를 포함할 수 있도록 암반층까지 크고 깊게 설치해야 하고, LNAPL은 오염원이 지하수의 흐름에 따라 이동하기 때문에 투수성 반응벽체는 지표면에서 지하수위가 있는 위치를 계산하여 설치하는 "Hang-up" 형태로 설치하면 된다.

등록특허 제0472076호(2005.02.03.)의 투수성반응벽체 지중매설용 구조물에서는 투수성반응벽체를 포크레인이나 크레인을 이용하여 설치하도록 하고 있다.

하지만 포크레인이나 크레인은 지역적 특성 상 진입하기 어려운 지역이 있어 작업이 곤란한 곳이 대단히 많을 뿐만 아니라 중장비를 이용하는 데에도 비용에 비경제적인 한계가 있는 문제점이 있다.

(문헌 1) 등록특허 제0472076호(2005.02.03.)

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 현장에서 간단히 설치할 수 있도록 하면서 설치 유공관 내부에 투수성 반응벽체를 설치하거나 설치한 투수성 반응벽체를 유공관으로부터 쉽고 안전하게 들어올릴 수 있도록 하는 투수성 반응벽체의 설치장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 투수성 반응벽체를 손상없이 안전하게 설치 및 들어올릴 수 있도록 하는 투수성 반응벽체의 설치장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치는, 투수성 반응벽체가 설치되는 유공관의 상단부에는 일정 높이로 케이싱이 구비되도록 하면서 케이싱의 지중에 매설되는 하단부의 외측에는 지면으로부터 일정 깊이로 그라우팅층이 형성되도록 하는 기초부; 상기 기초부측 상기 케이싱의 상부면과 측면을 동시에 감싸도록 하며, 측면을 통해 상기 케이싱에 분리 가능하게 결합되는 관정 고정구; 하단부가 상기 관정 고정구의 상부면 일측에 고정되고, 일정 높이의 상단부는 수평 절곡되도록 하는 지지축; 상기 지지축에 고정되고, 로프의 일단이 고정되어 감겨지는 윈치; 상기 지지축의 수평으로 절곡되도록 한 도르래 연결부에 연정되도록 하여 상기 윈치로부터 인출되는 로프가 권회하여 상기 투수성 반응벽체에 단부가 연결되도록 하는 하나 이상의 도르래를 결합한 구성이다.

상기 지지축은 상기 관정 고정구에 하단부에 고정되는 고정축과 상기 고정축의 상단에서 회전 가능하게 연결되도록 하는 회전축으로 이루어진다.

상기 지지축은 상단부에서 도르래 연결부가 수직 방향으로의 각도 조절이 가능하도록 한다.

상기 윈치에는 토크 게이지가 구비되도록 하여 상기 윈치에서 검출되는 출력값에 의해 상기 투수성 반응벽체의 교체 시기를 알 수 있도록 한다.

상기 토크 게이지는 상기 투수성 반응벽체의 하중을 표시하도록 한다.

상기 윈치와 상기 투수성 반응벽체에 연결되는 로프는 부식 방지용 와이어로 이루어진다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 투수성 반응벽체의 설치장치에 의해 지하수 관정의 위치 조건에 관계없이 유공관으로 투수성 반응벽체를 쉽게 설치 및 교체할 수가 있도록 할 수가 있다.

또한, 본 발명은 중장비의 동원이 불필요하므로 비용을 대폭적으로 절감할 수가 있다.

특히, 윈치에 설치되는 토크 게이지의 체크에 의해 투수성 반응벽체의 오염도를 체크할 수가 있어 투수성 반응벽체를 안정되고 용이하게 유지 관리할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치를 예시한 정면도
도 2는 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치에서 관정 고정구의 결합 구조를 예시한 요부 확대 단면도
도 3는 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치에서 지지축을 고정축과 회전축으로 형성되도록 한 구조를 예시한 요부 확대도
도 4는 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치에서 지지축 상단의 도르래 연결부가 회전하는 구성을 예시한 요부 확대도
도 5는 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치에서 기초부에 관정 고정구를 연결하는 구성을 예시한 작동 상태도
도 6은 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치에서 유공관에 투수성 반응벽체를 설치하는 구성을 예시한 작동 상태도

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 투수성 반응벽체의 설치장치를 예시한 정면도로서, 예시한 바와 같이 본 발명의 투수성 반응벽체의 설치장치는 크게 기초부(10)와 관정 고정구(20)와 지지축(30)과 윈치(40) 및 도르래(50)로서 이루어지는 구성이다.

본 발명은 지하수 관정에 투수성 반응벽체를 설치하거나 교체를 위하여 지상에 설치되도록 하는 구성이다.

지하수 관정은 굴착에 의해 일정 깊이로 미리 형성하며, 지하수 관정에는 통상 유공관이 매설된다.

유공관의 상단부에는 지상으로 일정 높이가 돌출되게 케이싱(11)이 구비되며, 케이싱(11)의 지중에 매설되는 하단부의 외측에는 지면으로부터 일정 깊이로 그라우팅층(12)이 형성되도록 하여 기초부(10)를 형성한다.

이러한 기초부(10)는 지하수 관정을 굴착 시 미리 시공되도록 하는 구성이며, 기초부(10)가 마련되면 기초부(10)에는 케이싱(11)의 상부로부터 케이싱(11)의 상부면과 함께 측면을 동시에 감싸도록 관정 고정구(20)가 연결되도록 한다.

즉, 관정 고정구(20)는 케이싱(11)의 상부로 끼워지도록 하면서 도 2에서와 같이 측면에서 고정볼트(21)에 의해서 케이싱(11)의 측면에 견고하게 고정되게 하는 것이 보다 바람직하다.

따라서 관정 고정구(20)는 케이싱(11)으로부터 분리 가능하게 결합되고, 측면의 고정볼트(21)에 의해서 상향 이탈 방지되도록 고정되며, 하단부는 외측으로 연장되도록 하여 그라우팅층(12)의 상부에 안착되게 할 수도 있다.

관정 고정구(20)에는 상부면 일측으로 일정한 높이로 구비되는 지지축(30)의 하단부가 고정 연결되도록 한다.

지지축(30)은 일정한 두께와 높이로서 형성되면서 상단부는 일측으로 수평 절곡되도록 하여 도르래 연결부(31)를 형성하도록 하는 형상이며, 하단부는 관정 고정구(20)의 상부면 일측에 일체로 고정되게 형성할 수도 있고, 분리 가능하게 연결되도록 할 수도 있다.

다만, 지지축(30)은 도 3에서와 같이 일정 높이에서부터 회전 가능하게 연결되게 할 수도 있다.

다시 말해 지지축(30)은 관정 고정구(20)에 하단부가 고정되는 고정축(32)과 고정축(32)의 상단부에 회전 가능하게 연결되는 회전축(33)의 연결 구조로 형성되도록 하면서 회전축(32)의 상단부는 수평 절곡되게 하여 도르래 연결부(31)가 형성되는 구성으로도 형성은 가능하다.

한편, 지지축(30)의 상단부에 형성되는 도르래 연결부(31)는 도 4에서와 같이 지지축(30)의 상단부에서 각도 조절이 가능하게 형성되게 할 수도가 있다.

지지축(30)에는 일정 높이에 윈치(40)가 연결되도록 한다.

윈치(40)는 로프(60)의 일단이 고정되면서 일정 길이의 로프(60)가 권선되도록 하는 구성으로서, 윈치(40)는 지지축(30)의 하부에서 작업자에 의한 취급이 용이한 높이에 구비되도록 한다.

윈치(40)는 핸들 조작에 의해 직접 작업자가 수동으로 회전 조작할 수 있도록 할 수도 있고, 모터 구동에 의해 자동으로 회전되는 구성으로 형성되게 할 수도 있다.

윈치(40)에는 토크 게이지(미도시)가 구비되도록 하여 윈치(40)에 의해 견인되는 투수성 반응벽체의 하중이 표시되도록 함으로써 투수성 반응벽체의 오염상태에 따른 하중의 변화를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.

윈치(40)에 일부 감겨진 로프(60)는 지지축(30) 상단부의 도르래 연결부(31)에 설치한 도르래(50)를 권회하도록 한다.

도르래(50)는 별도의 브라켓에 의해서 도르래 연결부(31)에 연결되도록 하며, 윈치(40)로부터 상향 인출되어 도르래(50)를 권회한 로프(60)는 하향 인출되어 단부가 투수성 반응벽체에 연결되도록 한다.

한편, 윈치(40)로부터 도르래(50)를 거쳐 투수성 반응벽체에 연결되는 로프(60)는 부식 방지용 와이어로 사용하는 것도 바람직하다.

이때, 도르래(50)는 하나 이상으로 구비되도록 하며, 투수성 반응벽체에 연결하고자 하는 로프(60)를 권회하는 도르래(50)는 유공관에 삽입되어 있는 투수성 반응벽체와 동일 수직선상에 위치되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 투수성 반응벽체의 설치장치에 의한 작용과 효과에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 투수성 반응벽체의 설치장치는 도 5에서와 같이 이미 굴착한 지하수 관정에 형성한 유공관의 상단부에 케이싱(11)과 그라우팅층(12)으로 이루어지는 기초부(10)에 간단히 조립에 의해서 설치되도록 한다.

즉, 케이싱(11)의 상부에서 관정 고정구(20)가 끼워지도록 한 후 측면에서 고정볼트(21)를 이용하여 관정 고정구(20)가 상향 이탈되지 않도록 케이싱(11)에 견고하게 고정되도록 한다.

케이싱(11)에 고정한 관정 고정구(20)의 상부면 일측에는 지지축(30)의 하단부가 고정되도록 한다.

관정 고정구(20)에 지지축(30)이 일체로 고정되게 할 수도 있으나 지지축(30)의 높이가 지하구 관정에 삽입하게 될 투수성 반응벽체(70)의 높이보다는 높아야만 하므로 지지축(30)을 일체로 고정하게 되면 이동성이 불편하므로 분리되게 하여 조립되도록 하는 것이 바람직하다.

다만, 지지축(30)을 고정축(32)과 회전축(33)으로 형성하게 되는 구성인 경우에는 비교적 길이가 짧게 형성되는 고정축(32)은 관정 고정구(20)에 일체로 연결되게 할 수도 있으나 관정 고정구(20)의 사이즈도 작지 않게 형성되므로 분리되게 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

지지축(30)은 관정 고정구(20)에 대해서 회전 가능하게 구비되도록 하는 것이 바람직하며, 만일 관정 고정구(20)에 고정축(32)이 고정되게 조립되도록 하면, 고정축(32)에 회전축(33)이 회전 가능하게 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 회전 가능하게 연결되는 회전축(33)은 각도 조절이 가능하도록 하는 것이 가장 바람직하다.

회전 가능하도록 구비되는 지지축(30) 또는 회전축(33)에는 일정 높이에 윈치(40)가 연결되도록 한다.

즉, 윈치(40)도 지지축(30)에 조립 가능하도록 함으로써 이동 및 운반이 용이하도록 하며, 윈치(40)는 직접 핸들을 회전시키는 구성으로 형성되게 할 수도 있으나 모터 구동에 전동식으로 회전되게 하는 구성으로도 형성은 가능하다.

이때, 윈치(40)에는 토크 게이지(미도시)가 장착되도록 하여 윈치(40)에 걸리는 부하를 체크할 수 있도록 한다.

윈치(40)에는 로프(60)가 감겨지며, 윈치(40)로부터 인출되는 로프(60)는 지지축(30)의 상단부에서 수평되게 절곡되도록 한 도르래 연결부(31)에 고정된 도르래(50)를 권회한하도록 한다.

도르래 연결부(31)에는 하나 이상의 도르래(50)가 구비되도록 하여 이들 도르래(50)를 지나면서 하중 부하가 절감되도록 한다.

이와 같이 설치장치가 설치되면 지상에 준비한 투수성 반응벽체(70)에 도르래(50)로부터 하향 인출되는 로프(60)의 단부가 연결되도록 한다.

로프(60)를 연결한 상태에서 윈치(40)가 회전되도록 하면 지상으로부터 투수성 반응벽체(70)가 부상하게 되고, 지지축(30)을 회전시켜 도 6에서와 같이 투수성 반응벽체(70)가 관정 고정구(20)의 중앙에 위치되도록 한다.

이 상태에서 윈치(40)의 작동에 의해 투수성 반응벽체(70)를 유공관{80)의 내부로 삽입시키면 간단히 투수성 반응벽체(70)의 설치를 종료할 수가 있다.

이렇게 투수성 반응벽체(70)를 유공관(80)의 내부에 삽입되도록 한 상태로 유지하면서 윈치(40)에 설치한 토크 게이지를 통해 투수성 반응벽체(70)의 하중 부하를 실시간으로 체크할 수 있도록 하면 하중의 변화 상태에 따라서 투수성 반응벽체(70)의 오염상태를 확인할 수가 있다.

즉, 투수성 반응벽체(70)에 미생물과 같은 오염물질이 흡착되면 하중이 증가하게 되므로 하중의 증가 상태를 확인하여 교체 시기를 정확히 체크하여 정확한 교체 시기에 교체할 수 있도록 한다.

투수성 반응벽체(70)의 교체는 설치 시와 마찬가지로 투수성 반응벽체(70)에 고정한 로프(60)를 윈치(40)에서 감아 관정 고정구(20)의 상부로 들어올린 후 지지축(30)을 회전시켜 투수성 반응벽체(70)를 지상에 안치되도록 하고, 새로운 투수성 반응벽체(70)를 로프(60)에 연결하여 윈치(40)에 의해서 다시 유공관(80)의 내부로 삽입되도록 하여 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 지하수 관정이 형성되는 장소에 항시 설치되어 있도록 함으로써 투수성 반응벽체(70)의 설치와 교체를 보다 쉽고 빠르게 수행할 수 있도록 하는 동시에 정확한 교체 시기에 교체할 수 있도록 함으로써 지하수의 수질 관리를 안전하게 유지관리할 수가 있도록 한다.

특히, 투수성 반응벽체(70)의 설치와 교체를 위해 별도로 중장비를 동원하지 않아도 되고, 보다 신속한 교체에 의해 유지 관리 비용을 대폭적으로 절감시킬 수 있는 매우 경제적인 효과를 제공하게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 기초부
11 : 케이싱 12 : 그라우팅층
20 : 관정 고정구
21 : 고정볼트
30 : 지지축
31 : 도드래 연결부 32 : 고정축
33 : 회전축
40 : 윈치
50 : 도르래
60 : 로프
70 : 투수성 반응벽체
80 : 유공관

Claims (6)

1. 투수성 반응벽체가 설치되는 유공관의 상단부에는 일정 높이로 케이싱이 구비되도록 하면서 케이싱의 지중에 매설되는 하단부의 외측에는 지면으로부터 일정 깊이로 그라우팅층이 형성되도록 하는 기초부;
   상기 기초부측 상기 케이싱의 상부면과 측면을 동시에 감싸도록 하며, 측면을 통해 상기 케이싱에 분리 가능하게 결합되는 관정 고정구;
   하단부가 상기 관정 고정구의 상부면 일측에 고정되고, 일정 높이의 상단부는 수평 절곡되도록 하는 지지축;
   상기 지지축에 고정되고, 로프의 일단이 고정되어 감겨지는 윈치; 및
   상기 지지축의 수평으로 절곡되도록 한 도르래 연결부에 연정되도록 하여 상기 윈치로부터 인출되는 로프가 권회하여 상기 투수성 반응벽체에 단부가 연결되도록 하는 하나 이상의 도르래;를 결합한 구성으로 이루어지되,
   상기 윈치에는 토크 게이지가 구비되도록 하여 상기 윈치에서 검출되는 출력값에 의해 상기 투수성 반응벽체의 교체 시기를 알 수 있도록 하는 투수성 반응벽체의 설치장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지축은 상기 관정 고정구에 하단부에 고정되는 고정축과 상기 고정축의 상단에서 회전 가능하게 연결되도록 하는 회전축으로 이루어지는 투수성 반응벽체의 설치장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지축은 상단부에서 도르래 연결부가 수직 방향으로의 각도 조절이 가능하도록 하는 투수성 반응벽체의 설치장치.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 토크 게이지는 상기 투수성 반응벽체의 하중을 표시하도록 하는 투수성 반응벽체의 설치장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 윈치와 상기 투수성 반응벽체에 연결되는 로프는 부식 방지용 와이어로 이루어지는 투수성 반응벽체의 설치장치.

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